专利名称：微型机电用纳米磁胶的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁胶材料，特别涉及一种微型机电用纳米磁胶。
背景技术：
磁胶是一种利用磁粉、胶形支架和分散剂配以其它辅料制成的新型材料，代替现有技术的磁粉和磁流变液，磁胶介于液体和固体之间的胶体材料，在自由状态时能保持原有形状，而在承受剪切力时又可以改变自身为任意形状，正常工作时，纳米磁胶能粘附在相对运动副的腔壁上，不阻止相对运动副相对自由旋转，而在线圈通电后，纳米磁胶能和磁粉一样在转子上产生阻力力矩，并且阻力力矩与线圈内的电流成正比，具有磁粉的全部优点，输出力矩稳定、温升低、滑差功率大、粉粒磨损小并且使用寿命长，使用过程中没有现有磁粉的结块和生锈问题，也没出现磁流变液的沉淀和泄漏问题，制造和使用成本较低，能够在机械传动和制动领域(如可以制成纳米磁胶制动器、纳米磁胶无级变速器、纳米磁胶离合器、纳米磁胶刹车器和纳米磁胶阻尼器等)广泛应用并替代现有的磁粉和磁流变液。
但是，现有技术的磁胶基于动力传动的稳定性和动力输出输出能力，磁粉颗粒较大， 一般在0. 1 0. 55 ii m之间，磁胶器件在磁场下工作时，这种磁胶对器件工作表面的摩擦力很大，因此，传递的动力也很大；在一些体积小结构紧凑的小型传动系统中，磁胶传动副在力的作用下大颗粒磁胶会因挤压使零件变形，而且磨损较大意味着失效周期短，降低了传动系统的使用寿命，浪费使用和维护成本。 同时，由于现有的磁胶单纯注重传递力矩的机械安全性，采用单一组分的胶形支架和分散剂，致密性、热稳定性和抗磨性较差，使磁胶本身容易失效，从而降低传动系统的使用寿命。 因此，需要对现有的磁胶进行改进，适用于微型机电用纳米磁胶，使用过程中能够减少对传动工作表面的摩擦磨损，使传动部件表面受力均匀，避免挤压变形，同时，具有较好的致密性、热稳定性和抗磨性，提高磁胶传动系统的使用性能，延长磁胶本身及传动系统的使用寿命。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的提供一种微型机电用纳米磁胶，使用过程中能够减少对传动工作表面的摩擦磨损，使传动部件表面受力均匀，避免挤压变形，同时，具有较好的致密性、热稳定性和抗磨性，提高磁胶传动系统的使用性能，延长磁胶本身及传动系统的使用寿命。 本发明公开了一种微型机电用纳米磁胶，按重量百分比包括下列组分纳米？6304
磁粉55 57 % ，纳米Fe-Co-Ni合金粉7 9 % ，合成羟基硬脂酸金属盐19 21 % ，合成矿
物油9 11%，氧化锌纳米晶须和硼酸铝纳米晶须的混合物5 7% ; 其中合成羟基硬脂酸金属盐由耐磨性羟基硬脂酸金属盐和防水性羟基硬脂酸金
属盐混合而成。
进一步，纳米磁胶中按重量百分含量还添加占总量0. 5 1. 5%的抗氧剂BHT ;
进一步，纳米磁胶在制作搅拌均匀后按其重量百分比再添加占总量0. 5 1. 5%的表面活性剂油酸； 进一步，耐磨性羟基硬脂酸金属盐为羟基硬脂酸钙，防水性羟基硬脂酸金属盐为羟基硬脂酸锂，所述羟基硬脂酸锂和羟基硬脂酸钙按摩尔比8 : 3混合；合成矿物油为新戊基多元醇高级脂肪酸酯。 本发明的有益效果本发明的微型机电用纳米磁胶，采用纳米磁粉、合成羟基硬脂酸金属盐、合成矿物油和纳米晶须组成的混合物制成磁胶，能够代替现有技术的磁粉和磁流变液，不会出现现有磁粉的结块和生锈问题，也不会出现磁流变液的沉淀、抱团和泄漏问题，制造和使用成本较低，能够在机械传动和制动领域(特别是微型机电中)广泛应用并替代现有的磁粉和磁流变液；具有现有的磁胶全部优点，可广泛的应用在小型电磁胶器件中；与现有的磁胶相比，纳米Fe304磁粉和纳米Fe-Co-Ni合金粉在器件工作时，可以减小对器件工作面的摩擦磨损，又增加了磁胶的磁导性能，提高动力传递性能，减小器件体积；在磁场
作用下，使传动部件表面受力均匀，避免了因大颗粒磁粉因挤压使零件变形；合成羟基硬脂酸金属盐耐磨性羟基硬脂酸金属盐和防水性羟基硬脂酸金属盐混合而成，依靠范德华力或氢键形成共结晶；由于极性强，其分子间的作用力强，合成羟基硬脂酸金属盐纤维结构的热稳定性优于硬脂酸金属盐，既有磁胶中硬脂酸金属盐单独的机械安定性，又具良好的有抗水性，致密的纤维组织与磁胶中的纤维组织相比，又具有更好的抗磨性；合成矿物油一般矿物油相比，它具有耐热性好、挥发性低、生物降解性好，对环境无污染，进一步提高纳米磁胶的使用性能。
具体实施例方式以下为微型机电用纳米磁胶实施例
实施例一 本实施例中纳米Fe304磁粉55 % ，纳米Fe-Co-Ni合金粉7 % ，合成羟基硬脂酸金属盐20%，合成矿物油11%，氧化锌纳米晶须和硼酸铝纳米晶须的混合物7% ;合成羟基硬脂酸金属盐由耐磨性羟基硬脂酸金属盐和防水性羟基硬脂酸金属盐混合而成，耐磨性羟基硬脂酸金属盐为羟基硬脂酸钙，防水性羟基硬脂酸金属盐为羟基硬脂酸锂，所述羟基硬脂酸锂和羟基硬脂酸钙按摩尔比8 : 3混合，合成矿物油为新戊基多元醇高级脂肪酸酯；
本实施例中的纳米磁胶与现有的磁胶以小型磁胶制动器为例进行对比试验使用现有的磁胶试验中与制动器相配合的为额定输出转速为135r/min，额定输出力矩为11Nm的减速器，逐步增大电流到输出力矩11Nm后，减速器在额定负载下工作，当工作到10min后，输出力矩突然增加到63Nm，持续约3min后，又回落到额定的11Nm，但此时减速器由于超载约5. 9倍而出现了噪声；再继续工作15min后，制动力矩又突然升到45Nm，再工作3min后，减速器出现稍大噪声；连续运行30天，并渗入水；现有的磁胶由于热而有轻微氧化，制动器摩擦副有磨损和轻微变形，后期输出力矩有波动，磁胶整体粘度变小，有乳化现象；而采用本实施例的纳米磁胶代替现有的磁胶后，经作对比试验表明，磁胶制动器产生的力矩与新磁粉一样，连续工作30天，输出力矩非常稳定，未出现过任何波动，拆开磁胶制动器检查，制动器摩擦副没有任何磨损和变形，并且纳米磁胶本身无任何理化性质的变化。
实施例二 本实施例中纳米Fe304磁粉57 % ，纳米Fe-Co-Ni合金粉9 % ，合成羟基硬脂酸金属盐19%，合成矿物油9%，氧化锌纳米晶须和硼酸铝纳米晶须的混合物6% ;合成羟基硬脂酸金属盐由耐磨性羟基硬脂酸金属盐和防水性羟基硬脂酸金属盐混合而成，耐磨性羟基硬脂酸金属盐为羟基硬脂酸钙，防水性羟基硬脂酸金属盐为羟基硬脂酸锂，所述羟基硬脂酸锂和羟基硬脂酸钙按摩尔比8 : 3混合，合成矿物油为新戊基多元醇高级脂肪酸酯；
本实施例对比试验与实施利一结果相同。
实施例三 本实施例中纳米Fe304磁粉56 % ，纳米Fe-Co-Ni合金粉8 % ，合成羟基硬脂酸金属盐21%，合成矿物油10%，氧化锌纳米晶须和硼酸铝纳米晶须的混合物5% ;合成羟基硬脂酸金属盐由耐磨性羟基硬脂酸金属盐和防水性羟基硬脂酸金属盐混合而成，耐磨性羟基硬脂酸金属盐为羟基硬脂酸钙，防水性羟基硬脂酸金属盐为羟基硬脂酸锂，所述羟基硬脂酸锂和羟基硬脂酸钙按摩尔比8 : 3混合，合成矿物油为新戊基多元醇高级脂肪酸酯；
本实施例对比试验与实施利一结果相同。 虽然以上实施例中仅列举了羟基硬脂酸锂和羟基硬脂酸钙形成的合成羟基硬脂酸金属盐，根据实施例给出的启示，合成羟基硬脂酸金属盐由耐磨性羟基硬脂酸金属盐和防水性羟基硬脂酸金属盐混合而成，而且并不局限于两种，均能实现发明目的；同时，配比也并不局限于实施例中公开的按摩尔比8 : 3混合，本领域技术人员根据本说明书记载的内容，能够明确，只要添加了任何种类的耐磨性羟基硬脂酸金属盐和防水性羟基硬脂酸金属盐都能起到比现有技术磁胶优异的有益效果； 合成矿物油与一般矿物油相比具有更为优异的特性，虽然实施例中仅列举采用新戊基多元醇高级脂肪酸酯，但是本领域技术人员根据本说明书记载的内容，能够明确，只要添加了任何种类的合成矿物油，都能起到比现有技术磁胶优异的有益效果。
实施例四 本实施例包含三组实验数据，分别在以上实施例的纳米磁胶中按重量百分含量还添加占总量0. 5%、1%和1. 5%的抗氧剂BHT，并与现有的磁胶进行与实施例一相同的对比试验，试验结果相同；但是实施例一至实施例三的纳米磁胶长时间高温空气中放置会出现轻微氧化现象，但不扩展；为了防止氧化，添加抗氧剂BHT，用于进一步提高磁胶内纳米磁粉的抗氧化性，经对比试验以及氧化试验，不影响纳米磁胶的使用性能，而且相同时间高温空气中放置没有出现任何氧化现象。
实施例五 本实施例包含三组实验数据，分别与实施例四中抗氧剂BHT对应在纳米磁胶中按重量百分含量还添加占总量O. 5%、1%和1. 5%的表面活性剂油酸，并分别与现有的磁胶进行与实施例一相同的对比试验，试验结果相同；但是实施例四的纳米磁胶长时间放置会出现较轻微的抱团现象；经分析认为由于纳米磁粉的表面能较大，因而长期放置会出现聚团现象；为了防止抱团，添加表面活性剂油酸，经对比试验以及氧化试验，不影响纳米磁胶的使用性能，而且相同时间没有出现纳米磁粉的团聚，起到较好的分散作用。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本 发明的权利要求范围当中。
权利要求
一种微型机电用纳米磁胶，其特征在于按重量百分比包括下列组分纳米Fe2O4磁粉55～57％，纳米Fe-Co-Ni合金粉7～9％，合成羟基硬脂酸金属盐19～21％，合成矿物油9～11％，氧化锌纳米晶须和硼酸铝纳米晶须的混合物5～7％；其中合成羟基硬脂酸金属盐由耐磨性羟基硬脂酸金属盐和防水性羟基硬脂酸金属盐混合而成。
2. 根据权利要求1所述的微型机电用纳米磁胶，其特征在于纳米磁胶中按重量百分含量还添加占总量O. 5 1. 5%的抗氧剂BHT。
3. 根据权利要求2所述的微型机电用纳米磁胶，其特征在于纳米磁胶在制作搅拌均匀后按其重量百分比再添加占总量O. 5 1. 5%的表面活性剂油酸。
4. 根据权利要求3所述的微型机电用纳米磁胶，其特征在于耐磨性羟基硬脂酸金属盐为羟基硬脂酸钙，防水性羟基硬脂酸金属盐为羟基硬脂酸锂，所述羟基硬脂酸锂和羟基硬脂酸钙按摩尔比8:3混合；合成矿物油为新戊基多元醇高级脂肪酸酯。
全文摘要
本发明公开了一种微型机电用纳米磁胶，采用纳米磁粉、合成羟基硬脂酸金属盐、合成矿物油和纳米晶须组成的混合物制成磁胶，不会出现现有磁粉的结块和生锈问题，也不会出现磁流变液的沉淀、抱团和泄漏问题，能广泛应用并替代现有的磁粉和磁流变液；具有现有的磁胶全部优点可广泛的应用在小型电磁胶器件中，可以减小对器件工作面的摩擦磨损，又增加了磁胶的磁导性能，提高动力传递性能，减小器件体积；在磁场作用下，使传动部件表面受力均匀，避免了因大颗粒磁粉因挤压使零件变形，具有较好的致密性、热稳定性和抗磨性，提高磁胶传动系统的使用性能，延长磁胶本身及传动系统的使用寿命。
文档编号H01F1/33GK101710522SQ20091019187
公开日2010年5月19日 申请日期2009年12月11日 优先权日2009年12月11日
发明者吕宏展, 肖山 申请人:重庆大学