Способ получения магнитной жидкости на основе воды


 


Владельцы патента RU 2570821:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный технический университет" (ФГБОУВПО "ЯГТУ") (RU)

Изобретение относится к коллоидным системам, а именно к способу получения магнитной жидкости на основе воды, и может быть использовано в различных технологических устройствах, в том числе в устройствах сепарации материалов по плотности. Магнитная фаза магнитной жидкости - магнетит - получается электрохимическим способом путем растворения электродов из Ст 3 в электропроводящем водном растворе NaCl, стабилизирующего вещества - олеата натрия для одновременного покрытия поверхности частиц магнетита адсорбированным слоем стабилизирующего вещества. В результате электролиза в данных условиях образуется магнитная жидкость на основе воды, которая имеет следующие свойства: объемная доля магнетита 5-10%, плотность 1100-1250 кг/м3, намагниченность насыщения 12-18 кА/м. Повышение скорости процесса образования магнитной жидкости при сохранении ее высоких магнитных свойств является техническим результатом изобретения. 1 прим.

 

Изобретение относится к коллоидным системам, а именно к получению магнитных жидкостей на основе воды, и может быть использовано в различных технологических устройствах.

Магнитная жидкость - устойчивая коллоидная система высокодисперсных частиц магнитного материала (ферро- или ферримагнитных веществ), стабилизированного поверхностно-активными веществами в жидкости-носителе.

Магнитные жидкости благодаря необычному сочетанию свойств магнетиков, жидкостей и коллоидных растворов являются перспективным материалом и находят применение в различных областях техники: при создании магнитно-жидкостных уплотнений в химической промышленности, в качестве магнитных смазок, в процессах магнитного обогащения немагнитных материалов, в биологии и медицине.

Одним из перспективных направлений применения магнитных жидкостей на водной основе является использование их для сепарации различных материалов по плотности.

Получение магнитных жидкостей состоит из двух основных операций.

1. Получение высокодисперсных частиц магнетика.

2. Стабилизация частиц магнетика в жидкости-носителе с использованием диспергирующего вещества, предотвращающего агрегирование частиц магнетика в жидкости-носителе и обеспечивающего устойчивость магнитной жидкости.

Первоначально в качестве феррофазы при получении магнитной жидкости использовали материалы, обладающие более высокими магнитными свойствами - высокодисперсное металлическое железо, кобальт, мягкие магнитные сплавы типа пермендюр [Физические свойства магнитных жидкостей: Сб. статей. - Свердловск, УНУ АН СССР, 1983. - 128 с.; 2. Черкасова О.Г., Петров В.И., Руденко Б.А. Рентгеноконтрастная ферромагнитная жидкость. - Формация. - 1986. - т. 35, №3, - С. 31-34; 3. Матусевич Н.П., Рахуба В.К. Получение магнитных жидкостей методом пептизации, - В кн.: Гидродинамика и теплофизика магнитных жидкостей. - Тезисы докладов Всесоюзного симпозиума. Саласпилс, ин-т АН Латвийской ССР, 1980, - С. 21-28]. Однако при использовании чистых металлов возникает ряд технологических трудностей, связанных как с получением высокодисперсных частиц и их защитой от окисления, так и с их стабилизацией с последующим диспергированием в жидкости-носителе. Поэтому наряду с металлами в качестве феррофазы все чаще используется магнетит (окись-закись железа), который хотя и уступает металлам по магнитным характеристикам, но благодаря простоте получения высокодисперсных частиц, хорошей адсорбционной способности и химической устойчивости позволяет получать магнитные жидкости, которые превосходят по магнитным параметрам магнитные жидкости на металлах.

Известен также [Ахалая М.Г., Кокиашвили М.С., Берия В.П. Перспективы применения магнитных жидкостей в биологии и медицине. - В кн.: Физические свойства магнитных жидкостей: - Сб. статей. - Свердловск, УНУ АН СССР, 1983. - С. 115-120] способ получения магнитной жидкости, в котором синтез феррофазы осуществляется как в [Физические свойства магнитных жидкостей: Сб. статей. - Свердловск, УНУ АН СССР, 1983. - 128 с.], затем производится удаление воды из осадка последовательной промывкой его ацетоном, толуолом. Для получения магнитной жидкости в требуемой жидкости-носителе толуол сливают с осадка магнетита, влажный осадок переносят в фарфоровую ступку, добавляют к нему стабилизатор - олеиновую кислоту. Из полученной смеси толуол выпаривают нагреванием в ступке до 90-110°C при непрерывном растирании осадка. После испарения толуола смесь продолжают тщательно растирать при той же температуре. Полученную массу переносят с помощью требуемого количества дисперсионной среды в мельницу и гомогенизируют в стальной мельнице, на ½ заполненной стальными шарами. Нужная степень пептизации достигается за 6-12 ч.

Также известен способ получения магнитной жидкости на основе воды [А.с. СССР №1074826 А, БИ №7 от 23.02.84, C01G 49/08, H01F 1/28], в котором синтез феррофазы осуществляется как в [Физические свойства магнитных жидкостей: Сб. статей. - Свердловск, УНУ АН СССР, 1983. - 128 с.], затем маточный раствор удаляют декантацией. Оставшуюся суспензию постепенно нагревают при перемешивании и добавляют олеиновую кислоту. Нагретую до 90°C суспензию выдерживают при этой температуре в течение 10 мин, а затем охлаждают до 30°C. Частицы магнетита, стабилизированные олеиновой кислотой, экстрагируют петролейным эфиром при 30°C. Затем после удаления экстрагента к оставшейся массе добавляют раствор аммонийной соли декановой кислоты. Затем смесь гомогенизируют до получения однородной жидкости.

Описанные способы получения магнитной жидкости используют в качестве сырья дорогостоящий реактивный материал, отличаются трудоемкостью и длительностью процессов.

Наиболее близким к заявленному является способ, описанный в патенте РФ №2441294 от 27.01.2012 г., бюл. №3, C1 H01F 1/28, выбранный нами за прототип.

Он состоит из следующих стадий: подогрев электропроводящего раствора до 80-90°C, получение суспензии магнетита и одновременное покрытие поверхности частиц магнетита адсорбированным слоем стабилизирующего вещества.

Описанный способ получения магнитной жидкости на основе реополиглюкина применяется в медицинских технологиях. Однако сфера применения данного способа слишком узка.

Задачей настоящего изобретения является усовершенствование известных способов получения магнитных жидкостей для применения их в процессах магнитного обогащения немагнитных материалов (для сепарации материалов по плотности) в различных технологических устройствах.

Для решения задачи магнитная фаза магнитной жидкости (суспензия магнетита) получается электрохимическим способом путем растворения электродов из Ст 3 в электропроводящем водном растворе NaCl, стабилизирующего вещества - олеата натрия для одновременного покрытия поверхности частиц магнетита адсорбированным слоем стабилизирующего вещества.

Электрохимический способ отличается простотой, дешевизной аппаратурного оформления и возможностью управления интенсивностью процесса образования магнитной жидкости путем изменения параметров электролиза.

Поставленная задача решается следующим образом: предложен способ получения магнитной жидкости, включающий подогрев электропроводящего раствора до 80-90°C, получение суспензии магнетита электрохимическим растворением электродов из стали Ст 3 и одновременное покрытие поверхности частиц магнетита адсорбированным слоем стабилизирующего вещества, расстояние между электродами при электрохимическом растворении составляет 15-20 мм, процесс ведут при напряжении 10 В, плотности тока 0,02-0,03 А/см2, в качестве электропроводящего раствора используют водный раствор NaCl, а стабилизирующее вещество - олеат натрия.

Способ получения магнитной жидкости иллюстрируется следующим примером.

В емкость, содержащую раствор поваренной соли (концентрация NaCl - 6 г/дм3) и стабилизатор (олеат натрия), погружались электроды из Ст 3, расстояние между которыми составляет 16-30 мм, подается напряжение 10 В, обеспечивающее плотность тока 0,02-0,03 A/см2. В результате электролиза в данных условиях образуется магнитная жидкость на основе воды, которая имеет следующие свойства: объемная доля магнетита 5-10%, плотность 1100-1250 кг/м3, намагниченность насыщения 12-18 кА/м.

Данная магнитная жидкость может быть использована для сепарации различных материалов по плотности в горнодобывающей промышленности, а также в других отраслях промышленности.

Задача настоящего изобретения: усовершенствование известных способов получения магнитных жидкостей для применения их в процессах магнитного обогащения немагнитных материалов (для сепарации материалов по плотности) в различных технологических устройствах - выполнена.

Способ получения магнитной жидкости, включающий подогрев электропроводящего раствора до 80-90°C, получение суспензии магнетита электрохимическим растворением электродов из стали Ст 3 и одновременное покрытие поверхности частиц магнетита адсорбированным слоем стабилизирующего вещества, отличающийся тем, что расстояние между электродами при электрохимическом растворении составляет 15-20 мм, процесс ведут при напряжении 10 В, плотности тока 0,02-0,03 А/см2, в качестве электропроводящего раствора используют водный раствор NaCl, а стабилизирующее вещество - олеат натрия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к текстурированному листу из электротехнической стали, используемому для изготовления сердечника трансформатора. Для снижения уровня шума в трансформаторе и потерь в железе согласно настоящему изобретению в листе, подвергнутом обработке для измельчения магнитных доменов, создают области пластической деформации, располагаемые в точечной последовательности в направлении ширины стального листа, при этом длина d каждой области пластической деформации составляет от 0,05 мм до 0,4 мм, а отношение (Σd/Σw) суммы Σd длин d к сумме Σw интервалов w каждой из вышеуказанных областей пластической деформации - в диапазоне от 0,2 до 0,6, причем области пластической деформации в листе создают посредством воздействия электронным пучком.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к текстурированному листу из электротехнической стали, который может быть использован в качестве сердечника трансформатора.

Изобретение принадлежит области техники быстрого отверждения аморфного сплава, а конкретно относится к широкой ленте из аморфного сплава на основе железа, в которой ширина составляет 220-1000 мм, толщина составляет 0,02-0,03 мм, поперечное отклонение толщины составляет менее +/-0,002 мм, коэффициент слоистости составляет более 0,84, магнитная индукция насыщения составляет более 1,5 Тл, потери в железе составляют менее 0,20 Вт/кг, при условиях, когда частота составляет 50 Гц, и максимальная магнитная индукция составляет 1,3 Тл, а мощность возбуждения составляет менее 0,50 ВА/кг.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству листа из текстурированной электротехнической стали для сердечников трансформаторов, электрических машин и электрогенераторов.

Изобретение относится к текстурированной электротехнической листовой стали. Для обеспечения низких потерь в железе без ухудшения коррозионной стойкости листовая сталь толщиной t (мм) с пленкой на поверхности не имеет ржавчины на поверхности после испытания во влажной камере в течение 48 часов при температуре 50°С в атмосфере 98% влажности, при этом потери в железе W17/50 после облучения электронным пучком снижаются, по меньшей мере, на (-500t2+200t - 6,5)% потерь в железе W17/50 до облучения электронным пучком и составляют (5t2-2t+1,065) Вт/кг или менее.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к области обработки листовой анизотропной электротехнической стали Fe-3% Si. Для улучшения физико-механических свойств стали, уменьшения магнитных потерь осуществляют горячую прокатку, по крайней мере одну холодную прокатку, обезуглероживающий и рекристаллизационный отжиг, выпрямляющий отжиг, нанесение электроизоляционного магнитоактивного покрытия на основе нитридно-оксидных составов с коэффициентом термического расширения, меньшим, чем у стали путем ионно-плазменного осаждения с выдержкой 10-5 мин при температуре 20-50°С, дополнительный отжиг в окислительной среде путем нагрева до температуры 300-600°С со скоростью 30-50°С/мин в переменном магнитном поле напряженностью 1-5 кА/м, частотой 30-100 кГц, направленном вдоль оси прокатки ленты, изотермической обработки в течение 20-5 минут и охлаждения до комнатной температуры в переменном магнитном поле со скоростью 50-200°С/мин и лазерную обработку движущейся ленты поперек оси ленты с длиной пятна 0,2 мм в направлении прокатки, воздействуя на всю ширину ленты с интервалом между зонами 2-10 мм.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению постоянных порошкообразных магнитов на основе системы Sm-Co-Fe-Cu-Zr. Повышение плотности и прочности, увеличение коэрцитивной силы и остаточной индукции полученных магнитных материалов является техническим результатом изобретения.
Заявленное изобретение относится к материалу, поглощающему электромагнитные волны в широком диапазоне длин волн, вплоть до частот инфракрасного диапазона, который может быть использован для предотвращения нежелательного воздействия высокочастотного излучения на элементную базу микроэлектроники и человека, и для предотвращения несанкционированного обнаружения наземных и воздушных объектов.

Редкоземельный спеченный магнит состоит по существу из 26-36 вес.% R, 0,5-1,5 вес.% В, 0,1-2,0 вес.% Ni, 0,1-3,0 вес.% Si, 0,05-1,0 вес.% Cu, 0,05-4,0 вес.% M, а остальное - Т и случайные примеси, где R представляет собой редкоземельный элемент, Т представляет собой Fe или Fe и Со, М выбран из Ga, Zr, Nb, Hf, Ta, W, Mo, Al, V, Cr, Ti, Ag, Mn, Ge, Sn, Bi, Pb и Zn.

Изобретение относится к способу, в котором магнитные ионные жидкости применяют для жидкостно-жидкостной, жидкостно-твердофазной или жидкостно-газовой экстракции, причем разделение фаз происходит в магнитном поле.

Изобретение относится к области металлургии. Для улучшения свойств наложения постоянного тока листа из электротехнической стали в сердечнике, возбуждаемого на высокой частоте, лист имеет химический состав, включающий, в мас.%: C менее 0,010, Si 1,5-10 и остальное Fe и случайные примеси, в котором основная ориентация в текстуре стального листа является <111>//ND и отношение интенсивности основной ориентации относительно ориентированного случайным образом образца составляет не менее 5, и предпочтительно отношение интенсивности относительно ориентированного случайным образом образца {111}<112> ориентации составляет не менее 10, и более предпочтительно отношение интенсивности {310}<001> ориентации ориентированного случайным образом образца составляет не более 3, и более предпочтительно концентрация Si имеет градиент, при котором она является высокой на стороне поверхностного слоя и низкой в центральной части в направлении толщины, и максимальное значение концентрации Si составляет не менее 5,5 мас. %, и разница между максимальным значением и минимальным значением составляет не менее 0,5 мас. %. 6 з.п. ф-лы, 3 табл., 2 ил.
Изобретение относится к магнитострикционному керамическому материалу на основе лантан-стронциевого манганита, полученному методом порошкой металлургии, который может найти применение в различных областях техники, например при изготовлении сверхчувствительных приемников звука, в клапанах, расходомерах, линиях задержки звуковых и электрических сигналов и пр. Предложенный материал на основе лантан-стронциевого манганита с замещением марганца никелем обладает гигантским значением константы магнитострикции, достигаемым в сравнительно слабых полях (до 4 кЭ) и стабильным в диапазоне рабочих температур от 12°С до 36°С. Mатериал имеет следующую химическую формулу: La0.70Sr0.30Mn0.95Ni0.05O3. Изделие из указанного материала характеризуется максимальным значением константы продольной магнитострикции, равным 1,1×10-4 при напряженности магнитного поля 4 кЭ, при этом в диапазоне рабочих температур от 12°С до 36°С константа магнитострикции изменяется незначительно (в пределах ±5%), что является техническим результатом изобретения. 1 пр.

Изобретение может быть использовано в химической технологии. Магнитоактивное соединение получают путем конденсации из растворов сульфата или хлорида железа (II) и окислителя при их смешении. В качестве окислителя используют водно-аммиачный раствор нитрата серебра. Изобретение позволяет получить магнитоактивное соединение без выделения токсичных оксидов азота. 1 табл., 29 пр.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к листу из текстурированной электротехнической стали для сердечников трансформаторов. Лист после облучения поверхности лазерным или электронным пучком содержит области (X) замыкающих доменов, сформированные для разделения магнитных доменов в направлении прокатки, от одного конца до другого в направлении ширины стального листа, с обеспечением выполнения выражения − ( 500 t − 80 ) × s + 230 ≤ w ≤ − ( 500 t − 80 ) × s + 330 , где t - толщина листа (мм); w - наименьшая ширина областей (X) (мкм), измеренных на передней и задней поверхностях стального листа с использованием метода Биттера; и s - среднее число областей (X), находящихся в одном кристаллическом зерне. Обеспечиваются низкие потери на гистерезис и низкая коэрцитивная сила. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл., 3 пр.

Изобретение относится к области металлургии. Техническим результатом изобретения является обеспечение в листе текстурированной электротехнической стали сниженных потерь в железе и пониженных шумов. Настоящее изобретение представляет лист из электротехнической стали, который имеет магнитные домены, измельченные посредством областей с высокой плотностью дефектов решетки, локально сформированных на поверхности или внутри стального листа, при этом указанные области с высокой плотностью дефектов решетки имеют твердость, измеренную прибором для определения микротвердости по Виккерсу, равную или ниже твердости других областей. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 табл., 1пр.

Изобретение относится к области металлургии. Для снижения магнитных потерь в железе W17/50 (Вт/кг) по всей длине конечного рулона получают сляб из текстурированной электротехнической стали, содержащей, в мас.%: С 0,001 - 0,10, Si 1,0-5,0, Μn 0,01-0,5, Al раств. 0,003- 0,050, N 0,0010- 0,020, один или два элемента, выбранного из S и Se: 0,005-0,040 в сумме, затем подвергают стальной сляб горячей прокатке, холодной прокатке, отжигу для первичной рекристаллизации и окончательному отжигу. Скорость нагрева S1 между температурой Т1 (°С)= 500+2 × (ΝΒ-NA) и температурой Т2 (°С)= 600+2 × (ΝΒ-NA) в процессе нагрева при отжиге для первичной рекристаллизации устанавливают равной не менее 80°С/сек, а от температуры Т2 до 750°С устанавливают среднюю скорость нагрева S2 равной от 0,1 до 0,7 S1. В уравнениях NA представляет количество N (ppm по массе), выделенного после окончательной холодной прокатки, и NB представляет количество N (ppm по массе), выделенного после отжига первичной рекристаллизации. 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 ил.

Изобретение относится к радиоэлектронной технике и касается создания ферритовых материалов с большими величинами ширины линии спиновых волн, предназначенных для использования в СВЧ диапазоне, в том числе при изготовлении ферритов для приборов высокого уровня мощности сантиметрового диапазона длин волн. Ферритовый материал с большой шириной линии спиновых волн содержит в качестве базового состава оксиды железа, гадолиния и иттрия, и дополнительно оксид самария, при следующем соотношении компонентов, вес.%: оксид иттрия (Y2O3) - 27,2÷27,5, оксид гадолиния (Gd2O3) - 22,4÷22,6, оксид самария (Sm2O3) - 1,1÷1,2, оксид железа (Fe2O3) - остальное. Увеличение ширины линии спиновых волн с намагниченностью насыщения материала 1200 Гс, шириной кривой ферромагнитного резонанса - 140 Э, действительной составляющей диэлектрической проницаемости - 15,0, тангенсом угла диэлектрических потерь не более 2·10-4, температурой Кюри не менее 270°, на частоте 9,5 ГГц не менее 20 эрстед, является техническим результатом изобретения. 1 табл., 9 пр.

Изобретение относится к получению нанокристаллического магнитного порошка допированного ортоферрита иттрия. Исходный раствор, содержащий нитрат железа Fe(NO3)3, нитрат иттрия Y(NO3)3 и в качестве допанта нитрат бария Ва(NO3)2, кипятят в течение 5 мин. В полученный охлажденный до комнатной температуры раствор добавляют осадитель в виде водного раствора карбоната натрия в количестве, необходимом для полного осаждения катионов. Полученный осадок высушивают при комнатной температуре до постоянной массы и прокаливают в муфельной печи при температуре 750°C в течение 60 мин с образованием нанокристаллического порошка ортоферрита иттрия состава Y1-xBaxFeO3. Обеспечивается получение магнитного порошка со структурой перовскита, имеющего заданные значения коэрцитивной силы и удельной намагниченности от магнитомягкого до магнитожесткого материала. 2 ил.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспкчения высокой магнитной индукции и особо низкого уровня удельных магнитных потерь при высокой плоскостности полосы осуществляют выплавку стали, содержащую, мас.%: от 2,5 до 3,5 Si, от 0,05 до 0,40 Mn, от 0,004 до 0,013 N, менее 0,012 S, от 0,010 до 0,040 кислотнорастворимого Al, менее 0,005 Ti, Fe и неизбежные примеси - остальное, разливку стали в слябы, нагрев слябов, горячую прокатку, нормализационный отжиг, травление, однократную или многопроходную холодную прокатку полос в один этап с температурой полосы не менее чем в двух проходах 190-230°C, обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг, азотирование, нанесение разделяющего термостойкого покрытия, высокотемпературный отжиг для вторичной рекристаллизации. Холодную прокатку проводят в 4-6 проходов при температуре 190-230°C в предпоследнем и последнем проходах с суммарным обжатием 85-90% на одноклетьевом реверсивном стане с рабочими валками диаметром 260-290 мм с S-образными профилировками, развернутыми одна относительно другой на 180°, с использованием в качестве смазочно-охлаждающей жидкости прокатной эмульсии, причем обжатие в последнем проходе составляет 95-120% от среднего обжатия в предыдущих проходах. 4 з.п. ф-лы, 3 табл.

Настоящее изобретение предлагает текстурированный лист электротехнической стали, обеспечивающий возможность производства энергетически высокоэффективного трансформатора с сердечником из данного листа, обладающего крайне низкими потерями в железе и крайне низким уровнем шума, который может использоваться в различных окружающих условиях. Текстурированный лист электротехнической стали имеет распределение деформаций в областях, где сформированы замыкающие домены, в поперечном сечении листа в направлении прокатки, при этом максимальная деформация растяжения в направлении толщины листа составляет 0,45% или менее, а максимальная деформация растяжения t (%) и максимальная деформация сжатия c (%) в направлении прокатки удовлетворяют следующему уравнению (1): t + 0,06≤ t + c≤0,35. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 8 ил.
Наверх