PHƯƠNG PHÁP DUNG DỊCH THẨM THẤU hóa CHẤT BKHN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN

BÀI TẬP DÀI
Tìm hiểu

PHƯƠNG PHÁP DUNG DỊCH THẨM THẤU HĨA CHẤT
MƠN HỌC
ĐO VÀ KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY
Giảng viên hướng dẫn:

TS. Cung Thành Long

Bộ môn:

Kỹ thuật đo và tin học công nghiệp

Viện:

Điện

Sinh viên thực hiện:

Nhóm 2

HÀ NỘI, 6/2021

Chữ ký của GV


BÀI TẬP DÀI

Tìm hiểu
PHƯƠNG PHÁP DUNG DỊCH THẨM THẤU HĨA CHẤT
MÔN HỌC
ĐO VÀ KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY

Tên

Họ và tên

MSSV

Nguyễn Đức Toản

20174275

Hà Văn Đạt

20173734

Nguyễn Phùng Thái Cường

20173716

Nguyễn Phương Huynh

20173967

Đào Văn Hào

20173838

Bùi Nguyễn Trường Giang

20173810

Trương Hoàng Anh

20173621

Nguyễn Minh Hảo

20173840

Đỗ Văn Hiếu

20173871

MSSV

Phân cơng báo cáo

MiniPRJ
(%)

Mức độ
hồn


thành
Nguyễn Đức Toản

20174275

Hà Văn Đạt

20173734

-Lập dàn ý, phân công nhiệm vụ, chỉnh sửa tổng
hợp báo cáo cuối kỳ.
-Chương 1: Giới thiệu chung
-Chương 4 : Quy trình kiểm tra: Trình bày phần
quy trình kiểm tra và trình bày Miniproject

15%

100%

15%

100%

-Chương 2: Chất thẩm thấu

Nguyễn Phùng Thái
Cường

20173716

- Đóng góp ý kiến lập dàn ý.
-Chương 3: Chất hiện ảnh: Khái niệm, phân loại,

tính chất chung.

10%

100%

Nguyễn Phương
Huynh

20173967

-Chương 3: Chất hiện ảnh: Tính chất vật lý, hóa
học, thời gian hiện ảnh, bảo quản lưu ý khi sử
dụng.

10%

100%

Đào Văn Hào

20173838

-Chương 4: Quy trình kiểm tra: Kỹ thuật làm
sạch bề mặt, kỹ thuật phủ dung dịch thẩm thấu

10%

100%

Bùi Nguyễn Trường
Giang

20173810

-Chương 4:Quy trình kiểm tra:Kỹ thuật làm sạch
dung dịch thẩm thấu

10%

70%

Trương Hồng Anh

20173621

-Chương 4: Quy trình kiểm tra: Kỹ thuật phủ hóa
chất hiện ảnh.

10%

70%

Nguyễn Minh Hảo

20173840

Chương 5: Đánh giá kết quả: Điều kiện quan sát
và kiểm tra.

10%

100%

Đỗ Văn Hiếu

20173871

-Chương 5: Đánh giá kết quả: Phân biệt các loại
chỉ dẫn.
-Tổng hợp slide.

10%

100%


MỤC LỤC
Chương 1: Giới thiệu chung....................................................................................................1
1.1 Giới thiệu.......................................................................................................................1
1.2 Lịch sử hình thành.........................................................................................................1
1.3.1 Ưu điểm..................................................................................................................1
1.3.2 Nhược điểm............................................................................................................2
Chương 2: Dung dịch thẩm thấu.............................................................................................3
2.1 Tính chất chung của chất lỏng.......................................................................................3
2.1.1 Độ nhớt của chất lỏng.............................................................................................3
2.1.2 Sức căng bề mặt......................................................................................................4
2.1.3 Góc tiếp xúc của bề mặt chất lỏng và bề mặt vật...................................................6
2.1.4 Hiện tượng dính ướt và hiện tượng khơng dính ướt...............................................7
2.1.5 Hiện tượng mao dẫn...............................................................................................8

2.1.6 Áp suất mao dẫn.....................................................................................................8
2.2 Đặc điểm và phân loại dung dịch thẩm thấu.................................................................9
2.2.1 Đặc điểm.................................................................................................................9
2.2.2 Phân loại...............................................................................................................10
Chương 3: Chất hiện ảnh......................................................................................................15
3.1 Khái niệm, vai trò của chất hiện ảnh...........................................................................15
3.1.1 Khái niệm..............................................................................................................15
3.1.2 Vai trò....................................................................................................................15
3.2 Phân loại chất hiện ảnh................................................................................................16
3.2.1 Chất hiện ảnh dạng bột khơ..................................................................................16
3.2.2 Chất hiện ảnh hịa tan trong nước.........................................................................17
3.2.3 Chất hiện ảnh không tan trong nước.....................................................................17
3.2.4 Chất hiện ảnh dạng dung môi...............................................................................18
3.2.5 So sánh các chất hiện ảnh.....................................................................................18
3.2.6 Độ nhạy của chất hiện ảnh....................................................................................19
3.2.7 Nghiên cứu lựa chọn chất hiện ảnh......................................................................19
3.3 Tính chất vật lý, hóa học............................................................................................20
3.3.1 Chất hiện ảnh dạng bột khô..................................................................................20
3.3.2 Chất hiện ảnh tan trong nước................................................................................20
3.3.3 Chất hiện ảnh không tan trong nước.....................................................................21
3.3.4 Chất hiện ảnh loại dung môi.................................................................................21


3.4 Thời gian hiện ảnh.......................................................................................................22
3.5 Bảo quản và lưu ý khi sử dụng....................................................................................22
3.5.1 Chất hiện ảnh bột khô...........................................................................................22
3.5.2 Chất hiện ảnh tan trong nước................................................................................23
3.5.3 Chất hiện ảnh không tan trong nước.....................................................................24
3.5.4 Chất hiện ảnh loại dung môi.................................................................................24
Chương 4 . Quy trình kiểm tra..............................................................................................26

4.1 Kỹ thuật làm sạch bề mặt............................................................................................26
4.1.1 Sử dụng dung môi.................................................................................................26
4.1.2 Sử dụng khử dầu bằng hơi....................................................................................26
4.1.3 Sử dụng chất tẩy rửa.............................................................................................26
4.1.4 Sử dụng dung dịch hóa học (axit, bazo…)...........................................................27
4.1.5 Sử dụng sóng siêu âm...........................................................................................27
4.1.6 Sử dụng phương pháp cơ học...............................................................................27
4.2 Điều kiện và hạn chế các kỹ thuật khác nhau, so sánh hiệu quả.................................27
4.2.1 Điều kiện...............................................................................................................27
4.2.2 Hạn chế.................................................................................................................28
4.2.3. Hiệu quả làm sạch................................................................................................28
4.3 Phủ dung dịch thẩm thấu.............................................................................................29
4.3.1 Kỹ thuật phủ dung dịch thẩm thấu........................................................................29
4.3.2 Thời gian đợi dung dịch thẩm thấu.......................................................................29
4.4 Kỹ thuật làm sạch dung dịch thẩm thấu......................................................................30
4.4.1 Chất thâm nhập phân tán trong nước....................................................................30
4.4.2 Chất thâm nhập hòa tan trong nước......................................................................31
4.4.3 Chất thâm nhập hòa tan trong dung mơi...............................................................32
4.4.4 Chất thâm nhập sau nhũ hóa.................................................................................32
4.6 Kỹ thuật phủ chất hiện ảnh..........................................................................................33
4.6.1 Chất hiện ảnh khô.................................................................................................33
4.6.2 Chất hiện ảnh dạng phun......................................................................................33
4.6.3 Chất hiện ảnh gốc nước........................................................................................34
Chương 5: Đánh giá kết quả.................................................................................................35
5.1 Điều kiện quan sát kiểm tra:........................................................................................35
5.1.1 Thời gian quan sát đánh giá..................................................................................35
5.1.2 Điều kiện ánh sáng quan sát.................................................................................35


5.1.3 Điều kiện nhiệt độ kiểm tra..................................................................................36

5.2 Phân loại chỉ dẫn.........................................................................................................36
5.2.1 Các chỉ dẫn sai......................................................................................................37
5.2.2 Các chỉ dẫn không liên quan:................................................................................37
5.2.3 Chỉ dẫn liên quan..................................................................................................38
5.3 Viết báo cáo.................................................................................................................41
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................................43


DANH MỤC HÌNH Ả
Y

Hình 2. 1 Vận tốc của dịng chất lỏng trong thành ống..........................................................2
Hình 2. 2 Hệ số căng bề mặt của các chất ở 20°C và của nước ở các nhiệt độ khác nhau.....3
Hình 2. 3 Hiện tượng căng bề mặt trong thực tế.....................................................................4
Hình 2. 4 Thí nghiệm xác định hệ số căng bề mặt chất lỏng..................................................5
Hình 2. 5 Các góc tiếp xúc khác nhau của chất lỏng và bề mặt vật........................................5
Hình 2. 6 Hiện tượng dính ướt và khơng dính ướt..................................................................6
Hình 2. 7 Hiện tượng mao dẫn................................................................................................7
Hình 2. 8 Minh họa áp suất mao dẫn......................................................................................8
Hình 2. 9 Hình ảnh vết nứt phát hiện bằng chất thẩm thấu huỳnh quang.............................10
Hình 2. 10 Hình ảnh vết được phát hiện bằng chất thẩm thấu khả kiến...............................11
Hình 2. 11 Chất thẩm thấu làm sạch bằng nước....................................................................11
Hình 2. 12 Qúa trình tẩy rửa.................................................................................................12
Hình 2. 13 Cơ chế hoạt động của chất gây nhũ hóa 1
Hình 3. 1 Qúa trình hiện ảnh.................................................................................................14
Hình 3. 2 Chất hiện ảnh........................................................................................................14
Hình 3. 3 Chất hiện ảnh dạng bột khơ...................................................................................15
Hình 3. 4 Chất hiện ảnh tan trong nước................................................................................16
Hình 3. 5 Chất hiện ảnh dạng dung mơi...............................................................................17
Hình 3. 6 Phủ chất hiện ảnh dạng bột khơ............................................................................22

Hình 3. 7 Phủ chất hiện ảnh tan trong nước..........................................................................23
Hình 3. 8 Phủ chất hiện ảnh loại dung mơi...............................................................................
Hình 4. 1 Chất thâm nhập phân tán trong nước....................................................................30
Hình 4. 2 Chất thẩm thấu dư được lau sạch bằng dung mơi.................................................31
Hình 4. 3 Kỹ thuật phủ chất hiện ảnh khơ............................................................................32
Hình 4. 4 Kỹ thuật áp dụng chất hiện ảnh loại phun..........................................................32Y
Hình 5. 1 Hàn điểm...............................................................................................................36
Hình 5. 2 Đinh tán.................................................................................................................37
Hình 5. 3 Chỉ dẫn đường liên tục..........................................................................................37
Hình 5. 4 Chỉ dẫn khơng liên tục..........................................................................................38
Hình 5. 5 Chỉ dẫn trịn...........................................................................................................38
Hình 5. 6 Lỗ hàn...................................................................................................................38
Hình 5. 7 Độ xốp...................................................................................................................39
Hình 5. 8 Chỉ dẫn khuếch tán................................................................................................39
Hình 5. 9 Sơ đồ thiết lập để chụp ảnh ánh sáng đen.............................................................40



Chương 1: Giới thiệu chung
1.1 Giới thiệu
Thử nghiệm thẩm thấu (PT) là một trong những phương pháp thử nghiệm
không phá hủy được sử dụng rộng rãi nhất cho phát hiện các điểm không liên tục
trên bề mặt trong các vật liệu rắn khơng xốp. Nó gần như chắc chắn phương pháp
NDT bề mặt được sử dụng phổ biến nhất hiện nay vì nó có thể được áp dụng cho bất
kỳ vật liệu từ tính hoặc khơng từ tính. Nó cực kỳ hữu ích cho các phát hiện vết nứt
sâu. Phương pháp này cũng rất thích hợp trong sản xuất, nơi có nhiều bộ phận nhỏ
có thể được xử lý trong một khoảng thời gian tương đối ngắn.
Phương pháp này gồm 4 bước:
1.
2.

3.
4.

Làm sạch bề mặt mẫu thử.
Phủ hóa chất thẩm thấu.
Làm sạch hóa chất dư thừa.
Phủ hóa chất hiện ảnh.

1.2 Lịch sử hình thành.
Mặc dù thời gian xác của phương pháp “chất thẩm thấu” đầu tiên không được
biết, nhưng người ta thường tin rằng rằng các thử nghiệm sớm nhất đã được thực
hiện vào cuối thế kỷ 19. Những kiểm tra đầu tiên được áp dụng trong ngành đường
sắt. Chủ yếu là để kiểm tra sai hỏng của các bộ phận của đường sắt. Các bộ phận
được nhúng vào dầu, sau đó lau khơ và phủ một lớp bột hoặc lớp phấn. Khi bánh
khô, những lượng dầu bị đọng trong các vết sai hỏng sẽ được hút ra ngoài và bị phát
hiện. Phương pháp thơ sơ đó được gọi là phương pháp dầu và đánh kem. Đó là tiền
tề cho phương pháp thẩm thấu dung dịch hóa chất ngày nay.Thử nghiệm thẩm thấu
(PT) là một trong những phương pháp thử nghiệm không phá hủy được sử dụng
rộng rãi nhất cho phát hiện các điểm không liên tục trên bề mặt trong các vật liệu rắn
khơng xốp. Nó gần như chắc chắn phương pháp NDT bề mặt được sử dụng phổ biến
nhất hiện nay vì nó có thể được áp dụng cho ly bất kỳ vật liệu kim loại hoặc phi
kim. PT cung cấp cho ngành cơng nghiệp nhiều loại. Nó cực kỳ hữu ích vì nó cực
kỳ di động. Phương pháp này cũng rất thích hợp trong sản xuất bộ phận nhỏ có thể
được xử lý trong một khoảng thời gian tương đối ngắn của thời gian.
1.3 Uư nhược điểm của phương pháp.
1.3.1 Ưu điểm
1. Độ nhạy cao đối với sự gián đoạn bề mặt nhỏ
2. Dễ dàng kiểm tra các bộ phận có hình dạng phức tạp
1

3. Kiểm tra nhanh chóng và khơng tốn kém đối với các khu vực rộng lớn và
khối lượng lớn các bộ phận / vật liệu
4. Hình ảnh thể hiện lỗ hổng được chỉ ra trực tiếp trên bề mặt bộ phận
5. Các chỉ định có thể tiết lộ kích thước, hình dạng và độ sâu tương đối của lỗ
hổng
6. Đơn giản.
1.3.2 Nhược điểm
1. Phát hiện lỗ hổng chỉ mở trên bề mặt
2. Vật liệu có bề mặt xốp khơng thể được kiểm tra bằng cách sử dụng quy trình
này
3. Chỉ những bề mặt nhẵn, sạch mới có thể được kiểm tra.
4. Bề mặt hồn thiện và độ nhám có thể ảnh hưởng đến độ nhạy khi kiểm tra.
(Có thể cần phải mài bề mặt trước khi PT.)
Nhiều bước quy trình phải được thực hiện và kiểm soát

2


Chương 2: Dung dịch thẩm thấu
2.1 Tính chất chung của chất lỏng
2.1.1 Độ nhớt của chất lỏng
Chất lỏng có khả năng chảy vì các phân tử của chất lỏng có thể trượt qua nhau.
Độ nhớt được định nghĩa là sự tương tác giữa các phần tử với nhau trong môi trường
chất lỏng. Lực cản của chất lỏng đối với dòng chảy của nó được gọi là độ nhớt Nói
cách khác, độ nhớt của chất lỏng là thước đo sức cản bên trong của nó đối với dịng
chảy.

Nếu chất lỏng chảy trong ống được coi là được tạo thành từ một loạt các lớp thì lớp
chất lỏng tiếp xúc với thành ống vẫn đứng yên. Lớp ở giữa ống có vận tốc cao

nhất. Mỗi lớp tác động một lực cản lên lớp tiếp theo và gây ra lực cản dòng chảy cao
chất thẩm thấu độ nhớt có một nhược điểm là tốc độ thẩm thấu chậm hơn; ngược lại
quá thấp chất thẩm thấu độ nhớt có thể thốt ra ngồi q nhanh và có xu hướng
thốt ra ngồi khiếm khuyết.

Ảnh hưởng của độ nhớt đến các khả năng của chất thẩm thấu
•

Chất thẩm thấu có độ nhớt cao thì khả năng thâm nhập sẽ thấp

•

Chất thẩm thấu có độ nhớt q thấp thì có khả năng thâm nhập nhanh tuy
nhiên
có
thể
khơng lưu lại trên bề mặt đủ lâu để cho phép thâm nhập hồn tồn

•

Chất thẩm thấu có độ nhớt thấp thì dễ dàng làm sạch

Hình 2. 1 Vận tốc của dịng chất lỏng trong thành ống
3


Định luật Newton về dịng chảy nhớt:

=> V=

Trong đó:
 F: Lực của chất lỏng tác dụng lên bề mặt
 S: Diện tích phần chất lỏng bao phủ trên bề mặt
 : Ứng suất tiếp tuyến đơn vị (Pa)
 : Đạo hàm của vận tốc theo hướng vng góc với hướng di chuyển của chất
lỏng
 : Hệ số nhớt động lực học(Phụ thuộc và loại chất lỏng, nhiệt độ, áp suất)

Phương trình này thường được áp dụng cho dịng chảy theo 1 hướng, khi mà vec-tơ
vận tốc có thể coi là cùng phương (song song) tại mọi điểm trong thể tích chất lỏng
đang xét. Dựa vào cơng thức ta có thể thấy tốc độ thâm nhập tỷ lệ ngịch với độ nhớt.
Độ nhớt có thể đo được bằng các loại cốc đo độ nhớt hay máy đo độ nhớt.
2.1.2 Sức căng bề mặt
Sức căng bề mặt (còn gọi là năng lượng bề mặt hay ứng suất bề mặt) là lực
tác dụng lên một đơn vị chiều dài xuất hiện ở bề mặt giữa chất lỏng và các chất khí,
chất lỏng hay chất rắn khác, có xu hướng làm giảm diện tích bề mặt chất lỏng
­

Phương vng góc với đường giới hạn và tiếp tuyến với bề mặt khối lỏng

­

Chiều hướng về phía màng bề mặt chất lỏng
4


­

Độ lớn tỉ lệ thuận với độ dài đường giới hạn
F= σ .l

Với σ là hệ số căng bề mặt, l là độ dài đường giới hạn . Sự phụ thuộc của hệ số căng
bề mặt vào bản chất và nhiệt độ chất lỏng.

Hình 2. 2 Hệ số căng bề mặt của các chất ở 20°C và của nước ở các nhiệt độ khác nhau

Hình 2. 3 Hiện tượng căng bề mặt trong thực tế
5


Sức căng bề mặt của chất lỏng bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi nhiệt độ, khối
lượng riêng của chất lỏng và bản chất của bề mặt tiếp xúc. Khi nhiệt độ tăng, sức
căng bề mặt của chất lỏng giảm. Tại một nhiệt độ gần với nhiệt độ tới hạn, sức căng
bề mặt trở nên rất nhỏ khi sự giao động nhiệt lớn hơn làm giảm các lực hấp dẫn
đang kéo các phân tử vào bên trong. Khả năng thấm ướt sẽ bị ảnh hưởng bởi sức
căng bề mặt, nó là một trong hai yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến khả năng
thẩm thấu của dung dịch.

Cách xác định hệ số căng bề mặt chất lỏng:
­

Xác định lực căng bề mặt
Fc=F-P

­

Xác định chiều dài đường giới hạn
l= π.(D+d)

­

Xác định hệ số căng bề mặt
σ=

Hình 2. 4 Thí nghiệm xác định hệ số căng bề mặt chất lỏng

6


2.1.3 Góc tiếp xúc của bề mặt chất lỏng và bề mặt vật
Góc tiếp xúc giữa chất lỏng và bề mặt vật liệu được định nghĩa là góc tạo ra
giữa bề mặt của vật liệu với tiếp tuyến tại điểm giao của chất lỏng và bề mặt vật
liệu. Góc tiếp xúc bằng 0 đối với vật liệu thấm ướt hoàn tồn, góc tiếp xúc nằm
trong khoảng từ 0 đến 90 độ làm cho chất lỏng trải rộng ra trên bề mặt, góc tiếp xúc
lớn hơn 90 độ làm cho chất lỏng có khuynh hướng ngưng tụ thành những giọt rời
rạc trên bề mặt vật liệu.

Hình 2. 5 Các góc tiếp xúc khác nhau của
chất lỏng và bề mặt vật

Độ lớn góc tiếp xúc quyết định độ thẩm thấu của dung dịch thẩm thấu.
•

Góc tiếp xúc bé thì độ thẩm thấu cao

•

Góc tiếp xúc lớn thì độ thẩm thấu thấp

Góc tiếp xúc phụ thuộc vào chất lỏng, bề mặt vật liệu như độ nhám, độ sạch.

2.1.4 Hiện tượng dính ướt và hiện tượng khơng dính ướt
Khi lực hút giữa các phân tử chất rắn với các phân tử chất lỏng mạnh hơn lực
hút giữa các phân tử chất lỏng với nhau thì được gọi là hiện tượng dính ướt. Khi lực
hút giữa các phân tử chất rắn với các phân tử chất lỏng yếu hơn lực hút giữa các
phân tử chất lỏng với nhau thì được gọi là hiện tượng khơng dính ướt. Khi chất lỏng
dính ướt thành bình thì lực hút giữa các phần tử chất rắn và chất lỏng kéo mép chất
lỏng lên, làm cho mặt chất lỏng lõm xuống. Khi chất lỏng khơng dính ướt thành
bình thì lực hút giữa các phần tử chất lỏng kéo mép chất lỏng hạ xuống làm cho mặt
chất lỏng là mặt lồi. Lực tương tác giữa các phân tử hay nguyên tử, cụ thể là lực
điện từ giữa hạt nhân và electron của chúng
7


Hình 2. 6 Hiện tượng dính ướt và khơng dính ướt

2.1.5 Hiện tượng mao dẫn
Hiện tượng mao dẫn là hiện tượng dâng lên hay hạ xuống của mực chất lỏng ở
bên trong các ống có bán kính trong nhỏ, trong các vách hẹp, khe hẹp, các vật xốp,
… so với mực chất lỏng ở ngoài.

Độ dâng lên hay hạ xuống của mực chất lỏng trong ống mao dẫn được xác định theo
cơng thức:
h=
trong đó
•

σ là hệ số căng bề mặt chất lỏng

•

p là khối lượng riêng của chất lỏng
8


•

g là gia tốc trọng trường

•

d là đường kính ống mao dẫn

Từ cơng thức trên ta có thể thấy rằng độ dâng lên hay hạ xuống của chất lỏng tỉ
lệ thuận với hệ số căng bề mặt của chất lỏng và tỉ lệ nghịch với đường kính của
khe hở, quan sát hình bên dưới ta có thể thấy ống có đường kính bé hơn thì mực
chất lỏng dâng cao hơn.

Hình 2. 7 Hiện tượng mao dẫn
2.1.6 Áp suất mao dẫn
Áp suất mao dẫn là chênh lệch áp suất trên bề mặt phân cách đo được
trong ống mao dẫn
Công thức xác định áp suất mao quản
P=
Trong đó
•

F là sức căng bề mặt của chất lỏng

•

θ là góc tiếp xúc của bề mặt chất lỏng và bề mặt vật

•

r là bán kính ống mao dẫn

9


Hình 2. 8 Minh họa áp suất mao dẫn

2.2 Đặc điểm và phân loại dung dịch thẩm thấu
2.2.1 Đặc điểm
a. Khả năng thấm ướt
Khả năng thấm ướt có ảnh hưởng quan trọng đến hiệu suất tổng thể của chất
thẩm thấu. Một chất thâm nhập có đặc tính thấm ướt tốt sẽ lan rộng hoàn toàn trên
bề mặt của phần được xử lý. Mặt khác, chất lỏng có đặc tính thấm ướt kém sẽ tự kéo
trở lại, để lại các khu vực bề mặt kiểm tra hồn tồn khơng có chất thâm nhập. Tuy
nhiên, việc bổ sung chất hoạt động bề mặt có thể làm giảm góc tiếp xúc, cải thiện
tính chất thâm nhập của nó trong khi vẫn duy trì các đặc tính dung mơi của nó.
b. Khả năng thâm nhập

Chất thâm nhập tốt là chất có độ thâm nhập cao. Các thông số như độ nhớt
và khả năng thấm ướt có ảnh hưởng đến chất lỏng để trở thành chất thẩm thấu tốt
hay xấu. Độ nhớt thấp dung dịch chảy ra khỏi các bộ phận nhanh hơn và có thể
không lưu lại trên bề mặt thử nghiệm đủ lâu để cho phép thâm nhập hoàn toàn. Mặt
khác, các vật liệu có độ nhớt cao khả năng thâm nhập lại sẽ kém.

c. Khả năng tẩy rửa
10

Một yêu cầu quan trọng đối với chất thẩm thấu tốt là khả năng loại bỏ khỏi bề
mặt của bộ phận sau khi sự xâm nhập vào các khuyết tật đã diễn ra. Điều này ngụ ý
rằng chất thâm nhập phải có thể hịa tan trong dung mơi, chất tẩy hoặc trong nước để
đạt được điều này. Hiệu suất loại bỏ là rất quan trọng vì chất thâm nhập dư thừa phải
được loại bỏ khỏi bề mặt của bộ phận hoặc tồn bộ bộ phận sẽ có nền / huỳnh quang
cao. Điều này sẽ làm giảm đáng kể độ tương phản giữa chỉ báo khuyết tật và phần
còn lại của diện tích bề mặt. Mặt khác, nếu chất thâm nhập có thể loại bỏ quá dễ
dàng, nó sẽ được rửa sạch khỏi các khuyết tật. Điều này sẽ làm giảm đáng kể khả
năng phát hiện độ nhạy, đặc biệt đối với các trường hợp vết nứt nông.

d. Ảnh hưởng của nhiệt độ, trạng thái bề mặt vật liệu

Nguyên tắc của tất cả các quá trình thẩm thấu là chất thâm nhập phải đi vào
các lỗ trên bề mặt của sự gián đoạn nếu sau này xác định được chúng. Do đó, trừ khi
bộ phận đó sạch và khơng có vật liệu che khuất khuyết tật, hoặc có thể sau đó gây
nhầm lẫn cho các chỉ định, kiểm tra đáng tin cậy không thể được thực hiện. Rỉ sét do
các chất gây ô nhiễm phải được loại bỏ bề mặt của bộ phận thử nghiệm. Chúng có
xu hướng che đậy các khuyết tật hoặc có thể gây ra các dấu hiệu khó hiểu bằng cách
bẫy và giữ chất thâm nhập trên bề mặt của bộ phận. Đối với vật liệu mềm, các
phương pháp không nên sử dụng như phun bắn, phun cát, vải nhám, chải dây hoặc
cạo kim loại vì chúng có thể che phủ các khuyết tật bằng cách làm phẳng hoặc làm
nguội bề mặt. Ô nhiễm rắn chẳng hạn như carbon, vecni, sơn, và các vật liệu tương
tự phải được loại bỏ bằng cách thổi hơi, nhúng hóa chất và các phương pháp được
chấp nhận khác. Dầu và mỡ trên bề mặt cũng phải được loại bỏ hoàn toàn phần thử
nghiệm vì nhiều loại dầu hơi huỳnh quang và cũng là chất thẩm thấu tốt.
Nhiệt độ cũng là yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới chất lượng của việc đánh
giá, kiểm tra các khuyết tật của mẫu vật. Đối với chất thẩm thấu huỳnh quang thì
nhiệt độ cao sẽ làm giảm độ huỳnh quang. Đối với chất thẩm thấu khả kiến nhiệt độ

làm giảm độ tương phản của chất màu. Ở nhiệt độ cao thì các dung dịch có thể bay
hơi đáng kể, dẫn đến các chất thẩm thấu sẽ có thể khơng được giữ lại trong các
khuyết tật.
Tóm lại những đặc điểm mà một chất thẩm thấu cần có là:
•

Dễ dàng lan rộng và thẩm thấu tốt trên bề mặt mẫu kiểm tra.

•

Dễ dàng làm sạch sau quá trình thẩm thấu.
11


•

Phải được giữ lại đủ lâu trong khuyết tật trước khi bị hút ra ngồi bởi chất
hiện ảnh.

•

Có khả năng hiện thị màu sắc rõ ràng.

•

Khơng có phản ứng hóa học với vật liệu của mẫu thử.

•

Khơng bay hơi hoặc khô nhanh

2.2.2 Phân loại
a. Theo khả năng quan sát
a1. Chất thẩm thấu huỳnh quang

Hiện tượng huỳnh quang là một dạng phát quang trong đó một số chất nhất
định (ví dụ cadmium sulphat, bari platinocyanid, dầu parafin, dung dịch huỳnh
quang) có khả năng hấp thụ ánh sáng có bước sóng (tức là màu, khi ở trong vùng
nhìn thấy của quang phổ) và trong nơi nó phát ra ánh sáng có bước sóng hoặc màu
sắc khác. Khơng giống như hiện tượng lân quang, hiện tượng chấm dứt ngay sau khi
nguồn sáng bị cắt. Thuốc nhuộm thường được sử dụng trong huỳnh quang phát ra
ánh sáng khi được chiếu xạ bởi tia cực tím trong phần màu vàng-lục hoặc lục-lam
của quang phổ khả kiến. Ưu điểm của phương pháp là độ chính xác cao với hầu hết
các mẫu vật cần kiểm tra, tuy nhiên nó cũng có nhược điểm là phức tạp trong quá
trình kiểm tra, tốn kém do quá trình kiểm tra cần làm trong phịng kín có tia cực tím.

Hình 2. 9 Hình ảnh vết nứt phát hiện bằng chất thẩm thấu huỳnh quang
12


a2. Chất thẩm thấu khả kiến

Chất thẩm thấu khả kiến thường là các loại chất nhuộm màu có đọ tương
phản cao dưới ánh sáng tự nhiên. Chất thường được sử dụng là chất nhuộm màu
anilin dạng mỡ màu đỏ thẫm. Phương pháp áp dụng chất thẩm thấu khả kiến thường
dùng khi đối tượng kiểm tra lớn.
Ưu điểm của việc áp dụng chất thẩm thấu khả kiến là phát hiện nhanh chóng các vết
khuyết tật, q trình kiểm tra đơn giản và nhanh chóng, tiết kiệm cũng như khơng
làm tổn hại đến mẫu kiểm tra. Nhược điểm của phương pháp là độ tin cậy thấp đối
với những vết nứt sâu.

Hình 2. 10 Hình ảnh vết được phát hiện bằng chất thẩm thấu khả kiến

b. Phân loại theo khả năng làm sạch
b1. Chất thẩm thấu làm sạch bằng nước
Chất thẩm thấu loại này có thể dễ dàng làm sạch bằng nước sau khi phủ lên
bề mặt mẫu vật do thành phần chính là chất tạo màu. Ưu điểm của chất thẩm thấu
loại này là khả năng thẩm thấu tốt, dễ tẩy rửa, quá trình thực hiện nhanh, đơn giản
và tiết kiệm chi phí. Nhước điểm của chất thẩm thấu là dễ bị trôi lượng chất thẩm
thấu thấm vào các khuyết tật do đó khơng đáng tin cậy với các khuyết tật nơng.
13


Hình 2. 11 Chất thẩm thấu làm sạch bằng nước

b2. Chất thẩm thấu làm sạch sau khi nhũ hóa

Hệ nhũ tương là hệ hai chất lỏng không tan vào nhau, nhưng có khả năng trộn
lẫn vào nhau. Hệ gồm hai pha, pha phân tán và pha liên tục, pha liên tục thì chứa
pha phân tán. Ví dụ dầu trong nước thì nước là pha liên tục cịn dầu là pha phân tán
( phổ biến nhất hiện nay ). Do một chất phân cực và một chất không phân cực. Nước
phân cực cịn dầu khơng phân cực CHất nhũ hóa làm giảm sức căng bề mặt của các
pha trong chất lỏng, bảo vệ các giọt phân tán không liên kết lại với nhau bao gồm
một đầu ưa nước và một đầu kỵ nước.
Thường dùng là ester của acid béo và rượu

Việc sử dụng chất nhũ hóa được thực hiện trong trường hợp q trình thâm
nhập sau khi nhũ hóa để làm cho bề mặt dư thừa có thể rửa được bằng nước do bản
chất ban đầu của chất thẩm thấu là khơng tan trong nước. Chất gây nhũ hóa sẽ được
áp dụng để tạo thành hệ nhũ tương, từ đó hệ này có thể rửa sạch bằng nước.

14


Hình 2. 12 Qúa trình tẩy rửa

Hình 2. 13 Cơ chế hoạt động của chất gây nhũ
hóa

Quan sát các hình A,B,C,D ta thấy quá trình diễn biến như sau

A. Hai chất lỏng khơng đồng tan vào nhau, chưa hình thành nhũ tương
B. Nhũ tương giữa pha 2 được phân tán trong pha 1
C. Nhũ tương không ổn định và bắt đầu tách lớp
D. Chất diện hoạt (vòng nhỏ màu đỏ bao bọc tiểu phân) nằm trên bề mặt giữa pha 2
và pha 1, nhũ tương ổn định
Các cách duy trì hệ nhũ tương sau khi nhũ hóa:
-

Giảm nhiệt độ

-

Tăng độ nhớt

-

Dùng chất nhũ hóa

Ưu điểm của phương pháp là có khả năng phát hiện các

khuyết tật nông, thời gian thẩm thấu nhanh. Nhược điểm của phương pháp là phải
thực hiện thêm bước gây nhũ hóa trong khi các chất gây nhũ hóa này thường là các
chất độc hại, đắt đỏ và khó kiếm.
b3. Chất thẩm thấu làm sạch bằng dung môi
Phương pháp áp dụng chất thẩm thấu làm sạch bằng dung môi thường được áp dụng
khi mà phương pháp rửa bằng nước không áp dụng được. Với phương pháp này,
chất thẩm thấu dư thừa sẽ được lấy đi theo hai bước:
15


-

Bước 1: Lau sạch bằng khăn khô, sạch
Bước 2: Phần dư thừa còn lại tiếp tục được lau sạch bằng khăn có thấm dung
mơi

Chú ý khi thực hiện bước thứ hai, không dùng quá nhiều dung môi để tránh tẩy sạch
chất thẩm thấu trong khuyết tật

Chương 3: Chất hiện ảnh
3.1 Khái niệm, vai trò của chất hiện ảnh
3.1.1 Khái niệm
Trong các bước thực hiện phương pháp dung dịch thẩm thấu để kiểm tra mẫu
thì có một bước đó là áp dụng chất hiện ảnh sau khi đã áp dụng chất thẩm thấu lên
bề mặt vật mẫu. Chất hiện ảnh là chất được sử dụng sau quá trình lau dung dịch
thẩm thấu trên vật mẫu; dùng để kéo, hút dung dịch thẩm thấu ra khỏi khoảng không
gian mà chất thẩm thấu đã thẩm thấu vào vật mẫu trước đó.

16

Hình 3. 1 Qúa trình hiện ảnh

3.1.2 Vai trị
Tạo một lớp chất hiện ảnh trên vật mẫu để chất thẩm thấu hiện ra trên lớp
chất hiện ảnh đó. Cụ thể nó như nền cho chất chỉ thị để chúng ta thấy được vị trí,
kích cỡ, hình dạng lỗi trên bề mặt vật mẫu.

3.2

Phân

loại chất hiện ảnh

Theo
tiêu chuẩn AMS –
2644
và
MiL – I – 25135,
Chất hiện
ảnh được chia làm
5 loại bao
gồm chất hiện ảnh
dạng
bột
khơ, chất hiện ảnh
hịa
tan
trong nước, chất
hiện

ảnh
khơng tan trong
nước, chất
hiện ảnh dạng
dung môi và chất hiện ảnh dùng cho các ứng dụng đặc biệt. Trong báo cáo này đề
Hình 3. 2 Chất hiện ảnh
cấp tới 4 loại chất hiện ảnh đầu
tiên.
3.2.1 Chất hiện ảnh dạng bột khô
Chất hiện ảnh bột khơ thơng thường có độ nhạy kém nhất trong các chất hiện
ảnh tuy nhiên nó lại rẻ và dễ dàng áp dung. Đây là chất bột có màu trắng, mịn có thể
áp dụng lên bề mặt vật mẫu bằng nhiều cách khác nhau chẳng hạn như nhúng bộ
phận cần kiểm tra vào một thùng chứa sẵn bột hoăc là dùng các sung phun bột lên
vật mẫu. Để tăng độ bám dính, người ta dùng súng tĩnh điện, làm cho các hạt chất
hiện ảnh bên trong mang điện tích trước khi phun. Mục đích của các cách này nhằm
cho chất hiện ảnh có thể tiếp xúc với tồn bộ khu vực bề mặt vật mẫu cần kiểm tra.
Chất hiện ảnh dạng bột khơ thường chỉ bám vào khu vực đã có chất thẩm thấu. Chất
hiện ảnh bám vào khu vực có chất thẩm thấu tạo nên hiện tượng mao dẫn mà ở đây
các hạt nhỏ tạo thành các khe rất hẹp hút từ từ chất thẩm thấu ra. Điều này có được
do lực hút của phần tử hạt của chất hiện ảnh tác dụng lên phần tử dung dịch thẩm
17