4.4 Магнитные порошки, пасты, концентраты. Магнитные суспензии

4.4.1 Магнитные порошки

При МП контроле визуализация полей рассеяния дефектов в КО осуществляется при помощи магнитных индикаторов. Магнитные индикаторы – это магнитные порошки, суспензии и полимеризирующие смеси. Основу магнитных индикаторов составляют порошки из мелкодисперсных ферромагнитных частиц железа и его окислов: магнетита (окись-закись железа) Fe₃O₄ (чёрный порошок) и гамма-оксида железа γ-Fe₂O₃ (красно-коричневый порошок).

Рассмотрим основные свойства магнитных индикаторов.

Согласно [18]:

• магнитный порошок – это порошок из ферромагнитных частиц, используемый в качестве индикатора магнитного поля рассеяния дефекта; кроме чёрных и красно-коричневых порошков применяют также цветные магнитные порошки, которые получают либо путем окраски темных магнитных порошков, либо подбором химических соединений, имеющих определенный цвет и магнитные свойства;

• люминесцентный магнитный порошок – магнитный порошок, частицы которого покрыты неотслаивающейся пленкой люминофора;

• магнитная паста – это смесь, содержащая магнитный или люминесцентный магнитный порошок, жидкую основу и при необходимости смачивающую, антикоррозийную и другие добавки.

Магнитная активность ферромагнитных частиц была предметом очень многих исследований, результаты которых достаточно подробно представлены во многих литературных источниках, например [10–15]. Отметим некоторые полученные и используемые на практике результаты.

1. Желательны ферромагнитные частицы из материала с низкой коэрцитивной силой и низкой остаточной намагниченностью. Если же эти свойства будут высоки, то при сухом способе нанесения магнитного индикатора такие частицы в магнитном поле будут становиться достаточно сильными постоянными магнитиками и, следовательно, будут прилипать к поверхности КО и уменьшать свою подвижность; при мокром способе высокая коэрцитивная сила материала частиц будет формировать мешающий фон из прилипших частиц, а высокая остаточная намагниченность будет приводить к слипанию частиц между собой.

2. Наибольшая магнитная активность частиц проявляется, когда они плотно распределены и между ними существует значительное взаимодействие.

3. Частицы магнитного порошка должны быть легкими и подвижными. Не обладают достаточной подвижностью сферические частицы, поэтому в порошке должны присутствовать также частицы неправильной формы. Дополнительную подвижность частицам магнитного порошка можно придать, покрыв их пигментом с низким коэффициентом трения, при этом цвет пигмента должен быть таким, чтобы обеспечивался максимальный контраст порошка на фоне поверхности КО.

4. Магнитная активность частиц зависит от их геометрических размеров. Так, для проявления значительной магнитной активности требуется, чтобы размеры частиц были соизмеримы с раскрытием дефекта. При МП контроле преимущественно применяют магнитные порошки с размером частиц 1…60 мкм, а иногда и более. Размер частиц основной массы магнитного порошка не должен превышать 30 мкм (преимущественно 5…10 мкм). Количество крупных частиц (более 50 мкм) должно составлять не более 5 %. Магнитный порошок может содержать не более 5 % различных немагнитных примесей.

Для выявления глубоко залегающих дефектов применяют более круп­ный магнитный порошок. При контроле объектов с очень грубой поверхно­стью размеры частиц могут достигать 2 мм.

Следует отметить, что существенное влияние на выявляющую способность порошков оказывает величина частиц, их форма и некоторые другие факторы, в совокупности играющие более важную роль, чем магнитные характеристики. Так, например, пульсирующее намагничивающее поле улучшает подвижность частиц магнитного порошка и, следовательно, повышает его выявляющие свойства.

В зависимости от требуемых физических свойств и назначения получают различные порошки. Основными из них являются:

1) железные порошки, получаемые термическим разложением пентакарбонида железа Fе(СО)₅ или диспергированием железа электрической дугой в керосине; цвет – черный с различными оттенками;

2) порошки, получаемые в шаровых мельницах измельчением окалины, возникающей при горячей обработке стали; цвет – черный;

3) порошки магнетитов: технического как побочного продукта, появляющегося при промышленном химическом производстве какой-либо продукции, и синтетического, получаемого по специальным химическим реакциям; цвет – черный с различными оттенками;

4) порошки ферромагнитной окиси железа, получаемые окислением магнетита; цвет – красно-коричневый.