(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被探傷材を磁化手段で磁化し、被探傷材の表面または表面近傍に存在する磁束の通過を妨げる欠陥により該欠陥直上の空間に漏れ磁束を生じさせ、該漏れ磁束で磁粉を吸引することにより形成される磁粉模様に基づいて欠陥を検出する磁粉探傷法において、マイクロカプセルに相当する大きさの直径を有する多数の小室を備えた磁気シートを準備し且つこれらの小室に発光塗料をコーティングした磁粉を分散させた分散媒を封入し、該磁気シートを被探傷材の探傷面に当接させるか又は押し当てて密着させ、次いで、磁気シートを被探傷材から引き離し、可視光または紫外線を磁気シートに照射することにより磁気シートに画かれた磁粉模様を発光させることを特徴とする磁粉探傷法。
【請求項２】
被探傷材を磁化手段で磁化し、被探傷材の表面または表面近傍に存在する磁束の通過を妨げる欠陥により該欠陥直上の空間に漏れ磁束を生じさせ、該漏れ磁束で磁粉を吸引することにより磁気シートに形成される磁粉模様に基づいて欠陥を検出する磁粉探傷装置において、被探傷材の磁化手段と、マイクロカプセルに相当する大きさの直径を有する多数の小室を備え且つこれらの小室に発光塗料をコーティングした磁粉を分散させた分散媒を封入してなる磁気シートとを有し、磁気シートを被探傷材の探傷面に当接させるか又は押し当てて密着させることを特徴とする磁粉探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は非破壊検査法に関し、さらに、詳細には、強磁性材料を磁化し、割れなどの欠陥の部分に生じる磁気の乱れを検知することにより材料の欠陥を検出する方法である磁粉探傷法およびその方法の実施に使用する磁粉探傷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
強磁性体の表面または表面直下に存在する欠陥を検出する方法として、被探傷材を磁化し、欠陥部よりの漏れ磁束に磁粉を吸引させて生じる磁粉模様を観察することにより欠陥を検出する方法である磁粉探傷法は広く使用されている。
【０００３】
この磁粉探傷法は、図８に示すように、強磁性材である被探傷材３１上に磁石３２を載置し、被探傷材３１を磁石３２で磁化して表面近傍の欠陥３３の部分に現れる漏れ磁束３４に磁粉３５を吸引させて磁粉模様を生じさせ、微小欠陥を可視化させる方法であり、ＪＩＳ−Ｇ０５６５−１９９２に規定された方法は、磁粉を被探傷面に空気とともに吹き付けるか、または、磁粉を均一に分散させた検査液を被探傷面上に静かに流して、漏れ磁束が生じている部分に現れる磁粉模様を肉眼にて直接観察する方法（以下「ＪＩＳの磁粉探傷法」という）である。
【０００４】
しかし、上記ＪＩＳの磁粉探傷法は、微小欠陥の検出に使用した場合、漏れ磁束が小さくて磁粉を吸引する磁力が弱いので、空気あるいは液体とともに磁粉を流すと、その流れの慣性力のために漏れ磁束部位に磁粉を吸引しにくく、被探傷材を磁化しながら連続的に磁粉を流す必要があり、目視で判断できる状態にするには時間がかかるという欠点がある。また、被探傷面が傾斜していると、検査液の重力のために磁粉の移動速度が速くなり、漏れ磁束に磁粉を吸引するのが困難になり、特に、被探傷面が鉛直方向であると、洩れ磁束に磁粉を吸引させるのにかなりの熟練を要する。さらに、被探傷面が予め十分に清掃されていないと、被探傷面と磁粉模様とのコントラストがつきにくくなるので、探傷前に被探傷面を予め十分に清掃しておかなければならないという煩わしい作業が必要であり、探傷作業後には磁粉や液体の除去と清掃作業が必要である。その上、磁粉の再使用が不可能であり、経済的に不利である。そして、被探傷面に凹凸があると、磁粉が凹部に溜まり、疑似模様が欠陥と誤判断される可能性がある。
【０００５】
そこで、ＪＩＳの磁粉探傷法を改良した方法が各種提案されている（例えば、特許文献１と特許文献２参照）。
【０００６】
特許文献１には、図９（ａ）に模式的に示すように、磁粉を分散させた検査液３６を密閉された可撓性容器３７に封入し、非導電性弾性薄膜３８を被探傷材に押しつけ、欠陥部の漏洩磁束による磁粉模様を非導電性弾性薄膜３８上に画かせて、この磁粉模様を容器３７の透明部３９を通して観察する方式のもの（以下「従来の磁粉探傷法１」という）が記載されている。この従来の磁粉探傷法１は、漏れ磁束の大きい大型欠陥を対象とする場合には適用することが可能である。しかし、一般構造物の微小欠陥の検出に適用するのは困難である。というのは、従来の磁粉探傷法１もＪＩＳの磁粉探傷法と同じく、磁粉を吸引する漏れ磁束の磁力が小さく、図９（ｂ）に示すように、被探傷材４０の表面の微小欠陥４１に対応して生じる洩れ磁束の磁力の及ぶ範囲の検査液中に分散した磁粉を凝集し、凝集物４２を生じさせても、その凝集量が少ないので、探傷前に透明部３９から見た状態を示す図９（ｃ）と、磁粉の凝集物４２による磁粉模様４３を透明部３９から見た状態を示す図９（ｄ）との差異はそれほど明瞭でなく（磁粉模様４３がうすくて判別しにくく）、欠陥の検出が困難である。そこで、検査液中の磁粉の濃度を高めると、凝集磁粉量は多くなるが、検査液自体が磁粉により黒ずむなど、磁粉の凝集部分と他の部分とのコントラストがつきにくくなる。また、連続的に探傷する場合は、直前の探傷による磁粉の凝集物を再度均一に分散させなければ、明確な磁粉模様を得ることはできないが、密閉容器３７内の液体を流動化させることは難しく、液体と磁粉の相対的な動きを液体の流れにより生じさせることも困難である。さらに、凹凸のある面を探傷する際、非導電性弾性薄膜３８が可撓性を有するとしても、凸部に接触する容器の検査液の高さ（Ｈ）が減少し、磁粉模様にバラツキが生じ、欠陥の検出感度が低下する。
【０００７】
また、特許文献２には、図１０（ｂ）に示すように、透明可撓性薄膜４４と白色可撓性薄膜４５からなる可撓性ベルト４６内の空間に磁粉を含有する検査液４７を封入し、図１０（ａ）に示すように、この可撓性ベルト４６を３本の遊動輪４８と１本の駆動輪４９との間に架け渡し、磁化電極５０によって被探傷材５１を連続的に磁化し、無限軌道を構成する可撓性ベルト４６を被探傷材５１に接触させつつ磁粉探傷する構成のもの（以下「従来の磁粉探傷法２」という）が記載されている。しかし、この従来の磁粉探傷法２は、可撓性容器が可撓性ベルトに代わっただけで、上記した従来の磁粉探傷法１と同様の欠点を有している。
【０００８】
【特許文献１】
特公昭６０−３４０６６号公報
【特許文献２】
特公昭６１−４５１８６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、熟練を要せずに、しかも煩わしい作業をすることなく、低コストで短時間に探傷することが可能であって、微小欠陥の検出性能を向上することができる磁粉探傷法および磁粉探傷装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、マイクロカプセルに相当する大きさの直径を有する多数の小室を備えた磁気シートを準備し且つこれらの小室に熱硬化性分散媒を含む分散媒中に発光塗料をコーティングした磁粉を分散させたものを封入し、該磁気シートを被探傷材の探傷面に当接させるか又は押し当てて密着させ、被探傷材を磁化手段で磁化すると、被探傷材の表面または表面近傍に存在する微小欠陥に起因して生じる漏れ磁束の磁力により磁粉は瞬時に小室内を泳動し、磁気シートに一定の磁粉模様を形成する。次いで、磁気シートを被探傷材から引き離し、可視光または紫外線を磁気シートに照射することにより磁気シートに画かれた磁粉模様を発光させる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
即ち、本発明の方法は、被探傷材を磁化手段で磁化し、被探傷材の表面または表面近傍に存在する磁束の通過を妨げる欠陥により該欠陥直上の空間に漏れ磁束を生じさせ、該漏れ磁束で磁粉を吸引することにより形成される磁粉模様に基づいて欠陥を検出する磁粉探傷法において、マイクロカプセルに相当する大きさの直径を有する多数の小室を備えた磁気シートを準備し且つこれらの小室に発光塗料をコーティングした磁粉を分散させた分散媒を封入し、該磁気シートを被探傷材の探傷面に当接させるか又は押し当てて密着させ、次いで、磁気シートを被探傷材から引き離し、可視光または紫外線を磁気シートに照射することにより磁気シートに画かれた磁粉模様を発光させることを特徴としている。
【００１２】
次に、本発明による欠陥検出法および本発明の磁粉探傷装置について説明する。
（１）磁気シート
磁気シートとは、図１（ａ）に示すように、２枚の透明シート１ａ、１ｂ間に多数の小室２を有し、この小室２内に微細な磁粉３（図では多数の微細な磁粉が凝集することにより黒い塊で表されている）を分散させた分散媒４を封入したものであり、一方のシート１ｂに磁粉模様消去用磁石５を当接させつつ矢示方向に移動させることにより小室内の磁粉３を一方のシート１ｂ側に一様に移動させ、その結果、他方のシート１ａ側の小室２内には磁粉３が存在しない状態にされ、シート１ａを観察しても、図１（ｂ）に示すように、何も見えない。次いで、図１（ｃ）に示すように、シート１ａに磁石ペン６を当接させつつ紙面直角方向に移動させると、小室２内の磁粉３が吸引されてシート１ａ側に移動し、図１（ｄ）に示すように、シート１ａに瞬時に磁粉模様７を画くことができる。
（２）欠陥の検出
係る構成の磁気シートを用いて、本発明によれば、以下のようにして欠陥を検出することができる。
ａ．探傷前に小室内の磁粉を被探傷材に当接する面とは反対側の面に移動させた場合
図２（ａ）に示すように、シート１ａに当接させつつ磁粉模様消去用磁石５を矢示方向に移動させると、小室内の磁粉３はシート１ａ側に移動してシート１ｂ側の小室には磁粉が存在しなくなり、図２（ｂ）に示すように、シート１ｂを観察しても何も見えない。次いで、図２（ｃ）に示すように、この磁気シートのシート１ｂ側を被探傷材８上に載置し、適切な磁化手段で被探傷材８を磁化すると、被探傷材８の表面近傍に欠陥９が存在する場合、その部分に生じる洩れ磁束により小室２内のシート１ａ側にある磁粉３の一部がシート１ｂ側に吸引されて、図２（ｄ）に示すように、欠陥９に対応した磁粉模様１０がシート１ｂ側に現れるのを観察できる。
【００１３】
比較的大きい欠陥を検出する場合には、探傷前に小室内の磁粉を被探傷材に当接する面とは反対側の面に移動させておいても、欠陥に対応して生じる漏れ磁束が大きく、磁粉模様が明瞭に現れやすくなるので、欠陥の判定が比較的容易である。
ｂ．探傷前に小室内の磁粉を被探傷材に当接する面側に移動させた場合
微小欠陥を検出する場合、その漏れ磁束は僅かであり、磁粉を極力探傷面側に近づけておくことが好ましい。そこで、図３（ａ）に示すように、磁粉模様消去用磁石５をシート１ｂに当接させて矢示方向に移動させると、磁粉３は磁石５の磁力で吸引されてシート１ｂ側に移動するが、小室２外に出ることはできないため、小室２の側面に多くの磁粉が溜まった状態になり、このシート１ｂを観察すると、図３（ｂ）に示すように、全体的に灰色を呈する状態が見られる。
【００１４】
そして、図３（ｃ）に示すように、この磁気シートのシート１ｂ側を被探傷材に当接する面側として被探傷材８上に載置し、適切な磁化手段で被探傷材８を磁化すると、被探傷材８に欠陥９が存在する場合、欠陥９を挟んでその両側でＮ極、Ｓ極が形成されるが、欠陥９が微小なものである場合、Ｎ極−Ｓ極は極めて接近し、そのため、欠陥９の部分に生じる漏れ磁束の磁束密度は大きくなり、しかも、磁束の移動がないので、欠陥９直上の小室２ａ内にある磁粉のほぼ全量は欠陥９側に引き寄せられ、欠陥９直上の小室２ａに隣接する小室２ｂ、２ｃ内にある磁粉は、小室２ａ側に引き寄せられるので、図３（ｃ）に示すように、小室２ｂ、２ｃの被探傷材に当接する面側には、磁粉が存在しない領域１１が存在するようになる。
【００１５】
そこで、被探傷材に当接する面側のシート１ｂを観察すると、図３（ｄ）およびその部分拡大図である図３（ｅ）に示すように、欠陥に対応する中央部には、黒色の磁粉模様１２が見られ、この黒色の部分の周囲には白色の部分１３が存在する様子を観察することができる。このように、欠陥の存在を知らせる「色のコントラスト」が大きくなるので、目視で容易に微小欠陥の存在を判定できるようになる。
【００１６】
このような磁気シートを用いれば、磁粉は小室内を移動するのみであり、探傷面が傾斜している場合の影響も極小であり、磁粉は欠陥部に生じる漏れ磁束による磁力により吸引されて、欠陥に対応した磁粉模様を呈するので、欠陥の検出感度が比較的大きいという効果がある。また、本発明の方法による磁粉模様は、中心部に黒色の部分があり、その周囲に白色の部分があるという顕著な特徴を有しており、色のコントラスト（白枠効果）による視覚に訴える効果が大きく、欠陥の判定が容易であるという効果もある。その他、磁粉模様は瞬時に形成されるので、欠陥の検出時間が短いという効果もある。
【００１７】
上記したように、磁気シートを用いた磁粉探傷法による磁粉模様は、中心部に黒色の部分があり、その周囲に白色の部分があるという顕著な特徴を有しており、色のコントラスト（白枠効果）による視覚に訴える効果が大きく、欠陥の判定が容易である。その場合、欠陥の大きさに比較して小室が大きすぎると、色のコントラストが現れにくくなるので、小さい方が好ましいが、小さ過ぎると小室の製造コストが高くなるだけでなく、小室内に含まれる磁粉の量が少なくなり、色のコントラストが小さくなるという不都合が生じる。そのため、磁粉を分散させた分散媒（水、白灯油またはアルコール類等）を封入する小室の直径は、５〜１０００μｍ（いわゆるマイクロカプセル相当の大きさ）が好ましい。
【００１８】
そして、本発明によれば、発光塗料をコーティングした磁粉を用いるので、磁粉模様のコントラストが増し、欠陥の検出性能を向上させることができる。
以下、本発明の特徴および利点について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（３）本発明の磁粉探傷装置
ａ．欠陥の検出性能の向上
図４は本発明に係る磁粉探傷装置の一実施例を示し、図４（ａ）はその断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）の磁気シートの被探傷材に当接する面側を示す平面図である。図４（ａ）において、１４は電磁石、１５は被探傷材、１６は磁気シールドを構成する極く薄い塗膜である。被探傷材に当接する面側の透明プラスチック製のシート１７とその反対面側の透明プラスチック製のシート１８との間に小室（図１〜図３参照）を多数有し、この小室内の分散媒中に発光塗料をコーティングした多数の微細な磁粉を分散させた磁気シート１９が塗膜１６上に載置されている。塗膜１６は必ずしも必要なものではないが、欠陥部の漏れ磁束を減衰させないために、欠陥検出（磁粉模様の明瞭度）の要求レベルに応じて設けることができる。
【００１９】
そして、図４（ａ）に示す構成の磁粉探傷装置を用いて、被探傷材１５の表面に存在する微少欠陥２０を検査した結果、被探傷材に当接する面側のシート１７には、図４（ｂ）に示すような明瞭な磁粉模様２１が現れたのが認められた。
【００２０】
さらに、図５に示すように、小室２２内の分散媒２３中に発光塗料をコーティングした多数の微細な磁粉２４を分散させているので、この探傷面側および反探傷面側がともに透明プラスチック製のシートからなる磁気シート１９に紫外線光照射ライト２５から紫外線を照射することによって、磁粉２４によって形成される磁粉模様が発光することでその明度が増すので、欠陥の検出がより容易である。この場合、暗室内で磁粉模様を観察すれば、そのコントラストが一層増すので好ましい。発光塗料とは、ＺｎＳやＳｒＳなどの蓄光性が大きく、リン（燐）光を発する物質を主顔料とした塗料に放射性物質を微量添加したものであって、可視光や紫外線を照射すると、暗室でも長時間にわたって発光し、夜光塗料とも呼ばれているものであり、本発明は公知の発光塗料を用いることができる。
ｂ．磁粉模様の保存記録
本発明は、磁気シートに描かれた磁粉模様を肉眼で観察して欠陥を検出する方法であるため、探傷結果の記録を残そうとすれば、その磁粉模様をスケッチするか、写真撮影することにより記録を残すことは可能であるが、スケッチや写真は時を経るにつれて画像が薄れたり、汚れたり、または欠損したりすることがあるので、探傷データを長期間保存することができない。探傷データを正確に長期間保存するためには、磁粉模様を固定する操作を行うことが好ましい。そこで、磁粉模様２１を保存記録するために、図６（ａ）に示す小室２２内に熱硬化性樹脂を含む分散媒２６を封入した磁気シート２７に熱を加えることにより、分散媒２６が硬化して、図６（ｂ）に示すように、小室２２内の多数の微細な磁粉２８からなる磁粉模様が固定された。この場合、熱硬化性樹脂としてはフェノール樹脂を使用し、溶剤としてはメチルアルコールを使用した。
【００２１】
熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フラン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂など公知の樹脂を用いることができる。
ｃ．磁粉模様の保存記録と欠陥の検出性能の向上
さらに、熱硬化性樹脂を含む分散媒中に発光塗料をコーティングした磁粉を分散させることもできる。このようにすれば、熱硬化性樹脂の色が磁粉に似ている場合でも、欠陥の検出性能が低下することなく良好に微少欠陥を検出し、且つ磁粉模様の保存記録が可能である。この場合、熱硬化性樹脂を硬化させるための磁気シートの加熱は、次のいずれの手順でもよい。
【００２２】
すなわち、磁気シートを被探傷材の探傷面に当接して探傷し、磁気シートを被探傷材から引き離して磁粉模様を観察する前に磁気シートを加熱して熱硬化性樹脂を硬化させて磁粉模様を固定し、その後、磁気シートに紫外線を照射して磁粉模様を発光させてもよく、逆に、被探傷材から引き離した磁気シートに紫外線を照射して磁粉模様を発光させた後、磁気シートを加熱して熱硬化性樹脂を硬化させることにより磁粉模様を固定することもできる。
ｄ．磁化手段
図７は、磁化手段の一例を示す図であり、磁化手段として被探傷材１５上に断面「コ」の字状の永久磁石２９を載置することもできるし、また、陽極側のプレート３０ａと陰極側のプレート３０ｂとの間に一定の電圧を印加して磁界を発生させる方式のものを用いることもできる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は以上のとおり構成されているので、熟練を要せずに、しかも煩わしい作業をすることなく、低コストで短時間に探傷することが可能であって、微小欠陥の検出性能を向上することができる磁粉探傷法および磁粉探傷装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁気シートの使用例を説明する図である。
【図２】本発明による磁粉探傷法の一例を説明する図である。
【図３】本発明による磁粉探傷法の別の例を説明する図である。
【図４】図４（ａ）は本発明の磁粉探傷装置の要部を示す断面図、図４（ｂ）はその磁気シートの表面に表された磁粉模様の一例を示す図である。
【図５】磁気シートに紫外線を照射して発光塗料をコーティングした磁粉からなる模様が発光する状態を示す図である。
【図６】図６（ａ）は磁気シートを加熱して分散媒を硬化させる状態を示す断面図、図６（ｂ）は磁気シートを加熱して分散媒を硬化させ、磁粉模様を固定した状態を示す図である。
【図７】磁化手段の一例を示す概略構成図である。
【図８】磁粉探傷法のメカニズムを説明する図である。
【図９】従来の磁粉探傷装置による磁粉探傷法を説明する図である。
【図１０】図１０（ａ）は従来の別の磁粉探傷装置の斜視図であり、図１０（ｂ）はその磁粉探傷装置に使用するベルトの断面図である。
【符号の説明】
２、２２…小室
３、２４、２８…磁粉
４、２３、２６…分散媒
７、１０、１２、２１…磁粉模様
８、１５、…被探傷材
９、２０…欠陥
１４…電磁石
１９、２７…磁気シート
【図１】
0003614419.tif 000002
【図２】
0003614419.tif 000003
【図３】
0003614419.tif 000004
【図４】
0003614419.tif 000005
【図５】
0003614419.tif 000006
【図６】
0003614419.tif 000007
【図７】
0003614419.tif 000008
【図８】
0003614419.tif 000009
【図９】
0003614419.tif 000010
【図１０】
0003614419.tif 000011