ES2938360T3 - Método de fabricación de alambre magnetosensible para sensor de impedancia magnética que puede realizar una medición de alta precisión - Google Patents

Abstract

Se proporcionan: un cable magnetosensible para un sensor de impedancia magnética, el cable magnetosensible puede evitar la generación de ruido anormal en un voltaje de salida y la degradación de las características de histéresis y permite una medición de mayor precisión que los cables magnetosensibles convencionales; y un método de fabricación para el alambre magnetosensible. Un sensor de impedancia magnética (6) comprende: un hilo magnetosensible (1) que es para detectar magnetismo y está compuesto por un hilo amorfo; y una bobina de detección (3) dispuesta cerca del cable magnetosensible (1). El sensor de impedancia magnética (6) puede medir la fuerza de un campo magnético aplicando un pulso de corriente al cable magnetosensible (1) y detectando un voltaje generado en la bobina de detección (3), del tamaño del voltaje correspondiente a la fuerza de un campo magnético externo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método de fabricación de alambre magnetosensible para sensor de impedancia magnética que puede realizar una medición de alta precisión

[Campo técnico]

La presente invención se refiere a un método de fabricación de un alambre magnetosensible para un sensor de impedancia magnética que puede medir un campo magnético externo con un grado de precisión considerablemente alto. El alambre magnetosensible puede resolver un problema de ruido anómalo generado debido al ruido de Barkhausen que, en particular, provoca el deterioro de la precisión y un problema ya que no pueden obtenerse características de histéresis excelentes, y permite la medición con un grado de precisión superior en comparación con la técnica anterior.

[Antecedentes de la técnica]

Los sensores de impedancia magnética de un tipo de salida de bobina de detección se conocen ampliamente en la técnica y se usan en diversos campos como sensores magnéticos que pueden medir la intensidad magnética con un alto grado de precisión y alta sensibilidad.

Se usan alambres amorfos de aleación basada en Co como cuerpos magnetosensibles de los sensores de impedancia magnética. Convencionalmente, tales alambres se han fabricado usando un método de hilatura en líquido en rotación, por ejemplo, tal como se describe en el documento de patente (PTL) 1. El método de hilatura en líquido en rotación, que es un método de fabricación de un alambre de metal delgado en un estado amorfo, incluye soplar metal fundido a partir de una boquilla mediante presión de gas al interior de un refrigerante mantenido mediante centrifugación sobre la pared interna de un tambor rotatorio y de ese modo enfriar rápidamente y solidificar el metal fundido. Para el uso como alambre magnetosensible anteriormente descrito, se requiere que el alambre fabricado se mecanice hasta un diámetro de alambre objetivo para la estabilización de la salida y que tenga características magnéticas apropiadas adecuadas para el campo magnético que va a medirse. Por tanto, el alambre fabricado se usa como alambre magnetosensible para un sensor de impedancia magnética después de someterse a un procedimiento de estiramiento de alambre, tal como usando un hilera o hileras, y tratamiento térmico para garantizar las características magnéticas objetivo. El documento PTL 3 describe un alambre magnetosensible para un sensor de impedancia magnética y un método de fabricación de tal alambre magnetosensible. El documento PTL 3 graba el alambre amorfo con el fin de obtener un alambre con estructura de centrifugación con vórtex. Mediante este grabado, el diámetro de alambre disminuye desde 20 |im hasta 13 |im.

[Lista de referencias]

[Bibliografía de patentes]

[PTL 1]

Documento JP57-79052A

[PTL 2]

Documento WO2005/019851

[PTL 3]

Documento US 2011/080164 A1

[Sumario de la invención]

[Problema técnico]

Sin embargo, se ha encontrado que se producen los siguientes problemas cuando el alambre amorfo que se fabrica mediante el método de hilatura en líquido en rotación anterior y se somete al estiramiento de alambre y tratamiento térmico se usa como alambre magnetosensible para un sensor de impedancia magnética.

El sensor de impedancia magnética puede usarse para la medición de un campo magnético muy pequeño. Por ejemplo, cuando se detectan partículas metálicas extrañas mezcladas en un alimento, se necesita la medición de un campo magnético muy pequeño y su magnitud puede ser de varios nT o menos, es decir, aproximadamente uno por diez mil del magnetismo terrestre que se detecta para la detección de orientación en dispositivos móviles, tales como teléfonos móviles, en la actualidad. Sin embargo, cuando se usa el alambre magnetosensible fabricado usando el método de hilatura en líquido en rotación anterior, puede generarse accidentalmente ruido anómalo durante la medición y la generación de tal ruido anómalo hará que sea difícil medir un campo magnético muy pequeño como el anterior.

En un estado normal en el que no se genera ruido anómalo, la tensión de salida de una bobina de detección formada alrededor del alambre magnetosensible será estable a un valor que correspondes a ruido normal sin variación extremadamente grande, siempre que la intensidad de campo magnético sea constante, por ejemplo, en un estado de cero. Sin embargo, si se genera el ruido anómalo anteriormente descrito, la salida de tensión que tiene un valor aparentemente diferente del ruido normal se emite como tensión positiva en algunos casos o como tensión negativa en otros casos. Tal ruido anómalo puede ser instantáneo o también puede ser continuo al tiempo que varía su valor durante un determinado periodo de tiempo.

Cuando se mide un campo magnético muy pequeño, tal como de un nivel de varios nT o menos, con alta sensibilidad a pesar de la generación de ruido anómalo como el anterior, la generación del ruido conduce a un deterioro significativo de la resolución de detección y, por tanto, la medición de un campo magnético muy pequeño será difícil.

Otro problema que debe resolverse es que no pueden obtenerse características de histéresis excelentes. Para sensores de impedancia magnética, hasta ahora se ha contemplado la mejora de las características de histéresis. Por ejemplo, tal como se describe en el documento PTL 2, se toman medidas para muestrear y retener el valor máximo de una tensión inducida en la bobina de detección cuando se desconecta la corriente de pulso, mejorando de ese modo la linealidad de la salida y omitiendo satisfactoriamente un circuito de realimentación negativa. Por tanto, se han potenciado las características de histéresis hasta un cierto alto nivel. Sin embargo, el nivel de demanda sigue siendo cada vez más sofisticado a medida que pasa el tiempo y se necesita una mejora adicional de las características. En particular, una función denominada realidad aumentada (AR) ha atraído la atención de los usuarios en los últimos años. Se refiere a una función para aumentar y visualizar el mundo real usando un dispositivo digital tal como un teléfono inteligente. Cuando se aplica esta tecnología a un teléfono inteligente, información referente al paisaje y a los edificios cuyas imágenes van a presentarse en una pantalla puede visualizarse en la pantalla para solaparse con los mismos. Para permitir tal tecnología, el propio teléfono inteligente al que se le aplica la tecnología puede tener que percibir con precisión su posición, orientación, etc. Por tanto, es necesario detectar el magnetismo terrestre con un grado de precisión superior y percibir con mayor precisión la orientación en comparación con la técnica anterior, y se demanda fuertemente una mejora adicional de las características de histéresis.

La presente invención se ha realizado para resolver los problemas anteriores y un objetivo de la presente invención es proporcionar un método de fabricación de un alambre magnetosensible para un sensor de impedancia magnética que pueda suprimir la generación de ruido anómalo que afecta a la medición y pueda mejorar adicionalmente las características de histéresis y permitir una medición de magnetismo con un grado de precisión superior en comparación con sensores de impedancia magnética convencionales, incluso para el uso en el que se necesita la detección de un campo magnético muy pequeño tal como se describió anteriormente.

[Solución al problema]

Según la presente invención, se proporciona un método de fabricación de un alambre magnetosensible para un sensor de impedancia magnética que puede realizar una medición de alta precisión que comprende las características de la reivindicación 1.

Un alambre magnetosensible para un sensor de impedancia magnética puede fabricarse habitualmente usando el método de hilatura en líquido en rotación, por ejemplo, tal como se describe en el documento PTL 1. Con el fin de que el alambre fabricado pueda usarse como el alambre magnetosensible anteriormente descrito, se requiere que el alambre fabricado se mecanice para dar un diámetro de alambre objetivo para la estabilización de la calidad. Por tanto, el alambre de metal delgado fabricado usando el método de hilatura en líquido en rotación anteriormente descrito se somete habitualmente a un procedimiento de estiramiento de alambre, tal como usando una hilera o hileras, de modo que el diámetro de alambre coincide con un diámetro de alambre necesario con un alto grado de precisión. Durante este procedimiento, el alambre puede estar en un estado en el que permanecen irregularidades finas sobre la superficie después del procedimiento de acabado o un estado en el que se genera una capa residual afectada por el procedimiento de tal manera que se acumula un gran esfuerzo y similares sobre la superficie o en las inmediaciones de la superficie debido al procedimiento de estiramiento de alambre. En algunos casos, puede producirse una distribución no uniforme de tensión dentro de la capa residual afectada por el procedimiento y permanecer aunque se realice un tratamiento térmico después del procedimiento de acabado.

En este contexto, los presentes inventores han realizado intensos estudios teniendo en cuenta que la presencia de tales irregularidades sobre la superficie y la tensión residual restante afectan al estado de existencia de dominios magnéticos y paredes magnéticas en el alambre magnetosensible para provocar el desorden de los espines generados en la dirección circunferencial sobre la superficie cuando se aplica la corriente de pulso y, como resultado, provocar la generación de ruido anómalo y el deterioro de las características de histéresis.

Como resultado de la repetición de diversos ensayos y errores, se ha obtenido un conocimiento novedoso de que es posible reducir drásticamente la generación del ruido anómalo anterior y mejorar las características de histéresis modificando la técnica anterior para usar una fibra de metal de un alambre amorfo como alambre magnetosensible después de eliminar la capa residual afectada por el procedimiento generada debido al procedimiento de estiramiento de alambre. En la técnica anterior, una fibra de metal de este tipo de un alambre amorfo se adquiere a partir de un fabricante de fibras de metal y se usa como alambre magnetosensible para un sensor de impedancia magnética sin realizar ningún procesamiento especial adicional excepto por el tratamiento térmico anteriormente descrito para la mejora de las características magnéticas. Por tanto, se ha obtenido la presente invención.

Tal como se describió anteriormente, el propósito de eliminar la capa residual afectada por el procedimiento es eliminar irregularidades generadas sobre la superficie y cerca de la superficie debido al procedimiento de acabado para el alambre magnetosensible y eliminar la tensión residual provocada por el procedimiento de acabado. Por tanto, no se requiere eliminar una porción en la que no permanece la influencia del procedimiento. Si la cantidad de eliminación es grande, esto significa que se prolonga el tiempo necesario para el tratamiento. Por tanto, puede tener que ajustarse la cantidad de eliminación de manera apropiada según la tasa de reducción del área en sección transversal durante el procedimiento de acabado mediante estiramiento de alambre. En la presente invención, el límite inferior de la tasa de reducción de diámetro de alambre es del 0,5%, pero en algunos casos puede preferirse ajustar la tasa de reducción de diámetro de alambre hasta un valor superior y realizar el tratamiento de grabado, dependiendo de la tasa de reducción del área en sección transversal durante el procedimiento de acabado.

Por otro lado, el límite superior de la tasa de reducción de diámetro de alambre es del 30%. Esto se debe a que, a medida que aumenta la tasa de reducción de diámetro de alambre, las irregularidades sobre la superficie que parecen generarse debido al procedimiento de acabado para el alambre magnetosensible pueden eliminarse completamente, mientras que el propio tratamiento de eliminación tiende a generar de nuevo irregularidades para aumentar la rugosidad de superficie, de modo que aumenta el ruido normal que se genera de manera continua durante la detección magnética y el efecto de mejora de histéresis es propenso a deteriorarse. Además, si la tasa de reducción de diámetro de alambre es excesivamente alta, el propio tratamiento de grabado requiere un tiempo prolongado conduciendo a una escasa productividad y el diámetro de alambre disminuye reduciendo la propia salida obtenida a partir de la bobina de detección, lo cual puede deteriorar la sensibilidad. Por tanto, puede no preferirse aumentar la tasa de reducción de diámetro de alambre más allá de lo necesario, siempre que puedan obtenerse los efectos de prevenir la generación de ruido anómalo y mejorar las características de histéresis. Teniendo en cuenta el uso eficiente del alambre magnetosensible fabricado, el límite superior puede ser del 30% o menos.

[Efecto de la invención]

En la presente invención, se realiza un tratamiento para mejorar la capa residual afectada por el procedimiento que se genera en la superficie o cerca de la superficie debido al procedimiento de acabado realizado en un fabricante de fibra de metal, en vez de usar un alambre amorfo adquirido a partir de un fabricante de fibra de metal sin ninguna modificación. Este tratamiento puede eliminar las irregularidades generadas sobre la superficie durante el procedimiento de acabado, la tensión residual generada en la capa residual afectada por el procedimiento y otros defectos. Como resultado, es posible suprimir eficazmente el desorden de los espines provocado cuando se aplica la corriente de pulso y evitar la generación de dominios magnéticos. Por tanto, puede evitarse la generación de ruido anómalo y el deterioro de las características de histéresis y es posible fabricar un alambre magnetosensible para un sensor de impedancia magnética que puede realizar una medición de alta precisión.

[Breve descripción de los dibujos]

[Figura 1]

La figura 1 es un diagrama conceptual de un circuito electrónico de un elemento de MI como ejemplo de la presente invención.

[Figura 2]

La figura 2 es un diagrama que ilustra una distribución de la resolución magnética de un alambre magnetosensible que satisface la condición de la presente invención.

[Figura 3]

La figura 3 es un diagrama que ilustra una distribución de la resolución magnética de un alambre magnetosensible para el que no se realiza el tratamiento de eliminación para la capa residual afectada por el procedimiento.

[Figura 4]

La figura 4 es un gráfico para describir la relación entre una tasa de grabado y una resolución magnética.

[Figura 5]

La figura 5 es un gráfico para describir la relación entre una tasa de grabado y características de histéresis.

[Descripción de realizaciones]

Se describirán realizaciones preferidas de la invención anterior. Se usa una fibra de metal fabricada usando el método de hilatura en líquido en rotación como alambre magnetosensible. La aleación habitualmente usada es una aleación basada en Co-Si, específicamente aleación basada en CoFeSiB, y el diámetro de alambre puede ser de aproximadamente 10 a 100 micrómetros.

Tal como se describió anteriormente, la fibra de metal se somete a un procedimiento de estiramiento de alambre, tal como usando una hilera o hileras, para mejorar la precisión dimensional en el diámetro de alambre. Como resultado de este procedimiento, puede reconocerse que existen irregularidades con una profundidad de aproximadamente varios micrómetros sobre la superficie de fibra de metal después del procedimiento de estiramiento de alambre. Las irregularidades parecen generarse y estar provocadas por defectos y similares de la hilera o hileras usadas para el procedimiento de estiramiento de alambre. Debido al el procedimiento de estiramiento de alambre, permanecen efectos de procesamiento, tales como tensión residual, dentro de la fibra y tal tensión residual puede permanecer después del tratamiento térmico para la mejora de las características magnéticas.

La presencia de las irregularidades sobre la superficie y la tensión residual pueden provocar el ruido anómalo anteriormente descrito y el deterioro de las características de histéresis. Por tanto, en la presente invención, se realiza un tratamiento para eliminar la capa residual afectada por el procedimiento como tratamiento previo para eliminar las irregularidades sobre la superficie y la tensión residual generada en el alambre magnetosensible en vez de usar el alambre magnetosensible adquirido sin modificación.

Más específicamente, el tratamiento de eliminación para la capa residual afectada por el procedimiento se realiza mediante inmersión en un líquido ácido, tal como ácido nítrico, ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, cloruro férrico y ácido fluorhídrico.

La tasa del tratamiento de eliminación puede controlarse ajustando la concentración y temperatura del ácido que va a usarse y es de 10 micrómetros por minuto o menos. Esto se debe a que, a medida que aumenta la tasa del tratamiento de eliminación, puede fabricarse un alambre magnetosensible que puede contribuir a una medición de alta precisión en comparación con un caso en el que no se realiza en absoluto el tratamiento de eliminación, pero la rugosidad de superficie tiende a aumentar en el caso de aumentar la tasa de reducción de diámetro de alambre, y el efecto de potenciar la resolución y el efecto de mejora de la histéresis son propensos a deteriorarse. La temperatura del líquido ácido es de 10 a 60 grados Celsius.

En el tratamiento de eliminación para la capa residual afectada por el procedimiento, las irregularidades, tensión residual y otros defectos anteriores pueden tener que eliminarse de manera uniforme independientemente de la posición de la fibra de metal. Por tanto, puede ser necesario que la condición de contacto (tiempo de contacto, temperatura durante el contacto, etc.) entre el líquido ácido y la superficie de la fibra de metal sea uniforme de manera constante. Por ejemplo, el tratamiento de eliminación puede realizarse preferiblemente usando un método de hacer pasar el alambre amorfo a través del líquido ácido de manera continua a una velocidad constante en un estado en el que se aplica una determinada fuerza de tracción al alambre amorfo.

Este tratamiento puede eliminar eficazmente las irregularidades sobre la superficie del alambre amorfo y la capa residual afectada por el procedimiento debido al procedimiento de estiramiento de alambre. Tales efectos pueden evitar la aparición de dominios magnéticos cerca de la superficie del alambre amorfo y también pueden evitar el desorden de los espines cuando se aplica la corriente de pulso. Por tanto, cuando se usa el alambre amorfo como alambre magnetosensible para un sensor de impedancia magnética, puede reducirse drásticamente el ruido anómalo y pueden mejorarse las características de histéresis.

Con respecto a la capa residual afectada por el procedimiento generada debido al procedimiento de estiramiento de alambre, puede ser difícilmente posible determinar el alcance de profundidad en micrómetros al que puede decirse que exista realmente la capa residual afectada por el procedimiento. Es decir, puede ser casi imposible determinar si la propia capa residual afectada por el procedimiento se elimina completamente después del tratamiento de eliminación. Por tanto, la eliminación de la capa residual afectada por el procedimiento tal como se menciona en la presente invención, no sólo significa un estado de eliminar completamente la capa residual afectada por el procedimiento sino que también significa un estado en el que, aunque la capa residual afectada por el procedimiento permanezca parcialmente, se elimina de manera suficiente hasta un grado en el que no es problemática para la generación de ruido anómalo y el deterioro de las características de histéresis durante la medición real. El límite superior de la tasa de reducción de diámetro de alambre en el tratamiento de eliminación es tal como se describió anteriormente.

Ahora se describirá un elemento de impedancia magnética que usa el alambre magnetosensible fabricado mediante el método de fabricación de la presente invención. Tal como se describió anteriormente, el alambre magnetosensible puede contribuir significativamente a la mejora del rendimiento de un sensor de impedancia magnética. Tal como se entenderá, el alambre magnetosensible también puede aplicarse a un elemento que constituye una parte de un sensor de impedancia magnética. Por tanto, los efectos anteriores pueden obtenerse eficazmente aplicando el alambre magnetosensible a un elemento de impedancia magnética conocido en la técnica, es decir, sustituyendo simplemente un alambre magnetosensible como cuerpo de detección magnética por el alambre magnetosensible descrito en el presente documento. También puede decirse que el alambre magnetosensible puede aplicarse no sólo a un elemento de impedancia magnética conocido en la técnica sino también a un elemento de impedancia magnética que se espera que se desarrolle en el futuro y al que se le pueden añadir diversas modificaciones referentes a partes distintas del alambre magnetosensible.

La configuración específica de un elemento de impedancia magnética se conoce en la técnica, por ejemplo, tal como se da a conocer en los documentos WO2009/044820, WO2003/071299, WO2005/8268, JP2006-300906A, JP2009-236803A, JP2009-300093A, WO2010/097932, JP2012-78198A, etc. Por tanto, el alambre magnetosensible descrito en el presente documento puede aplicarse a tecnologías tal como se conocen en la técnica para fabricar un elemento de impedancia magnética que puede realizar una medición de alta precisión.

Ahora se describirá un sensor de impedancia magnética que usa el alambre magnetosensible descrito en el presente documento. Tal como se describió anteriormente, el alambre magnetosensible puede contribuir significativamente a la mejora del rendimiento de un sensor de impedancia magnética. Por tanto, los efectos anteriores pueden obtenerse eficazmente sustituyendo el cuerpo de detección magnética de un sensor de impedancia magnética conocido en la técnica por el alambre magnetosensible descrito en el presente documento. Por ejemplo, el sensor de impedancia magnética que usa el alambre magnetosensible descrito en el presente documento puede estar compuesto por el alambre magnetosensible descrito en el presente documento usado como cuerpo de detección magnética, una bobina de detección que está enrollada alrededor del alambre magnetosensible, un circuito de oscilación de pulso que hace fluir una corriente de pulso a través del alambre magnetosensible, y un circuito de procesamiento de señal que convierte una tensión de detección de la bobina de detección en una señal correspondiente a la intensidad de un campo magnético externo que va a medirse.

La propia configuración de un sensor de impedancia magnética también se conoce en la técnica tal como se da a conocer en los documentos de patente anteriores, etc. Con respecto a un circuito de muestreo y retención que detecta una tensión inducida en la bobina de detección, pueden aplicarse tecnologías descritas en el documento PTL 2 anteriormente descrito. Los detalles de un circuito de oscilación de pulso que suministra una corriente de pulso al alambre magnetosensible, un circuito que detecta una tensión inducida en la bobina de detección en respuesta a la magnitud de un campo magnético externo y otros circuitos se describen en documentos de patente, etc., conocidos en la técnica y, por tanto, en la presente descripción se omitirán la descripción de los mismos.

[Ejemplos]

A continuación en el presente documento, se describirán los efectos obtenidos cuando el alambre magnetosensible para un sensor de impedancia magnética descrito en el presente documento se usa realmente para un sensor de impedancia magnética, con referencia a ejemplos específicos.

En primer lugar, se describirán ejemplos en los que, para un alambre magnetosensible sometido a tratamiento térmico para tener características magnéticas que coinciden con el uso para detectar partículas metálicas extrañas, se ha confirmado cómo varían la generación status de ruido anómalo y la resolución magnética según la condición de tratamiento de eliminación de superficie. Tal como se describió anteriormente, en un uso de este tipo para detectar partículas metálicas extrañas, se requiere medir un campo magnético muy pequeño.

El alambre magnetosensible usado en los ejemplos es un alambre amorfo basado en CoFeSiB que tiene un diámetro de 30,9 micrómetros. El tratamiento de eliminación para la capa residual afectada por el procedimiento se realizó mediante dos tipos de métodos: grabado por ácido; y grabado electrolítico. El grabado por ácido se llevó a cabo usando ácido nítrico al 10% de tal manera que el tiempo de tratamiento de grabado se cambió a una temperatura de tratamiento de 35 grados Celsius para hacer variar la tasa de reducción de diámetro de alambre. El grabado electrolítico se llevó a cabo usando una disolución, preparada añadiendo propilenglicol a ácido clorhídrico, como electrolito. De manera similar al grabado por ácido, se ajustó el tiempo de tratamiento para hacer variar la tasa de reducción de diámetro de alambre para cada muestra de prueba y se realizaron estudios para detectar el cambio en el estado de generación de ruido anómalo y la influencia sobre las características magnéticas.

A continuación se describirá un método de medir la resolución magnética en los ejemplos. Se realizó la prueba experimentando en un blindaje magnético triple teniendo en cuenta que el campo magnético externo no afectaría al experimento. Se preparó cada elemento de impedancia magnética (denominado “elemento de MI” a continuación en el presente documento) enrollando una bobina de detección alrededor de un alambre magnetosensible con una longitud de 22 mm mediante un aislante. Se introdujo una corriente de pulso de 20 a 70 mA correspondiente a una frecuencia de 0,25 GHz en el alambre magnetosensible en el elemento de MI y se realizó un procesamiento de señal con la señal de tensión generada en la bobina de detección para medir una salida de tensión pico a partir de la bobina de detección. Tal como se entenderá, la configuración del elemento de MI descrito en los ejemplos es simplemente un ejemplo y puede emplearse cualquier estructura de elemento conocida en la técnica, tal como las descritas en los documentos de patente anteriormente descritos, como estructura del elemento de MI.

Ahora se describirá cada sensor de impedancia magnética (denominado “sensor de MI” a continuación en el presente documento) usado en los ejemplos con referencia a la figura 1. Un sensor 6 de MI usado en los ejemplos está compuesto por un elemento 2 de MI tal como se describió anteriormente, un circuito 61 de oscilación de pulso y un circuito 62 de procesamiento de señal. El circuito 62 de procesamiento de señal está compuesto por un circuito 621 de ajuste de sincronismo de muestras, un conmutador 622 analógico (incluyendo un circuito de muestreo y retención no ilustrado) y un amplificador 623. El funcionamiento del sensor es de la siguiente manera.

En primer lugar, se suministra la corriente de pulso generada por el circuito 61 de oscilación de pulso a un alambre 1 magnetosensible en el elemento 2 de MI a través de un electrodo (no ilustrado). Después, el campo magnético externo y el campo magnético en la dirección circunferencial del alambre provocado por la corriente de pulso actúan uno sobre el otro para generar una tensión basada en la rotación de espín en el alambre 1 magnetosensible en una bobina 3 de detección que está enrollada alrededor del alambre 1 magnetosensible mediante un aislante (no ilustrado).

Después, tras suministrarse la corriente de pulso anterior al alambre 1 magnetosensible, el circuito 621 de ajuste de sincronismo de muestras activa y desactiva el conmutador 622 analógico con un sincronismo predeterminado. Esto permite al conmutador 622 analógico muestrear y transmitir una tensión generada en la bobina 3 de detección al amplificador 623. Esta tensión refleja la magnitud del campo magnético externo. Tal como se entenderá, la configuración descrita en el presente documento es simplemente un ejemplo y puede emplearse cualquier circuito electrónico conocido en la técnica, tal como los descritos en los documentos de patente anteriormente descritos. En los ejemplos, el alambre magnetosensible se evalúa usando una tensión que se mide mediante el circuito electrónico anteriormente descrito, pero no hay ninguna posibilidad de que la tensión de salida varíe debido a la variación de un campo magnético porque el experimento se realiza de tal manera que la influencia del campo magnético externo se desactiva mediante el blindaje magnético. En un entorno de este tipo, se midió el denominado ruido de pico a pico para medir la variación en el tiempo del ruido que es una tensión de salida a partir de la bobina de detección (denominada “ruido” a continuación en el presente documento, porque esta tensión no se emite debido a la presencia de un campo magnético). Más específicamente, se midió la tensión pico generada en la bobina de detección debido a la corriente de pulso aplicada al alambre magnetosensible durante 30 minutos para obtener la diferencia entre el valor máximo y el valor mínimo de la tensión pico durante 30 minutos y se calculó la resolución magnética dividiendo la diferencia entre la sensibilidad del alambre magnetosensible.

Cuando se reconoció una tensión de salida aparentemente diferente de la tensión de salida que se consideraba que era un nivel de ruido normal al menos una vez durante 30 minutos, se realizó la determinación de que se generó ruido anómalo. Teniendo en cuenta el uso en el que se necesita la medición de campo magnético con una sensibilidad significativamente alta tal como se describió anteriormente, existe la demanda de un alambre magnetosensible que no genere en absoluto ruido anómalo durante un periodo de tiempo prolongado. Para ello, puede tener que realizarse la prueba durante un periodo de tiempo más prolongado, de manera ideal. Sin embargo, el experimento durante 30 minutos permite la posibilidad de percibir de manera aproximada y evaluar una generación de ruido anómalo.

Se realizó la prueba en una condición en la que tanto el tiempo de subida como el tiempo de bajada de la corriente de pulso era de 1 ns. Tal como se conoce en la técnica, la tensión pico puede medirse en cualquiera del borde de subida y el borde de bajada de la corriente de pulso aplicada al alambre magnetosensible. En los ejemplos, la medición se realizó ajustando el sincronismo de muestras del circuito 621 de ajuste de sincronismo de muestras anterior para sincronizarse con el borde de bajada.

Si se generó el ruido anómalo durante el experimento, se emite una tensión que aumenta en el lado positivo en algunos casos o en el lado negativo en otros casos en comparación con la tensión de salida debida al ruido normal. Esto da como resultado una gran diferencia entre el valor máximo y el valor mínimo de la tensión de salida durante el experimento deteriorando la resolución magnética. La tabla 1 indica los resultados de la resolución magnética obtenidos mediante el experimento descrito anteriormente. En la tabla 1, del n.° 1 al n.° 10 representan los resultados cuando se realizó el grabado por ácido, mientras que el n.° 17 y el n.° 18 representan los resultados cuando se realizó el grabado electrolítico. Del n.° 11 al n.° 16 representan los resultados experimentales de alambres magnetosensibles sin ningún tratamiento de eliminación para las superficies.

[Tabla 1]

Cada uno de los materiales comparativos (del n.° 11 al n.° 16) se preparó de tal manera que se fabricó un alambre amorfo usando el método de hilatura en líquido en rotación en una fabricante de fibra de metal y se sometió a tratamiento térmi

metálicas extrañas y no se realizó en absoluto el tratamiento de eliminación para la superficie. Tal como resulta evidente a partir de los resultados de la tabla 1, en todos los materiales comparativos (del n.° 11 al n.° 16) excepto por el n.° 16, se generó ruido anómalo durante la prueba durante 30 minutos y, por tanto, no pudo obtenerse una resolución magnética excelente. A partir de los resultados se encuentra que, cuando no se realiza el tratamiento de eliminación para la capa de superficie mediante grabado, se genera el ruido anómalo con una posibilidad considerablemente alta provocando el deterioro de la resolución magnética. Se considera que el motivo por el que no se confirmó el ruido anómalo en el n.° 16 se debe al tiempo de medición limitado de 30 minutos y a la influencia de la variación de producción. A continuación se describirá la evaluación teniendo en cuenta la variación de producción. Cada uno de los materiales comparativos n.° 9 y n.° 10 se preparó de tal manera que la tasa de reducción de diámetro de alambre era superior al 60%. En el n.° 9 y el n.° 10, no se generó ruido anómalo como ruido grande transitorio, pero la magnitud del ruido normal generado de manera constante fue grande y la resolución magnética fue muy escasa como en los ejemplos en los que no se realizó en absoluto el tratamiento de eliminación. Esto parece deberse a que, tal como se describió anteriormente, el tratamiento de grabado excesivo forma nuevamente irregularidades sobre la superficie aumentando la rugosidad de superficie y desencadena la formación de dominios magnéticos en la superficie y, por tanto, el ruido normal aumenta. En un uso sensible tal como el uso para detectar partículas metálicas extrañas, es necesario medir de manera estable un campo magnético muy pequeño de 10 nT o menos. Para fabricar un alambre magnetosensible para un uso de este tipo, se prefiere no aumentar la tasa de reducción de diámetro de alambre más allá de lo necesario. Esto puede confirmarse a partir de los resultados anteriores.

En cambio, cada uno de los ejemplos n.° 1 al n.° 8 (materiales grabados mediante ácido) y n.° 17 y n.° 18 (materiales grabados de manera electrolítica) se preparó de tal manera que se realizó el tratamiento de eliminación para la superficie para lograr un valor apropiado de la tasa de reducción de diámetro de alambre. En los ejemplos n.° 1 al n.° 8, n.° 17 y n.° 18, no se confirmó la generación de ruido anómalo en absoluto durante el experimento durante 30 minutos. Por tanto, se ha confirmado que puede obtenerse una resolución magnética excelente de 0,50 a 1,27 nT. Por tanto, se ha encontrado que, optimizando la condición, puede obtenerse indudablemente una resolución magnética de 10 nT o menos y también puede lograrse una resolución magnética de 1 nT o menos.

El experimento anterior muestra resultados experimentales de cada alambre magnetosensible individual. Sin embargo, tal como se entenderá, se produce una variación de producción (por ejemplo, la presencia o ausencia de irregularidades de superficie) en los alambres magnetosensibles. Por tanto, es importante percibir cómo varía la variación de rendimiento de varios de alambres magnetosensibles debido al tratamiento de eliminación para la capa residual afectada por el procedimiento según la presente invención. Para ello, se prepararon varios alambres magnetosensibles que tenían una tasa de reducción de diámetro de alambre del 18,8% correspondiente al material de ejemplo n.° 5 usado en los ejemplos anteriormente descritos, pero con una longitud reducida de 6 mm y varios alambres magnetosensibles que tenían una tasa de reducción de diámetro de alambre del 0% y una longitud de 4 mm sin realizar ningún tratamiento de grabado, y se realizó el mismo experimento que el anterior para estudiar cómo variaba la resolución magnética. Los resultados se ilustran en la figura 2 (resultados de los alambres magnetosensibles para los que se realizó el grabado por ácido en la misma condición que para el n.° 5) y la figura 3 (resultados de los alambres magnetosensibles para los que no se realizó el tratamiento de grabado). Con la expectativa de que el deterioro de la resolución magnética debido a la generación de ruido anómalo aparecería más significativamente, se realizó el experimento usando alambres magnetosensibles más cortos que los de los ejemplos anteriormente descritos de modo que el campo diamagnético se volvería más grande, la sensibilidad se deterioraría más y la generación de ruido anómalo tendería a afectar más a la resolución magnética, en comparación con el experimento anteriormente descrito.

Tal como resulta evidente a partir de los resultados de la figura 3, en los materiales comparativos sin el tratamiento de grabado, se reconoció la generación de ruido anómalo en alambres magnetosensibles correspondientes al 10% del número de muestras de 2.338 medidas durante un tiempo de prueba de 30 minutos, no pudo obtenerse de manera estable una resolución magnética excelente y se confirmó que varios de los resultados de prueba tenían una resolución magnética de más de 5 nT. El eje de las abscisas de la figura 3 está limitado a 20 nT, pero en algunos casos la resolución magnética se deteriora superando 100 nT en un máximo. Por tanto, se ha encontrado que el uso que requiere la resolución magnética excelente anteriormente descrita es absolutamente difícil. Con respecto a los materiales de ejemplo del n.° 5 para los que se realizó el tratamiento de eliminación para la capa residual afectada por el procedimiento mediante grabado de una cantidad apropiada, se prepararon 1.348 muestras tal como se ilustra en la figura 2 y se realizó el mismo experimento. A diferencia de los materiales comparativos anteriores, no se confirmó ruido anómalo en absoluto, la resolución fue aproximadamente una distribución normal, no hubo ningún alambre magnetosensible que tuviera una resolución de más de 3,5 nT y se confirmó que se obtenía una resolución magnética excelente de aproximadamente 1 nT de promedio.

Los resultados anteriores de las figuras 2 y 3 se ilustran como resultados de la prueba durante 30 minutos. El experimento anterior también se realizó prolongando el tiempo para una parte de los materiales de prueba. Con respecto a los alambres magnetosensibles de la prueba n.° 5, no se reconoció en absoluto ruido anómalo ni siquiera cuando se prolongó el tiempo de prueba hasta un día. En cambio, con respecto a los materiales comparativos para los que no se realizó el tratamiento de eliminación para la capa residual afectada por el procedimiento, la tasa de generación de ruido anómalo fue de aproximadamente el 10% en el caso de un tiempo de prueba de 30 minutos, mientras que la tasa de generación de ruido anómalo fue del 50% en el caso de un tiempo de prueba de un día. Por tanto, se ha encontrado que la diferencia de rendimiento se expande más que la diferencia anterior entre la figura 2 y la figura 3. Tal como se entenderá, cuando se usa realmente el alambre magnetosensible para un sensor de impedancia magnética, tiene que garantizarse la resolución magnética estable durante un periodo de tiempo prolongado. Con respecto a esto, puede decirse que los efectos de la presente invención son considerablemente significativos. Tal como se ilustra en la figura 3, la resolución magnética incluye una variación inevitable y, a medida que aumenta el tiempo de prueba, se detecta un valor mayor que el valor máximo de la resolución magnética. Por tanto, para obtener de manera estable una resolución magnética excelente de 10 nT o menos, se determina que las condiciones necesarias son que pueda garantizarse la resolución magnética significativamente menor de 10 nT en la prueba anteriormente descrita de una muestra durante un tiempo breve y que no se genere el ruido anómalo.

Ahora se describirán otros ejemplos en los que se estudian los efectos del tratamiento de eliminación para la capa de superficie sobre las características de histéresis. Tal como se describió anteriormente, los sensores de impedancia magnética se usan no sólo para la medición de campos magnéticos muy pequeños con un nivel de varios nT, tal como para partículas metálicas extrañas, sino también para medición de magnetismo terrestre con un nivel de varias decenas de miles de nT, tal como con el fin de cálculo de la orientación en dispositivos móviles. En este último caso, es necesario mejorar la precisión, por ejemplo, hasta un grado que permita la visualización usando la función de AR anteriormente descrita. Para ello, la mejora de las características de histéresis es importante. En este contexto, se realizaron pruebas mediante preparación de alambres magnetosensibles que tenían un diámetro de alambre de 14,9 micrómetros (20,0 micrómetros en alambres grabados de manera electrolítica) que se fabricaron usando el método de hilatura en líquido en rotación y se sometieron a tratamiento térmico para tener características magnéticas adecuadas para la medición del magnetismo terrestre, realizando el tratamiento de eliminación de superficie para los alambres magnetosensibles que tenían una longitud de 12 mm en diversas condiciones indicadas en la tabla 2 que se describirá a continuación, preparando cada elemento de MI enrollando una bobina de detección alrededor del alambre magnetosensible mediante un aislante, disponiendo el elemento de MI preparado en un campo magnético de ±200 A/m y 10 MHz, aplicando una corriente de pulso de 160 mA correspondiente a una frecuencia de 0,1 GHz al alambre magnetosensible a partir del circuito 61 de oscilación de pulso anteriormente descrito a través de un electrodo, y realizando procesamiento de señal con la tensión individual generada en la bobina de detección usando el mismo circuito de procesamiento de señal que en los ejemplos anteriormente descritos para medir la tensión. El grabado por ácido y el grabado electrolítico se realizaron usando los mismos métodos que los de los ejemplos anteriormente descritos. En un bucle trazado desde la magnitud de campo magnético y la tensión de salida medida, se empleó la diferencia entre los campos magnéticos aplicados cuando salida de la bobina de detección era de 0 m V como valor de las características de histéresis. Los resultados se indican en la tabla 2.

[Tabla 2]

Clasificación N.° de Tasa de reducción de Diámetro de Tasa de Histéresis Nota

Tal como resulta evidente a partir de los resultados de la tabla 2, todos los materiales comparativos n.° 29 al n.° 32 para los que no se realizó el tratamiento de eliminación para la capa residual afectada por el procedimiento mostraron valores de histéresis de más de 100 mG, y por tanto las características de histéresis fueron escasas. La tasa de reducción de diámetro de alambre del n.° 28 es del 64,8%, lo cual se encuentra fuera del intervalo de condición de la presente invención, pero puede obtenerse un valor de histéresis inferior en comparación con ejemplos comparativos sin el tratamiento de eliminación para la superficie. Sin embargo, simplemente se reconoce una pequeña mejora en las características de histéresis en comparación con los ejemplos comparativos sin el tratamiento de eliminación para la superficie. Esto parece deberse a que, de manera similar a los resultados anteriormente descritos de la resolución magnética, el cambio en el estado de superficie cuando se aumenta la tasa de reducción de diámetro de alambre afecta al valor de las características de histéresis. En cambio, del n.° 19 al 27, 33 y 34, son ejemplos para los que se realizó el tratamiento de eliminación para la capa residual afectada por el procedimiento usando un tratamiento de grabado mediante ácido o tratamiento de grabado electrolítico. Estos ejemplos mostraron valores de histéresis de 13,0 a 30,3 mG, que son valores significativamente excelentes en comparación con los de los alambres magnetosensibles sin el tratamiento de eliminación para la capa de superficie. En la presente invención, el límite superior de la tasa de reducción de diámetro de alambre es del 30% o menos, porque la relación entre la tasa de reducción de diámetro de alambre y el valor de histéresis representa una tendencia ascendente de la tasa de reducción de diámetro de alambre de aproximadamente el 30% o más, y deben mejorarse la productividad del tratamiento de eliminación para la capa de superficie y la eficiencia de uso del alambre.

Ahora se describirán otros ejemplos para la determinación de si hay una influencia mediante la condición del tratamiento de grabado. En el grabado por ácido y el grabado electrolítico realizados para el tratamiento de eliminación para la capa residual afectada por el procedimiento, la tasa de tratamiento varía según la temperatura y la concentración del tratamiento líquido. En particular, en el grabado electrolítico, la tasa de tratamiento también varía según la magnitud del valor actual. Si la tasa de tratamiento varía, el estado de superficie después del tratamiento de eliminación de superficie variará incluso con la misma tasa de reducción de diámetro de alambre. Por tanto, se considera que la resolución magnética y las características de histéresis pueden verse posiblemente afectadas. En este contexto, se han realizado estudios usando el mismo método que el experimento anteriormente descrito en cuanto a si las dos características: la resolución magnética; y las características de histéresis, se ven afectadas o no al hacer variar la condición, tal como la temperatura y concentración del tratamiento líquido y la magnitud del valor de corriente durante la electrolisis, para hacer variar la tasa de grabado mientras se fija la tasa de reducción de diámetro de alambre para la evaluación de la resolución magnética al 18,8%, lo cual es igual que para el material de prueba n.° 5, y se fija la tasa de reducción de diámetro de alambre para la evaluación de las características de histéresis al 12,7%, lo cual es igual que para el material de prueba n.° 21. Los resultados se ilustran en las figuras 4 y 5. Tal como resulta evidente a partir de los resultados, se ha encontrado que tanto la resolución magnética como el valor de histéresis tienden a aumentar sus valores a medida que aumenta la tasa de grabado, mientras que la variación no es grande a un valor relativamente pequeño de la tasa pero es pronunciada cuando la tasa supera 10 micrómetros por minuto. Esto parece verse afectado por la tendencia de que la rugosidad de superficie aumenta a medida que aumenta la tasa de eliminación incluso con la misma tasa de reducción de diámetro de alambre. Sin embargo, debe observarse que también se ha encontrado que los materiales de prueba grabados no generan ruido anómalo y el ruido anómalo se mejora en comparación con el caso en el que no se realiza el grabado en absoluto, a menos que se aumente excesivamente la tasa de grabado. Por tanto, se considera que el tratamiento de eliminación para la capa residual afectada por el procedimiento se realiza en una condición en la que la tasa es de diez micrómetros por minuto o menos.

[Lista de signos de referencia]

1 Alambre magnetosensible

2 Elemento de MI

3 Bobina de detección

6 Sensor de MI

61 Circuito de oscilación de pulso

Circuito de procesamiento de señal

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES

   Método de fabricación de un alambre (1) magnetosensible para un sensor (6) de impedancia magnética que puede realizar una medición de alta precisión,

   comprendiendo el alambre (1) magnetosensible un alambre amorfo para detectar magnetismo, teniendo el sensor (6) de impedancia magnética el alambre (1) magnetosensible y una bobina (3) de detección alrededor del alambre (1) magnetosensible, estando el sensor (6) de impedancia magnética configurado para aplicar una corriente de pulso al alambre (1) magnetosensible y detectar una tensión generada en la bobina (3) de detección pudiendo de ese modo medir la intensidad de un campo magnético, teniendo la tensión una magnitud en respuesta a la intensidad de un campo magnético externo, comprendiendo el método:

   realizar un método de hilatura en líquido en rotación para fabricar el alambre amorfo; y

   realizar un tratamiento de eliminación mediante inmersión en un líquido ácido,

   caracterizado porque:

   el método comprende además, después del método de hilatura en líquido en rotación, un procedimiento de estiramiento de alambre posterior para fabricar el alambre amorfo,

   realizándose el tratamiento de eliminación para una capa residual afectada por el procedimiento generada en una superficie y cerca de la superficie debido al acabado mediante el estiramiento de alambre, realizándose el tratamiento de eliminación en una condición en la que una tasa de reducción de diámetro de alambre con respecto a un diámetro de alambre antes del tratamiento de eliminación es del 0,5-30%, una tasa del tratamiento de eliminación para la capa residual afectada por el procedimiento es de 10 micrómetros por minuto o menos,

   siendo la temperatura del líquido ácido de 10 a 60 grados Celsius, y

   dependiendo una cantidad de eliminación de una tasa de reducción del área en sección transversal del alambre amorfo durante el procedimiento de estiramiento.

   Método según la reivindicación 1, en el que el tratamiento de eliminación se realiza usando un método de hacer pasar el alambre amorfo a través del líquido ácido a una velocidad constante en un estado en el que se aplica cierta fuerza de tracción al alambre amorfo.

   Método según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el líquido ácido es un ácido nítrico.