JPS61221636A - 浸透剤の探傷検査用試験片及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、加工片のひび割れを発見するための方法の評
価、特に表面浸透剤の評価のために使用される検査パネ
ルに係る。

従来の技術 多年にわたり染料浸透剤及び螢光浸透剤のような浸透剤
が加工片の表面のひび割れ及び他の傷を発見するのに使
用されてきた。一般に、浸透剤材料は加工片のひび割れ
のなかへ浸透させられ、また大部分の浸透剤材料が拭き
取られた後に、ひび割れのなかに残留する浸透剤材料が
光学的に探索される。染料、粉末及び螢光媒体のような
種々の手段がこれらの浸透剤の可視性を高めるために使
用されてきた。もちろん、市販品として入手可能な多数
の浸透剤が存在し、また一層多数の浸透剤が実験又は市
販されつつある。また、一定且つ既知の浸透剤に於いて
も、浸透剤がひび割れを明らかにする度合に変化が存在
し得る。このような変化は浸透剤組成の変化又は着装方
法の変化により生じ得る。

多くの用途では、特定の寸法を越えるひび割れが発見さ
れることが最も重要である。従って、浸透剤を評価する
ための、特に特定のひび割れを発見する浸透剤の感度を
評価するための標準的検査方法が絶えず要望されてきた
。この方向のかなりの努力が、公式には発行されなかっ
た１９６５年米軍規格ＭＩＬ−１−８９６３（ＡＳＧ）
により示されている。この規格は黄銅パネルのニッケル
及びクロームめっきの組み合わせにより製造された検査
パネルを開示している。このパネルはめっきされた表面
にひび割れを生ずるように湾曲ダイス内で曲げられる。

ひび割れ形式（寸法）は使用されるめっき浴組成及び作
動パラメータにより変化する。

上記米軍規格は環１的ひび割れパターンを有する標準的
検査試料を提供しようという努力を反映している。他の
方法としては、材料の基板片に機械的又は熱的疲労によ
るひび割れを生じさせることにより試料が製造された。

しかし、このような試料内のひび割れは一般に大き過ぎ
、また一つの試料から次の試料へと過大な変化をする傾
向がある。さらに、特に浸透剤が評価された後に特定の
形式のひび割れの底から浸透剤を除去するのに問題が常
に存在してきた。もし浸透剤の残留分がひび割れのなか
に溜まると、ひび割れは浅くなり、この特性変化は検査
試料の使用時の再現性を変化させる。

検査試料の製造上の有意義な進歩が、浸透剤検査のため
の比較検査試料に関する日本国特許第１４６３３号明細
書（１９７４年）に示されている、この発明による検査
試料は、非常に精密な厚みのニッケルめワき屓及び非常
に薄いクローム被覆層を一つの表面に有する平らな黄銅
板から成っている。めっき層にひび割れを生じさせるべ
く且つ曲げられた長さ方向に対して垂直に延びる多数の
ひび割れを形成するべく、応力が裏側から与えられる。

ひび割れの寸法は、種々の試料内で少なくとも２〜５０
μｍの範囲で制御可能に変更されるニッケルめっきされ
た層の厚みと一致する。゛上記のパネルは良好に使用可
能である□が、特定の浸透剤の感度を決定するためには
種々のめっき層厚みを有するパネルを相次いで使用する
必要がある。もし成る範囲のひｉ割れ寸法が単一のパネ
ル上で制御可能に与えられ得るならば、改良が達成され
得ることが認識されてきた。特に、改良されたパネルは
その長さに沿って厚みが次第に変化するめっき層を有す
る。このようなパネルはここでは“テーパ付きパネル”
と呼ばれており、日本国特許出願第３２１４５号（１９
８０年）及び第２３１６１号（１９８０年）明細書に開
示されている。第一の特許は、めっき又はひび割れの形
成の仕方を示すことなく簡単゛にテーパ付きパネルを開
示している。前記日本国特許第１４６３３号明細書に記
載されている仕方と同一の仕方で崩成されるものと推定
され得る。（前記日本国特許第１４６３３号明細書によ
れば、板は任意の仕方で板を□曲げることにより、例え
ば板をその長さに対して横方向に置かれた棒の上にプレ
スすることによりひび割れを生ぜしめられる。）　第二
の特許は、いかにしてテーパ付き厚みを有するめっき層
が検査パネル上に設けられるかを開示している。基板は
めっき浴“のなかに置かれ、基板と陰極との間に可動ス
クリーンが設けられており、このスクリーンが基板の正
面を横切って昇降させられて電流密度、従ワてまためっ
き厚みを変更する。

テーパ付き検査パネルがこうして示されているけれども
、均等な間隔のひび割れを容易に生じさせることは可能
でない、すなわち、均等な厚みのめっき眉を形成する前
記日本国特許第１４６３３号明細書又は米軍規格による
方法を実施する際には、例えばピボットの上でパネルに
簡単に応力を与えることによりパネルに与えられる曲げ
モーメントはそれほど臨界的ではない、たとえ十分な引
張応力が表面でニッケルめっき層に生ぜしめられても、
ひび割れはめっき層の厚みと一致する深さを有し、その
厚みはパネルを横切って一定である、しかし、テーパ付
きパネルではひび割れは一つのパネルから次のパネルへ
と均等に存在していなければならない。その理由は、こ
のようなパネルが使用される時には、参照端からひび割
れ浸透剤可視性が境界を画する点までの距離が測定され
ることである。境界点は螢光、色などにより主観的又は
客観的に測定される。正確な測定のためには、成る最小
ピンチのひび割れが存在していなければならないことは
明らかである。しかし、任意の個所に於けるひび割れの
量が境界点の認識に影響することはそれほど明らかでは
ない０例として、もし第一のパネルに沿う所与の局部領
域には単一のひび割れが存在するが、第二の類似のパネ
ルには多数の密な間隔のひび割れが存在すれば、信号の
強さは第二のパネル内のほうが大きい、もし娯って、第
二のパネルは浸透剤が特定の寸法のひび割れを発見する
ことを示し、他方第一のパネルはそのことを示さないと
判定されれば、このようなパネルは標準として使用する
ことができない。

実際、従来の曲げ手段のすべてはテーパ付きパネルで試
みられてきたが、ひび割れの位置及び密度に変化が存在
してきた。このような変化は、曲げが十分な精度で行わ
れないこと、テーパ付きパネルが多少複雑に変化する形
状構造を有することの双方に起因するものである。ひび
割れ・が不均等であったので、テーパ付き検査パネルは
標準として受は入れられていなかった。

発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、多数のテーパ付き検査試料に均等な間
隔及び密度のひび割れを与え、このような試料が表面？
ｉ−透剤擦剤標準て使用され得るようにすることである
。

問題点を解決するための手段 本発明によれば、一方の側にテーパ付き厚みのめっき層
を有する試料は、与えられた曲げ応力をめっき層の局部
領域に集中するべく反対側で物理的に変形されている。

こうして、試料が適当に応力を与えられる時、ひび割れ
は応力集中個所と関係付けられている所定の個所でのみ
生起する０本発明を実施するための最良の形態では、２
鶴の厚みの平らな黄銅板が、テーパ付き厚みのニッケル
の電気めっき層を有する側と反対の側に一連の微小な均
等間隔の溝を設けられている。これらの溝は約０．２〜
０．５鶴幅の狭い溝であり、基板の厚みの約７０〜８０
％を延びている０次いでパネルはめっき層の引張ひび割
れを生じさせるのに十分に曲げられ、また再び使用のた
めに真っ直ぐにされる。

通常の加工が再現可能な基板を容易に製造するのに用い
られ得るので、また曲げ技術が今の場合には比較的非臨
界的になるので、再現可能なひび割れを有する試料が通
常の経済的な仕方で製造され得る。

本発明の他の実施例では、めっきされた表面の表面仕上
げがその幅を横切って変更される０表面仕上げの粗さは
、物品表面上の浸透剤の滞留に影響するので、′ｅ：透
剤の検知されるひび割れパターンに影響する。こうして
、種々の試料が種々の表面仕上げを設けられ得る。しか
し、好ましい実施例では、試料の表面仕上げは試料の長
さ方向に対して横方向に試料を横切って変化し、他方ひ
び割れ寸法は長さ方向に対して平行な方向に変化する、
こうして各寸法のひび割れが粗い領域から滑らかな領域
へ延び、横方向のひび割れが示される表面上の特別な位
置に従って、種々の表面仕上げ条件のもとでひび割れを
発見する浸透剤の感度を示す。

本発明の前記及び他の目的、特徴及び利点は以下にその
好ましい実施例を図面により詳細に説明するなかで一層
明らかになろう。

実施例 本発明は、特定の材料から製造された検査試料に関して
、また液体浸透剤を評価するのに使用されるパネルであ
る検査試料に関して説明される。

しかし、以下の説明から、本発明による検査試料が他の
材料から製造され得ること、また表面きずを発見するた
めに使用される他の非破壊検査技術を評価するのに応用
可能であることは理解されよう、使用にあたり、検査試
料は検査対象物品の処理の仕方と同一の仕方で処理され
る。

第１図にはテーバ付きの検査パネル２０が示されている
。基板２２は約２１の厚み、約２５０龍の長さ及び約４
０−の幅を有する長方形の平らな黄銅の板である。一方
の側はめっきされておらず、イ６方の側は二層にめっき
されている。最初に、残留応力の高いニッケル電気めっ
きＩｉｆ２４が存在し、その厚みはパネルの長さしに沿
って異なっている。このめっき層は一端にほぼ零の厚み
Ｔｌを有し、また他端にそれよりも大きい第二の厚み、
典型的には５０μｍの厚みを有する。このようなめっき
層はここでは“テーバ付きめっきＩｉｆ”と呼ばれる。

ニッケルのテーバ付きめワきＷ１２４の上に約２μｍの
一定の厚みのクロームのめっき層が存在する。このめっ
き層は本発明の本質的な部分ではないが、ニッケルに対
する硬い保護被覆を形成するため好ましい実施例ではパ
ネルの上に簡単に被覆されている。基板２２はその長さ
しに対して横方向に延びている多数Ｏ）スロット又は溝
３４を有する。これらのスロットは、第２図に示されて
いるように、基板の厚み′ｒ３の約７０〜８０％である
深さＴ２まで延びている。これらのスロット又は溝は約
０．２〜Ｑ、ａｍの比較的小さい幅Ｗを有する。

この幅の寸法は臨界的でない、溝のピッチＳは、パネル
のめっきされた側のどこでひび割れが探索されるかに従
って制御されている。ひび割れの読みに対する所望の感
度は溝及びひび割れのピッチ及び個数を示す、ここで説
明するパネルは約６龍のピッチで約４０個の溝を有する
。

第３図及び第４図に示されているように、スロットの形
状は変更され得る０例えば、スロットは第１図及び第２
図に示されているように一般的に丸められた底３４を有
していてもよいし、溝３４ａのように長方形断面を有し
ていてもよいし、溝３４ｂのように鋭い頂を有していて
もよい、溝は通常の加工又は通常でない加工により基板
に設けられ得る。好ましくは、ディスク−ソーが使用さ
れる。放電加工、レーザービーム加工及び他の加工法も
使用され得る。溝以外の応力集中個所も使用され得る０
例えば、一連のドリル加工された孔又はパネル内に埋め
込まれた異種材料（弾性係数が低い材料）も溝の代替と
して使用され得る。

製造にあたり、パネルは最初に下記のようにめっきされ
る。溝の形成は好ましくはめっき前に行われるが、所望
であれば、めっき後に行われてもよい、一般に、溝はパ
ネルの全長に沿って等間隔に設けられるが、オプション
により一部分にのみ存在してもよい、製造の次の過程は
第１図中の矢印Ｍにより示されているように曲げモーメ
ントを板に与えることである。この曲げモーメントは、
基板が曲げられるにつれて板のなかに引張応力を生ずる
。めっきは基板の他の面に施されているので、また基板
と比較してニッケルめっきは延性が低く且つ弾性係数が
実質的に高い（約２．　ｌ　Ｇ　Ｐ　ａ対１．２５ＧＰ
ａ）ので、めっきはひび割れする。

ひび割れ３２．３２ａ、３２ｂは基板２２．２２ａ、２
２ｂ内のふれの集中に起因して溝３４．３４ａ、３４ｂ
の反対側の位、置に優先的に住起する、ひび割れ３２は
めっき層を通って延びるが、より高い延性を有する基板
を貫通しない、（このことは、非常に微細に消え失せる
ひび割れ先端が生じない点で有利である。なぜならば、
このような先端は一回の使用から次回の使用へと浸透剤
を溜める傾向があり、それにより検査結果を狂わせるか
らである。）　めっき層のＩＩみが長さに沿って変化す
るかぎり、ひび割れの深さ及び幅も変化する。ひび割れ
の幅は典型的に深さの０．１６ないし０．２５倍であり
、まためっき層及び基板の性質に関係する。

めっき層は好ましくは、高い残留応力及び見掛けの脆性
を生ずるように選定されたパラメータを有する硫酸ニッ
ケル浴から黄銅基板に施される。

所望のめっき旧は“高応力めっき層“と呼ばれる、従来
の技術の項に挙げた文献に、適当なめっき浴組成及び技
術に関する情報が示されている。めっき層がパネルの長
さに対して横方向に均等な厚みを有することは重要であ
る。こうして、電気めっきの特性である望ましくない縁
効果が、適当なフレーム内へのパネルの挿入により、も
しくはめっき後のパネルのトリミング（望ましくない縁
の除去）により除去される。これに関する情報も同じく
公知の文献に示されている。テーパ付きめっき眉は種々
の方法、特に日本国特願昭５５−３２１４５号及び特願
昭５５−２３１６１号明細書に記載の方法により達成さ
れる０種々の厚みのめっきを施す（Ｔｏの方法も良く知
られている。テーパ付きめっき層の厚み特性が特別な場
合に長さに沿う連続的な変化ではなく一連の小さい段を
含んでいること、又は厚みが一端にその最低点を有して
いないことも本発明の意図内にある。すべての場合に、
溝はひび割れが正確に所望の位置に生起することを可能
にする。

テーパ付き検査パネル内でめっき層をひび割れさせるた
め、パネルは種々の手段により曲げられ得る。溝の存在
はそのために用いられる手段を非臨界的にする０例えば
、試料は万力から片持ち梁状に支えられ、ハンマーによ
り繰り返して叩がれてよい、そうする間に、保持点がパ
ネルの長さに沿って溝から溝へと最大応力集中１ｒＩＩ
所を移動させるべく次第に動かされる。一層好ましくは
、パネルは曲げを生じさ・Ｌる通常の３０−ルミルを通
される。米国特許第３．２７９，２２９号明細書を参照
、パネルが曲げられた後、ロールは適当に再調節され、
またパネルは再びそれを真っ直ぐにするべくロールを通
される。その最終形態でパネルはできるかぎり平らであ
るべきである。すなわち、曲げられた弧の高さは２５０
鶴の長さに沿って約２朋以下であるべきである。一つの
パネルから次のパネルへと再現性が得られるようにパネ
ルが均等に平らにされることは重要である。再現性はも
ちろんパネルの製造の他の局面のすべてに於ける一貫性
の維持にも関係する０通常、パネル表面２８は、その意
図された機能が浸透剤を比較評価することである時、均
等な鏡仕上げを有する。しかし、前記のように、一層高
度な用途及び特定の加工物のシミュレーションのために
は、パネルの表面は肌理を形成され得る。肌理の形成は
めっき前に基板の表面２Ｂを種々に加工又はショットプ
ラストすることにより簡単に達成され得る。形成された
仕上げはめっきされた表面に複製され得る。基板に生じ
得る残留応力を最小にする点で加工が好ましい、また、
めっきパラメータはめっき自体に種々の表面仕上げを与
えるように変更され得る。

また本発明の特定の実施例では、パネルの肌理の度合が
、第１図中に仕上げ記号の変化により示されているよう
に、方向Ｃにパネルを横切って横方向に変化し得る。こ
うして、ひび割れが存在する任意の所与の個所で、ひび
割れが肌理の勾配を通って延びる。こうして、浸透剤が
特定のひび割れ寸法を発見する能力はパネルの表面仕上
げの変化に従って測定可能である。１ｍ仕上げパネルは
約２５０μｍＡＡ　（代数平均）又はそれ以下の表面粗
さを有し、また肌理の勾配を有するパネルは鏡仕上げと
１０００μｍＡＡ又はそれ以上の範囲の適当に粗い仕上
げ値との間で変化し得る。

平らな長方形のパネルが本発明の最も簡単で最良の実施
態様であるとして説明されてきたが、本発明は他の形状
の検査パネルにも応用され得る。

また、残留応力の高いニッケルめっきが良好な特性を有
し且つ容易に施され得る表面層であるが、基板にくらべ
てひび割れを生じ易い異種の材料であれば他の材料の電
気めっき層も使用され得る。

また、電気めつき以外による表面層、例えば化学蒸着に
よる表面層なども使用され得る。もちろん、応力集中を
生ずる基板内の溝は、ひび割れがめつき層内に形成され
た後に充満されずに留められる必要はない、もし所望で
あればめっきと反対の側に平滑な表面を形成するべく、
低融点金属又はポリマーで溝を充満させること、又は溝
を加工により除去することも可能である。形態及び細部
の他の変更が特許請求の範囲に記載されている本発明の
範囲内で行われ得る。

以下には本発明の詳細な説明する。平らな２５０飄−×
４０諷−×２鳳亀のパネルが、７０％Ｃｕ　ｓ　３０％
Ｚｎの重量比組成を有しＣＡＤ２６０００としても知ら
れているＡＭＳ　　４５０５Ｆ（アメリカ自動車技術者
協会の航空宇宙材料規格）焼鈍黄銅から製造される。め
っきは一般にＡＭＳ　　２４２３の一般的な方法に従っ
て施される。浴は本質的に米国アイオア州デスーモイネ
ス所在のアライド・ケライト・インコーボレイション（
Ａｌｌｉｅｄ　Ｋｅｌｉｔｅ　Ｉｎｃ、）から入手可能
な硫酸ニッケルめっき溶液ら製造される。この溶液Ｗ８
．２ｇ／ｌ　（１オンス／ガル）の塩化物にッケル塩化
物として）３３ｇ／Ｉｌ　（４オンス／ガル）のホウ酸
（５６％Ｂ２０３）及び必要であればアライド・ケライ
ト・インコーボレイション製の適量の硫酸ニッケル点食
防止剤が追加される。ｐＨは硫酸又は水酸化ナトリウム
の追加により３．５〜４．５の範囲内に調節される。め
っきは約０．０４６〜０．０９２　Ａ／ｆｉｔ（０，３
〜０．６Ａ／ｍ２）の電流密度で行われる。スパイラル
・コントラクトメータにより測定して１７０ＭＰａ引張
（約２５，０００ｐｓｌ）のオーダーの高い残留応力を
めっき層内に生ずるのに知られている浴チャージング及
びめっきパラメータが使用される。

所望の厚みのテーパ付きニッケルめっき層が表面に施さ
れた後、２５０ｇ／ｊ！の二酸化クローム（Ｃｒｙｓ）
及び２．５ｇ／Ｊの濃縮硫酸から成る通常のクローム浴
を使用して、クロームのフラッシュがニッケル表面に施
される。クロームめっきは１５ｂ間にわたり０．０７６
　Ａ／（Ｊ２の電流密度で、また続いて３３分間にわた
り０．１８Ａ／Ｃ１ｌ”の電流密度で行われる。前記Ｍ
ＩＬ−１−８９６３（ＡＳＧ）規格を参照、検査の後、
パネルは３０−ル・ミルを通され、そこで約１７５■Ｉ
の曲率半径に曲げられる０次いで、ロールは、パネルが
反転して以前のパスと同様に再びロールを通される時に
パネルを平らな状態に曲げるのに十分であごとが実験的
に示されている間隔に調節される。

以上に於ては本発明を特定の好ましい実施例について説
明してきたが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能で
あることは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は一方の側に多数の間隔をおかれた溝を有し、他
方の側にひび割れを有する二層のめっき層を有する平ら
な検査パネルの斜視図である。めっき層の厚みはＬ方向
に変化しており、他方めつき層の表面粗さはＣ方向に変
化している。 第２図は溝及び表面ひび割れの関係を示すための第１図
のパネルの溝の詳細図である。 第３図及び第４図は溝の代替的な形態を示す詳細図であ
る。 ２０・・・テーパ付き検査パネル、２２．２２ａ、２２
ｂ・・・基板、２４・・・テーパ付きニッケルめっき層
、２６・・・一定厚みのクローみめつき層、２８・・・
パネル表面、３２．３２ａ、３２ｂ・・・ひび割れ、３
４．３４ａ、３４ｂ・・・溝 特許出願人　　ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポ
レイション

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板の第一の表面に密着して基板と異なる材料の
   めっき層を有し、めっき層の厚みが基板の長さに沿って
   変化しており、ひび割れ浸透剤の比較効用の検査に使用
   される物品に於て、基板の第一のめっきされた表面と反
   対の側の第二の表面に複数個の応力集中個所が基板の長
   さ方向に対して横方向に延びており、めっき層が応力集
   中個所と実質的に平行に延びているひび割れを有するこ
   とを特徴とするひび割れ浸透剤の比較効用の検査のため
   の物品。
2. （２）一方の側にテーパ付きのめっき層を有し、表面浸
   透剤の比較効用の検査に使用される物品の製造方法に於
   て、曲げモーメントが物品に与えられる時にめっき層内
   の特定の個所に応力を集中させるべく物品のめっき層と
   反対の側の連続性を交互に変化させる過程を含んでおり
   、それによりひび割れが前記交互変更の各々と関係付け
   られて、めっき層のテーパ方向に対して横方向に延びて
   いることを特徴とするひび割れ浸透剤の比較効用の検査
   のための物品の製造方法。