一種磁性無損檢測材料的制備及應(yīng)用研究

朱小兵 王磊

摘 要：本研究一種基于膜技術(shù)和化學(xué)共沉淀法相結(jié)合的納米超順磁性無損檢測材料制備新方法，對制得的磁粒子進(jìn)行表面修飾，然后通過加入表面活性劑對其進(jìn)行改性后，得到分散性良好的高分子納米磁性材料，這種具有磁性的高分子鏈狀材料具有優(yōu)良的顯形特性，是一種良好的磁性無損檢測材料。

關(guān)鍵詞：磁性;無損檢測;制備

引言

磁粉檢測所使用的磁粉或磁懸液性能的高低對檢測的靈敏度影響很大。所謂磁粉，是指以鐵磁性物質(zhì)為主要成分制成的顆粒狀物質(zhì)。磁懸液是把干磁粉調(diào)制在煤油或水等載液中制成的，一般以膏狀或糊狀供應(yīng)并使用。以干磁粉直接作為缺陷顯現(xiàn)介質(zhì)的檢測方法稱為干法;以磁懸液作為缺陷顯現(xiàn)介質(zhì)的檢測方法稱為濕法。Fe3O4是磁粉或磁懸液的最重要組成成分和影響其性能的最關(guān)鍵指標(biāo)。所以生產(chǎn)和制造粒子純度高、磁性強(qiáng)、粒徑分布均勻、成本較低的Fe3O4粒子，同時添加適當(dāng)?shù)膹?fù)配成分和添加劑將能大大改善現(xiàn)有磁粉或磁懸液的性能。本研究一種基于膜技術(shù)和化學(xué)共沉淀法相結(jié)合的納米超順磁性無損檢測材料制備新方法，對制得的磁粒子進(jìn)行表面修飾，然后通過加入表面活性劑對其進(jìn)行改性后，得到分散性良好的高分子納米磁性材料，這種具有磁性的高分子鏈狀材料具有優(yōu)良的顯形特性，是一種良好的磁性無損檢測材料。

1 制備過程

采用微濾膜連續(xù)制備納米Fe3O4是以Fe2+和Fe3+為原料，以NaOH溶液為沉淀劑，其離子反應(yīng)式如下：Fe2++2Fe3++8OH-=Fe3O4↓+4H2O。將足以滿足反應(yīng)系統(tǒng)pH值需要的濃度為1mol/L的沉淀劑，通過蠕動泵和PVDF膜組件連接起來，實現(xiàn)沉淀劑的循環(huán)，以達(dá)到連續(xù)生產(chǎn)的目的。圖3-1是納米Fe3O4連續(xù)制備的工藝流程圖，將1000mL燒杯作為反應(yīng)裝置3，將PVDF膜組件4置于3中，并加入1000mL蒸餾水;在蠕動泵2的作用下，1中的OH—逐漸經(jīng)膜擴(kuò)散至3中，用酸度計監(jiān)測其pH值;當(dāng)pH值達(dá)到10-11時，攪拌下將混合均勻的原料溶液5，逐漸滴加至上述的蒸餾水中，并使其pH值保持在10-11;在反應(yīng)的過程中，通入6中的N2進(jìn)行保護(hù)，以防止生成的納米Fe3O4粒子被氧化，反應(yīng)結(jié)束后制得的粗產(chǎn)品依次經(jīng)晶化、磁分離、洗滌、超聲震蕩和干燥處理制得納米Fe3O4。圖1是實驗裝置的實物圖。

2 主要試劑

本實驗所用主要試劑如表3-1所示。

3 應(yīng)用過程

納米磁性材料制備的產(chǎn)品對比市場上包括美國某知名品牌的10余種檢測材料，包括黑磁膏，紅磁粉，熒光磁粉等。

4 結(jié)論

本項目采用雙濾膜連續(xù)制備超順磁納米磁性無損檢測材料的方法操作簡單、產(chǎn)率高、粒子純度高，粒徑分布均勻。研究成果能夠發(fā)明一種納米磁性無損檢測材料，它具有超順磁性、高分散性、粒徑分布均勻，對裂紋檢出率高、尤其對細(xì)小裂紋的檢測有良好表現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔升，沈曉冬，林本蘭.共沉淀法制備納米Fe3O4影響因素的研究.硅酸鹽通報，2006，25（3）：48-51

[2]謝克難，游賢貴.納米材料及其制備與應(yīng)用.四川有色金屬，1994，2：8-16

[3]英廷照，沈輝，章永化.球磨法制備四氧化三鐵磁性粒子.機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，1998，17（11）：147-151

[4]楊華，黃可龍，劉素琴.水熱法制備的Fe3O4磁流體.磁性材料及器件，2003，34（2）：4-15

[5]鄒濤，郭燦雄，段雪等.強(qiáng)磁性Fe3O4納米粒子的制備及其性能表征.精細(xì)化工，2002，19（12）： 707-710

作者簡介：

朱小兵（1981—），宜春市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗中心，高級工程師，南昌大學(xué)，過程裝備與控制工程專業(yè)，本科學(xué)士學(xué)位;

王磊（1984—），男，漢，吉林長春市，北京理工大學(xué)珠海學(xué)院，碩士，環(huán)境工程。

（宜春市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗中心，江西 宜春 336000）