(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、軸と、該軸の周りにあり、かつ該軸との間に極小空間を有するように配置されたポールピースと、該空間に磁場を与える手段と、該空間に充填された磁性流体とから構成される磁性流体シールにおいて、該磁性流体は、磁性金属粒子原料酸化物粒子の表面に酸化物膜を形成し、この酸化物膜を形成した原料酸化物粒子を還元して得られた、酸化防止膜で被覆された平均粒径５〜２０ｎｍの磁性金属粒子が溶媒中に安定に分散され、その分散状態が維持されているものであることを特徴とする磁性流体シール。
【請求項２】
酸化防止膜で被覆された磁性金属粒子の飽和磁化が、７０〜２００ｅｍｕ／ｇであることを特徴とする請求項１記載の磁性流体シール。
【請求項３】
酸化防止膜の膜厚が０．０１〜２ｎｍであることを特徴とする請求項１記載の磁性流体シール。
【請求項４】
酸化防止膜が酸化物膜であることを特徴とする請求項１記載の磁性流体シール。
【請求項５】
磁性金属粒子原料酸化物粒子の粒径が４〜２０ｎｍであることを特徴とする請求項１記載の磁性流体シール。
【請求項６】
酸化物膜を形成した原料酸化物粒子の還元が、水素ガス雰囲気下３００〜８００℃の焼成により行われることを特徴とする請求項１記載の磁性流体シール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁性流体シールに関し、特に耐差圧性や耐酸化性が従来のものより強く、耐差圧シール、防塵シール、真空シール、軸封シール等多岐の態様に使用できる磁性流体シールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より回転軸シールとして用いられているものには接触式シールと非接触式シールに大別される。接触式シールの代表例としてはオイルシール、メカニカルシール等があり、非接触式シールの代表例としては磁気カップリングシール、ラビリンスシールの他、一部ではねじシール動圧形非接触ガスシールなどがある。
接触式シールは高圧、高温雰囲気下でも用いられる。しかしながらオイルシールではリップと回転軸が接触しており、メカニカルシールではシールリングとフローティングシールが接触している。双方ともその接触部分では固体同志が摩擦し合っているため、劣化が早く磨耗による塵埃が発生し易い。密封性を高めるために被密封液体そのもの、あるいは別に作動油等が供給されて、固体接触間に生じる微細空間を埋めて用いたり、摩擦による磨耗を少なくするため、材質や表面加工に工夫を施している。しかしいずれも若干の漏れが許容されるところに用いられることが多い。
【０００３】
一方、非接触シールにおいて、例えば、磁気カップリングシールでは入力軸側の磁石および出力軸側の磁石が固定壁をはさんで配置され、かつ入力軸と出力軸とは固定壁で完全に遮断されている。運動の伝達は双方の磁石間に働く磁力（吸引力）で行われる。従って密封性は優れているが、伝達トルクは小さい。
またラビリンスシールは、軸の回転によって微小空間に生じる遠心力を利用したものであり、ねじシールはねじポンプの原理によって生じる差圧を利用したものである。双方とも回転中のみにシール能力があり、耐差圧も小さく、オイルミスト等を排除する時のみ用いられている現状である。
【０００４】
従来の回転軸シールであるオイルシールやメカニカルシールに比べシール部分に固体同志の摩擦がない磁性流体シールが近年開発されつつある。
この磁性流体シールは図１及び図２に示すように、運動軸１と、運動軸を支持し、且つ磁性を付与した固定部材２との極小間隔に磁性流体３が充填されているので、磨耗粉による周辺環境への汚染はなく、かつ微小な漏れもない。
この磁性流体シールは当初コンピュータのメモリ装置として用いられているハードディスク・メモリ装置の回転軸部から発生する塵埃やミストがハードディスクの読取ヘッドを汚し、メモリミスや読取ミスを起こすことを防止するための防塵シールとして用いられていた。
磁性流体としては、湿式法によって作成したマグネタイトにオレイン酸を水溶液中で吸着し、凝集物を水分約５０％の濾過ケーキとし、これをビーカーに移しとり、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダを固形粉末で加えて攪拌することにより、濾過ケーキは分散し急激に低粘性の液体となり、水ベースの磁性液体が得られることが開示されている（特開昭５４−４００６９号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現在の技術では耐差圧、温度条件、許容回転数、使用環境などの点で使用し得る範囲に限界がある。
従来の酸化物磁性流体シールは磁性流体の磁性が弱いため、その耐差圧性も０．５ｋｇ／ｃｍ2 と小さい。そこで真空部分と大気の間に６〜１０段のシールを設け、圧力を徐々に落としていたため、真空耐圧に必要な段数のシールの体積が必要であった。
また、従来の金属コバルト磁性超微粒子（金属コバルト）を使用した磁性流体シール（特開昭６１−１１２８６７号公報）は耐差圧性はよいが、長期間空気に接していると磁性超微粒子が酸化しシール効果が低下することがある。そのため真空中や不活性ガスなどの雰囲気中でのみ使用可能である。
【０００６】
従って、本発明の目的は、上記従来技術の欠点を克服し、メカニカルシールに匹適する２〜１０ｋｇ／ｃｍ2 程度の耐圧差性を有しながら、シール部分から塵埃が発生することがなく、また、従来の磁性流体シールに比べ、シール段数を少なくすることにより小体積化でき、また酸化に強いことにより、大気中や反応性溶媒なかでも長期間の使用に耐え得る磁性流体シールを提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、磁性流体シールの磁性流体として、従来のものよりも磁性が強く、かつ耐酸化性にも強いものを用いることにより、上記従来技術の欠点を克服できることを見出した。
【０００８】
すなわち、本発明は、以下の構成よりなる。
（１）少なくとも、軸と、該軸の周りにあり、かつ該軸との間に極小空間を有するように配置されたポールピースと、該空間に磁場を与える手段と、該空間に充填された磁性流体とから構成される磁性流体シールにおいて、該磁性流体は、磁性金属粒子原料酸化物粒子の表面に酸化物膜を形成し、この酸化物膜を形成した原料酸化物粒子を還元して得られた、酸化防止膜で被覆された平均粒径５〜２０ｎｍの磁性金属粒子が溶媒中に安定に分散され、その分散状態が維持されているものであることを特徴とする磁性流体シール。
【０００９】
（２）酸化防止膜で被覆された磁性金属粒子の飽和磁化が、７０〜２００ｅｍｕ／ｇであることを特徴とする前記（１）の磁性流体シール。
（３）酸化防止膜の膜厚が０．０１〜２ｎｍであることを特徴とする前記（１）の磁性流体シール。
（４）酸化防止膜が酸化物膜であることを特徴とする前記（１）の磁性流体シール。
【００１０】
（５）磁性金属粒子原料酸化物粒子の粒径が４〜２０ｎｍであることを特徴とする前記（１）の磁性流体シール。
（６）酸化物膜を形成した原料酸化物粒子の還元が、水素ガス雰囲気下３００〜８００℃の焼成により行われることを特徴とする前記（１）の磁性流体シール。
【００１１】
本発明の磁性流体シールは上記のように磁性の強い磁性流体を用いることにより、メカニカルシールに匹敵する（耐差圧性：２〜１０ｋｇ／ｃｍ2 ）磁性流体シールが可能となる。
また、従来に比べ、磁性の強い磁性流体を用いることにより、シールの段数を減らすことができるので、シール全体をコンパクトにすることができる。
更に、磁性超微粒子に酸化物被覆金属、特にシリカ被覆金属鉄粉などを用いることにより耐酸化性が強く、磁性の低下が少なく、耐久性を有する。従って、従来の磁性流体と異なり、実用化が真空中や不活性ガス中に限定されない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明において、前記磁性流体に用いられる、酸化防止膜で被覆された磁性金属粒子の基体となる金属成分としては、鉄、コバルト、ニッケル、クロム、チタン、マンガン、アルミニウム、銅、サマリウム、ネオジム等の金属、また鉄−ニッケル、鉄−コバルト、鉄−銅、鉄−コバルトーアルミニウム合金等の金属合金が挙げられる。
【００１３】
また、本発明の磁性流体において、酸化防止膜とは、前記磁性金属粒子の基体である金属成分の酸化を長期にまたは半永久的に防止するものである。酸化防止膜の物質としては、前記磁性金属粒子の金属成分の酸化を長期にまたは半永久的に防止するものであれば特に限定されないが、緻密な酸化物等が挙げられ、強度、成膜性等の点から金属酸化物が好ましい。
前記酸化防止膜に適用される金属酸化物としては、ケイ素、チタン、アルミニウム、ジルコニウム、錫、鉄、マンガン、ニッケル、クロム、亜鉛、カドミウム、鉛、リチウム、インジウム、ネオジウム、ビスマス、セリウム、アンチモン、カルシウム、マグネシウム、バリウム等の金属の酸化物が挙げられる。
【００１４】
本発明の磁性流体に用いられる磁性粉体、即ち、酸化防止膜で被覆された磁性金属粒子の製造方法としては、１）強磁性金属からなる基体粒子の表面に金属酸化物等の酸化防止膜を形成する方法；２）磁性金属粒子の原料となる酸化物粒子の表面に酸化物膜を形成し、この酸化物膜を形成した原料酸化物粒子を還元する方法がある。
前記１）の方法では、強磁性金属からなる基体粒子をプラズマ法、気相中での製膜法（ＣＶＤ法、ＰＶＤ法）などで形成し、この金属基体粒子が溶媒中に安定に存在すれば、これにゾルゲル法などで酸化膜を形成して、真空中あるいは不活性ガス雰囲気中で熱処理することにより強固な酸化防止膜とするものである。
【００１５】
また、前記２）の方法については、以下に詳細に説明する。
磁性金属粒子の原料となる酸化物粒子（以下、磁性金属粒子原料酸化物粒子という）とは、該酸化物が還元により強磁性の金属の単体または合金になるものである。
この磁性金属粒子原料酸化物粒子の具体例としては、マグネタイトやＣｏフェライト、Ｎｉフェライトに代表されるフェライト粒子および複合金属フェライト粒子を挙げることができる。
これら磁性金属粒子原料酸化物粒子は、公知の共沈法や金属イオンの還元法、ＣＶＤ法等により作成可能である。特に、フェライト粒子の場合には共沈法で作成することにより、粒径数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の粒径の揃った微粒子を得ることができる。
【００１６】
また、本発明においては、前記磁性金属粒子原料を、ゾル−ゲル法、ゲル−ゾル法、共沈法などで、溶媒中で酸化物粒子あるいは水酸化物粒子とする方法も用いられる。
例えば、共沈法により形成する場合には、前記磁性金属粒子原料の塩の水溶液にアルカリ溶液を添加することにより中和、加水分解する方法、また反応にエネルギーが必要な場合にはウォーターバス、オイルバス、オートクレーブなどで加熱することにより、磁性金属粒子原料酸化物粒子を形成する。
前記磁性金属の塩としては、塩化物、硫酸塩、硝酸塩、シュウ酸塩、酢酸塩、炭酸塩、無機塩類、あるいは有機酸塩などの塩類が好ましい。
【００１７】
前記２）の磁性金属粒子原料酸化物粒子の表面に酸化物膜を形成する場合には、イ）有機溶媒中で金属アルコキシドを用いて酸化物膜を形成する方法；ロ）水中で金属塩類を中和、加水分解する方法などがある。
【００１８】
前記金属アルコキシドの加水分解による、金属酸化物の膜を形成する方法としては、金属アルコキシドの溶液（有機溶剤または有機溶剤と水の混合溶剤であることが多い。）中に、前記磁性金属粒子原料酸化物粒子を分散し、分散させた溶液に水または弱いアルカリ性水溶液を添加して金属アルコキシドを加水分解することにより、前記粒子の表面上にその金属の酸化物皮膜を生成させる方法である。
この方法により多層金属酸化物膜粉体を製造する方法は、特開平６−２２８６０４号公報や特開平７−９０３１０号公報等に記載されている。
【００１９】
この加水分解による金属酸化物の製造方法はゾル−ゲル法と呼ばれ、微細で均一な組成の酸化物が形成されるものであって、この方法を磁性金属粒子原料酸化物粒子に対して適用することにより、磁性金属粒子原料酸化物粒子の上に均一な厚さでかつ緻密な膜が得られる。
金属アルコキシドとしては、ケイ素、チタン、アルミニウム、ジルコニウム、錫、鉄、マンガン等必要な金属酸化物に対応する金属のアルコキシドが選択される。
【００２０】
金属アルコキシドは、一般に水により分解する場合には、有機溶媒の溶液として使用される。有機溶媒は、アルコール、例えばエタノール、メタノール等、またはケトン類等が使用される。有機溶媒は脱水したものを使用することが好ましい。金属アルコキシド溶液の濃度は、溶解する金属アルコキシドの種類や有機溶媒の種類によって変わるが、最適な条件を設定する。金属アルコキシド溶液の濃度と金属アルコキシド溶液の磁性金属粒子原料酸化物粒子に対する使用量により、磁性金属粒子原料酸化物粒子上の金属水酸化物膜の厚さが決まる。
【００２１】
前記ロ）の水中で金属塩類を中和、加水分解する方法としては、金属塩の反応のうち、最も一般的である金属塩水溶液の反応による沈殿という処理に用いられる金属塩についていうと、金属の酸性塩の場合が特に問題となる。金属塩の反応においては、中和や熱分解が代表的に用いられるが、それ以外の反応でもよい。
本発明において、金属塩として使用される金属は、鉄、ニッケル、クロム、チタン、亜鉛、アルミニウム、カドミウム、ジルコニウム、ケイ素、錫、鉛、マンガン、リチウム、インジウム、ネオジウム、ビスマス、セリウム、アンチモン等の他、カルシウム、マグネシウム、バリウム等が挙げられる。
【００２２】
また、これら金属の塩としては、硫酸、硝酸、塩酸、シュウ酸、炭酸やカルボン酸の塩が挙げられる。さらにまた、前記金属のキレート錯体も含まれる。本発明において使用される金属塩の種類は、その粉体の表面に付与しようとする性質や製造に際して適用する手段に応じてそれに適するものが選択される。
【００２３】
上記のごとく処理することにより、磁性金属粒子原料酸化物粒子の表面に酸化物膜を形成した磁性金属粒子原料酸化物粒子が得られる。
そして、以上のようにして得られた酸化物膜被覆磁性金属粒子原料酸化物粒子を含む溶液を静置して液相と固相とに相分離させ、液相中に浮遊する超微粒子のみを採取する。ここで、遠心分離器を用いて超微粒子のみを採取することもできる。この超微粒子は平均粒径１０ｎｍ〜数十ｎｍ程度であり、１０ｎｍ程度が好ましく、後述される磁性流体とした際に、該流体中で沈降することなく優れた分散性が得られる。
【００２４】
この酸化物膜を被覆した磁性金属粒子原料酸化物粒子を還元し、基体を金属化して磁性を強くし、酸化物膜を完全な酸化防止膜とした磁性金属粒子を得ることができる。
前記還元は、水素ガス雰囲気に保った炉の中で、温度範囲は３００〜８００℃であり、好ましくは４００〜７００℃で焼成を行う。３００℃以下では酸化防止膜が完全にならないことがあり、８００℃を超えた温度では粒子同志が焼結することがあり、共に不適である。
この炉中での焼成時間は１〜１０時間であり、好ましくは３〜８時間である。
【００２５】
本発明では、前記還元・焼成処理により、磁性金属粒子原料酸化物粒子が金属に還元されると同時に、高温による前記酸化物膜の固化と前記磁性金属粒子の表面の溶融化が同時に進行し、酸化物膜と磁性金属粒子の界面において結合が生じ、この結果、酸化物膜が完全な酸化防止膜になるものと思われる。
また、前記還元・焼成処理の際、酸化防止膜は還元処理中の焼結防止膜としても働く。
更に粒子焼結防止と酸化物被覆磁性粒子の磁性流体化を効率よく行うために回転式チューブ炉を用いることもできる。
【００２６】
上記の還元・焼成処理条件は、それ自体公知の方法であるが、主に磁気記録媒体用として好適に使用することができる磁気特性の優れたマグネタイト、マグヘマイト、金属鉄などの針状の磁性粉末（長軸：０．１〜０．３μｍ）を得るための処理として用いられてきたが（例えば、特開昭５９−２１３６２６号公報、特開昭５８−１６１７０９号公報）、本発明においては、磁気流体の磁性金属粒子原料酸化物粒子を還元し、基体を金属化し、磁性を強くした酸化防止膜被覆磁性金属粒子を得ることが目的であり、平均粒径が、５〜２０ｎｍである超微粒子に適用し、優れた結果を得ることができた。
【００２７】
なお酸化防止膜は、磁性金属粒子との熱反応性による磁化減少防止など必要に応じて複数膜でもよい。
酸化防止膜で被覆された磁性金属粒子の平均粒径の範囲は、５〜２０ｎｍであり、好ましくは６〜１５ｎｍ、さらに好ましくは７〜１２ｎｍであり、８〜１０ｎｍならば最適である。５ｎｍ未満では磁性が弱くなり、２０ｎｍを超えて大きくなると、磁性流体中で沈降が生じ、共に不適である。
酸化防止膜で被覆された磁性金属粒子の飽和磁化の数値範囲は、７０〜２００ｅｍｕ／ｇであり、好ましくは１００〜２００ｅｍｕ／ｇである。
【００２８】
酸化防止膜の膜厚の数値範囲は０．０１〜２ｎｍであり、好ましくは０．０１〜１ｎｍである。更に好ましくは０．０１〜０．５ｎｍである。０．０１ｎｍ未満では焼成時に焼結が起きやすくなり、２ｎｍを超えて厚くなると磁性が弱くなり、共に不適である。
なお、酸化防止膜としてシリカ膜を、磁性金属粒子の金属成分として鉄を用いた場合には、ＳｉＯ2 とＦｅの重量割合（ＳｉＯ2 ／Ｆｅ）が０．１〜２０ｗｔ％、好ましくは０．１〜１０ｗｔ％、さらに好ましくは０．５〜７ｗｔ％である。
酸化防止膜または磁性金属粒子の金属成分として、それぞれ別のものを適用する場合には、適宜好ましい重量割合を設定すればよい。
【００２９】
本発明において、上記の酸化防止膜被覆磁性金属粒子を溶媒中に安定に分散させる磁性流体化は、溶媒と分散剤を適当に選ぶことにより達成できる。
媒体である溶媒としての水、あるいは極性の大きい溶媒としては、ダンパー、アクチュエーターの用途には比較的沸点の高い物質であれば良く、エタノール、プロパノール等の低級アルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４ブタジオールから１，１０デカノールまでの高級アルコールなどの極性溶媒などが用いられる。
【００３０】
水やこれらの極性溶媒中でオレイン酸、リノレン酸、リノール酸などの不飽和脂肪酸を被覆し、粒子の表面を親溶媒性に処理した後、ドデシルベンゼンスルホン酸やドデシル硫酸などの陰イオン系界面活性剤や、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなどの非イオン系界面活性剤などの界面活性剤を添加し、さらに、テトラメチルアンモニウムなどのような陽イオン系界面活性剤を加えることにより、磁性流体とすることができる。
また、ヒドロキシアルキルセルロースなどの高分子分散剤も使用できる。
一方、極性のないケロシン、α−オレフィン、アルキルナフタレンなどの炭化水素、ポリフェニルエーテルなどのエーテル類、ジメチルシロキサンなどのシリコン油類には、オレイン酸などの不飽和脂肪酸、メルカプト変性シロキサンやカルボキシ変性シロキサンなどの反応性シロキサンなどのシリコン分散剤が使用できる。
【００３１】
上記の表面処理に使用される界面活性剤としては、次の各種のうち１種類あるいは複数種用いることができるが、オレイン酸、リノール酸、リノレイン酸などの不飽和脂肪酸のアルカリ塩類、アルキルエーテル酢酸などのカルボン酸及びその塩類、スルホン酸及びその塩類、硫酸及び亜硫酸エステル塩、燐酸エステル及びその塩類、ホウ素系、重合型高分子系、重縮合型高分子などの陰イオン性界面活性剤、脂肪族アミン類及びそのアンモニウム塩、芳香族アミン類及びそのアンモニウム塩、複素環アミン類及びそのアンモニウム塩、ポリアルキレンポリアミン型、高分子型などの陽イオン性界面活性剤、エーテル型、エステルエーテル型、エステル型、デキストリンなどの多糖類、ヒドロキシアルキルセルロースなどのセルロース類などの高分子系、カルボキシ変性、アミノ変性などの変性シリコンオイル、含窒素型などの非イオン性界面活性剤、ベタイン型あるいはアミノ有機酸型などの両イオン性界面活性剤、また、シランカップリング剤やチタンカップリング剤のような反応性界面活性剤などを用いることができる。その添加量としては、適宜決定される。
【００３２】
また、油ベース磁性流体をシール材として使用した場合には、防水シールとして使用でき、逆に親水性溶媒磁性流体を使用した場合には油シールとすることも可能である。
【００３３】
以下、本発明の磁性流体シールの基本的構成を図面に基づいて説明する。
図１は２段式磁性流体シールの軸方向の断面図の一部であり、図２はその分断面を有する斜視図である。磁性流体シールは運動軸（単に軸ともいう）１の周りに、永久磁石４と固定部材（ポールピースともいう）２と、その先端の磁場の強い部分の空間に充填され、保持された磁性流体３から構成される。永久磁石を磁力源とし、回転軸と固定部材であるポールピースとの間に作られた極小の空間が磁気回路５のように磁束が集中することによって強磁場となる。この空間に磁性流体を充填すると磁性流体はその場に保持され、それ自体が放出されたり、飛散されたりしない。回転軸が回っても磁場の位置は変わらないので、磁性流体の位置も変わらない。磁場および磁性流体の磁性による保持力を超えなければ、軸方向の片側から圧力がかかっても磁性流体は飛散しない。
磁性流体が前記空間に保持され、外圧に耐える圧力（耐差圧性）は、空間の磁場の強さと磁性流体の飽和磁化値との積に比例する。
【００３４】
本発明の磁性流体シールは、外部磁場の作用により、強力にかつ精度良く作動し、また外部磁場を印加し調整することにより、その粘度が著しく増加し、しかも粘度の制御も容易にかつ精密にでき、且つ、粒子の耐酸化防止性および分散性にも優れ、充分大きな粘度特性を備える高性能磁性流体を使用することにより、従来のマグネタイト磁性流体の２倍以上の飽和磁化値を有するため、従来の磁性流体シールに比べ３〜５倍も強く、メカニカルシールに匹敵する耐差圧性が得られる。
この磁性の強い磁性流体を用いることにより、シールの段数を減らすことができるので、シール全体をコンパクトにすることができる。
また、低圧シールに関しては、従来より弱い磁力で大きい封止力が得られ、希土類磁石のコストを下げられる。
その他、本発明の磁性流体は、磁性超微粒子に酸化物被覆金属、特にシリカ被覆金属鉄粉などを用いることにより、従来のマグネタイト磁性流体の問題点であった過熱性がなく  放熱性があり、溶媒の蒸発も防止でき、防塵性を有し、耐酸化性が強く、磁性の低下が少なく、耐久性を有する。
更に、これまで使用できなかった水中でも水漏れしない油ベース磁性流体シールによる防水シールとして使用でき、これまで使用できなかった過酷な条件での使用が可能である。
【００３５】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、勿論本発明の範囲は、この実施例のみに限定されるものではない。
〔実施例１〕
下記工程により磁性流体を作成した。
（磁性金属粒子原料酸化物粒子）
０．１２５ｍｏｌ／リットルの塩化第１鉄試薬と０．２５ｍｏｌ／リットルの塩化第２鉄試薬を溶解した溶液１５０ｍｌを準備し、これに、１ｍｏｌ／リットルのＮａＯＨ溶液をｐＨが１２になるまで添加し、鉄分を沈殿させた後蒸留水を用いて傾斜洗浄を繰り返し、マグネタイト超微粒子２０ｇを得た。得られたマグネタイトの平均粒径は７．５ｎｍであった。
【００３６】
（酸化物膜の被覆）
得られたマグネタイト２０ｇを含む水溶液１リットルに、Ｎａ2 Ｏ・３ＳｉＯ3 含有量が３７．７％の濃度の水ガラスを６．８ｇを加えて、十分攪拌分散後、１Ｎの塩酸でｐＨ８にし、温度を７０℃に保持したウォーターバス中に入れ、２時間反応させた。
反応終了後、固形分を濾過し、蒸留水５リットルで洗浄し、電解質を除去した。
【００３７】
（酸化物被覆金属超微粒子製造）
固形分を乾燥後、アルミナボートに入れ、回転式チューブ炉に入れ、１０分間、窒素ガス５００ｍｌ／ｍｉｎ．で窒素ガス置換後、水素ガスを５００ｍｌ／ｍｉｎ．で流しながら６５０℃まで３時間で昇温し５時間保持した後、窒素ガス５００ｍｌ／ｍｉｎ．に変えて、放冷した。
得られたシリカ被覆金属鉄超微粒子は鉄に対するＳｉＯ2 の被覆量は３．５ｗｔ％であった。また得られたシリカ被覆金属鉄超微粒子の平均粒径は９．５ｎｍであった。
また、磁場１０ｋＯｅでの磁化は、１２５．５ｅｍｕ／ｇであった。
さらに、大気中では１５０℃まで酸化は認められなかった。
【００３８】
（磁性流体化）
得られたシリカ被覆金属鉄超微粒子１０ｇを１０％オレイン酸水溶液１００ｍｌ中に入れ、１時間攪拌し、オレイン酸を吸着した。その後過剩のオレイン酸を除去するために、沈殿物を濾過後、１リットルの水で８回洗浄を行った。濾過後粉末を６０℃で８時間乾燥した。
乾燥した粉末を、ドデシルベンゼンスルホン酸３．２ｇとテトラメチルアンモニウム０．５ｇを含むエチレングリコール２．９ｇを加えホモジナイザーで１１００ｒｐｍ．で２時間攪拌後、シリカ被覆金属鉄超微粒子濃度が７０％の磁性流体を得た。
得られた磁性流体の粘性は２２０ｃＰであり、非常に分散が良かった。また、磁場１０ｋＯｅでの磁化は７２．６ｅｍｕ／ｇで、２０週間静置したが、磁性変化はなかった。
【００３９】
得られた磁性流体を用いて、下記の軸シール実験を行い、磁性流体の耐差圧性を測定した。
図３に示すような、リング状のポールピース（固定部材２）２個に、ＮＳ極が交互に配置されるようにリング状の永久磁石１個（図示せず）を挟み、これにシャフト（運動軸１）を通しポールピースの先端とシャフトの間に、上記の磁性流体を密着させ、２段の耐差圧シールを試作し、ポールピースの片側に窒素ガスで加圧し、磁性流体シールが破れる圧力６を測定し、耐差圧性試験とした。
なお、シャフト径は３２ｍｍ、空隙長は０．５ｍｍ、磁界は磁石内面の表面磁界の大きさが３２００Ｇ、回転数は１８００ｒｐｍとした。
得られた磁性流体の耐差圧性は２．５ｋｇ／ｃｍ2 であり、良好な耐差圧性が認められた。
【００４０】
〔比較例１〕
上記実施例１の磁性流体の代わりに、特開昭５４−４００６９号公報に示される方法で調製した７０％のマグネタイト濃度の磁性流体を用いた以外は、実施例１と同様にして耐差圧性を測定した。
得られたマグネタイト磁性流体の耐差圧性は０．５ｋｇ／ｃｍ2 であった。
【００４１】
〔実施例２〕
実施例１と同様の方法で、シリカ被覆金属鉄超微粒子の濃度が７０％の磁性流体を製造した。
下記の軸シール実験を行い、磁性流体の耐差圧性を測定した。
図４に示すような、リング状のポールピース（固定部材２）６個に、ＮＳ極が交互に配置されるようにリング状の永久磁石４を２個を挟み、これにシャフト（運動軸１）を通しポールピースの先端とシャフトの間に、上記の磁性流体を密着させ、３段の耐差圧シールを試作し、ポールピースの片側に窒素ガスで加圧し、磁性流体シールが破れる圧力を測定し、耐差圧性試験とした。
なお、シャフト径は３２ｍｍ、空隙長は０．５ｍｍ、磁界は磁石内面の表面磁界の大きさが４９００Ｇ、回転数は１８００ｒｐｍとした。
得られた磁性流体の耐差圧性は６．３ｋｇ／ｃｍ2 であり、良好な耐差圧性が認められた。またシャフトの回転数を５０００ｒｐｍとしても、３年間漏れは無かった。
【００４２】
〔比較例２〕
上記実施例２の磁性流体の代わりに、特開昭５４−４００６９号公報に示される方法で調製した７０％のマグネタイト濃度の磁性流体を用いた以外は、実施例２と同様にして耐差圧性を測定した。
得られたマグネタイト磁性流体の耐差圧性は０．９ｋｇ／ｃｍ2 であった。
【００４３】
〔実施例３〕（防水軸シールの例）
実施例１と同様の方法で作成したシリカ被覆金属鉄超微粒子１００ｇをケロシン１リットル中に十分懸濁させた後、カルボキシ変性シロキサン３０ｇを添加し、十分混合した後、ジメチルシロキサンを５０ｇ加えた混合液を真空乾燥機内で攪拌しながら、１１０℃で１０時間かけてケロシンを蒸発させた後、再度１００００ｒｐｍのホモジナイザーで２０分間攪拌した後、８時間放置し沈降した沈澱物を除去し、シリコンベース磁性流体を得た。
得られたジメチルシロキサン（シリコンオイル）ベース磁性流体の磁場１０ｋＯｅでの磁化は６９ｅｍｕ／ｇであり、磁性超微粒子の沈降は認められなかった。
【００４４】
（シリコンオイルベース磁性流体を用いたシール）
図４と同様の形状のポールピース（固定部材２）を半径３０ｃｍ，高さ５０ｃｍの円筒形の耐圧容器の底部に取り付け、これにシヤフトを差し込んだ後、前記の様にして得られたシリコンオイルベース磁性流体８０ｇをポールピースとシャフトの間に充填した。
シャフトの先端をモーターに接続してから、耐圧容器に底部から２０ｃｍまで水を入れモーターを５０００ｒｐｍで回転させた。このままでは加重が２０ｇ／ｃｍ2 なので窒素ガスで徐々に加圧して水が漏れ出す圧力を測定した。
その結果、圧力が５．６ｋｇ／ｃｍ2 までは漏れは無かったが、この圧力を越えた時、シールが破壊された。従って、耐差圧５．６ｋｇ／ｃｍ2 までは耐圧可能であることが判った。更に、耐水圧シールとしても使用可能であることが判った。
【００４５】
上記の結果から、明らかなように、本発明に係わる各実施例の磁性流体シールは、各比較例の磁性流体シールに比較して６倍以上の耐差圧性と長期耐久性が認められ、満足すべき結果を得た。また、耐水圧シールとしても使用可能であることが判った。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る磁性流体シールは、外部磁場の作用により、強力にかつ精度良く作動し、耐酸化性、さらに分散安定性のよい優れた高性能流体を使用することにより、従来のマグネタイト磁性流体の２倍以上の磁性を有するため、従来の磁性流体シールに比べ、３〜５倍も強いメカニカルシールに匹敵する耐差圧性得られ、このためシールの段数を減らすことができるので、シール全体をコンパクトにすることができ、放熱性、防塵性を有し、また、低圧シールに関しては、従来より弱い磁力で大きい封止力が得られ、希土類磁石のコストを下げられ、更に、これまで使用できなかった水中でも水漏れしない油ベース磁性流体シールによる防水シールが使用でき、自動車や船舶および半導体分野などシール（軸シール、真空シール、動体軸受等）として、実用化が真空中や不活性ガス中に限定されないため、これまで使用できなかった過酷な条件での使用が可能となり、極めて高い実用性を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁性流体シールの基本的構成を示す軸方向の断面図である。
【図２】磁性流体シールの基本的構成を示す分断面を有する斜視図である。
【図３】本発明の実施例１の形態の磁性流体シールの基本的構成を示す軸方向の断面図である。
【図４】本発明の実施例２の形態の磁性流体シールの基本的構成を示す軸方向の断面図である。
【符号の説明】
１  軸
２  固定部材（ポールピース）
３  磁性流体
４  永久磁石
５  磁気回路
６  圧力
７  ハウジング（ステンレス）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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