CN107964638A - 一种声磁标签用非晶软磁共振片制备方法及其声磁软标签 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种声磁标签用非晶软磁共振片制备方法及其声磁软标签，用以解决现有共振片的制备工艺成品率低，难以稳定规模化生产的问题。本发明通过优化母合金材料的元素组分构成，以及控制制备非晶软磁薄带的工艺条件以及退火处理，能够得到非晶结构稳定，厚度均匀性好的非晶软磁薄带，通过试验表明，所得到的共振片能够达到使用要求。

Description

一种声磁标签用非晶软磁共振片制备方法及其声磁软标签

技术领域

本发明涉及声磁防盗系统技术领域，具体涉及一种声磁标签用非晶软磁共振片制备方法及其声磁软标签。

背景技术

声磁防盗系统作为电子商品防盗系统之一，以其优越的性能而被广泛应用。声磁防盗系统属于单比特射频识别系统，采用的调制方式是振幅键控(ASK)的数字调制法。天线发射交变磁场，其中调制信号为二进制编码信号，由0和1两个状态的单比特序列组成，脉冲周期为20ms，需要的脉冲振幅较大；载波信号为58kHz(或60kHz、68kHz)低频正弦信号；已调信号就是调幅系数为100％的ASK信号。当声磁标签进入ASK激励的交变磁场(检测区)，且标签谐振频率与载波频率一致时，因为磁致伸缩效应，标签内会产生共振现象。当关断激励的交变磁场时，根据标签的压磁效应，共振信号会维持一段时间，并出现阻尼振荡；另外，由于机械能与磁场能是交替转换的，因此共振信号是一种声磁复合信号。

声磁防盗系统一般由三部分组成：一是包括发射天线和接收天线的检测器，利用发射天线发射出一交变磁场，在发射天线和接收天线间形成一个检测感应区，利用电磁波共振原理在特定范围内搜寻是否有有效标签存在，当有效标签出现即触发报警。二是声磁标签，由非晶体金属薄带准确地裁切成振动频率为58kHz的尺寸，通过偏磁片提供的偏置场及交变磁场共同作用，在检测区产生磁机械共振并反射到接收天线。三是解码器，它是使软标签解码失效的、非接触式的装置，标签不需要接触消磁区域即可解码，可将解码器和激光条码扫描仪合成一体，实现一次性完成商品收款和解码。

声磁标签主要由产生磁机械共振的共振片和提供偏置磁场的偏置片组成。共振片为非晶结构，由于非晶结构没有晶界、位错等缺陷，不存在对畴壁的钉扎，畴壁易于移动和转动，可得到低的矫顽力，满足软磁性能，对其共振性能有益。偏置片用以产生偏置场，消除共振片的倍频效应，在一定范围内改变共振片的共振频率；对其消磁以解码标签。共振片的制备中，既要考虑软磁材料的选择，也要控制工艺以获得非晶态的微观结构，因此，需要进一步优化共振片的制备工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种声磁标签用非晶软磁共振片制备方法及其声磁软标签，用以解决现有共振片的制备工艺成品率低，难以稳定规模化生产的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种声磁标签用非晶软磁共振片制备方法，包括以下步骤：

S101、采用Fe、Co、Ni、Si和B五种元素制备母合金材料，所述母合金材料的各个元素比重为：Fe 25.8-26.8％、Co 10.6-12％、Ni57.6-58％、Si 0.8％和B 3.79％；

S102、在气体压力下将熔融态的母合金喷射到高速旋转地冷却铜辊上，制备厚度为18-28μm的非晶软磁薄带；

S103、检测非晶软磁薄带的共振频率和共振幅值，退火处理并剪裁形成共振片。

进一步的，所述采用Fe、Co、Ni、Si和B五种元素制备母合金材料的具体步骤包括：

根据各个元素比重将含量为99.99％的Fe、Co、Ni、Si粒，含有19.89wt.％B的B-Fe中间合金加入到熔炼炉进行搅拌加热至熔融态，当熔炼炉的真空室真空度达后充入纯度为99.999％的氩气，洗气后进行母合金铸锭的熔炼。

进一步的，所述母合金铸锭进行反复熔炼3-5次，使得所述母合金铸锭中各个元素混合均匀。由于合金中元素多以纯金属的形式加入，容易产生夹杂和偏析，增加熔炼次数，可使合金中组元混合更均匀，使薄带制备时熔融金属流动性更好，利于获得高质量表面的薄带。

进一步的，所述利用气体压力将熔融态的母合金喷射到高速旋转地冷却铜辊上，制备厚度为18-28μm的非晶软磁薄带的步骤具体包括：

设置氮气喷压P＝0.05Mpa，喷嘴至铜辊距离为h＝0.1-0.2mm，以及铜辊的转速在1800-1980rpm，制备制备厚度为18-28μm的非晶软磁薄带。

由于单辊熔融快淬法的冷却速率极高，可使凝固合金(金属)得到纳米级晶粒或获得非晶态组织。

进一步的，所述检测非晶软磁薄带的共振频率和共振幅值，退火处理并剪裁形成共振片的步骤具体包括：

在退火温度320-360℃，退火时间为2-10min在有磁场或者无磁场条件下对所述非晶软磁薄带进行退火处理，剪裁形成共振片；

退火处理的磁场条件分别为：在纵向、横向及垂直带面三种方式放置时的磁场强度分别为 及

优选地，在工艺条件为r＝1800rpm、h＝0.1mm、P＝0.05MPa制得的厚度为25μm非晶软磁薄带，经340℃垂直带面磁场退火8min处理后，得到最好声磁性能。

进一步的，在制备母合金材料时，加入至少一种非晶促成元素，所述非晶促成元素的比重少于1％；所述非晶促成元素包括C、P、Ge、Nb、Ta、Mo、Cr、Mn其中一种或者多种混合物。

进一步的，在非晶软磁薄带进行退火处理同时施加各向拉应力，所述拉应力小于合金屈服强度且小于100Mpa。

基于同一发明构思，利用上述方法制备的共振片，本发明还提供了一种声磁软标签，包括橡胶壳体、压片、偏置片、至少一上述方法制备的共振片，所述共振片、所述压片以及所述偏置片依次封装在所述橡胶壳体内。

进一步的，所述橡胶壳体包括底座和盖体，所述底座和所述盖体相对设置有凹槽，所述凹槽形成一容置腔，所述共振片、所述压片以及所述偏置片设置在所述容置腔内。

进一步的，所述底座的底部设置有用于隔离金属面的衬垫，所述衬垫上设置有粘接层，所述盖体上部设置有条形码层。

本发明方法具有如下优点：

本发明的声磁标签用非晶软磁共振片制备方法及其声磁软标签，通过优化母合金材料的元素组分构成，以及控制制备非晶软磁薄带的工艺条件，同时通过退火处理，能够得到非晶结构稳定，厚度均匀性好的非晶软磁薄带，通过试验表明，所得到的共振片能够达到使用要求。

附图说明

图1本发明实施例提供的一种声磁标签用非晶软磁共振片制备方法流程框图。

图2本发明实施例提供的一种采用单辊熔融快淬法制备非晶软磁薄带的装置。

图3本发明实施例提供的一种声磁软标签剖视结构分解示意图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

如图1所示，本发明实施例提供了一种声磁标签用非晶软磁共振片制备方法，包括以下步骤：

S101、采用Fe、Co、Ni、Si和B五种元素制备母合金材料，所述母合金材料的各个元素比重为：Fe 25.8-26.8％、Co 10.6-12％、Ni57.6-58％、Si 0.8％和B 3.79％；

S102、利用气体压力下将熔融态的母合金喷射到高速旋转地冷却铜辊上，制备厚度为18-28μm的非晶软磁薄带；

S103、检测非晶软磁薄带的共振频率和共振幅值，退火处理并剪裁形成共振片。

其中，所述采用Fe、Co、Ni、Si和B五种元素制备母合金材料的具体步骤包括：

根据各个元素比重将含量99.99％的Fe、Co、Ni、Si粒，含有19.89wt.％B的B-Fe中间合金加入到熔炼炉进行搅拌加热至熔融态，当熔炼炉的真空室真空度达后充入纯度为99.999％的氩气，洗气后进行母合金铸锭的熔炼。

其中，所述母合金铸锭进行反复熔炼3-5次，使得所述母合金铸锭中各个元素混合均匀。由于合金中元素多以纯金属的形式加入，容易产生夹杂和偏析，增加熔炼次数，可使合金中组元混合更均匀，使薄带制备时熔融金属流动性更好，利于获得高质量表面的薄带。

如图2所示，提供了一种采用单辊熔融快淬法制备非晶软磁薄带的装置10，所述装置包括冷却铜辊11、石英熔炼炉14以及氮气充气装置15等。石英熔炼炉14的喷嘴17正对冷却铜辊11表面，石英熔炼炉14通过感应线圈16将母合金加热形成母合金熔液18，氮气充气装置15与石英熔炼炉14顶部连通，冷却铜辊11在转动轴12带动下高速旋转，冷却铜辊11上设置有冷却循环通孔13，在喷嘴17和冷却铜辊11接触面上形成非晶软磁薄带19。在薄带的制备过程中，冷却铜辊的转速(r)、氮气喷压(P)、喷嘴的尺寸、形状以及喷嘴至铜辊的距离(h)都是该工艺的重要因素。

其中，所述利用气体压力下将熔融态的母合金喷射到高速旋转地冷却铜辊上，制备厚度为18-28μm的非晶软磁薄带的步骤具体包括：

设置氮气喷压P＝0.05Mpa，喷嘴至铜辊距离为h＝0.1-0.2mm，以及铜辊的转速在1800-1980rpm，制备制备厚度为18-28μm的非晶软磁薄带。

由于单辊熔融快淬法的冷却速率极高，可使凝固合金(金属)得到纳米级晶粒或获得非晶态组织。

其中，所述检测非晶软磁薄带的共振频率和共振幅值，退火处理并剪裁形成共振片的步骤具体包括：

在退火温度320-360℃，退火时间为2-10min在有磁场或者无磁场条件下对所述非晶软磁薄带进行退火处理，剪裁形成共振片；

退火处理的磁场条件分别为：在纵向、横向及垂直带面三种方式放置时的磁场强度分别为 及

优选地，在工艺条件为r＝1800rpm、h＝0.1mm、P＝0.05MPa制得的厚度为25μm非晶软磁薄带，经340℃垂直带面磁场退火8min处理后，得到最好声磁性能。

其中，在制备母合金材料时，加入至少一种非晶促成元素，所述非晶促成元素的比重少于1％；所述非晶促成元素包括C、P、Ge、Nb、Ta、Mo、Cr、Mn其中一种或者多种混合物。

其中，在非晶软磁薄带进行退火处理同时施加各向拉应力，所述拉应力小于合金屈服强度且小于100Mpa。

实施例2

基于同一发明构思，利用上述方法制备的共振片，如图3所示，本发明还提供了一种声磁软标签20，所述声磁软标签20包括橡胶壳体、压片24偏置片25、至少一上述方法制备的共振片，所述共振片23、所述压片24以及所述偏置片25依次封装在所述橡胶壳体内。

其中，所述橡胶壳体包括底座21和盖体22，所述底座21和所述盖体22相对设置有凹槽，所述凹槽形成一容置腔，所述共振片23、压片24以及偏置片25设置在所述容置腔内。

其中，所述底座21的底部设置有用于隔离金属面的衬垫26，所述衬垫26上设置有粘接层27，所述盖体22上部设置有条形码层28。

可选的，橡胶壳体厚度为0.3mm；压片是大密度聚乙烯聚酯(厚度为0.127mm)；衬垫是双面硅包衬垫。

本发明的声磁标签用非晶软磁共振片制备方法及其声磁软标签，通过优化母合金材料的元素组分构成，以及控制制备非晶软磁薄带的工艺条件，同时通过退火处理，能够得到非晶结构稳定，厚度均匀性好的非晶软磁薄带，通过试验表明，所得到的共振片能够达到使用要求。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种声磁标签用非晶软磁共振片制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S101、采用Fe、Co、Ni、Si和B五种元素制备母合金材料，所述母合金材料的各个元素比重为：Fe 25.8-26.8％、Co 10.6-12％、Ni 57.6-58％、Si 0.8％和B 3.79％；

S102、在气体压力下将熔融态的母合金材料喷射到高速旋转的冷却铜辊上，制备厚度为18-28μm的非晶软磁薄带；

S103、检测非晶软磁薄带的共振频率和共振幅值，退火处理并剪裁形成共振片。

2.根据权利要求1所述的声磁标签用非晶软磁共振片制备方法，其特征在于，所述采用Fe、Co、Ni、Si和B五种元素制备母合金材料的具体步骤包括：

根据各个元素比重将99.99％的Fe、Co、Ni、Si粒，含有19.89wt.％B的B-Fe中间合金加入到熔炼炉进行搅拌加热至熔融态，当熔炼炉的真空室真空度达Pa后充入纯度为99.999％的氩气，洗气后进行母合金铸锭的熔炼。

3.根据权利要求2所述的声磁标签用非晶软磁共振片制备方法，其特征在于，所述母合金铸锭进行反复熔炼3-5次，使得所述母合金铸锭中各个元素混合均匀。

4.根据权利要求1所述的声磁标签用非晶软磁共振片制备方法，其特征在于，所述利用气体压力将熔融态的母合金喷射到高速旋转的冷却铜辊上，制备厚度为18-28μm的非晶软磁薄带的步骤具体包括：

设置氮气喷压P＝0.05Mpa，喷嘴至铜辊距离为h＝0.1-0.2mm，以及铜辊的转速在1800-1980rpm，制备制备厚度为18-28μm的非晶软磁薄带。

5.根据权利要求1所述的声磁标签用非晶软磁共振片制备方法，其特征在于，所述检测非晶软磁薄带的共振频率和共振幅值，退火处理并剪裁形成共振片的步骤具体包括：

在退火温度320-360℃，退火时间为2-10min在有磁场或者无磁场条件下对所述非晶软磁薄带进行退火处理，剪裁形成共振片；

退火处理的磁场条件分别为：在纵向、横向及垂直带面三种方式放置时的磁场强度分别为Oe、Oe及Oe。

6.根据权利要求1所述的声磁标签用非晶软磁共振片制备方法，其特征在于，在制备母合金材料时，加入至少一种非晶促成元素，所述非晶促成元素的比重少于1％；所述非晶促成元素包括C、P、Ge、Nb、Ta、Mo、Cr、Mn其中一种或者多种混合物。

7.根据权利要求1所述的声磁标签用非晶软磁共振片制备方法，其特征在于，在非晶软磁薄带进行退火处理同时施加各向拉应力，所述拉应力小于合金屈服强度且小于 100Mpa。

8.一种声磁软标签，其特征在于，所述声磁软标签包括橡胶壳体、压片、偏置片、至少一如权利要求1-7任一项所述的共振片，所述共振片、所述压片以及所述偏置片依次封装在所述橡胶壳体内。

9.根据权利要求8所述的声磁软标签，其特征在于，所述橡胶壳体包括底座和盖体，所述底座和盖体相对设置有凹槽，所述凹槽形成一容置腔，所述共振片、压片以及偏置片设置在所述容置腔内。

10.根据权利要求8所述的一种声磁软标签，其特征在于，所述底座的底部设置有用于隔离金属面的衬垫，所述衬垫上设置有粘接层，所述盖体上部设置有条形码层。