제 1장 개요

 
2. 침투탐상검사의 원리
침투탐상 검사는 우선적으로 침투제가 시험체에 젖어드는 효율성이 중요하다.  침투제를 시험체에 적용하였을 때에 표면에 균일하게 도포되고 표면에 열려져 있는 개구부((開口部)로 스며들어야 한다.
검출하고자 하는 표면 불연속은 맨눈으로 보면 거의 검출되지 안을 정도로 매우 작은 것이 많으므로 침투제가 불연속으로 침투되는 특성이 탐상결과에 중대한 영향을 미치게 되는데 침투제의 침투력은 주로 다음과 같은 요인에 따라 달라지게 된다.
1 시험체 표면의 청정도<
2
개구부(불연속)의 형태
3 개구부(불연속)의 청정도

4 개구부(불연속)의 표면에 열려진 크기
5 침투제의 표면장력
6 침투제의 적심성
7 침투제의 접촉각
액체분자 간의 응집력이 표면장력의 원인이 되는데 물방울과 같은 일반 액체방울이 구상(球狀)으로 형성되는 것이 표면장력의 한 예이다.  
이와같이 액체방울에서의 표면장력은 액체의 내부 수압(水壓)이 평형을 이루어 형성된다. 물방울과 같은 액체가 고체표면에 접촉되었을때의 고체표면과 액체 분자사이의 응집력과 상관된 표면장력과의 관계에서 응집력이 다르게 나타난다. 

이와같은 응집력은 표면과 액체 사이의 접촉각(θ)을 결정하게 되며 이는 그림 1에 나타나있다.  접촉각이 90˚보다 작은 경우(그림 1 (a) 참조)의 액체의 적심성(Wetting ability)은 양호한 상태이며, 90˚이상인 경우에는 (그림 1 (b), (c) 참조) 적심성이 상대적으로 불량한 상태를 나타낸다. 여기서 적심성이란 액체가 고체 등의 면에 젖어드는 성질을 말하는데 접촉각이 작은 경우의 적심성이 상대적으로 양호하게 나타난다.


그림 1 접촉각으로 나타낸 적심특성

적심성과 관련되어 나타나는 현상으로는 모세관 상승 또는 강하가 있다. 그림 2는 이와같은 현상을 나타낸 것으로서 모세관벽과 액체사이의 접촉각이 90˚보다 작은경우 관내에서 모세관현상으로 올라온 액체면이 오목하게 되고(그림 2 (a) 참조), 접촉각이 90˚인 경우의 액체면은 그림 2 (b)에 나타난 바와같이 평평하게 나타난다. 
또한 접촉각이 90˚보다 큰 경우의 액체면은 그림 2 (c)와 같이 액체가 관을 충분하게 적시지 못하고 볼록하게 된다.


그림 2 접촉각에 따른 모세관 현상의 변화

모세관 내에서 액체가 상승한 높이는 액체의 표면장력과 접촉각의 코사인(Cosine)값에 비례하여 나타나며, 액체의 밀도와 관의 직경에 반비례하여 나타난다.  또한 관이 그림 3과 같이 한쪽 끝이 막혔을때에도 액체는 관을 따라 올라오지만 막힌쪽 관에 남아있는 잔류공기의 압력에 의해 모세관상승이 일어나지 않는다.


그림 3 막힌관에서의 모세관 현상

또한 침투제의 점도는 침투제의 침투율에는 영향을 미치지만 실질적으로 침투력에는 영향을 미치지 않는다.  실제로 침투제의 점도가 높아지면 침투제가 흘러내려서 얕고 넓은 결함을 탐상할때는 탐상감도가 낮아지는 경향이 발생한다.  실제적으로 침투제의 점도는 침투제를 제조시 일차적으로 결정되지만 온도에 따라서도 많이 달라진다.
다음 중 액체의 적심성이 양호한 경우는?
접촉각이 90˚보다 작은 경우         접촉각이 90˚보다 큰 경우