專利名稱：磁流變組合物與器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及當(dāng)置于磁場中時具有改進性能的磁流變組合物。更具體地說，本發(fā)明涉及具有改進的可控性的大粒子磁流變組合物。
背景技術(shù)：
磁流變流體是包含場極化的粒子組份和液體載體組份的磁場響應(yīng)流體。磁流變流體用于控制振動和/或和/或噪音的設(shè)備或者系統(tǒng)中。已經(jīng)提出磁流變流體可用于控制在各種各樣的設(shè)備中的阻尼，比如阻尼器、減震器和彈性體的裝置。同樣提出它們可用于控制制動器、離合器和閥的壓力和/或扭矩。磁流變流體被認為在許多應(yīng)用場合優(yōu)于電流變流體，因為它們顯示出更高的屈服強度，可以產(chǎn)生更大的阻尼力。
該粒子組份組合物通常包括微米尺寸的磁響應(yīng)粒子。在磁場存在下，該磁響應(yīng)粒子被極化，因此有序地成為粒子或者粒子小纖維鏈。該粒子鏈增加了流體的表觀粘度(流阻)，導(dǎo)致形成具有屈服應(yīng)力的固體，為引起磁流變流體流動必須克服所述的應(yīng)力。當(dāng)磁場移去時粒子回到無組織的狀態(tài)，這降低了流體的粘度。
磁流變流體中的許多磁響應(yīng)粒子由分散在載流體內(nèi)直徑為1～10微米的球形鐵磁的或者順磁粒子組成。小尺寸的磁粒子容易懸浮，可使設(shè)計的設(shè)備具有小間隙。然而，使用小尺寸的粒子有許多缺點。例如，對于其中可能應(yīng)用磁流變技術(shù)的應(yīng)用場合，細的磁響應(yīng)粒子的供應(yīng)不充分。況且，使用鐵微粒，由于用于得到這樣的粒子的方法，限制了能被使用的治金學(xué)范圍。最通常使用的鐵，羰基鐵，源自于五羰鐵鹽。該粒子通過沉淀“生長”，導(dǎo)致極低碳含量的球形未減小的粒子。做為選擇，如果能使用大粒子代替微粒，可制備各種各樣的金屬的混合物，然后通過粒子減小法減少尺寸。進一步地，小的金屬粉末可能難以處理，因為它們當(dāng)接近微米尺寸時可有粉塵爆炸危險。另外，小直徑磁響應(yīng)粒子比較大粒子更加昂貴。
根據(jù)Levin et al.的“Some Features of the MagnetorheologicalEffect”，J.Engin.Physics and Thennophysics，70(5)769-772(1997)，最廣泛地使用和便宜的粉末羰基鐵包含尺寸到微米的球狀顆粒。Levin etal.研究了在磁場存在下分散的鐵磁相粒子在寬的濃度范圍內(nèi)的磁流變懸浮體的流變性質(zhì)。研究概要聲稱通過改變鐵磁粒子的尺寸和形狀、將非磁化粒子引入分散介質(zhì)和通過將該介質(zhì)加熱到居里溫度，可以使磁流變懸浮體的粘性應(yīng)力增量的控制范圍加寬。
在本領(lǐng)域中需要一種磁流變組合物，其可利用便宜的大尺寸的非球形磁響應(yīng)粒子，當(dāng)用于磁流變流體時顯示出優(yōu)異的磁流變性能。本發(fā)明提供這樣的一種組合物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種磁流變組合物，包括具有數(shù)均直徑分布d50為6～100微米的非球形磁響應(yīng)粒子和處于磁響應(yīng)粒子之間的至少一種減少顆粒間摩擦的添加劑。組合物的流體實施方式中進一步地包含一種載流體。本發(fā)明特別涉及磁流變流體，包括由水霧化生產(chǎn)的非球形磁響應(yīng)粒子、至少一種位于磁響應(yīng)粒子之間減少顆粒間摩擦的添加劑和一種載流體。
本發(fā)明同樣涉及包含上述流體的磁流變設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的阻尼裝置包含合乎技術(shù)規(guī)范的裝置間隙，其中磁流變組合物位于其中。
附圖簡述

圖1是圖解說明由磁流變控制流體產(chǎn)生的力與裝置間隙之間的反比關(guān)系。
圖1a是用圖表示當(dāng)力對速度進行測定時實施例1中描述的本發(fā)明實施方式得到的性能曲線。
圖1b是用圖表示當(dāng)力對相對位置進行測定時實施例1中描述的本發(fā)明實施方式得到的性能曲線。
圖2是用圖表示當(dāng)力對速度進行測定時實施例2中描述的本發(fā)明實施方式得到的性能曲線。
圖2b是用圖表示當(dāng)力對相對位置進行測定時實施例2中描述的本發(fā)明實施方式得到的性能曲線。
圖3是用圖表示當(dāng)力對速度進行測定時實施例3中描述的本發(fā)明實施方式得到的性能曲線。
圖3b是用圖表示當(dāng)力對相對位置進行測定時實施例3中描述的本發(fā)明實施方式得到的性能曲線。
圖4是用圖表示當(dāng)力對速度進行測定時比較實施例A中得到的比較性能曲線。
圖4b是用圖表示當(dāng)力對相對位置進行測定時比較實施例A中得到的比較性能曲線。
圖5是用圖表示當(dāng)力對速度進行測定時比較實施例B中得到的比較性能曲線。
圖5b是用圖表示當(dāng)力對相對位置進行測定時比較實施例b中得到的比較性能曲線。
圖5是球形減小的羰基鐵磁響應(yīng)粒子的從掃描電子顯微照相得到的數(shù)字圖象。
圖6是由水霧化生產(chǎn)的非球形鐵粒的從掃描電子顯微照相得到的數(shù)字圖象。
圖7是截面的側(cè)視圖，簡單的示意MR阻尼裝置的活塞部分。
本發(fā)明的詳細說明本發(fā)明使用的“力輸出”意思是取決于不同的裝置為阻尼力、扭矩、制動力或者類似的力。“屈服強度”是超過該屈服應(yīng)力所需要的力?！扒?yīng)力”是當(dāng)置于磁場中時，為引起磁流變組合物流動必須要超過的應(yīng)力，或者處于“接通狀態(tài)”。本發(fā)明中不存在磁場稱為“阻斷狀態(tài)”。本發(fā)明使用的“接通狀態(tài)力”是由于施加磁場產(chǎn)生的裝置的合力。“阻斷狀態(tài)力”意思是當(dāng)沒有施加磁場時由裝置產(chǎn)生的力。
本發(fā)明提供一種可用于使用窄的設(shè)計間隙的磁流變設(shè)備的磁流變組合物，并當(dāng)置于磁場中時可提供改進的性能。具體地說，該磁流變組合物可提供改進的置于磁場中的接通狀態(tài)和阻斷狀態(tài)的性能。進一步地，本發(fā)明提供一種磁流變組合物，當(dāng)用作或者處于磁流變流體中時可傳遞減小的接通狀態(tài)和阻斷狀態(tài)力。由于當(dāng)前可獲得的用于該用途的球形小尺寸磁響應(yīng)粒子昂貴，長期以來希望利用大的非球狀顆粒用于磁流變流體組合物。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在具有窄的設(shè)計間隙的設(shè)備中，在磁流變流體中使用不規(guī)則形狀和較大直徑尺寸的磁響應(yīng)粒子，一旦磁響應(yīng)粒子大小增加到某一水平，導(dǎo)致不穩(wěn)定的出力和不可預(yù)知性的作用。況且，當(dāng)大尺寸的非球形磁響應(yīng)粒子用于窄的設(shè)計間隙設(shè)備中時，發(fā)生顆粒間摩擦，降低了磁流變組合物的工作特性?，F(xiàn)在發(fā)現(xiàn)低成本大直徑的磁響應(yīng)粒子可用于磁流變組合物，而且根據(jù)本發(fā)明當(dāng)在組合物中加入一種降低摩擦的添加劑時具有改進的性能。進一步地已經(jīng)發(fā)現(xiàn)甚至不規(guī)則或者非球形的磁響應(yīng)粒子可以用于具有窄的設(shè)計間隙的磁流變設(shè)備中，當(dāng)提供這樣的添加劑時具有良好的結(jié)果。因此，本發(fā)明提供一種使用一種組合物的磁流變設(shè)備，所述的組合物包括特定尺寸的磁響應(yīng)粒子和可減少粒子之間的顆粒間摩擦的添加劑。
一種磁流變流體可控制的阻尼器具有固定外殼、活動的活塞和場頻信號發(fā)生器的主要部件。MR阻尼器具有兩種基本模式的操作滑板和流動(或者閥)模式。兩種模式的部件存在于每個MR阻尼器，流動或者閥模式的力組件占優(yōu)勢。
阻尼器作為Coulomb或者Bingham類型阻尼器起作用，其中希望產(chǎn)生的力與活塞速度無關(guān)，因此在低或者零速情況下可以產(chǎn)生大的力。該獨立性改進了阻尼器的可控性，使力成為磁場強度的函數(shù)，所述的磁場強度在電路中是電流的函數(shù)。
圖7描述橫截面?zhèn)纫晥D，簡單的示意MR設(shè)備的活塞部分，是本領(lǐng)域眾所周知的，而且充分地說明于1994年1月11日公開的U.S.No.5,277,281中?；钊挥谕鈿ぶ畠?nèi)(未示意)?；钊麠U上形成的活塞頭30具有比該外殼內(nèi)徑更小的最大直徑。在圖7中，描述的活塞實施方式包含位于杯狀組件53中纏繞于堆芯組件43上的線圈40。通過如下導(dǎo)線經(jīng)由活塞的與線圈的電接線未示意，一種是連接到延伸經(jīng)過活塞桿32的導(dǎo)電桿的第一端，連接到線圈繞組第一端的引線和來自線圈繞組另一端的接地線。未示意的活塞桿32的上端具有在其上形成的螺紋以連結(jié)到阻尼器上。外部電源通連到引線，取決于應(yīng)用在12-24伏電壓的情況下可提供0-4安培的電流。
杯狀組件53具有多個通路56，每一通路具有在其中形成的預(yù)先確定的間隙。在另外的典型的實施方式中，該間隙位于環(huán)狀空間內(nèi)。一個或多個密封比如在54，繞杯狀組件53周邊延伸。通過任何扣緊裝置將杯狀組件53結(jié)合到芯組件43上，未示意。做為選擇，如果希望，線圈可與外殼關(guān)聯(lián)提供一種更固定的線圈的可能性。本發(fā)明的設(shè)備利用0.1～0.75毫米，優(yōu)選0.4～0.6毫米預(yù)先確定的環(huán)形流間隙。希望間隙要小以提供緊湊的可產(chǎn)生相對高接通狀態(tài)力的MR流體設(shè)備。粒子組分比如羰基鐵可容易地用于具有這樣間隙尺寸的MR設(shè)備，不產(chǎn)生靜摩擦。然而，較大平均粒子直徑(d50)的不規(guī)則形狀粒子，在間隙尺寸為0.08毫米～0.75毫米，尤其0.08～0.4毫米時，在設(shè)備中顯示出靜摩擦。所述的靜摩擦通過力的尖峰或者活塞不規(guī)則出力得以證明，在低活塞速度時是一個具體的問題。
本發(fā)明使用的磁響應(yīng)粒子可以是任何熟知顯示磁流變活性的固體。用于本發(fā)明的典型的粒子組分由例如順磁性的、超順磁性的或者鐵磁的化合物組成?？赡苁褂玫拇彭憫?yīng)粒子的特定例子包括由如下材料組成的粒子比如鐵、鐵合金、氧化鐵、一氮化二鐵、碳化鐵、羰基鐵、二氧化鉻、低碳鋼、硅鋼、鎳、鈷、和其混合物。氧化鐵包括所有的熟知純鐵的氧化物，比如Fe2O3和Fe3O4，以及包含少量另外的元素比如錳、鋅或者鋇的那些。氧化鐵的特定的例子包括鐵氧體和磁鐵礦。另外，磁響應(yīng)粒子組份由任一熟知的比如包含鋁、硅、鈷、鎳、釩、鉬、鉻、鎢、錳和/或銅的那些鐵合金組成。
在本發(fā)明中用作磁響應(yīng)粒子的鐵合金包括鐵-鈷和鐵-鎳合金。該鐵鈷合金優(yōu)選用于磁流變組合物，鐵∶鈷比例為約30∶70～95∶5，優(yōu)選為約50∶50～85∶15，而鐵鎳合金的鐵-鎳比例為約90∶10～99∶1，優(yōu)選為約94∶6～97∶3。鐵合金可能包含少量另外的元素，比如釩、鉻等等以改進該合金的延展性和機械性能。這些另外的元素通常的含量小于約3.0wt％。
最優(yōu)選用于本發(fā)明的磁響應(yīng)粒子是具有高鐵含量，通常大于或者至少約95％鐵的粒子。優(yōu)選，所使用的磁響應(yīng)粒子小于約1wt％、更優(yōu)選小于0.05wt％的碳。在特別的優(yōu)選實施方式中，磁響應(yīng)粒子包含約98％～約99％的鐵與小于約1％的氧和氮。這樣的粒子例如可通過熔融鐵的水霧化或者氣體霧化得到。具有該特征的鐵粒子市場上可買到。用于本發(fā)明的磁響應(yīng)粒子的例子包括Hoeaganes FPI、1001HP和ATW 230。另外優(yōu)選的粒子包括不銹鋼粉比如430L和410L。
本發(fā)明的粒子組份通常是金屬粉末形式。磁響應(yīng)粒子的粒子大小應(yīng)這樣選擇以使它置于磁場中時顯示出多疇特征。磁響應(yīng)粒子的數(shù)均粒徑分布通常為約6～約100微米，優(yōu)選約10～約60微米。在最優(yōu)選實施方式中，該磁響應(yīng)粉末的數(shù)均粒徑分布大約為15～約30微米。粒子組份可能包含各種大小的磁響應(yīng)粒子，只要數(shù)均粒徑分布如上述提出的。優(yōu)選，粒子組份的至少約60％的粒子直徑至少為16微米。最優(yōu)選，粒子組份的至少約70％的粒子直徑至少為10微米。通過掃描電子顯微術(shù)、激光散射技術(shù)或者使用各種各樣的提供具體網(wǎng)目尺寸的篩子可確定磁響應(yīng)粒子的尺寸。
本發(fā)明的磁響應(yīng)粒子可能是球形，但是優(yōu)選為不規(guī)則或者非球形。本發(fā)明的非球形磁響應(yīng)粒子的顆粒分布可能有一些在分布之內(nèi)的幾乎是球狀的顆粒。然而，在優(yōu)選實施方式中超過約50-70％的粒子為不規(guī)則形狀。圖5是來源于五羰基化鹽的球形羰基鐵粉粒的掃描電子顯微照相。圖6是由水霧化得到的非球形鐵粒的掃描電子顯微照相。該鐵粒子的含量大約與圖5和6兩者的一樣，具有約99％的鐵、小于約1％的氮和1％的氧及小于約0.05％的碳。
用于本發(fā)明的最優(yōu)選磁響應(yīng)粒子是包含至少99％鐵而且具有由水霧化得到的尺寸和形狀的鐵粒子。存在于磁流變組合物中磁響應(yīng)粒子的含量為磁流變組合物總量約60～約90wt％，優(yōu)選為約65～約80wt％。
本發(fā)明的磁流變組合物包括一種或多種可減少磁響應(yīng)粒子之間顆粒間摩擦的添加劑。因此得到的磁流變組合物當(dāng)用于磁流變流體組合物時可提供改進的性能。具體地說，發(fā)現(xiàn)由載流體比如油和不規(guī)則形狀的大鐵粒子組成的磁流變流體，當(dāng)用于設(shè)備比如阻尼器中時具有高的接通和阻斷狀態(tài)力。這些流體同樣在性能曲線中有分散的峰值，這主要是在阻尼器中方向變化時發(fā)生的。在理想的系統(tǒng)中，使用具有不規(guī)則形狀粒子的添加劑可減少阻斷狀態(tài)力但增加接通狀態(tài)力。發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明使用添加劑，與包含非球形磁響應(yīng)粒子而不含減少顆粒間摩擦的添加劑的磁流變流體相比，降低了接通和阻斷狀態(tài)力，并改進了磁流變流體的性能。盡管不太希望減少接通狀態(tài)力，但考慮到阻斷狀態(tài)力減少的優(yōu)點，這樣的減少應(yīng)最小。具體地說，阻斷狀態(tài)力的減少為約2％～約20％，接通狀態(tài)力減少約3％～約20％。盡管不希望被任何的理論束縛，但相信添加劑在起作用涂敷該金屬粒子或者摻雜到磁響應(yīng)粒子之間以作為一種減少摩擦劑。進一步地相信這些添加劑同樣可能與設(shè)備的表面相互作用以減少流體和設(shè)備之間產(chǎn)生的摩擦。
用于減少顆粒間摩擦的本發(fā)明添加劑包括無機的鉬化合物或者碳氟聚合物。減少摩擦的添加劑不包括玻璃質(zhì)的分散劑顆粒，其具有間接的減少摩擦特征，比如公開在US 5,354,488中。另外，可以使用無機鉬化合物的組合物及碳氟聚合物的混合物。在本發(fā)明中，如果適當(dāng)，任何這些化合物的組合物同樣可用作添加劑。優(yōu)選，無機鉬化合物是硫化鉬或者磷酸鉬。在最優(yōu)選實施方式中，該添加劑是二硫化鉬。優(yōu)選的碳氟聚合物是四氟乙烯、氟化乙烯丙烯聚合物或者六氟丙烯環(huán)氧類聚合物。在最優(yōu)選實施方式中使用碳氟聚合物，該添加劑是聚四氟乙烯。該減少摩擦的添加劑的含量基于磁響應(yīng)粒子的總重量為約0.1～約10wt％。在優(yōu)選實施方式中，減少摩擦的添加劑組份的含量基于磁響應(yīng)粒子的總重量為約1wt％～約50wt％，更優(yōu)選為2～4wt％。
如果適當(dāng)，該磁響應(yīng)粒子和該減少摩擦的添加劑可以作為基本上干燥粉混合物提供。術(shù)語“基本上干燥的”是指通常小于約1％水或者濕氣的粉末。在優(yōu)選實施方式中，該粉末小于約0.5％的濕氣。對于適當(dāng)?shù)膽?yīng)用場合可以干燥的形式使用干燥粉混合物。在可選擇的方案中，可以將載流體加入到磁響應(yīng)粒子和減少摩擦的添加劑的粉末混合物中以提供磁流變流體。
本發(fā)明的磁流變組合物可以作為不含載流體的干燥的預(yù)混物提供，或者照通常的樣子初始與載流體結(jié)合以提供磁流變流體組合物。磁流變流體中磁流變組合物的量取決于希望的流體的磁活性和粘度。通常，磁流變流體中磁流變組合物的量基于磁流變流體的總體積為約5～約50，優(yōu)選為約10～約30vol％。
載體組份是可形成磁流變流體連續(xù)相的流體。用于從本發(fā)明磁流變組合物形成磁流變流體的載流體可以是已知的用于磁流變流體的任一載體或者載流體。如果磁流變流體是水流體，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員了解此處公開的添加劑的那一個適于這樣的系統(tǒng)。例如在US5,670,077中描述的含水體系，其全部引入本發(fā)明作為參考。如果使用水基系統(tǒng)，形成的磁流變流體任選包含一種或多種適當(dāng)?shù)挠|變劑、防冷凍組分或者銹抑制劑等。
在優(yōu)選實施方式中，載流體是有機液體或者油基流體?？梢允褂眠m當(dāng)?shù)妮d流體包括天然脂油、礦物油、聚苯醚、二元酸酯、新戊基多元醇酯類、磷酸酯、合成環(huán)烷、合成石蠟、不飽和烴油、一元酸酯、乙二醇酯、乙醚、硅酸酯、硅油、硅樹脂共聚物、合成烴、全氟聚醚、酯類、鹵代烴和其混合物或者摻合物。碳氫化合物比如礦物油、烷烴、環(huán)烷(又名環(huán)烷油)和合成烴是優(yōu)選類別的載流體。合成烴油包括那些來源于烯烴齊聚的油，比如聚丁烯和來源于通過酸催化二聚作用和通過使用三烷基鋁為催化劑齊聚由8～20個碳原子的高α-烯烴得到的油。這樣的聚α烯烴油是特別優(yōu)選的載流體。適合于本發(fā)明的載流體可以通過本領(lǐng)域眾所周知的方法制備及許多是市場上可買到的，例如DurasynPAO和Chevron Synfluid PAO。
本發(fā)明的載流體通常用量為磁流變流體總量的約50～約95，優(yōu)選為約70～90vol％。
磁流變流體可任選包括其它的組分比如觸變劑、羧酸鹽皂、抗氧化劑、潤滑劑和粘度調(diào)節(jié)劑等。這樣任選的組分對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員是熟知的。例如可能的羧酸鹽皂包括硬脂酸鋰、羥基硬脂酸鋰、硬脂酸鈣、硬脂酸鋁、油酸亞鐵、環(huán)烷酸亞鐵、硬脂酸鋅、硬脂酸鈉、硬脂酸鍶和其混合物。抗氧化劑的例子包括二硫代磷酸鹽鋅、受阻酚和硫化酚。潤滑劑的例子包括有機脂肪酸、酰胺、豬油、高分子量有機磷和磷酸酯，粘度調(diào)節(jié)劑的例子包括烯烴、甲基丙烯酸酯、二烯烴或者烷基化苯乙烯的聚合物和共聚物。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員知道這些組分的那一個可用于具體的應(yīng)用場合。如果存在，這些任選的組分量基于磁流變流體總體積通常為約0.25～約10vol％。優(yōu)選，任選的成分的含量基于磁流變流體總體積為約0.5～約7.5vol％。
任選的觸變劑是任何可提供具有觸變作用流變學(xué)的試劑?；谙Ｍ妮d流體選擇觸變劑。如果在為有機液體的載流體存在下形成磁流變流體，選擇與這樣的系統(tǒng)相容的觸變劑。用于這樣的有機流體系統(tǒng)的觸變劑描述于US 5,645,752中，其全部引入本發(fā)明作為參考。優(yōu)選，可使用上列的油溶的金屬皂比如羧酸鹽皂。
含本發(fā)明磁流變組合物的磁流變流體的粘度取決于磁流變流體的特定的用途。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)磁流變流體希望的應(yīng)用可確定必要的粘度。
由本發(fā)明磁流變組合物構(gòu)成的磁流變流體可以用于許多設(shè)備中，包括閘、活塞、離合器、阻尼器、訓(xùn)練設(shè)備、可控制的組合結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件。用本發(fā)明磁流變組合物形成的磁流變流體特別適合用于需要特別耐用性比如阻尼器的那些設(shè)備。如本發(fā)明所使用，“阻尼器”是指一種阻尼兩個相對地可動部件之間運動的設(shè)備。阻尼器包括但是不局限于減震器比如汽車減震器。US 5,277,281和5,284,330中描述的磁流變阻尼器說明了磁流變阻尼器可使用通過利用本發(fā)明磁流變組合物得到的磁流變流體，兩者引入本發(fā)明作為參考。
本發(fā)明的磁響應(yīng)粒子可以在許多方法得到。在一個實施方式中，要用作本發(fā)明磁響應(yīng)粒子的金屬粉末可通過水霧化方法得到。根據(jù)本發(fā)明該方法有助于減少磁流變組合物的總成本。水霧化描述于PowderMetallurgy Science中，Randall M.German，2nd版本，Chap.3，“PowderFabrication”，pp.107-110(1984，1999)，作為最普通的從低于大約1600℃可熔融的金屬生產(chǎn)元素和合金粉末的技術(shù)。該方法包括將高壓水槍對準(zhǔn)熔體流，強制霧化并迅速凝固。因為快速冷卻，粉末形狀是不規(guī)則和粗糙的。圖6說明由水霧化得到的粒子大小和形狀的例子。
盡管通過水霧化可得到本發(fā)明優(yōu)選的磁響應(yīng)粒子，但本發(fā)明的磁響應(yīng)粒子可以通過任何本領(lǐng)域已知的用于制備這樣粒子的方法得到。這些方法包括金屬氧化物還原、研磨或者磨細、電解沉積、羰絡(luò)金屬分解、迅速凝固或者熔煉加工。市場上可買到的各種各樣的金屬粉末包括純鐵粉、還原鐵粉末、絕緣還原鐵粉末、鈷粉和不同的合金粉末，比如通過超細粉未技術(shù)得到的[48％]Fe/[50％]Co/[-2％]V粉末。
提供以下實施例以說明本發(fā)明，不應(yīng)被認為是限制本發(fā)明的范圍。
實施例1磁流變流體通過混合20％ATW-230鐵(水霧化不規(guī)則形狀的大顆粒粉末，包含99％鐵、小于1％氧、小于1％氮和0.01％碳)、1％的羥基硬脂酸鋰、1％二硫化鉬和剩余體積(78％)的來源于以Durasyn162銷售的聚α烯烴的合成烴而制備。在卡車座位阻尼器上測試得到的流體，該結(jié)果說明在，圖1a中，其顯示出力(磅)對速度(秒)的性能特性曲線，圖1b中，顯示出力(磅)對相對位置(伏)的性能曲線。在2和8in/s和0、1和2安培時具有一英寸沖程的情況下，所述的試驗方法測定在該座位阻尼器中產(chǎn)生的力。在將1％二硫化鉬加入到該磁流變流體制劑之后，(圖4a和4b)比較例中的力尖峰顯著地減少，如圖1a和1b所示。阻斷狀態(tài)力從160磅減小到130磅，接通狀態(tài)力從590磅減小到480磅。
實施例2磁流變流體通過混合20％ATW-230鐵、1％羥基硬脂酸鋰、2％二硫化鉬和剩余體積(77％)的來源于以Durasyn162銷售的聚-V-烯烴得到的合成烴油而制備。在卡車座位阻尼器上測試得到的流體，該結(jié)果說明在，圖2a中，其顯示出力(磅)對速度(秒)的性能特性曲線，圖2b中，顯示出力(磅)對相對位置(伏)的性能曲線。在2和8in/s和0、1和2安培時具有一英寸沖程的情況下，所述的試驗方法測定在該座位阻尼器中產(chǎn)生的力。在將2％二硫化鉬加入到該磁流變流體制劑之后，(圖4a和4b)比較例中的力尖峰顯著地減少，如圖2a和2b所示。阻斷狀態(tài)力從160磅減小到137磅，接通狀態(tài)力從590磅減小到470磅。
實施例3磁流變流體通過混合20％ATW-230鐵、1％羥基硬脂酸鋰、4g(8％)聚四氟乙烯和剩余體積(71％)的來源于以Durasyn162銷售的聚-V-烯烴得到的合成烴油而制備。在卡車座位阻尼器上測試得到的流體，該結(jié)果說明在，圖3a中，其顯示出力(磅)對速度(秒)的性能特性曲線，圖3b中，顯示出力(磅)對相對位置(伏)的性能曲線。在2和8in/s和0、1和2安培時具有一英寸沖程的情況下，所述的試驗方法測定在該座位阻尼器中產(chǎn)生的力。如圖所示，在減少摩擦添加劑不存在的情況下力尖峰(實線上的點)是顯而易見的。在將聚(四氟乙烯)(含氟聚合物)加入到該磁流變流體制劑之后，(圖4a和4b)比較例中的力尖峰顯著地減少，如圖3a和3b所示。
比較實施例A磁流變流體通過混合20％ATW-230鐵、1％羥基硬脂酸鋰和剩余體積(79％)的來源于以Durasyn162銷售的聚-V-烯烴得到的合成烴油而制備。在卡車座位阻尼器上測試得到的流體，該結(jié)果說明在，圖4a中，其顯示出力(磅)對速度(秒)的性能特性曲線，圖4b中，示意性代表力(磅)對相對位置(伏)的性能曲線。在2和8in/s(5和20厘米/s)和0、1和2安培時具有一英寸(2.54厘米)沖程的情況下，所述的試驗方法測定在該座位阻尼器中產(chǎn)生的力。如圖所示，在減少摩擦添加劑不存在的情況下力尖峰(實線上的點)是顯而易見的。
比較實施例B磁流變流體通過混合20％ATW-230鐵、0.1％市場上可買到的有機鉬化合物和剩余體積(77％)的來源于以Durasyn162銷售的聚-V-烯烴得到的合成烴油而制備。在卡車座位阻尼器上測試得到的流體，該結(jié)果說明在，圖5a中，其顯示出力(磅)對速度(秒)的性能特性曲線，圖5b中，顯示出力(磅)對相對位置(伏)的性能曲線。在2和8in/s和0、1和2安培時具有一英寸沖程的情況下，所述的試驗方法測定在該座位阻尼器中產(chǎn)生的力。在將有機鉬化合物加入到該磁流變流體制劑之后，(圖4a和4b)比較例中的力尖峰顯著地減少，如圖5a和5b所示。阻斷狀態(tài)力從160磅減小到140磅，接通狀態(tài)力從實施例中的590磅僅略微減小到568磅。如圖5a和5b所示，當(dāng)有機鉬減少摩擦添加劑存在時力尖峰(實線上的點)是顯而易見的。
盡管參考本發(fā)明特定的實施方式已經(jīng)詳細地描述了本發(fā)明，但對于本領(lǐng)領(lǐng)的普通技術(shù)人員而言，顯而易見的是在不背離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明可以有不同的變化和改變。
權(quán)利要求
1.一種磁流變組合物，包括數(shù)均直徑分布為約6～約100微米的非圓球形的磁響應(yīng)粒子和至少一種減少磁響應(yīng)粒子之間顆粒間摩擦的添加劑。
2.權(quán)利要求1的磁流變組合物，其中所述的添加劑是無機鉬化合物、碳氟聚合物或者其混合物。
3.權(quán)利要求1的磁流變組合物，其中所述的添加劑含量為磁響應(yīng)粒子的約0.1～約10％。
4.權(quán)利要求1的磁流變組合物，其中磁響應(yīng)粒子和至少一種添加劑作為基本上干燥的粉提供。
5.權(quán)利要求1的磁流變組合物，其中提供的磁響應(yīng)粒子的含量為磁流變組合物總量的約60～約90wt％。
6.權(quán)利要求1的磁流變組合物，其中磁響應(yīng)粒子是包含小于1％碳的鐵粒子。
7.權(quán)利要求1的磁流變組合物，其中添加劑是硫化鉬或者磷酸鉬。
8.權(quán)利要求7的磁流變組合物，其中該添加劑是二硫化鉬。
9.權(quán)利要求1的磁流變組合物，其中添加劑是聚四氟乙烯。
10.權(quán)利要求1的磁流變組合物，還包括載流體，選自天然的脂油、礦物油、聚苯醚、二元酸酯、新戊基多元醇酯、磷酸酯、聚酯、環(huán)烷油、石蠟油、不飽和烴油、合成烴油、環(huán)烷油、一元酸酯、乙二醇酯、乙二醇醚、合成烴、全氟聚醚和鹵代烴。
11.權(quán)利要求10的磁流變組合物，還包括一種或多種觸變劑、羧酸鹽皂、抗氧化劑、潤滑劑或者粘度調(diào)節(jié)劑。
12.權(quán)利要求1磁流變組合物，其中該非圓球形的磁響應(yīng)粒子包括含有由水霧化得到的至少約95％鐵的鐵粒子。
13.權(quán)利要求1的磁流變組合物，其中所述的非圓球形的磁響應(yīng)粒子的數(shù)均直徑分布為約10～約60微米。
14.權(quán)利要求13的磁流變組合物，其中所述的非圓球形的磁響應(yīng)粒子的數(shù)均直徑分布為約15～約30微米。
15.一種磁流變可控制的阻尼器，具有0.08毫米～0.75毫米的設(shè)計間隙，而且在所述的間隙包含權(quán)利要求10的磁流變流體組合物。
16.權(quán)利要求10的磁流變組合物，其中所述的非圓球形的磁響應(yīng)粒子的數(shù)均直徑分布為約15～約30微米。
17.權(quán)利要求10的磁流變組合物，其中添加劑是碳氟聚合物。
18.權(quán)利要求17的磁流變組合物，其中添加劑是聚四氟乙烯。
19.權(quán)利要求17的磁流變組合物，其中載流體是礦物油、石蠟油、環(huán)烷油、環(huán)烷油或者合成烴油。
20.權(quán)利要求17的磁流變組合物，其中所述的非圓球形的磁響應(yīng)粒子的數(shù)均直徑分布為約10～約60微米。
21.權(quán)利要求20的磁流變組合物，其中所述的非圓球形的磁響應(yīng)粒子的數(shù)均直徑分布為約15～約30微米。
全文摘要
本發(fā)明提供一種磁流變設(shè)備，使用窄的設(shè)計間隙，而且含磁響應(yīng)組合物，顯示出降低的阻斷狀態(tài)力和良好性能。更具體地說，本發(fā)明涉及具有確定間隙并使用磁響應(yīng)組合物的磁流變設(shè)備，所述的組合物特征在于包括數(shù)均直徑分布(d
文檔編號F16F9/53GK1695211SQ02829848
公開日2005年11月9日 申請日期2002年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月1日
發(fā)明者安德魯·K·金茨, 特瑞薩·L·福漢德 申請人:洛德公司