JPH0257115B2 - - Google Patents
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- JPH0257115B2 JPH0257115B2 JP3137684A JP3137684A JPH0257115B2 JP H0257115 B2 JPH0257115 B2 JP H0257115B2 JP 3137684 A JP3137684 A JP 3137684A JP 3137684 A JP3137684 A JP 3137684A JP H0257115 B2 JPH0257115 B2 JP H0257115B2
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- Japan
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- magnetic
- melting point
- alloy
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Description
技術分野
本発明はシールをはじめ比重選別、流動体の固
定、印刷、記録、センサ、ベアリング等の各種応
用分野に利用し得る磁性流体に関する。 従来技術 従来、実用に供されている磁性流体は、マグネ
タイトまたは各種のフエライトのように、透磁率
が大で、粒径100〜200Åの微粒子表面をオレイン
酸やリノール酸のような長鎖不飽和脂肪酸で被覆
し、これを界面活性剤の存在下で炭化水素や水等
の分散媒中に分散させたコロイド溶液である。 この磁性流体は、流動性と強磁性を兼ね備えた
もので、近年各種の応用分野で利用され、更に開
発が続けられている極めて有用な材料である。 しかし、これらの磁性流体は、何れも有機化合
物や水が成分の一つになつているために、それら
の物質の熱分解あるいは蒸発を伴う温度−圧力下
では使用できないのが欠点である。 また、水銀などの液体金属中に強磁性流体粉末
を分散させたものも開発されている。ところが、
水銀は有毒である上に蒸気圧が高く、350℃で沸
騰するので使用温度、使用方法にかなりの制限が
ある。 目 的 この発明は、従来用いられていた磁性流体の上
記欠点、特に耐熱性を向上させるために分散媒と
して金属、特にGa系低融合金を使用して、その
目的を達したものである。 構 成 この発明の構成は、透磁率が大で、Zn、Sn、
Inと濡れ易い表面を有する微粉末が、Zn、Snお
よびInからなる群のうち一種以上とGaとからな
る低融点合金である分散媒中に分散していること
を特徴とする磁性流体である。 この磁性流体の成分である低融点合金、高透磁
性材料および製造法について述べる。 Ａ 低融点合金 本発明における低融点合金の主成分である
Gaは下記の性質を有する低融点金属である。 m.p. 29.8℃ b.p. 2071℃（推定） 蒸気圧は単原子分子体と仮定すると、 log ｐ＝−16280／Ｔ−1.27iogT＋14.123 ｐ：mmHg Ｔ：〓 これを具体的数値でHgと比較してみると、
定、印刷、記録、センサ、ベアリング等の各種応
用分野に利用し得る磁性流体に関する。 従来技術 従来、実用に供されている磁性流体は、マグネ
タイトまたは各種のフエライトのように、透磁率
が大で、粒径100〜200Åの微粒子表面をオレイン
酸やリノール酸のような長鎖不飽和脂肪酸で被覆
し、これを界面活性剤の存在下で炭化水素や水等
の分散媒中に分散させたコロイド溶液である。 この磁性流体は、流動性と強磁性を兼ね備えた
もので、近年各種の応用分野で利用され、更に開
発が続けられている極めて有用な材料である。 しかし、これらの磁性流体は、何れも有機化合
物や水が成分の一つになつているために、それら
の物質の熱分解あるいは蒸発を伴う温度−圧力下
では使用できないのが欠点である。 また、水銀などの液体金属中に強磁性流体粉末
を分散させたものも開発されている。ところが、
水銀は有毒である上に蒸気圧が高く、350℃で沸
騰するので使用温度、使用方法にかなりの制限が
ある。 目 的 この発明は、従来用いられていた磁性流体の上
記欠点、特に耐熱性を向上させるために分散媒と
して金属、特にGa系低融合金を使用して、その
目的を達したものである。 構 成 この発明の構成は、透磁率が大で、Zn、Sn、
Inと濡れ易い表面を有する微粉末が、Zn、Snお
よびInからなる群のうち一種以上とGaとからな
る低融点合金である分散媒中に分散していること
を特徴とする磁性流体である。 この磁性流体の成分である低融点合金、高透磁
性材料および製造法について述べる。 Ａ 低融点合金 本発明における低融点合金の主成分である
Gaは下記の性質を有する低融点金属である。 m.p. 29.8℃ b.p. 2071℃（推定） 蒸気圧は単原子分子体と仮定すると、 log ｐ＝−16280／Ｔ−1.27iogT＋14.123 ｐ：mmHg Ｔ：〓 これを具体的数値でHgと比較してみると、
【表】
上記説明から明らかなように、Gaは30℃で
融解し、2000℃まで液状、500℃でも蒸気圧が
小さく、かつ、無毒である。したがつて、Ga
は常温からHgに較べてかなり高温まで使用可
能である。 ところで液体のGaの粘度を示すと下記のと
おりである。 温度℃ 粘 度poise（dyne cm／cm2） 52.9 0.019 97.4 0.016 149 0.014 200 0.013 301 0.01 402 0.009 500 0.008 600 0.007 806 0.006 これからみても明らかなように、非常に流れ
易い液体で、その粘度は水に近いといえる。 また、液体Gaの熱伝導度は、30〜100℃の範
囲では0.336J／cm・ｓ・〓でこの値はCuの3.85
（０℃）の１／10であるが、下記の物質の熱伝
導度と比較すると大きいものである。 物 質 熱伝導度 Ｊ／cm・ｓ・〓 水 銀 0.09（０℃） 水 6.05×10-3（30℃） 有機油脂 1.5〜２×10-3 空 気 0.24×10-3 GaがZn、Sn、In等と形成する低融点共晶合
金を例示すると、下記のものがある。 組 成 融点（℃） 95Ga−5Zn 25 92Ga−8Sn 20 76Ga−24In 15.7 82Ga−12Sn−6Zn 15.7 Ga、Sn、Zn、Inそれぞれの磁気的性質は、 磁化率Ｘ（10-6emu／ｇ）で示すと Ga；−0.31、In；−0.11 Sn；−0.25、Zn；−0.14 であり、いずれも反磁性体であり、磁場の影響
は事実上受けない。 Ga系低融合金の成分であるZn、Sn、Inは
Fe、Ni、Coと親和力が強く、それ等の表面を
強固に被覆し、酸化を防止する。したがつて、
本発明においてFe、Ni、Co系の高透磁性微粒
子は上記低融点合金中でZn、Sn、In等で被覆
された安定な粒子として分散しており、凝集、
粗大化することがない。 Ｂ 高透磁性材料 高透磁性で、高キユリー点をもつ物質は、酸
化物系物質、マグネタイト、フエライトを除
き、大体Fe、Co、Ni単体またはそれらの合金
であるから、それらの中にこの発明の材料の成
分として多くの有用な高磁性材料が存在する。 例えば、純鉄、純コバルト、純ニツケル、ケ
イ酸鋼板、アルパーム、センダスト、78パーマ
ロイ、スーパーマロイ、ミユーメタル、45−25
パーミンバー等が挙げられる。 Fe、Co、Niの磁性的耐熱性は例えば第１図
に示したとおりで、図中の記号の意味は下記の
とおりである。 Is Ｔ〓における磁気能率 Io ０〓に外挿した値 θf キユリー温度 Fe；1041.8゜〓 Co；1388.2〓 Ni；629.5〓 第１図の数値に相当する摂氏温度を示すと下
記のとおりである。
融解し、2000℃まで液状、500℃でも蒸気圧が
小さく、かつ、無毒である。したがつて、Ga
は常温からHgに較べてかなり高温まで使用可
能である。 ところで液体のGaの粘度を示すと下記のと
おりである。 温度℃ 粘 度poise（dyne cm／cm2） 52.9 0.019 97.4 0.016 149 0.014 200 0.013 301 0.01 402 0.009 500 0.008 600 0.007 806 0.006 これからみても明らかなように、非常に流れ
易い液体で、その粘度は水に近いといえる。 また、液体Gaの熱伝導度は、30〜100℃の範
囲では0.336J／cm・ｓ・〓でこの値はCuの3.85
（０℃）の１／10であるが、下記の物質の熱伝
導度と比較すると大きいものである。 物 質 熱伝導度 Ｊ／cm・ｓ・〓 水 銀 0.09（０℃） 水 6.05×10-3（30℃） 有機油脂 1.5〜２×10-3 空 気 0.24×10-3 GaがZn、Sn、In等と形成する低融点共晶合
金を例示すると、下記のものがある。 組 成 融点（℃） 95Ga−5Zn 25 92Ga−8Sn 20 76Ga−24In 15.7 82Ga−12Sn−6Zn 15.7 Ga、Sn、Zn、Inそれぞれの磁気的性質は、 磁化率Ｘ（10-6emu／ｇ）で示すと Ga；−0.31、In；−0.11 Sn；−0.25、Zn；−0.14 であり、いずれも反磁性体であり、磁場の影響
は事実上受けない。 Ga系低融合金の成分であるZn、Sn、Inは
Fe、Ni、Coと親和力が強く、それ等の表面を
強固に被覆し、酸化を防止する。したがつて、
本発明においてFe、Ni、Co系の高透磁性微粒
子は上記低融点合金中でZn、Sn、In等で被覆
された安定な粒子として分散しており、凝集、
粗大化することがない。 Ｂ 高透磁性材料 高透磁性で、高キユリー点をもつ物質は、酸
化物系物質、マグネタイト、フエライトを除
き、大体Fe、Co、Ni単体またはそれらの合金
であるから、それらの中にこの発明の材料の成
分として多くの有用な高磁性材料が存在する。 例えば、純鉄、純コバルト、純ニツケル、ケ
イ酸鋼板、アルパーム、センダスト、78パーマ
ロイ、スーパーマロイ、ミユーメタル、45−25
パーミンバー等が挙げられる。 Fe、Co、Niの磁性的耐熱性は例えば第１図
に示したとおりで、図中の記号の意味は下記の
とおりである。 Is Ｔ〓における磁気能率 Io ０〓に外挿した値 θf キユリー温度 Fe；1041.8゜〓 Co；1388.2〓 Ni；629.5〓 第１図の数値に相当する摂氏温度を示すと下
記のとおりである。
【表】
また常温（20℃、293.2〓）における各物質
の数値は
の数値は
【表】
これらの材料は、昇温に伴つてキユーリー温
度に近づき、磁気能率は低下するが、Fe、Co
は相当高温でもIsの低下は少ない。 Ｃ 磁性流体の製造 この発明の磁性流体の製造法には下記の方法
がある。それらについて説明すると、 GaとZn、Sn、In等との低融点合金をまず作
製しておき、つぎの方法を行なう。 (イ) 電解法 この低融点合金を溶融した状態で陽極と
し、Fe、Co、Ni化合物の水溶液を電解し、
陽極面に析出する金属を内部に拡散させる。
析出した金属は析出後直ちにZn、Sn、Inで
表面が被覆され、安定な粒子として分散して
いる。 (ロ) 亜鉛還元法 この低融点合金にZnを還元用に添加し、
Fe、Co、Ni化合物の水溶液を激しく振盪し
ながら次の反応を起させる。 Fe2+＋Zn→Fe＋Zn2+ 還元された鉄はこの低融点金属中に電解法
と同じようにZn、Sn、Inで被覆され、安定
粒子として存在する。 (ハ) 粉砕法 Fe、Co、Niの単体または合金のいずれに
も適用できる方法であつて、これらの金属を
上記低融点合金中で粉砕する。粉砕によつて
生成した金属の表面は低融点合金中でSn、
Zn、Inと優先的に接触し、これらの金属で
被覆される。粉砕が進行し、超微粉化する場
合でも同じ現象が進行する。 粉砕装置は種々の形式があるが、要は溶融
合金中で粉砕できる形式ならばよい。 以上(イ)、(ロ)、(ハ)の方法を単独または組合せる
ことにより親媒性コロイドが得られる。 Ｄ 磁性流体の性質 分散液のレオロジー 分散粒子は粉砕工程で、工業的には粒径100
〜200Å（10〜20mμ）にまで微粉砕されるが、
5000Å（500mμ）になるとすでにコロイド粒子
として挙動するといわれる。粒子の形状によつ
ても違うが、分散粒子の濃度の増大に伴つてニ
ユートン流体的性質からチクソトロピー的流体
に性質が変化する。すなわち、静止時には流動
しないが、外力が加わると容易に流動する降伏
点をもつ流体になる。 これを図で定性的に示すと第２図に示したよ
うな性質になる。 ｖ…流速 ｐ…外力 この分散液を磁場に置くと第３図に示すよう
にな変化が見られる。すなわち、磁場の作用が
ないと第３図−ａのように容器１の中の単なる
分散液体３であるが、磁石２により磁場が作用
すると分散質の濃度が小さいときは第３図−ｂ
のように磁石２に吸い寄せられた成分（分散
質）の濃度の大きい部分Ａと磁石の影響を受け
ない成分（分散媒）を主とする部分Ｂに分離す
る。分散質の濃度が大きいと、ほとんど分離せ
ずに、第３図−ｃのように磁石２に吸い寄せら
れる。部分Ａは高透磁性粒子が最小の分散媒を
伴つて濃縮された部分であり、部分Ｂは余剰の
分散媒からなる部分といえる。濃縮された部分
の粒子濃度は、粒子の形状と粒径と磁場の強さ
により決まる。したがつて、粒子形状と粒径が
目標値に達した後、充分高い磁場中におき、余
分の分散媒を分離除去する手段として応用する
こともできる。 実施例 82Ga−12Sn−6Znの合金（m.p.は15.7℃）中で
鉄を粉砕し、濃度７％懸濁させた分散体は、18℃
で確実にチクソトロピー性を示し、500℃に加熱
後も変化のない磁性流体であつた。 この分散媒が電気伝導性であることは他の磁性
流体にない特徴である。 その他この発明で用いるGa系低融合金に対抗
する材料として水銀とNa−Ｋ合金が挙げられる。
これらを分散媒として恐らく類似の手段で類似の
磁性流体が製造できるものと推定できるが、すべ
に説明したように水銀は蒸気圧が大きいうえ、そ
の毒性が大きく、Na−Ｋ合金は非常に不安定に
な物質であるので開放状態で使用することはでき
ない。したがつて、これらの金属は実用上の制限
が大きい。それらに比して、この発明で用いる
Ga系合金は実用的な分散媒である。
度に近づき、磁気能率は低下するが、Fe、Co
は相当高温でもIsの低下は少ない。 Ｃ 磁性流体の製造 この発明の磁性流体の製造法には下記の方法
がある。それらについて説明すると、 GaとZn、Sn、In等との低融点合金をまず作
製しておき、つぎの方法を行なう。 (イ) 電解法 この低融点合金を溶融した状態で陽極と
し、Fe、Co、Ni化合物の水溶液を電解し、
陽極面に析出する金属を内部に拡散させる。
析出した金属は析出後直ちにZn、Sn、Inで
表面が被覆され、安定な粒子として分散して
いる。 (ロ) 亜鉛還元法 この低融点合金にZnを還元用に添加し、
Fe、Co、Ni化合物の水溶液を激しく振盪し
ながら次の反応を起させる。 Fe2+＋Zn→Fe＋Zn2+ 還元された鉄はこの低融点金属中に電解法
と同じようにZn、Sn、Inで被覆され、安定
粒子として存在する。 (ハ) 粉砕法 Fe、Co、Niの単体または合金のいずれに
も適用できる方法であつて、これらの金属を
上記低融点合金中で粉砕する。粉砕によつて
生成した金属の表面は低融点合金中でSn、
Zn、Inと優先的に接触し、これらの金属で
被覆される。粉砕が進行し、超微粉化する場
合でも同じ現象が進行する。 粉砕装置は種々の形式があるが、要は溶融
合金中で粉砕できる形式ならばよい。 以上(イ)、(ロ)、(ハ)の方法を単独または組合せる
ことにより親媒性コロイドが得られる。 Ｄ 磁性流体の性質 分散液のレオロジー 分散粒子は粉砕工程で、工業的には粒径100
〜200Å（10〜20mμ）にまで微粉砕されるが、
5000Å（500mμ）になるとすでにコロイド粒子
として挙動するといわれる。粒子の形状によつ
ても違うが、分散粒子の濃度の増大に伴つてニ
ユートン流体的性質からチクソトロピー的流体
に性質が変化する。すなわち、静止時には流動
しないが、外力が加わると容易に流動する降伏
点をもつ流体になる。 これを図で定性的に示すと第２図に示したよ
うな性質になる。 ｖ…流速 ｐ…外力 この分散液を磁場に置くと第３図に示すよう
にな変化が見られる。すなわち、磁場の作用が
ないと第３図−ａのように容器１の中の単なる
分散液体３であるが、磁石２により磁場が作用
すると分散質の濃度が小さいときは第３図−ｂ
のように磁石２に吸い寄せられた成分（分散
質）の濃度の大きい部分Ａと磁石の影響を受け
ない成分（分散媒）を主とする部分Ｂに分離す
る。分散質の濃度が大きいと、ほとんど分離せ
ずに、第３図−ｃのように磁石２に吸い寄せら
れる。部分Ａは高透磁性粒子が最小の分散媒を
伴つて濃縮された部分であり、部分Ｂは余剰の
分散媒からなる部分といえる。濃縮された部分
の粒子濃度は、粒子の形状と粒径と磁場の強さ
により決まる。したがつて、粒子形状と粒径が
目標値に達した後、充分高い磁場中におき、余
分の分散媒を分離除去する手段として応用する
こともできる。 実施例 82Ga−12Sn−6Znの合金（m.p.は15.7℃）中で
鉄を粉砕し、濃度７％懸濁させた分散体は、18℃
で確実にチクソトロピー性を示し、500℃に加熱
後も変化のない磁性流体であつた。 この分散媒が電気伝導性であることは他の磁性
流体にない特徴である。 その他この発明で用いるGa系低融合金に対抗
する材料として水銀とNa−Ｋ合金が挙げられる。
これらを分散媒として恐らく類似の手段で類似の
磁性流体が製造できるものと推定できるが、すべ
に説明したように水銀は蒸気圧が大きいうえ、そ
の毒性が大きく、Na−Ｋ合金は非常に不安定に
な物質であるので開放状態で使用することはでき
ない。したがつて、これらの金属は実用上の制限
が大きい。それらに比して、この発明で用いる
Ga系合金は実用的な分散媒である。
第１図は、Fe、Co、NiのＴ／θfとIs／Ioの関
係を示すグラフ、第２図は、チクソトロピー流体
の性質を示すグラフ、第３図−ａ〜ｃは、この発
明の流体の性質を示す説明図を示す。 １…容器、２…磁石、３…磁性流体。
係を示すグラフ、第２図は、チクソトロピー流体
の性質を示すグラフ、第３図−ａ〜ｃは、この発
明の流体の性質を示す説明図を示す。 １…容器、２…磁石、３…磁性流体。
Claims (1)
- １ 透磁率が大で、Zn、Sn、Inと濡れ易い表面
を有する微粉末が、Zn、SnおよびInからなる群
のうち一種以上とGaとからなる低融点合金であ
る分散媒中に分散していることを特徴とする磁性
流体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3137684A JPS60177098A (ja) | 1984-02-23 | 1984-02-23 | 磁性流体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3137684A JPS60177098A (ja) | 1984-02-23 | 1984-02-23 | 磁性流体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60177098A JPS60177098A (ja) | 1985-09-11 |
| JPH0257115B2 true JPH0257115B2 (ja) | 1990-12-04 |
Family
ID=12329529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3137684A Granted JPS60177098A (ja) | 1984-02-23 | 1984-02-23 | 磁性流体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60177098A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0738005U (ja) * | 1993-12-20 | 1995-07-14 | 三栄工業株式会社 | 浴場の排水器用ごみ受け容器 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61244004A (ja) * | 1985-04-22 | 1986-10-30 | Takeo Nishikawa | 磁性流体 |
-
1984
- 1984-02-23 JP JP3137684A patent/JPS60177098A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0738005U (ja) * | 1993-12-20 | 1995-07-14 | 三栄工業株式会社 | 浴場の排水器用ごみ受け容器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60177098A (ja) | 1985-09-11 |
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