專(zhuān)利名稱(chēng)：磁性流體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于磁性流體及其制造方法，特別是關(guān)于適合作為氣流調(diào)節(jié)器(damper)、致動(dòng)器、軸密封、真空密封、動(dòng)態(tài)軸承等的工作流體的磁性流體及其制造方法。
背景技術(shù)：
使四氧化三鐵等微細(xì)的金屬氧化物磁性粒子極穩(wěn)定地分散在液相中的磁性流體顯示流動(dòng)性，但通過(guò)外加磁場(chǎng)，能夠使液中的粒子迅速而且可逆地動(dòng)作，并能夠使流體的流動(dòng)性、粘度等迅速而且可逆地變化，甚至變化至完全不顯示流動(dòng)性的凝膠狀態(tài)的機(jī)能性流體。因此，磁性流體利用外部磁場(chǎng)能夠容易地控制其粘性，所以正在研討利用這種流體作為氣流調(diào)節(jié)器、致動(dòng)器、軸密封、真空密封、動(dòng)態(tài)軸承等各種機(jī)械裝置的工作流體。
作為一種已知的金屬氧化物磁性流體，是使油酸吸附在四氧化三鐵粒子上，分散在煤油中的油基磁性流體(特開(kāi)昭53—17118)。
另外，在特開(kāi)昭54—40069中已經(jīng)揭示了得到水基的磁性液體的技術(shù)，在該技術(shù)中，在水溶液中使油酸吸附在以濕式法制成的四氧化三鐵上，通過(guò)過(guò)濾使產(chǎn)生的絮凝物轉(zhuǎn)變成水分約50％的濾餅。將濾餅移到燒杯中，以固體粉末加入十二烷基苯磺酸鈉，通過(guò)攪拌使濾餅分散，迅速成為低粘性的液體，從而得到水基的磁性液體。
在Hg基體中利用電沉積使Fe微粒分散的方法，早就應(yīng)用于Fe微粒磁性的研究中。利用該方法得到了液體金屬基的Fe磁性流體(J．VanWonterghem，S．Morup，S．W．Charles and S．WellsJ．Mag．Mag．Mater．，65，276(1987))。
而鐵磁性液體在大氣中鐵微粒容易氧化，若暴露在大氣中，磁化值就迅速減少，因此，作為得到使用比鐵在化學(xué)上更穩(wěn)定的、飽和磁化更大的、并具有高導(dǎo)電性的氮化鐵微粒的磁性流體的方法，在特開(kāi)平3—187907、特開(kāi)平5—70784中已揭示了在加熱裝置中同時(shí)導(dǎo)入羰基鐵蒸汽(Fe(CO)5)和N2氣，使Fe(CO)5分解，生成氮化鐵(Fe3N或者Fe4N)，合成氮化鐵磁性流體的方法和裝置。
但是，關(guān)于磁性流體，現(xiàn)狀是還沒(méi)有得到滿(mǎn)足磁性足夠大和充分地耐氧化穩(wěn)定性的磁性流體，可舉出以下的問(wèn)題。
作為在磁場(chǎng)中工作的流體的磁性流體，為了使粒子分散形成膠體，鐵系的氧化物、金屬鐵、氮化物作為磁性體超微粒使用。
氧化物磁性弱，而金屬或氮化物在空氣中數(shù)月就氧化，在穩(wěn)定性上存在問(wèn)題，實(shí)用化被限定于真空中或惰性氣體中。
為了以以往常用的氧化物磁性流體得到大的磁性作用，必須提高外部磁場(chǎng)的施加強(qiáng)度，或提高流體中的粒子濃度，或者使用更大直徑的磁性粒子。但是，提高外部磁場(chǎng)的施加強(qiáng)度的方法，在能量消耗上是不合乎需要的。而且在提高粒子濃度的方法中，若過(guò)于提高濃度，就容易發(fā)生粒子相互間的微觀的絮凝，在降低分散性的同時(shí)，由于粒子相互間的遮蔽效果，外部磁場(chǎng)喪失對(duì)各粒子的有效的作用。
另一方面，在使用大直徑粒子的情況下，每個(gè)磁性粒子不僅是以一個(gè)磁疇構(gòu)造，因此發(fā)生以下的問(wèn)題。即，這些粒子發(fā)生磁聚集，并且聚集的粒子通過(guò)其熱運(yùn)動(dòng)而分散是太重的。結(jié)果粒子在溶劑中發(fā)生沉淀而引起相分離，導(dǎo)致降低或者完全喪失磁性效應(yīng)。
如以上所說(shuō)明，目前的現(xiàn)狀是處于還沒(méi)有得到具有在一般用途中能耐實(shí)用程度的充分特性的磁性流體。
特別作為應(yīng)該解決的問(wèn)題，如上所述，金屬氧化物磁性流體不易氧化，得到粒徑也比較小的粒子(5nm～15nm)，但磁性弱而差。例如在用于像真空密封那樣的耐壓密封時(shí)，密封必須具有多段結(jié)構(gòu)，因而密封的結(jié)構(gòu)本身變得大而復(fù)雜。
金屬磁性流體和氮化鐵磁性流體，其磁性強(qiáng)，但易于氧化，因此不能在空氣或水等中使用。
因此，本發(fā)明的目的是，必須解決上述的問(wèn)題并提供一種優(yōu)良的磁性流體及其制造方法，該磁性流體是利用外部磁場(chǎng)的作用進(jìn)行強(qiáng)力且精度良好地工作的流體，并且通過(guò)調(diào)整施加的外部磁場(chǎng)，使其粘度顯著地增加，而且也能夠容易且精確地控制粘度，同時(shí)粒子的防氧化性和分散性也優(yōu)良，具有充分大的粘度特性。
發(fā)明的公開(kāi)本發(fā)明人等為了解決上述的問(wèn)題，反復(fù)進(jìn)行了深入的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，使用磁性金屬超微粒作為磁性粒子，在該磁性金屬超微粒的表面形成防氧化膜，或者通過(guò)將預(yù)先形成的氧化膜包覆的磁性金屬氧化物原料還原，使防氧化膜包覆的磁性金屬粒子分散在溶劑中，達(dá)到了本發(fā)明的目的。
即，本發(fā)明是，(1)一種磁性流體，其特征在于，使以防氧化膜包覆的磁性金屬粒子穩(wěn)定地分散在溶劑中，并維持該分散狀態(tài)。
(2)上述(1)的磁性流體，其特征在于，以防氧化膜包覆的磁性金屬粒子的平均粒徑是5～20nm。
(3)上述(1)的磁性流體，其特征在于，以防氧化膜包覆的磁性金屬粒子的飽和磁化是70～200emu／g。
(4)上述(1)的磁性流體，其特征在于，以防氧化膜包覆的磁性金屬粒子的金屬成分是鐵或者包含鐵的合金。
(5)上述(1)的磁性流體，其特征在于，防氧化膜的膜厚是0．01～2nm。
(6)上述(1)的磁性流體，其特征在于，防氧化膜是氧化物膜。
(7)上述(6)的磁性流體，其特征在于，氧化物膜是二氧化硅膜。
(8)一種磁性流體的制造方法，其特征在于，在磁性金屬粒子的原料氧化物粒子表面形成氧化物膜，將形成該氧化物膜的原料氧化物粒子還原作成防氧化膜包覆的磁性金屬粒子，使該防氧化膜包覆的磁性金屬粒子穩(wěn)定地分散在溶劑中。
(9)上述(8)的磁性流體的制造方法，其特征在于，磁性金屬粒子的原料氧化物粒子的粒徑是5～20nm。
(10)上述(9)的磁性流體的制造方法，其特征在于，磁性金屬粒子的原料氧化物粒子是四氧化三鐵。
(11)上述(8)的磁性流體的制造方法，其特征在于，通過(guò)在氫氣保護(hù)氣氛下、在300～800℃的燒成，進(jìn)行形成氧化膜的原料氧化物粒子的還原。
(12)上述(8)的磁性流體的制造方法，其特征在于，將防氧化膜包覆的磁性金屬粒子的表面處理成親溶劑性后，分散在溶劑中。
本發(fā)明的磁性流體，通過(guò)形成上述的構(gòu)成，得到具有以往的四氧化三鐵磁性流體的2倍以上磁性的磁性流體，有容易得到不易氧化、而且分散穩(wěn)定性好的高性能磁性流體的效果。而且防氧化膜同時(shí)防止在磁性粒子高濃度時(shí)由粒子相互間產(chǎn)生的磁屏蔽。
在本發(fā)明中，作為在上述磁性流體中使用的、成為以防氧化膜包覆的磁性金屬粒子的基體的金屬成分，可舉出鐵、鈷、鎳、鉻、鈦、錳、鋁、銅、釤、釹等金屬，以及鐵—鎳、鐵—鈷、鐵—銅、鐵—鈷—鋁合金等金屬合金。
另外，在本發(fā)明的磁性流體中，所謂防氧化膜是指長(zhǎng)期或者半永久地防止作為上述磁性金屬粒子的基體金屬成分氧化的膜。作為防氧化膜的物質(zhì)，只要是長(zhǎng)期或者半永久地防止上述磁性金屬粒子的金屬成分的氧化，就沒(méi)有特別的限制，可舉出致密氧化物等，從強(qiáng)度、成膜性等方面考慮，金屬氧化物最好。
適合用于上述防氧化膜的金屬氧化物，可舉出硅、鈦、鋁、鋯、錫、鐵、錳、鎳、鉻、鋅、鎘、鉛、鋰、銦、釹、鉍、鈰、銻、鈣、鎂、鋇等金屬的氧化物。
本發(fā)明的磁性流體中使用的磁性粉體，即作為以防氧化膜包覆的磁性金屬粒子的制造方法有，1)在由強(qiáng)磁性金屬構(gòu)成的基體粒子的表面形成金屬氧化物等的防氧化膜的方法；2)在成為磁性金屬粒子的原料氧化物粒子表面形成氧化物膜，將已形成該氧化物膜的原料氧化物粒子還原的方法。
在上述1)的方法中，以等離子法、氣相中的制膜法(CVD法、PVD法)等形成由強(qiáng)磁性金屬構(gòu)成的基體粒子，該金屬基體粒子如果穩(wěn)定地存在于溶劑中，則在其上以溶膠—凝膠法等形成氧化膜，通過(guò)在真空中或者惰性氣體保護(hù)氣氛中進(jìn)行熱處理，形成牢固的防氧化膜。
以下，詳細(xì)地說(shuō)明上述2)的方法。
所謂成為磁性金屬粒子的原料的氧化物粒子(以下，稱(chēng)為磁性金屬粒子原料氧化物粒子)是指該氧化物通過(guò)還原成為強(qiáng)磁性的金屬單質(zhì)或者合金。
該磁性金屬粒子原料氧化物粒子的具體例子，可舉出以四氧化三鐵或鈷鐵氧體、鎳鐵氧體為代表的鐵氧體粒子和復(fù)合金屬鐵氧體粒子。
這些磁性金屬粒子原料氧化物粒子可以利用公知的共沉淀法或金屬離子的還原法、CVD法等制作。特別是，在鐵氧體粒子的情況下，通過(guò)以共沉淀法制作，能夠得到粒徑全是數(shù)nm～數(shù)十nm的均勻粒徑的微粒。
另外，在本發(fā)明中，也使用以溶膠—凝膠法、凝膠—溶膠法、共沉淀法等，在溶劑中使上述磁性金屬粒子原料形成氧化物粒子或者氫氧化物粒子的方法。
例如，在利用共沉淀法形成時(shí)，通過(guò)在上述磁性金屬粒子原料的鹽的水溶液中添加堿溶液進(jìn)行中和、水解的方法，并且在反應(yīng)中需要能量的情況下，通過(guò)利用水浴、油浴、高壓鍋等進(jìn)行加熱，形成磁性金屬粒子原料氧化物粒子。
作為上述磁性金屬的鹽，最好是氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽、草酸鹽、乙酸鹽、碳酸鹽、無(wú)機(jī)鹽類(lèi)、或者有機(jī)酸鹽類(lèi)等鹽類(lèi)。
在上述2)的磁性金屬粒子原料氧化物粒子表面形成氧化物膜的場(chǎng)合，有ⅰ)在有機(jī)溶劑中使用金屬醇鹽，形成氧化物膜的方法；ⅱ)在水中中和金屬鹽類(lèi)，進(jìn)行水解的方法等。
作為利用上述金屬醇鹽的水解而形成金屬氧化物膜的方法，是在金屬醇鹽的溶液(大多是有機(jī)溶劑或者有機(jī)溶劑和水的混合溶劑)中，分散上述磁性金屬粒子原料氧化物粒子，在分散的溶液中添加水或者弱堿性水溶液，使金屬醇鹽進(jìn)行水解，借此在上述粒子的表面上生成該金屬的氧化物皮膜的方法。
利用該方法制造多層金屬氧化物膜粉體的方法，在特開(kāi)平6—228604和特開(kāi)平7—90310等中已有記載。
利用水解而產(chǎn)生金屬氧化物的制造方法，叫做溶膠—凝膠法，是形成微細(xì)、均勻組成的氧化物的方法，通過(guò)對(duì)磁性金屬粒子原料氧化物粒子使用該方法，可在磁性金屬粒子原料氧化物粒子上得到厚度均勻且致密的膜。
作為金屬醇鹽，選擇對(duì)應(yīng)于硅、鈦、鋁、鋯、錫、鐵、錳等必要的金屬氧化物的金屬醇鹽。
在一般利用水進(jìn)行分解的情況下，金屬醇鹽是作成有機(jī)溶劑的溶液使用。有機(jī)溶劑使用，例如乙醇、甲醇等醇類(lèi)，或者酮類(lèi)等。有機(jī)溶劑最好使用脫水的有機(jī)溶劑。金屬醇鹽溶液的濃度隨溶解的金屬醇鹽的種類(lèi)或有機(jī)溶劑的種類(lèi)而變化，而且要設(shè)定最佳的條件。由金屬醇鹽溶液的濃度和金屬醇鹽溶液相對(duì)于磁性金屬粒子的原料氧化物粒子的使用量決定磁性金屬粒子原料氧化物粒子上的金屬氫氧化物膜的厚度。
在上述ⅱ)的水中中和金屬鹽類(lèi)、進(jìn)行水解的方法，在金屬鹽的反應(yīng)中，對(duì)于在稱(chēng)為由最一般的金屬鹽水溶液反應(yīng)而產(chǎn)生的沉淀的處理中使用的金屬鹽來(lái)說(shuō)，在金屬的酸性鹽的情況下是特別成問(wèn)題的。在金屬鹽的反應(yīng)中，代表性地使用中和或熱分解，但也可以是除此之外的反應(yīng)。在本發(fā)明中作為金屬鹽使用的金屬，除了鐵、鎳、鉻、鈦、鋅、鋁、鎘、鋯、硅、錫、鉛、錳、鋰、銦、釹、鉍、鈰、銻等以外，可舉出鈣、鎂、鋇等。
另外，作為這些金屬的鹽，可舉出硫酸、硝酸、鹽酸、草酸、碳酸或羧酸的鹽。并且還包括上述金屬的螯合配位化合物。在本發(fā)明中使用的金屬鹽的種類(lèi)，根據(jù)對(duì)其粉體的表面想要賦予的性質(zhì)或制造時(shí)使用的手段，選擇適合于上述性質(zhì)或手段的種類(lèi)。
通過(guò)如上所述的處理，可得到在磁性金屬粒子原料氧化物粒子的表面形成氧化物膜的磁性金屬粒子原料氧化物粒子。
然后，將含有如上制得的氧化物膜包覆磁性金屬粒子原料氧化物粒子的溶液靜置，使相分離成液相和固相，只收集漂浮在液相中的超微粒。在此，使用離心分離器就可以只收集超微粒。該超微粒是平均粒徑約10nm，在制成后述的磁性流體時(shí)，在該流體中不沉淀，得到優(yōu)良的分散性。
將已包覆該氧化物膜的磁性金屬粒子原料氧化物粒子還原，使基體金屬化，使磁性變強(qiáng)，能夠得到使氧化物膜作成完全的防氧化膜的磁性金屬粒子。
上述的還原，在保持在氫氣保護(hù)氣氛下的爐中，在溫度范圍是300～800℃，最好400～700℃進(jìn)行燒成。在300℃以下，不完全形成防氧化膜，在超過(guò)800℃的溫度下，發(fā)生粒子彼此燒結(jié)，都是不合適的。
在該爐中的燒成時(shí)間是1～10小時(shí)，最好是3～8小時(shí)。
可以認(rèn)為，在本發(fā)明中通過(guò)上述還原．燒成處理，在磁性金屬粒子原料氧化物粒子被還原成金屬的同時(shí)，同時(shí)進(jìn)行利用高溫的上述氧化物膜的固化和上述磁性金屬粒子表面的熔化，在氧化物膜和磁性金屬粒子的界面發(fā)生結(jié)合，其結(jié)果氧化物膜成為完全的防氧化膜。
另外，在上述還原·燒成處理時(shí)，防氧化膜也起到作為還原處理中的防止燒結(jié)膜的作用。
為了防止粒子燒結(jié)并高效率地進(jìn)行氧化物包覆磁性粒子的磁性流體化，也可以使用旋轉(zhuǎn)式管狀爐。
上述的還原·燒成處理可以按自身是公知的方法相適應(yīng)的條件進(jìn)行，但是作為該處理?xiàng)l件應(yīng)采用能夠獲得主要適合作為磁記錄媒體使用的磁性?xún)?yōu)良的四氧化三鐵、磁赤鐵礦石、金屬鐵等針狀磁性粉末(長(zhǎng)軸0．1～0．3μm)，(例如，特開(kāi)昭59—213626、特開(kāi)昭58—161709)。在本發(fā)明中目的是，將磁性流體的磁性金屬粒子原料氧化物粒子還原，使基體金屬化，得到磁性增強(qiáng)的防氧化膜包覆的磁性金屬粒子，適用于平均粒徑是5～20nm的超微粒，并能夠得到優(yōu)良的結(jié)果。
根據(jù)為防止與磁性金屬粒子的熱反應(yīng)性而產(chǎn)生的磁化減少的需要，防氧化膜也可以是數(shù)層防氧化膜。
以防氧化膜包覆的磁性金屬粒子的平均粒徑的范圍是5～20nm，較好是6～15nm，更好是7～12nm，如果是8～10nm，就最合適。在不到5nm時(shí)，磁性變?nèi)?，超過(guò)20nm，粒子變大，在磁性流體中發(fā)生沉淀，都是不合適的。
以防氧化膜包覆的磁性金屬粒子的飽和磁化的數(shù)值范圍是70～200emu／g，最好是100～200emu／g。
防氧化膜的膜厚的數(shù)值范圍是0．01～2nm，較好是0．01～1nm。最好是0．01～0．5nm。在小于0．01nm時(shí)，在燒成時(shí)容易發(fā)生燒結(jié)，超過(guò)2nm，膜變厚，使磁性變?nèi)?，都是不合適的。
在使用二氧化硅膜作為防氧化膜、使用鐵作為磁性金屬粒子的金屬成分時(shí)，SiO2和Fe的重量比(SiO2／Fe)是0．1～20重量％，較好是0．1～10重量％，最好是0．5～7重量％。
作為防氧化膜或者磁性金屬粒子的金屬成分，在分別使用其他的材料時(shí)，可以適當(dāng)設(shè)定優(yōu)選的重量比。
在本發(fā)明中，使上述的防氧化膜包覆磁性金屬粒子穩(wěn)定地分散在溶劑中的磁性流體化，可以通過(guò)適當(dāng)選擇溶劑和分散劑而完成。
在氣流調(diào)節(jié)器、致動(dòng)器的用途中，作為是媒體的溶劑的水，或者作為極性大的溶劑可以是沸點(diǎn)較高的物質(zhì)，使用乙醇、丙醇等低級(jí)醇，從乙二醇、丙二醇、1，4—丁二醇至1，10—癸二醇的高級(jí)醇等的極性溶劑等等。
在水或這些極性溶劑中包覆油酸、亞麻酸、亞油酸等不飽和脂肪酸，將粒子的表面處理成親溶劑性后，通過(guò)添加十二烷基苯磺酸或十二烷基硫酸等陰離子類(lèi)表面活性劑、或聚氧乙烯烷基醚等非離子類(lèi)表面活性劑等的表面活性劑，再添加四甲基銨等陽(yáng)離子類(lèi)表面活性劑，可以形成磁性流體。
另外，也可以使用羥烷基纖維素等高分子分散劑。
另一方面，對(duì)于非極性的煤油、α—烯烴、烷基萘等的烴，聚苯醚等醚類(lèi)，二甲基硅氧烷等的硅油類(lèi)來(lái)說(shuō)，可以使用油酸等不飽和脂肪酸、巰基改性硅氧烷或羧基改性硅氧烷等反應(yīng)性硅氧烷等的硅分散劑。
在上述的表面處理中使用的表面活性劑，可以使用以下的各種中的一種或者數(shù)種，即，陰離子表面活性劑，例如油酸、亞油酸、亞麻酸等不飽和脂肪酸的堿金屬鹽類(lèi)，烷基醚乙酸等羧酸及其鹽類(lèi)，磺酸及其鹽類(lèi)，硫酸和亞硫酸酯鹽，磷酸酯及其鹽類(lèi)，硼化合物類(lèi)，聚合型高分子類(lèi)，縮聚合型高分子等；陽(yáng)離子表面活性劑，例如脂肪族胺類(lèi)及其銨鹽、芳香族胺類(lèi)及其銨鹽、雜環(huán)胺類(lèi)及其銨鹽、聚亞烷基多胺型、高分子型等；非離子表面活性劑，例如醚型，酯醚型，酯型，糊精等多糖類(lèi)，羥烷基纖維素等纖維素類(lèi)等的高分子類(lèi)，羧基改性、氨基改性等的改性硅油，含氮型等；兩性離子表面活性劑，例如甜菜堿型或者氨基有機(jī)酸型等；反應(yīng)性表面活性劑，例如硅烷偶聯(lián)劑或鈦偶聯(lián)劑。表面活性劑的添加量可適當(dāng)確定。
實(shí)施發(fā)明的最佳方式以下，根據(jù)實(shí)施例更具體地說(shuō)明本發(fā)明。但本發(fā)明并不僅限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1磁性金屬粒子原料氧化物粒子準(zhǔn)備溶解0．125mol／l的氯化亞鐵試劑和0．25mol／l的氯化鐵試劑形成的溶液150ml，向其中添加1mol／l的NaOH溶液直至pH成為12，使鐵分沉淀后，使用蒸餾水反復(fù)進(jìn)行潷析洗凈，得到20g四氧化三鐵超微粒。得到的四氧化三鐵的平均粒徑是7．5nm。氧化物膜的包覆在含有20g所得到的四氧化三鐵的1升水溶液中，添加Na2O·3SiO3含量為37．7％濃度的水玻璃6．8g，充分?jǐn)嚢璺稚⒑螅?N的鹽酸使pH達(dá)到8，放入溫度保持在70℃的水浴中，進(jìn)行2小時(shí)反應(yīng)。
反應(yīng)終了后，過(guò)濾固形物，用5升蒸餾水洗凈，除去電解質(zhì)。氧化物包覆金屬超微粒制造將固形物干燥后，放入氧化鋁舟皿中，再將舟皿放入管狀爐中，以氮?dú)?00ml／min進(jìn)行10分鐘氮?dú)庵脫Q后，一邊以500ml／min流通氫氣，一邊經(jīng)3小時(shí)升溫至650℃，保持5小時(shí)后，換成氮?dú)?00ml／min，然后放冷。
所得到的二氧化硅包覆金屬鐵超微粒，相對(duì)于鐵的SiO2的包覆量是3．5重量％。所得到的二氧化硅包覆金屬鐵超微粒的平均粒徑是9．5nm。
在10kOe磁場(chǎng)中的磁化是125．5emu／g。
在大氣中至150℃沒(méi)有看到氧化。磁性流體化在10％油酸水溶液100ml中加入得到的10g二氧化硅包覆金屬鐵超微粒，攪拌1小時(shí)，吸附油酸。此后為了去除過(guò)剩的油酸，過(guò)濾沉淀物后，用1升的水進(jìn)行8次洗凈。將過(guò)濾后的粉末在60℃干燥8小時(shí)。
加入含有3．2g十二烷基苯磺酸和0．5g四甲基銨的乙二醇2．9g，用均化器以1100r／min將干燥過(guò)的粉末攪拌2小時(shí)后，得到二氧化硅包覆金屬鐵超微粒濃度是60％的磁性流體。
所得到的磁性流體的粘性是220cP，分散非常良好。另外，在10kOe磁場(chǎng)中的磁化是72．6emu／g，靜置20周后，磁性也不發(fā)生變化。實(shí)施例2以和實(shí)施例1相同的方法，制成二氧化硅包覆金屬鐵超微粒的濃度是70％的磁性流體。和以特開(kāi)昭54—40069的方法制成的70％的四氧化三鐵濃度的磁性流體的耐壓性進(jìn)行比較。
5個(gè)環(huán)狀的永磁鐵，NS極成交錯(cuò)配置地夾持在6個(gè)環(huán)狀的極靴中，一根軸穿過(guò)這些磁鐵和極靴，磁性流體被緊密配置在極靴的端部和軸之間，以得到6段的耐壓密封。在極靴的另一側(cè)以氮?dú)饧訅?，測(cè)定磁性流體密封破壞時(shí)的壓力，作為耐壓試驗(yàn)。
在使用上述濃度70％的四氧化三鐵磁性流體時(shí)，耐壓是960g／cm2。另一方面，本發(fā)明的濃度70％的磁性流體是6300g／cm2，6倍以上的耐壓性。實(shí)施例3硅油基磁性流體在600g二甲苯中溶解40g巰基改性硅氧烷形成的溶液中添加120g以和實(shí)施例1相同的方法制成的二氧化硅包覆金屬鐵超微粒，進(jìn)行2小時(shí)攪拌，得到混合溶液。
再在該混合溶液中混合40ml二甲基硅氧烷后，放入3口燒瓶中，在油浴中使液溫保持在70℃，用馬達(dá)以800r／min一邊攪拌，一邊流通氮?dú)?，從另一個(gè)口將蒸發(fā)的二甲苯廢棄，得到55ml二甲基硅氧烷基的二氧化硅包覆金屬鐵超微粒磁性流體。
該磁性流體的二氧化硅包覆金屬鐵超微粒含量是60％，在10kOe的磁場(chǎng)下磁化是70emu／g。
粘性是1100cP。該磁性流體在20周也是穩(wěn)定的，磁化不發(fā)生變化。
產(chǎn)業(yè)上的可應(yīng)用性如以上所說(shuō)明，有關(guān)本發(fā)明的磁性流體及其制造方法，是利用外部磁場(chǎng)的作用，強(qiáng)力且精度良好地工作的優(yōu)良流體，得到具有以往的四氧化三鐵磁性流體的2倍以上磁性的磁性流體，容易得到不易氧化、而且分散穩(wěn)定性好的高性能磁性流體，作為氣流調(diào)節(jié)器、致動(dòng)器、軸密封、真空密封、動(dòng)態(tài)軸承等的工作流體也具有極高的實(shí)用性。
權(quán)利要求
1．一種磁性流體，其特征在于，以防氧化膜包覆的磁性金屬粒子，穩(wěn)定地分散在溶劑中，維持其分散狀態(tài)。
2．權(quán)利要求1所述的磁性流體，其特征在于，以防氧化膜包覆的磁性金屬粒子的平均粒徑是5～20nm。
3．權(quán)利要求1所述的磁性流體，其特征在于，以防氧化膜包覆的磁性金屬粒子的飽和磁化是70～200emu／g。
4．權(quán)利要求1所述的磁性流體，其特征在于，防氧化膜的膜厚是0．01～2nm。
5．權(quán)利要求1所述的磁性流體，其特征在于，防氧化膜是氧化物膜。
6．一種磁性流體的制造方法，其特征在于，在磁性金屬粒子原料氧化物粒子的表面形成氧化物膜，還原已形成該氧化物膜的原料氧化物粒子，作成防氧化膜包覆磁性金屬粒子，使該防氧化膜包覆磁性金屬粒子穩(wěn)定地分散在溶劑中。
7．權(quán)利要求6所述的磁性流體的制造方法，其特征在于，磁性金屬粒子原料氧化物粒子的粒徑是5～20nm。
8．權(quán)利要求6所述的磁性流體的制造方法，其特征在于，已形成氧化物膜的原料氧化物粒子的還原，是通過(guò)在氫氣保護(hù)氣氛下，300～800℃的燒成來(lái)進(jìn)行的。
全文摘要
提供利用外部磁場(chǎng)的作用,強(qiáng)力且精度良好地工作的優(yōu)良磁性流體,通過(guò)調(diào)整施加外部磁場(chǎng),顯著地增加流體的粘度,并且也能容易且精確地控制粘度,而且粒子的防氧化性和分散性也優(yōu)良,具備充分大的粘度特性的磁性流體及其制造方法。以防氧化膜包覆的磁性金屬粒子以穩(wěn)定地分散在溶劑中、維持該分散狀態(tài)為特征,在磁性金屬粒子的原料氧化物粒子表面形成氧化物膜,還原已形成該氧化物膜的原料氧化物粒子,作為防氧化膜包覆的磁性金屬粒子,使該防氧化膜包覆的磁性金屬粒子穩(wěn)定地分散在溶劑中進(jìn)行制造為特征。
文檔編號(hào)H01F1/44GK1278946SQ98811154
公開(kāi)日2001年1月3日 申請(qǐng)日期1998年9月11日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月16日
發(fā)明者中塚勝人, 金榮三, 藤田豐久, 新子貴史 申請(qǐng)人:日鐵礦業(yè)株式會(huì)社, 中塚勝人