(57)【要約】      （修正有）【課題】オーステナイト系ステンレス鋼における炭化を検出するための巨大磁気−インピーダンス（ＧＭＩ）ベースの感知デバイスを提供する。【解決手段】オーステナイト系ステンレスにおける炭化を検出するための巨大磁気−インピーダンス（ＧＭＩ）ベースの感知デバイスで、感知変換器としてナノ構造ワイヤを有するハンドヘルドセンサープローブを含み、該ナノ構造ワイヤの一般化学式は、（ＦｅＸＣｏ１００−Ｘ）１００−（α＋β＋γ）ＣｒαＳｉβＢγで表され、α＜βおよびα＜γである。（αは、好ましくは２〜４重量％の範囲であり、βは、好ましくは１１．５〜１３重量％の範囲であり、γは、好ましくは１１〜１３重量％の範囲であり、Ｘは、好ましくは約６重量％）【選択図】図３
2017043836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学式：（ＦｅＸＣｏ１００−Ｘ）１００−（α＋β＋γ）ＣｒαＳｉβＢγで表され、α＜βおよびα＜γであることを特徴とする、化合物。
【請求項２】
αが、好ましくは２〜４重量％の範囲である、請求項１に記載の化合物。
【請求項３】
βが、好ましくは１１．５〜１３重量％の範囲である、請求項１に記載の化合物。
【請求項４】
γが、好ましくは１１〜１３重量％の範囲である、請求項１に記載の化合物。
【請求項５】
γが、好ましくは約（１５−α）重量％である、請求項１に記載の化合物。
【請求項６】
Ｘが、好ましくは約６重量％である、請求項１に記載の化合物。
【請求項７】
化学式が、より好ましくは（Ｆｅ６％Ｃｏ９４％）７２．５％Ｃｒ２％Ｓｉ１２．５％Ｂ１３％である、請求項１に記載の化合物。
【請求項８】
化学式：（ＦｅＸＣｏ１００−Ｘ）１００−（α＋β＋γ）ＣｒαＳｉβＢγで表され、α＜βおよびα＜γであることを特徴とする化合物を含む、ナノ構造ワイヤ。
【請求項９】
約７２．５％の鉄コバルト合金（ＦｅＣｏ）、約２％のクロム（Ｃｒ）、約１２．５％のシリコン（Ｓｉ）および約１３％のホウ素（Ｂ）を含む、請求項８に記載のナノ構造ワイヤ。
【請求項１０】
鉄コバルト合金が、約６％の鉄（Ｆｅ）および約９４％のコバルト（Ｃｏ）を含む、請求項８に記載のナノ構造ワイヤ。
【請求項１１】
ナノ構造ワイヤの直径が、９０〜１１０μｍの範囲である、請求項８に記載のナノ構造ワイヤ。
【請求項１２】
オーステナイト系ステンレスにおける炭化を検出するための巨大磁気−インピーダンス（ＧＭＩ）ベースの感知デバイスであって、感知変換器としてナノ構造ワイヤを有するハンドヘルドセンサープローブを含み、該ナノ構造ワイヤは、化学式：（ＦｅＸＣｏ１００−Ｘ）１００−（α＋β＋γ）ＣｒαＳｉβＢγで表され、α＜βおよびα＜γであることを特徴とする化合物を含む、前記感知デバイス。
【請求項１３】
ハンドヘルドセンサープローブの一端が、鋭い形である、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
デバイスが、２００ｋＨｚ〜１．５ＭＨｚの周波数において動作する、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１５】
ナノ構造ワイヤの直径が、約１００μｍ±１０％である、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１６】
ブリッジ回路を通して感知変換器に制御信号を提供するための水晶振動子および増幅器をさらに含む、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１７】
デバイスの出力およびその波形を示すためのデジタルディスプレイをさらに含む、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１８】
データ収集および／または制御システムと通信するためのインターフェイスをさらに含む、請求項１２に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巨大磁気−インピーダンス（ＧＭＩ）特性を呈する化合物に関する。本発明はまた、オーステナイト系ステンレス鋼における炭化を検出するための巨大磁気−インピーダンス（ＧＭＩ）ベースの感知デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力、石油化学、鉄鋼などの工業において使用される構造的な部品の損害評価は、早期故障の防止のために必要とされる。石油化学工業における鋼部品の故障のための原因の１つは、炭化である。炭化は、炭素豊富なガスの存在における昇温で起こる。メタルダスティング、微細構造変質、および脆弱性は、工業部品の耐用年数を低減する。したがって、炭化の評価および監視が、部品の突発的な故障を回避するために必要とされる。
【０００３】
高温炭化の工程は、表面上の炭素層の形成、金属中への溶解炭素の内部拡散、タイプＣｒ２３Ｃ６およびＣr７Ｃ３の炭化物を形成する要素を形成する炭化物での炭素の反応のステップに関連する。炭化物およびオーステナイト系鋼は、常磁性の性質がある。しかしながら、これらクロム炭化物の形成は、マトリックスにおけるクロムの枯渇を招く。その結果として、マトリックスにおけるＦｅおよびＮｉの高濃度化、および材料が強磁性の性質になることがある。
【０００４】
ＰＺＴ−ベースのセンサーは、構造的な部品における欠陥を検知するのに広く使用されている。フェライト磁心を使用した誘導センサーはまた、非破壊試験（ＮＤＴ）のために大規模に使用されている。高感度の磁気センサーは、センサーデバイスのパフォーマンスを改良するために数年間に渡り研究されてきた。異方性磁気−抵抗（ＡＭＲ）、巨大磁気−抵抗（ＧＭＲ）、フラックスゲートおよびＳＱＵＩＤセンサーは、欠陥同定のためだけではなく、ひびの形成前に起こる損害の評価のために調査されてきた。ＧＭＩ材料を使用したセンサーデバイスを開発する試みが行われてきた。
【０００５】
オーステナイト系ステンレス鋼は、大量のクロム（１６〜２０％）およびニッケル（８〜１０％）を有する。高いニッケルおよびクロムの含有量のため、鋼は、室温であってもオーステナイト相のままである。したがって、材料は、常磁性特性を呈する。炭化は、オーステナイト系ステンレス鋼におけるクロム炭化物の形成をもたらす。クロム炭化物は、クロムが材料において存在するニッケルおよび鉄よりも炭化物を形成するための親和力を有するため、形成される。一般的に形成される炭化物は、Ｃｒ２３Ｃ６およびＣｒ７Ｃ３である。これら炭化物の形成に起因して、小さなクロム劣化領域が、炭化物サイトの近くに形成される。これらのクロム劣化領域は、鉄およびニッケルの高い相対濃度を有する。鉄およびニッケルの濃度における増加に起因して、これらの領域は、常磁性から強磁性の状態に変質する。
【０００６】
ＧＢ１５１７０９６は、透過性を測定することによって炭化を監視するためのデバイスを開示し、そこでは励磁コイルが特定の周波数で励起され、励磁コイルに連結された検知コイルにおいて誘導されたｅ．ｍ．ｆが測定される。管の外面に形成された強磁性酸化物が測定にも影響するため、この方法はふさわしくない。ＥＰ８１３０４１５８．９は、異なる透過性技術の方法を使用した炉管における炭化の測定を開示している。しかしながら、かかる技術は、所望の浸透度に適した周波数選択基準のために制限がある。
【０００７】
炭化物によるステンレス鋼の強磁性挙動は、様々な著者によって検討されている。これらの検討において、サンプルの炭化レベルは、これらが管から取り除かれる前の非破壊的な磁束密度の測定によって決定されていた。この技術は、小さなフェライト磁石によってバイアスされた磁性抵抗センサーを使用することによって管の外面近くの磁束密度を測定するものである。
【発明の概要】
【０００８】
本概要は、以下の詳細な説明においてさらに説明される単純化された形状における選択的概念を紹介するために提供される。本概要は、クレームされた主題の重要な特質または必須の特質を同定することを意図したものではなく、クレームされた主題の範囲の決定を促進することを意図したものでもない。
【０００９】
本発明の１つの側面によれば、以下の化学式：（ＦｅＸＣｏ１００−Ｘ）１００−（α＋β＋γ）ＣｒαＳｉβＢγで表され、α＜βおよびα＜γであることを特徴とする、化合物が提供され、ここで、αは、好ましくは２〜４重量％の範囲であってもよく、βは、好ましくは１１．５〜１３重量％の範囲であってもよく、γは、好ましくは１１〜１３重量％の範囲であってもよい。さらに、γは、好ましくは約（１５−α）重量％であってもよく、Ｘは、好ましくは約６重量％であってもよい。より好ましくは、化学式が、（Ｆｅ６％Ｃｏ９４％）７２．５％Ｃｒ２％Ｓｉ１２．５％Ｂ１３％である。
【００１０】
本発明の別の側面によれば、化学式：（ＦｅＸＣｏ１００−Ｘ）１００−（α＋β＋γ）ＣｒαＳｉβＢγで表され、α＜βおよびα＜γであることを特徴とする化合物で作られた、ナノ構造ワイヤが提供される。化合物は、約７２．５％の鉄コバルト合金（ＦｅＣｏ）、約２％のクロム（Ｃｒ）、約１２．５％のシリコン（Ｓｉ）および約１３％のホウ素（Ｂ）を含む。さらに、鉄コバルト合金は、約６％の鉄（Ｆｅ）および約９４％のコバルト（Ｃｏ）を含む。ナノ構造ワイヤの直径は、９０〜１１０μｍの範囲であってもよい。
【００１１】
本発明の別の側面によれば、巨大磁気−インピーダンス（ＧＭＩ）ベースの感知デバイスは、オーステナイト系ステンレスにおける炭化の検知のために提供される。デバイスは、感知変換器としてのナノ構造ワイヤを有するハンドヘルドセンサープローブと、化学式：（ＦｅＸＣｏ１００−Ｘ）１００−（α＋β＋γ）ＣｒαＳｉβＢγで表され、α＜βおよびα＜γであることを特徴とする化合物を含むナノ構造ワイヤとを含む。ハンドヘルドセンサープローブの一端は、鋭い形である。
【００１２】
デバイスは、２００ｋＨｚ〜１．５ＭＨｚの周波数において動作することができる。ナノ構造ワイヤの直径は、約１００μｍ±１０％である。デバイスは、ブリッジ回路を通して感知変換器に制御信号を提供するための水晶振動子および増幅器、デバイスの出力およびその波形を示すためのデジタルディスプレイ、およびデータ収集および／または制御システムと通信するためのインターフェイスをさらに含む。
【００１３】
本発明の利点は、限定されないが、優れた巨大磁気−インピーダンス特性を呈する化合物および化合物で作られたナノ構造ワイヤを含み、その１つの例は、不規則な表面を有していても、オーステナイト系ステンレス鋼サンプルにおける炭化を検知するために活用される。デバイスは、そのようなサンプルの非破壊的、非接触の現場試験を可能にする。デバイスはまた、浸透なしのサンプルの接触ベースの試験を可能にする。デバイスは、ハンドヘルドおよび軽量であり、したがってポータブルである。
【００１４】
１以上の態様の詳細は、添付の図面および以下の説明に記される。他の特質および利点は、以下の詳細な説明を読み、関連する図面を見ることで明らかであろう。以下の詳細な説明は例示に過ぎず、クレームされたように発明を限定するものではないことが、理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本発明の利点および特質をより明確にするために、添付の図面に図示されている具体的な態様を参照することで、本発明のより特定的な説明が与えられる。これらの図面は、本発明の典型的な態様を描写するだけであり、よってその範囲を限定することを考えたものではないことは明らかである。本発明は、追加の特殊性、および添付の図面の詳細で説明および解説される。
【図１】図１は、供給されたＳＳ３２１に行われるブースティング（boosting）および拡散サイクルに付随する例示的なグラフを図示する。
【図２】図２は、動作原理の例示的なスキームおよび炭化された鋼試験品の試験中のデータフローを図示する。
【図３】図３は、コンピュータ制御の巨大磁気−インピーダンスデバイスを使用してＳＳ３２１プレートにおける炭化の検知の例示的な概略紹介を図示する。
【図４】図４は、巨大磁気−インピーダンスデバイスの例示的な実用的使用を図示する。
【図５】図５は、異なるサイクルで炭化され、８００℃（＃２Ｂ、＃４Ｂ）および７８０℃（＃１２Ｂ）で異なる期間で経時された、３２１ＳＳプレートのための例示的な巨大磁気−インピーダンスセンサー出力を図示する。
【図６】図６は、紡糸（as-spun）ワイヤのための周波数を伴うＧＭＩｍａｘの変動のための例示的なチャートを図示する。
【図７】図７は、３００℃でアニールされたワイヤのための周波数を伴うＧＭＩｍａｘの変動のための例示的なチャートを図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
参照記号などが図面における要素などを表現するために使用されることは、可能な限り留意されるであろう。さらに、図面は単純化のために図示され、必ずしもその縮尺で描かれたものではないことは、当業者が認識するところであろう。例えば、図面におけるいくつかの要素の寸法は、本発明の側面の理解を深めるための他の要素に関連して誇張されていることもある。
【００１７】
さらにまた、１以上の要素は、従来の記号によって図面において表現され、図面は、本発明の態様を理解することに関連する具体的な詳細を示すだけであるため、この説明の利益を有する当業者には見てすぐに分かるように、詳細な図面を不明瞭にすることはない。
【００１８】
本発明の詳細な説明
本発明の原理の理解を促進する目的のために、図面に図示されている態様に言及され、具体的な言葉は同じものを説明するために使用されるだろう。それでも、本発明の範囲を限定することを意図しないことは理解され、図示されたシステムにおける改変およびさらなる変更、ならびにここで図示されたような本発明の原理のさらなる応用は、本発明が関連する当業者が通常予期し得るものである。
【００１９】
当業者には理解できるように、後述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、本発明の例示および解釈であり、これらを制限することを意図したものではない。特許明細書を通して、用いられた規定は、部品などの数字印など、添付の図面における規定である。
【００２０】
本明細書を通した “態様”、“別の態様”または同様の言葉への言及は、態様に関係して説明される特定の特質、構造または特徴が、本発明の少なくとも１つの態様に含まれることを意味する。したがって、本明細書における語句“態様において”、“別の態様において”および同様の言葉は、必須ではないが、すべて同じ態様をいうこともあり得る。
【００２１】
用語“含む”、“含んでいる”またはこれらの任意の他の変動は、非排他的な包含をカバーすることを意図しており、ステップのリストを含む工程または方法は、これらステップだけを含むのではなく、かかる工程または方法に明確に表にされていないまたは固有の他のステップを含んでもよい。同様に、“．．．を含む”に続く１以上のデバイスまたはサブ―システムまたは要素または構造は、制約されることなく、他のデバイスまたは他のサブ―システムの存在を排除することはない。
【００２２】
本発明の様々な態様は、添付の図面を参照して以下に詳細に説明される。
本発明は、巨大磁気−インピーダンス（ＧＭＩ）特性を示す化合物を開示する。さらに、本発明はまた、オーステナイト系鋼における炭化を検知するためのデバイスを開示する。特に、本発明は、オーステナイト系鋼における炭化を検知するための巨大磁気−インピーダンス（ＧＭＩ）ベースのセンサーを開示する。本発明はまた、ＧＭＩベースの感知デバイスを使用したオーステナイト系ステンレス鋼における炭化の検知のための方法を開示する。
【００２３】
Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金システムにおいて、オーステナイト系ステンレス鋼は、常磁性の状態にある。クロム、ニッケルおよび鉄の濃度における変化は、オーステナイト系ステンレス鋼を強磁性鋼に変化させる。ＳＳ３２１プレートは炭化中に常磁性状態（paramagnetic state）から強磁性状態（ferromagnetic state）に変質する。この変質のため、鋼は、異なる期間（ブースティング）の炭化、拡散（図１）および後続の異なる温度での熱処理および経時時間に供され、炭化における変動を誘導するため、そのようなpara-ferro変質が起こる。
【００２４】
炭化中に形成されるＣｒ−炭化物沈殿物を伴う領域は、Ｃｒ含有量を劣化させる。結果として、隣接する領域は、ＦｅＮｉ含有量が豊富な強磁性磁区になる。本発明の１つの側面において、ＧＭＩ特性を示す化合物が開示され、かかる化合物は：
ａ．７２．５％のコバルト−鉄合金であって、前記コバルト鉄合金は、９４％のコバルト（Ｃｏ）および６％の鉄（Ｆｅ）を有する、前記合金；
ｂ．１２．５％のシリコン（Ｓｉ）；
ｃ．１３％のホウ素（Ｂ）；および
ｄ．２％のクロム（Ｃｒ）を含む。
【００２５】
本発明によれば、オーステナイト系鋼における炭化を検知するためのデバイスが開示され、かかるデバイスは、ハンドヘルドプローブを含み、ここで感知変換器としての急速に固化されたＧＭＩ材料のナノ構造ワイヤ、およびここでＧＭＩ材料は、組成式（Ｆｅ６％Ｃｏ９４％）７２．５％Ｃｒ２％Ｓｉ１２．５％Ｂ１３％を含む。態様において、ワイヤの直径は、９０〜１１０μｍの範囲である。別の態様において、デバイスは、２００ＫＨｚ〜１．５ＭＨｚの周波数で動作する。
【００２６】
本発明によれば、デバイスは、ブリッジ回路を通して感知変換器に制御信号を提供するための水晶振動子および増幅器をさらに含む。別の態様において、デバイスは、デバイスの出力および波形を示すためのデジタルディスプレイをさらに含む。デバイスは、データ収集および／または制御システムと通信するためのインターフェイスをさらに含む。
本発明の基本的側面で説明されたように、以下の非限定的例は、具体的な態様を図示する。
【００２７】
本発明は、ＳＳ３２１における炭化の非侵襲的な検知のための巨大磁気−インピーダンス（ＧＭＩ）ベースの磁気感知デバイスを提供する。炭化中のＳＳ３２１プレートは、常磁性状態から強磁性状態に変質する。この変質のために、鋼は、異なる期間（ブースティング）の炭化、拡散（図１）および後続の異なる温度での熱処理および経時時間に供され、炭化における変動を誘導するため、そのようなpara-ferro変質が起こる。
【００２８】
ＧＭＩベースの感知デバイスは、センサー信号の表示を伴うコンピュータ制御のシステムを含む。ＧＭＩベースの感知変換器２０１は、外部のプログラム可能なシステムを使用して起動され、同時にデータはコンピューティングデバイス２０２上に表示され得る（図２）。示されるように、感知変換器２０１は、ブリッジ回路２０３に連結される。ブリッジ回路２０３は、水晶振動子、および小さな炭化値においても十分に大きな電気信号を生成する増幅器２０４に通信可能に連結される。
【００２９】
全ての感知データは、表示およびさらなる解析のためのコンピューティングデバイス２０２で共有され得るデータ取得システム２０５に送信される。センサー変換器２０１は、センサープローブ３０１を含み、これは接触モードまたは炭化された鋼サンプル２０６（図３）の上方に近接（２−３ｍｍ）するように置かれ得る。炭化中に形成されるＣｒ−炭化物沈殿物を伴う領域は、Ｃｒ含有量を劣化させる。
【００３０】
結果として、隣接する領域は、ＦｅＮｉ含有量が豊富な強磁性磁区になる。その結果として、これら強磁性磁区から発散されたフラックス（flux）は、センサープローブ３０１によって得られる。発散され、後続で受け取られるフラックスは、ＧＭＩセンサーユニット３０２によって二次電圧に変換され、センサー駆動モジュールおよびデータロギングシステムを有するコンピュータ３０３上で対応する定量的表示でピークまたはｒｍｓ電圧の波形の形で表示される。
【００３１】
図４は、本発明によるデバイスの例示的な実用的使用を図示する。デバイスは、３２１ＳＳオーステナイト系ステンレス鋼の炭化を検知するための基本的な感知要素として巨大磁気インピーダンス（ＧＭＩ）特性を呈する化合物を使用する。感知要素は、前記巨大磁気インピーダンス特性を有する化合物が急速に固化されたナノ構造ワイヤから作られる。水中焼き入れシステムは、急速に急冷された鋳造ワイヤの準備のために使用されてもよい。
【００３２】
試験の間、３２１ＳＳプレートは、炭化物の形成のために異なる期間、様々な温度（７５０℃、８００℃）で炭化および経時された。初期は非磁性の性質である材料は、炭化上で強磁性体になる。ＧＭＩベースの感知デバイスは、炭化期間における増加を伴って出力電圧における増加を見せた。開発されたデバイスはまた、プローブが異なる炭化試験片において置かれるときにリアルタイムの波形の振幅において変化を示した。
【００３３】
示されるように、一端が鋭い形のセンサープローブは、ジョンソンスクリーン（Johnson screen）のように、不規則な表面４０１を有する３２１ＳＳプレートにおける炭化をチェックするために使用され得る。この鋭い形および非接触、非浸透感知能力のため、センサープローブ３０１は、デバイスのポータビリティおよび軽量性のお陰で、フィールド中の難しい表面上で使用され得る。それは、最先端技術が破壊的な試験を利用する、すなわち、炭化を検知するためにサンプルが破壊されるため、最先端技術よりも実に有益である。一方で、本発明は、フィールド中の難しい表面上であっても非破壊試験を可能にする。
【００３４】
例１
巨大磁気インピーダンス（ＧＭＩ）ベースの感知デバイスの応答は、最初に２と１／２時間のブースティングサイクルおよび９２５℃の温度で２時間の拡散サイクルを通して生成された、炭化サンプル上で観察された。この例において述べられたサンプルは、４と１／２時間のかかる複合サイクル（ブースティング＋拡散）に２回（サンプル＃２Ｂと呼ぶ）供されて、トータルで９時間の曝露時間となった。
【００３５】
さらなる拡散の強化のために、表１において示されるように、７００℃〜９００℃の範囲の異なる温度で１時間、制御された熱処理スケジュールが行われた。ＧＭＩベースの感知デバイスは、熱処理温度における増加を伴う２０ｍＶ〜最大値８４ｍＶの増加した出力電圧を示し、また、炭化における増加を伴う材料における強磁性の強化を示す。
【００３６】
【表１】
2017043836.tif 000003
【００３７】
例２
巨大磁気インピーダンス（ＧＭＩ）ベースの感知デバイスの応答は、一定温度で異なる熱処理時間に供された、炭化サンプル上で観察された。例１で述べられたサンプルのセットは、４と１／２時間の複合サイクル（ブースティング＋拡散）に２回（サンプル＃２Ｂと呼ぶ）供されて、トータルで９時間の曝露時間が使用された。
【００３８】
さらなる拡散の強化のために、表２において示されるように、７５０℃の一定温度で異なる時間、制御された熱処理スケジュールが行われた。ＧＭＩベースの感知デバイスは、熱処理時間における増加を伴う１５ｍＶ〜最大値２３３ｍＶの増加した出力電圧を示し、また、炭化における増加を伴う材料における強磁性の強化を示した。
【００３９】
【表２】
2017043836.tif 000004
【００４０】
例３
巨大磁気インピーダンス（ＧＭＩ）ベースの感知デバイスの応答は、一定温度で異なる熱処理時間に供された、炭化サンプル上で観察された。例１で述べられたサンプルのセットは、４と１／２時間の複合サイクル（ブースティング＋拡散）に２回（サンプル＃２Ｂと呼ぶ）供されて、トータルで９時間の曝露時間が使用された。
【００４１】
さらなる拡散の強化のために、表３において示されるように、８００℃の一定温度で異なる時間、制御された熱処理スケジュールが行われた。ＧＭＩベースの感知デバイスは、熱処理時間における増加を伴う１５ｍＶ〜最大値３０２ｍＶ（図５）の増加した出力電圧を示し、また、炭化における増加を伴う材料における強磁性の強化を示した。
【００４２】
【表３】
2017043836.tif 000005
【００４３】
例４
巨大磁気インピーダンス（ＧＭＩ）ベースの感知デバイスの応答は、一定温度で異なる熱処理時間に供された、炭化サンプル上で観察された。例１で述べられたサンプルのセットは、４と１／２時間の複合サイクル（ブースティング＋拡散）に４回（サンプル＃４Ｂと呼ぶ）供されて、トータルで１８時間の曝露時間が使用された。
【００４４】
さらなる拡散の強化のために、表４において示されるように、８００℃の一定温度で異なる時間、制御された熱処理スケジュールが行われた。ＧＭＩベースの感知デバイスは、熱処理時間における増加を伴う５２ｍＶ〜最大値９０ｍＶ（図５）の増加した出力電圧を示し、また、炭化における増加を伴う材料における強磁性の強化を示した。
【００４５】
【表４】
2017043836.tif 000006
【００４６】
例５
巨大磁気インピーダンス（ＧＭＩ）ベースの感知デバイスの応答は、一定温度で異なる熱処理時間に供された、炭化サンプル上で観察された。例１で述べられたサンプルのセットは、４と１／２時間の複合サイクル（ブースティング＋拡散）に１２回（サンプル＃１２Ｂと呼ぶ）供されて、トータルで５４時間の曝露時間が使用された。
【００４７】
さらなる拡散の強化のために、表５において示されるように、８００℃の一定温度で異なる時間、制御された熱処理スケジュールが行われた。ＧＭＩベースの感知デバイスは、熱処理時間における増加を伴う１５ｍＶ〜最大値２１３ｍＶ（図５）の増加した出力電圧を示し、また、炭化における増加を伴う材料における強磁性の強化を示した。
【００４８】
【表５】
2017043836.tif 000007
【００４９】
感知デバイスは、約１００マイクロメーターの典型的な直径を具備するナノ構造ワイヤの形状で取得された急速に急冷された材料の巨大磁気インピーダンス特性を利用する。コア材料としてのナノ構造ワイヤを具備する巨大磁気インピーダンス（ＧＭＩ）ベースの感知デバイスは、約３００ｍОｅの低い磁場感度を呈した。
【００５０】
ワイヤキャスターなどの急冷装置は、前記ナノ構造ワイヤを準備するために使用され得、ここで好適な化合物の溶融金属が、急速に回転する水流によって急冷される。噴出圧、ノズル直径、加熱温度などのパラメータは、ワイヤ直径が約１００μｍ±１０となるように調整される。以下の表６は、駆動周波数１ＭＨｚおよび駆動電流２ｍＡで取得され用意された２つのサンプルの炭化特性を表にしたものである。
【００５１】
【表６】
2017043836.tif 000008
【００５２】
ＧＭＩ信号のピーク値の周波数変動、鋳造材料に関するＧＭＩｍａｘは、図６に示される。これは材料が、５００ｋＨｚ〜５ＭＨｚの周波数範囲において働くことに適していることを示す。そして、その周波数より上では、材料の性質が悪化する。性質をさらに強化するために、開発されたワイヤは、異なる温度で１０分間アニールされる。
【００５３】
ＧＭＩ信号のピーク値の変動、両方の合金のアニールされたワイヤ（３００℃でアニール）のための１ＭＨｚおよび２ｍＡ電流での測定は、図７に示される。明確に示されるように（Ｃｏ９４Ｆｅ６）７２．５Ｓｉ１２．５Ｂ１３Ｃｒ２合金は、３００℃でのアニーリングの後に優れた性質を呈する。したがって、直径１００μｍ±１０μｍのワイヤの形状で、化合物（Ｃｏ９４Ｆｅ６）７２．５Ｓｉ１２．５Ｂ１３Ｃｒ２（％で）を有する材料が、ＳＳ３２１における炭化を監視する提案された感知デバイスのために使用された。
【００５４】
本発明の態様は、明確化および理解の目的のために詳細に説明された。しかしながら、特定の変化および変更は、添付のクレームの範囲内で実施され得る。したがって、本発明は、具体的な態様およびその図面を参照して説明されているが、かかる態様および図面は、実例に過ぎず、本発明を限定するものではない。むしろ、本発明の範囲は、添付のクレームによって単に決定されるものである。
【図１】
2017043836.tif 000009
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2017043836.tif 000013
【図６】
2017043836.tif 000014
【図７】
2017043836.tif 000015
【外国語明細書】
2017043836000001.pdf