一種磁性無損檢測(cè)材料的制備及應(yīng)用研究

朱小兵 王磊

摘 要：本研究一種基于膜技術(shù)和化學(xué)共沉淀法相結(jié)合的納米超順磁性無損檢測(cè)材料制備新方法，對(duì)制得的磁粒子進(jìn)行表面修飾，然后通過加入表面活性劑對(duì)其進(jìn)行改性后，得到分散性良好的高分子納米磁性材料，這種具有磁性的高分子鏈狀材料具有優(yōu)良的顯形特性，是一種良好的磁性無損檢測(cè)材料。

關(guān)鍵詞：磁性;無損檢測(cè);制備

引言

磁粉檢測(cè)所使用的磁粉或磁懸液性能的高低對(duì)檢測(cè)的靈敏度影響很大。所謂磁粉，是指以鐵磁性物質(zhì)為主要成分制成的顆粒狀物質(zhì)。磁懸液是把干磁粉調(diào)制在煤油或水等載液中制成的，一般以膏狀或糊狀供應(yīng)并使用。以干磁粉直接作為缺陷顯現(xiàn)介質(zhì)的檢測(cè)方法稱為干法;以磁懸液作為缺陷顯現(xiàn)介質(zhì)的檢測(cè)方法稱為濕法。Fe3O4是磁粉或磁懸液的最重要組成成分和影響其性能的最關(guān)鍵指標(biāo)。所以生產(chǎn)和制造粒子純度高、磁性強(qiáng)、粒徑分布均勻、成本較低的Fe3O4粒子，同時(shí)添加適當(dāng)?shù)膹?fù)配成分和添加劑將能大大改善現(xiàn)有磁粉或磁懸液的性能。本研究一種基于膜技術(shù)和化學(xué)共沉淀法相結(jié)合的納米超順磁性無損檢測(cè)材料制備新方法，對(duì)制得的磁粒子進(jìn)行表面修飾，然后通過加入表面活性劑對(duì)其進(jìn)行改性后，得到分散性良好的高分子納米磁性材料，這種具有磁性的高分子鏈狀材料具有優(yōu)良的顯形特性，是一種良好的磁性無損檢測(cè)材料。

1 制備過程

采用微濾膜連續(xù)制備納米Fe3O4是以Fe2+和Fe3+為原料，以NaOH溶液為沉淀劑，其離子反應(yīng)式如下：Fe2++2Fe3++8OH-=Fe3O4↓+4H2O。將足以滿足反應(yīng)系統(tǒng)pH值需要的濃度為1mol/L的沉淀劑，通過蠕動(dòng)泵和PVDF膜組件連接起來，實(shí)現(xiàn)沉淀劑的循環(huán)，以達(dá)到連續(xù)生產(chǎn)的目的。圖3-1是納米Fe3O4連續(xù)制備的工藝流程圖，將1000mL燒杯作為反應(yīng)裝置3，將PVDF膜組件4置于3中，并加入1000mL蒸餾水;在蠕動(dòng)泵2的作用下，1中的OH—逐漸經(jīng)膜擴(kuò)散至3中，用酸度計(jì)監(jiān)測(cè)其pH值;當(dāng)pH值達(dá)到10-11時(shí)，攪拌下將混合均勻的原料溶液5，逐漸滴加至上述的蒸餾水中，并使其pH值保持在10-11;在反應(yīng)的過程中，通入6中的N2進(jìn)行保護(hù)，以防止生成的納米Fe3O4粒子被氧化，反應(yīng)結(jié)束后制得的粗產(chǎn)品依次經(jīng)晶化、磁分離、洗滌、超聲震蕩和干燥處理制得納米Fe3O4。圖1是實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)物圖。

2 主要試劑

本實(shí)驗(yàn)所用主要試劑如表3-1所示。

3 應(yīng)用過程

納米磁性材料制備的產(chǎn)品對(duì)比市場(chǎng)上包括美國某知名品牌的10余種檢測(cè)材料，包括黑磁膏，紅磁粉，熒光磁粉等。

4 結(jié)論

本項(xiàng)目采用雙濾膜連續(xù)制備超順磁納米磁性無損檢測(cè)材料的方法操作簡(jiǎn)單、產(chǎn)率高、粒子純度高，粒徑分布均勻。研究成果能夠發(fā)明一種納米磁性無損檢測(cè)材料，它具有超順磁性、高分散性、粒徑分布均勻，對(duì)裂紋檢出率高、尤其對(duì)細(xì)小裂紋的檢測(cè)有良好表現(xiàn)。

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作者簡(jiǎn)介：

朱小兵（1981—），宜春市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)中心，高級(jí)工程師，南昌大學(xué)，過程裝備與控制工程專業(yè)，本科學(xué)士學(xué)位;

王磊（1984—），男，漢，吉林長春市，北京理工大學(xué)珠海學(xué)院，碩士，環(huán)境工程。

（宜春市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)中心，江西 宜春 336000）