專利名稱：用于磁聲標(biāo)識(shí)器的經(jīng)退火處理的非晶質(zhì)合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁性非晶質(zhì)合金以及對(duì)這樣的合金進(jìn)行退火處理的方法。本發(fā)明還涉及用于磁力電子物品監(jiān)視或者識(shí)別中的非晶質(zhì)磁致伸縮合金。本發(fā)明還涉及使用這樣的標(biāo)識(shí)器的磁力電子物品監(jiān)視或者識(shí)別系統(tǒng)、制造非晶質(zhì)磁致伸縮合金的方法以及制造這樣的標(biāo)識(shí)器的方法。
美國(guó)專利US 3,820,040披露，非晶質(zhì)鐵基金屬的橫向場(chǎng)致退火通過(guò)施加磁場(chǎng)使楊氏模量產(chǎn)生較大的變化，并且這種作用提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)合施加磁場(chǎng)的磁力共振器的振蕩頻率控制的有效手段。
在歐洲申請(qǐng)0093281中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，利用施加的磁場(chǎng)控制振蕩頻率的方法特別適用于電子物品監(jiān)視中所用的標(biāo)識(shí)器。通過(guò)將已磁化的鐵磁性帶偏磁磁體設(shè)置在磁致彈性共振器附近并且將所述帶和共振器裝在標(biāo)識(shí)器或者標(biāo)記殼體中能夠產(chǎn)生用于此目的的磁場(chǎng)。標(biāo)識(shí)器在共振頻率下的有效磁導(dǎo)率的變化為標(biāo)識(shí)器提供了信號(hào)特性?？赏ㄟ^(guò)改變施加的磁場(chǎng)來(lái)改變共振頻率，從而消除信號(hào)特征。這樣，例如可通過(guò)使偏磁帶磁化來(lái)激活標(biāo)識(shí)器，并且相應(yīng)地可通過(guò)對(duì)偏磁磁體消磁以去除施加的磁場(chǎng)以及適當(dāng)?shù)馗淖児舱耦l率來(lái)使標(biāo)識(shí)器停止激活(deactivated)。這樣的系統(tǒng)最初(參見歐洲申請(qǐng)00923281和PCT申請(qǐng)WO 90/03652)使用由“經(jīng)過(guò)特別處理的(as prepared)”狀態(tài)下由非晶質(zhì)帶制成的標(biāo)識(shí)器，該非晶質(zhì)帶在施加的磁場(chǎng)作用下由于與產(chǎn)品固有機(jī)械應(yīng)力相關(guān)的單軸各向異性還可使楊氏模量產(chǎn)生適當(dāng)?shù)淖兓?。用于該現(xiàn)有技術(shù)的標(biāo)識(shí)器中的典型成分是Fe40Ni38Mo4B18。
美國(guó)專利US 5,459,140披露，橫向場(chǎng)致退火非晶質(zhì)磁力元件在電子物品監(jiān)視系統(tǒng)中的應(yīng)用消除了與使用經(jīng)過(guò)特別處理的非晶質(zhì)材料的現(xiàn)有技術(shù)的標(biāo)識(shí)器相關(guān)的許多缺陷。一個(gè)原因是，與橫向場(chǎng)致退火相關(guān)的線性磁滯回線避免產(chǎn)生可能在其他類型的EAS系統(tǒng)中產(chǎn)生不希望的警報(bào)的諧波(即，諧波系統(tǒng))。這樣的退火共振器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它們較高的共振振幅。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在磁場(chǎng)中進(jìn)行熱處理能夠在磁致伸縮帶的共振頻率方面大大提高一致性。
例如，如在Livingston J.D.1982“Magnetochemical Propertiesof Amorphous Metals”，phys.Stat sol(a)vol.70 pp 591-596和Herzer G.1997 Magnetochemical damping in amorphous ribbonswith uniaxial anisotropy，Materials Science and EngineeringA226-228 p.631所描述的，共振器或者諸如共振頻率、振幅或者振鈴時(shí)間的性能主要是由飽和磁致伸縮性能和感應(yīng)各向異性的強(qiáng)度確定的。兩者數(shù)量主要取決于合金成分。感應(yīng)各向異性還取決于退火條件，即退火時(shí)間和溫度，和在退火過(guò)程中施加的張應(yīng)力(參見Fujimori H.1983“Magnetic Anisotropy”in F.E.Luborsky(ed)AmorphousMetallic Alloys，Butterworths，London pp.300-316以及其中的參考文獻(xiàn)，Nielsen 0.1985 Effects of Longitudinal andTorsional Stress Annealing on the Magnetic Anisotropy inAmorphous Ribbon Materials，IEEE Transitions on Magnetics，vol.Mag-21，No.5，Hilzinger H.R.1981 Stress InducedAnisotropy in a Non-Magnetostrictive Amorphous Alloy，Proc.4thInt.Conf.on Rapidly Quenched Metals(Sendai 1981)pp.791)。因此，共振器性能主要取決于這些參數(shù)。
因此，上述美國(guó)專利US 5,459,140披露，優(yōu)選材料是Co含量至少為30at％(原子百分量)的Fe-Co基合金。根據(jù)該專利，Co含量高對(duì)于使信號(hào)保持較長(zhǎng)的振鈴時(shí)間是必需的。German Gebrauchsmuter G 9412456.6披露，通過(guò)選擇表現(xiàn)較高的磁感應(yīng)各向異性的合金成分達(dá)到長(zhǎng)的振鈴時(shí)間，因此，這樣的合金特別適于EAS標(biāo)識(shí)器。該Gebrauchsmuter披露，如果對(duì)于Fe-Co基合金，鐵含量達(dá)到約50at％和/或用鎳代替鈷，那么較低的Co含量也可實(shí)現(xiàn)這樣的功能。在美國(guó)專利US 5,628,840中描述的研究工作再次證實(shí)，需要達(dá)到至少80e(奧斯特)的較高各向異性磁場(chǎng)的線性磁滯回線(B-H loop)以及為了降低這樣的磁致彈性標(biāo)識(shí)器的Co含量而采用Ni的好處，美國(guó)專利US5,628,840披露，鐵含量在約30at％和約小于45at％之間以及Co含量在約4at％和約40at％之間的合金特別適合。美國(guó)專利US 5,728,237披露，另一種Co含量低于23at％的成分的特征在于，由于標(biāo)識(shí)器在地球磁場(chǎng)中的取向中的變化而導(dǎo)致的共振頻率變化和所得到的信號(hào)振幅變化較小，同時(shí)可以可靠地使其停止激活。美國(guó)專利US 5,841,348披露，Co含量至少為約12at％的Fe-Co-Ni基合金具有至少100e的各向異性磁場(chǎng)并且由于鐵含量低于約30at％而使信號(hào)的振鈴特性達(dá)到最佳。
在橫穿帶材寬度的方向上進(jìn)行在上述示例中的場(chǎng)致退火，即，磁場(chǎng)方向垂直于帶材軸線(縱向軸線)并且在帶材平面中。這種類型的退火是已知的，這里稱之為橫向場(chǎng)致退火。磁場(chǎng)強(qiáng)度必須足夠強(qiáng)以便在橫穿帶材寬度的方向上使帶材鐵磁飽和。在幾百Oe的磁場(chǎng)中能夠達(dá)到這樣的效果。例如，美國(guó)專利US 5,469,140披露磁場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)500Oe或者800Oe的磁場(chǎng)。PCT申請(qǐng)WO 96/32518披露磁場(chǎng)強(qiáng)度為1kOe至1.5kOe的磁場(chǎng)。PCT申請(qǐng)WO 99/02748和PCT申請(qǐng)WO 99/24950披露，施加垂直于帶材平面的磁場(chǎng)增強(qiáng)(或者可增強(qiáng))信號(hào)振幅。
例如，可在環(huán)形盤繞的芯上或者在預(yù)切割的直帶材上批量地進(jìn)行場(chǎng)致退火。或者，如在歐洲申請(qǐng)EP 0 737 986(美國(guó)專利US 5,676,767)中詳細(xì)披露的，通過(guò)將合金帶從一個(gè)卷軸經(jīng)過(guò)一個(gè)其中將橫向飽和磁場(chǎng)施加在帶材上的爐輸送到另一個(gè)卷軸以一種連續(xù)的方式對(duì)帶材進(jìn)行退火處理。
在上述專利中披露的常規(guī)退火條件是，退火溫度在約300℃至400℃之間；退火時(shí)間從幾秒到幾小時(shí)。例如，PCT申請(qǐng)WO 97/132358披露，對(duì)于1.8米長(zhǎng)的爐子，退火速度在0.3米/分鐘至12米/分鐘之間。
磁聲標(biāo)識(shí)器的常規(guī)功能要求可被概括如下1.達(dá)到通常最小為8Oe的施加磁場(chǎng)的線性磁滯回線。
2.在激活狀態(tài)下，所述共振頻率fr對(duì)所述施加的偏磁場(chǎng)H的較小的敏感性，即，通常|dfr/dH|小于1200Hz/Oe。
3.信號(hào)的振鈴足夠長(zhǎng)，即，在激勵(lì)驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)被斷開后的至少1-2ms的時(shí)間間隔內(nèi)的信號(hào)振幅較高。
可通過(guò)在垂直于帶材軸線的方向上在適合的共振器合金中感生較高的磁各向異性來(lái)滿足所有這些要求。傳統(tǒng)上認(rèn)為，僅當(dāng)共振器合金包含適量的Co時(shí)才能夠達(dá)到這些要求，即，根據(jù)美國(guó)專利US5,469,140、US 5,728,237、US 5,628,840和US 5,841,348，諸如Fe40Ni38Mo4B18的現(xiàn)有技術(shù)的成分不適用于此目的。但是，由于鈷的高原材料成本，因此非常需要在合金中減少其含量。
上述PCT申請(qǐng)WO 96/32518還披露，在退火過(guò)程中可施加范圍在約0至約70Mpa之間的張應(yīng)力。該張應(yīng)力的結(jié)果是，共振器振幅和頻率斜率|dfr/dH|略微增大，保持不變或者略微減小，即，當(dāng)施加限于最大約為70Mpa的張應(yīng)力時(shí)，對(duì)于共振器性能沒(méi)有明顯的優(yōu)點(diǎn)或者缺點(diǎn)。
但是，公知的是，(參見Nielsen O.1985 Effects ofLongitudinal and Torsional Stress Annealing on the MagneticAnisotropy in Amorphous Ribbon Materials，IEEE Transitions onMagnetics，vol.Mag-21，No.5，Hilzinger H.R.1981 StressInduced Anisotropy in a Non-Magnetostrictive Amorphous Alloy，Proc.4thInt.Conf.on Rapidly Quenched Metals(Sendai 1981)pp.791)，在退火過(guò)程中施加張應(yīng)力感生磁各向異性。該各向異性的大小與施加的應(yīng)力大小成比例并且取決于退火溫度、退火時(shí)間和合金成分。其取向?qū)?yīng)于帶材的易磁化軸線或者帶材的難磁化軸線(-垂直于帶材軸線的易磁化平面)，這樣可根據(jù)合金成分，分別減小或者增大場(chǎng)感應(yīng)各向異性。
本發(fā)明人的其中一個(gè)是共同發(fā)明人的一個(gè)未審定申請(qǐng)(Herzer等人于1998年8月13日提出的、系列號(hào)為No.09/133,172的、名稱為“Method Employing Tension Control and Lower-Cost AlloyComposition for Annealing Amorphous Alloys with ShorterAnnealing Time”的未審定的申請(qǐng)，授權(quán)時(shí)的專利號(hào)為US 6,254,695)披露一種在垂直于帶材軸線的磁場(chǎng)和平行于帶材軸線施加的張應(yīng)力同時(shí)存在的情況下對(duì)非晶質(zhì)帶材進(jìn)行退火處理的方法。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于鐵含量低于約30at％的成分，施加的張應(yīng)力能夠增強(qiáng)感應(yīng)各向異性。因此，可在Co含量較低的情況下獲得所需的共振器性能，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，Co含量在約5at％和18at％之間。
根據(jù)上述的技術(shù)背景，非常需要提供另一種能夠降低非晶質(zhì)磁聲共振器的Co含量的方法。本發(fā)明基于這樣的認(rèn)識(shí)，即，可通過(guò)選擇Co含量很少或者不含Co的特定合金成分和在退火過(guò)程中沿著帶材施加受控制的張應(yīng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)所有這些。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于，提供一種磁致伸縮合金和對(duì)這樣的合金進(jìn)行退火處理的方法，以便生產(chǎn)原材料成本較低的并且性能適用于電子物品監(jiān)視中的共振器。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，提供一種退火方法，其中在反饋過(guò)程中調(diào)節(jié)退火參數(shù)，特別是張應(yīng)力，以得到在退火的非晶質(zhì)帶的磁特性的高度一致性。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，提供這樣一種磁致伸縮非晶質(zhì)金屬合金，這種非晶質(zhì)金屬合金用于磁力監(jiān)視系統(tǒng)中的標(biāo)識(shí)器，并且可被切割成長(zhǎng)條形的、可延展的磁致伸縮帶，可通過(guò)施加或者去除預(yù)磁化磁場(chǎng)H來(lái)激活和停止激活，在激活狀態(tài)下，可利用交變磁場(chǎng)激勵(lì)這種非晶質(zhì)金屬合金以使其在共振頻率fr下表現(xiàn)為縱向的機(jī)械共振，其在激勵(lì)后具有高的信號(hào)振幅。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，提供這樣一種合金，其中，在偏磁磁場(chǎng)出現(xiàn)變化時(shí)，共振頻率僅發(fā)生微小變化，但是當(dāng)標(biāo)識(shí)器共振器從激活狀態(tài)切換到停止激活狀態(tài)時(shí)，共振頻率會(huì)出現(xiàn)較大的變化。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，提供這樣一種合金，其中，當(dāng)其用于磁力監(jiān)視系統(tǒng)的標(biāo)識(shí)器中時(shí)，在諧波監(jiān)視系統(tǒng)中不會(huì)觸發(fā)警報(bào)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，提供一種適用于磁力監(jiān)視系統(tǒng)的標(biāo)識(shí)器。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，提供一種磁力電子物品監(jiān)視系統(tǒng)，其可利用具有由這樣的非晶質(zhì)磁致伸縮合金構(gòu)成的共振器的標(biāo)識(shí)器來(lái)操作。
當(dāng)非晶質(zhì)磁致伸縮合金在至少約30Mpa至約400Mpa之間的張應(yīng)力的作用下被連續(xù)退火時(shí)，或者同時(shí)施加垂直于帶材軸線的磁場(chǎng)，可以實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的。必須這樣選擇合金成分，使在退火過(guò)程中施加的張應(yīng)力包括帶材的難磁化軸線，換言之包括垂直于帶材軸線的易磁化平面。這能夠使所達(dá)到的感應(yīng)各向異性大小相同，在不提供張應(yīng)力的情況下，只有在Co含量較高和/或退火速度較慢時(shí)才能達(dá)到這樣的效果。這樣，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的退火處理能夠以比較低的原材料成本和退火處理成本生產(chǎn)磁致彈性共振器。
為此，最好選擇Co含量低于4at％的Fe-Ni基合金。合金成分的通用公式如下，該合金成分在經(jīng)過(guò)上述退火處理時(shí)能夠制造適用于電子物品監(jiān)視或者識(shí)別系統(tǒng)中的標(biāo)識(shí)器中的性能的共振器，F(xiàn)eaCobNicMdCueSixByZz
其中，a，b，c，d，e，x，y和z用at％表示，M是從包括Mo，Nb，Ta，Cr和V的組中選擇的至少一種元素，Z是從包括C，P和Ge的組中選擇的至少一種元素，其中20≤a≤50，0≤b≤4，30≤c≤60，1≤d≤5，0≤e≤2，0≤x≤4，10≤y≤20，0≤z≤3，以及14≤d+x+y+z≤25，并且a+b+c+d+e+x+y+z＝100。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，M是只限于從包括Mo，Nb和Ta的組中選擇的元素，其中范圍如下30≤a≤45，0≤b≤3，30≤c≤55，1≤d≤4，0≤e≤1，0≤x≤3，14≤y≤18，0≤z≤2，以及15≤d+x+y+z≤22。
這樣的特別適用于EAS應(yīng)用的合金的實(shí)例為Fe33Co2Ni43Mo2B20、Fe35Ni43Mo4B18、Fe36Co2Ni44Mo2B16、Fe36Ni46Mo2B16、Fe40Ni38Cu1Mo3B18、Fe40Ni38Mo4B18、Fe40Ni40Mo4B16、Fe40Ni38Nb4B18、Fe40Ni40Mo2Nb2B16、Fe41Ni41Mo2B16和Fe45Ni33Mo4B18。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，M是只限于從包括Mo，Nb和Ta的組中選擇的元素，其他的范圍如下20≤a≤30，0≤b≤4，45≤c≤60，1≤d≤3，0≤e≤1，0≤x≤3，14≤y≤18，0≤z≤2，以及15≤d+x+y+z≤20。
這樣的成分的實(shí)例為Fe30Ni52Mo2B16、Fe30Ni52Nb1Mo1B16、Fe29Ni52Nb1Mo1Cu1B16、Fe28Ni54Mo2B16、Fe28Ni54Nb1Mo1B16、Fe26Ni56Mo2B16、Fe26Ni54Co2Mo2B16、Fe24Ni56Co2Mo2B16和其他類似的情況。
這樣的合金成分的特征在于，在退火過(guò)程中當(dāng)施加張應(yīng)力σ時(shí)，感應(yīng)各向異性磁場(chǎng)Hk增大，當(dāng)在360℃下退火6s時(shí)，至少約為dHk/dσ≈0.020e/Mpa。
適合的合金成分的飽和磁致伸縮性大于約3ppm約小于20ppm。特別適合的共振器在經(jīng)過(guò)上述退火時(shí)，具有在約6Oe至14Oe之間的各向異性磁場(chǎng)Hk，并且當(dāng)飽和磁致伸縮性降低時(shí)，Hk也相應(yīng)地降低。這樣的各向異性磁場(chǎng)足夠高以使活動(dòng)的共振器表現(xiàn)出這樣的特性，即，如果在磁化磁場(chǎng)強(qiáng)度中出現(xiàn)變化，即|dfr/dH|小于1200Hz/Oe時(shí)，共振頻率fr僅發(fā)生微小的變化，但同時(shí)當(dāng)標(biāo)識(shí)器共振器從激活狀態(tài)切換到停止激活狀態(tài)時(shí)，共振頻率fr會(huì)出現(xiàn)較大的變化，至少達(dá)到約1.6kHz。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，這樣的共振器帶的厚度約小于30微米，長(zhǎng)度在約35毫米至40毫米之間，寬度約小于13毫米，最好在約4毫米和8毫米之間，即例如6毫米。
退火過(guò)程產(chǎn)生達(dá)到使磁性合金鐵磁飽和的磁場(chǎng)的線性磁滯回線。因此當(dāng)在交互磁場(chǎng)中被激勵(lì)時(shí)，該材料實(shí)際上不產(chǎn)生諧波，這樣不會(huì)在諧波監(jiān)視系統(tǒng)中觸發(fā)警報(bào)。
由于張應(yīng)力的作用而導(dǎo)致的感應(yīng)各向異性的變化以及相應(yīng)的磁聲性能的變化也可有利地用于控制退火過(guò)程。為此，在帶材通過(guò)爐后測(cè)量磁性(例如，各向異性磁場(chǎng)、在已知偏磁下達(dá)到磁導(dǎo)率或者聲音速度)。在測(cè)量過(guò)程中，帶材應(yīng)該在預(yù)定的應(yīng)力下或者最好無(wú)應(yīng)力，可利用空回路(dead loop)布置。測(cè)量的結(jié)果可被調(diào)整以結(jié)合其出現(xiàn)在短共振器上的消磁效應(yīng)。如果所得到的測(cè)試參數(shù)偏離其預(yù)定值，增大或者減小張力以產(chǎn)生所需的磁性。該反饋系統(tǒng)能夠有效地補(bǔ)償成分波動(dòng)、厚度波動(dòng)和退火時(shí)間的偏差以及退火溫度的偏差對(duì)磁性和磁致彈性的影響。該結(jié)果是退火的帶材具有很好的一致性和再現(xiàn)性，否則這些特性由于所述影響參數(shù)會(huì)經(jīng)受強(qiáng)烈波動(dòng)。
下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，在附圖中

圖1示出了非晶質(zhì)帶材在張應(yīng)力作用下或者在垂直于帶材軸線的磁場(chǎng)作用下退火的典型磁滯回線。圖1中所示的特定實(shí)例是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例并且對(duì)應(yīng)于一種雙共振器，該雙共振器是由非晶質(zhì)Fe40Ni40Mo4B16合金帶制成的，該合金帶已經(jīng)在同時(shí)施加取向基本上垂直于帶材平面的2kOe磁場(chǎng)和約19N的張力作用的情況下在360℃下以2米/分鐘的退火速度(退火時(shí)間約為6s)連續(xù)退火，順序地從該合金帶切割下38毫米長(zhǎng)、6毫米寬和25微米厚的兩個(gè)細(xì)條，從而制成所述雙共振器。
圖2示出了作為在張應(yīng)力作用下和/或垂直于帶材軸線的磁場(chǎng)中退火的非晶質(zhì)磁致伸縮帶的偏磁磁場(chǎng)H的函數(shù)的在共振頻率fr和共振振幅A1的典型性能。圖2中所示的特定實(shí)例是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例并且對(duì)應(yīng)于一種雙共振器，該雙共振器是由非晶質(zhì)Fe40Ni40Mo4B16合金帶制成的，該合金帶已經(jīng)在同時(shí)施加取向基本上垂直于帶材平面的2kOe磁場(chǎng)和約19N的張力作用的情況下在360℃下以2米/分鐘的退火速度(退火時(shí)間為6s)連續(xù)退火，連續(xù)地從該合金帶切割下38毫米長(zhǎng)、6毫米寬和25微米厚的兩個(gè)細(xì)條，從而制成所述雙共振器。
圖3示出了標(biāo)識(shí)器，其殼體上部部分地被拉開以示出內(nèi)部部件，具有根據(jù)本發(fā)明原理制造的共振器，其中示意性示出磁力物品監(jiān)視系統(tǒng)。
EAS系統(tǒng)圖3中示出的磁力監(jiān)視系統(tǒng)以一種已知的方式工作。該系統(tǒng)除了包括標(biāo)識(shí)器1以外還包括發(fā)射器電路5，發(fā)射器電路5具有線圈或者天線6，線圈或者天線6以例如60Hz的重復(fù)率發(fā)射(傳輸)預(yù)定頻率(諸如58kHz)的RF脈沖串，并且在相繼的脈沖串之間具有間歇。利用同步電路9控制發(fā)射器電路5以發(fā)射上述RF脈沖串，同步電路9還控制具有接收線圈或天線8的接收器電路7。如果當(dāng)發(fā)射器電路5被激活時(shí)，在線圈6和8之間存在被激活的標(biāo)識(shí)器1(即，具有磁化的偏磁元件4)，那么由線圈6發(fā)射的RF脈沖串將驅(qū)動(dòng)共振器3以便以58kHz(在該實(shí)例中)的共振頻率振蕩，因此產(chǎn)生具有最初振幅很高的信號(hào)，該信號(hào)按指數(shù)規(guī)律地衰減。
同步電路9控制接收器電路7以激活接收器電路7，從而在第一和第二檢波窗(detection window)內(nèi)尋找預(yù)定頻率58kHz(在該實(shí)例中)的信號(hào)。通常，同步電路9將控制發(fā)射器電路5以發(fā)射持續(xù)時(shí)間約為1.6ms的RF脈沖串，在該情況下，同步電路9將在持續(xù)時(shí)間約為1.7ms的第一檢波窗中激活接收器電路7，第一檢波窗是從在RF脈沖串結(jié)束后經(jīng)過(guò)大約0.4ms開始的。在第一檢波窗中，接收器電路7整化所存在的在預(yù)定頻率(例如58kHz)下的任何信號(hào)。為了在該第一檢波窗中產(chǎn)生能夠可靠地與第二檢波窗中的整化信號(hào)相比的整化結(jié)果(如果存在的話)，那么由標(biāo)識(shí)器1發(fā)射的信號(hào)應(yīng)該具有較高的振幅。
當(dāng)利用發(fā)射器電路5以18mOe驅(qū)動(dòng)根據(jù)本發(fā)明制作的共振器3時(shí)，接收器線圈8是100匝的緊密耦合的拾波線圈，并且在約1.6ms的持續(xù)時(shí)間的a.c.激勵(lì)脈沖串后經(jīng)過(guò)約1ms測(cè)量信號(hào)振幅，它在第一檢波窗中產(chǎn)生至少1.5nWb的振幅。通常，Al∝N·W·Hac，其中N是接收器線圈的匝數(shù)，W是共振器的寬度以及Hac是激勵(lì)(驅(qū)動(dòng))磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)。產(chǎn)生A1的這些因素的特定組合不是重要的。
接著，同步電路9停止激活接收器電路7，接著在第二檢波窗中重新激活接收器電路7，第二檢波窗是從在上述RF脈沖串結(jié)束后經(jīng)過(guò)大約6ms開始的。在第二檢波窗中，接收器電路7再次尋找處于預(yù)定頻率(58kHz)的具有適合振幅的信號(hào)。由于已知從標(biāo)識(shí)器1發(fā)出的信號(hào)(如果存在的話)具有衰減的振幅，因此接收器電路7將在第二檢波窗中檢測(cè)的任何58kHz信號(hào)的振幅與在第一檢波窗中檢測(cè)的信號(hào)振幅進(jìn)行比較。如果振幅差與按照指數(shù)規(guī)律衰減的信號(hào)的振幅差相符，那么假設(shè)該信號(hào)實(shí)際上確實(shí)是從存在于線圈6和8之間的標(biāo)識(shí)器1發(fā)出的，因此接收器電路7啟動(dòng)報(bào)警器10。
該方法可靠地避免了由于從除標(biāo)識(shí)器1以外的RF源發(fā)出的偽RF信號(hào)導(dǎo)致的錯(cuò)誤警報(bào)。假設(shè)這樣的偽信號(hào)將表現(xiàn)相對(duì)恒定的振幅，因此即使這樣的信號(hào)在第一和第二檢波窗的每一個(gè)中被整化，它們也不符合比較標(biāo)準(zhǔn)，并且不會(huì)使接收器電路7觸發(fā)報(bào)警器10。
另外，由于當(dāng)偏磁場(chǎng)Hb被去除時(shí)，共振器3的共振頻率fr出現(xiàn)上述很大的變化，至少為1.2kHz，因此假設(shè)，當(dāng)標(biāo)識(shí)器1被停止激活時(shí)，即使該停止激活不是完全有效的，標(biāo)識(shí)器1也不會(huì)發(fā)出接收器電路7已經(jīng)調(diào)諧到的預(yù)定共振頻率的信號(hào)，即使該標(biāo)識(shí)器由發(fā)射器電路5激活。
合金制備通過(guò)將熔體快速地冷卻成厚度通常為20微米至25微米的薄帶制備在Fe-Co-Ni-M-Cu-Si-B(其中M＝Mo，Nb，Ta，Cr系統(tǒng))內(nèi)的非晶質(zhì)金屬合金。這里所述的非晶質(zhì)指的是所展現(xiàn)的結(jié)晶體部分小于50at％的帶材。表1列出了所研究的成分以及它們的基本性能。所示成分僅是標(biāo)稱的并且各個(gè)濃度可能與這些標(biāo)稱值略有偏差，合金可包含由于熔化過(guò)程和原材料的純度所導(dǎo)致的諸如碳的雜質(zhì)。另外，例如高達(dá)1.5at％的硼可被碳代替。
利用市售的原材料由至少3kg的錠料制備所有鑄件。試驗(yàn)所用的帶材為6毫米寬并且被直接鑄造成它們最終的寬度或者從更寬的帶材切下。帶材是堅(jiān)固的、堅(jiān)硬的和堅(jiān)韌的并且具有光澤的頂表面和光澤較差的底表面。
退火通過(guò)將合金帶從一個(gè)卷軸經(jīng)過(guò)一個(gè)爐輸送到另一個(gè)卷軸并且沿著帶材的軸線施加范圍約在0.5N至20N內(nèi)的張力以一種連續(xù)的方式對(duì)帶材進(jìn)行退火處理。
在退火過(guò)程中同時(shí)沿著垂直于長(zhǎng)的帶材軸線的方向上提供由永磁體產(chǎn)生的2kOe的磁場(chǎng)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的教導(dǎo)，磁場(chǎng)取向?yàn)闄M截于帶材軸線，即，橫穿帶材寬度的方向，或者磁場(chǎng)采用這樣的取向，即，它在垂直于帶材平面的方向上表現(xiàn)大部分的分量。后一種技術(shù)提供了較高的信號(hào)振幅的優(yōu)點(diǎn)。在這兩種情況下，退火磁場(chǎng)垂直于長(zhǎng)的帶材軸線。
盡管下面給出的大部分實(shí)例是利用取向基本上垂直于帶材平面的退火磁場(chǎng)獲得的，但是主要結(jié)論也適用于常規(guī)的“橫向”退火以及在不提供磁場(chǎng)的情況下進(jìn)行退火的情況。
在環(huán)境大氣中進(jìn)行退火。所選擇的退火溫度約在300℃至420℃的范圍內(nèi)。退火溫度的下限約為300℃，消除所產(chǎn)生的一部分固有應(yīng)力和提供足夠的熱能以產(chǎn)生磁各向異性至少需要約300℃。退火溫度的上限源于結(jié)晶溫度。退火溫度的另一個(gè)上限源于帶材在熱處理后具有足夠的延展性以被切割成短帶的要求。最高的退火溫度最好應(yīng)該低于這些材料特征溫度的最低值。這樣，退火溫度的上限通常約為420℃。
處理帶材所用的爐子大約40厘米長(zhǎng)并且具有長(zhǎng)度約為20厘米的加熱區(qū)域，帶材在加熱區(qū)域經(jīng)受所述的退火溫度。退火速度為2米/分鐘，對(duì)應(yīng)退火時(shí)間為6秒。
帶材以直的路徑被輸送過(guò)該爐并且被細(xì)長(zhǎng)的退火夾具支撐以避免帶材由于受到磁場(chǎng)施加在其上的作用力和扭矩作用而彎曲、扭曲。
測(cè)試退火后的帶材被切割成短片，通常為38毫米長(zhǎng)。利用這些試樣來(lái)測(cè)量磁滯回線和磁致彈性特性。為此，兩個(gè)共振器片被設(shè)置在一起以形成一個(gè)雙共振器。這樣一個(gè)雙共振器實(shí)質(zhì)上具有與寬度為電磁寬度兩倍的單共共振器相同的性能，但是具有尺寸較小的優(yōu)點(diǎn)(參見Herzer的于1999年2月10日提出的系列號(hào)為No.09/247,688的未審定的申請(qǐng)，該申請(qǐng)的名稱為“Magneto-Acoustic Marker for ElectronicSurveillance Having Reduced Size and High Amplitude”，PCT公開號(hào)為WO00/48152)。盡管在該實(shí)施例中使用了這種形式的共振器，但是本發(fā)明不限于這種特定類型的共振器。也可使用其他類型的共振器，例如長(zhǎng)度在20毫米至100毫米之間、寬度在1至15毫米之間的共振器(單個(gè)或者多個(gè))。
在峰值振幅為30Oe的正弦場(chǎng)中以60Hz的頻率測(cè)量磁滯回線。各向異性場(chǎng)定義為，磁滯回線表現(xiàn)為線性特性并且磁化強(qiáng)度達(dá)到其飽和值的磁場(chǎng)Hk。對(duì)于垂直于帶材軸線的易磁化軸線(或者易磁化平面)，橫向各向異性場(chǎng)與各向異性常數(shù)Ku之間的關(guān)系為Hk＝2Ku/Js其中Js是飽和磁化強(qiáng)度，Ku是單位體積上使磁化矢量從平行于易磁化軸線的方向轉(zhuǎn)到垂直于易磁化軸線的方向所需的能量。
各向異性場(chǎng)實(shí)質(zhì)上包括兩個(gè)部分，即，Hk＝Hdemag+Ha其中，Hdemag歸因于消磁效應(yīng)，而Ha的特征在于由熱處理導(dǎo)致的各向異性。合理的共振器性能的先決必要條件是，Ha＞0，相當(dāng)于Hk＞Hdemag。所研究的消磁磁場(chǎng)長(zhǎng)38毫米并且寬6毫米，雙共振器試樣通常為，Hdemag3-3.5Oe。
通過(guò)利用以峰值振幅為18mOe的共振頻率振蕩的小交變磁場(chǎng)的聲脈沖串激發(fā)的縱向共振使諸如共振頻率fr和共振振幅A1的磁聲性能被確定為沿著帶材軸線的疊加的d.c.偏磁場(chǎng)H的一個(gè)函數(shù)。脈沖串的接通時(shí)間為1.6ms，并且在脈沖串之間具有18ms的間歇。
細(xì)長(zhǎng)條的縱向機(jī)械振動(dòng)的共振頻率由下列公式給出fr=(1/2L)EH/ρ]]>其中L是試樣長(zhǎng)度，EH是在偏磁場(chǎng)H下的楊氏模量，ρ是質(zhì)量密度。對(duì)于38毫米長(zhǎng)的試樣，根據(jù)偏磁場(chǎng)強(qiáng)度，共振頻率通常在50kHz和60kHz之間。
與機(jī)械振動(dòng)相關(guān)的機(jī)械應(yīng)力經(jīng)磁致彈性相互作用使磁化強(qiáng)度J在其由偏磁場(chǎng)H確定的平均值JH周圍進(jìn)行周期變化。相關(guān)的磁通量變化感生電磁力(電動(dòng)勢(shì))，該電磁力(電動(dòng)勢(shì))在100匝的圍繞帶材的緊密耦合的拾波線圈中被測(cè)量。
在EAS系統(tǒng)中，標(biāo)識(shí)器的磁聲響應(yīng)最好在聲脈沖串之間被檢測(cè)，這能夠減小噪聲級(jí)，從而例如能夠建造更寬的門限。在激發(fā)后，即聲脈沖串結(jié)束，信號(hào)按照指數(shù)規(guī)律衰減。衰減(或者“振鈴”)時(shí)間取決于合金成分和熱處理，并且可在約幾百微秒至幾毫秒的范圍變化。至少約1ms的足夠長(zhǎng)的衰減時(shí)間對(duì)于在聲脈沖串之間提供足夠的信號(hào)特征(signal identity)是重要的。
因此，在激發(fā)后約1ms測(cè)量減小的共振信號(hào)振幅；該共振信號(hào)振幅在下面將被稱為A1。這樣，這里所測(cè)得的高A1振幅表示良好的磁聲響應(yīng)和同時(shí)低信號(hào)衰減。
為了表征共振器性能，下列關(guān)于fr相對(duì)于Hbias曲線的特征參數(shù)已經(jīng)被計(jì)算-HmaxA1振幅表現(xiàn)為其最大值的偏磁場(chǎng)-A1Hmax在H＝Hmax時(shí)的A1振幅-tR.Hmax在Hmax時(shí)的振鈴時(shí)間，即，信號(hào)減小到其初始值的約10％的時(shí)間間隔-｜dfr/dH|在H＝Hmax時(shí)的fr(H)的斜率-Hmin共振頻率fr表現(xiàn)其最小值，即在|dfr/dH|＝0時(shí)的偏磁場(chǎng)-A1Hmin在H＝Hmin時(shí)的A1振幅-tR，Hmin在Hmin時(shí)的振鈴時(shí)間，即，信號(hào)減小到其初始值的約10％的時(shí)間間隔結(jié)果表II列出了用于常規(guī)磁聲標(biāo)識(shí)器的非晶質(zhì)Fe40Ni38Mo4B18合金在鑄態(tài)下的性能。在鑄態(tài)下的缺點(diǎn)是非線性的磁滯回線，從而在諧波系統(tǒng)中觸發(fā)不希望的警報(bào)?？赏ㄟ^(guò)在能夠產(chǎn)生線性的磁滯回線的垂直于帶材軸線的磁場(chǎng)中退火來(lái)克服后一種缺陷。但是，經(jīng)過(guò)這樣的常規(guī)熱處理后，共振器性能會(huì)大大降低。這樣，信號(hào)的振鈴時(shí)間大大減小，產(chǎn)生低的A1振幅。另外，在A1振幅具有其最大值的偏磁場(chǎng)Hmax下的斜率|dfr/dH|增大到不希望的數(shù)千Hz/Oe的高值。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果在退火過(guò)程中施加例如20N的張力能夠克服上述困難。除了磁場(chǎng)以外或者代替磁場(chǎng)，可施加張力。在任何一種情況下，對(duì)于同一種Fe40Ni38Mo4B18的結(jié)果是，共振器性能極好的線性磁滯回線，表III中列出了極好的共振器性能。與單純的場(chǎng)致退火相比，在張應(yīng)力下退火產(chǎn)生大大超過(guò)利用鑄態(tài)合金的常規(guī)標(biāo)識(shí)器的信號(hào)振幅的高信號(hào)振幅A1(表現(xiàn)為長(zhǎng)的振鈴時(shí)間)。另外，應(yīng)力退火試樣表現(xiàn)出低于約1000Hz/Oe的適合的低斜率。
在表IV中給出了用于Fe40Ni40Mo4B16合金的另一個(gè)實(shí)例。同樣，與場(chǎng)致退火試樣相比，在退火過(guò)程中的張應(yīng)力大大提高了共振器性能(即，較高的振幅和較低的斜率)。各相異性場(chǎng)Hk相對(duì)于施加的張應(yīng)力是線性增大的，即，Hk=Hk(σ=0)+dHkdσσ]]>因此，張應(yīng)力σ與張力F之間的關(guān)系為σ=Ft·w]]>其中t是帶材厚度，w是帶材寬度(實(shí)例對(duì)于6毫米寬和25微米厚的帶材，10N的張力相當(dāng)于67Mpa的張應(yīng)力)。
作為一個(gè)實(shí)例，圖1示出了本發(fā)明所涉及的退火共振器的典型線性磁滯回線特性。圖2中給出了相應(yīng)的磁聲響應(yīng)。這些圖是為了描述影響共振器的磁聲性能的基本機(jī)構(gòu)。這樣，共振頻率fr相對(duì)于偏磁場(chǎng)H的變化以及相應(yīng)的共振振幅A1的變化與磁化強(qiáng)度J相對(duì)于磁場(chǎng)的變化是密切相關(guān)的。因此，fr具有其最小值的偏磁場(chǎng)Hmin的位置靠近各向異性場(chǎng)Hk。另外，fr具有其最大值的偏磁場(chǎng)Hmax也與各向異性場(chǎng)Hk相關(guān)。對(duì)于本發(fā)明的實(shí)例，通常Hmax≈0.4-0.8Hk，并且Hmin≈0.8-0.9Hk。另外，斜率|dfr/dH|隨著各向異性場(chǎng)Hk的增大而減小。另外，高Hk有益于信號(hào)振幅A1，這是由于振鈴時(shí)間隨著Hk明顯增大(參見表IV)。當(dāng)各向異性場(chǎng)Hk大于約6-7Oe時(shí)，發(fā)現(xiàn)適合的共振器性能。
可通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇應(yīng)力級(jí)利用共振器性能相對(duì)于張應(yīng)力的依賴性來(lái)設(shè)置特定的共振器性能。特別是，可利用張力控制在閉合回路過(guò)程中的退火工藝。例如，如果在退火后連續(xù)地測(cè)量Hk，那么結(jié)果可被反饋以調(diào)節(jié)張應(yīng)力，從而以一種最一致的方式獲得所需的共振器性能。
從目前所討論的結(jié)果可以明顯地看出，應(yīng)力退火僅在各向異性場(chǎng)Hk隨著退火應(yīng)力增大，即，如果dHk/dσ＞0時(shí)具有有益效果。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于Fe-Co-Ni-Si-B類型的非晶質(zhì)合金，如果鐵含量小于30at％，存在這樣的情況(參見于1998年8月13日提出的系列號(hào)為No.09/133,172的未審定的申請(qǐng)，授權(quán)時(shí)的專利號(hào)為US 6,254,695)。表V列出了這樣一些比較例的結(jié)果(表I中的1號(hào)合金和2號(hào)合金)。當(dāng)1號(hào)合金和2號(hào)合金目前用于電子物品監(jiān)視標(biāo)識(shí)器中時(shí)，所示的關(guān)于1號(hào)合金和2號(hào)合金的結(jié)果通常表現(xiàn)為線性共振器(系列號(hào)為No.09/133,172的未審定的申請(qǐng)(授權(quán)時(shí)的專利號(hào)為US 6,254,695以及系列號(hào)為No.09/247,688(PCT公開號(hào)為WO 00/48152))。但是，這些合金超出了本發(fā)明的范圍，這是由于它們的可評(píng)估的Co含量大于約10at％，從而增大了原材料的成本。
表I的3號(hào)合金和4號(hào)合金給出了超出本發(fā)明范圍的其他實(shí)例。從表V中可以看出，對(duì)于3號(hào)合金，dHk/dσ是負(fù)值，即，應(yīng)力退火產(chǎn)生不適合的共振器性能(低振鈴時(shí)間，因此對(duì)于該實(shí)例，振幅低)。4號(hào)合金是不適合的，這是由于即使在退火后，它仍然具有非線性的磁滯回線。
表VI列出了其他的本發(fā)明實(shí)例(表I中的5號(hào)合金至21號(hào)合金)。所有這些實(shí)例都表現(xiàn)為，在應(yīng)力下退火后，Hk都大大增加(dHk/dσ＞0)，因此，具有適合的共振器性能，體現(xiàn)為，在Hmax時(shí)具有相當(dāng)?shù)偷男甭什⑶逸^高的信號(hào)振幅A1。這些合金的特征在于，鐵含量大于約30at％，Co含量低或者為零，除了Fe，Co，Ni，Si和B以外，還包含從周期表中的Vb組和/或V1b組中選出的至少一種元素，諸如Mo，Nb和/或Cr。特別是，后一種情況是可靠的，dHk/dσ＞0，即，通過(guò)張應(yīng)力退火能夠使共振器性能大大提高到適合的數(shù)值，盡管合金不含有Co或者Co含量是微不足道的。當(dāng)將適合的5號(hào)合金至21號(hào)合金例如與3號(hào)合金(Fe40Ni38Si4B18)進(jìn)行比較時(shí)，可以明顯地看出這些Vb組和/或V1b組的元素的有益效果。
7號(hào)合金至21號(hào)合金是特別適合的，這是由于它們?cè)贖max時(shí)表現(xiàn)出小于1000Hz/Oe的斜率。顯然，使用Mo和Nb在減小斜率方面比僅加入Cr是更有效的。另外，減小B含量對(duì)于共振器性能也是有益的。
在表VI給出的所有實(shí)例中，除了施加張應(yīng)力以外，還施加垂直于帶材平面的磁場(chǎng)。另外，在不施加磁場(chǎng)的情況下，可獲得類似的結(jié)果。這對(duì)于退火設(shè)備的投資是有益的(無(wú)需昂貴的磁體)。應(yīng)力退火的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，退火溫度可高于合金居里溫度(在這種情況下，場(chǎng)致退火不產(chǎn)生各向異性或者僅有很低的各向異性)，從而有助于合金最佳化。另外，在另一方面，磁場(chǎng)的同時(shí)存在還提供了減小達(dá)到所需共振器性能所需的應(yīng)力大小的優(yōu)點(diǎn)。
合金包含約為4at％的高含量的Mo所導(dǎo)致的一個(gè)問(wèn)題是，這些合金難以鑄造。當(dāng)將Mo含量減小到約2at％和/或用Nb代替時(shí)可大大消除這些困難。另外，Mo和/或Nb的含量低能夠較低原材料的成本，但是Mo含量的減小會(huì)降低對(duì)退火應(yīng)力的敏感性，例如產(chǎn)生較高的斜率。如果共振器需要約小于600-700Hz/Oe的斜率，這可能是一個(gè)缺點(diǎn)。通過(guò)將Fe含量降至30at％和以下可以補(bǔ)償減小Mo含量所導(dǎo)致的增大斜率的影響。可利用分別對(duì)應(yīng)于表I和表VI中的實(shí)例18至21的合金系Fe30-xNi52+xMo2B16(x＝0，2，4和6at％)來(lái)證實(shí)。這些含鐵量低的合金對(duì)于退火應(yīng)力具有很高的敏感性，即，dHk/dσ≥0.050Oe/Mpa，在含鐵量較高的情況下，只有在Mo和/或Nb的含量很高的情況下能夠達(dá)到dHk/dσ≥0.050Oe/Mpa(分別參見表I和表VI中的實(shí)例13和15)。因此，這些含鐵量低的合金的應(yīng)力退火產(chǎn)生大大低于700Hz/Oe的低斜率，這能夠產(chǎn)生特別適合的共振器。對(duì)于退火應(yīng)力的敏感性dHk/dσ甚至能夠高到無(wú)需增加磁場(chǎng)感應(yīng)各向異性也能夠達(dá)到低斜率的程度。(應(yīng)該注意的是，這些合金的居里溫度的范圍在約230℃至約310℃之間，遠(yuǎn)低于退火溫度。因此，在本研究中，磁場(chǎng)感應(yīng)各向異性可忽略不計(jì))。因此，這些含鐵量低的合金是優(yōu)選的，這是因?yàn)樗鼈冊(cè)谕嘶疬^(guò)程中不同時(shí)存在磁場(chǎng)的情況下也能夠產(chǎn)生適合的低斜率，這能夠大大降低退火設(shè)備的成本。
總之，諸如Fe30+xNi52-y-xCoyMo2B16或者Fe30+xNi52-y-xCoyMo1B16(其中x＝-10至3，y＝0至4)的含鐵量低和Mo/Nb含量低的合金成分是特別適合的，這是由于它們具有良好的可鑄性能、較低的原材料成本和對(duì)于應(yīng)力退火的高敏感性(即，當(dāng)在360℃下退火6s時(shí)，dHk/dσ≥0.05Oe/Mpa)，這樣，即使不施加附加的磁場(chǎng)，在退火應(yīng)力大小適中的情況下，能夠獲得特別低的斜率。所有這些因素都有利于減小退火設(shè)備的投資。
表表I所研究的合金成分和它們的基本磁性(Js飽和磁化強(qiáng)度，λs飽和磁致伸縮性能，Tc居里溫度)
表II(現(xiàn)有技術(shù))Fe40Ni38Mo4B18在鑄態(tài)下和在取向橫穿帶材寬度的磁場(chǎng)(橫向磁場(chǎng))以及在取向垂直于帶材平面的磁場(chǎng)(垂直磁場(chǎng))中在360℃下退火6s后的磁聲性能。
*非線性磁滯回線表IIIFe40Ni38Mo4B18在沒(méi)有施加磁場(chǎng)的情況下和在取向橫穿帶材寬度的磁場(chǎng)(橫向磁場(chǎng))以及在取向垂直于帶材平面的磁場(chǎng)(垂直磁場(chǎng))中在張力約為20N的條件下在360℃下退火6s后的磁聲性能。
表IVFe40Ni40Mo4B16在取向垂直于帶材平面的磁場(chǎng)(垂直磁場(chǎng))中在強(qiáng)度為F的張力條件下在360℃下退火6s后的磁聲性能。
表V(比較例)表I中列出的1號(hào)至4號(hào)合金在取向垂直于帶材平面的磁場(chǎng)(垂直磁場(chǎng))中在強(qiáng)度為F的張力條件下在360℃下退火6s后的磁聲性能。
(*)非線性磁滯回線表VI(本發(fā)明的實(shí)例)表I中列出的5號(hào)至17號(hào)合金在取向垂直于帶材平面的磁場(chǎng)(垂直磁場(chǎng))中在20N的張力條件下在360℃下退火6s后的磁聲性能。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)磁性非晶質(zhì)合金工件進(jìn)行退火處理的方法，其包括下列步驟(a)提供具有合金成分和縱向軸線的未經(jīng)退火處理的非晶質(zhì)合金工件；(b)將所述未經(jīng)退火處理的非晶質(zhì)合金工件放置在高溫區(qū)域中，同時(shí)使所述非晶質(zhì)合金經(jīng)受沿著所述縱向軸線的張力作用，以產(chǎn)生經(jīng)退火處理的工件；以及(c)選擇所述合金成分以包括FeaCobNicMdCueSixByZz，其中，a，b，c，d，e，x，y和z用at％表示，M是從包括Mo，Nb和Ta的組中選擇的至少一種元素，Z是從包括C，P和Ge的組中選擇的至少一種元素，其中a為30至45，b小于或者等于3，c為30至55，d為1至4，e為0至1，x為0至3，y為14至18，z為0至2，以及d+x+y+z為15至22，并且a+b+c+d+e+x+y+z＝100，由此使經(jīng)退火處理的工件具有由于所述張應(yīng)力而形成的垂直于所述縱向軸線的易磁化感應(yīng)平面。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(a)包括提供連續(xù)的未經(jīng)退火處理的非晶質(zhì)合金帶作為所述未經(jīng)退火處理的非晶質(zhì)合金工件，以及步驟(b)包括將所述帶材連續(xù)輸送通過(guò)所述高溫區(qū)域。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述經(jīng)退火處理的工件具有磁性，以及步驟(b)包括在一個(gè)反饋控制回路中調(diào)節(jié)所述張應(yīng)力以將所述磁性調(diào)節(jié)到預(yù)定值。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(b)包括對(duì)所述非晶質(zhì)合金工件進(jìn)行退火處理以為所述經(jīng)退火處理的工件提供這樣的磁性性能，所述磁性性能的特征在于，直至使所述經(jīng)退火處理的工件達(dá)到鐵磁飽和的磁場(chǎng)，磁滯回線是線性的。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(c)包括從包括Fe33Co2Ni43Mo2B20、Fe35Ni43Mo4B18、Fe36Co2Ni44Mo2B16、Fe36Ni46Mo2B16、Fe40Ni38Cu1Mo3B18、Fe40Ni38Mo4B18、Fe40Ni40Mo4B16、Fe40Ni38Nb4B18、Fe40Ni40Mo2Nb2B16、Fe41Ni41Mo2B16和Fe45Ni33Mo4B18的組中選擇所述非晶質(zhì)合金成分，其中下標(biāo)表示at％，并且高達(dá)1.5at％的B可用C代替。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(c)包括從包括Fe30Ni52Mo2B16、Fe30Ni52Nb1Mo1B16的組中選擇所述非晶質(zhì)合金成分，其中下標(biāo)表示at％，并且高達(dá)1.5at％的B可用C代替。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，(a)包括提供未經(jīng)退火處理的非晶質(zhì)合金帶作為所述未經(jīng)退火處理的非晶質(zhì)合金工件，所述未經(jīng)退火處理的非晶質(zhì)合金帶的寬度在1毫米和14毫米之間，厚度在15微米和40微米之間；以及步驟(c)包括選擇所述合金成分以使所述經(jīng)退火處理的工件具有能夠使所述經(jīng)退火處理的工件被切割成分離的細(xì)長(zhǎng)條的延展性。
8.一種制造用于磁力電子物品監(jiān)視系統(tǒng)中的標(biāo)識(shí)器的方法，其包括下列步驟(a)采用如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法提供至少一個(gè)經(jīng)退火處理的非晶質(zhì)合金工件；(b)將所述至少一個(gè)經(jīng)退火處理的工件放置在能夠產(chǎn)生偏磁磁場(chǎng)的已磁化的鐵磁性偏磁元件附近；以及(c)將所述至少一個(gè)經(jīng)退火處理的工件和所述偏磁元件封裝在一個(gè)殼體中。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟(d)包括以重合的方式將兩個(gè)所述經(jīng)退火處理的工件放置在所述已磁化的鐵磁性偏磁元件附近，并且步驟(e)包括將所述兩個(gè)經(jīng)退火處理的工件和所述偏磁元件封裝在所述殼體中。
10.一種用于磁力電子物品監(jiān)視系統(tǒng)中的標(biāo)識(shí)器中的共振器，所述共振器包括非晶質(zhì)磁致伸縮合金的平面帶，所述帶采用如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法被退火，并且具有當(dāng)在所施加的偏磁場(chǎng)H中被交變的信號(hào)脈沖串驅(qū)動(dòng)時(shí)的共振頻率fr，達(dá)到至少為8Oe的施加偏磁場(chǎng)H的線性B-H磁滯回線，所述共振頻率fr對(duì)所述施加的偏磁場(chǎng)H的敏感性|dfr/dH|小于1200Hz/Oe，以及對(duì)于在所述交變信號(hào)脈沖串停止后1ms振幅達(dá)到最大值的偏磁場(chǎng)，在信號(hào)脈沖串停止后振幅達(dá)到其數(shù)值的10％的振鈴時(shí)間至少為3ms。
11.如權(quán)利要求10所述的共振器，其特征在于，所述平面帶的寬度在1毫米和14毫米之間并且厚度在15微米和40微米之間。
12.一種用于磁力電子物品監(jiān)視系統(tǒng)中的標(biāo)識(shí)器，所述標(biāo)識(shí)器包括如權(quán)利要求10或權(quán)利要求11所述的共振器；已磁化的鐵磁性偏磁元件，所述已磁化的鐵磁性偏磁元件產(chǎn)生所述被施加的偏磁場(chǎng)H并且被設(shè)置在所述平面帶的附近；以及封裝所述平面帶和所述偏磁元件的殼體。
13.如權(quán)利要求12所述的標(biāo)識(shí)器，其特征在于，所述平面帶是第一平面帶，并且還包括與所述第一平面帶基本相同的第二平面帶，被設(shè)置在所述殼體中的所述第一平面帶與所述第二平面帶重合并且與所述偏磁元件相鄰。
14.一種磁力電子物品監(jiān)視系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括如權(quán)利要求12或權(quán)利要求13所述的標(biāo)識(shí)器；發(fā)射器，所述發(fā)射器用于產(chǎn)生所述交變的信號(hào)脈沖串以激發(fā)所述標(biāo)識(shí)器使所述共振器機(jī)械共振并且以所述共振頻率fr發(fā)出信號(hào)；接收器，所述接收器用于接收來(lái)自于所述共振器的處于所述共振頻率fr的所述信號(hào)；同步電路，所述同步電路與所述發(fā)射器和所述接收器相連以便在所述信號(hào)脈沖串停止后激活所述接收器以檢測(cè)處于所述共振頻率fr的所述信號(hào)；以及警報(bào)器，如果所述接收器檢測(cè)到來(lái)自于所述共振器的處于共振頻率fr的所述信號(hào)，那么所述接收器觸發(fā)所述警報(bào)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于磁力電子物品監(jiān)視系統(tǒng)中的標(biāo)識(shí)器中的鐵磁共振器，通過(guò)利用一種沿帶材軸線施加的張應(yīng)力對(duì)其進(jìn)行連續(xù)退火以及提供一種包含鐵、鈷、鎳并且鈷含量小于4at％的非晶質(zhì)磁性合金，可以較低的成本制作所述鐵磁共振器。
文檔編號(hào)H01F41/02GK1741205SQ20051010973
公開日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2001年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月2日
發(fā)明者劉年欽, G·赫爾策爾 申請(qǐng)人:真空融化股份有限公司, 傳感電子公司