Способ приготовления магниточувствительной жидкости для визуализации магнитных полей записи и магнитографической дефектоскопии
Владельцы патента RU 2375706:
Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования Ставропольский государственный университет (RU)
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для визуализации магнитных полей записи при магнитографической дефектоскопии и феррографии. Способ приготовления магниточувствительной жидкости заключается в следующем: в магнитную жидкость на керосине с магнетитовыми частицами, средний диаметр которых составляет 15-17 нм, объемом 30-50 мл при постоянном перемешивании, при температуре 18-20°С добавляют порциями по 0,1-0,2 мл олеиновую кислоту. При достижении в магнитной жидкости концентрации олеиновой кислоты 10-12 об.% возникают квазитвердые спонтанно намагниченные агрегаты, размер которых не превышает 2 мкм. Средний размер агрегатов составляет менее 1 мкм. Тонкий слой полученной магниточувствительной жидкости наносится на носитель магнитной записи (магнитная дискета, магнитная лента, жесткий диск). Технический результат: уменьшение материальных и временных затрат, увеличение устойчивости и разрешающей способности полученной магниточувствительной жидкости. 3 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к способу приготовления магниточувствительной жидкости для визуализации магнитных полей записи и магнитографической дефектоскопии, и может быть использовано также при магнитографической феррографии.
Уровень техники
Известен способ визуализации полей дефектов по устройству для визуализации полей дефектов, содержащему источник света, оптический индикатор и поляроиды, при этом оно снабжено кюветой из прозрачного материала, предназначенной для ферромагнитной суспензии, и намагничивающим узлом, полюса которого размещены на противоположных боковых стенках кюветы, а поляроиды размещены на двух других противоположных боковых стенках кюветы, соединены между собой П-образной рамкой и установлены вдоль оптической оси устройства с возможностью поворота относительно этой оси и относительно параллельной ей стороны рамки (см. а.с. SU №741137, кл. G01N 27/82, опубл. 15.06.1980 г.).
Недостатком данного способа является недостаточная временная устойчивость индикаторной среды.
Известен способ визуализации магнитной записи, заключающейся в том, что намагниченную ленту покрывают слоем магнитной жидкости и регистрируют распределение жидкости на ленте, при этом на поверхность магнитной жидкости наносят слой немагнитной жидкости, например бензина, а регистрацию распределения жидкости производят в поляризованном свете, а в слой немагнитной жидкости добавляют поверхностно-активное вещество.
В способе поверхностно-активное вещество добавляют в количестве 1-5 капель на 0,01 м2 поверхности намагниченной ленты (см. а.с. SU №989450, кл. G01N 27/85, опубл. 15.01.1983 г.).
Недостатком данного способа является недостаточная временная устойчивость индикаторной среды и чувствительность.
Известен способ контроля информации на магнитных носителях, заключающийся в приготовлении магниточувствительной жидкости, позволяющей визуализировать видеосигналограммы и цифровые магнитные сигналограммы, в которой разрешающая способность заявленной среды ограничивается размером содержащихся в ней капель (3-5 мкм) (см. Шагрова Г.В. Методы контроля информации на магнитных носителях. - М.: Физматлит, 2005. - 193 с.).
Недостатком данного способа является недостаточная временная устойчивость индикаторной среды, а также низкая разрешающая способность таких сред, связанная с размерами капель (более одного микрона).
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятая авторами за прототип является магниточувствительная жидкость для визуализации магнитных полей записи, содержащая магнетит, керосин и олеиновую кислоту, при этом она снабжена минеральным маслом при следующем соотношении компонентов, об.%:
| Магнетит | 18-20 |
| Олеиновая кислота | 2-3 |
| Минеральное масло | 40-47 |
| Керосин | остальное |
Способ приготовления магниточувствительной жидкости для визуализации магнитных полей, заключающийся в том, что смешивают компоненты между собой, нагревают смесь и проводят диспергирование ее путем перемешивания, при этом нагрев смеси проводят до 40-50°С (см. а.с. SU №1633348, кл. G01N 27/84, опубл. 07.03.1991 г.).
Недостатком данного способа является трудоемкость получения магниточувствительной жидкости и сравнительно низкая разрешающая способность, связанная с достаточно крупными (3-5 мкм) размерами агрегатов.
Раскрытие изобретения
Задачей предлагаемого изобретения является создание магниточувствительной дисперсной среды, обладающей большей устойчивостью, чем магнитные эмульсии, и способной более эффективно взаимодействовать с магнитными полями, что позволило более эффективно использовать их для визуализации магнитных полей записи и магнитографической дефектоскопии.
Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к повышению разрешающей способности полей записи (до 250 пн/мм), повышению чувствительности способа и уменьшению материальных и временных затрат.
Технический результат достигается с помощью способа приготовления магниточувствительной жидкости для визуализации магнитных полей записи и магнитографической дефектоскопии, включающий приготовление магниточувствительной жидкости, содержащей магнетит, керосин и олеиновую кислоту, при этом олеиновую кислоту добавляют в магнитную жидкость на керосине с магнетитовыми частицами, средний диаметр которых составляет 15-17 нм объемом 30-50 мл порциями по 0,1-0,2 мл через 10-15 секунд при постоянном перемешивании до достижения концентрации олеиновой кислоты 10-12 об.% от первоначального объема магнитной жидкости и появления в ней спонтанно намагниченных квазитвердых агрегатов, размер которых не превышает 2 мкм, причем перемешивание проводят при температуре 18-20°С.
Таким образом, технический результат достигается с помощью способа получения магниточувствительной жидкости, в которой вместо микрокапель магнитной жидкости используют квазитвердые, спонтанно намагниченные агрегаты, возникающие в магнитной жидкости при добавлении в нее избытка поверхностно-активного вещества (олеиновой кислоты). Магнитные жидкости представляют собой однородный коллоидный раствор ферро- или ферримагнитного материала в немагнитной несущей жидкости. (Фертман Е.Е. Магнитные жидкости. - Минск: Вышейшая школа, 1988. - 184 с.)
Для получения магниточувствительной дисперсной среды в качестве основного компонента используют магнитную жидкость типа магнетит в керосине с относительно высоким для таких систем средним размером дисперсных частиц (15-17 нм).
Сущность способа приготовления магниточувствительной жидкости для визуализации магнитных полей записи и магнитографической дефектоскопии заключается в следующем.
В магнитную жидкость на керосине с магнетитовыми частицами, средний диаметр которых составляет 15-17 нм, объемом 30-50 мл при постоянном перемешивании добавляют порциями по 0,1-0,2 мл олеиновую кислоту. При достижении в такой магнитной жидкости концентрации олеиновой кислоты 10-12 об.% в ней возникают квазитвердые спонтанно намагниченные агрегаты, способные эффективно взаимодействовать с внешним магнитным полем. Малый размер возникающих агрегатов (менее 2 мкм) позволяет достигать разрешающей способности порядка 250 пн/мм.
Тонкий слой полученной магниточувствительной жидкости наносят кисточкой на носитель магнитной записи. Действие неоднородного магнитного поля приводит к возникновению пондеромоторных сил, действующих на намагниченные частицы, при этом последние перемещаются в сторону увеличения магнитной индукции, т.е. втягиваются в область более сильного поля, что и приводит к визуализации магнитной записи. На фиг.1 представлены фотографии магнитной записи на магнитном диске (а) и на магнитной ленте (б), используемой в видеомагнитофонах, полученные после предварительной обработки диска и пленки разработанной жидкостью (фотографии сделаны при использовании оптического микроскопа).
Полученная магниточувствительная жидкость может быть также использована в дефектоскопии и феррографии. Для демонстрации этого в кювету, представляющую собой алюминиевое кольцо диаметром 2 см, заклеенное с одной стороны тонкой пленкой, наливают тонкий слой магниточувствительной жидкости. Кювету помещают на исследуемый ферромагнитный объект, намагничивающийся с помощью постоянного магнита. При этом наблюдаются магнитограммы исследуемых образцов. На фиг.2 показано проявление трещины на ножовочном полотне, а на фиг.3 - фотография фрагмента замочного ключа, полученная таким же образом.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 - дан способ приготовления магниточувствительной жидкости для визуализации магнитных полей записи и магнитографической дефектоскопии, фотографии визуализированной магнитной записи на магнитном диске (а) и на магнитной пленке (б).
На фиг.2 - то же, проявление трещины на ножовочном полотне с помощью разработанной магниточувствительной жидкости.
На фиг.3 - то же, изображение рельефа замочного ключа.
Осуществление изобретения
Примеры конкретного выполнения способа приготовления магниточувствительной жидкости для визуализации магнитных полей записи и магнитографической дефектоскопии.
Пример 1. В магнитную жидкость на керосине с магнетитовыми частицами, средний диаметр которых составляет 15 нм, объемом 30 мл при постоянном перемешивании добавляют порциями по 0,1 мл олеиновую кислоту. При достижении в магнитной жидкости концентрации олеиновой кислоты 10-12 об.% в ней возникают квазитвердые спонтанно намагниченные агрегаты, размер которых не превышает 2 мкм. Средний размер агрегатов составляет менее 1 мкм. Тонкий слой полученной магниточувствительной жидкости наносится кисточкой на носитель магнитной записи (магнитная дискета, магнитная лента, жесткий диск). Действие неоднородного магнитного поля магнитной записи приводит к возникновению пондеромоторной силы, действующей на намагниченные частицы , при этом последние перемещаются в сторону увеличения магнитной индукции, т.е. втягиваются и оседают в области более сильного поля, что и наблюдается визуально. Наличие собственного магнитного момента у таких частиц приводит к более высокому значению действующей на них силы, в отличие от немагниченных микрокапель, применяющихся в разработанных ранее магниточувствительных средах, что, в свою очередь, способствует увеличению чувствительности среды и повышению ее разрешающей способности. На фиг.1 представлены фотографии магнитной записи на магнитном диске (а) и на магнитной ленте (б), полученные после предварительной обработки диска и пленки разработанной жидкостью (фотографии сделаны при использовании оптического микроскопа).
Пример 2. Проводят аналогично примеру 1, но в магнитную жидкость на керосине с магнетитовыми частицами, средний диаметр которых составляет 17 нм, объемом 50 мл при постоянном перемешивании добавляют порциями по 0,2 мл олеиновую кислоту. При достижении в магнитной жидкости концентрации олеиновой кислоты 10-12 об.% в ней возникают квазитвердые спонтанно намагниченные агрегаты, размер которых не превышает 2 мкм. Средний размер агрегатов составляет менее 1 мкм. Тонкий слой полученной магниточувствительной жидкости наносится кисточкой на носитель магнитной записи (магнитная дискета, магнитная лента, жесткий диск). Действие неоднородного магнитного поля магнитной записи приводит к возникновению пондеромоторной силы, действующей на намагниченные частицы 
, при этом последние перемещаются в сторону увеличения магнитной индукции, т.е. втягиваются и оседают в области более сильного поля, что и наблюдается визуально. Наличие собственного магнитного момента у таких частиц приводит также к более высокому значению действующей на них силы, в отличие от немагниченных микрокапель, применяющихся в разработанных ранее магниточувствительных средах, что, в свою очередь, способствует увеличению чувствительности среды и повышению ее разрешающей способности.
Пример 3. Проводят аналогично примеру 1, но в магнитную жидкость на керосине с магнетитовыми частицами, средний диаметр которых составляет 17 нм, объемом 50 мл при постоянном перемешивании добавляют порциями по 0,4 мл олеиновую кислоту. Это приводит к коагуляции магнитной жидкости. Полученные таким образом агрегаты имеют вид крупных хлопьев размером более 100 мкм, не обладают магнитным моментом и поэтому неприменимы для визуализации магнитной записи и дефектоскопии. Набор меньшего, чем приведенного в первом и во втором примерах объема олеиновой кислоты вызывает технические сложности, поэтому порции олеиновой кислоты объемом 0,1-0,2 мл, добавляемые в магнитную жидкость, наиболее оптимальны для визуализации и дефектоскопии.
Пример 4. В кювету, представляющую собой алюминиевое кольцо диаметром 2 см, заклеенное с одной стороны тонкой пленкой, наливается тонкий слой (менее 1 мм) магниточувствительной жидкости. Кювету помещают на исследуемый ферромагнитный объект, намагничивающийся с помощью постоянного магнита. При намагничивании исследуемых объектов имеющиеся в них дефекты приводят к появлению магнитных полей рассеяния. Пондеромоторные силы, действующие на взвешенные магнитные частицы магниточувствительной жидкости, приводят к втягиванию частиц в область более сильного магнитного поля вблизи дефектов. При этом наблюдаются магнитограммы исследуемых образцов. На фиг.2 показано проявление трещины на ножовочном полотне, а на фиг.3 - фотография фрагмента замочного ключа, полученная таким же образом.
Таким образом, предлагаемый способ приготовления магниточувствительной жидкости позволяет быстро, эффективно и просто приготовить жидкость для визуализации магнитных полей записи и магнитографической дефектоскопии.
Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
- более высокая чувствительность и разрешающая способность;
- уменьшение материальных и временных затрат;
- позволяет получить устойчивую магниточувствительную жидкость.
Способ приготовления магниточувствительной жидкости для визуализации магнитных полей записи и магнитографической дефектоскопии, включающий приготовление магниточувствительной жидкости, содержащей магнетит, керосин и олеиновую кислоту, отличающийся тем, что олеиновую кислоту добавляют в магнитную жидкость на керосине с магнетитовыми частицами, средний диаметр которых составляет 15-17 нм, объемом 30-50 мл, порциями по 0,1-0,2 мл через 10-15 с при постоянном перемешивании до достижения олеиновой кислоты 10-12 об.% от первоначального объема магнитной жидкости и появления в ней спонтанно намагниченных квазитвердых агрегатов, размер которых не превышает 2 мкм, причем перемешивание проводят при температуре 18-20°С.
