ES2209204T3

ES2209204T3 - Dispositivo indicador para su empleo en un sistema de seguro antirrobo magnetico.

Info

Publication number: ES2209204T3
Application number: ES98944989T
Authority: ES
Inventors: Hartwin Weber; Gernot Hausch; Ottmar Roth
Original assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 1997-07-30
Filing date: 1998-07-15
Publication date: 2004-06-16
Anticipated expiration: 2018-07-15
Also published as: DE19732872C2; EP0929883A1; DE19732872A1; JP2001502759A; EP0929883B1; US20030129445A1; US6689490B2; WO1999006977A1; US6663981B1; JP3288725B2

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UNA ALEACION MAGNETICA SEMIDURA, PARA UTILIZAR EN SISTEMAS MAGNETICOS ANTIRROBO, QUE CONTIENE DE UN 8 A UN 25% EN PESO DE NI, DE UN 1,5 A UN 4,5% EN PESO DE AL Y DE UN 0,5 A UN 3% EN PESO DE TI, SIENDO EL RESTO FE. LA ALEACION DIFIERE DE LAS ALEACIONES CONOCIDAS Y UTILIZADAS POR EL HECHO DE QUE POSEE EXCELENTES PROPIEDADES MAGNETICAS Y UNA ELEVADA RESISTENCIA A LA CORROSION. LA ALEACION PROPORCIONADA EN LA INVENCION ES AL MISMO TIEMPO PERFECTAMENTE ADECUADA PARA LA ELABORACION EN FRIO ANTES DEL TEMPLE.

Description

Dispositivo indicador para su empleo en un sistema de seguro antirrobo magnético.

La invención concierne a un elemento indicador para su empleo en un sistema de seguro antirrobo magnético, que consiste en:

1. Una banda de alarma alargada consistente en una aleación ferromagnética amorfa y al menos

2. Una banda de activación consistente en una aleación magnéticamente semidura.

Tales sistemas de seguro antirrobo magnéticos y elementos indicadores son suficientemente conocidos y se han descrito con detalle, por ejemplo, en los documentos EP 0 121 649 B1 y WO 90/03652, respectivamente. Por un lado, existen sistemas magnetoelásticos en los que la banda de activación sirve para activar la banda de alarma por magnetización, y, por otro lado, existen sistemas magnéticos en los que la banda de activación sirve para desactivar la banda de alarma después de su magnetización.

Forman parte de las aleaciones con propiedades magnéticamente semiduras, que se emplean para las bandas de premagnetización, las aleaciones de Co-Fe-V que se conocen como VICALLOY, las aleaciones de Co-Fe-Ni que se conocen como VACOZET, y las aleaciones de Fe-Co-Cr. Estas aleaciones magnéticamente semiduras conocidas contienen altas proporciones de cobalto, en parte de al menos 45%, y, por consiguiente, son caras.

Asimismo, estas aleaciones son quebradizas en el estado de recocido magnético final, de modo que no presentan una ductilidad suficiente para acomodarse en grado suficiente a los requisitos impuestos a los elementos indicadores para sistemas de seguro antirrobo. En efecto, un requisito importante es que estas bandas de activación han de ser insensibles frente a alabeos o deformaciones.

Asimismo, se ha pasado mientras tanto a incorporar los elementos indicadores para sistemas de seguro antirrobo directamente en el producto a asegurar (marbeteado en origen). Se plantea así, además, el requisito de que las aleaciones magnéticamente semiduras puedan magnetizarse también desde una mayor distancia o con campos más pequeños. Se ha visto que la fuerza coercitiva H_{c} tiene que restringirse a valores de a lo sumo 24 A/cm.

Ahora bien, por otro lado, se requiere una estabilidad suficiente frente a campos contrarios, con lo que se fija el valor límite inferior de la fuerza coercitiva. Son adecuadas aquí solamente fuerzas coercitivas de al menos 10 A/cm.

Asimismo, la remanencia bajo carga de flexión o de tracción deberá ser lo más pequeña posible. Como valor orientativo se prefija una variación de menos de 20%.

Por tanto, el cometido de la presente invención consiste en seguir desarrollando los elementos indicadores citados al principio respecto de sus bandas de premagnetización en el sentido de que se satisfagan los requisitos anteriormente citados.

Según la invención, este problema se resuelve por el hecho de que las bandas de premagnetización consisten en una aleación magnéticamente semidura que está compuesta de 8 a 25% en peso de níquel, 1,5 a 4,5% en peso de aluminio, 0,5 a 3% en peso de titanio y el resto de hierro.

Asimismo, la aleación puede contener 0 a 5% en peso de cobalto y/o 0 a 3% en peso de molibdeno o cromo y/o al menos uno de los elementos Zr, Hf, V, Nb, Ta, W, Mn, Si en proporciones individuales de menos de 0,5% en peso de la aleación y en una proporción total de menos de 1% en peso de la aleación y/o al menos uno de los elementos C, N, S, P, B, H, O en proporciones individuales de menos de 0,2% en peso de la aleación y en una proporción total de menos 1% en peso de la aleación.

La aleación se caracteriza por una fuerza coercitiva H_{c} de 10 a 24 A/cm y una remanencia B_{r} de al menos 1,3 T (13000 gauss).

Las aleaciones según la invención son dúctiles en alta medida y se pueden deformar en frío de manera excelente antes del revenido, de modo que son posibles también reducciones de la sección transversal de más de 90%. A partir de tales aleaciones se pueden fabricar bandas de premagnetización, especialmente mediante laminación en frío, que presentan espesores de menos de 0,05 mm. Asimismo, las aleaciones según la invención se caracterizan por excelentes propiedades magnéticas y por resistencia a la corrosión.

Una aleación muy especialmente ventajosa es una aleación de hierro magnéticamente semidura según la presente invención, que contiene 13,0 a 17,0% en peso de níquel, 1,8 a 2,8% en peso de aluminio y 0,5 a 1,5% en peso de titanio. Debido a la reducción del contenido de aluminio se puede ajustar particularmente la magnetoestricción en una forma especialmente favorable.

Típicamente, las bandas de premagnetización se fabrican fundiendo la aleación bajo vacío y colándola en forma de un bloque de fundición. A continuación, se lamina en caliente el bloque de fundición hasta obtener un fleje a temperaturas por encima de 800ºC, seguidamente se realiza un recocido intermedio a una temperatura de más 800ºC y luego se efectúa un enfriamiento rápido. Después de una deformación en frío, convenientemente laminación en frío correspondiente a una reducción de la sección transversal de aproximadamente 90%, sigue un recocido intermedio a aproximadamente 700ºC. A continuación, tiene lugar una deformación en frío, convenientemente laminación en frío, correspondiente a una reducción de la sección transversal de al menos 60%, preferiblemente 75% o más. Como último paso se reviene el fleje laminado en frío a temperaturas de aproximadamente 400ºC a 600ºC. Seguidamente, se cortan a medida las bandas de premagnetización.

Se describe seguidamente la invención con detalle haciendo referencia al dibujo. Muestran en éste:

la figura 1, el comportamiento de desmagnetización de aleaciones de Fe-Ni-Al-Ti después de una desmagnetización en campo alterno a 4 A/cm en función de la fuerza coercitiva,

la figura 2, el comportamiento de desmagnetización de aleaciones de Fe-Ni-Al-Ti después de una desmagnetización en campo alterno a 20 A/cm en función de la fuerza coercitiva,

la figura 3, la variación de la remanencia bajo tensión de tracción en comparación con una aleación según el estado de la técnica y

la figura 4, la variación relativa del flujo magnético en % a diferentes intensidades de campo coercitivo después de deformación mecánica en comparación con una aleación según el estado de la técnica.

Respecto de la idoneidad de una aleación para una banda de activación en un sistema de seguro antirrobo, especialmente para el llamado "marbeteado en origen", se plantean los requisitos siguientes:

La variación de la remanencia bajo carga de flexión o de tracción deberá ser lo más pequeña posible. Como valor orientativo se prefija una variación de menos de 20%. Como puede apreciarse en la figura 3, con las aleaciones según la presente invención se alcanzan valores \leq 10%.

Se desprende de la figura 4 que, aparte de la aleación, también la intensidad del campo coercitivo y el radio de curvatura determinan la variación del flujo. A intensidades de campo coercitivo correspondientes, las aleaciones según la presente invención alcanzan, para radios de curvatura \geq 12 mm, valores < 5% y, para radios de curvatura \geq 4 mm, valores < 10% y espesores de aproximadamente 50 \mum.

La relación entre la saturación para una pequeña intensidad de campo de magnetización dada de, por ejemplo, 40 A/cm y la saturación B_{f} para un campo magnético en el dominio de kOe deberá ser de casi 1, lo que puede apreciarse en la figura 3.

La estabilidad frente a campos contrarios deberá ser de tal naturaleza que la remanencia B_{S} después de una desmagnetización por campo contrario de unos pocos A/cm conserve siempre aún al menos el 80% de su valor original.

Por último, la remanencia B_{r} después de un ciclo de desmagnetización con un campo magnético prefijado deberá conserva únicamente el 20% del valor original.

En particular, esto significa que se puede efectuar también in situ una magnetización de la banda de activación, es decir, una activación/desactivación del elemento indicador. Sin embargo, se tienen disponibles allí en general únicamente campos muy pequeños. La saturación conseguida deberá diferenciarse sólo en pequeña medida del valor para altos campos de magnetización a fin de garantizar un comportamiento idéntico de los elementos indicadores.

Los elementos indicadores tienen que estar constituidos de modo que varíen sólo un poco su remanencia B_{r} en las proximidades de las bobinas de las compuertas de detección a consecuencia de un campo allí elevado y eventualmente orientado en dirección contraria. Como puede verse en la figura 1, las aleaciones según la invención presentan esta estabilidad requerida frente a campos contrarios.

Por último, los elementos indicadores tienen que poder desmagnetizarse con campos relativamente pequeños, es decir que tienen que poder desactivarse en el caso de elementos indicadores magnetoelásticos y activarse en el caso de elementos indicadores armónicos. La figura 2 ilustra estas correlaciones para las aleaciones según la invención.

El cumplimiento simultáneo de los tres requisitos últimamente citados da como resultado restricciones muy fuertes para las zonas accesibles de las fuerzas coercitivas H_{c}, ya que los tres requisitos son contrapuestos.

Las aleaciones según la presente invención se fabrican típicamente por colada de una masa fundida de los componentes de la aleación en un crisol u horno bajo vacío o bajo una atmósfera de gas protector. Las temperaturas son aquí de aproximadamente 1600ºC.

El vaciado de la fundición se efectúa típicamente en una coquilla redonda. Los lingotes de fundición de las presentes aleaciones son mecanizados después típicamente por deformación en caliente, recocido intermedio, deformación en frío y recocido intermedio adicional. El recocido intermedio se efectúa con fines de homogeneización, afino del grano, deformación o creación de propiedades mecánicas deseables, en particular una alta ductilidad.

Se consigue una estructura excelente mediante, por ejemplo, la mecanización siguiente:

Tratamiento en caliente a, preferiblemente, temperaturas de más de 800ºC, enfriamiento rápido y revenido. Las temperaturas de revenido preferidas son de 400ºC a 600ºC y los tiempos de revenido son típicamente de 1 minuto a 24 horas. Con las aleaciones según la invención es posible especialmente una deformación en frío correspondiente a una reducción de la sección transversal de al menos 60% antes del revenido.

Mediante el paso de revenido se elevan la fuerza coercitiva y la rectangularidad del bucle B-H magnético, lo que es esencial para los requisitos impuestos a bandas de premagnetización.

El procedimiento de fabricación para bandas de premagnetización especialmente buenas comprende los pasos siguientes:

1. Colada a 1600ºC

2. Laminación en caliente del bloque de fundición a temperatura superior a 800ºC

3. Recocido intermedio de varias horas a más de 800ºC con enfriamiento brusco en agua

4. Laminación en frío correspondiente a una reducción de la sección transversal de aproximadamente 90%

5. Deformación en frío correspondiente a una reducción de la sección transversal de aproximadamente 90%

6. Recocido intermedio a aproximadamente 700ºC

7. Recocido intermedio de varias horas a aproximadamente 700ºC

8. Deformación en frío correspondiente a una reducción de la sección transversal de aproximadamente 70ºC

9. Revenido de varias horas a aproximadamente 480ºC

10. Corte y ajuste a medida de las bandas de activación.

Con estos procedimientos se fabricaron bandas de activación que presentan una excelente fuerza coercitiva H_{c} y una remanencia B_{r} muy buena. Las propiedades de magnetización y la estabilidad frente a campos contrarios eran excelentes.

Se describe ahora con detalle la fabricación de bandas de activación de Fe-Ni-Al-Ti de la clase comentada con referencia a los ejemplos siguientes:

Ejemplo 1

Se fundió bajo vacío una aleación de 18,0% en peso de níquel, 3,8% en peso de aluminio, 1,0% en peso de titanio y el resto de hierro. El lingote de fundición resultante fue laminado en caliente a aproximadamente 1000ºC, sometido a un recocido intermedio a 1100ºC durante una hora y enfriado rápidamente en agua. Después de una laminación en frío subsiguiente con una reducción de la sección transversal de 80%, el fleje resultante fue sometido una vez más a un recocido intermedio a 1100ºC durante una hora y enfriado rápidamente en agua. Después de una deformación en frío adicional con una reducción de la sección transversal de 50%, el fleje fue sometido a un recocido intermedio a 600ºC durante 4 horas. En correspondencia con una reducción de la sección transversal de 90%, el fleje fue seguidamente laminado en frío, revenido a 520ºC durante tres horas y enfriado en aire. Se midieron una fuerza coercitiva H_{c} igual a 23 A/cm y una remanencia B_{r} igual a 1,48 T.

Ejemplo 2

Se mecanizó como en el ejemplo 1 una aleación de 15,0% en peso de níquel, 3,0% en peso de aluminio, 1,2% en peso de titanio y el resto de hierro, pero con un último recocido intermedio a 700ºC, una última deformación en frío correspondiente a una reducción de la sección transversal de 70% y un recocido final a 500ºC. Se midieron una fuerza coercitiva H_{c} igual a 21 A/cm y una remanencia B_{r} igual a 1,45 T.

Ejemplo 3

Se preparó como en el ejemplo 2 una aleación de 15,0% en peso de níquel, 3,0% en peso de aluminio, 1,2% en peso de titanio y el resto de hierro. A diferencia de dicho ejemplo, el último recocido intermedio se efectúo a 600ºC, la última deformación en frío correspondió a una reducción de la sección transversal de 85% y el tratamiento de revenido fue a 480ºC. Se midieron una fuerza coercitiva H_{c} igual 20 A/cm y una remanencia B_{r} igual a 1,53 T.

Ejemplo 4

Se preparó como en el ejemplo 2 una aleación de 15,0% en peso de níquel, 3,0% en peso de aluminio, 1,2% en peso de titanio, 2,0% en peso de molibdeno y el resto de hierro. Después de un tratamiento de revenido a 480ºC, se midieron una fuerza coercitiva H_{c} igual a 20 A/cm y una remanencia B_{r} igual 1,56 T.

Ejemplo 5

Se fundió bajo vacío una aleación de 15,0% en peso de níquel, 2,0% en peso de aluminio, 0,8% en peso de titanio y el resto de hierro. El lingote de fundición resultante fue laminado en caliente a aproximadamente 1000ºC, sometido a un recocido intermedio a 900ºC durante una hora y enfriado rápidamente en agua. Después de una laminación en frío subsiguiente con una reducción de la sección transversal de 90%, el fleje resultante fue sometido a un recocido intermedio a 650ºC durante cuatro horas. Correspondiendo a una reducción de la sección transversal de 95%, el fleje fue laminado seguidamente en frío, revenido a 460ºC durante tres horas y enfriado en aire. Se midieron una fuerza coercitiva H_{c} igual a 14 A/cm y una remanencia B_{r} igual 1,46 T.

Ejemplo 6

Se preparó como en el ejemplo 5 una aleación de 15,0% en peso de níquel, 2,5% en peso de aluminio, 1,2% en peso de titanio y el resto de hierro, pero con una reducción de la sección transversal de 83% y un tratamiento de revenido a 420ºC. Se midieron una fuerza coercitiva H_{c} igual a 17 A/cm y una remanencia B_{r} igual a 1,44 T.

En todos los ejemplos de ejecución resultaron un comportamiento de magnetización satisfactorio y una estabilidad utilizable frente a campos contrarios.

Claims

1. Elemento indicador para su empleo en un sistema de seguro antirrobo magnético, que consiste en:

2. una banda de activación consistente en una aleación magnéticamente semidura,

caracterizado porque

a) la aleación magnéticamente semidura consiste en

8 a 25% en peso de Ni

0,5 a 3% en peso de Ti

1,5 a 4,5% en peso de Al

resto Fe

y

b) la aleación puede contener también

- 0 a 5% en peso de Co y/o 0 a 3% en peso de Mo o Cr y/o

- al menos uno de los elementos Zr, Hf, V, Nb, Ta, W, Mn, Si en proporciones individuales de menos de 0,5% en peso de la aleación y en una proporción total de menos de 1% en peso de la aleación, y/o

- al menos uno de los elementos C, N, S, P, B, H, O en proporciones individuales de menos de 0,2% en peso de la aleación y en una proporción total de menos de 1% en peso de la aleación, y

c) la aleación magnéticamente semidura presenta una fuerza coercitiva H_{c} de 10 a 24 A/cm y una remanencia B_{r} de al menos 1,3 T (13000 gauss).

2. Elemento indicador según la reivindicación 1, caracterizado porque la aleación magnéticamente semidura consiste en

13 a 17% en peso de Ni

0,5 a 1,5% en peso de Ti

1,8 a 2,8% en peso de Al

resto Fe.

3. Procedimiento para fabricar una banda de activación según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por los pasos siguientes:

1. fusión de la aleación bajo vacío o gas protector y colada subsiguiente en forma de un bloque de fundición;

2. deformación en caliente del bloque de fundición para obtener un fleje a temperaturas superiores a aproximadamente 800ºC;

3. recocido intermedio del fleje a una temperatura superior a aproximadamente 800ºC;

4. enfriamiento rápido;

5. deformación en frío correspondiente a una reducción de la sección transversal de aproximadamente 90%;

6. recocido intermedio a aproximadamente 700ºC;

7. deformación en frío correspondiente a una reducción de la sección transversal de al menos 85%;

8. revenido a una temperatura de aproximadamente 480ºC;

9. corte y ajuste a medida de las bandas de activación.