JPH01209704A - 磁性流体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁性流体に関する。更に詳しくは、磁化特性
にすぐれかつ廉価な磁性流体に関する。

〔従来の技術〕

従来用いられている磁性流体には、主としてマグネタイ
トやマンガン・亜鉛フェライトなどのフェライト類微粒
子を基油中や水中に分散させた金属酸化物磁性流体ある
いはＦｅ、　Ｃｏ、　Ｎｉなとの強磁性金属または強磁
性金属合金の微粒子を基油中に分散させた金属磁性流体
などがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

これらの従来公知の磁性流体の場合には、次のような問
題点がみられる。

金　　　　　　ヒ　　　　　　　　５ これの磁化特性は、金属酸化物磁性体自身の飽和磁化が
約１０００〜６０００Ｇ程度と小さいため、例えば第１
〜２図のグラフに点線で示される如く、初磁化率（磁化
曲線の立上り勾配）が小さく、磁場を大きくしても中々
磁性流体の磁化が飽和値に近付かないという問題点を有
している。そのため、例えばこの磁性流体を磁性流体シ
ールとして用いた場合には、そのシール耐圧は第１図斜
線図の面積、即ち磁性流体の磁化の値をシール部の最小
磁場から最大磁場迄積分した値となるため、磁化特性曲
線の立上りがなだらかである分だけ、シール耐圧が小さ
くなって−まうという問題がみられる。

こうした問題点を解決するために、従来から磁性体微粒
子の粒径を大きくする方法が用いられているが、微粒子
の粒径を大きくするとそれの分散性が低下し、磁性流体
シールに用いた場合には、シール寿命が短かくなってし
まうという新たな問題をひき起す。

皇１棗１盪生 これの磁化特性は、金属あるいは金属合金磁性体自身の
飽和磁化が約６０００〜２４０００Ｇ程度と、金属酸化
物磁性体のそれと比べて大きいため、初磁化率および飽
和磁化も大きいが、これの原料コストおよび製造コスト
が高いため、金属酸化物磁性流体と比較して非常に高価
であるという問題がある。

また、これを磁性流体シールに用いた場合には、酸化安
定性が悪いため、使用雰囲気がアルゴンガス中、窒素ガ
ス中などの不活性ガス中に限定されるという問題点もみ
られる。

本発明の目的は、従来技術にみられるこのような問題点
を克服し、磁化特性にすぐれしかも廉価な磁性流体を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

かかる目的を達成せしめる本発明の磁性流体は。

界面活性剤で被覆された磁性金属、磁性金属合金または
磁性金属酸化物以外の磁性金属化合物の微粒子およびこ
れらより低い飽和磁化値を有する。

界面活性剤で被覆された磁性金属酸化物微粒子を基油中
に分散せしめてなる。

より高い飽和磁化値を有する磁性体微粒子としては、一
般に次の３種のものが用いられる。なお、ここで磁性と
は、強磁性（フェロ磁性）またはフェリ磁性を指してい
る。

磁性金属：Ｆｅ、　Ｃｏ、　Ｎｉの３ｄ遷移金属Ｇｄ、
　Ｔｂ、　ｏｙなとの重希土類金属これらの内、Ｎｉは
あまり飽和磁化が大きくなく２重希土類金属はキューリ
ー点が低いので、特にＦｅ、　Ｃｏが好ましい。

磁性金属合金：Ｆｅ、　Ｃｏ、　Ｎｉの２種以上を含む
合金Ｆｅ、　Ｃｏ、　Ｎｉの１種以上とＶ、　Ｃｒ、　
Ｍｎ。

Ｃｕ、Ｚｎの１種以上を含む合金 ホイスラー合金Ａ、　ＭｎＢ ＾：　Ｃｕ、　Ａｕ、　Ｐｄ、　Ｎｉ、　Ｇ。

Ｂ　：　Ａ　Ｑ　、　Ｉｎ、　Ｓｎ、　Ｇａ、　Ｇｅ、
　Ｓｂ、　ＳＬ重希土類金属含む合金 これらの内、キューリー点が常温より十分高く、飽和磁
化の大きいものが選ばれ、特にＦｅ・Ｃｏ合金、Ｆｅ−
ｃｏ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｃｏ２Ｍｎ５ｉ（ホ
イスラー合金）などが好ましい。・磁性金属酸化物以外
の磁性金属化合物：３ｄ遷移金属の化合物 希土類元素の化合物 これらの内、　Ｆｅ４Ｎ、　Ｆｅ、Ｐ、　Ｆｅ５Ｃ，Ｆ
ａ、Ｂ。

Ｆｅ、Ａ　ｎ　、　Ｆｅ３Ｓｉ、　ＹＣｏ、　、　Ｌａ
Ｃｏ、　ＦｒＣｏ、　、　ＳｍＣｏ。

などが好ましい。

これらの磁性体微粒子は、基油中に分散せしめるために
、用いられる基油の種類に応じて、各種の界面活性剤で
被覆して用いられる０例えば、基油として低蒸気圧基油
が用いられる場合には、それに対して約０．１〜ｌの重
量比で１次の３種のものが用いられる。

（１）アルケニルコハク酸イミド誘導体（２）モノ−ま
たはジ−オキシアルキレン基含有リン酸エステルまたは
それらの混合物 Ｈ ＲＯ（Ｃ，Ｈ，ｎｏ）４〜．。−Ｐ＝０Ｈ （３）ポリエーテル型非イオン界面活性剤また、より低
い飽和磁化値を有する磁性金属酸化物微粒子としては、
スピネル型酸化物やガーネット型酸化物のいずれをも用
いることができるが、マグネタイトやマンガン・亜鉛フ
ェライトによって代表されるフェライト類、即ちスピネ
ル型磁性酸化物が好んで用いられる。

フェライト類微粒子は、一般に粒径、組成の制御の容易
さ、生産効率の点などから共沈法によって製造されるの
で、水中で界面活性剤を吸着させる必要があり、そのた
めにまず水溶性の界面活性剤を被覆する必要がある。か
かる水溶性界面活性剤としては、次のようなものが用い
られ、好ましくは高級脂肪酸塩またはソルビタンエステ
ルが用いられる。

オレイン酸ナトリウムなどの高級脂肪酸塩オレイン酸、
ステアリン酸などの高級脂肪酸エアロゾル−〇Ｔなどの
ジアルキルスルホこはく酸塩ポリオキシエチレンアルキ
ルエステル ドデシル硫酸エステルなどのアルコール硫酸エステルア
ルキルベンゼンスルホン酸 オレイルリン酸塩などのリン酸塩 ポリオキシエチレンアルキルアミン グリセリンエステル アミノアルコールエステル しかるに、これらの界面活性剤を被覆した微粒子は、被
覆層の親油性基の部分の長さが短かいため、ケロシン、
トルエンなどの限られた溶媒にしか分散せず、低蒸気圧
基油には分散しない、そこで、水溶性界面活性剤を被覆
した上に、更に低蒸気圧基油と親和性のある油溶性の界
面活性剤、例えば前記（１）〜（３）に列記したような
界面活性剤による被覆が行われる。

これらの界面活性剤で被覆された２種の磁性体微粒子は
、より飽和磁化の高い方の磁性体微粒子が約１０〜９０
体積算、好ましくは約２０〜５０体積算を。

またより飽和磁化の低い方の磁性体微粒子が約１０〜４
０重量％、好ましくは約８０〜５０体積算をそれぞれ占
めるような割合で用いられる。前者の使用割合がこれよ
り少ないと、初磁化率向上の効果があまりみられなくな
り、一方これより多く用いると低価格化の意味がなくな
る。

これら２種の磁性体微粒子を分散させる基油としては、
分散が行われる限り任意のものを使用することができる
が、磁性流体が磁性流体シールなどに用いられる場合に
は、低蒸気圧油の使用が望ましい。

低蒸気圧基油としては、２５℃において０．１ｍｍ＋Ｈ
ｇ以下、好ましくは０．０１ｍｍＨｇ以下の蒸気圧を有
する液体、例えば天然油である鉱油、スピンドル油など
、あるいは合成油である高級アルキルベンゼン、高級ア
ルキルナフタリン、ポリブテン（分子量約３００〜２０
００）、ジカルボン酸ジエステル（ジオクチルアゼレー
ト、ジオクチルアジペート、ジオクチルセバケート、ジ
ブチルフタレート、ジブチルフレ−トなど）、ポリオー
ルポリエステル（ネオペンチルグリコール、トリメチロ
ールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリス
リトールなどのポリオールと炭素数６〜１０のカルボン
酸とのポリエステル、例えばトリメチロールプロパント
リｎ−へブチルエステル、ペンタエリスリトールテトラ
ｎ−ヘキシルエステル、ペンタエリスリトールテトラ２
−エチルヘキシルエステルなど）、リン酸トリエステル
（リン酸トリブチルエステル、リン酸トリ２−エチルヘ
キシルエステル、リン酸トリクレジルエステルなど）が
、得られる磁性流体中の２種の磁性体微粒子の分散濃度
が合計約１０〜４０重量％となるような割合で用いられ
る。

磁性流体の製造は、これら２種の磁性体微粒子を基油中
に加え、ホモジナイザーなどを用いて分散せしめること
により行われる。

〔作用〕および〔発明の効果〕 飽和磁化の値の異なる２種類以上の磁性体微粒子を基油
中に分散せしめた本発明の磁性流体は、初磁化率が大き
く、また磁化の値も低磁場でも十分大きな値となり、磁
場を大きくするにつれて磁化が速やかに飽和値に達する
というすぐれた磁化特性を示している。

これは、低磁場領域において、主として磁性体自身の飽
和磁化が大きい方の磁性体微粒子が磁場方向に配列し、
即ち磁性流体が磁化し、また磁場の値がある程度大きく
なると、磁性体自身の飽和磁化の小さい方の磁性体微粒
子も、熱騒乱エネルギーに打ち勝って磁場方向に十分配
列できるようになり、磁性流体の磁化の値が急速に飽和
値に近付くためと考えられる。

本発明に係る磁性流体を磁性流体シールに用いた場合に
は、低磁場領域から速やかに磁化の値が飽和値に近付く
ため、従来の金属酸化物磁性流体と比べて大きなシール
耐圧が得られ、また従来の金属磁性流体と比較して、廉
価であるばかりではなく、酸化され難いので、それの使
用雰囲気も制限されることがない、従って、この磁性流
体は。

真空やダストなどのシールを行なう磁性流体シールなど
に好適に用いることができる。

〔実施例〕

次に、実施例について本発明を説明する。

実施例１ ポリブテニルコハク酸イミドテトラエチレンペンタミン
（ポリブテニル基分子量約１０００）で被覆したコバル
ト微粒子（粒程約６０〜８０人）６ｇと順次オレイン酸
および上記ポリブテニルコハク酸イミドテトラエチレン
ペンタミンで被覆したマグネタイト微粒子（粒径約８０
〜１２０人）３０ｇとを、エイコシルナフタリン１００
ｍ　Ｑ中に分散させて磁性流体を得た。

この磁性流体について、２５℃における磁化特性曲線を
測定し、第１図のグラフに実線で示されるような結果を
得た。この磁性流体は、点線で示される従来の酸化物磁
性流体（上記マグネタイト微粒子のエイコシルナフタリ
ン分散物）の磁化特性曲線と比較して、初磁化率が大き
く、磁化が速やかに飽和値に近付くばかりではなく、よ
り酸化し難くまたより廉価でもある。

実施例２ 前記ポリブテニルコハク酸イミドテトラエチレンペンタ
ミンで被覆した鉄−コバルト合金（Ｃｏ　３０原子％）
微粒子（粒径約３０〜５０人）６ｇと順次オレイン酸お
よび前記ポリブテニルコハク酸イミドテトラエチレンペ
ンタミンで被覆したマンガン・亜鉛フェライト（Ｍｎ、
、ＺｎｏｔＯ・Ｆｅ、０．）微粒子（粒怪約８０−１２
０人）３０ｇとを、エイコシルナフタリン１００ｍ　Ｑ
中に分散させて磁性流体を得た。

この磁性流体について、２５℃における磁化特性曲線を
測定し、第２図のグラフに実線で示されるような結果を
得た。この磁性流体は、点線で示される従来の酸化物磁
性流体（上記マンガン・亜鉛フェライト微粒子のエイコ
シルナフタリン分散物）の磁化特性曲線と比較して、初
磁化率が大きく、磁化が速やかに飽和値に近付くばかり
ではなく、より酸化し難くまたより廉価である。

実施例３ 前記ポリブテニルコハク酸イミドテトラエチレンペンタ
ミンで被覆した窒化鉄（Ｆｅ４Ｎ）微粒子（粒径約６０
〜８０人）６ｇと実施例１のオレイン酸およびポリブテ
ニルコハク酸イミドテトラエチレンペンタミン被覆マグ
ネタイト微粒子３０ｇとを、エイコシルナフタリンｌｏ
Ｏｍｆｉ中に分散させて磁性流体を得た。

この磁性流体について、２５℃における磁化特性曲線を
測定し、第３図のグラフに実線で示されるような結果を
得た。この磁性流体は、点線で示される従来の酸化物磁
性流体の磁化特性曲線（第１図と同じ）と比較して、初
磁化率が大きく、磁化が速やかに飽和値に近付くばかり
ではなく、より廉価である。また、これは、コバルト、
鉄あるいはこれらの合金と比較して酸化し難い窒化鉄を
用いているため、特に酸化安定性の点ですぐれている。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は、それぞれ実施例１〜３で得られた磁性流
体の磁化特性曲線を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．界面活性剤で被覆された磁性金属、磁性金属合金ま
   たは磁性金属酸化物以外の磁性金属化合物の微粒子およ
   びこれらより低い飽和磁化値を有する、界面活性剤で被
   覆された磁性金属酸化物微粒子を基油中に分散せしめて
   なる磁性流体。