金属磁流变液的制造装置及制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及磁性材料。主要适用于金属磁流变液的制取。本发明专利技术所述的金属磁流变液制造装置由反应炉、电热管、搅拌器、保温套、输液泵、羰基金属液贮存罐、油载液和保护气输入管、尾气输出管和温度计组成。所述的金属磁流变液的制取方法是直接用羰基金属液加入到热油载液中，进行“液－液”均相热分解，一步制取金属磁流变液。油载液既是热分所需热能的传递介质，又是金属磁流变液的母液。采用本发明专利技术能制取磁性能优异的金属磁流变液。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于磁性材料领域。主要适用金属磁流变液的制造。金属磁流变液是近年来国际上引人瞩目的新型功能材料，该类功能材料的流变学参数---粘度，能对外磁场的变化产生灵敏响应，在毫秒级时间内材料从流态变为粘弹性的半固态，当撤去外磁场时，又会从半固态可逆地恢复液态。金属磁流变液是粒径为0.1-1μ的磁性粒子(例如铁、镍、钴或铁合金、钴合金、镍合金)均匀分散、悬浮在油载液中构成的，在外磁场的作用下，由于每个磁性粒子表面都包覆了一层表面活性剂分子，产生立体位阻效应，故不会发生磁团聚而是沿磁力线方向成链状(粒子链)有序排列，正是这种织构(类晶体)使油载液流动受阻，液体仿佛被“冻”成半固态。当撤去外磁场后，磁性粒子退磁，在热能和机械扰动力作用下又恢复无序态，液体被解“冻”，又能流动起来。作为一种具备实用价值的磁流变液，它的磁滞回线的面积必须狭窄，并应有较大的磁饱和强度，以便在其工作横载面上能通过较大的磁流，从而能给磁性粒子提供尽可能大的能量。为了能对磁场变化产生灵敏响应，还要有高的磁导率。另外，磁性粒子在油载液中必须分散良好，分布均匀，不产生沉降。只有满足上述要求，磁流变液才能具备高度的磁化性、稳定性和粘磁特性。在现有技术中，制备磁流变液均采用磁性粉末用表面活性剂进行改性处理后再调制分散到油载液中去，由于羰基铁粉磁性能好，是最常用的材料，能取得一定的效果，但该方法仍存在如下缺点(一)所制备的铁磁流变材料性能低，其屈服应力≤60Kpa。(二)羰基铁粉是采用羰基铁蒸气的气相热解法制取的，故其粒度分布范围宽，单个粒子是球形的，但粒子间凝聚力很强，出炉时原始态粉末团聚成体积较大的棉花团状，要在机械压力下中强制过筛，过筛后的粉末在金相显微镜下观察呈链球线段状，有的还是首尾相接的圆圈状。这种现象使分散很困难，造成制备工艺和设备复杂。(三)在大气环境中羰基铁粉颗粒表面会很快生成一层不均匀的、蓬松状氧化膜，这种现象会降低其磁性能。(四)市售的羰基铁粉粒度规格一般为2.5-3.5μ，比较粗，沉降动能大，不适用。(《功能材料》1998。No29(5)，P550-552；《功能材料》1997.28(2)，P264-267)。本专利技术的目的是提供一种磁性能较高的。针对上述目的，本专利技术的技术方案是直接用羰基金属液体加入到热油载液中，进行“液---液”均相热分解，一步制取金属磁流变液。油载液中预先溶有表面活性剂，油载液既是热分解所需热能的传递介质，又是磁流变液中的母液。由于羰基金属能与油载液混溶，它热解生成的金属磁粒子在其固、液相界面上立即会使油中的表面活性剂分子聚集并包覆，从根本上避免了粒子长大和团聚问题，也不会氧化。粒子的大小可以通过调节加入羰基金属液体的流量和搅拌速度来控制。现结合附图对本专利技术作详细说明。附附图说明图1为本专利技术金属磁流变液制造装置的结构示意图。由附图1看出，本专利技术金属磁流变液的制造装置由反应炉1、电热管2、电搅拌器3、保温套8、输液泵9、羰基金属液贮存罐10、油载液和表面活性剂输入管4、尾气输出管5、温度计6和保护气输入管7组成；羰基金属液贮存罐10和输液泵9通过管路与反应炉1的底部相连，电热管2、温度计6和电搅拌器3均悬于反应炉1的炉内，油载液输入管4、尾气输出管5和保护气输入管4均于反应炉1顶部与反应炉1相通，保温套8包覆在反应炉1的炉体上，在反应炉1的底部装有卸料口11。其中反应炉1的下部为锥形体。附图中，12为油载液。本专利技术所述的金属磁流变液的制造方法包括如下工艺步聚(1)将溶有表面活性剂的油载液从油载液输入管4加入反应炉1中，同时，通过保护气输入管7向反应炉1内输入惰性气体；(2)将羰基金属液置于恒温贮存罐10内；(3)启动电热管2，加热油载液；(4)启动输液泵9，将羰基金属液从恒温贮存罐10中输入反应炉1内；(5)启动电搅拌器3，对羰基金属液和油载液进行充分混合；(6)羰基金属液在反应炉1内进行热分解反应，反应温度控制在120-250℃范围，热分解时间为3-20小时。(7)反应炉1中，油载液、表面活性剂和羰基金属液的比例(体积比)为(70-100)∶(10-30)∶(40-90)。其中，油载液可为矿物油、α烯烃合成油、硅油中任一种。表面活性剂可为油酸、磺酸钡、亚胺、硅偶联剂中任一种。电搅拌器3的转速为50-200r/min。羰基金属液输入反应炉中的输入速度为10-100ml/h。本专利技术制造金属磁流变液的实施过程如下实施过程在本专利技术所述的金属磁流变液的制造装置中进行。首先将按比例配有一定量表面活性剂的油载液从油载液输入管4中加入到反应炉1中，同时，将羰基金属液体加入到羰基金属液贮存罐10中，然后将惰性气体从保护气输管7中输入反应炉1内，赶去油载液液面上方的空气，接着通过电热管2通电升温，电热管2的电源和温度计是联控的，到预定热解温度后自动恒温，羰基金属液通过输入泵9，由羰基金属液贮存罐10中从反应炉1的下锥部输入反应炉1中，与已加热的热油载液混合，在搅拌3的搅拌下较冷的混合液向上运动(用特定形状的搅拌叶片)，到达炉中心控温口部分羰基金属迅速热分解，如羰基铁的热分解反应式如下(液)(固)(气)反应生成金属(如铁)磁粒子，并放出CO，其“液---固”混合液上升到液面后均匀地向四周温度较低的部位流动，沿炉壁又下沉到反应炉锥体下部，如此循环运动。羰基金属液进入炉内的流量和搅拌速度决定了反应炉下部油载液与羰基金属液混合液中羰基金属的浓度，该浓度高低决定了热解生成的金属磁粒子的粒径大小，热解时间的长短决定了油载液中金属磁粒子的百分含量。采用本专利技术所述的装置及方法可获得亚微米级金属磁粒子的金属磁流变液，其粒径可达0.1-1μm，金属磁流变液的屈服应力可≥80Kpa。本专利技术所述的金属磁流变液及羰基金属液中的金属包括铁、钴、镍及其合金。实施例采用本专利技术所述的装置和方法，制取了三批铁磁流变液。三批制品所采用的油载液、表面活性剂和羰基金属液的比例如表1所示。首先将表面活性剂和油载液混合液、羰基金属液分别注入反应炉1和羰基金属液贮存罐10中，然后向反应炉1中输入惰性气体，并通过电热管2通电升温，当温度达到预定值后，通过输液泵9，将羰基铁液输入反应炉1中。之后开动搅拌器。反应炉内的热分解温度和时间、羰基铁液的输入速度及电搅拌器转速如表2所示。经反应后，即得铁磁流变液。随后对三批铁磁流变液的性能进行测试，测试结果如表3所示。表1 实施例表面活性剂、油载液及羰基金属液的加入量(ml)< >表2 实施例热分解温度和时间、羰基铁液输入速度及搅拌器转速< 表3 实施例所制取的铁磁流变液的性能测试结果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属磁流变液的制造装置，其特征在于它由反应炉（１）、电热管（２）、电搅拌器（３）、保温套（８）、输液泵（９）、羰基金属液贮存罐（１０）、油载液和表面活性剂输入管（４）、尾气输出管（５）、温度计（６）和保护气输入管（７）组成；羰基金属液贮存罐（１０）和输液泵（９）通过管路与反应炉（１）的底部相连，电热管（２）、温度计（６）和电搅拌器（３）均悬于反应炉（１）的炉内，油载液输入管（４）、尾气输出管（５）和保护气输入管（４）均于反应炉（１）顶部与反应炉（１）相通，保温套（８）包覆在反应炉（１）的炉体上，在反应炉（１）的底部装有卸料口（１１）。

【技术特征摘要】
1.一种金属磁流变液的制造装置，其特征在于它由反应炉(1)、电热管(2)、电搅拌器(3)、保温套(8)、输液泵(9)、羰基金属液贮存罐(10)、油载液和表面活性剂输入管(4)、尾气输出管(5)、温度计(6)和保护气输入管(7)组成；羰基金属液贮存罐(10)和输液泵(9)通过管路与反应炉(1)的底部相连，电热管(2)、温度计(6)和电搅拌器(3)均悬于反应炉(1)的炉内，油载液输入管(4)、尾气输出管(5)和保护气输入管(4)均于反应炉(1)顶部与反应炉(1)相通，保温套(8)包覆在反应炉(1)的炉体上，在反应炉(1)的底部装有卸料口(11)。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于反应炉(1)的下部为锥形体。3.一种金属磁流变液的制造方法，其特征在于工艺步骤如下(1)将溶有表面活性剂的油载液从油载液输入管(4)加入反应炉(1)中，同时，通过保护气输入管(7)向反应炉(1)内输入惰性气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐教仁，刘思林，滕荣厚，于英仪，
申请(专利权)人：冶金工业部钢铁研究总院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]