Текучая композиция с магнитореологическими свойствами

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Коробко Евгения Викторовна Новикова Зоя Анатольевна Бедик Наталья Александровна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(57) Текучая композиция с магнитореологическими свойствами, содержащая частицы карбонильного железа, частицы окиси церия в качестве абразива, глицерин, карбонат натрия и воду, отличающаяся тем, что дополнительно содержит гексаметафосфат натрия при следующем соотношении компонентов, об.частицы карбонильного железа 36,05 частицы окиси церия 5,7 глицерин 2,4 карбонат натрия 0,74 гексаметафосфат натрия 0,01-0,10 вода остальное. Изобретение относится к составам текучих композиций, реагирующих на действие магнитного поля резким изменением их реологических свойств и может найти применение в машиностроении, робототехнике, для управления течением рабочей жидкости в гидравлических устройствах (демпферах, вибраторах, приводах и т.д.), приборостроении,в частности, для финишной обработки оптических поверхностей в магнитном поле. Использование магнитореологической жидкости в качестве полировального материала позволяет значительно улучшить качество поверхности оптических деталей и повысить производительность обработки. Так как полировальный материал формируется магнитным полем в зоне обработки, то существенно снижается трудозатраты на его изготовление(технология изготовления магнитореологической жидкости проста по сравнению с производством твердых смоляных полировальных форм). При полировании с использованием магнитореологического полировального материала, его форму задает сама полируемая деталь, поэтому отсутствуют ограничения на форму обрабатываемой поверхности и появляется возможность обработки сложных асферических поверхностей. 11595 1 2009.02.28 Известен состав полировальника 1, в качестве которого использовалась гидравлическая магнитореологическая жидкость, содержащая, мас.карбонильный железный порошок 50-70 полимер винил-Н-бутилового эфира 1,83-3,02 аэросил 4,5-7,5 керосиновая фракция остальное. Недостатком данной композиции является недостаточно высокая чистота обработки оптической поверхности, невысокая скорость обработки и сложность отмывки деталей после обработки. Известен состав для структурообратимого полировального инструмента для обработки оптического стекла 2, содержащий, мас.полирит 11,7-17,45 карбонильное железо 27,9-56,12 полимер винил-Н-бутилового эфира 0,96-1,83 0,0064-0,013-нафтол керосин 12,33-23,63 натриевая соль додецилсульфокислоты 0,033-0,05 аэросил 2,34-4,49 вода остальное. Данный состав полировальника, за счет применения полирита в качестве абразива, позволил интенсифицировать процесс обработки оптических деталей. Однако наличие в составе керосина и воды не позволяет получить однородную смесь. Наиболее близкая по составу магнитореологическая текучая композиция на водной основе с РН-7-11 3 (прототип), содержащая об.неколлоидные магнитные частицы карбонильного железа 36,05 абразивные частицы окиси церия 5,7 глицерин 2,4 карбонат натрия 0,74 вода остальное Рецептура этой жидкости разработана исходя из условий обеспечения скорости уноса обрабатываемого материала (2-3) мк/мин, что на порядок выше, чем при использовании известных ранее полировальников, при конечной микрошероховатости поверхности на уровне 10 А. С точки зрения работоспособности, к магнитореологическим жидкостям предъявляются жесткие требования, такие как седиментационная устойчивость невысокая вязкость вне поля стабильность реологических свойств во времени при постоянном влагосодержании отсутствие агломератов из частиц дисперсной фазы увеличение напряженности сдвига в магнитном поле в заданных пределах. Практика эксплуатации магнитореологической жидкости, выше приведенного состава,в условиях постоянной циркуляции и перемешивания в контакте с воздухом показала, что на определенном этапе возникает проблема времени жизни, связанная с необратимыми изменениями ее свойств. Основные процессы, происходящие в водных магнитореологических жидкостях, определяются взаимодействием поверхностей частиц карбонильного железа с водой. Частицы карбонильного железа плохо смачиваются водой, быстро оседают и образуют плотный осадок вскоре после диспергирования, также они в воде подвержены коррозии. Образование окисей и гидроокисей на поверхности частиц не контролируемо изменяет условия на границе раздела фаз твердое тело - жидкость, что в свою очередь сказывается на реологических свойствах магнитореологических жидкостей, таких как эффективная вязкость и предел текучести вне магнитного поля. 11595 1 2009.02.28 Задачей изобретения является повышение седиментационной устойчивости порошков карбонильного железа в воде, а также увеличение времени сохранения реологических свойств магнитореологической жидкости. Поставленная задача решается следующим образом. В известную текучую композицию с магнитореологическими свойствами, содержащую частицы карбонильного железа,частицы окиси церия в качестве абразива, глицерин, карбонат натрия и воду, согласно изобретению дополнительно вводится гексаметафосфат натрия, при следующем соотношении компонентов об.частицы карбонильного железа 36,05 частицы окиси церия 5,7 глицерин 2,4 карбонат натрия 0,74 гексаметафосфат натрия 0,01-0,10 вода остальное. Предлагаемую текучую композицию получают следующим образом. В соответствии с рецептурой в дистиллированную воду добавляют глицерин, карбонат натрия, гексаметафосфат натрия и размешивают до полного растворения компонентов. В полученный раствор (водную основу) добавляют навески порошков карбонильного железа и абразива(окиси церия). Тщательно смешивают в течение 2 часов до получения однородной композиции. На фигуре показан график зависимости, согласно которому введение в композицию гексаметафосфата натрия, который является ингибитором коррозии, не оказывает заметного влияния на величину эффективной вязкости магнитореологической жидкости в магнитном поле. Образец 1 (прототип). Соотношение компонентов следующее, об.частицы карбонильного железа 36,05 частицы окиси церия 5,70 глицерин 2,40 карбонат натрия 0,74 вода остальное. Образец 2. Соотношение компонентов следующее, об.частицы карбонильного железа 36,05 частицы окиси церия 5,70 глицерин 2,40 карбонат натрия 0,74 гексаметафосфат натрия 0,01 вода остальное. В приведенных примерах рассматриваются различные составы заявляемой текучей композиции, а в таблице приведены сравнительные характеристики их свойств Образец 3. Соотношение компонентов следующее, об.частицы карбонильного железа 36,05 частицы окиси церия 5,70 глицерин 2,40 карбонат натрия 0,74 гексаметафосфат натрия 0,06 вода остальное. Образец 4. Соотношение компонентов следующее, об.частицы карбонильного железа 36,05 частицы окиси церия 5,70 глицерин 2,40 карбонат натрия 0,74 3 11595 1 2009.02.28 гексаметафосфат натрия 0,10 вода остальное. В эксперименте использовалось карбонильное железо марки Р-10 (Россия), абразив окись церия (США). Измерения начальной (без воздействия магнитного поля) вязкости магнитореологической жидкости выполнены на вискозиметре. Данные о влиянии магнитного поля на реологию образцов получены с помощью магнитометра. Константа седиментации жидкостей помещенных в мерную пробирку, оценивалась по скорости оседания частиц железа. Все вышеперечисленные измерения проводились сразу после приготовления образцов и периодически в течение 15 суток. Результаты измерений приведены в таблице. К-во суток после приготовления 1 2 5 7 10 15 Таким образом, как показали результаты измерения, предлагаемое изобретение позволяет увеличить время жизни магнитореологической жидкости с 5 суток до 15 и добиться возрастания седиментационной устойчивости на порядок и при этом не оказывает заметного влияния на величину вязкости магнитореологической жидкости в магнитном поле,что показано на фигуре. Величина РН остается в пределах от 7 до 11, что важно для процесса полирования оптических деталей. Источники информации 1. А.с. СССР 2034694, МПК В 24 3/34, 1995. 2. А.с. СССР 2034693, МПК В 24 3/34, 1995. 3. Патент США 5804095, МПК В 24 В 31/00, 1996. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4