Магнитореологическая суспензия
МАГНИТОРЕОЛОГИЧЕСКАЯ СУСПЕНЗИЯ, содержащая магнитно-мягкий порошок карбонильного железа, магнитно-твердый порошок, керосиновую фракцию, полимер винил-н-бутилового эфира, 
-нафтол, аэросил и олеиновую кислоту, отличающаяся тем, что, с целью увеличения прироста эффективной вязкости под воздействием магнитного поля, она содержит в качетстве магнитно-твердого порошка порошок двуокиси хрома при следующем соотношении компонентов, мас.%: Порошок двуокиси хрома - 0,5 - 15,4 Керосиновая фракция - 24,14 - 47,68 Полимер винил-н-бутилового эфира - 1,874 - 3,7 a -Нафтол - 0,013 - 0,026 Аэросил - 4,57 - 8,8 Олеиновая кислота - 0,005 - 0,154 Магнитно-мягкий порошок карбонильного железа - До 100
Изобретение относится к составам магнитореологических суспензий, применяемых в качестве рабочих сред в элементах гидроавтоматики, управляемых магнитным полем. Известна магнитореологическая суспензия, содержащая дисперсную фазу в виде порошков карбонильного железного порошка и дисперсионную среду в виде минеральных масел, загущенных гелеобразующими добавками. Из известных магнитореологических суспензий наиболее близкой по применяемым компонентам к предлагаемой является суспензия, содержащая компоненты в следующих количествах, мас. Магнитно-твердый порошок гамма-окиси железа 1,3-15,4
Керосиновая фракция 24,7-46,4
Полимер винил-н-
бутилового эфира 1,92-8,6
-Нафтол 0,013-0,025
Аэросил 4,0-5,6
Олеиновая кислота 0,1-1,5
Магнитно-мягкий
порошок карбониль-
ного железа До 100
Такая магнитореологическая суспензия обладает высокими стабильностью и эксплуатационными свойствами, однако под воздействием магнитного поля имеет недостаточный прирост эффективной вязкости. Цель изобретения увеличение эффективной вязкости под воздействием магнитного поля. Поставленная цель достигается тем, что магнитореологическая суспензия, содержащая магнитно-мягкий порошок карбонильного железа, магнитно-твердый порошок, керосиновую фракцию, полимер винил-н-бутилового эфира, -нафтол, олеиновую кислоту и аэросил, в качестве магнитно-твердого вещества содержит порошок двуокиси хрома при следующем соотношении компонентов, мас. Порошок двуокиси
хрома 0,5-15,4
Керосиновая фракция 24,14-47,68
Полимер винил-н-
бутилового эфира 1,874-3,7
-Нафтол 0,013-0,026
Аэросил 4,57-8,8
Олеиновая кислота 0,005-0,154
Магнитно-мягкий
порошок карбониль-
ного железа До 100
Для приготовления магнитореологической суспензии компоненты используют в состоянии поставки. Методика приготовления состоит в следующем. Вначале смешивают компоненты, мас. Керосиновая фракция 23,63-39,39
Полимер винил-н-
бутилового эфира 1,84-3,06
-Нафтол 0,013-0,021
Аэросил 4,5-7,5
Порошок карбониль-
ного железа До 100
Затем смешивают компоненты, мас. Керосиновая фракция 55,99
Полимер винил-н-
бутилового эфира 4,34
-Нафтол 0,03
Олеиновая кислота 0,36
Порошок двуокиси
хрома До 100
После диспергирования в течение 8 ч в шаровой мельнице оба состава смешивают согласно заданной концентрации компонентов. В составе магнитореологической суспензии используют магнитно-мягкий порошок карбонильного железа Р-10 с частицами шарообразной формы диаметром 8,5 мкм, коэрцитивная сила Нс порошка Р-10 составляет 6,4 А/м, температура Кюри Тк 1040оС; намагниченность насыщения 2,2 Тл. В качестве высокодисперсного магнитно-твердого порошка используют порошок двуокиси хрома (CrO2), который получают двумя способами: разложением хромового ангидрида в условиях повышенного давления кислорода и окислением моногидрата окиси хрома. Форма частиц игольчатая, средний размер 0,5 мкм, соотношение длинной и короткой осей частиц достигает 15:1. Четко выраженная игольчатая форма частиц в значительной степени обеспечивает прямоугольность петли гистерезиса, что приводит к увеличению остаточной намагниченности и приближает ее к максимальной. Температура Кюри Тк 120оС, коэрцитивная сила 2,4 кА/м, удельная максимальная намагниченность 8,2
10-5 Тлм3/кг. Керосиновая фракция, полимер винил-н-бутилового эфира в смеси с -нафтолом, является товарной гидравлической жидкостью АМГ-10. В качестве загустителя дисперсионной среды используют аэросил коллоидный порошок силикагеля, в количестве 17,6 мас. аэросила на 100,0 мас. гидравлической жидкости АМГ-10. Олеиновую кислоту используют в качестве поверхностно-активного вещества при введении в несущую среду порошка двуокиси хрома из расчета 1 мас. на 100 мас. порошка двуокиси хрома. В табл.1 приведены составы предлагаемой магнитореологической суспензии. С целью проверки эффективности магнитореологической суспензии проведены измерения ее реологических характеристик, в том числе эффективной вязкости, под воздействием магнитного и сдвигового полей. Измерения проведены на установке, основными рабочими узлами которой являлись ротационный вискозиметр Реостат 2 и электромагнит постоянного тока. Соосно-цилиндрическую измерительную ячейку вискозиметра заполняют магнитореологической суспензией, помещают в радиальное магнитное поле и регистрируют эффективную вязкость суспензии при ступенчатом изменении скорости одноосного сдвига (
1,05-444,5 с-1) и напряженности магнитного поля (Н 12,5-84,0 кА/м). Для количественных оценок проведены измерения прироста (относительного) эффективной вязкости (
о)/о в магнитном поле напряженностью Н 62,0 кА/м и под воздействием сдвигового течения магнитореологических суспензий. Проведенные испытания, результаты которых представлены в табл.2, показали, что составы согласно изобретению имеют относительный прирост эффективной вязкости в 3 раза (оптимальный состав) больше, нежели соответствующий прототип, и в 1,5-2 раза больше для других составов. Полученный результат можно объяснить следующим образом. Частицы карбонильного железа и двуокиси хрома имеют различное строение и, как следствие, разные магнитные свойства. Добавка мелких иглообразных магнитно-твердых частиц двуокиси хрома к суспензии более крупных шарообразных частиц карбонильного железа способствует образованию вокруг каждой частицы карбонильного железа оболочки из частичек двуокиси хрома. Под воздействием внешнего магнитного поля частицы двуокиси хрома, которые представляют собой миниатюрные постоянные магнитики, ориентируются вдоль его силовых линий длинной осью, образуя на поверхности частиц карбонильного железа своеобразную "щетку". При сдвиговом течении взаимодействие таких шероховатых образований вызывает дополнительную диссипацию энергии, т.е. дополнительное приращение величины эффективной вязкости. Увеличение эффекта приращения вязкости суспензии при использовании частиц двуокиси хрома объясняется их монокристаллическим строением и четко выраженной игольчатой формой, что определяет увеличение, по сравнению с гамма-окисью железа, их максимальной и остаточной намагниченности и, как следствие "жесткости" шероховатых образований из них на поверхности частиц карбонильного железа. Кроме того, здесь так же, как и в случае прототипа, существует оптимальное соотношение компонентов, при котором наблюдается максимальное приращение вязкости при всех прочих равных условиях (см. чертеж, кривая 1 суспензия с добавкой порошка двуокиси хрома; кривая 2 суспензия с добавкой порошка гамма-окиси железа). Однако здесь величина оптимальной концентрации частиц CrO2, по сравнению с гамма-окисью железа, смещается влево и составляет 1,3 мас. что также объясняется более высокой намагниченностью частиц двуокиси хрома, а также их более вытянутой формой. При меньших концентрациях частиц двуокиси хрома резко снижается эффективность "шероховатостей" на поверхности частиц карбонильного железа из-за нехватки частиц двуокиси хрома, а при слишком большой концентрации последних резко снижается общая магнитная проницаемость суспензии, поскольку магнитная проницаемость частиц двуокиси хрома намного меньше этой характеристики для частиц карбонильного железа. Снижение же общей проницаемости суспензии влечет за собой и снижение магнитореологического эффекта, т. е. прироста эффективной вязкости суспензии под воздействием магнитного поля. Предлагаемый состав магнитореологической суспензии может найти применение в качестве рабочей жидкости управляемых демпферов и амортизаторов; для фиксации немагнитных деталей; в устройствах струйной автоматики.
Формула изобретения
-нафтол, аэросил и олеиновую кислоту, отличающаяся тем, что, с целью увеличения прироста эффективной вязкости под воздействием магнитного поля, она содержит в качетстве магнитно-твердого порошка порошок двуокиси хрома при следующем соотношении компонентов, мас. Порошок двуокиси хрома 0,5 15,4Керосиновая фракция 24,14 47,68
Полимер винил-н-бутилового эфира 1,874 3,7
a -Нафтол 0,013 0,026
Аэросил 4,57 8,8
Олеиновая кислота 0,005 0,154
Магнитно-мягкий порошок карбонильного железа До 100
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000
Извещение опубликовано: 27.12.2000
