[发明专利]金属铸件用磁性纳米改性甲基丙烯酸酯磁性浸渗剂的方法

说明书

本申请是申请号为201610369654.0发明名称为金属铸件用磁性纳米改性甲基丙烯酸酯磁性浸渗剂的制备方法的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种制备分散性好、饱和磁化强度高、粘度低的密封补强和功能化的 磁性纳米颗粒和甲基丙烯酸酯的复合浸渗剂，具体涉及金属铸件用磁性纳米改性甲基丙烯 酸酯磁性浸渗剂的方法。

背景技术

纳米颗粒材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。纳米粒子，一般是指三维尺 寸中有一维尺寸在1到100nm间的颗粒，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域。纳米材 料通常具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。纳米材料显示出许多奇异的特性， 即纳米材料的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有 显著的不同。

磁性纳米颗粒作为一种特殊的功能材料，可以把纳米级的磁性粒子（如四氧化三 铁）包裹一层长链的表面活性剂，均匀的分散在基液中，形成一种均匀稳定的悬浮体----磁 性流体，并能使用在不同的领域中。磁性纳米颗粒具有优良的物理和化学性能，已经广泛应 用于一些工业和生物医药领域，如靶向药物、MRI显影、磁性流体密封及记忆材料等领域，在 本申请中，应用磁性流体作为补强和功能化应用。

在铝合金压铸或重力浇铸的工业化生产过程中，从熔融的液态金属转变为固态金 属物质的过程中，往往存在体积收缩，同时在该过程中，还会产生不同程度的疏松、气孔和 夹杂等缺陷。此外，粉末冶金件的制造过程中也存在不同程度的孔隙、裂纹、砂眼和空洞。这 些缺陷会使加工的机械产品达不到使用要求，甚至是报废。有些缺陷不容易被发现，到加工 后经过试压才出现问题，造成工时和原材料的浪费。因此，在机械加工过程中，需要对加工 产品进行密封和补强。

浸渗法就是为了这种目的而产生的一种工艺，所用的密封和补强液体材料就是通 过制备得到的浸渗剂。

浸渗技术是利用浸渗剂在外压力的作用下渗入多孔或者是缝隙中，经过固化反应 而达到填补损伤的目的，同时可以达到功能化的用途，是现代科技发展要求的一项新技术。 对于零件的加工过程根据不同的情况和技术要求，主要有涂渗法、压力渗入法、浸渗法等， 也可以分为局部和整体的密封补强的方法。浸渗技术解决了压铸件、焊件等普遍存在的疏 松和微孔等缺陷，从而大幅提高提高产品的质量，节省了材料的消耗，以及生产过程的能 耗。此外，浸渗技术也可以适用于电子器件等领域。目前，浸渗技术也广泛用于机械、冶金、 电机电器等领域，并被机械工程的生产部门广泛接纳。

由于浸渗技术可以针对整个机械零件和构件进行处理，在近几十年来，浸渗法得 到了广泛的应用和发展。常用的浸渗剂，主要有无机浸渗剂（硅酸钠浸渗剂）、不饱和聚酯化 合物(苯二甲酸丙烯酯等)浸渗剂和甲基丙烯酸酯类型的浸渗剂等。其中，应用较多的甲基 丙烯酸酯浸渗剂，按聚合固化的机理又分为厌氧型和热固化型。

早期的浸渗方法主要是用加压的技术使得浸渗剂进入零件的孔隙中。到上个世纪 四十年代，真空与加压相结合的方法，使得真空浸渗技术在机械工业产品生产中得到更广 发的应用。上个世纪70年代以来，甲基丙烯酸酯型浸渗剂得到了大力的推广和深入的应用， 在机械领域逐渐取代了其它浸渗剂，甲基丙烯酸酯型的浸渗剂粘度较低，毒性小、不含挥发 物，可以适合尺寸较小的孔隙。而且能耗较低，成品率高也是甲基丙烯酸酯类浸渗剂的主要 优点。我国虽然在上世纪70至80年代中在东南、华南等地就开展了甲基丙烯酸酯浸渗剂的 研制与应用工作，但直到近二十年来该技术才受到更多重视和推广。但是该浸渗剂比较软， 模量低，强度低，耐热性能差，密度又低，与金属的差异大。在本申请中，通过适当方法添加 纳米磁性颗粒，改善固化后的浸渗剂的特性，同时，又引入了磁性，便于磁性探伤或者采用 MRI的方法进行鉴别。

发明内容

本发明将磁性纳米颗粒与甲基丙烯酸酯进行复合，制备出具有磁功能、粘度低、流 动性好、无毒性和不挥发的纳米复合浸渗剂。

金属铸件用磁性纳米改性甲基丙烯酸酯磁性浸渗剂的方法，其特征在于：

（1）以纳米材料1kg为原料，加入0.5~2kg盐酸，30℃反应2h，用氨水2~5kg为沉淀剂，加 入低沸点溶剂3~4kg，在60~100℃下反应1h，加入油酸0.6~0.8kg、3-氧代-1-环戊烷羧酸 0.02~0.06kg、组胺磷酸盐0.02~0.07kg、四羟甲基硫酸磷0.01~0.03kg，反应温度70℃，反应 时间2~3h，产物油水分离、脱水干燥后，制得含磁性纳米颗粒的稳定悬浮体；