자기 탐상검사의 자분

자분은 탐상면 위에 적용하여 자분모양을 형성시키는 강자성체의 미세한 분말을 말하며, 회색, 흑색, 적색 또는 황색, 형광 자분 등이 있다. 분산매의 차이에 따라 건식 자분과 습식 자분으로 나누며 관찰방법의 차이에 따라 형광 자분과 비형광 자분으로 분류한다.

1. 자분의 성질

자분의 자기적 성질은 자분의 분산성과 결함부로의 흡착성에 영향을 주는 다음의 성질이 요구된다.

   1) 높은 투자율을 가져야 한다.

투자율이 높으면 약한 자기장의 세기에서도 강하게 자화되느로 결함부에서의 약한 공간 자기장으로도 강하게 자화되어 결함부로의 흡착성이 좋아진다는 것을 의미한다.

   2) 보자력이 낮아야 한다.

보자력이 낮은 자분은 자화되어도 잔류자기가 낮다. 그러므로 잔류자기에 의해 응집되어 분산성이 나빠지지 않는다.

   3) 자분의 겉보기 비중은 낮을수록 좋으나, 겉보기 비중이 낮은 자분은 접착시킨 착색제 등의 양이 많기 때문에 자기적 성질이 좋지 않고 결함부에 흡착성이 떨어진다.

   4) 자분이 결함부에 흡착되어 자분모양이 형성되더라도 자분모양의 관찰에서 식별이 되지 않으면 결함을 검출할 수 없게 된다. 이 때문에 자분모양의 관찰에 있어서 자분의 색조 및 휘도는 매우 중요하며, 탐상면과 대비가 잘되는 자분모양을 형성시킬 수 있는 것이어야 한다.

 

2. 자분의 종류

   1) 형광 자분

환원 및 전해 철분 또는 산화 철분에 형광제를 접착시킨 것으로 주로 습식 자분으로 사용한다. 형성되는 자분모양은 자외선을 조사하면 일반적으로 황색이 강한 황록색을 띠는데, 다른 색으로 발광하게 만든 것도 있다. 형광 자분은 비형광 자분과 비교해서 대비가 좋기 때문에 부착량이 적은 자분모양이나 관찰하기 어려운 부분의 자분모양을 쉽게 발견할 수 있게 해 주므로 결함 검출성능이 좋을 뿐만 아니라, 검사원의 주의력 집중에서 오는 정신적 피로를 경감시키는 등의 장점이 있다.

   2) 비형광 자분

가시광선 아래에서 자분모양을 관찰하는 자분으로 백색, 흑색, 갈색 등 여러 종류가 있으며, 탐상면의 빛깔에 따라 구별하여 사용한다. 대부분 환원 또는 전해 철분에 착색안료 등을 접착시켜 여러 가지의 빛깔을 띠는 것이 있으나, 산화 철분계에서는 자성 분말을 그대로 사용하기도 한다. 비형광 자분은 형광 자분의 사용이 곤란한 경우에 습식과 건식의 구별없이 널리 사용되고 있다.

   3) 건식 자분

건식 자분은 공급된 그대로 사용하도록 제조되어 투자율이 높고, 입도가 큰 환원 또는 전해 철분을 자성분말로써 사용하기 때문에 표면 가까이에 있는 내부 결함에 대하여 검출성이 우수하다.

   4) 습식 자분

습식 자분은 대부분 건조 또는 반죽 상태로 공급되어 사용자가 물 또는 등유에 혼합시켜 검사액을 만들어 사용하는데 산화 철분이나 입도가 작은 환원 또는 전해 철분을 자성분말로 사용하여 검사액 속에 분산시켜 사용한다.

   5) 특수 자분

특수한 용도에 사용하는 자분으로 자성분말에 착색시킨 열가소성 수지를 입히고, 형성된 자분모양을 가열하여 탐상면에 고정시켜 떨어지지 않도록 하는 고착 자분과 용접부 등 300~400℃의 고온부에 적용해도 산화 변색이 되지 않도록 순철에 크롬이나 알루미늄 또는 실리콘 등을 첨가한 금속으로 된 고온용 건식 자분 등이 있다.

   6) 에어로졸형 자분

규정된 자분 분산농도로 배합한 자분 검사액을 에어로졸 통에 넣고 밀봉하여 산포하기 간편하게 만든 것으로 옥외 현장에서 극간식 탐상기를 사용하는 부분검사에 많이 사용되고 있다. 이것은 탐상 조작이 간편하다는 특징이 있어 착안된 것으로 이에 따라 습식 자분의 적용도 간편하게 할 수 있어서 에어로졸형의 검사액이 많이 사용되고 있다.

   7) 콘트라스트 페인트

콘트라스트 페인트는 흑색자분을 사용하여 탐상할 때 양호한 배경을 형성시키기 위하여 도포하는 백색의 도료로써 일반적으로 에어로졸 등에 넣은 것을 사용한다. 자분탐상용으로 만들었으므로 검사액에 대한 적심성이 좋다.