JPS6116793B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁性流体の製造装置に関するものであ
る。従来開発されている磁性流体は、殆んどがマ
グネタイト（Fe₃O₄）微粒子を分散相としたマグ
ネタイトコロイドであり、この外僅かにコバルト
微粒子を分散相としたものが知られている。

マグネタイトコロイドの磁性流体の製造法とし
ては、 (1) マグネタイトの塊を水、ケロシン等のコロイ
ド分散媒と表面活性剤の混合溶液中でボールミ
ルを用いて長時間（５〜20週間）粉砕した後、
大きい粒子径のものを分離して磁性流体を作る
湿式粉砕法。

(2) 第１鉄塩と第２鉄塩の混合水溶液にアルカリ
を加えてマグネタイト微粒子を共沈させた後、
表面活性剤を用いて解膠させて磁性流体を作る
湿式析出法がとられていた。

しかしながら、湿式粉砕法は長い粉砕時間を必
要とすると共に粉砕後粗大粒子を分離する工程を
必要とするため、生産効率が極めて悪い上、粗大
粒子の分離による原料の利用効率も悪いこと。原
理的に粉砕粒子の粒子径は広い範囲に分布される
ため、磁性流体の性質の制御、並びに品質管理が
困難であること。またこの方法に適用することが
できる磁性流体の磁性物質としては、マグネタイ
トのような軟くて脆い物質に限定され、ねばり強
い金属または合金には適用し難いこと等の多くの
欠点がある。

他方、湿式析出法は、鉄塩の共沈反応を利用す
るため、マグネタイトなどの強磁性液化物に対象
が限られ、広い範囲の強磁性物への適用が困難で
ある。またこの方法で得られる微粒子の粒径は
100〜200Åの範囲のそろつたものとなるが、更に
これより小さい粒径のものが得難い欠点がある。

磁性流体の性能を特徴づける最も重要なパラメ
ーターは磁性流体の持つ磁化の大きさである。マ
グネタイトコロイドを用いた磁性流体は、マグネ
タイト自身の持つ磁化の値が小さいため、磁性流
体の性能に限度がある。この問題に対する根本的
解決策は、本来磁化の大きい鉄、コバルト等の強
磁性金属、鉄ーコバルト合金、鉄−ニツケル合金
等の強磁性合金、あるいはラーベス相化合物等の
強磁性化合物からなるコロイドを用いること。ま
たこの場合、コロイド粒子の粒径を20〜100Åに
そろえたものとすることである。

この方向に沿つて従来技術としてコバルトカー
ボニル（Co₂（CO）₈）をトルエン中で熱分解し、
コバルトコロイドからなる磁性流体を製造する方
法が知られている。しかし、この方法によると得
られるコバルトコロイド粒子の粒径は約200Å程
度であり、濃いコロイド溶液中では凝集し易い欠
点があつた。

本発明はこれらの従来法における欠点をなくす
べくなされたもので、その目的は磁化の大きい強
磁性金属元素、強磁性合金ならびに強磁性化合物
の微粒子を分散相とし得られ、しかもそれらの微
粒子の粒径を20〜100Åの凝集に対して高い安定
性を持つコロイドとなした磁性流体を容易に効率
よく製造する装置を提供せんとするものである。

本発明の磁性流体の製造装置を図面に基いて説
明すると、第１図は本発明の磁性流体の製造装置
における実施態様の概要説明図で、第１図のａは
内周ドラム法、ｂは外周ドラム法、ｃはベルト法
を示す。第２図は内周ドラム法における一実施態
様装置における一部切断面を示す。

第１図ａにおいて説明すると、横型円筒ドラム
１内部を高真空もしくは低圧の不活性ガスまたは
低圧の酸素ガス雰囲気とする。円筒ドラム２はゆ
つくり回転または往復運動することができるよう
に構成する。円筒ドラム１の内部中央部に例えば
ベリリア（BeO）、またはアルミナ（Al₂O₃）等の
耐火物ルツボ７を設置し、該ルツボ７はタングス
テン、タンタル等のヒーターで加熱され、ルツボ
中にFe、Co、Ni、ガドミウム等の強磁性金属元
素、Cr、Mn、希土類元素の少なくとも１種の金
属を含む強磁性合金さたは強磁性化合物８（以下
これを総称して強磁性物質と略記する。）を装填
する。加熱は高周波加熱、赤外線またはレーザー
加熱、電子線加熱、アークプラズマ加熱であつて
もよい。また円筒ドラム１の底部に表面活性剤を
含有する磁性流体の媒質となる液体６を入れる。
該液体を構成する媒質としては、低蒸気圧の液体
例えばアルキルナフタリン、低蒸気圧の炭化水
素、アルキルジフエニルエーテル、ポリフエニル
エーテル、ジエステル、シリコーン油、フルオロ
カーボン油等が挙げられる。ただしこれらに限定
されるものではない。また表面活性剤としては、
前記媒質に可溶で、それより表面張力が小さく、
かつ強磁性物質に対して強い吸着性を示す感能基
を持つ表面活性剤が好ましい。例えば、カルボン
酸と金属またはアミンとの塩である石鹸、ソルビ
タンオレエート、ペンタエリスリツトオレエート
等の多価アルコール脂肪酸エステル、アルキルア
リルスルホン酸塩、オクタデシルベンゼンスルホ
ネート等のスルホン酸塩、その他リン酸塩、リン
酸エステル、アミン誘導体などが挙げられる。た
だし、これらに限定されるものではない。

円筒ドラム１を回転させると、該液体は円筒ド
ラムの内壁に沿つて展開し被膜が形成される。こ
の被膜に加熱によつて蒸発した強磁性物質の蒸気
が凝縮・付着して強磁体コロイドを生成する。生
成した強磁体コロイドは円筒ドラム底部に運ば
れ、これを繰返すことによつて所望の濃度の磁性
流体が得られる。図中、１３はルツボ７からの熱
輻射による表面活性剤を含有する液体の温度上昇
を防ぐための断熱板である。また円筒ドラムの外
周及び加熱電極部を水冷して液体の温度上昇を防
ぐようにすることが好ましい。

第１図ｂは内部を高真空、もしくは低圧の不活
性ガス、または低圧の酸素ガス雰囲気とした容器
１′中に回転円筒ドラム１と表面活性剤を含有す
る液体槽を設置し、回転円筒ドラム１の下部を液
体６い浸し回転させてドラム表面に液体被膜を形
成させ、該被膜に強磁性物質の蒸発物を凝縮させ
る装置である。

また、第１図ｃはｂにおける回転円筒ドラム１
に代え、ベルト１５をローラ１６，１６′，１
６″で回転させたものを使用するものである。

第１図に本発明の実施態様を例示したが、その
要旨は高真空もしくは低圧の不活性ガスまたは酸
素ガスの雰囲気中で、強磁性物質の蒸気を発生さ
せ、表面活性剤を含有する磁性流体の媒質となる
液体の被膜を形成し、この被膜を循環させなが
ら、前記強磁性物質の蒸気と接触・凝縮させてコ
ロイド液を連続的に製造する装置にある。従つて
その態様は変更し得られる。

本発明の磁性流体の製造装置によると、次のよ
うな優れた作用効果を奏し得る。

(1) 強磁性物質を加熱装置により蒸発させた蒸気
を表面活性剤を含有する磁性流体の媒質となる
液体と接触・凝縮させてコロイド液とするた
め、従来法におけるマグネタイト、コバルトの
ほか、他の強磁性金属は勿論、鉄、コバルト、
ニツケル、マンガン、クロム、ユーロビウム、
サマリウム、カドリウム、ネオジウム、プラセ
オジウムの少くとも一種以上を含む強磁性合
金、並びに強磁性化合物の磁性流体を製造する
ことができる。

従つて、従来法では得られなかつた飽和磁化
が2000ガウスを示す磁性流体を得ることが可能
であり、また熱伝導性並びに電気伝導性の優れ
たものとなし得る。

(2) 雰囲気を変えることによつて、強磁性金属酸
化物からなる磁性流体を製造し得られる。例え
ば適当量の酸素雰囲気とすることによつて、従
来型のマグネタイトコロイドからなる磁性流体
は勿論、多元素フエライトコロイドからなる磁
性流体の製造も可能である。

(3) 得られるコロイド粒子の粒径は20〜50Åのも
のであり、しかも円筒ドラムの回転数と強磁性
物質の蒸発量を相互に調節することによりその
粒径を制御し得られるため、得られる磁性流体
は凝集や沈殿を起こしにくく、高い安定性を示
し、低い粘性を持つたものとなる。

(4) 均一な粒子のものが容易に得られるため、従
来法における粒子の選別を必要としないため、
製造工程が簡単となると共に、歩止りも高く、
生産効率が優れたものとなる。

(5) 磁性流体を連続的に容易に製造することがで
き、製造の自動化も容易となり、また品質管理
も容易であり、工業的生産に適する。

等、従来法では得られない優れた効果を奏し得
る。

実施例 第２図に示す装置を使用した。１はパイレツク
スガラス製のドラムで金属製フランジ２に固定さ
れ、該ドラム１は真空回転シール３により気密性
を保つたままプーリー４により毎分２回転の速さ
で回転させた。この系はフランジ５を通して高真
空に排気した。アルキルナフタリン28ｇとアルキ
ルプロピレンジアミン２ｇからなる液６をドラム
１に底部に入れた。ドラム１の回転によつてドラ
ム内壁にその液体を膜状に展開させ再び底部にも
どし、この過程を連続的に繰り返した。

らせん状に巻いたタングステン線ヒーターの中
に設置されたアルミナ製ルツボ７に粒状電解コバ
ルト８を約10ｇ入れた。電流導入端子９及び電極
１０を通じてタングステン線ヒーターに電流を流
し、コバルト粒子８を加熱蒸発させた。その電流
値は40アンペアであつた、蒸発したコバルト原子
は真空中を飛翔し、ドラム２内壁上部において液
体膜面上で凝宿・付着し金属コバルトのコロイド
を生成し、ドラムの回転によりドラム底部の溜部
に至り磁性流体を生成した。

なお、加熱ルツボ７からの輻射熱による加熱を
防ぐために、ドラム１の側面をノズル１１から水
を流し冷却し、回転軸シールはノズル１２から低
温ガス噴射により冷却すると共に、反射板１３を
設けて断熱した。またコツク１４はコバルト粒子
原料、液体の挿入及び生成した磁性流体の取出し
口を封鎖するものである。

以上の作動を30分間行うことにより、200ガウ
ス／c.c.の磁化を持つコバルト磁性流体が得られ
た。またコバルトの量を増したり、他の強磁性合
金または強磁性化合物を使用することにより1600
ガウス／c.c.程度の磁化を持つ磁性流体の製造が可
能である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を示すもので、第１図
のａ，ｂ及びｃはそれぞれ、円周ドラム法、外周
ドラム法及びベルト法における装置の説明図であ
り、第２図は実施態様装置の一部切断面である。 １：ドラム、１′：真空容器、２：フランジ、
３：真空回転軸シール、４：プーリー、５：フラ
ンジ、６：表面活性剤を含有する液体、７：ルツ
ボ、８：強磁性物質原料、９：電流導入端子、１
０：電極、１１：冷却水ノズル、１２：低温ガス
噴射ノズル、１３：反射板、１４：コツク、１
５：回転ベルト、１６，１６′，１６″：ローラ
ー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内部を高真空もしくは低圧の不活性ガスまた
   は酸素ガス雰囲気とした容器中に、強磁性金属元
   素、強磁性合金または強磁性化合物の加熱蒸発装
   置を設置すると共に、表面活性剤を含有する磁性
   流体の媒質となる液体を収容し、該液体の被膜を
   形成し、その液体被膜を循環させながら蒸発した
   強磁性金属元素、強磁性合金または強磁性化合物
   の蒸気と接触させて凝縮させるようにしたことを
   特徴する磁性流体の製造装置。