滲透檢測(cè)培訓(xùn)教材課件

1、滲 透 檢 測(cè)(40學(xué)時(shí))課程類別：技術(shù)類編制人：馬文進(jìn) 審核人：楊志鵬 批準(zhǔn)人：張宏凱編制日期：2015年10月 版本：V1.02022/7/191課 程 大 綱一、緒論 1、滲透檢測(cè)簡(jiǎn)介 2、滲透檢測(cè)發(fā)展與現(xiàn)狀 3、滲透檢測(cè)材料和滲透檢測(cè)方法分類 4、滲透檢測(cè)工作質(zhì)量及體系 5、滲透檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)及局限性 6、滲透檢測(cè)與其他方法的比較二、滲透檢測(cè)的物理化學(xué)基礎(chǔ) 1、表面張力和表面張力系數(shù) 2、潤(rùn)濕現(xiàn)象 3、毛細(xì)現(xiàn)象三、滲透檢測(cè)系統(tǒng) 1、滲透劑 2、顯像劑 3、去除劑四、滲透檢測(cè)設(shè)備、儀器和試塊五、滲透檢測(cè)方法六、滲透檢測(cè)工藝七、滲透檢測(cè)記錄和報(bào)告八、質(zhì)量控制與安全防護(hù)九、滲透檢測(cè)應(yīng)用2022/

2、7/192一、緒論 定義：滲透檢測(cè)是一種以液體毛細(xì)管作用原理為基礎(chǔ)的檢查表面開口缺陷的無損檢測(cè)方法. 1.1、檢測(cè)原理： 將含有熒光染料或著色染料的滲透劑施加到工件表面上。由于毛細(xì)管作用，經(jīng)過一定時(shí)間，滲透劑可以滲入表面開口缺陷中;去除工件表面多余的滲透劑，經(jīng)干燥后，再在工件表面施涂吸附介質(zhì)顯像劑;同樣在毛細(xì)作用下，顯像劑將吸引缺陷中的滲透劑，即滲透劑回滲到顯像劑中;在一定的光源下(黑光或白光)，缺陷處的滲透劑痕跡被顯示(黃綠色熒光或鮮艷紅色)，從而探測(cè)出缺陷的形貌及分布狀態(tài)。2022/7/1931.2、檢測(cè)步驟：2022/7/19420世紀(jì)30年代20世紀(jì)60、70年代當(dāng)今煤油-白粉檢測(cè)法美

3、國(guó)研究人員將熒光染料加入滲透劑中，提高靈敏度，形成三大無損檢測(cè)方法之一；發(fā)展高峰，研制出可檢測(cè)微米級(jí)寬度的表面裂紋，且基本無毒害；滲透檢測(cè)應(yīng)用成熟、大型規(guī)?；O(shè)備運(yùn)用于檢測(cè)中，形成自動(dòng)化或半自動(dòng)化檢測(cè)線；2、滲透檢測(cè)的發(fā)展與現(xiàn)狀2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳5PT規(guī)?；瘶?biāo)準(zhǔn)化環(huán)保化無毒型、無刺激性的PT環(huán)保檢測(cè)器材檢測(cè)設(shè)備和器材自動(dòng)化、規(guī)?；虏牧稀⑿鹿に嚭头椒ǖ臋z測(cè)標(biāo)準(zhǔn)制定與修訂滲透檢測(cè)發(fā)展方向2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳63、滲透檢測(cè)方法的分類問題：請(qǐng)解釋IIIBB滲透法；注：該分類來源于ISO 3452-2:2006（E）標(biāo)準(zhǔn)；2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳7 3.1

4、、根據(jù)滲透劑所含染料成分分類 根據(jù)滲透劑所含染料成分，滲透檢測(cè)分為熒光滲透檢測(cè)法、著色滲透檢測(cè)法和熒光著色滲透檢測(cè)法，簡(jiǎn)稱為熒光法、著色法和熒光著色法三大類。著色法熒光法2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳8 3.2、根據(jù)滲透劑去除方法方類 根據(jù)滲透劑去除方法，滲透檢測(cè)分為水洗型、后乳化型和溶劑去除型三大類。水洗型滲透法是滲透劑內(nèi)含有一定量的乳化劑，工件表面多余的滲透劑可直接用水洗掉。有的滲透劑雖不含乳化劑，但溶劑是水，即水基滲透劑，工件表面多余的滲透劑也可直接用水洗掉，它也屬于水洗型滲透法。后乳化型滲透法的滲透劑不能直接用水從工件表面洗掉，必須增加一道乳化工序，即工件表面上多余的滲透劑要用乳

5、化劑“乳化”后方能用水洗掉。溶劑去除型滲透法是用有機(jī)榕劑去除工件表面多余的滲透劑。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳9 3.3、根據(jù)顯像劑類型分類 根據(jù)顯像劑類型，滲透檢測(cè)分為干式顯像法、濕式顯像法兩大類。干式顯像法是以白色微細(xì)粉末作為顯像劑，施涂在清洗并干燥后的工件表面上。濕式顯像法是將顯像粉末懸浮于水中(水懸浮顯像劑)或溶劑中(溶劑懸浮顯像劑)，也可將顯像粉末溶解于水中(水溶性顯像劑)。此外，還有塑料薄膜顯像法;也有不使用顯像劑，實(shí)現(xiàn)自顯像的。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳10著色滲透檢測(cè)法常用器材：2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳112022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳123

6、.4.各分類方法滲透檢測(cè)操作的基本步驟滲透檢測(cè)一般應(yīng)在冷熱加工之后，表面處理之前以及工件制成之后進(jìn)行?；静襟E見圖1-2。 后乳化型滲透檢測(cè)分為親油型后乳化滲透檢測(cè)及親水型后乳化滲透檢測(cè)兩種：2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳134、滲透檢測(cè)工作質(zhì)量及體系靈敏度分辨力PT可靠性儀器方法環(huán)境人員2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳14 滲透檢測(cè)體系的靈敏度:指滲透檢測(cè)體系發(fā)現(xiàn)缺陷大小的能力。滲透檢測(cè)時(shí)，缺陷可供測(cè)量的尺寸是:缺陷長(zhǎng)度;滲透檢測(cè)顯示的缺陷跡痕寬度比缺陷實(shí)際寬度大很多倍;滲透檢測(cè)質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)中，用于評(píng)定的是缺陷跡痕長(zhǎng)度，它大于缺陷的實(shí)際長(zhǎng)度。 滲透檢測(cè)體系的分辨力:指滲透檢測(cè)體系探

7、測(cè)缺陷幾何特性(尺寸、形狀、位置)的能力。眾所周知，缺陷跡痕寬度直接影響分辨力。滲透檢測(cè)時(shí)，缺陷跡痕寬度隨著顯像時(shí)間的延長(zhǎng)，會(huì)變寬，使分辨力下降。 2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳155、滲透檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)和局限性優(yōu)點(diǎn)： 滲透檢測(cè)可以檢查金屬(鋼、耐熱合金、鋁合金、鎂合金、銅合金)和非金屬(陶瓷，塑料)工件的表面開口缺陷，例如，裂紋、疏松、氣孔、夾渣、冷隔、折疊和氧化斑疤等。這些表面開口缺陷，特別是細(xì)微的表面開口缺陷，一般情況下，直接目視檢查是難以發(fā)現(xiàn)的。 滲透檢測(cè)不受被檢工件材質(zhì)的限制。滲透檢測(cè)可以檢查磁性材料，也可以檢查非磁性材料，可以檢查黑色金屬，也可以檢查有色金屬，還可以檢查非金屬。2

8、022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳16 滲透檢測(cè)不受被檢工件結(jié)構(gòu)限制。滲透檢測(cè)可以檢查焊接件或鑄件，也可以檢查壓延件和鍛件，還可以檢查機(jī)械加工件。 滲透檢測(cè)不受缺陷形狀(線性缺陷或體積型缺陷)、尺寸和方向的限制。只需一次滲透檢測(cè)，即可同時(shí)檢查開口于表面的所有缺陷。局限性 1）滲透檢測(cè)無法或難以檢查多孔的材料，例如粉末冶金工件;2）不適用于檢查因外來因素造成開口被堵塞的缺陷，例如工件經(jīng)噴丸處理或噴砂，則可能堵塞表面缺陷的“開口”，見圖1-3 。3）難以定量的控制檢測(cè)操作質(zhì)量，多憑檢測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)、認(rèn)真程度和視力的敏銳程度。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳176、表面缺陷無損檢測(cè)方法的比較 滲透

9、檢測(cè)、磁粉檢測(cè)和渦流檢測(cè)都屬于表面缺陷無損檢測(cè)方法，但其方法原理和適用范圍區(qū)別很大，并且有各自獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和局限性。所以無損檢測(cè)人員應(yīng)熟悉掌握這三種檢測(cè)方法，并能根據(jù)工件材料、狀態(tài)和檢測(cè)要求，選擇合理的方法進(jìn)行檢測(cè)。如磁粉檢測(cè)對(duì)鐵磁性材料工件的表面和近表面缺陷具有很高的檢測(cè)靈敏度，可發(fā)現(xiàn)微米級(jí)寬度的小缺陷，所以承壓設(shè)備對(duì)鐵磁性材料工件表面和近表面缺陷的檢測(cè)宜優(yōu)先選擇磁粉檢測(cè)，確因工件結(jié)構(gòu)形狀等原因不能使用磁粉檢測(cè)時(shí)，方可使用滲透檢測(cè)或渦流檢測(cè)。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳182022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳19什么是滲透檢測(cè)？原理，應(yīng)用范圍？滲透劑和顯像劑及其方法的分類？?jī)?yōu)缺點(diǎn)？局限

10、性？小結(jié)：1232022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳20第二章、滲透檢測(cè)的物理化學(xué)基礎(chǔ)2.1 分子論2.2 表面張力與表面張力系數(shù)2.3 潤(rùn)濕現(xiàn)象2.4 毛細(xì)現(xiàn)象2.5 吸附現(xiàn)象2.6 溶解現(xiàn)象2.7 表面活性與表面活性劑2.8滲透檢測(cè)中的光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳212.1 分子論2.1.1、分子運(yùn)動(dòng)論 分子是能獨(dú)立存在并具有本物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小粒子。除一些有機(jī)物質(zhì)的大分子外，一般分子很小。我們?cè)谘芯糠肿拥臅r(shí)候。通常把分子假定是球形的，用直徑來表示它的大小。一般分子的直徑約為10-10m數(shù)量級(jí)。例如，水分子的直徑約為410-10m，質(zhì)量約為310-26kg。 運(yùn)用分子運(yùn)

11、動(dòng)和分子的相互作用來論述物質(zhì)的某些性質(zhì)例如液體表面張力、潤(rùn)濕，毛細(xì)作用)的理論叫分子運(yùn)動(dòng)論。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳221）宏觀物體由大量分子組成2）分子在永不停息地運(yùn)動(dòng)3）分子間存在相互作用力2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳232.1.2.最小能量理論1）分子動(dòng)能 運(yùn)動(dòng)著的分子具有動(dòng)能。分子的運(yùn)動(dòng)是雜亂的。在同一時(shí)刻，物體內(nèi)各個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)方向不同，運(yùn)動(dòng)的速率也不同，每個(gè)分子的動(dòng)能自然也不同。在研究熱現(xiàn)象時(shí)，有意義的不是單個(gè)分子的動(dòng)能，而是物質(zhì)內(nèi)所有分子的動(dòng)能的平均值。我們把物體內(nèi)分子動(dòng)能的平均值叫做分子的平均動(dòng)能。 從分子運(yùn)動(dòng)論的觀點(diǎn)看，分子熱運(yùn)動(dòng)越激烈，分子的平均動(dòng)能就越大

12、，物體的溫度也就越高。所以，溫度是物體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳242）分子勢(shì)能 由于分子間存在相互作用力，因此分子具有由它們的相對(duì)位置所決定的勢(shì)能，這就是分子勢(shì)能。 如果分子間的距離大于r0。它們間的相互作用是引力，分子勢(shì)能隨著分子間的距離增大而增加;如果分子間的距離小于r0，它們間的相互作用是斥力，分子勢(shì)能隨著分子間的距離減小而增加。3）物體的內(nèi)能 物體里所有分子的動(dòng)能和勢(shì)能的總和叫做物體的內(nèi)能。任何物體都是由永不停息運(yùn)動(dòng)著而且互相作用著的分子構(gòu)成，所以，任何物體都有內(nèi)能。 物體的內(nèi)能是可以改變的。例如溫度改變時(shí)，因?yàn)槲矬w分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能改變了，所以內(nèi)能也

13、隨著改變。又例如體積、形狀或物態(tài)改變時(shí)，因?yàn)槲矬w分子的相對(duì)位置改變了，分子的勢(shì)能改變了，所以內(nèi)能也隨著改變。 若干物體的內(nèi)能越低(小)，由若干物體所構(gòu)成的系統(tǒng)的能量相應(yīng)就越低(小)，系統(tǒng)就越穩(wěn)定。 自然界各物體都有使其能量最小，從而使各系統(tǒng)變得最穩(wěn)定的趨勢(shì)，這就是最小能量理論。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳252.1.2、自然界的三種物質(zhì)形態(tài)氣體分子間的平均距離很大，分子間的自由程比分子本身大許多倍，分子的熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能可輕易克服分子間的吸引力。因此，氣體分子極易向各方向擴(kuò)散并充滿所給的容器。 固體中每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)(原子、離子)在自己的乎衡位置附近振動(dòng)，互相之間有很大的吸引力。因此，在固體內(nèi)

14、，分子不容易擴(kuò)散。 液體中分子排列比氣體緊密得多，分子間的相互作用力較大，但分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能不足以克服分子間的作用力，因而液體具有一定的體積。同時(shí)，液體內(nèi)部存在著分子可移動(dòng)的空“位置”。因此，液體結(jié)構(gòu)形狀可變，若置于不同形狀的容器中，在液體自身重量的作用下，它就取與該容器相同的外形。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳262.2 表面張力與表面張力系數(shù)2.2.1.概念存在于液體表而，使液體表面收縮的力稱為液體的表面張力；表面張力實(shí)驗(yàn)示意圖見圖2-2： 式中， f -表面張力; m-所掛物體的質(zhì)量; g-重力加速度; L-活動(dòng)邊AB(液面邊界線)長(zhǎng)度; -表面張力系數(shù)。由上式可知，表面張力一

15、般以表面張力系數(shù)表示，表面張力系數(shù)可定義為單位長(zhǎng)度上的表面張力。它的作用方向與液體表面相切。表面張力系數(shù)是液體的基本物理性質(zhì)之一，通常以毫牛頓/米或牛頓/米為單位。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳27 一般而言，表面張力系數(shù)與液體的種類和溫度有關(guān)。一定成分的液體，在一定的溫度和壓力下有一定的表面張力系數(shù)a值。不同液體，a值不同;同一液體，表面張力系數(shù)a隨溫度上升而下降;但有少數(shù)金屬熔融液體的表面張力系數(shù)值隨溫度上升而增高，例如銅、錫等金屬的熔融液體。容易揮發(fā)的液體與不容易揮發(fā)的液體相比，其表面張力系數(shù)a更小。含有雜質(zhì)的液體比純凈的液體的表面張力系數(shù)a要小。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外

16、傳282.2.2.表面張力的產(chǎn)生機(jī)理1）液體的表面層 液體的表面層是指在液-氣界面上與氣體接觸的液體薄層，它是由液體表面分子和液體近表面分子組成的。液體表面層分子和內(nèi)部分子相互作用示意圖見圖23。相臨分子間，分子作用力所能達(dá)到的最大距離叫分子作用半徑，在圖2-3中用r表示。半徑為r的球形作用范圍叫分子作用球。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳29 每一個(gè)到液面的距離小于分子作用半徑r的分子，都受到一個(gè)指向液體內(nèi)部的力的作用，而這些分子組成的表面層，即由表面分子及近表面分子組成的液體表面層，都受到垂直于液面而且指向液體內(nèi)部的力的作用。這種作用力就是液體表面層對(duì)整個(gè)液體施加的壓力，其實(shí)質(zhì)是液體分

17、子間的作用力。根據(jù)最小能量理論，液體表面越小，則受到這種力作用的分子數(shù)目越少.系統(tǒng)的能量相應(yīng)就越低，系統(tǒng)就越穩(wěn)定。于是液體表面有自行收縮的趨勢(shì)。2）液體表面層對(duì)液體整體施加的壓力3）液體表面分子間表現(xiàn)為相互吸引力 液體里的分子是在不停地振動(dòng)著。在液體內(nèi)部，每一個(gè)分子的周圍都有許多別的分子，所以當(dāng)一個(gè)分子從平衡位置向某一方向運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，它就受到它所離開的那方向的分子的拉引，同時(shí)還受到它所靠攏的那方向的分子的推斥?？墒?，在液體表面的分子，當(dāng)它從平衡位置向外運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，只受到液體內(nèi)部分子的拉引(氣體分子對(duì)它的作用力很小，可以略去不計(jì));因此，它所受的使它回到平衡位置的力就比在液體內(nèi)部小些，這就使液體

18、表面層的分子振動(dòng)的振幅比起液體內(nèi)部大些，分子間的距離也就大些。以此可知，液體表面層分子的分布要比液體內(nèi)部稀疏些。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳30 液體的表面張力是跟液面相切的。知果液面是平面，表面張力就在這個(gè)平面上，如果液面是曲面，表面張力就在這個(gè)曲面的切面上。作用到任何一部分液面上的表面張力，總是跟這部分液面的分界線垂直的。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳314）液體分子間的相互作用力是表面張力產(chǎn)生的原因 綜上所述，處于液體表面的分子受到一種垂直指向液體內(nèi)部的壓力，液體的表面越小，則受到這種壓力的分子的數(shù)目就越少，系統(tǒng)的能量相應(yīng)地就越低，于是液體表面有自行收縮的趨勢(shì);另外，處于液

19、體表面的分子，分布比較稀疏.表面分子間存在相互吸引的力。這樣，就使得液體表面能夠?qū)崿F(xiàn)自行收縮。這些就是液體表面張力的產(chǎn)生機(jī)理。液體分子間的相互作用力(內(nèi)聚力)是表面張力產(chǎn)生的根本原因。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳322.2.3.表面過剩自由能 所謂“能”是物體做“功”的本領(lǐng)的物理量?！肮Α钡母拍钍怯蓛蓚€(gè)因素所構(gòu)成，一個(gè)是力，另一個(gè)是在力作用下使物體沿力的方向上所產(chǎn)生的位移。 表面過剩自由能是單位面積表面分子的自由能與單位面積內(nèi)部分子的自由能的差值。有時(shí)，將其簡(jiǎn)稱為表面能。注意，表面自由能與表面過剩自由能是有差別的。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳332022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁

20、外傳34 表面張力系數(shù)a也可理解為單位液體表面的過剩自由能，通常稱為表面過剩自由能，它的意義是增加(減少)單位表面面積液體時(shí)，自由能的增值(減值)，也就是處于液體表面的單位面積分子比處于液體內(nèi)部的同量面積分子的自由能過剩值，這時(shí)a的單位為(焦?fàn)?米2)。 因此，表面張力系數(shù)可看做是表面過剩自由能，它就是縮小單位液體表面面積，表面張力所做的功，這就是表面張力系數(shù)的物理意義。 表面過剩自由能(或表面張力系數(shù))是液體體系的性質(zhì)，其數(shù)值大小隨體系成分而異，并且隨溫度而改變。 液體的表面張力和表面過剩自由能，分別是用力學(xué)和熱力學(xué)兩種不同的方法研究液體的表面現(xiàn)象時(shí)采用的物理量。2022/7/19內(nèi)部資料，

21、嚴(yán)禁外傳352.2.4 界面張力與界面能 正如液體的自由表面具有表面張力與表面能一樣，液-液界面與液-固界面等兩相之間的界面也有類似的界面張力與界面能。 存在于液-液界面、液-固界面，使界面收縮(或舒張)的力稱界面張力。滲透檢測(cè)時(shí)，滲透劑-受檢物體就是液-固界面，它們之間就存在著界面張力。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳36同液體的表面張力一樣，界面張力也使其界面有自發(fā)減小的趨勢(shì)。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳372.3 潤(rùn)濕現(xiàn)象2.3.1.潤(rùn)濕(或不潤(rùn)濕)現(xiàn)象 如果在玻璃板上放一滴水銀,它總是收縮成球形，能夠滾來滾去而不潤(rùn)濕玻璃，這種現(xiàn)象就叫做不潤(rùn)濕現(xiàn)象。對(duì)玻璃來說，水銀是不潤(rùn)濕液

22、體，如果清潔的玻璃板放一滴水，它非但不收縮成球形，而且要向外擴(kuò)展，形成一薄片，這種現(xiàn)象就叫做潤(rùn)濕現(xiàn)象。水是玻璃的潤(rùn)濕液體。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳38 潤(rùn)濕作用是一種表面及界面過程。自最普遍的意義而言，表面上的一種流體被另一種流體所取代的過程就是潤(rùn)濕。因此，潤(rùn)濕作用必然涉及三相，而至少其中兩相為流體。在一般實(shí)踐中，潤(rùn)濕是指固體表面上的氣體被液體取代，有時(shí)是一種液體被另一種液體所取代。因此，潤(rùn)濕現(xiàn)象是固體表面的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，固-液兩相分子間相互作用等微觀特性的宏觀表現(xiàn)。 因?yàn)樗蛩芤菏翘貏e常見的取代氣體的液體，所以，一般就把能增強(qiáng)水或水溶液取代固體表面空氣的能力的物質(zhì)稱為潤(rùn)濕劑。20

23、22/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳392.3.2.潤(rùn)濕方程和接觸角定量地討論潤(rùn)濕間題需引入潤(rùn)濕方程和接觸角的概念。 如圖2-8所示，將一滴液體滴在固體平面上，可有三種界面，即有液-氣、固-氣及固-液界面。與該三種界面一一對(duì)應(yīng)，存在三個(gè)界面張力。液-氣界面存在液體與氣體的界面張力，即液體的表面張力L，它力圖使液滴表面收縮。固-氣界面存在固體與氣體的界面張力s ，它力圖使液滴表面鋪開。固-液界面存在固體與液體的界面張力SL，它力圖使液滴表面收縮。液-固界面與界面處液體表面的切線所夾的角，稱為接觸角。接觸角也可定義為液-固界面經(jīng)過液體內(nèi)部到液-氣界面之間的夾角。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳40

24、2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳41 在工程上，常用完全潤(rùn)濕、潤(rùn)濕、不潤(rùn)濕和完全不潤(rùn)濕四個(gè)等級(jí)，來表示不同的潤(rùn)濕性能。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳42 同一種液體，對(duì)不同的固體而言，它可能是潤(rùn)濕的，也可能是不潤(rùn)濕的。例如水能潤(rùn)濕干凈無油的玻璃，但不能潤(rùn)濕石蠟;水銀不能潤(rùn)濕玻璃，但能潤(rùn)濕干凈的鋅塊。固體材料表面粗糙，會(huì)導(dǎo)致角變化，角小于900時(shí)，表面粗化將使角變小; 角大于900時(shí)，表而粗化將使角變大。 滲透檢測(cè)中，滲透劑對(duì)被檢工件表面的良好潤(rùn)濕是進(jìn)行滲透檢測(cè)的先決條件。只有當(dāng)滲透劑充分潤(rùn)濕被檢工件表面時(shí)，才能滲入狹窄的縫隙;此外，還要求滲透劑能潤(rùn)濕顯像劑，以便將缺陷內(nèi)的滲透劑吸出從

25、而顯示缺陷。因此潤(rùn)濕性能是滲透劑的重要指標(biāo)，綜合反映了液體的表面張力和接觸角兩種物理性能指標(biāo)。潤(rùn)濕性好的滲透劑具有很小的接觸角。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳432022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳442.3.4.潤(rùn)濕(或不潤(rùn)濕)現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)理 潤(rùn)濕(或不潤(rùn)濕)現(xiàn)象的產(chǎn)生，也是分子力作用的結(jié)果。前已敘述，當(dāng)液體跟固體接觸時(shí)，形成一層與固體接觸的液體薄層，叫做附著層。附著層里的分子，一方面受液體內(nèi)部分子的吸引，另一方面又受到固體分子的吸引。 如果固體分子間的引力比液體分子間的引力強(qiáng)，附著層內(nèi)分子分布就比液體內(nèi)部更密，分子間距較小，附著層里就出現(xiàn)相互推斥的力，這時(shí)液體跟固體接觸的面積就有擴(kuò)大

26、的趨勢(shì)，形成了潤(rùn)濕現(xiàn)象。相反，形成了不潤(rùn)濕現(xiàn)象。 如果在水溶液中加入適當(dāng)?shù)臐?rùn)濕劑，則其表面張力、固體與液體的界面張力和接觸角都將發(fā)生變化(降低)，使?jié)櫇裥阅芤哺l(fā)生變化。例如水不能潤(rùn)濕石蠟，但在水中加入適當(dāng)?shù)臐?rùn)濕劑后，水就能潤(rùn)濕石蠟。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳452.4 毛細(xì)現(xiàn)象 拿一根很細(xì)的玻璃管，把它的一端插人裝在玻璃容器里的水中。由于水能潤(rùn)濕管壁，所以可看到水在這根管子里上升，水呈凹面，并且高出容器的水面。管子的內(nèi)徑越小，它里面上升的水面也越高。如果把這根細(xì)玻璃管插人裝在玻璃容器里的水銀里，由于水銀不能潤(rùn)濕管壁，所以發(fā)生的現(xiàn)象正好相反，管里的水銀面呈凸面，并且比容器里的水銀面

27、低一些。管子的內(nèi)徑越小，它里面的水銀面就越低，見圖2一13。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳462.4.1.毛細(xì)現(xiàn)象 潤(rùn)濕液體在毛細(xì)管中呈凹面并且上升，不潤(rùn)濕液體在毛細(xì)管中呈凸面并且下降的現(xiàn)象，稱為毛細(xì)現(xiàn)象。能夠發(fā)生毛細(xì)現(xiàn)象的管子叫做毛細(xì)管。 毛細(xì)現(xiàn)象并不限于一般意義上的毛細(xì)管。例如，兩平板間的夾縫，各種形狀的棒、纖維、顆粒堆積物的空隙都是特殊形式的毛細(xì)管，甚至將一片固休插入液體中所發(fā)生的邊界現(xiàn)象亦可作為毛細(xì)現(xiàn)象來研究。2.4.2.彎曲液面的附加壓強(qiáng) 彎曲液面下附加壓強(qiáng)與曲面面積無關(guān)，與液體表面張力系數(shù)成正比，與曲面的曲率半徑成反比。液體的表面張力系數(shù)越大，曲面的曲率半徑越小，則彎曲液面的

28、附加壓強(qiáng)越大。表面張力的存在是彎曲液面產(chǎn)生附加壓強(qiáng)的原因。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳472022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳482.4.3.毛細(xì)現(xiàn)象中的液面高度 毛細(xì)管插在潤(rùn)濕液體中，由于潤(rùn)濕作用，靠近管壁的液面就會(huì)上升，形成表面凹下，從而擴(kuò)大液體表面。在彎曲液面的附加壓強(qiáng)的作用下，液體表面向上收縮，而又成為平面。隨后，潤(rùn)濕作用又起主導(dǎo)作用，靠近管壁的液面又向上升，重新形成表面凹下，而彎曲液面的附加壓強(qiáng)又使其收縮成平面。如此循環(huán)，使毛細(xì)管的液面逐漸上升，一直到向上的彎曲液面附加壓強(qiáng)的作用力與毛細(xì)管內(nèi)升高的液柱重量相等時(shí)，達(dá)到平衡，才停止上升。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳492

29、022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳502.4.4.毛細(xì)現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)理 毛細(xì)現(xiàn)象的發(fā)生是由表面層和附著層的特殊情況決定的，是附著層的收縮力或推斤力與表面張力共同作用的結(jié)果。 對(duì)于潤(rùn)濕液體，由于它跟毛細(xì)管內(nèi)壁接觸的附著層里存在著推斥力(詳見潤(rùn)濕現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)理)，使附著層內(nèi)的液體沿管壁上升引起液面的彎由凹面，液體表面變大;但是，表面張力的收縮作用要使液面減少，于是，管內(nèi)液體隨著上升，以減少液面的面積;當(dāng)表面張力向上的拉力作用跟管內(nèi)升高的液柱重量相等時(shí)，管內(nèi)液體停止上升。 反之，對(duì)于不潤(rùn)濕液體，由于附著層里存在著收縮力，使附著層里的液體沿管壁下降引起液面的彎曲凸面;但是，液體表面張力的收縮作用產(chǎn)生的附

30、加壓強(qiáng)，指向液體內(nèi)部，對(duì)液體施加正壓力，要使液面減少，于是，管內(nèi)液體下降;如此循環(huán)，使液體下降一定距離，達(dá)到平衡。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳512.4.5.滲透檢測(cè)中的毛細(xì)現(xiàn)象 1.滲透與毛細(xì)作用 滲透檢測(cè)中，滲透劑對(duì)受檢工件表面開口缺陷的滲透，實(shí)質(zhì)是滲透劑的毛細(xì)作用。毛細(xì)作用的產(chǎn)生是由缺陷處滲透劑附著層的推斥力和滲透劑表面張力共同作用的結(jié)果。對(duì)被檢工件而言，滲透劑是潤(rùn)濕液體，它與缺陷內(nèi)壁接觸的附著層里存在推斥力，使附著層里的滲透劑沿著缺陷內(nèi)壁上升，引起滲透劑面的彎曲，形成凹面，液面表面變大;但是，表面張力的收縮作用使液面減少，于是缺陷內(nèi)滲透劑隨著上升，以減少液面的面積;當(dāng)表面張力向

31、上的拉力作用跟缺陷內(nèi)升高的滲透劑液柱重量相等時(shí)，缺陷內(nèi)滲透劑停止上升，達(dá)到平衡。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳52 毛細(xì)作用，使?jié)B透劑滲透到細(xì)小而清潔的裂紋中的速度比它滲透到寬裂紋中速度更快。裂紋中如果含有某種污染物，則會(huì)使?jié)B透劑表面張力減小，從而使毛細(xì)作用減弱。例如使用中的工件和被油與水污染過的疲勞裂紋，被腐蝕產(chǎn)物或其他氧化物所堵塞的應(yīng)力腐蝕裂紋和晶間腐蝕裂紋就屬這種情況，毛細(xì)作用明顯減弱，滲透時(shí)間就需相對(duì)延長(zhǎng)。2.顯像與毛細(xì)作用 顯像是利用顯像劑吸附從缺陷中回滲到受檢工件表面的滲透劑，形成一個(gè)肉眼可見的缺陷顯示。顯像劑的顯像過程同滲透劑的滲透過程一樣，是由于毛細(xì)現(xiàn)象，來源于液體與固體

32、表面分子間的相互作用力。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳53顯像劑通常有兩個(gè)基本功能: (1)吸附足量的從缺陷中回滲到工件表面的滲透劑。 (2)通過毛細(xì)作用將滲透劑在工件表而橫向展，使缺陷輪廓圖形的顯示擴(kuò)大到足以用肉眼可見。裂紋缺陷中的滲透劑，通過顯像劑的吸附及擴(kuò)展，裂紋缺陷顯示尺寸可高達(dá)原來裂紋缺陷寬度的許多倍，有的甚至高達(dá)250倍左右。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳542.5 吸附現(xiàn)象2.5.1.固體表面的吸附現(xiàn)象 如果把棕色的煤油和白土(一種私土)混合攪拌一定時(shí)間后加以澄清，可以看到上面的煤油變得清徹?zé)o色，而下面沉淀的白土則變成黃褐色，過濾后即可得到精制的無色煤油。這種有色物質(zhì)

33、自一相遷移至界面并富集于界面的過程即為吸附。上例即為有色物質(zhì)從煤油液相中遷移至白土與煤油的固-液界面。物質(zhì)自一相內(nèi)部富集于界面的現(xiàn)象即為吸附現(xiàn)象。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳55 當(dāng)固體和液體或氣體接觸時(shí)，凡能把液體或氣體中的某些成分聚集到固體表面上來的現(xiàn)象，就是固體表面上發(fā)生的吸附現(xiàn)象。能起吸附作用的固體稱為吸附劑、例如顯像劑粉末、活性炭，硅膠、分子篩等;被吸附在固體表面上的液體或氣體稱為吸附質(zhì)。例如在顯像過程中，顯像劑粉末吸附缺陷中回滲的滲透劑，顯像劑粉末是吸附劑，滲透劑是吸附質(zhì)。又例如利用白土(主要成分是SiO2和Al2O3)吸附煤油中的棕黃色物質(zhì)，白土是吸附劑，棕黃色物質(zhì)是吸附

34、質(zhì)。 衡量吸附劑的吸附能力，常用吸附量這個(gè)技術(shù)參數(shù)，它是指單位質(zhì)量的吸附劑所吸附的吸附質(zhì)質(zhì)量，有時(shí)也是指吸附劑單位表面積上所吸附的吸附質(zhì)質(zhì)量。吸附量數(shù)值越大，吸附劑吸附能力越強(qiáng)。 一些固體被用作吸附劑，是因?yàn)樗鼈冇泻艽蟮谋砻娣e，所以具有很強(qiáng)的吸附能力。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳562.5.2.液體表面的吸附現(xiàn)象 當(dāng)一種液體與另一種液體(或氣體)接觸時(shí)，凡能把被接觸的另一種液體(或氣體)中的某些成分吸附到這一種液體上來的現(xiàn)象，就是液體表面的吸附現(xiàn)象。起吸附作用的這一種液體是吸附劑，被吸附的另一種液體是吸附質(zhì)。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳572.5.3.吸附現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)理1.固體

35、表面上的吸附 與液體不同，固體原子或離子之間的結(jié)合力很強(qiáng)。這種很強(qiáng)的結(jié)合力，在一般情況下使表面原子處于固定的位置，而不像液體那樣可以自由移動(dòng)。我們?nèi)庋劭吹降墓腆w表面也是很平的，但是在高倍數(shù)的顯微鏡下，可以看到它的表面并不平整，有的地方稍凸出表面，有的地方很凸出，高高在上。由于固體表面是不均勻的，在不同的位置會(huì)有不同的表面過剝自由能，而處于表面凸出的“山尖”上的原子，受周圍原于的吸引力最小，具有的表面過剩自由能值最高，可以在更多的方向上吸引空間的其他分子，從而自發(fā)降低其能量。這就是固體表面產(chǎn)生吸附的機(jī)理。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳58 2.液體表面上的吸附 主要討論表面活性劑吸附在液體

36、表面(液-氣界面)，使液體表面張力降低的機(jī)理;討論表面活性劑吸附在液-液界面，使界面張力降低的機(jī)理。 表面活性別分子是“兩親”分子，有自液體中“逃離”的趨勢(shì)，故容易富集于液體表面，而且可能在表面上作定向排列。當(dāng)表面活性劑分子在液體表面的吸附近于飽和時(shí)，由于水的極性表面在很大程度上已被“兩親”分子所覆蓋，而且非極性的親油基朝外，等于形成一層由碳?xì)滏湗?gòu)成的表面層，表面性質(zhì)大大改變了。這時(shí)，液體具有最低的表面張力，有較好的潤(rùn)濕性質(zhì)等。 由于表面活性劑分子的特殊結(jié)構(gòu)，使之易于自液體內(nèi)部遷移并富集于液-液界面上，即易于發(fā)生界面吸附。例如表面活性劑分子在油一水界面上吸附，極性基一端親水朝向水中，非極性部分

37、親油朝向油中，從而降低界面張力，改變界面狀態(tài)，從而影響界面性質(zhì)。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳593.滲透檢測(cè)中的吸附現(xiàn)象 顯像過程中，顯像劑粉末吸附從缺陷中回滲的滲透劑，從而形成缺陷顯示。此吸附現(xiàn)象屬于固體表面(固-液界面)的吸附，顯像劑粉末是吸附劑，回滲的滲透劑是吸附質(zhì)。顯像劑粉末越細(xì)，比表面越大，吸附量越多，缺陷顯示越清晰。另外，由于吸附為放熱過程，所以，如果顯像劑中含有常溫下易揮發(fā)的溶劑，當(dāng)溶劑在顯像表面迅速揮發(fā)時(shí)，能大量吸熱，從而促進(jìn)了顯像劑粉末對(duì)缺陷中回滲的滲透劑的吸附，加快了并且加劇了吸附現(xiàn)象，可提高顯像靈敏度。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳60 自乳化滲透法或后乳化

38、滲透法，表面活性劑吸附在滲透劑-水界面，降低了界面張力，使工件表面多余的滲透劑得以順利清洗。此系液體表面(液-液界面)的吸附現(xiàn)象，滲透劑作為液體油相，水作為液體水相。表面活性劑分子的“兩親”性質(zhì)，使其能吸附在油-水界面上，降低油-水界面的界面張力從而使清洗順利進(jìn)行。 滲透劑在滲透過程中，受檢工件及其中的缺陷(固體)與滲透劑接觸時(shí)，也有吸附現(xiàn)象，發(fā)生。滲透過程中，提高缺陷表面對(duì)滲透劑的吸附，有利于提高檢測(cè)靈敏度。 滲透檢測(cè)全過程所發(fā)生的吸附現(xiàn)象，主要是物理吸附。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳612.6 溶解現(xiàn)象 溶解現(xiàn)象及溶解度: 一種物質(zhì)(溶質(zhì))均勻地分散于另一物質(zhì)(溶劑)中的過程叫溶解

39、。所組成的均勻物質(zhì)叫做溶液(此處指液態(tài)溶液，也有固態(tài)溶液，如合金)。通常把分子較大的一種或液態(tài)物質(zhì)稱為溶劑，較小的一種或固態(tài)物質(zhì)稱為溶質(zhì)。 這種溶質(zhì)粒子溶解在溶劑中，同時(shí)溶解的溶質(zhì)粒子可能重新吸附到未溶解的溶質(zhì)粒子的現(xiàn)象稱為溶解現(xiàn)象。顯然，溶解現(xiàn)象包括溶解及結(jié)晶兩個(gè)過程。 研制滲透劑配方時(shí)，選擇理想的著色（熒光)染料及溶解該染料的理想的溶劑，使其染料在溶劑中溶解度較高，對(duì)提高滲透檢測(cè)靈敏度有重要意義。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳622.7 表面活性與表面活性劑2.7.1.表面活性及表面活性劑的定義1) 表面活性的定義 圖2-24表示三類不同物質(zhì)水溶液的表面張力與濃度的關(guān)系曲線。曲線1.

40、表面張力（f）在較低濃度（c）時(shí)，隨濃度增加急劇下降，表面張力降至一定程度后(此時(shí)，溶液濃度仍然很小)便下降很慢或不再下降。有時(shí)，溶液中含有某些雜質(zhì)時(shí)，可能出現(xiàn)表面張力最低值（如虛線所示）。一般肥皂、洗滌劑等物質(zhì)的水溶液就有此曲線所示的性質(zhì)。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳63 曲線2，表面張力隨濃度增加逐漸下降，例如乙醇、丁醇、醋酸等物質(zhì)的水溶液就有此曲線所示的性質(zhì)。 曲線3, 表面張力隨濃度增加而稍有上升，例如氯化鈉、硝酸鉀、鹽酸等無機(jī)物的水溶液就有此曲線所示的性質(zhì)。 2.表面活性劑的定義 見圖2-24，我們把具有曲線1及2所示性質(zhì)的物質(zhì)稱為表而活性物質(zhì)，具有曲線3所示性質(zhì)的物質(zhì)稱為非

41、表而活性物質(zhì)。但曲線1及曲線2所示的物質(zhì)又有不同特點(diǎn)，我們把具有曲線1所示性質(zhì)的表面活性物質(zhì)稱為表面活性劑，以與具有曲線2所示性質(zhì)的表面活性物質(zhì)相區(qū)別。 因此，表面活性劑是隨其濃度增加可使溶劑表面張力下降比較急劇的表面活性物質(zhì)。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳642.7.2.乳化作用 如果在油水混合液中加入少量表面活性劑，油就會(huì)變成許許多多的微粒，分散于水中，呈乳狀液，靜置后也很難分層。由于表面活性劑的作用使本來不能混合到一塊的兩種液體能夠混合在一起的現(xiàn)象稱乳化現(xiàn)象。具有乳化作用的表面活性劑稱乳化劑。1) 乳化現(xiàn)象及乳化劑2) 乳化形式 乳狀液是一種液體分散于另一種不相混溶的液體中形成的膠

42、體分散體系，外觀常呈乳白色不透明液狀，乳狀液之名即由此而得。乳狀液中以液珠（一般如此，但也可以是其他形狀）形式存在的那一相稱為分散相，或稱內(nèi)相、不連續(xù)相;另一相是連成一片的，稱為分散介質(zhì)，或稱外相、連續(xù)相。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳652022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳662.8.1.可見光、黑光、和熒光 光是一種電磁波。按照電磁波的頻率(或波長(zhǎng))的高低排列起來形成電磁波譜，它們分別稱為X射線、紫外線、可見光、紅外線、微波、無線電波與電視波。2.8 滲透檢測(cè)中的光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳67第三章 滲透檢測(cè)系統(tǒng)3.1 滲透劑3.2 去除劑 3.3 顯像劑 3.

43、4 滲透檢測(cè)劑系統(tǒng)2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳683.1 滲透劑 滲透劑是一種含有著色染料或熒光染料且具有很強(qiáng)的滲透能力的溶液.它能滲入表面開口的缺陷并以適當(dāng)?shù)姆绞斤@示缺陷的痕跡。滲透劑是滲透檢測(cè)中使用的最關(guān)鍵的材料，其性能直接影響檢測(cè)的靈敏度。3.1.1.滲透劑的分類1.按染料成分分類 按滲透劑所含染料成分分類，可分為熒光滲透劑、著色滲透劑與熒光著色滲透劑三大類.有時(shí)也簡(jiǎn)稱為熒光劑、著色劑、熒光著色劑。熒光滲透劑中含有熒光染料，只有在黑光照射下.缺陷圖像才能被激發(fā)出黃綠色熒光.觀察缺陷圖像在暗室內(nèi)黑光下進(jìn)行。著色滲透劑中含有紅色染料，缺陷顯示為紅色。在白光或日光照射下觀察缺陷圖像。著

44、色熒光劑中含有特殊染料.缺陷圖像在白光或日光照射下顯示紅色，在黑光照射下顯示黃綠色(或其他顏色)熒光。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳692.按溶解染料的墓本溶劑分類 按滲透劑中溶解染料的基本溶劑分類，可將滲透劑分為水基滲透劑與油基滲透劑兩大類。水基滲透劑以水作溶劑，水的滲透能力很差，但是加入特殊的表面活性劑后，水的表面張力降低，潤(rùn)濕能力提高，滲透能力大大提高。油基滲透劑中基本溶劑是“油”類物質(zhì)，例如航空煤油、燈用煤油、5#機(jī)械油、200#溶劑汽油等。油基滲透劑滲透能力很強(qiáng)，檢測(cè)靈敏度較高。水基滲透劑與油基滲透劑相比，潤(rùn)濕能力仍然較差，滲透能力仍然較低，因此，檢測(cè)靈敏度也較低。2022/7

45、/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳703.按多余滲透劑的去除方法分類 按多余滲透劑的去除方法分類.可將滲透劑分為水洗型滲透劑、后乳化型滲透劑與溶劑去除型滲透劑三大類。 水洗型滲透劑分為兩種:一種是以水為基本溶劑的水基滲透劑，使用這種滲透劑時(shí)，可以直接用水清洗去除工件表面多余的滲透劑;另一種是以油為基本溶劑的油基滲透劑，但加有乳化劑而組成自乳化型滲透劑。自乳化型滲透劑中.因?yàn)楹幸欢〝?shù)量的乳化劑。所以工件表面多余的滲透劑也可以直接用水清洗去除。 后乳化型滲透劑中不含有乳化劑，工件表面多余的滲透劑需要用乳化劑乳化后，才能用水清洗去除掉。根據(jù)乳化形式不同，后乳化型滲透劑又分為親油型后乳化滲透劑與親水型后乳化滲

46、透劑兩種。 使用溶劑去除型滲透劑時(shí)，可用有機(jī)溶劑將工件表面多余的滲透劑擦除。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳714.按靈敏度水平分類 按滲透檢測(cè)靈敏度水平分類，可將滲透劑分為很低、低、中、高與超高五類。水洗型熒光滲透劑通常有低、中與高靈敏度水平等，后乳化型熒光滲透劑通常有中、高與超高靈敏度水平等，著色滲透劑通常有低、中靈敏度水平等。 2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳725.按與受檢材料的相容性分類 按照滲透劑與受檢材料的相容性，可將滲透劑分為與液氧相容滲透劑和低硫、低氯低氟滲透劑等幾種類別。 與液氧相容滲透劑用于與氧氣或液態(tài)氧接觸工件的滲透檢測(cè)。在液態(tài)氧存在的情況下，該類滲透劑與其不發(fā)

47、生反應(yīng)，呈現(xiàn)化學(xué)惰性。 低硫滲透劑專門用于鎳基合金材料的滲透檢測(cè)。該類滲透劑不會(huì)對(duì)鎳基合金材料產(chǎn)生破壞作用。 低氯低氟滲透劑專門用于鈦合金及奧氏體鋼材料的滲透檢測(cè)。該類滲透劑不會(huì)對(duì)鈦合金及奧氏體鋼材料產(chǎn)生破壞作用。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳733.1.2.滲透劑的組成1.染料溶質(zhì)(1)著色染料 著色滲透劑中所用染料多為紅色染料，因?yàn)榧t色染料能與顯像劑的白色背景形成鮮明的對(duì)比，產(chǎn)生較好的反差，以引起人們的注意。著色滲透劑中的染料應(yīng)滿足色澤鮮艷，易溶解、易清洗、雜質(zhì)少、無腐蝕和對(duì)人體基本無毒的要求。(2)熒光染料 熒光染料是熒光滲透劑的關(guān)鍵材料之一。熒光染料應(yīng)具有很強(qiáng)的熒光，由于人們視察

48、不同顏色時(shí)，對(duì)黃綠色光最敏感，所以要求熒光染料發(fā)出黃綠色的熒光。同時(shí)，應(yīng)耐黑光、耐熱和對(duì)金屬無腐蝕等。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳742.溶劑 溶劑有兩個(gè)主要作用:一是溶解染料，二是起滲透作用。 滲透劑中所用溶劑應(yīng)具有滲透能力強(qiáng)，對(duì)染料溶解性能好，揮發(fā)性小、毒性小、對(duì)金屬無腐蝕等性能，且經(jīng)濟(jì)易得。多數(shù)情況下，滲透劑都是將幾種溶劑組合使用。使各成分的特性達(dá)到平衡。 溶劑大致可以分為基本溶劑和起稀釋作用的溶劑兩大類?；救軇┍仨毦哂谐浞秩芙馊玖?，使?jié)B透劑鮮明地發(fā)出紅色色澤或黃綠色熒光光亮等條件。稀釋溶劑除具有適當(dāng)調(diào)節(jié)黏度與流動(dòng)性的作用外，還起降低材料費(fèi)用的作用?；救軇┡c稀釋溶劑能否配合平

49、衡，將直接影響滲透劑特性(黏度、表面張力、潤(rùn)濕性能等)，是決定性能好壞的重要因素。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳75 3.其他附加成分 表面活性劑、互溶劑、穩(wěn)定劑、增光劑、抑制劑和中和劑等其他附加成分，主要用于改善滲透劑性能。 表面活性劑用于降低表面張力，增強(qiáng)潤(rùn)濕作用。一種表面活性劑往往達(dá)不到良好的乳化效果，常常需要選擇兩種以上的表面活性劑組合使用。互溶劑用子促進(jìn)染料的溶解，滲透力強(qiáng)的溶劑對(duì)染料的溶解在其中能力不一定大，或者染料溶解在其中不一定能得到理想的顏色或熒光強(qiáng)度，有時(shí)需要采用一種中間溶劑來溶解染料，然后再與滲透性能好的溶劑互溶，得到清澈的混合液。這種中間溶劑稱互溶劑。2022/7

50、/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳763.1.3.滲透劑的性能1.滲透劑的綜合性能滲透力強(qiáng)，容易滲人工件的表面缺陷。灸光滲透劑應(yīng)具有鮮明的熒光，著色滲透劑應(yīng)具有鮮艷的色澤。清洗性好，容易從工件表面清洗掉。潤(rùn)濕顯像劑的性能好，容易從缺陷中被顯像劑吸附到工件表面，而將缺陷顯示出來。無腐蝕，對(duì)工件和設(shè)備無腐蝕性。穩(wěn)定性好，在日光(或黑光)與熱作用下，材料成分和熒光亮度或色澤能維持較長(zhǎng)時(shí)間。毒性小。此外，檢測(cè)鈦合金與奧氏體鋼材料時(shí)，要求滲透劑低氯低氟;檢測(cè)鎳合金材料時(shí)，要求滲透劑低硫;檢測(cè)與氧、液氧接觸的工件時(shí)，要求滲透劑與氧不發(fā)生反應(yīng)，呈現(xiàn)化學(xué)惰性。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳772.滲透劑的物理性能

51、表面張力與接觸角 表面張力用表面張力系數(shù)表示。接觸角則表征滲透劑對(duì)工件表面或缺陷的潤(rùn)濕能力。表面張力與接觸角是確定滲透劑是否具有高的滲透能力的兩個(gè)最主要的參數(shù)。黏度 滲透劑的黏度與液體的流動(dòng)性有關(guān)。它是流體的一種液體特性，是流體分子間存在摩擦力而互相牽制的表現(xiàn)。滲透劑性能用運(yùn)動(dòng)黏度來表示，運(yùn)動(dòng)黏度的法定計(jì)量單位名稱是二次方米每秒，符號(hào)是m2/s。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳78密度 液體的密度越小，上升高度值越大，滲透能力越強(qiáng)。液體的密度一般與溫度成反比，溫度越高密度值越小，滲透能力也隨之增強(qiáng)。揮發(fā)性 揮發(fā)性可用液體的沸點(diǎn)或液體的蒸氣壓來表征。易揮發(fā)的滲透劑在滴落過程中易干在工件表面上

52、，給水洗帶來困難;易千在缺陷中，不能回滲至工件表面而難以形成缺陷顯示。易揮發(fā)的滲透劑，著火的危險(xiǎn)性大，毒性材料還存在安全問題。綜上所述，滲透劑不易揮發(fā)較好。 但是，滲透劑必須有一定的揮發(fā)性。一般，在不易揮發(fā)的滲透劑中加進(jìn)一定量的揮發(fā)性液體。這樣，滲透劑在工件表面滴落時(shí)，揮發(fā)成分揮發(fā)掉，染料濃度得以提高，有利于缺陷檢出。提高了檢測(cè)靈敏度。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳79閃點(diǎn)和燃點(diǎn) 可燃性液體在溫度上升過程中，液面上方揮發(fā)出大量可燃性蒸氣。這些可燃性蒸氣和空氣混合。接觸火焰時(shí)，會(huì)出現(xiàn)爆炸閃光現(xiàn)象。剛剛出現(xiàn)閃光現(xiàn)象時(shí)，液體的最低溫度稱為閃點(diǎn)。燃點(diǎn)是指液體加熱到能被接觸的火焰點(diǎn)燃并能繼續(xù)燃燒時(shí)

53、的液體的最低溫度。對(duì)同一液體而言，燃點(diǎn)高于閃點(diǎn)。閃點(diǎn)低，燃點(diǎn)也低，著火危險(xiǎn)性也大。液體的可燃性，一般資料指的就是該液體的閃點(diǎn)。電導(dǎo)性 手工靜電噴涂滲透劑時(shí)，噴槍提供負(fù)電荷給滲透劑，試驗(yàn)件保持零電位，故要求滲透劑具有高電阻，避免產(chǎn)生逆弧傳給操作者。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳803.1.3.滲透劑的化學(xué)性能 化學(xué)惰性 清洗性 含水量和容水量 毒性 溶解性 腐蝕性2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳813.1.4.著色滲透劑1.水洗型著色液 水洗型著色滲透劑有兩種，一種是水基的，一種是油基(自乳化型)的。 水基著色滲透劑以水作溶劑，在水內(nèi)溶解紅色染料。作為溶劑的水無色無臭，無味無毒和不可燃

54、，且來源方便，具有使用安全，不污染環(huán)境，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。有些同油類接觸容易引起爆炸的部件，例如盛放液態(tài)氧的容器，進(jìn)行著色檢測(cè)時(shí)應(yīng)采用水基著色滲透劑。目前，這類著色滲透劑的靈敏度還不能令人滿意，所以，應(yīng)用還有很大的局限性。典型配方見表4-2.2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳822022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳83 油基自乳化型著色滲透劑的基本成分是在高滲透性油基溶劑中溶解有油溶性的紅色染料，同時(shí)在著色滲透劑中加有乳化劑。由于著色滲透劑中加入了乳化劑，故滲透性能受影響，檢測(cè)靈敏度也有所降低。著色滲透劑有一定的親水性，容易吸收水分(包括空氣中的水分)。當(dāng)吸收的水分達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，著色滲透劑就

55、會(huì)產(chǎn)生混濁、沉淀等被水污染的現(xiàn)象。為提高油基自乳化型著色滲透劑的抗水污染能力，可適當(dāng)增加親油性乳化劑含量，降低著色滲透劑的親水性。這類著色滲透劑使用中，應(yīng)避免水分侵入油基自乳化型著色滲透劑中，以免因黏度增大，滲透性能降低而使檢測(cè)靈敏度下降。油基自乳化型著色滲透劑的典型配方見表4-3.2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳842.后乳化型著色滲透劑 后乳化型著色滲透劑的基本成分是在高滲透性油基溶劑內(nèi)溶解油溶性紅色顏料，添加潤(rùn)濕劑、互溶劑等附加成分，但不含乳化劑。該類著色滲透劑的特點(diǎn)是滲透力強(qiáng)，檢測(cè)靈敏度高，因而在實(shí)際檢測(cè)中應(yīng)用較廣，特別適用于檢查淺而寬的表現(xiàn)缺陷，但不適于檢查表面粗糙或有盲孔和螺紋

56、的工件。后乳化著色滲透劑的典型配方見表4-4。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳853.溶劑去除型著色滲透劑 溶劑去除型著色滲透劑的基本成分與后乳化型著色滲透劑相類似，故后乳化型著色滲透劑常?？梢灾苯幼鳛槿軇┤コ蜐B透劑使用。用丙酮等有機(jī)溶劑直接擦洗去除，檢測(cè)時(shí)常與溶劑懸浮式顯像劑配合使用，可得到與熒光法相似的靈敏度。該類著色滲透劑多裝在壓力噴罐中使用，故閃點(diǎn)和揮發(fā)性的要求不像在開口槽中使用的滲透劑那樣嚴(yán)格。溶劑去除型著色滲透劑的典型配方見表4-5.2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳862022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳873.1.5.熒光滲透劑1.水洗型熒光劑 水洗型熒光滲透劑由油基滲

57、透溶劑、互溶劑、熒光染料、乳化劑等組成。由于熒光滲透劑中含有乳化劑，故又稱“預(yù)乳化型”或“自乳化型”熒光滲透劑。 熒光滲透劑中乳化劑含量越高，越容易清洗，但檢驗(yàn)靈敏度越低。滲透劑中熒光染料濃度越高，熒光強(qiáng)度越高，但滲透劑價(jià)格也提高，低溫下染料析出的可能性增大，去除也困難。 水洗型熒光滲透劑中的乳化劑，可使熒光滲透劑便于去除，尚可促使染料溶解，起增溶作用。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳882.后乳化型熒光滲透劑 后乳化型熒光滲透劑由油基滲透溶劑、互溶劑、熒光染料、潤(rùn)滑劑組成?；ト軇┑谋壤人葱蜔晒鉂B透劑高，目的在于溶解更多的染料。潤(rùn)濕劑能增大熒光滲透劑與固體表面的潤(rùn)濕作用，不起乳化作用。

58、這種滲透劑本身不含乳化劑，需經(jīng)乳化工序后才能用水沖洗，缺陷中的熒光滲透劑，不易被去除。其密度比水小，水進(jìn)入熒光滲透劑槽中能沉到底部，故抗水污染能力強(qiáng)，也不易受酸或鉻酸的影響。 后乳化型熒光滲透劑分為親水和親油兩大類。按靈敏度分，每大類有低靈敏度、標(biāo)準(zhǔn)（中)靈敏度、高靈敏度和超高靈敏度四個(gè)類別。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳893.溶劑去除型熒光滲透劑 溶劑去除型熒光滲透劑與后乳化型熒光滲透劑的基本成分相類似，此處介紹一個(gè)配方見表4-9。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳903.2 去除劑 滲透檢測(cè)中，用來去除工件表而多余滲透劑的溶劑叫去除劑。水洗型滲透劑，直接用水去除，水就是一種去除劑

59、。 溶劑去除型滲透劑采用有機(jī)溶劑去除，這些有機(jī)溶劑就是去除劑，它們應(yīng)對(duì)滲透劑中的染料(紅色染料、熒光染料)有較大的溶解度，對(duì)滲透劑中溶解染料的溶劑有良好的互溶性，并有一定的揮發(fā)性，應(yīng)不與熒光滲透劑起化學(xué)反應(yīng)，應(yīng)不猝滅熒光。通常采用的去除劑有煤油、乙醇、丙酮、三氯乙烯等。 后乳化型滲透劑是在乳化后再用水去除，它的去除劑就是乳化劑和水。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳913.2.1.乳化劑1.乳化劑的分類及組成(1）親水性乳化劑 親水性乳化劑的黏度一般比較高，通常是用水稀釋后再使用的。稀釋后的乳化劑，若濃度越高，乳化能力就越強(qiáng)，乳化速度較快，因而乳化時(shí)間較難控制;而且乳化劑拖帶損耗大。稀釋后的

60、乳化劑，若濃度太低，則乳化能力太弱，乳化速度慢，從而需要較長(zhǎng)乳化時(shí)間，使得乳化劑有足夠時(shí)間滲入表面開口缺陷中去，缺陷中的滲透劑也容易用水洗掉，最終達(dá)不到后乳化滲透檢測(cè)應(yīng)有的高靈敏度。因此，應(yīng)根據(jù)被檢工件的大小、數(shù)量、表面粗糙度等情況，通過試驗(yàn)來選擇最佳濃度，或按乳化劑制造廠推薦的濃度使用。通常乳化劑制造廠推薦用濃度為5%-20%。 親水性乳化劑作用過程見圖4-2。2022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳922022/7/19內(nèi)部資料，嚴(yán)禁外傳93 (2)親油性乳化劑 親油性乳化劑不加水使用，若乳化劑黏度大，擴(kuò)散到滲透劑中的速度就慢，容易控制乳化，但乳化劑拖帶損耗大。黏度低的乳化劑擴(kuò)散到滲透劑中去的