JP6914693B2

JP6914693B2 - 湿式磁粉探傷試験用蛍光磁粉及び該蛍光磁粉を用いた湿式磁粉探傷試験方法

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Publication number: JP6914693B2
Application number: JP2017069789A
Authority: JP
Inventors: 隆秀増田
Original assignee: Marktec Corp
Current assignee: Marktec Corp
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2021-08-04
Anticipated expiration: 2037-03-31
Also published as: JP2018173290A

Description

本発明は、湿式磁粉探傷試験の蛍光磁粉液に用いられる蛍光磁粉に関する。詳しくは、該蛍光磁粉は、磁粉表面の蛍光顔料が剥離・脱落し難いから、粉砕法で微細な粒子を形成させたとしても、蛍光顔料が磁粉表面に高い割合で残存するため、該蛍光磁粉を用いた蛍光磁粉液は、輝度の高い欠陥指示模様を形成させることができると共に、剥離・脱落する蛍光顔料が少ないから、欠陥部以外が蛍光を発するいわゆるバックグラウンド現象が少なく、高い精度で開口欠陥部を検出することができる蛍光磁粉液を作製することができる蛍光磁粉に関する。

周知のとおり、湿式磁粉探傷試験方法は、JIS-Z-2320に規格化されており、この試験方法は、磁化されている検査物、例えば、シャフトなどの鋼製部品、磁性体やビレットなどの鋼材、磁性体等に市販の湿式磁粉探傷試験用磁粉（四三酸化鉄粒子や純鉄粒子などの導磁性粒子に酢酸セルローズ系合成樹脂やビニルブチラール系合成樹脂などの合成樹脂バインダーを用いてルモゲンイエロー50790：商品名：BASF社製やフエスタA：商品名：Swada社製などの蛍光顔料を付着させてなる平均粒子径3〜70μm：体積基準分布表示−以下、同じ−で真比重２〜５g／cm³の粉末；以下「磁粉」又は「導磁性粒子」という）を水に分散させて調製した磁粉液を接触させ、検査物表面の開口欠陥部（検査物の表面乃至表面近傍に存在する微細なワレやピンホール）に磁粉液に分散している磁粉を集合させて欠陥指示模様を形成させ、この欠陥指示模様によって表面欠陥部を探傷する試験方法（以下、この試験方法を「湿式磁粉探傷試験」という）である。

磁粉の製造方法には、当業者間において「粉砕法」と呼ばれているものと「噴霧法」と呼ばれるものがあり、中でも、粉砕法は最も早く提案されて現在に到るも実用されている方法である。

粉砕法とは、有機溶媒可溶性合成樹脂をバインダーとし、これを揮発性有機溶剤に溶解した溶液中に蛍光顔料を分散させて置き、これに磁粉末を混合して練合せてペースト状物とし、当該ペースト状物を乾燥して塊状物とした後、ボールミルなどの粉砕機を用いて微粒子状にまで粉砕し、篩などによって分級して所要粒径の磁粉を得る方法である。

しかし、粉砕法では、粉砕機を用いて微粒子状に粉砕する際に、磁粉に付着させた蛍光顔料が剥離・脱落するといった問題がある。

磁粉表面から蛍光顔料が剥離・脱落した蛍光磁粉を分散させた蛍光磁粉液を磁粉探傷試験に使用すると、磁粉表面を被覆する蛍光顔料が少ないから開口欠陥部の指示模様の輝度が低下すると共に、剥離・脱落した蛍光顔料が開口欠陥部以外の被検査物表面に付着して蛍光を発して、開口欠陥部の指示模様が見づらくなると言う、いわゆるバックグラウンド現象がおこり、開口欠陥部の検出精度が低下する。

バインダー樹脂を増量することで蛍光顔料の剥離・脱落を抑制することはできるが、バインダー樹脂を増量すれば、粉砕法によって微細な蛍光磁粉粒子が得られ難くなる。

蛍光磁粉は微細な粒子である方が開口欠陥部の検出精度が向上するため、微細な蛍光磁粉粒子が得られないと、検出精度が低下するといった問題がある。

そこで、バインダー樹脂を増量しなくても磁粉表面の蛍光顔料が剥離・脱落し難く、粉砕法で微細な蛍光磁粉粒子を形成させたとしても、磁粉表面に、高い割合で蛍光顔料が残存し、バックグラウンド現象が少なく、検出精度の高い蛍光磁粉液を作製できる蛍光磁粉の開発が望まれている。

特開２００２−３９９９９

特許文献1記載の発明は、粉砕工程を採ることがないから、蛍光顔料の剥離・脱落を抑制することができる。

しかしながら、特許文献1記載の発明では、γ一酸化鉄粒子粉末を使用する必要があり、他の導磁性粒子では、蛍光顔料が剥離・脱落し易いといった問題がある。

本発明者らは、前記諸問題点を解決することを技術的課題とし、試行錯誤的な数多くの試作・実験を重ねた結果、導磁性粒子粉末の粒子表面がバインダー樹脂を介して蛍光顔料で被覆されている湿式磁粉探傷試験用蛍光磁粉であって、前記バインダー樹脂が、ガラス転移点（Tg）が−3〜−9℃のアクリルエマルション樹脂である湿式磁粉探傷試験用蛍光磁粉であれば、バインダー樹脂を増量しなくても磁粉表面に蛍光顔料が強固に付着するため、粉砕法で微細な蛍光磁粉粒子を形成させたとしても、剥離・脱落する蛍光顔料が少なく、磁粉表面に高い割合で蛍光顔料が残存した蛍光磁粉になるから、該蛍光磁粉を分散させた蛍光磁粉液は、バックグラウンド現象が少なく、かつ、輝度の高い欠陥指示模様が得られ、高い精度で開口欠陥部を検出できる蛍光磁粉液になるという刮目すべき知見を得て、前記技術的課題を達成したものである。

前記技術的課題は、次のとおり本発明によって解決できる。

本発明は、導磁性粒子粉末の粒子表面がバインダー樹脂を介して蛍光顔料で被覆されている湿式磁粉探傷試験用蛍光磁粉であって、前記バインダー樹脂が、ガラス転移点（Tg）が−3〜−9℃のアクリルエマルション樹脂である湿式磁粉探傷試験用蛍光磁粉である。

また、本発明は、前記アクリルエマルション樹脂が、架橋剤で架橋されたアクリルエマルション樹脂である湿式磁粉探傷試験用蛍光磁粉である。

また、本発明は、前記架橋剤がオキサゾリン基含有ポリマー、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、アジピン酸ジヒドラジドから選択される1以上の架橋剤である湿式磁粉探傷試験用蛍光磁粉である。

また、本発明は、前記アクリルエマルション樹脂に対して前記架橋剤の割合が1〜11重量％である湿式磁粉探傷試験用蛍光磁粉である。

また、本発明は、導磁性粒子粉末が35〜65重量％、蛍光顔料が30〜61重量％、バインダー樹脂が0.09〜3.5重量％である湿式磁粉探傷試験用蛍光磁粉である。

また、本発明は、平均粒子径が2.0〜5.5μmである湿式磁粉探傷試験用蛍光磁粉である。

また、本発明は、前記の湿式磁粉探傷試験用蛍光磁粉を使用して探傷することを特徴とする湿式磁粉探傷試験方法である。

本発明に係る蛍光磁粉は、ガラス転移点が−３〜−９℃のアクリルエマルション樹脂を介して蛍光顔料で被覆された蛍光磁粉であるから、バインダー樹脂を増量しなくても蛍光顔料が磁粉表面に強固に付着するため粉砕法によって微細な粒子を形成させたとしても、剥離・脱落する蛍光顔料が少なく、蛍光顔料が導磁性粒子表面に高い割合で残存しているから、該蛍光磁粉を分散させた蛍光磁粉液は、バックグラウンド現象が少なく、また、輝度の高い欠陥指示模様が得られるため微細な開口欠陥部であっても、正確に検出することができる蛍光磁粉液を作製することができる。

特に、バインダー樹脂を架橋剤で架橋した−３〜−９℃のアクリルエマルション樹脂にすれば、さらに、蛍光顔料を磁粉表面に強固に付着させることができ、蛍光顔料の剥離・脱落を抑制することができる。

（導磁性粒子）
本発明における導磁性粒子は特に限定されない。
導磁性粒子の例として、還元鉄粉，電解鉄粉，γ一酸化第二鉄粉、四三酸化鉄粉を挙げることができる。

導磁性粒子の平均粒子径は0.5〜5.0μmが好ましく、より好ましくは1.0〜3.0μｍである。
平均粒子径が当該範囲を外れると正確な欠陥指示模様が得られない虞があるからである。

（蛍光顔料）
導磁性粒子に付着させる蛍光顔料の平均粒子径は1.0〜5.0μｍが好ましく、より好ましくは、2.0〜4.0μｍである。
欠陥指示模様の輝度が高くなるからである。

蛍光顔料の例として、Pigment Yellow101（商品名：Colourtex社製）、フェスタＡ（Ｓｗａｄａ社製）を挙げることができる。

（バインダー樹脂）
本発明に係るバインダー樹脂はガラス転移点(Tg)が−3〜−9℃のアクリルエマルション樹脂である。

Tgが−3〜−9℃のアクリルエマルション樹脂の例として、サイビノール（登録商標）YC-1530（Tg:−3℃）、X-215-678E(Tg: −3℃)、CA-333（Tg:−9℃）（サイデン化学株式会社製）を挙げることができる。

本発明においては、導磁性粒子表面に蛍光顔料をより強固に付着させるためにアクリルエマルション樹脂の架橋剤を添加することができる。

添加する架橋剤は特に限定されないが、オキサゾリン基含有ポリマー、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、アジピン酸ジヒドラジドを好適に用いることができる。

オキサゾリン基含有ポリマーとしては、エポクロス（登録商標）WS-300、WS-700（株式会社日本触媒製）、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、デナコール（登録商標）EM-160（ナガセケムテックス株式会社製）が挙げられる。

架橋剤は、アクリルエマルション樹脂に対して1〜11重量％が好ましく、更に好ましくは、3〜7重量％である。

架橋剤の割合が上記範囲を外れると、磁粉表面から蛍光顔料が剥離・脱落し易くなるからである。

（作製方法）
本発明に係る蛍光磁粉は、水に導磁性粒子及び蛍光顔料を加えて攪拌した後、バインダー樹脂を添加してさらに攪拌したものを、130〜140℃で3〜4時間乾燥させた後、ボールミル等の粉砕機によって所望の平均粒子径になるように粉砕して作製することができる。

本発明における蛍光磁粉における好適な導磁性粒子の含有量は35〜65重量％であり、より好ましくは、50〜65重量％である。
蛍光顔料の好適な含有量は30〜61重量％、より好ましくは、35〜50重量％である。
バインダー樹脂の好適な含有量は0.09〜3.5重量％であり、より好ましくは、0.5〜2.9重量％であり、さらに好ましくは、0.5〜2.0重量％である。

導磁性粒子、蛍光顔料及びバインダー樹脂が当該範囲を外れると、蛍光顔料が剥離・脱落し易くなるためである。

蛍光磁粉の平均粒子径は、2.0〜5.5μmであることが好ましい。
正確な欠陥指示模様が得られるからである。

（磁粉探傷試験方法）
本発明に係る蛍光磁粉を使用した磁粉探傷試験方法の一形態を示す。

蛍光磁粉を水道水に分散させて蛍光磁粉液を作製することができる。また、蛍光磁粉の分散性を高めるため、市販の磁粉探傷試験用磁粉分散剤を添加しても良い。

被検査物は常法に従がって軸通電法によって磁化した後、蛍光磁粉液を散布し、暗所において紫外線灯を照射して欠陥指示模様を観察することで、開口欠陥部の数、大きさ等を検出することができる。

本発明に係る蛍光磁粉を用いた蛍光磁粉液は深さ10〜100μｍの開口欠陥部を検出するのに好適に使用することができる。

本発明を実施例及び比較例を挙げてより詳しく説明する。

表2〜7の「組成」に記載のとおりの水に蛍光顔料及び導磁性粒子を加え分散させた。
蛍光顔料及び導磁性粒子が分散した水に各種バインダー樹脂を加え、3分間攪拌した後、130℃で3〜4時間乾燥させた後、粉砕機（SAMPLE MILL/アズワン株式会社製）で1分間粉砕して実施例及び比較例の蛍光磁粉を得た。

導磁性粒子としてγ−５００（γ−Ｆｅ₂Ｏ₃粒子粉末/チタン工業株式会社製）、蛍光顔料としてPigment Yellow101（Colourtex社製）を使用した。
また、必要に応じてアニオン変性ポリビニルアルコール（ゴーセラン（登録商標）L3266 日本合成化学株式会社製）を添加した水を使用した。

実施例及び比較例で使用した使用したアクリルエマルション樹脂は表1のとおりである。

オキサゾリン基含有ポリマー架橋剤としては、エポクロスWS-300(ポリマー主鎖：アクリル, Tg:90, 分子量：Mn＝4×10⁴, Mw＝12×10⁴, 不揮発成分10wt％）、エポクロスWS-700(ポリマー主鎖：アクリル, Tg:50, 分子量：Mn＝2×10⁴, Mw＝4×10⁴，不揮発成分25wt％）を使用した。

クレゾールノボラック型エポキシ樹脂として、デナコールEM-160の5wt%溶液を使用した。

また、日本化成株式会社製アジピン酸ジヒドラジド（ADH）の10wt％溶液を使用した。

（平均粒子径）
粒度分布計（レーザ回折式粒子径分布測定装置 SALD-2300、株式会社島津製作所社製）によって、粒子径を測定し、50％平均粒子径を算出した。

（蛍光係数）
作製した実施例及び比較例の蛍光磁粉を、500mlビーカーに2ｇサンプルを計りとり、エコマグナ（登録商標）分散剤EC-4（マークテック株式会社製）を2ml加えた水道水を500ml加え、蛍光磁粉を分散させた後、磁石を近づけ溶媒と分離させ、分離した溶媒を廃棄する工程(以下「磁洗」という）を3回繰り返した後、シャーレに蛍光磁粉を移して130℃、15分程度電気炉で乾燥させた。

磁洗前と磁洗後の蛍光磁粉の蛍光係数を蛍光光度計（Luminance meter BM-9、Topcon社製）を用いて測定した。
表中の「−」の表示は計測できなかったものを表す。

（初期分散性）
500mlのディスカップに実施例及び比較例の蛍光磁粉を0.15g計り取り、エコマグナ分散剤EC-4を1.5g添加して分散させ観察し、分散性が良好なものを○とし、蛍光磁粉の固まりの多いものを×とし、○と×の間の分散性を示すものを△として三段階で評価した。

結果を表2〜7に示す。
なお、表中「P.Y.101」とあるのは蛍光顔料Pigment Yellow101を表し、「磁洗前」及び「磁洗後」の欄はそれぞれの蛍光磁粉の蛍光係数を表す。
「残存率（％）」は磁洗後の蛍光係数が磁洗前の蛍光係数の何％であるかを表す。架橋剤の（）内の数値は、アクリルエマルション樹脂に対する架橋剤の割合（wt％）を表す。
また、比率（wt％）は固形分中の各成分の比率を表す。

表2〜7の通り、本発明に係る蛍光磁粉は、粉砕法によって微細な蛍光磁粉を作製したとしても、蛍光顔料の剥離・脱落が少なく、導磁性粒子表面に強固に付着し、蛍光顔料が高い割合で残存することが証明された。

本発明に係る蛍光磁粉は、粉砕法によって微細な蛍光磁粉を形成させたとしても、蛍光顔料の剥離・脱落が少なく、蛍光顔料が磁粉表面に強固に付着した蛍光磁粉であり、また、該蛍光磁粉を用いた蛍光磁粉液を使用した湿式磁粉探傷試験方法で探傷試験を行えば、剥離・脱落した蛍光顔料によるバックグラウンド現象が少なく、また、欠陥指示模様の輝度が高いため、開口欠陥部を高い精度で検出することができる。
よって、本発明の産業上の利用可能性は高いと言える。

Claims

導磁性粒子粉末の粒子表面がバインダー樹脂を介して蛍光顔料で被覆されている湿式磁粉探傷試験用蛍光磁粉であって、前記バインダー樹脂が、ガラス転移点（Tg）が−3〜−9℃のアクリルエマルション樹脂である湿式磁粉探傷試験用蛍光磁粉。
前記アクリルエマルション樹脂が、架橋剤で架橋されたアクリルエマルション樹脂である請求項1記載の湿式磁粉探傷試験用蛍光磁粉。
前記架橋剤がオキサゾリン基含有ポリマー、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、アジピン酸ジヒドラジドから選択される1以上の架橋剤である請求項2記載の湿式磁粉探傷試験用蛍光磁粉。
前記アクリルエマルション樹脂に対して前記架橋剤の割合が1〜11重量％である請求項2又は3記載の湿式磁粉探傷試験用蛍光磁粉。
導磁性粒子粉末が35〜65重量％、蛍光顔料が30〜61重量％、バインダー樹脂が0.09〜3.5重量％である請求項1乃至4いずれか記載の湿式磁粉探傷試験用蛍光磁粉。
蛍光磁粉の平均粒子径が2.0〜5.5μmである請求項1乃至5いずれか記載の湿式磁粉探傷試験用蛍光磁粉。
請求項1乃至6いずれか記載の湿式磁粉探傷試験用蛍光磁粉を使用して探傷することを特徴とする湿式磁粉探傷試験方法。