专利名称：基于微小磁体阵列的磁性流体润滑方法
技术领域：
本发明涉及一种基于微小磁体阵列的磁性流体润滑方法，属于磁流体润滑技 术领域。
背景技术：
目前使用的滑动轴承包括工作于边界或混合润滑、流体动压润滑、和静压润 滑等多种形式。低速条件下的滑动轴承常工作于边界润滑或混合润滑状态，存在 摩擦系数高、易磨损的问题。流体动压润滑轴承需要一定的相对运动速度才能建 立润滑油膜。而流体静压轴承需要专用的压力油提供系统。专利号为02288353.3的中国实用新型专利公开了一种磁流体润滑滑动轴 承。它利用磁性流体可以被外磁场定位、限制在所需的位置的特点实现润滑。但 目前磁流体轴承的设计主要采用块状永磁体，要求有足够的空间安放块状永磁 体，而且产生的磁场形式单一，从而限制了磁流体润滑的效果。发明内容本发明的目的在于提供一种新型的应用磁流体进行润滑的技术方案，扩展磁 流体润滑的应用范围和提高它的润滑的效果，从而为特殊情况(如低速运行的微 小精密机械下的润滑问题提供一种解决方案。一种基于微小磁体阵列的磁性流体润滑方法，其特征在于包括以下过程(1) 、在摩擦副表面制作微米至毫米级尺度范围的微坑或微沟槽；(2) 、在上述微坑或微沟槽中沉积厚度为几微米到亳米厚度的永磁材料层 以形成微小磁体阵列；(3) 、在摩擦副表面之间充入磁流体，在永磁材料层产生的磁场力的作用下，磁流体微小液滴将聚集磁体阵列附近并产生支撑力。本发明提出的润滑方案为利用微小磁体阵列配合磁流体的静支撑和润滑系统。由于磁场力的作用，磁流体微小液滴将聚集在磁体阵列附近并产生支撑力， 该支撑力与两个表面滑动速度无关，即使在静止或低速的状态下，也能形成对另 一个表面的支撑，从而获得很小的摩擦系数。对于微小磁体阵列的形状、分布和 磁场强度可以进行优化设计，从而获得最佳支撑力的表面，提高润滑的效果。本发明可以在摩擦副表面直接制造出的微小磁体阵列配合磁流体进行润滑， 可应用于各种滑动支撑表面的润滑。本发明采用微小磁体阵列，节约了产生磁场 所需永磁体的空间，为微小精密机器的应用提供可能。摩擦副表面的磁体阵列可 以将磁流体保存在于所需要的部位，磁体阵列形成的不均匀磁场则有助于提高磁 流体的承载能力，从而提高润滑效果。在磁场力的作用下，磁流体在静止时也会 产生支撑力，可以在低速条件下建立润滑油膜，为解决精密滑动机构中低速状态 下的爬行现象提供可能。
图l是基于微小磁体阵列的磁流体静支撑和润滑系统设计图。 图2是微坑形磁场阵列俯视图。图3是微沟槽形磁场阵列俯视图。 图中标号名称1、载荷，2、磁性流体，3、永磁体，；4、基体。
具体实施方式
附图表示了本发明的实施形式和其中两种磁体阵列的设计。图1是基于微小 磁体阵列的磁流体静支撑和润滑系统设计图。该设计实施的关键是微小磁场阵列的制造，可以按照以下方法实现。首先，选择摩擦副表面材料，可以选择铁磁性 材料和非铁磁性材料。铁磁性材料包括电工纯铁和普通碳钢，电工纯铁是良好的 导磁材料，而普通碳钢也是铁磁性材料并可能存在剩磁，非铁磁性材料可以使用 有色金属、硅片和工程塑料如PTFE和UHMWPE等。然后，在摩擦副表面加工可以 进一步沉积磁性材料的微小织构，如微米尺度的微小凹坑(如图2)、微小沟槽 (如图3)或他们的组合。接下来，利用磁场诱导脉冲复合电沉积技术将永磁材 料粉体沉积至已加工好的微小织构中。例如使用钴镍和钡铁氧化体纳米粉体，沉 积厚度可为几微米到几百微米，最大磁能积4. 14kJ /M3，矫顽力205 Oe，剩磁 0. 25 emu。
权利要求
1. 一种基于微小磁体阵列的磁性流体润滑方法，其特征在于包括以下过程(1)、在摩擦副表面制作微米至毫米级尺度范围的微坑或微沟槽；(2)、在上述微坑或微沟槽中沉积厚度为几微米到毫米厚度的永磁材料层以形成微小磁体阵列；(3)、在摩擦副表面之间充入磁流体，在永磁材料层产生的磁场力的作用下，磁流体微小液滴将聚集磁体阵列附近并产生支撑力。
2、根据权利要求1所述的基于微小磁体阵列的磁性流体润滑方法，其特征在于: 所述第(2)步采用的方法为磁场诱导脉冲复合电沉积法或PVD法。
全文摘要
一种基于微小磁体阵列的磁性流体润滑方法，属于磁流体润滑技术领域。其特征在于包括以下过程(1)在摩擦副表面制作微米至毫米级尺度范围的微坑或微沟槽；(2)在上述微坑或微沟槽中沉积厚度为几微米到毫米厚度的永磁材料层以形成微小磁体阵列；(3)在摩擦副表面之间充入磁流体，在永磁材料层产生的磁场力的作用下，磁流体微小液滴将聚集磁体阵列附近并产生支撑力。本发明扩展磁流体润滑的应用范围和提高它的润滑的效果，从而为特殊情况下的润滑问题提供一种解决方案。
文档编号F16C32/04GK101280803SQ20081002495
公开日2008年10月8日 申请日期2008年5月20日 优先权日2008年5月20日
发明者王晓雷 申请人:南京航空航天大学