冶金粉组合物和制品及其使用方法技术

本发明专利技术的冶金粉组合物悬浮液包括悬浮在载液中具有外层氧化层的磁性粉末。磁性粉末包括铁基粉末，例如，与其他元素预合金的铁粉。合金材料包括铌、硅、钙、锰、镁、碳、硼、铝、钛、钼、铬、铜、镍、金、钒、磷或其组合。载液包括硅基液体和／或油，如烃油。外层氧化层包括与氧反应／络合的合金材料。磁性粉末在宽温度范围内表现出低氧化速率。应用冶金粉组合物悬浮液的制品包括一种阻尼器，其具有小室、在小室中往复运动的活塞和有效连接到该小室的磁源。当被激活时，该磁源产生改变冶金粉组合物悬浮液表观粘度的磁场。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及冶金粉组合物、由其制得的制品，和其制造方法。特别地，本专利技术涉及磁流变组合物。
技术介绍
磁流变液体在磁场存在的条件下，其表观粘度会发生变化。通常，表现出磁流变性能的冶金粉组合物由悬浮在载体介质中的磁性粉末组成，例如铁磁性或顺磁性粉末。当磁流变组合物暴露在磁场中时，该磁流变组合物的磁性粉末被极化从而组成颗粒链。颗粒链排列成行，以增加全部液体的表观粘度或流动阻力。在没有磁场的情况下，这些颗粒恢复到无组织或自由的状态，全部材料的表观粘度或流动阻力相应降低。美国专利2,667,237(237专利)描述了传统的磁流变组合物。该237专利教导了一种顺磁性或铁磁性颗粒在液体、冷却剂或半凝润滑脂中的分散体，例如铁粉和轻质机油。在该237专利的一个实施方案中描述了羰基铁粉。磁流变组合物用作线性形和旋转机械装置(例如，制动系统、车辆用悬浮阻尼器、发电装置)的刚性粘接材料。在阻尼装置中，磁流变组合物响应施加的磁场而改变阻尼液体的粘度。因此，通过调节阻尼器内的电气线圈中的电流可以控制行驶刚性(ride stiffness)。因而，易于控制悬挂系统的刚性。在磁场存在的条件下，磁流变组合物的粘合强度部分地取决于磁场作用于液体的强度和磁性颗粒的粒径。含有大的磁性颗粒的磁流变组合物表现出更高的屈服强度和更高的粘结性能。令人遗憾地是，由于磁性颗粒和载液之间比重的巨大差异，磁流变组合物的性能常常不一致。因而，大粒径的颗粒易于从悬浮液沉淀出来。例如，美国专利5,645,752教导了一种具有触变性网状组织以稳定颗粒并防止沉淀的磁流变液体。具有较小粒径的磁性颗粒的磁流变组合物不容易从悬浮液中沉淀出来，但其所显示出的屈服强度和粘结性能较低，同时还具有更容易“结块”的倾向，从而影响组合物的流动性。传统的磁流变组合物随着时间的推移，特别是在高温应用的环境下，部分上由于磁性颗粒的氧化还会发生性能下降。因此，制造商不断地寻找耐性能下降并保持高屈服强度和粘合强度的磁流变组合物。因此满足这些要求的组合物是所期望的。
技术实现思路
本专利技术的冶金粉组合物悬浮液包括具有外层氧化层的磁性粉末颗粒和载液。该磁性粉末悬浮在载液中。磁性粉末包括金属基粉末，例如与其它元素预合金的铁粉。合金材料包括钼、锰、镁、铬、硅、铜、镍、金、钒、钶(铌)、石墨、磷、铝、钙、硼、钛或其组合。载液包括常规的烃油或硅基液体。该外层氧化层包括与氧络合的合金材料。磁性粉末在宽的温度范围内显示出低的氧化速率，例如，通过热重分析/差示热分析测量，在180℃低于约0.25％/min/m2和在230℃低于0.40％/min/m2。本专利技术应用冶金粉组合物悬浮液的产品包括应用磁流变液体的装置，例如阻尼器，其具有小室、在该小室中往复运动(reciprocate)的活塞、放置在该小室中的冶金粉组合物、和有效连接到该小室的磁源。当被激活时，磁源产生能改变冶金粉组合物悬浮液粘度的磁场。由于冶金粉组合物悬浮液的粘度增加，要求使活塞往复运动的力量更大。附图说明图1显示了具有外层氧化层的示范性磁性粉末的微观结构。图2a显示了无偶极矩施加到冶金粉组合物悬浮液的电路。图2b显示了有偶极矩施加到冶金粉组合物悬浮液的电路。图3显示了含有冶金粉组合物悬浮液的阻尼器。图4显示了图3中阻尼器横穿线I的横截面视图。图5显示了图3中阻尼器横穿线II的另一个横截面视图。图6是示出磁性粉末的氧化速率的图。具体实施例方式本专利技术涉及冶金粉组合物悬浮液、含有该冶金粉组合物悬浮液的产品及其制造方法。冶金粉组合物悬浮液包括具有外层氧化层的磁性粉末颗粒和载液。冶金粉组合物悬浮液具有磁流变性能，由此，通过在磁场中暴露可以改变冶金粉组合物的粘度。具有外层氧化层的磁性粉末在宽的温度范围内显示出低氧化速率，并且具有耐磨性，特别是在使用高温的应用中。含有冶金粉组合物悬浮液的产品包括传统的装置，例如，车辆用悬浮阻尼器。阻尼器包括外壳、缸筒、在缸筒中往复运动的活塞、冶金粉组合物悬浮液和有效连接到小室的磁源。当被激活时，磁源产生能改变小室中含有的冶金粉组合物悬浮液的粘度的磁场。由于冶金粉组合物悬浮液的粘度增加，要求使活塞往复运动的力量更大。如在此所用的，冶金粉组合物悬浮液是具有磁流变性能并且在磁场存在的条件下其表观粘度会发生变化的组合物。当暴露在磁场中时，冶金粉组合物被极化并且可以看作组成悬浮在载液中的颗粒链。颗粒链排列成行，以增加全部液体的表观粘度或流动阻力。在没有磁场的情况下，这些颗粒恢复到无组织或自由的状态，全部材料的表观粘度或流动阻力相应降低。对组合物表观粘度的变化按毫秒计量。美国专利5,645,752和2,667,237公开了传统的磁流变组合物，本专利技术将它们全文引入以供参考。冶金粉组合物包括磁性粉末或这种粉末的混合物。该磁性粉末优选为粉末冶金工业常用的金属基粉末，如铁基粉末。作为本专利技术所使用的术语，铁基粉末的例子是基本纯的铁粉，与增强强度、可硬化度、电磁性质或最终产品其它期望性能的其他元素(例如，制造钢的元素)预合金的铁粉，以及与这些其它元素扩散粘结的铁粉。本专利技术所用的基本纯的铁粉，是按重量计算至多含有约1.0％的常见杂质，优选地，按重量计算至多约0.5％的常见杂质的铁粉。这种可高度压缩的、冶金级铁粉的例子是新泽西州Riverton的Hoeganaes公司提供的ANCORSTEEL 1000系列纯铁粉，如1000、1000B、和1000C。例如，ANCORSTEEL 1000铁粉，具有这样的典型的筛形分布(screenprofile)，即按重量计算有约22％的颗粒低于No.325筛(美国序列)和按重量计算约10％的颗粒大于No.100筛，其余的在这两个粒径之间(痕量大于No.60筛)。ANCORSTEEL 1000粉末具有约2.85-3.00g/cm3的，典型地2.94g/cm3的表观粘度。用于本专利技术的其它铁粉是典型的海绵铁粉，如Hoeganaes′ANCOR MH-100粉末。可选地，铁基粉末可含有一种或多种能增强最终金属部件的软磁性或冶金性能的合金元素。这种铁基粉末是与一种或多种这种元素预合金的铁(优选为基本纯的铁)粉。该预合金粉末的制备是通过形成铁和想要的合金元素基本上均匀的熔化物，然后雾化该熔化物，由此雾化液滴通过凝固形成粉末。熔体混合物的雾化是通过使用传统的雾化技术，例如水雾化进行的。在另一个实施方案中，磁性粉末的制备是通过先提供金属基粉末，然后用合金材料涂敷该粉末。与铁基粉末预合金的合金元素的例子包括(但不限于)，钼、锰、镁、铬、硅、铜、镍、金、钒、钶(铌)、石墨、磷、钛、铝及其组合。所含合金元素的量取决于最终组合物想要的性能。含有这种合金元素的预合金铁粉可从Hoeganaes公司获得，这种铁粉为其ANCORSTEEL粉末线的一部分。优选地，铁基粉末与铌、钛或它们两个的组合和至少一种其它合金材料形成合金。更优选地，铁基粉末与铌和至少一种其它合金材料形成合金。铁基粉末的另一个例子是扩散粘结铁基粉末，这是基本上纯的铁粉具有一种或多种扩散进它们外表面的其它金属(如制造钢的元素)的涂层或涂敷层。这种市场上可买到的粉末包括由Hoeganaes公司生产的DISTALOY 4600A扩散粘结粉末，它含有约1.8％的镍、约0.55％的钼和约本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冶金粉组合物悬浮液，其包括：预合金磁性粉末，包括：以预合金磁性粉末的总重量为基准，约０．０１至约０．４重量％的铌，和外层氧化层，和载液；其中，所述预合金磁性粉末悬浮在所述载液中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗T谢德，杰克A小哈米尔，
申请(专利权)人：赫格纳斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]