ПЕНЕТРАНТ ДЛЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ Советский патент 1997 года по МПК C09K11/06 

Изобретение относится к составам люминесцентных жидкостей (пенетрантов), которые находят применение в авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности для обнаружения поверхностных дефектов в металлических изделиях, преимущественно для особо точного контроля изделий (1 класс по ГОСТ 18442-80) с классом обработки поверхности выше ▿5.

Современный уровень развития техники ставит задачи более достоверного выявления дефектов с раскрытием в десятые доли микрона. Эти задачи могут быть решены разработкой люминесцентных пенетрантов особо высокого уровня чувствительности.

Чувствительность люминесцентных пенетрантов помимо других факторов непосредственно зависит от критической (минимальной) толщины светящегося слоя пенетранта и интенсивности его люминесценции в тонких слоях. Минимальный размер (раскрытие) дефекта, выявляемого пенетрантом, соизмерим с минимальной толщиной люминесцирующего слоя пенетранта.

Очень важной характеристикой пенетранта является также его область люминесценции.

Известен пенетрант аналогичного назначения, содержащий, мас. 4', 4''-дициан-2-дифторметилсульфонил-1,4-дистирилбензол 0,7-1,0; 3-(4-дифторметилсульфонилфенил)-1,5-дифенилпиразолин- Δ² 0,6-0,9; синтамид-5 3,2-3,5; дикумилметан 33,0-35,0; керосин 14-20; диметилфталат остальное.

Пенетрант является эффективным, с его помощью можно обнаруживать дефекты раскрытием 0,4-0,2 мкм. Люминесцирует он в благоприятной для зрения области спектра l_макс520 нм, но недостатком его является то, что используемые люминофоры трудно доступны [1]
Известен также люминесцентный пенетрант, который содержит, мас. 1,8-нафтоилен-1', 2'-бензимидазол 0,7-0,8; моноалкилфениловый эфир полиэтиленгликоля (ОП-7) 4,5-5,5; 2(3),5(6)-дибензилтолуол (армотерм) 39-74; керосин -остальное.

Этот состав люминесцирует в области 495 нм, предельная толщина светящегося слоя составляет 0,9 мкм (см. таблицу).

К недостаткам пенетранта относится сравнительно невысокая интенсивность люминесценции в тонких слоях, что снижает надежность выявления дефектов раскрытием менее 1 мкм [2]
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и области применения является пенетрант, включающий, мас. 1,8-нафтоилен-1', 2'-бензимидазол 1,1-1,3; синтанол ДС-10 (полиэтиленгликолевые эфиры первичных жирных спиртов фракции C₁₀-C₁₈) 5,0-7,0; жидкий парафин 16,0-24,0; бензилбензоат -остальное.

Этот состав люминесцирует в более благоприятной области спектра, относительная интенсивность люминесценции в тонком слое по сравнению с вышеуказанным пенетрантом составляет 120% предельная толщина светящегося слоя 0,8 мкм (см. таблицу) [3]
К недостаткам пенетранта относятся сравнительно невысокая интенсивность люминесценции в тонких слоях, что снижает чувствительность и надежность выявления дефектов раскрытием менее 1 мкм, а также не совсем благоприятная для зрения область люминесценции (500 нм, самой благоприятной считается область люминесценции 520 нм).

Цель изобретения повышение чувствительности состава к микродефектам раскрытием менее 1 мкм.

Цель достигается тем, что пенетрант, включающий люминесцирующее соединение, смачиватель ДС-10 (полиэтиленгликолевые эфиры первичных жирных спиртов фракции C₁₀-C₁₈), органические рстворители жидкий парафин и бензилбензоат, согласно изобретению в качестве люминесцирующего соединения содержит люминофор-донор 3-фенил-5,6-бензокумарин и люминофор-акцептор N-фенил-п-бутилимид 4-диметиламинонафталевой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас. 3-фенил-5,6-бензокумарин 1,8-2,0; N-фенил-п-бутилимид 4-диметиламинонафталевой кислоты 1,0-1,2; синтанол ДС-10 5,0-7,0; жидкий парафин 16,0-24,0; бензилбензоат остальное.

Использование 3-фенил-5,6-бензокумарина в сочетании с N-фенил-п-бутилимидом 4-диметиламинонафталевой кислоты обеспечивает в этой жидкой композиции эффективный межмолекулярной перенос энергии электронного возбуждения, что позволяет повысить интенсивность свечения в тонких слоях (предельная толщина светящегося слоя 0,6 мкм) в благоприятной для зрения области спектра (см. таблицу), λ_макс 515 нм (в то время как λ_макс люминесценции прототипа 500 нм), а это повышает чувствительность люминесцентной жидкости.

Кроме того, введенные в состав люминофоры хорошо сочетаются с другими компонентами композиции при определенном взаимозависимом соотношении ингредиентов.

3-Фенил-5,6-бензокумарин выпускается по ТУ 6-14-130-88 [4] Применяется как оптический отбеливатель.

N-Фенил-п-бутилимид 4-диметиламинонафталевой кислоты получен по известному методу [5]
Жидкий парафин выпускается промышленностью по ТУ 38 УССР 201449-85 [6] Применяется как продукт для получения белково-витаминного концентрата.

Способ приготовления пенетранта. 3-Фенил-5,6-бензокумарин, N-фенил-п-бутилимид 4-диметиламинонафталевой кислоты нагревают в бензилбензоате при перемешивании до 60-70^oC и выдерживают до полного растворения люминофоров. Затем обогрев прекращают, добавляют смачиватель и жидкий парафин, перемешивают до получения однородного продукта, охлаждают и фильтруют через бязь.

Рецептурные данные для приготовления пенетрантов представлены в таблице.

Метод контроля с помощью предлагаемого пенетранта заключается в том, что детали предварительно обезжиривают бензином, затем прогревают при 120-140^oC.

После очистки их обрабатывают путем пульверизации пенетрантом и выдерживают 5-10 мин, избыток пенетранта с поверхности удаляют распыленной водой (35-40^oC), а затем очищающей жидкостью ОЖ-1 (ТУ 6-09-1043-84).

Полноту удаления пенетранта контролируют осмотром поверхности деталей в УФ-лучах (она не должна люминесцировать).

Детали протирают салфеткой из бязи или сушат сжатым воздухом, а затем пульверизацией наносят проявитель ПР-1 (ТУ 6-09-1092-84). Через 20-30 мин детали осматривают в УФ-лучах, обнаруживая места дефектов по их яркому зеленовато-желтому свечению на темном фоне контролируемой поверхности.

В качестве эталонов применяли металлические пластинки с классом обработки ▿5 и нормированными дефектами.

В таблице приведены характеристики составов, полученных при соблюдении граничных значений ингредиентов и с нарушением их, а также данные по выявляющей способности и области свечения пенетранта по прототипу и по изобретению.

Как следует из таблицы, положительный эффект может быть получен только при предлагаемом качественном и количественном сочетании компонентов (составы 5-7). Нарушение предлагаемых граничных значений ингредиентов делает состав непригодным вследствие ухудшения люминесцентных характеристик (составы 1, 2 и 8) или нестабильности композиции (составы 3 и 4).

Предлагаемый состав имеет более высокую интенсивность люминесценции (145% ), чем базовый объект и состав по прототипу (100 и 120% соответственно); он люминесцирует в более тонких слоях (0,6 мкм), чем составы базовый и по прототипу (0,9 и 0,8 мкм соответственно). Чувствительность предлагаемого пенетранта выше, он может выявлять дефекты раскрытием менее 1 мкм с большей надежностью, чем составы базовый и по прототипу.

Пенетрант предназначен к использованию для особо точного контроля изделий ответственного назначения с высоким классом обработки поверхности (выше ▿5).

Предварительные испытания пенетранта показали целесообразность его внедрения в производство и использования в заводском контроле.

Применение в авиационной и автомобильной отраслях промышленности. Сущность изобретения: пенетрант для люминесцентной дефектоскопии содержит, мас. %: 3-фенил-5,6-бензокумарин 1,8-2,0; N-фенил-п-бутилимид 4 -диметиламинонафталевой кислоты 1,0-1,2; полиэтиленгликолевые эфиры синтетических жирных спиртов фракции C₁₀-C₁₈ 5,0-7,0; жидкий парафин 16,0-24,0; бензилбензоат - остальное. Пенетрант обладает повышенной чувствительностью к микродефектам с раскрытием менее 1 мкм. 1 табл.

Пенетрант для люминесцентной дефектоскопии, включающий люминесцирующее соединение, смачиватель полиэтиленгликолевые эфиры синтетических жирных спиртов фракции С₁₀ С₁₈, органические растворители жидкий парафин и бензилбензоат, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности состава к микродефектам раскрытием менее 1 мкм, он в качестве люминесцирующего соединения содержит люминофор-донор - 3-фенил-5,6-бензокумарин и люминофор-акцептор N-фенил-п-бутилимид-4-диметиламинонафталевой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.

3-Фенил-5,6-бензокумарин 1,8 2,0
N-Фенил-п-бутилимид 4-диметиламинонафталевой кислоты 1,0 1,2
Полиэтиленгликолевые эфиры синтетических жирных спиртов фракции С₁₀ С₁₈ 5 7
Жидкий парафин 16 24
Бензилбензоат Остальное