超音速火焰喷涂涂层的渗透检测

何 晶，赵 军

（中航飞机股份有限公司 长沙起落架分公司，城固 723200）

超音速火焰喷涂技术作为一种新的表面防护和强化工艺，得到了迅速的发展。它在形成高质量涂层、提高工件表面性能方面发挥着越来越重要的作用。在对涂层表面质量的检测中，渗透检验作为表面探伤方法被广泛应用。笔者主要介绍超音速火焰喷涂涂层的渗透检测方法工艺。

1 检测原理与方法

渗透检测［1］是一种以毛细作用原理为基础，用于检测非松孔性的金属试件和非金属试件表面开口缺陷的无损检测方法。

超音速火焰喷涂的涂层由于其工艺特点，经磨削后所产生的裂纹非常细小，所以采用后乳化荧光渗透检测方法进行检验。后乳化荧光渗透检测方法具有较高的检测灵敏度，可检测浅而宽的缺陷，能发现更细微的裂纹等缺陷，所以广泛用于检测表面光洁度高的工件和探伤疲劳裂纹、磨削裂纹、微细裂纹等。

2 检测程序

2.1 预处理

由于超音速火焰喷涂涂层经磨削后的主要污染物是油及油脂，会妨碍渗透液对工件的润湿，阻止渗透液渗入缺陷，所以应采用溶剂进行清洗。

通常采用汽油、无水乙醇、丙酮、三氯乙烯等溶剂进行清洗。

溶剂清洗后的工件，在渗透剂渗透之前，必须完全干燥。如有必要，表面可加热到最高107℃，以除去湿气。在施加渗透剂之前，工件必须冷却到可以用手触摸。外观探伤时，使用黑光灯可以帮助确认污染物的存在，因为许多有机污染物在紫外灯下发蓝色荧光。

2.2 渗透剂施加

采用后乳化荧光渗透剂3级灵敏度，牌号为ZL－27A。

2.2.1 施加方式

渗透剂可以使用喷涂、浸涂或刷涂的方法施加于需要检验的部位。施加后，使用黑光灯检查渗透剂是否完全覆盖需要检验的部位。当渗透剂施加到工件表面时，如果渗透剂成珠状或不铺展，则表明工件表面不够干净，需要重新清洗。

2.2.2 渗透时间

渗透时间至少为20min，最长2h。在渗透过程中渗透剂不能干在工件上，否则应将工件重新渗透。渗透时间超过2h，则需要重新进行渗透处理。

2.3 去除表面多余渗透剂

2.3.1 预水洗

对表面多余渗透剂的初次清洗，可直接用水洗的方法，在黑光灯下进行。工件与水喷枪喷头最小距离应为305mm，水压应保持恒定并且不超过0.276MPa，水温范围应在10℃～38℃之间。预水洗后，工件表面应没有明显的渗透剂。

2.3.2 乳化剂施加

施加牌号为ZR－10B乳化乳。

以浸涂方式施加乳化剂，可轻轻晃动工件。乳化剂的浓度对乳化效果有很大影响，浓度应符合材料生产厂家的推荐值，体积分数一般不超过20%。

乳化效果与乳化时间密切相关。乳化时间太短，会因乳化不足而清洗不干净；时间过长，易引起过乳化，使灵敏度降低。原则上，在允许检验背景的前提下，乳化时间应尽量短。在最短的停留时间里产生可接受的效果，停留时间最长不超过2min。

2.3.3 滴落后最终水洗

乳化完成后，应马上浸入10℃～38℃的搅拌水中清洗，以迅速停止乳化剂的乳化作用，最后再进行最终水洗。最终水洗应在黑光灯下进行，以控制清洗质量避免过度清洗；过度清洗会使缺陷中的渗透剂被冲洗掉，使灵敏度降低。恰当的清洗时间，应是干扰本底的残留物恰好被清洗干净。如果工件乳化过度或工件过洗，应重新处理工件。

2.4 干燥

使用压力不高于0.173MPa的压缩空气吹除工件表面多余的水分，然后放在循环热空气烘箱中干燥。烘箱温度不应超过71℃，干燥时间应是使工件充分干燥的最短时间。

2.5 显像

2.5.1 施加显像剂

工件在施加显像剂前应处于干燥状态，使用喷涂法施加非水基显像剂。

在施加显像剂前或在施加过程中，应频繁摇动噴罐中的珠子，使显像剂搅拌均匀。喷涂时要预先调节，调节到边喷涂边形成显像薄膜的程度。喷嘴距表面的距离约为300～400mm，喷洒方向与被检面的夹角为30°～40°。如果显像剂涂层厚重，则应重新处理工件。

2.5.2 显像时间

超音速火焰喷涂层的显像时间应严格控制。由于工件涂层表面较为光滑，磨削裂纹较细且成网状分布，显像时间太长会造成缺陷的显示被过度放大，使缺陷图像失真，缺陷显示连成模糊的一片，降低分辨率。而时间过短，缺陷内的渗透液还没有被回渗出来形成缺陷显示，将造成缺陷漏检。经过反复试验，显像时间为最短5min，最长30min，即能达到满意的效果。显像时间超过了最长显像时间时，应清洗并重新处理工件。

2.6 检验

2.6.1 检验的环境要求

检验区域应清洁无污染物。检验工件的暗室或暗区的可见光照度不大于20lx（2英尺烛光）。

2.6.2 检验光源的要求

在检验前，黑光灯应该至少先亮15min。黑光灯应放置在距被检测表面大于150mm的位置，在检验工件的过程中应保持这个距离。

黑光灯的过滤片应清洁并无损坏，不允许黑光中的白光的泄漏。检测表面黑光辐照度大于等于1000μW／cm2

在开始检测前，检测人员应该用至少1min的时间来适应黑暗环境。不允许在渗透检测区佩戴变色眼镜。

2.7 显示判别

须解释所有的显示。应重新处理有过度背景荧光或影响相关显示的非相关显示的工件，这些显示会干扰对相关显示的判断。

当发现有疑问的显示时，可用棉球蘸上酒精擦试。擦试时应注意从一个方向上擦洗，在棉球经过显示时，转动棉球擦洗。擦洗部位干燥后再施加显像剂，重新显像时间应与原先显像时间一样长。如果擦试后显示不再重现，一般都是虚假显示。擦试后显示重新出现时，一般是真实显示，应按工程图纸和适用的参考规范判别显示。

2.8 后清洗

（1）在渗透剂水洗槽，以压力约为0.276MPa的冷水或温水清洗以除去显像剂。在黑光下检查渗透剂的去除效果。

（2）干燥工件并在黑光下检查渗透剂的去除效果，注意接触面。保证所有工件在清洗后彻底干燥。

3 结语

上述介绍的渗透检测工艺方法已成功应用于某飞机起落架关键件的超音速火焰涂涂层质量检测，获得了较高的缺陷检出率，提高了生产效率，降低了生产成本。

［1］孙殿寿.渗透检测［M］.北京：机械工业出版社，2004.