JP2003533016A - 磁気レオロジ−組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 狭い設計間隙を採用し低減されたオフ−状態の力及び良好な性能を示す磁気応答組成物を含有する磁気レオロジ−装置を提供することである。 【解決手段】 本発明は、狭い設計間隙を有し、６〜１００ミクロンの数平均直径分布（ｄ₅₀）の非球形磁気応答粒子及び該磁気応答粒子間の粒子間摩擦を低減する少なくとも１つの添加物から成ることを特徴とする磁気応答組成物を採用した磁気レオロジ−装置に関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、磁界に暴露した時に優れ性能を有する磁気レオロジ−組成物に関す
る。さらに詳しくは、本発明は、優れた制御性を有する粒子の大きい磁気レオロ
ジ−組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】

磁気レオロジ−流体は、磁界分極性粒子成分及び液体キャリヤ−成分を含有す
る磁界応答性流体である。磁気レオロジ−流体は、振動及び／又は騒音を制御す
る装置又はシステムに有用である。磁気レオロジ−流体は、ダンパ、緩衝装置、
及び弾性マウントのような種々の装置に減衰を制御するために提案されてきた。
それらは、またブレ−キ、クラッチ及び弁における圧力及び／またはトルクの制
御用に提案されてきた。磁気レオロジ−流体は、高降伏強さを示して、大きな減
衰力を発生できるために、多くの用途において電気レオロジ−流体より優れてい
ると考えられている。

【０００３】 粒子成分の組成物は典型的にミクロンサイズの磁気応答粒子を含有する。磁界
の存在下で、磁気応答粒子は分極化することによって、粒子連鎖または粒子フィ
ブリルに組織化される。その粒子連鎖は流体の見掛け粘度（流動抵抗）を増して
、磁気レオロジ−流体の流れの開始を始めるために越えなければならない降伏応
力を有する固体マスの発生をもたらす。

【０００４】 磁気レオロジ−流体における磁界応答粒子の多くは、キャリヤ−流体内に分散
している直径が典型的に１〜１０ミクロンの球形の強磁性又は常磁性粒子から成
る。小さい磁性粒子サイズは懸濁を容易にさせ、小間隙の装置設計を可能にする
。例えば、磁気レオロジ−技術が適応する用途の微細磁気応答粒子の供給が不十
分である。その上、微細粒子鉄の使用は、かかる粒子を得るために使用するプロ
セスのために使用できる冶金技術の範囲を制限する。最も一般的に使用されるカ
ルボニル鉄は、鉄ペンタカルボニル塩類から生じる。それらの粒子は、析出によ
って成長して、極低炭素含量で球状の縮小しない粒子となる。また、小粒子の代
わりに大きな粒子を使用すると、種々の金属の混合物ができて、粒子縮小法によ
ってサイズが小さくなる。さらに、小金属粉末は、それらがミクロン・サイズに
近くなると粉体爆発の危険が生じるから処理が困難である。さらに、小直径の磁
気応答粒子は大粒子より著しく高価である。

【０００５】 レビン（Ｌｅｖｉｎ）らによると、“Ｓｏｍｅ Ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔ
ｈｅ Ｍａｇｎｅｔｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｆｆｅｃｔ”，Ｊ．Ｅｎｇｉ
ｎ．Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｔｈｅｒｍｏｐｈｙｓｉｃｓ，７０（５）：７６
９−７７２（１９９７）において、最も広く使用されかつ安いカルボニル鉄の粉
末はミクロンの大きさの球形粒子を含有する。レビンらは、磁界の存在下で分散
強磁性相の粒子の広濃度範囲における磁気レオロジ−懸濁液のレオロジ−特性を
研究した。その研究の要約は、磁気レオロジ−懸濁液における粘性応力増加の制
御範囲は、強磁性粒子のサイズ及び形状を変え、その分散媒質に非磁性粒子を導
入し、その媒質をキュリ−温度に加熱することによって広げることができると述
べている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】

安価で大きなサイズの非球形磁気応答粒子を利用して、磁気レオロジ−流体に
使用したときに優れた磁気レオロジ−特性を示す磁気レオロジ−組成物の必要が
ある。本発明はかかる組成物を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本発明による磁気レオロジ−装置は、特定の設計間隙を有し、６〜１００ミク
ロン、好適には１０〜６０ミクロンの数平均直径分布（ｄ₅₀）を有する磁気応答
粒子及び該磁気応答粒子間の粒子間摩擦を低減する少なくとも１つの添加物から
なる組成物を使用する。その添加物は、無機モリブデン化合物、過フッ化炭化水
素、又はそれらの混合物から選択される。一実施態様における磁気応答粒子は全
磁気レオロジ−組成物の約６０〜９０重量％である。さらに別の好適な実施態様
における磁気応答粒子は不規則または非球形である。

【０００８】 また、本発明は、６〜１００ミクロンの数平均直径分布（ｄ₅₀）を有する非球
形磁気応答粒子、キャリヤ−流体、及び該磁気応答粒子間の粒子間摩擦を低減す
る少なくとも１つの添加物から成る磁気レオロジ−流体に関する。

【０００９】 さらに、本発明は、水噴霧により得られる非球形磁気応答粒子及び該磁気応答
粒子間の粒子間摩擦を低減する少なくとも１つの添加物、及びキャリヤ−流体か
ら成る磁気レオロジ−流体に関する。

【００１０】

【発明の実施の形態】

ここで使用される用語“力の出力”は、装置に依存して減衰力、トルク、制動
力又は類似の力を意味する。“降伏強さ”は降伏応力を越えるのに必要な力であ
る。“降伏応力”は、磁界を受けるとき又は“オン−状態”にあるときに磁気レ
オロジ−組成物の流れの開始を誘導するために越えなければならない応力である
。磁界の存在しないのは、ここでは“オフ−状態”と呼ぶ。ここで使用される“
オン−状態の力”は磁界の印加の結果としての装置の合力である。“オフ−状態
の力”は磁界が印加されないときの装置によって発生される力を意味する。

【００１１】 本発明は、狭い設計間隙を採用する磁気レオロジ−装置に使用できて、磁界に
暴露されたときに優れた性能を提供できる磁気レオロジ−組成物を提供する。特
に、その磁気レオロジ−組成物は磁界に暴露されたときに優れたオン−状態及び
オフ−状態の性能を提供する。さらに、本発明は、磁気レオロジ−流体として又
は磁気レオロジ−流体にあるとき、低オン−状態及びオフ−状態の力を出す磁気
レオロジ−組成物を提供する。現在使用のために入手できる球形で小サイズの磁
気応答粒子が高価であるために、磁気レオロジ−流体に大きな非球形の粒子を利
用することが長い間望まれてきた。しかしながら、狭い設計間隙の装置において
、磁気レオロジ−流体に不規則形状で大きな直径の磁気応答粒子を使用すると、
一旦磁気応答粒子サイズがあるレベルに増すと、でたらめな出力及び予測できな
い作用をすることが発見されている。その上、大きなサイズで非球形の磁気応答
粒子が狭い設計間隙に使用されると、粒子間の摩擦が生じて、磁気レオロジ−組
成物の性能特性を下げる。低コストで大きな直径の磁気応答粒子が、本発明に従
った摩擦低減添加物が磁気レオロジ−組成物に含まれると、磁気レオロジ−組成
物に優れた性能をもって使用できることがここに発見された。さらに、不規則で
非球形の磁気応答粒子でも狭い設計間隙をもった磁気レオロジ−装置に使用でき
て、添加物を提供したときに良好な結果が得られることが発見された。したがっ
て、本発明は、特定サイズの磁気応答粒子及び粒子間摩擦を低減する添加物から
成る組成物を使用する磁気レオロジ−装置を提供する。

【００１２】 磁気レオロジ−流体制御可能ダンパは、固定ハウジング、可動ピストン及び磁
界発生装置の必須構成部品を有する。そのハウジングは一定体積の磁気レオロジ
−（ＭＲ）流体を含有する。ＭＲダンパは２つの主動作モ−ド：すべり板及び流
れ（弁）モ−ドを有する。両モ−ドの構成部品はそれぞれのＭＲダンパにあり、
流れ又は弁モ−ドの力構成部品が優位を占める。

【００１３】 そのダンパはク−ロン又はビンガム式ダンパとして作用して、発生した力は望
ましいことにピストンの速度に関係なく、低又は零速度で大きな力を発生できる
。この独立性が、磁界の強さの関数として（それは回路における電流の関数であ
る）力を発生するダンパの制御性を改善する。

【００１４】 図１４は、周知の米国特許第５、２７７、２８１号にさらに詳しく示されてい
るＭＲ（磁気レオロジ−）装置のピストン部分の略横断面側面図を示す。ピスト
ンはハウジング（図示せず）内に配置される。ピストンロッド３２上のピストン
ヘッド３０はハウジングの内径よりも小さい最大直径をもって成形されている。
図１４において、図示のピストンの実施態様はコア要素４３に巻かれてカップ部
材５３にある。リ−ド線によってピストンを通してコイルへの電気的結線は図示
されていないが、その１つは、ピストンロッド３２を貫通する導電性ロッドの第
１の端部、コイル巻線の第１の端部に接続のリ−ド及びそのコイル巻線の他端か
ら接地リ−ドに接続される。ピストンロッド３２の上端（図示せず）は、ダンパ
に取付けるためにネジを形成している。用途に応じて１２〜２４ボルトで０〜４
アンペアの範囲内の電流を供給する外部電源がそれらのリ−ドに接続されている
。

【００１５】 カップ部材５３は、複数の通路５６を有し、その各々はあらかじめ定めた間隙
を形成している。他の典型的な実施態様では、環に間隙が設けられている。１つ
以上のシ−ル５４がカップ部材５３の外周に延在している。カップ部材５３はネ
ジ付きファスナ−等の締め付け手段によってコア要素４３に取り付けられる。コ
イルは、またハウジングと共同して必要ならばさらに多くの固定コイルを提供す
る。本発明の装置は、０．１〜０．７５ｍｍ、好適には０．４〜０．６ｍｍの範
囲のあらかじめ定めた環状流動間隙を利用する。その間隙は、比較的高いオン−
状態の力を発生するコンパクトなＭＲ流体装置を提供するために小さいのが望ま
しい。カルボニル鉄のような粒子成分はこれらの間隙サイズでＭＲ装置に容易に
使用できて、粘着を生じない。しかしながら、大きい平均粒子直径（ｄ₅₀）の不
規則形状粒子は、０．０８〜０．７５ｍｍ、特に０．０８〜０．４ｍｍの間隙サ
イズの装置で粘着を示す。粘着は、ピストンのフォ−ス・スパイクや不規則な力
の出力の場合に示され、定ピストン速度における特定の問題である。

【００１６】 本発明に使用する磁気応答粒子は、磁気レオロジ−活性を示すことが知られて
いる固体である。本発明に有用な典型的粒子成分は、例えば、常磁性、超常磁性
又は強磁性化合物から成る。使用できる磁気応答性粒子の特定例は、鉄合金、酸
化鉄、窒化鉄、炭化鉄、カルボニル鉄、二酸化クロム、低炭素鋼、ケイ素鋼、ニ
ッケル、コバルト、及びそれらの混合物のような材料から成る粒子を含む。酸化
鉄はＦｅ₂Ｏ₃及びＦｅ₃Ｏ₄のような既知の純酸化鉄の全て、並びにマンガン、亜
鉛又はバリウムのような他の元素の少量を含有するものを含む。酸化鉄の特定例
はフェライト及び磁鉄鉱を含む。さらに、磁気応答粒子成分は、アルミニウム、
シリコン、コバルト、ニッケル、バナジウム、モリブデン、クロム、タングステ
ン、マンガン及び／又は銅を含有するもののような鉄の既知合金から成る。

【００１７】 本発明に磁気応答粒子として使用できる鉄合金は鉄−コバルト及び鉄−ニッケ
ル合金を含む。磁気レオロジ−組成物への使用に望ましい鉄−コバルト合金は鉄
：コバルト比が約３０：７０〜９５：５，望ましくは約５０：５０〜８５：１５
の範囲であるが、鉄−ニッケル合金は約９０：１０〜９９：１，望ましくは約９
４：６〜９７：３の範囲内の鉄−ニッケル比を有する。鉄合金は、合金の展延性
及び機械的性質を改善するためにバナジウム、クロム等のような他の元素を少量
含有する。これら他の元素は典型的に約３重量％以下の量で存在する。

【００１８】 本発明用に最も望ましい磁気応答粒子は高鉄含量、一般に少なくとも９５％鉄
以上の粒子である。使用される磁気応答粒子は約１％以下、さらに望ましくは０
．０５重量％以下の炭素含量が望ましい。特に望ましい実施態様において、磁気
応答粒子は約９８％〜９９％鉄、及び約１％以下の酸素及び窒素を含有すること
が望ましい。かかる粒子は、例えば、溶融鉄の水噴霧又はガス噴霧によって得ら
れる。これらの特性をもった鉄粒子は商的に入手できる。本発明に有用な磁気応
答粒子の例は商品名でＨｏｅａｇａｎｅｓＦＰＩ，１００１ＨＰ及びＡＴＷ２３
０を含む。他の望ましい粒子は４３０Ｌ及び４１０Ｌのようなステンレス鋼粉末
を含む。

【００１９】 本発明による粒子成分は典型的に金属粉末の形態である。磁気応答粒子の粒度
は、それが磁界を受けたときに多ドメン特性を示すように選択すべきである。磁
気応答粒子の数平均直径分布は一般に約６〜１００ミクロン、好適には約１０〜
６０ミクロンである。最適の実施態様での磁気応答粒子の数平均直径分布は約１
５〜３０ミクロンである。数平均直径分布が前記のようであれば、その粒子成分
は種々のサイズの磁気応答粒子を含有できる。その粒子成分は直径が少なくとも
１６ミクロンである粒子を少なくとも約６０％有することが望ましい。最適には
、その粒子成分は直径が少なくとも１０ミクロンである粒子を少なくとも約７０
％有する。磁気応答粒子のサイズは、走査電子顕微鏡、レ−ザ光散乱法によって
測定される、又は種々の篩を使用して測定して特定のメッシュ・サイズを得る。

【００２０】 本発明の磁気応答粒子は球形であるが、不規則又は非球形を有することが望ま
しい。本発明による非球形磁気応答粒子の粒子分布は分布内でほぼ球形の粒子を
若干有する。しかしながら、好適な実施態様における粒子の約５０〜７０％以上
が不規則形状を有する。図６はペンタカルボニル塩類から得た球形カルボニル鉄
粒子の走査顕微鏡写真である。図７は水噴霧によって得られた非球形鉄粒子の走
査顕微鏡写真である。鉄粒子の含量は図６及び図７とも、ほぼ同一であって、約
９９％鉄、約１％以下の窒素、１％以下の酸素及び約０．０５％以下の炭素を有
する。本発明に有用な最適の磁気応答粒子は、少なくとも９９％鉄及び水噴霧に
よって得られるサイズ及び形状の鉄粒子である。

【００２１】 その磁気応答粒子は磁気レオロジ−組成物に全磁気レオロジ−組成物の約６０
〜９０重量％、好適には約６５〜８０重量％の量で存在する。

【００２２】 本発明の磁気レオロジ−組成物は、磁気応答粒子の間の粒子間摩擦を下げる１
つ以上の添加物を含む。かく得られた磁気レオロジ−組成物は、磁気レオロジ−
流体組成物に使用したときに優れた性能を提供する。特に、油のようなキャリヤ
−流体及び不規則形状で大きな鉄粒子から成る磁気レオロジ−流体はダンパのよ
うな装置に使用したときに高いオン−状態及びオフ−状態の力を有することがわ
かった。これらの流体は、ダンパにおいて方向を変える際に主として生じる性能
曲線において散発性のピ−クを与える。理想的システムにおいて、不規則形状粒
子の添加物の使用はオフ−状態の力を下げてオン−状態の力を増す。本発明によ
る添加物の使用は、粒子間摩擦を下げる添加物を使用しない非球形磁気応答粒子
を含有する磁気レオロジ−流体に比較して、オン−状態及びオフ−状態の力を下
げて磁気レオロジ−流体の性能を改善することがわかった。オン−状態の力を下
げるのは望ましくないけれども、かかる低下はオフ−状態の力の低下における利
点から見て最低であった。特に、オフ−状態の力の低下は約２％〜２０％の範囲
であって、オン−状態の力は約３％〜２０％までの低下であった。理論によって
拘束する意思はないけれども、添加物は金属粒子を被覆する作用をする、又は磁
気応答粒子を混ぜ合わせて摩擦低減媒質として作用をすると考える。さらに、こ
れらの添加物は装置の表面と相互作用して流体と装置の間に生じる摩擦を下げる
と考えられる。

【００２３】 粒子間摩擦の低減に有用な本発明の添加物は、無機モリブデン化合物及び過フ
ッ化炭化水素重合体を含む。さらに、無機モリブデン化合物の混合物、並びに過
フッ化炭化水素重合体の混合物を使用できる。これら化合物の組合せも、適当な
場合には、本発明における添加物として使用される。その無機モリブデン化合物
は硫化モリブデン又はリン酸モリブデンが望ましい。最適の実施態様での添加物
は二硫化モリブデンである。好適な過フッ化炭化水素重合体は、テトラフルオロ
エチレン、フッ素化エチレン−プロピレン重合体又はヘキサフルオロプロピレン
エポキシド重合体である。過フッ化炭化水素重合体を利用する最適の実施態様で
の添加物はポリテトラフルオロエチレンである。摩擦低減用添加物は磁気応答粒
子の全重量を基準にして約１．１〜１０重量％の量で存在する。好適な実施態様
における摩擦低減用添加物成分は、磁気応答粒子の全重量を基準にして約１〜５
０重量％、さらに望ましくは２〜４重量％の量で存在する。

【００２４】 磁気応答粒子及び摩擦低減用添加物は、適切な場合、実質的に乾燥粉末混合物
として提供される。用語“実質的に乾燥”は粉末が一般に約１％以下の水又は水
分を有することを意味する。好適実施態様における粉末は約０．５％以下の水分
を有する。その乾燥粉末混合物は適切な用途には乾燥形態で使用できる。別の場
合には、磁気応答粒子及び摩擦低減用添加物の粉末混合物を添加して磁気レオロ
ジ−流体を提供する。

【００２５】 本発明の磁気レオロジ−組成物は、従来のように磁気レオロジ−流体を提供す
るように、乾燥プレミックスとして、キャリヤ−流体の存在しない、又は最初に
キャリヤ−流体と混合して提供される。磁気レオロジ−流体における磁気レオロ
ジ−組成物の量は、その流体の必要な磁気活性及び粘度に依存する。一般に、磁
気レオロジ−流体における磁気レオロジ−組成物の量は、磁気レオロジ−流体の
全体積を基準にして約５〜５０、好適には約１０〜３０体積％である。

【００２６】 キャリヤ−成分は磁気レオロジ−流体の連続相を形成する流体である。本発明
の磁気レオロジ−組成物から磁気レオロジ−流体を生成するために使用されるキ
ャリヤ−流体は、キャリヤ−流体との併用に既知のベヒクル又はキャリヤ−流体
である。その磁気レオロジ−流体が水性流体の場合には、かかる系にはここに開
示の添加物が適当であることを当業者は理解するであろう。水性系は、例えば、
米国特許第５、６７０、０７７号に記載されている。水性系の場合には、生成さ
れる磁気レオロジ−流体は、任意に適当なチキソトロ−プ剤、不凍液成分又は錆
抑制剤等を一種以上含有する。

【００２７】 好適な実施態様におけるキャリヤ−流体は、有機流体、又は油性流体である。
使用される適当なキャリヤ−流体は、天然油脂油、鉱物油、ポリフェニルエ−テ
ル、二塩基酸、エステル、ネオペンチルポリオ−ルエステル、リン酸エステル、
ポリエステル、シクロパラフィン油、パラフィン油、不飽和炭化水素油、合成炭
化水素油、ナフテン油、一塩基酸エステル、グリコ−ルエステル、グリコ−ルエ
−テル、合成炭化水素、過フッ素化ポリエ−テル及びエステル、及びハロゲン化
炭化水素、及びそれらの混合体を含む。鉱物油、パラフィン、シクロパラフィン
（ナフテン油としても知られる）及び合成炭化水素のような炭化水素はキャリヤ
−流体の好適なクラスである。その合成炭化水素油は、ポリブテンのようなオレ
フィンのオリゴメ化から誘導される油及び酸触媒化二量化及び触媒としてトリア
ルミニウムアルキルを使用したオリゴメ化によって８〜２０個の炭素原子の高ア
ルファ・オレフィンから誘導される油及びポリブテンのようなオレフィンのオリ
ゴメ化から誘導される油を含む。本発明に適当なキャリヤ−流体は、技術的に周
知の方法で調製されるそして多くがＤｕｒａｓｙｎ ＰＡＯ及びＣｈｅｖｒｏｎ
Ｓｙｎｆｌｕｉｄ ＰＡＯ（商品名）のように商的に入手できる。

【００２８】 磁気レオロジ流体は、任意にチキソトロ−プ剤、カルボン酸石鹸、酸化防止剤
、潤滑油及び粘度調整剤等のような他の成分を含む。かかる任意の成分は、当業
者には既知である。例えば、カルボン酸石鹸はステアリン酸リチウム、ステアリ
ン酸リチルムヒドロキシ、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム
、オレイン酸第一鉄、ナフタレン酸第一鉄、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸ナ
トリウム、ステアリン酸ストロンチウム及びそれらの混合物を含む。酸化防止剤
の例は、ジチオリン酸亜鉛、束縛フェノ−ル、芳香族アミン、及び硫化フェノ−
ルを含む。潤滑剤の例は、有機脂肪酸及びアミド、ラ−ド油、高分子量の有機リ
ン及びリン酸エステルを含み、粘度調整剤の例はオレフィンの重合体及び共重合
体メタクリレ−ト、ジエン又はアルキル化スチレンを含む。当業者はこれ成分が
特定の用途に有用であることを知っている。存在する場合、これら任意成分の量
は典型的に磁気レオロジ−流体の全体積を基準にして約０．２５〜１０体積％の
範囲である。好適には、任意成分の量は磁気レオロジ−流体の全体積を基準にし
て約０．５〜７．５体積％の範囲で存在する。

【００２９】 任意のチキソトロ−プ剤はチキソトロ−プ・レオロジ−を提供する剤である。
そのチキソトロ−プ剤は必要なキャリヤ−流体に基いて選択される。磁気レオロ
ジ−流体が有機流体であるキャリヤ−流体で生成される場合には、かかる系と合
致するチキソトロ−プ剤が選択される。かかる有機流体系に有用なチキソトロ−
プ剤は米国特許第５、６４５、７５２号に記載されている。カルボン酸石鹸のよ
うな油溶性金属石鹸の使用が望ましい。

【００３０】 本発明の磁気レオロジ−組成物を含有する磁気レオロジ−流体の粘度は、磁気
レオロジ−流体の特定使用に依存する。当業者は、磁気レオロジ−流体の必要な
用途にしたがって必要な粘度を決める。

【００３１】 本発明の磁気レオロジ−組成物から作る磁気レオロジ−流体は、ブレ−キ、ピ
ストン、クラッチ、ダンパ、運動装置、制御可能複合構造物及び構造要素を含む
多数の装置に使用される。本発明の磁気レオロジ−組成物で生成した磁気レオロ
ジ−流体は、ダンパのような異例の耐久性を必要とする装置に使用するのが特に
適する。ここでの用語“ダンパ”は２つの相対可動部材間の運動を減衰させる装
置を意味する。ダンパは、限定ではないが、自動車の緩衝装置のような緩衝装置
を含む。米国特許第５、２７７、２８１号及び第５、２８４、３３０号に記載さ
れている磁気レオロジ−ダンパは、本発明の磁気レオロジ−組成物の使用によっ
て得られる磁気レオロジ−流体を使用できる磁気レオロジ−ダンパ示す。

【００３２】 本発明の磁気応答粒子は、多数の方法で得られる。一実施態様において、本発
明の磁気応答粒子として使用される金属粉末は水噴霧法によって得られる。この
方法は、本発明による磁気レオロジ−組成物の全コストを下げるのに寄与する。
水噴霧法は、約１６００ＥＣ以下で溶融する金属から元素及び合金粉末を製造す
る最も一般的な技術として、Ｐｏｗｄｅｒ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｓｃｉｅｎ
ｃｅ ｂｙ Ｒａｎｄａｌｌ Ｍ．Ｇｅｒｍａｎ，２^ndＥｃ．，Ｃｈａｐ．３，
“Ｐｏｗｄｅｒ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ”，ｐｐ．１０７−１１０（１９８４
，１９９９）に記載されている。この方法は、溶融物に高圧水ジェットを向けて
、壊変及び急速な凝固をさせる工程を含む。急速冷却のために、粉末形状は不規
則で荒い。図１３は水噴霧によって得られる粒度および形状の例を示す。

【００３３】 本発明用の好適な磁気応答粒子は水噴霧によって得られるが、本発明の磁気応
答粒子はかかる粒子の製造に既知の方法によって得られる。これらの方法は金属
酸化物の還元、粉砕又は磨砕、電着、金属カルボニル分解、急速凝固、又は溶融
法を含む。市販の種々の金属粉末は、ストレ−ト鉄粉、還元鉄粉、絶縁還元鉄粉
、コバルト粉末、及びＵｌｔｒａＦｉｎｅ Ｐｏｗｄｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｉｅｓ社から入手できる［４８％］Ｆｅ［５０％］Ｃｏ／［-２％］Ｖのような
種々の合金粉末を含む。

【００３４】

【実施例】

次の実施例は発明の説明のためのものであって、発明の範囲を限定するもので
はない。

【００３５】 実施例１ 磁気レオロジ−流体は、２０％ＡＴＷ−２３０鉄（水噴霧の不規則形状で大き
な粒子粉末であって９９％鉄、１％以下の酸素、１％以下の窒素及び０．０１炭
素を含有する）、１％ステアリン酸ヒドロキシリチウム、１％二硫化モリブデン
及び商品名Ｄｕｒａｓｌｙｎ１６２で販売されているポリ-∀-オレフィンから誘
導の合成炭化水素油から成る残り７８％体積を混合することによって調製された
。得られた流体はトラック・シ−ト・ダンパで試験した、得られた結果を図１ａ
（力（ｌｂ）ｖｓ速度（秒）の性能曲線を示す）に示し、図３は力（ｌｂ）ｖｓ
．相対位置（モルト）の性能曲線を示す。試験手順は、２ｉｎ（５．１ｋｇ）及
び８ｉｎ（２０．３ｋｇ）／ｓ及び０、１及び２アンペアにおける１インチ（２
．５４ｃｍ）・ストロ−クでシ−ト・ダンパに生じた力を測定した。比較例に明
らかな力のスパイク（図８及び９）は、図２及び３に示すように、磁気レオロジ
−流体組成物に二硫化モリブデンの添加後に顕著に低減した。オフ−状態の力は
１６０ｌｂｓ（７２．６ｋｇ）から１３０ｌｂｓ（５８．９ｋｇ）に減少し、オ
ン−状態の力は５９０ｌｂｓ（２６８ｋｇ）から４８０ｌｂｓ（２１８ｋｇ）に
減少した。

【００３６】 実施例２ 磁気レオロジ−流体は、２０％ＡＴＷ−２３０鉄、１％ステアリン酸ヒドロキ
シリチウム、２％二硫化モリブデン及び商品名Ｄｕｒａｓｌｙｎ１６２で販売さ
れているポリ-∀-オレフィンから誘導の合成炭化水素油から成る残り７７％体積
を混合することによって調製された。得られた流体はトラック・シ−ト・ダンパ
で試験した、得られた結果を図４（力ｖｓ速度の性能曲線を示す）に示し、図５
は力ｖｓ相対位置の性能曲線を示す。試験手順は、２ｉｎ（５．１ｋｇ）及び８
ｉｎ（２０．３ｋｇ）／ｓ及び０、１及び２アンペアにおける１インチ（２．５
４ｃｍ）・ストロ−クでシ−ト・ダンパに生じた力を測定した。比較例に明らか
な力のスパイク（図８及び９）は、図４及び５に示すように、磁気レオロジ−流
体組成物に２％二硫化モリブデンの添加後に顕著に低減した。オフ−状態の力は
１６０ｌｂｓ（７２．６ｋｇ）から１３７ｌｂｓ（６２ｋｇ）に減少し、オン−
状態の力は５９０ｌｂｓ（２６８ｋｇ）から４７０ｌｂｓ（２１３ｋｇ）に減少
した。

【００３７】 実施例３ 磁気レオロジ−流体は、２０％ＡＴＷ−２３０鉄、１％ステアリン酸ヒドロキ
シリチウム、４ｇ（８％）テフロン（登録商標）及び商品名Ｄｕｒａｓｌｙｎ１
６２で販売されているポリ−∀−オレフィンから誘導の合成炭化水素油から成る
残り７１％体積を混合することによって調製された。得られた流体はトラック・
シ−ト・ダンパで試験した、得られた結果を図６（力ｖｓ速度の性能曲線を示す
）に示し、図７は力ｖｓ相対位置の性能曲線を示す。試験手順は、２ｉｎ（５．
１ｋｇ）及び８ｉｎ（２０．３ｋｇ）／ｓ及び０、１及び２アンペアにおける１
インチ（２．５４ｃｍ）・ストロ−クでシ−ト・ダンパに生じた力を測定した。
比較例に明らかな力のスパイク（図８及び９）は、図６及び７に示すように、磁
気レオロジ−流体組成物にポリ（テトラフルオロエチレン）（フルオロポリマ−
）の添加後に顕著に低減した。

【００３８】 比較例Ａ 磁気レオロジ−流体は、２０％ＡＴＷ−２３０鉄、１％ステアリン酸ヒドロキ
シリチウム、及び商品名Ｄｕｒａｓｌｙｎ １６２で販売されているポリ-∀-オ
レフィンから誘導の合成炭化水素油から成る残り７９％体積を混合することによ
って調製された。得られた流体はトラック・シ−ト・ダンパで試験した、得られ
た結果を図８（力ｖｓ速度の性能曲線を示す）に示し、図９は力ｖｓ相対位置の
性能曲線を示す。試験手順は、２ｉｎ（５．１ｃｍ）及び８ｉｎ（２０．３ｃｍ
）／ｓ及び０、１及び２アンペアにおける１インチ（２．５４ｃｍ）ストロ−ク
でシ−ト・ダンパに生じた力を測定した。図示のように、力のスパイク（実線上
の点）は、摩擦低減用添加物が存在しないときに明白であった。

【００３９】 比較例Ｂ 磁気レオロジ−流体は、２０％ＡＴＷ−２３０鉄、１％ステアリン酸ヒドロキ
シリチウム、０．１％市販オルガノモリブデン化合物及び商品名Ｄｕｒａｓｌｙ
ｎ１６２で販売されているポリ-∀-オレフィンから誘導の合成炭化水素油から成
る残り７７％体積を混合することによって調製された。得られた流体はトラック
・シ−ト・ダンパで試験した、得られた結果を図１０（力ｖｓ速度の性能曲線を
示す）に示し、図１１は力ｖｓ相対位置の性能曲線を示す。試験手順は、２ｉｎ
（５．１ｋｇ）及び８ｉｎ（２０．３ｋｇ）／ｓ及び０、１及び２アンペアにお
ける１インチ（２．５４ｃｍ）・ストロ−クでシ−ト・ダンパに生じた力を測定
した。比較例（図８及び９）に明らかな力のスパイクは、図１０及び１１に示す
ように、磁気レオロジ−流体組成物にオルガノモリブデン化合物の添加後に顕著
に低減しなかった。オフ−状態の力は１６０ｌｂｓ（７２．６ｋｇ）から１４０
ｌｂｓ（６３．５ｋｇ）に減少し、オン−状態の力は５９０ｌｂｓ（２６８ｋｇ
）から５６８ｌｂｓ（２５７．６ｋｇ）に少しだけ減少した。図１０及び１１に
示すように、力のスパイク（実線上の点）は、オルガノモリブデン摩擦低減用添
加物が存在したときに明白であった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 磁気レオロジ−的制御流体と設計間隙との間の逆関係を示すグラ
フである。

【図２】 力ｖｓ速度によって測定した実施例１で記載した本発明の実施態
様で得られた性能曲線のグラフである。

【図３】 力ｖｓ速度によって測定した実施例１で記載した本発明の実施態
様で得られた性能曲線のグラフである。

【図４】 力ｖｓ速度によって測定した実施例２で記載した本発明の実施態
様で得られた性能曲線のグラフである。

【図５】 力ｖｓ速度によって測定した実施例２で記載した本発明の実施態
様で得られた性能曲線のグラフである。

【図６】 力ｖｓ速度によって測定した実施例３で記載した本発明の実施態
様で得られた性能曲線のグラフである。

【図７】 力ｖｓ速度によって測定した実施例３で記載した本発明の実施態
様で得られた性能曲線のグラフである。

【図８】 力ｖｓ速度によって測定した比較例Ａで得られた性能曲線の比較
グラフである。

【図９】 力ｖｓ相対位置によって測定した比較例Ａで得られた性能曲線の
比較グラフである。

【図１０】 力ｖｓ速度によって測定した比較例Ｂで得られた性能曲線の比
較グラフである。

【図１１】 力ｖｓ相対位置によって測定した比較例Ｂで得られた性能曲線
の比較グラフである。

【図１２】 球形減少のカルボニル鉄磁気応答粒子の走査電子顕微鏡写真か
らのデジタル画像である。

【図１３】 水噴霧によって製造した非球形鉄粒子の走査電子顕微鏡写真か
らのデジタル画像である。

【図１４】 周知の磁気レオロジ−装置のピストン部分の横断面側面、略図
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J069 AA50 DD25 5E041 BD07 CA10

Claims (31)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ０．０８ｍｍ〜０．７５ｍｍの設計間隙を有し、６〜１００
   ミクロンの数平均直径分布（ｄ₅₀）を特徴とする磁気応答粒子、及び該磁気応答
   粒子間の粒子間摩擦を低減する少なくとも１つの添加物を含有することを特徴と
   する磁気レオロジ−装置。
2. 【請求項２】 前記添加物が、無機モリブデン化合物、過フッ化炭化水素、
   又はそれらの混合物であることを特徴とする請求項１記載の磁気レオロジ−装置
   。
3. 【請求項３】 前記添加物は、磁気応答粒子の０．１〜１０重量％の量で存
   在することを特徴とする請求項１記載の磁気レオロジ−装置。
4. 【請求項４】 前記磁気応答粒子及び添加物は、実質的に乾燥粉末として提
   供されることを特徴とする請求項１記載の磁気レオロジ−装置。
5. 【請求項５】 前記磁気応答粒子が、非球形粉末であることを特徴とする請
   求項１記載の磁気レオロジ−装置。
6. 【請求項６】 前記磁気応答粒子は、全磁気レオロジ−組成物の６０〜９０
   重量％の量で提供されることを特徴とする請求項１記載の磁気レオロジ−装置。
7. 【請求項７】 前記磁気応答粒子は、１％以下の炭素を含有する鉄粒子であ
   ることを特徴とする請求項１記載の磁気レオロジ−装置。
8. 【請求項８】 前記添加物が、硫化モリブデン又はリン酸モリブデンである
   ことを特徴とする請求項１記載の磁気レオロジ−装置。
9. 【請求項９】 前記添加物が、二硫化モリブデンであることを特徴とする請
   求項１記載の磁気レオロジ−装置。
10. 【請求項１０】 前記添加物が、過フッ化炭素重合体であることを特徴とす
    る請求項１記載の磁気レオロジ−装置。
11. 【請求項１１】 前記添加物が、ポリテトラフルオロエチレンであることを
    特徴とする請求項１０記載の磁気レオロジ−装置。
12. 【請求項１２】 ６〜１００ミクロンの数平均直径分布を有する非球形磁気
    応答粒子、キャリヤ−流体、及び該磁気応答粒子間の粒子間摩擦を低減する少な
    くとも１つの添加物をを有することを特徴とし、狭い設計間隙を採用する装置に
    有用な磁気レオロジ−流体。
13. 【請求項１３】 前記添加物が、無機モリブデン化合物であることを特徴と
    する請求項１２記載の磁気レオロジ−流体。
14. 【請求項１４】 前記キャリヤ−流体は、天然油脂油、鉱物油、ポリフェニ
    ルエ−テル、二塩基酸、エステル、ネオペンチルポリオ−ルエステル、リン酸エ
    ステル、ポリエステル、シクロパラフィン油、パラフィン油、不飽和炭化水素油
    、合成炭化水素油、ナフテン油、一塩基酸エステル、グリコ−ルエステル、グリ
    コ−ルエ−テル、合成炭化水素、過フッ素化ポリエ−テル及びハロゲン化炭化水
    素から成る群から選択されることを特徴とする請求項１３記載の磁気レオロジ−
    流体。
15. 【請求項１５】 前記キャリヤ−流体が、パラフィン油、シクロパラフィン
    油、ナフテン油又は合成炭化水素油であることを特徴とする請求項１４記載の磁
    気レオロジ−流体。
16. 【請求項１６】 前記無機モリブデン化合物が、硫化モリブデン又はリン酸
    モリブデンであることを特徴とする請求項１３記載の磁気レオロジ−流体。
17. 【請求項１７】 前記無機モリブデン化合物が、二硫化モリブデンであるこ
    とを特徴とする請求項１３記載の磁気レオロジ−流体。
18. 【請求項１８】 さらに、チキソトロ−プ剤、カルボン酸塩石鹸、酸化防止
    剤、潤滑油又は粘度調整剤の１つ以上から成ることを特徴とする請求項１６記載
    の磁気レオロジ−流体。
19. 【請求項１９】 前記非球形磁気応答粒子が、水噴霧によって得られる少な
    くとも９５％の鉄を含有する鉄粒子から成ることを特徴とする請求項１２記載の
    磁気レオロジ−流体。
20. 【請求項２０】 前記非球形磁気応答粒子が、１０〜６０ミクロンの数平均
    直径分布を有することを特徴とする請求項１６記載の磁気レオロジ−流体。
21. 【請求項２１】 前記非球形磁気応答粒子が、１５〜３０ミクロンの数平均
    直径分布を有することを特徴とする請求項２０記載の磁気レオロジ−流体。
22. 【請求項２２】 前記添加物が、フルオロカ−ボン重合体であることを特徴
    とする請求項１２記載の磁気レオロジ−流体。
23. 【請求項２３】 前記添加物が、ポリテトラフロオロエチレンあることを特
    徴とする請求項１２記載の磁気レオロジ−流体。
24. 【請求項２４】 前記添加物が、鉱物油、パラフィン油、シクロパラフィン
    油、ナフテン油又は合成炭化水素油であることを特徴とする請求項２２記載の磁
    気レオロジ−流体。
25. 【請求項２５】 前記非球形磁気応答粒子が、１０〜６０ミクロンの数平均
    直径分布を有することを特徴とする請求項２２記載の磁気レオロジ−流体。
26. 【請求項２６】 前記非球形磁気応答粒子が、１５〜３０ミクロンの数平均
    直径分布を有することを特徴とする請求項２２記載の磁気レオロジ−流体。
27. 【請求項２７】 １０〜６０ミクロンの数平均直径分布を有する非球形磁気
    応答粒子及び該磁気応答粒子の０．１〜１０重量％の量の二硫化モリブデン又は
    ポリテトラフルオロエチレンから成ることを特徴とする磁気レオロジ−組成物。
28. 【請求項２８】 前記非球形磁気応答粒子が、水噴霧によって得られる少な
    くとも９５％の鉄を含有する鉄粒子から成ることを特徴とする請求項１６記載の
    磁気レオロジ−流体。
29. 【請求項２９】 前記非球形磁気応答粒子が、水噴霧によって得られる少な
    くとも９５％の鉄を含有する鉄粒子から成ることを特徴とする請求項２２記載の
    磁気レオロジ−流体。
30. 【請求項３０】 キャリヤ−流体及び請求項２７の磁気レオロジ−組成物か
    ら成ることを特徴とする磁気レオロジ−流体。
31. 【請求項３１】 水噴霧により得られる非球形磁気応答粒子及び該磁気応答
    粒子間の粒子間摩擦を低減する少なくとも１つの添加物、及びキャリヤ−流体か
    ら成ることを特徴とする磁気レオロジ−流体。