Патент на изобретение №2398223

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАТА МАГНИТНОЙ СУСПЕНЗИИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, а точнее – к области магнитопорошковой дефектоскопии и в частности – к способам получения материалов для контроля деталей, узлов и конструкций из ферромагнитных материалов. Способ получения концентрата магнитной суспензии заключается в том, что в дисперсионную среду вводят поверхностно-активное вещество в количестве 2-8% от массы дисперсионной среды, перемешивают с получением готового концентрата, при этом в качестве дисперсионной среды используют порошок смеси окислов металлов с размером частиц не более 30 мкм. Изобретение обеспечивает повышение технологичности и увеличение выявляющей способности в процессе магнитопорошковой дефектоскопии. 5 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, а точнее – к области магнитопорошковой дефектоскопии и в частности – к способам получения материалов для контроля деталей, узлов и конструкций из ферромагнитных материалов с целью выявления на них поверхностных и подповерхностных дефектов, волосовин, трещин, расслоения, флокенов, закатов, непроваров стыковых сварных соединений, нарушений сплошности.

Способы получения материалов для магнитопорошковой дефектоскопии известны (см. например, SU 456433, G01N 27/84, П.И.БЕДА и др., «Справочник: Неразрушающий контроль металлов и изделий» под редакцией Г.С.Самойловича, М.: Машиностроение, 1976 г., ШЕЛИХОВ Г.С. «Магнитопорошковая дефектоскопия деталей и узлов» Практическое пособие под редакцией Лозовского В.Н. М.: Научно-технический центр «Эксперт», 1995 г.) и, как правило, заключаются в подборе смеси порошков, подходящих по своим свойствам для использования их в магнитопоршковой дефектоскопии. Известные способы характеризуются низкой технологичностью и получением материалов с невысокими выявляющими характеристиками.

Известен способ получения материалов для магнитопорошковой дефектоскопии (см. RU 2309400, G01N 27/84), согласно которому магнитный порошок сначала смешивают с дисперсионной средой, затем добавляют связующее и смешивают до получения однородной массы, после чего производят разрыхление смеси, ее сушку и диспергирование. В качестве дисперсионной среды используют железный порошок, в качестве связующего – натрий карбоксиметилцеллюлозу. Известный способ также характеризуется низкой технологичностью ввиду необходимости длительной сушки, а также за счет наличия вспомогательных операций рыхления и диспергирования. Кроме того, использование связующего в известном способе способно снижать агрегативную устойчивость полученного материала, приводит к возникновению эффекта магнитной коагуляции (слипания частиц материала) под воздействием магнитного поля, в силу чего снижается эффективность дефектоскопии с использованием материалов, полученных известным способом.

Заявленное изобретение направлено на создание нового способа получения материалов для магнитопорошковой дефектоскопии, который характеризовался бы более высокой технологичностью и увеличением выявляющей способности в сравнении с материалами, известными на предшествующем уровне техники.

Указанная цель достигается в способе получения концентрата магнитной суспензии, в котором в дисперсионную среду вводят поверхностно-активное вещество (ПАВ) в количестве 2-8% от массы дисперсионной среды, перемешивают с получением готового концентрата, при этом в качестве дисперсионной среды используют порошок смеси окислов металлов с размером частиц не более 30 мкм. Добавление ПАВ оказывает стабилизирующее воздействие, препятствует слеживанию при транспортировке и хранении концентрата, позволяет увеличить живучесть смеси, способствует равномерному распределению основного выявляющего вещества (дисперсионной среды) в суспензии, препятствует возникновению магнитной коагуляции частиц основного выявляющего вещества, обеспечивает стабильную межоперационную антикоррозийную защиту обрабатываемых деталей.

В качестве поверхностно-активного вещества предпочтительно используют композицию, содержащую маслорастворимый ингибитор коррозии в количестве 90% от массы композиции, а также пеногаситель в количестве 10% от массы композиции. Маслорастворимые ингибиторы коррозии обладают способностью вытеснять воду с поверхности металла, что немаловажно применительно к неразрушающему контролю, подавляют агломерацию, слипание частиц основного выявляющего вещества, поддерживают коллоидные частицы дисперсионной среды во взвешенном состоянии. Пеногаситель снижает или предотвращает пенообразование, не изменяя при этом смазывающих свойств магнитной суспензии.

Опытами авторов было установлено, что оптимально вводить поверхностно-активное вещество из расчета 5-8% от массы дисперсионной среды.

В еще одном частном случае перед введением в дисперсионную среду поверхностно-активного вещества в нее вводят диспергатор в количестве 0,05-0,1% от массы дисперсионной среды, перемешивают и в процессе перемешивания добавляют поверхностно-активное вещество. При этом в качестве диспергатора используют нафтилформальдегидсульфонат натрия. Присутствие диспергатора позволяет уменьшить адсорбцию на частицах выявляющего вещества активных сиккативов, приводящую к потере активности этих частиц. Диспергатор выступает как вещество, дезактивирующее поверхность частиц выявляющего вещества за счет адсорбции, и как вещество, обладающее синергизмом действия с основным смесевым сиккативом, что позволяет снизить расход ПАВ на 20-25%, а также понизить характерный размер частиц смеси окислов металлов до размера не более 20 мкм.

Изобретение поясняется далее более подробно на конкретных неограничительных примерах его осуществления.

В качестве дисперсионной среды (основного выявляющего вещества) используют смеси окислов металлов, например смесь феррита кобальта CoO·Fe₂O₃, взятого в количестве 80% от массы смеси, и диоксида хрома CrO₂, взятого в количестве 20% от массы смеси, и при этом используют порошки с характерными размерами в пределах 30 мкм.

В указанную дисперсионную среду вводят ПАВ из расчета 5-8% от массы дисперсионной среды. В качестве ПАВ используют, например, композицию маслорастворимого ингибитора коррозии (в частности, масло НГ-204У ГОСТ 18974-72), взятого в количестве 90% от массы композиции, и пеногасителя (например, ПМС-200А – ОСТ 6-02-20-79), взятого в количестве 10% от массы композиции.

Смесь дисперсионной среды и ПАВ перемешивают в течение 3-5 минут, после чего выгружают готовый концентрат магнитной суспензии. Ни сушка, ни рыхление, ни диспергирование при получении концентрата таким образом не используются, что существенно упрощает технологию получения материала для дефектоскопии в сравнении с известными аналогами.

Для снижения расхода ПАВ перед его добавлением в дисперсионную среду в состав концентрата может вводиться диспергатор (например, нафтилформальдегидсульфонат натрия) в количестве 0,05-0,1% от массы дисперсионной среды, после чего осуществляют перемешивание (в течение 30 сек) и в процессе смешения добавляют ПАВ. В данном частном случае также не требуются рыхление, сушка или диспергирование, расход ПАВ может быть уменьшен на 25-30%, а время смешивания до получения готового концентрата сокращается до 25-30 секунд.

Дальнейшее использование концентрата по изобретению может производиться известным образом (см., например, Г.С.ШЕЛИХОВ «Магнитопорошковая дефектоскопия деталей и узлов». М., 1995 г.) для приготовления суспензий для дефектоскопии на водной или органической основе (в последнем случае – на основе керосина, масла или их смеси).

При этом вспомогательные стабилизирующие вещества – ПАВ и диспергатор, используемые в изобретении совместно или по отдельности друг от друга, дают следующий эффект: в суспензии молекулы стабилизатора ориентируются на границе раздела фаз таким образом, что своей полярной (или заряженной) частью они обращены к полярной фазе, а неполярной частью – к неполярной, образуя, таким образом, на границе раздела фаз мономолекулярный слой. Вокруг этого слоя ориентируются молекулы воды, образуя гидратную оболочку, при этом снижаются силы поверхностного натяжения на границе раздела фаз, что ведет к повышению агрегативной устойчивости (способность дисперсной системы сохранять неизменной во времени степень дисперсности, т.е. размеры частиц и их индивидуальность в суспензии), что является одним из важнейших факторов при магнитопорошковой дефектоскопии. Таким образом, достигается высокая «живучесть» суспензии, неоднократное (при условии сбора суспензии) применение, четкий рисунок дефекта, практически отсутствие фона, высокая выявляемость, достигающая 100%, отсутствие магнитной коагуляции.

В заключение следует отметить, что вышеуказанные примеры приведены исключительно для лучшего понимания сущности изобретения и не могут рассматриваться в качестве ограничивающих объем испрашиваемой правовой охраны, который полностью определен исключительно прилагаемой формулой изобретения.

Формула изобретения

1. Способ получения концентрата магнитной суспензии, в котором в дисперсионную среду вводят поверхностно-активное вещество в количестве 2-8% от массы дисперсионной среды, перемешивают с получением готового концентрата, при этом в качестве дисперсионной среды используют порошок смеси окислов металлов с размером частиц не более 30 мкм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества используют композицию, содержащую маслорастворимый ингибитор коррозии в количестве 90% от массы композиции, а также пеногаситель в количестве 10% от массы композиции.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что поверхностно-активное вещество вводят из расчета 5-8% от массы дисперсионной среды.

4. Способ по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что перед введением в дисперсионную среду поверхностно-активного вещества в дисперсионную среду вводят диспергатор в количестве 0,05-0,1% от массы дисперсионной среды, перемешивают и в процессе перемешивания добавляют поверхностно-активное вещество.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве диспергатора используют нафтилформальдегидсульфонат натрия.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве дисперсионной среды используют порошок смеси окислов металлов с размером частиц не более 20 мкм.