為提高耐蝕水泵磁流體旋轉(zhuǎn)密封的承壓值，在Fe3O4油基磁流體中添加適量強(qiáng)磁性Co 微米粒子，并研究磁流體中Co 粒子體積分?jǐn)?shù)對(duì)磁流體密封水性能和磁流體密封裝置溫升的影響。研究結(jié)果表明，隨著磁流體中Co 粒子體積分?jǐn)?shù)增加，因Co 粒子在密封間隙內(nèi)密封極齒表面聚積形成的“柔性磁極”，導(dǎo)致密封間隙減小，磁流體密封承壓值明顯增大; 隨著磁流體中Co 粒子體積分?jǐn)?shù)的增加，磁流體密封的功耗將增大，磁流體密封裝置的溫度升高; 磁流體密封裝置的溫升緣于密封間隙內(nèi)Co 粒子之間和Co 粒子與旋轉(zhuǎn)軸之間內(nèi)摩擦所產(chǎn)生的摩擦熱。

　　與傳統(tǒng)的機(jī)械式密封相比，將磁流體用于旋轉(zhuǎn)密封具有密封功耗小、密封部件磨損小以及可用于高速旋轉(zhuǎn)密封和實(shí)現(xiàn)被密封介質(zhì)零泄漏等優(yōu)良的特性。對(duì)于磁流體旋轉(zhuǎn)密封而言，真空技術(shù)網(wǎng)(http://lu714.com/)認(rèn)為其密封承壓值隨著密封磁極與被密封軸之間密封間隙徑向尺寸的減小而增大。但為防止旋轉(zhuǎn)軸因圓周跳動(dòng)等而與密封磁極接觸產(chǎn)生磨損，密封間隙徑向尺寸不能太小(通常控制在0.05 mm 以上) ，否則將導(dǎo)致對(duì)磁流體密封部件加工和安裝精度要求的大幅提高，增加磁流體密封部件加工和安裝的難度。本文作者針對(duì)磁流體密封耐蝕水泵旋轉(zhuǎn)軸的要求，如磁流體密封間隙徑向尺寸不宜太小，且構(gòu)成密封磁迴路的導(dǎo)磁材料要求為磁導(dǎo)率較低的不銹鋼等，為提高磁流體旋轉(zhuǎn)密封的承壓值，在磁流體中添加適量強(qiáng)磁性鈷粒子，并研究鈷粒子對(duì)磁流體密封水介質(zhì)時(shí)密封性能的影響。

1、試驗(yàn)部分

　　1.1、磁流體密封結(jié)構(gòu)

　　圖1 所示為旋轉(zhuǎn)密封試驗(yàn)用磁流體多級(jí)密封結(jié)構(gòu)。

圖1 磁流體多級(jí)密封結(jié)構(gòu)示意圖

　　密封結(jié)構(gòu)中以2 塊釹鐵硼永磁體作為磁流體密封磁源，3 個(gè)密封磁極上的密封極齒數(shù)從左至右依次為5、13、5，共23 級(jí)。磁極密封極齒寬為0.6 mm，齒間寬為1.5 mm，密封軸與密封磁極之間的密封間隙徑向尺寸為0.2 mm。為防止被密封水介質(zhì)的腐蝕，密封軸和密封磁極采用磁導(dǎo)率較低的00Cr30Mo2不銹鋼制造。旋轉(zhuǎn)軸直徑為35mm，轉(zhuǎn)速為3000 r/min，被密封水含鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：NaCl，2.7%，MgCl2，2.0%，MgSO4，3.5%MgSO4。

　　1.2、試驗(yàn)材料

　　密封試驗(yàn)用磁流體為由平均粒徑為10 nm 的Fe3O4粒子制備的油基磁流體。為提高磁流體密封的承壓值，密封試驗(yàn)時(shí)，分別在磁流體中加入了不同體積分?jǐn)?shù)的平均粒徑約為1.7 μm 的球形Co 粒子。圖2和圖3 分別給出了所用納米Fe3O4粒子和微米Co粒子的形貌，表1 給出了相應(yīng)Fe3O4粒子和Co 粒子的磁性參數(shù)。

圖2 Fe3O4粒子TEM形貌

圖3 Co粒子SEM形貌

表1 Fe3O4粒子和Co粒子的磁性參數(shù)

2、結(jié)論

　　(1) 在旋轉(zhuǎn)密封中，以磁流體密封水介質(zhì)時(shí)，通過(guò)在磁流體中添加高比飽和磁化強(qiáng)度的Co微米粒子可在密封間隙內(nèi)形成“柔性磁極”，從而減小密封間隙徑向尺寸，顯著提高磁流體密封承壓值。

　　(2) 在磁流體中添加具有高比飽和磁化強(qiáng)度的Co粒子，相比添加同等體積分?jǐn)?shù)Fe3O4粒子，能更有利于減小密封間隙徑向尺寸，從而顯著提高磁流體密封承壓值。

　　(3) 在試驗(yàn)條件下，隨著磁流體中Co粒子體積分?jǐn)?shù)的增加，密封間隙內(nèi)Co粒子之間及Co粒子與旋轉(zhuǎn)軸之間內(nèi)摩擦所導(dǎo)致的密封功耗增大，磁流體密封裝置的溫度相應(yīng)升高。