磁粉

磁粉是显示缺陷的重要手段，磁粉质量的优劣和选择是否恰当，将直接影响磁粉检测的结果，所以，检测人员对作为“磁场传感器”的磁粉应进行全面的了解和正确使用。

磁粉的种类很多，按适用的磁痕观察方式，磁粉分为荧光磁粉和非荧光磁粉；按适用的施加方式，磁粉分为湿法用磁粉和干法用磁粉。

1. 荧光磁粉和非荧光磁粉

（1）荧光磁粉   在黑光下观察磁痕显示所使用的磁粉称为荧光磁粉。荧光磁粉是以磁性氧化铁粉、工业纯铁粉或羰基铁粉为核心，在铁粉外面用环氧树脂黏附一层荧光染料(如YC-2 荧光磁粉)或将荧光染料化学处理在铁粉表面(如美国14A荧光磁粉)制作而成的。

磁粉的颜色、荧光亮度及与工件表面颜色的对比度，对磁粉检测的灵敏度均有很大的影响。由于荧光磁粉在黑光照射下，能发出510~550nm波长范围且对人眼接受最敏感的色泽鲜明的黄绿色荧光，与工件表面颜色的对比度也高，适用于任何颜色的受检表面，容易观察，因而检测灵敏度高，能提高检测速度，所以在国内外都已普遍使用。但荧光磁粉一般只适用于湿法检验。

对在用特种设备进行磁粉检测时，如果制造时采用高强度钢以及对裂纹(包括冷裂纹、热裂纹和再热裂纹)敏感的材料，或是长期工作在腐蚀介质环境下，有可能发生应力腐蚀裂纹的场合，其内壁宜采用荧光磁粉方法进行检测。对细牙螺纹根部缺陷的检测，也应采用荧

光磁粉。

（2）非荧光磁粉   在可见光下观察磁痕显示所使用的磁粉称为非荧光磁粉。常用的有四氧化三铁(Fe₃O₄)黑磁粉、γ三氧化二铁(γ-Fe₂O₃)红褐色磁粉、蓝磁粉和白磁粉，所以也叫彩色磁粉。前两种磁粉既适用于湿法，又适用于干法。以工业纯铁粉等为原料，用黏合剂包覆制成的白磁粉或经氧化处理的蓝磁粉等非荧光彩色磁粉只适用于干法。

湿法用磁粉是将磁粉悬浮在油或水载液中喷酒到工件表面的磁粉；干法用磁粉是将磁粉

在空气中吹成雾状喷撒到工件表面的磁粉。

JCM 系列空心球形磁粉是铁铬铝的复合氧化物，具有良好的移动性和分散性，磁化工件时，磁粉能不断地跳跃着向漏磁场处聚集，检测灵敏度高，高温不氧化，在400℃上下仍能使用，可用于在高温条件下或部件的高温焊接过程中的磁粉检测。但空心球形磁粉只适用于干法。

在纯铁种添加铬、铝和硅制成的磁粉也可用于300~400℃的高温焊缝缺陷检测。

2. 磁粉的性能

磁粉检测是靠磁粉聚集在漏磁场处形成磁痕来显示缺陷的，磁痕显示的程度不仅与缺陷性质、磁化方法、磁化规范、磁粉施加方式、工件表面状态和照明条件等有关，还与磁粉本身的性能如磁特性、粒度、形状、流动性、密度和识别度等有关，因此了解和选择性能好的磁粉十分重要。

（1）磁特性   磁粉的磁特性与磁粉被漏磁场吸附形成磁痕的能力有关。磁粉应具有高磁导率、低矫顽力和低剩磁的特性。高磁导率的磁粉容易被缺陷产生的微小漏磁场磁化和吸附，聚集起来便于识别。如果磁粉的矫顽力和剩磁大，磁化后，磁粉形成磁极，彼此吸引聚集成团不容易分散开，磁粉也会被吸附到工件表面不易去除，形成过度背景，甚至会掩盖相关显示。若磁粉吸附在管道上，还会使油路堵塞。干法检测中，第一次磁化后的磁粉若被吸附在最初接触的工件表面上，会使磁粉移动性变差，难以被缺陷处微弱的漏磁场所吸附，同样也会形成过度背景，影响缺陷的辨认和识别。

（2）粒度    磁粉的粒度也就是磁粉颗粒的大小，粒度的大小对磁粉的悬浮性和漏磁场对磁粉的吸附能力都有很大的影响。

选择适当的磁粉粒度时，应考虑缺陷的性质、尺寸、埋藏深度及磁粉的施加方式。

湿法用磁粉包括荧光磁粉和非荧光磁粉。检测工件表面微小缺陷时，宜选用粒度细小的湿法用磁粉，因为细磁粉悬浮性好，容易被小缺陷产生的微弱漏磁场所磁化和吸附，形成的磁痕显示才会线条清晰，定位准确。干法用磁粉一般不用荧光磁粉，而非荧光磁粉(包括彩色磁粉)用于检测工件表面和近表面大的缺陷时，宜选用粒度较粗一点的干法用磁粉，因为粗磁粉在空气中容易分散开，也容易搭接跨过大的缺陷，磁导率又较细磁粉的高，因而搭接起来容易磁化和形成磁痕显示，并减少粉尘的影响。

在实际应用中，要求发现各种大小不同的缺陷，也要求发现工件表面和近表面的缺陷，所以应使用含有各种粒度的磁粉，这样对于各类缺陷可获得较均衡的灵敏度。粒度细小的磁粉可用于提高检测细小缺陷的灵敏度，但又不能全部由细小粒度的磁粉组成。这是因为：第一，细小磁粉容易粘在有油污、潮湿、指纹和凹凸不平处形成过度背景；第二，检测环境粉尘飞扬，对检测人员极不安全。对于干法用磁粉，粒度范围为10~50μm，最大不超过150μm。对于湿法用的黑磁粉和红磁粉，粒度宜采用5~10μm。粒度大于 50μm 的磁粉,不能用于湿法检测，因为它很难在磁悬液中悬浮，粗大的磁粉在磁悬液流动过程中，还会滞留在工件表面干扰相关显示。而粒度过细的磁粉在使用中，它们会聚集在一起作用。荧光磁粉因表面有包覆层，所以粒度不可能太小，一般在5~25μm之间，但这并不意味着检测灵敏度的降低，因为荧光磁粉的可见度、对比度和分辨力高，所以仍能获得高的灵敏度。

在磁粉检测中，一般推荐干法用80~160目的粗磁粉，湿法用300~400目的细磁粉。

即将换版发布的JB/T6063-1992中规定了磁粉尺寸的定义和磁粉尺寸的范围如下：

1) 下限直径 d₁：小于d₁的磁粉应不多于 10%；

2) 平均直径d_a：50%的磁粉应大于d_a；

3) 上限直径 d_u:大于d_u的磁粉不应多于 10%。

磁粉尺寸的要求:

d₁，d_a和d_u应出具报告。对于磁悬液，尺寸应在d₁≥1.5 μm 和 d_u ≤40 μm 的范围内。干磁粉通常为 d₁≥40 μm。

JB/T6063-1992中还规定了磁粉性能型式检验用的参考试块是I型参考试块。该试块是表面带有两种自然裂纹的圆块，如图4-1所示。它应包含由磨削和应力腐蚀所产生的粗线条裂纹和细微裂纹。试块采用直流电中心导体法磁化，用目视或其他适当方法进行显示比较来进行评定。

（3）形状  磁粉有各种各样的形状，如条形、椭圆形、球形或其他不规则的颗粒形状。一般说来，条形磁粉(长径比大)较容易被磁化并形成磁极，因而较容易被漏磁场吸附，有利于检测大缺陷和近表面缺陷，因为这类缺陷的漏磁场分散，聚集成磁粉链条才能形成明显磁痕。但如果完全由条形磁粉组成，磁粉的流动性不好，磁粉严重聚集还会导致灵敏度的下降。对于干法用磁粉，条形磁粉相互吸引还会影响喷撒和磁痕显示的形成。

球形磁粉能提供良好的流动性，尽管退磁场的影响不容易被漏磁场磁化，但球形磁粉能跳跃着向漏磁场聚集。

为了使磁粉既有良好的磁吸附性能，又有良好的流动性，所以理想的磁粉应由一定比例的条形、球形和其他形状的磁粉混合在一起使用。

（4）流动性    为了能有效地检出缺陷，磁粉必须能在受检工件表面流动，以便被漏磁场吸附形成磁痕显示。

在湿法检验中，是利用磁悬液的流动带动磁粉向漏磁场处流动。在干法检验中，是利用微风吹动磁粉，并利用交流电不断换向使磁场也不断换向，或利用单相半波整流电产生的单方向脉冲磁场带动磁粉变换方向促进磁粉流动。由于其他直流电磁场方向不改变，不能带动磁粉变换方向，所以直流电不能用于干法检验。

（5）密度   磁粉的密度指单位体积的磁粉质量。湿法用黑磁粉和红磁粉的密度约为4.5g/cm³，干法用纯铁粉的密度约为8g/cm³，空心球形磁粉的密度约为 0.7~2.3 g/cm³，荧光磁粉的密度除与采用的铁磁粉原料有关，还与磁粉、荧光染料和黏结剂的配比有关。

磁粉的密度对检测结果有一定的影响，因为密度大的磁粉难以被弱的漏磁场吸附，而且在湿法检验中，若磁粉的密度大，则易沉淀、悬浮性差。密度大小与材料磁特性也有关，所以应综合考虑。

（6）识别度  识别度是指磁粉的光学性能，包括磁粉的颜色、荧光亮度及与工件表面颜色的对比度。对于非荧光磁粉，只有磁粉的颜色与工件表面的颜色形成很大对比度时，磁痕才容易观察到，缺陷才容易被发现；对于荧光磁粉，在黑光下观察时，工件表面呈紫色，只有微弱的可见光本底时，磁痕呈黄绿色，色泽鲜明，能提供最大的对比度和亮度。由于工件的表面覆盖着一层荧光磁悬液时，会产生微弱的荧光本底从而降低对比度，因此，荧光磁悬液的浓度不宜太高，大约为非荧光磁悬液浓度的十分之一。

总的来说，影响磁粉使用性能的因素有以上六个方面，但这些因素又是相互关联、相互制约的，如果孤立地追求某一方面而排斥另一方面，其结果有可能会导致试验或检测过程的失败。如磁性称量法只反映了磁粉的磁特性，如果仅仅依靠磁性称量法称出磁粉样品几克为合格而忽略其他影响因素，则测得的结果经实践证明并不是完全可靠的。最可靠的办法应该是通过综合性能(系统灵敏度)试验的结果来衡量磁粉的性能。