Спектральный анализ металлов и сплавов

Содержание
  1. Что нужно для быстрого анализа химического состава металла и сплавов?
  2. Краткий обзор методов
  3. Суть, возможности атомно-эмисcионных измерений
  4. Дополнительные устройства для работы с оптико-эмисcионным оборудованием
  5. Рентгено-флуоресцентный спектрометр
  6. Заключение
  7. Неразрушающий контроль металлов, спектральный анализ состава изделий
  8. Методы контроля изделий на производстве
  9. Преимущества метода
  10. Принцип метода
  11. Задачи изучения спектров
  12. Области применения
  13. Приборы наблюдения спектра
  14. Химический анализ металлов
  15. Анализаторы химического и фазового состава
  16. Оптико-эмиссионный анализатор металлов и сплавов
  17. Рентгено-флуоресцентный анализатор металлов и сплавов
  18. Способы маркировки металла
  19. Как проверить химический состав металла
  20. Методы химического анализа металлов
  21. Приборы для анализа химического состава металлов
  22. Стилоскопы
  23. Портативные рентгенофлуоресцентные спектрометры
  24. Оптико-эмиссионные спектрометры
  25. Портативные лазерные спектрометры
  26. Иные инструментальные методы
  27. Заключение
  28. Химический анализ металлов и сплавов — современные методы диагностики
  29. Когда и зачем необходим химический анализ металлов и сплавов
  30. Эмиссионный химический анализ
  31. Точность метода
  32. Преимущества
  33. Спектральный анализ
  34. Спектральный анализ металлов и сплавов
  35. Анализатор состава металлов. Спектр возможностей современных моделей
  36. Классификация современных технологий анализа металлов
  37. Типы анализаторов металла

Что нужно для быстрого анализа химического состава металла и сплавов?

Спектральный анализ металлов и сплавов

Информация о наличии микропримесей в чистых металлах, компонентов в сплавах необходима для проведения технологических процессов, выполнения исследовательских работ. Данные можно получить несколькими методами, которые отличаются точностью, продолжительностью определения, количеством требуемого оборудования, приспособлений, лабораторной посуды.
 

Краткий обзор методов

Анализ состава металла традиционными методами аналитической химии основан на способности к взаимодействию с реагентами. Процедура включает подготовку проб, взвешивание, титрование; требует усилий и времени.

Сейчас химанализ металла классическим аналитическим исследованием на практике проводится редко.
Определение состава, основанное на физических явлениях, проходит быстро и результативно.

Так, часто используемый спектральный анализ сплавов имеют следующие достоинства:

  • • оперативность исполнения: • минимальное количество вспомогательных приспособлений; • максимальная точность значений; • простота осуществления; • возможность проведения в полевых и стационарных условиях.

Достоверный химический анализ металла проводят на современном спектральном оборудовании, регистрирующем интенсивность волн эмиссии. Надежны, удобны в работе, доступны по стоимости эмисcионные спектрометры отечественной марки. Спектральный анализ стали, других материалов имеет высокую точность, используется при сертификации.
 

Суть, возможности атомно-эмисcионных измерений

Спектральный анализ металлов основан на способности атомов в результате возбуждения испускать волны. Процесс инициирует искровое, лазерное, дуговое, другие воздействия. Источник возбуждения расположен в генераторе – блоке спектрометра, который при необходимости легко подлежит замене.

В эмисcионном анализаторе происходит измерение интенсивности оптических волн, испускаемых атомами после перехода в возбужденное состояние. По длине волны и величине пика на спектре автоматически идентифицируется химический элемент, рассчитывается его концентрация.

Атомно-эмисcионная спектроскопия позволяет анализировать вещества в различных агрегатных состояниях. Для измерений требуется минимальное количество материала.

Посредством анализа на стационарном или мобильном спектрометре устанавливают марку стали, степень чистоты металлов; делают химанализ металлических сплавов.

Приборы могут определять массовые доли элементов с пределом детектирования 0,0001%

 

Дополнительные устройства для работы с оптико-эмисcионным оборудованием

Спектральный анализ металлов и сплавов с лазерным инициированием производится в атмосфере особо чистого аргона. Если степень очистки газа неудовлетворительна, его нужно доочищать. Лаборатория спектрального анализа металлов подлежит укомплектованию устройством для дополнительной очистки газов.

Агрегат позволяет довести до идеального состояния не только аргон, но и гелий, азот, водород, необходимый для многих спектральных исследований. Для извлечения кислорода из рабочей камеры используются вакуумные насосы. Эффективно работает двухступенчатое пластинчато-роторное оборудование.

Существует несколько видов эмисcионных спектрометров, часть их которых производит неразрушающий анализ. Образующийся на поверхности образца очаг эрозии с глубиной несколько микрон не мешает последующей эксплуатации объекта.

В других ситуациях пробу нужно предварительно подготовить, для чего понадобятся специальные устройства.

 

Рентгено-флуоресцентный спектрометр

Анализ химического состава металла можно проводить с участием рентгеновских лучей. После возбуждения первичными рентгеновскими лучами характеристическое излучение химических элементов образует спектр. Измерение интенсивности флуоресцентных линий дает информацию о концентрации.

Существуют стационарные и мобильные спектрометры, которые проводят экспресс измерения образца без разрушения материала. На приборах с рентгено-флуорнсцентрым принципом действия выполняется спектральный анализ сталей, других сплавов, композитов, сложных веществ Таким методом можно узнать концентрацию 45 химических элементов.

Маленькие атомы с порядковым номером до 11 после возбуждения флуоресцируют слабо, что мешает их идентификации. Эти элементы можно идентифицировать химически или другими физическими методами.

РФА не рекомендован для анализа черных металлов, метод удобен для проведения сортировки лома с учетом ограниченных возможностей идентификации легких элементов Все результаты визуализируются на цветном дисплее, сохраняются в файле приборного компьютера

Для расширения диапазона возможностей портативных рентгено-флуоресцентных спектрометров на них устанавливают дополнительные калибровки. Услуга может быть выполнена на заводе-изготовителе за небольшую цену или в сервисных центрах, имеющихся в Москве, других крупных городах.

 

Заключение

Спектрометры обеспечивают быстрый и точный анализ химического состава металлов и сплавов. Отечественные модификации имеют оптимальные цены, позволяют оперативно исследовать стальные сплавы, подтверждать марки, контролировать режим плавки в металлургии, качество сырья и продукции в машиностроении. Spectral определения можно проводить в любых условиях, в соответствии с которым следует подобрать модель прибора.

Голосование:

2018

15 ноября 2019

Неразрушающий контроль металлов, спектральный анализ состава изделий

Спектральный анализ металлов и сплавов
Любое литейное и металлообрабатывающее производство не может обойтись без систем контроля своей продукции. Снижение качества поставляемых изделий стало большой проблемой для отечественных предприятий, которые теперь вынуждены закупать требуемые материалы за границей. Именно поэтому важным фактором на производстве является система контроля поставляемой продукции и контроль изделий.

Методы контроля изделий на производстве

Методы химического анализа являются основными при определении состава различных веществ. Современный химический анализ металлов и сплавов является важным этапом экспертизы, которая используется для определения качества продукции и проверки ее соответствия текущим стандартам.

Без этой процедуры не проводятся технологические процессы в отрасли производства сталей, она необходима при создании и выпуске новых материалов, а также контроле выпускаемой продукции современными предприятиями.

От правильности и точности проведенного анализа будет зависеть качество и надежность будущей продукции, которая производится с использованием металлов и их сплавов.

Однако очень часто возникает необходимость повысить оперативность контроля, а также иметь возможность автоматизировать контроль. В связи с этим были разработаны физико-химические и физические методы определения состава материалов. Среди этих методов одно из главных мест занимает спектральный анализ.

Преимущества метода

Благодаря высокой избирательности, оказывается возможным быстро и с высокой чувствительностью определить химический состав анализируемого материала. Исследовать состав металла по спектру можно без нарушения его пригодности к использованию, т.е.

можно проводить неразрушающий контроль образцов. Несмотря на громадное число аналитических методик, предназначенных для исследования различных объектов, все они основаны на общей принципиальной схеме: каждому химическому элементу принадлежит свой спектр.

Благодаря индивидуальности спектров имеется возможность определить химический состав тела. Сравнительная простота и универсальность спектрального анализа сделали метод основным методом контроля состава вещества в металлургии, машиностроении, атомной промышленности. С его помощью определяют химический руд и минералов, особое место в этой области занимает неразрушающий контроль металлов.

Принцип метода

Для проведения исследования вещество необходимо испарить, так как свет, излучаемый веществом в газообразном состоянии, определяется химическим составом этого вещества, в отличие от света, излучаемого твердыми телами или жидкостями. Для испарения и возбуждения вещества используют высокотемпературное пламя, различного типа электрические разряды в газах: дуга, искра и т. д.

Высокая температура в разрядах (тысячи и десятки тысяч градусов) приводит к распаду молекул большинства веществ на атомы. Поэтому эмиссионные методы служат, как правило, для атомного анализа и очень редко – молекулярного. Излучение паров вещества складывается из излучения атомов всех элементов. Для исследования необходимо выделить излучение каждого элемента.

Задачи изучения спектров

Точность атомного спектрального анализа зависит, главным образом, от состава и структуры исследуемых объектов. Анализировать состав близких по своей структуре и составу образцов, можно с погрешностью ±1 – 3% по отношению к определяемой величине.

В металлургии и машиностроении спектральный анализ металлов стал в настоящее время основным методом неразрушающего контроля, перед которым ставятся следующие задачи:

  1. Исследование сплавов в процессе плавки с целью получения сплава нужного состава;
  2. Анализ готовых сплавов с целью определения марки сплава (сортировки), либо точное определение его состава или определение содержания вредных примесей;
  3. Контроль качества готовых изделий;
  4. Контроль правильности применения сплавов при монтаже готовых изделий;
  5. Проверка различного рода покрытий;
  6. Иногда необходимо определять распределение примесей и включений в металле.

Области применения

Методы атомного спектрального анализа, качественного и количественного, разработаны значительно лучше, чем молекулярного, и имеют более широкое практическое применение.

Атомные спектральные исследования используют для анализа самых разнообразных объектов.

Область его применения очень широка: черная и цветная металлургия, машиностроение, геология, химия, биология, астрофизика и многие другие отрасли науки и промышленности.

Область использования молекулярной спектроскопии в основном охватывает анализ органических веществ, хотя применима и для изучения неорганических соединений. Молекулярный анализ спектров внедряется, главным образом, в химической, нефтеперерабатывающей и химико-фармацевтической промышленности.

Приборы наблюдения спектра

Это осуществляется с помощью оптических приборов – спектральных аппаратов. В этих приборах световые лучи с разными длинами волн отделяются пространственно друг от друга, позволяя проводить изучение спектра исследуемого вещества.

Для визуального наблюдения спектра используются приборы:

  • Спектроскопы – спектр наблюдается визуально;
  • Спектрографы – спектр фотографируется на фотопленку;
  • Монохроматоры – выделяется свет одной длины волны, и его интенсивность может быть зарегистрирована с помощью фотоэлемента

Для измерения спектров используются спектрометры.

Можно выделить следующие стадии изучения спектров:

  1. Получение спектра анализируемой пробы;
  2. Определение длины волны спектральных линий или полос, после чего устанавливают их принадлежность к определенным элементам или соединениям, т. е. находят качественный состав пробы;
  3. Измерение интенсивности спектральных линий или полос, принадлежащих определенным элементам, что позволяет провести количественный спектральный анализ, т.е. найти их концентрацию в анализируемой пробе

Химический анализ металлов

Спектральный анализ металлов и сплавов

Методы химического анализа являются основными при определении состава различных веществ. Современный химический анализ металлов и сплавов является важным этапом экспертизы, которая используется для определения качества продукции и проверки ее соответствия текущим стандартам.

Без этой процедуры не проводятся технологические процессы в отрасли производства сталей, она необходима при создании и выпуске новых материалов, а также контроле выпускаемой продукции современными предприятиями.

От правильности и точности проведенного анализа будет зависеть качество и надежность будущей продукции, которая производится с использованием металлов и их сплавов.
Однако очень часто возникает необходимость повысить оперативность контроля, а также иметь возможность автоматизировать контроль.

В связи с этим были разработаны физико-химические и физические методы определения состава материалов. Среди этих методов одно из главных мест занимает спектральный анализ.

Анализаторы химического и фазового состава

Практически ни одна отрасль промышленного хозяйства не может нормально функционировать и развиваться без точного определения химического состава используемых в производстве материалов.

Металлургия, машиностроение, нефтехимическое производство, горнодобывающая и обрабатывающая отрасль, выпуск цемента, а также проведение многочисленных исследовательских работ подразумевает под собой наличие современных анализаторов химического состава металлов и сплавов.

ООО «МЕЛИТЭК» предлагает предприятиям, научно-исследовательским центрам, институтам качественное оборудование, предназначенное для проведения высокоточного химического и фазового анализа руд, анализа сплавов, металлов, керамики, почв и жидкостей.

Мы предлагаем оборудование, которое может быть использовано в самых разных сферах промышленности, где необходим анализ структурного и фазового состава или анализ химического состава сплавов, руд или металлов.

Например, портативный рентгеновский анализатор сплавов станет незаменимыми помощником там, где есть необходимость экспресс-анализа состава металла.

Это может быть сортировка лома металлов, диагностика качества деталей при проведении ремонтно-технических работ, входная экспресс-диагностика качества поставляемого на предприятие сырья.

Для проведения высокоточных исследований, анализа руд и анализа сплавов в лабораториях предприятия, ООО «МЕЛИТЭК» поставляет специальные стационарные оптико-эмиссионные спектральные анализаторы металлов производства фирмы Bruker (Германия) — лидера в области производства оборудования для химического анализа металлов и сплавов, позволяющих определить их структурный и фазовый состав. Данные спектрометры позволяют проводить высокоточный сертифицированный анализ различных металлов и их сплавов. Такое оборудование является необходимым атрибутом на том предприятии, где требуется постоянный контроль качества выпускаемой продукции. Также для этих целей используются рентгеновские спектрометры и дифрактометры фирмы Bruker. Линейка моделей, выпускаемая этим лидером в области рентгеновской спектрометрии, призвана удовлетворить самые различные потребности при проведении высококачественного химического и структурного анализа различных материалов.

Для определения «легких элементов» в твердых материалах, таких как кислород, водород, азот, сера и углерод, предлагает современные анализаторы газообразующих элементов фирмы Bruker.

Все это оборудование позволит Вашему предприятию непрерывно контролировать качество поступающего сырья и улучшать уровень выпускаемой продукции.

Оптико-эмиссионный анализатор металлов и сплавов

Оптико-Эмиссионный анализатор представляет собой классический спектрометр, оснащенный оптической системой Пашена-Рунге с фокальным расстоянием в 350 мм. Анализаторы металлов и сплавов, по сравнению с предыдущим типом устройства, имеет стационарное исполнение.

Главным отличием данного типа спектрометров от рентгено-флюоресцентных портативных анализаторов металла является возможность определения С (углерода в образцах), S (серы) и P (фосфора) с высокой точностью, что позволяет проводить анализ и сортировку сталей по маркам .

Приборы широко используются при решении следующих задач:

  • На входном контроле ,
  • При восстановлении паспортов на промышленные объекты ,
  • При сортировке металлолома ,
  • При подборе аналогов сталей и сплавов (Импортозамещение)
  • В металлургии при производстве сталей.

Он использует мощное программное обеспечение и надежный защитный корпус, что делает возможным его использование в суровых производственных условиях. Установленная на этот анализатор химического состава металлов цена полностью оправдывает себя возможностями оборудования и широтой его применения.

Все анализаторы внесены в госреестр средств измерений.

Рентгено-флуоресцентный анализатор металлов и сплавов

Подобное оборудование может использоваться при работе с любым материалом, вне зависимости от его формы, размера или массы. Так, в роли инспектируемого объекта может выступать проволока, готовые неразборные конструкции, порошок, сплавные материалы и т.д.

  1. Используется анализатор химического состава металлов данного типа для проведения ряда операций:
  2. Организация входного контроля качества сплавов и сталей.
  3. Сортировка металлолома.
  4. Подготовка шихтовых материалов.
  5. Мгновенный анализ. Рентгено-флуоресцентный анализатор химического состава металлов позволяет за несколько секунд определить марку металла, при этом этап производства значения не имеет.

Формируемая на анализатор химического состава металлов цена позволяет за относительно небольшую плату получить уникальный портативный анализатор металлов, с помощью которого можно мгновенно получать данные об исследуемом веществе, что особенно важно в условиях производственной или строительной площадки.

Все современное оборудование — электронные устройства, данные с которых могут передаваться на портативные, карманные компьютеры, что существенно упрощает и ускоряет обработку полученной информации.

Что же касается принципа, по которому работает представленный анализатор металлов и сплавов, в основе его функционирования лежит воздействие на исследуемый материал посредством рентгеновских лучей. Получать данные о свойствах материала позволяет анализ степени и скорости проникновения, отражения и рассеивания лучей.

Таким образом, рентгено-флуоресцентный аназатор может выступать как анализатор цветных металлов, черных, ферросплавов и многих других.

Способы маркировки металла

В первую очередь самым популярным способом нанесения маркировки на металл является ударно точечный. Суть данного способа заключается в использовании специального станка с множеством точных игл, которые под высоким давлением выдавливают необходимое изображение или надпись на металле.

Следующим является способ, который называется прочерчивание. В нем также используется игла с алмазным наконечником, которая буквально в металле прочерчивает дорожки в виде необходимого для нанесения изображения или надписи.

Самым последним возможным способом нанесения логотипа на металл называют нанесение с помощью лазера. Так за счет использования множества зеркал и линз, лазерный луч направляется концентрировано на металл и выжигает необходимую картинку прямо на листе металла.

Как проверить химический состав металла

Спектральный анализ металлов и сплавов

Контроль химического состава сталей и сплавов позволяет прогнозировать свойства готовых изделий и является важной составляющей комплексной проверки качества металла.

Методы химического анализа металлов

Анализ химического состава можно проводить как «мокрой химией», так и инструментальными методами. Метод «мокрой химии» заключается в предварительном растворении пробы и последующим выделении нужных компонентов (осаждением, электрохимическим разделением и др.

) Такой анализ занимает много времени, иногда до нескольких дней и требует специального образования и высокой квалификации инженера.

В противоположность этому инструментальные методы, выполняемые на современных приборах, позволяют проводить анализ химического состава металлов после короткого инструктажа и требуют лишь элементарных навыков работы на компьютере.

Приборы для анализа химического состава металлов

В настоящее время наибольшее распространение получили следующие приборы:

  • Стилоскопы
  • Портативные рентгенофлуоресцентные спектрометры
  • Портативные лазерные спектрометры
  • Оптико-эмиссионные спектрометры

Стилоскопы

Стилоскопы являются простейшими спектральными приборами. Суть метода заключается в испарении металла под действием разряда и наблюдении оператором образующегося при этом свечения. По яркости спектральных линий можно судить о концентрации различных элементов.

Стилоскопы имеют невысокую стоимость, но работа на них довольно сложна и требует специальных навыков, обучение которым занимает от нескольких месяцев до нескольких лет. Кроме того, стилоскопы являются оценочными приборами, — результаты анализа зависят от субъективной оценки оператора.

Эта особенность не позволяет использовать данные приборы во многих технологических процессах, когда требуются точные данные об элементном составе металла.

Портативные рентгенофлуоресцентные спектрометры

Портативные рентгенофлуоресцентные спектрометры получили широкое распространение из-за небольшого веса и простоты обращения. Приборы часто называют «пистолетами» из-за внешнего сходства – в приборе есть рукоятка, курок и «дуло», в котором находятся рентгеновская трубка и детектор.

При нажатии на курок трубка начинает генерировать рентгеновское излучение, оно вызывает ответное характеристическое излучение от атомов образца, которое регистрируется детектором. Малые размеры и вес позволяют использовать такие приборы вне лаборатории.

Пробоподготовка не требуется – нужно только очистить поверхность металла от грязи, ржавчины, краски, окалины.

Портативные рентгенофлуоресцентные спектрометры неприхотливы, не требуют периодических рекалибровок, а обучиться работе на них можно за несколько часов, однако существенным ограничением является невозможность анализа углерода, а также высокие пределы обнаружения серы и фосфора.

Оптико-эмиссионные спектрометры

Оптико-эмиссионные спектрометры позволяют анализировать все основные легирующие элементы в сталях и сплавах, включая углерод, серу, фосфор и др. По принципу работы эти приборы схожи со стилоскопами, но спектральные линии анализируются специальными детекторами.

Обыскривание должно происходить в инертной среде, поэтому для работы оптико-эмиссионных спектрометров требуется аргон. Спектрометры этого типа обычно довольно массивны и являются настольными или напольными приборами, а передвижные (мобильные) модели располагают на специальных тележках.

Несмотря на эти недостатки, оптико-эмиссионные спектрометры отличаются надёжностью, простотой эксплуатации, относительно невысокой стоимостью и требуют лишь простейшей пробоподготовки, благодаря чему на сегодняшний день этот метод является основным для анализа химического состава металлов в большинстве промышленных, экспертных и исследовательских лабораторий.

Портативные лазерные спектрометры

В последние годы на рынке появилось большое количество портативных лазерных приборов. По форме и размерам они похожи на портативные рентгенофлуоресентные спектрометры, а по сути работы – на оптико-эмиссионные приборы.

Анализ происходит за счёт измерения интенсивности спектральных линий в оптическом диапазоне, но их появление вызывается воздействием лазера. Портативные лазерные спектрометры выгодно применять при анализе больших потоков лёгких цветных сплавов (алюминия, магния, титана), т.к.

их анализ выполняется быстрее и точнее, чем на портативных анализаторах.

Однако лазерные анализаторы значительно более прихотливы, чем рентгенофлуоресентные спектрометры – они температурозависмы, требуют регулярных перекалибровок и периодического обслуживания, при этом углерод, ключевой элемент при анализе сталей, анализируется со слишком большой погрешностью.

Иные инструментальные методы

Иные спектральные приборы – атомно-абсорбционные спектрометры, оптико-эмиссионные спектрометры с индуктивно-связанной плазмой, фотоколориметры требуют предварительного растворения пробы, из-за чего менее удобны и в настоящее время применяются реже. Тем не менее, в некоторых случаях, они имеют некоторые преимущества.

Заключение

К сожалению, на сегодняшний день не существует универсального прибора, совмещающего в себе все преимущества разных типов приборов, поэтому выбор метода анализа в каждом конкретном случае необходимо основывать на индивидуальном анализе задач предприятия.

Наша компания ООО «ВЕЛМАС» поставляет все виды оборудования анализа химического состава сталей и сплавов. Мы приглашаем Вас ознакомиться с перечнем приборов. Наши компетентные менеджеры проконсультируют вас по всем вопросам и помогут подобрать приборы, подходящие для решения именно ваших задач.

Химический анализ металлов и сплавов — современные методы диагностики

Спектральный анализ металлов и сплавов

instrument.guru > Измерительные > Химический анализ металлов и сплавов — современные методы диагностики

Химический анализ металлов и сплавов является важной процедурой, с помощью которой можно контролировать наличие в том или ином металле каких либо, примесей и включений других металлов.

Физико-химические методы анализа металлов и сплавов позволят определить чистоту материала на предмет содержания в нем нежелательных примесей. Это в свою очередь позволит прогнозировать технические характеристики будущих деталей, которые будут производиться с применением того или иного металла либо сплавов нескольких металлов.

  • Когда и зачем необходим химический анализ металлов и сплавов
  • Методы химического анализа металлов
  • Эмиссионный химический анализ
  • Точность метода
  • Преимущества
  • Спектральный анализ
  • Точность метода
  • Преимущества
  • Заключение

Когда и зачем необходим химический анализ металлов и сплавов

Металлы, а также их сплавы широко используются в разных отраслях промышленности и народного хозяйства. В чистом виде металлы практически не существуют – они обязательно имеют в своем составе природные или технологические примеси.

От их типа и концентрации напрямую зависят эксплуатационные параметры будущей продукции, которая производится из металла. Использование химического анализа позволит установить его качественные и количественные свойства.

В процессе проведения этого анализа можно будет:

  • определить количественный состав элементов;
  • выявить наличие инородных соединений и их концентрацию;
  • провести идентификацию сплавов;
  • определять соотношение смесей в металлических сплавах при их маркировке.

Стоит отметить: современный химический анализ металлов и сплавов является важным этапом экспертизы, которая используется для определения качества продукции и проверки ее соответствия текущим стандартам.

В основном анализ проводится для:

  • экспертизы качества выпускаемых металлов и сплавов на предмет их соответствия текущим стандартам;
  • контроля технологических процессов на этапе производства;
  • выполнения входной экспертизы сырья;
  • разработки и создания новых сплавов;
  • сертификации продукции из металла;
  • освидетельствования чистых металлов.

Эмиссионный химический анализ

Этот метод исследования металлов позволяет за короткий промежуток времени с высокой вероятностью определить истинный состав исследуемого металлического образца.

На сегодня существует несколько разновидностей этого метода, но наибольшую популярность имеет атомно-эмиссионный спектральный анализ. Именно он используется в научной и промышленной отрасли для экспрессного получения данных о составе исследуемых образцов.

Эти методы анализа металлов и сплавов основаны на том принципе, что кратковременный высокотемпературный нагрев металла приводит к тому, что атомы вещества переводятся в возбужденное состояние и излучают свет в определенном интервале частот. Для каждого химического элемента характерна своя частота, по которой его и можно идентифицировать.

Полихроматическое излучение, которое получается вследствие такого разогрева металлического образца, фокусируется с помощью специальной оптической системы, с последующим раскладыванием в спектр и фиксированием регистратором.

После этого полученные данные обрабатываются с помощью компьютерной техники, на которой установлено специализированное программное обеспечение, позволяющее, используя аналитические инструменты, провести качественный и количественный анализ.

Точность метода

Метод эмиссионного анализа отличается высокими показателями чувствительности, что позволяет определять даже малейшие концентрации примесей в металлах и сплавах.

Показатель чувствительности этого метода находится в пределах 10-5…10-7%.

Что касается точности, то метод позволяет получить показатель в пределах 5% при небольших концентрациях примесей и до 3% при более высоком содержании примесей.

Преимущества

К основным преимуществам современного эмиссионного анализа относятся:

  • возможность параллельного определения сразу 70-ти элементов в составе металла или его сплава;
  • высокая скорость проводимого анализа;
  • низкий порог обнаружения примесей;
  • высокая точность и чувствительность;
  • информативность полученных результатов;
  • относительная простота проведения эксперимента;
  • возможность исследования больших изделий без ущерба их поверхностям.

Спектральный анализ

Спектральный анализ относится к методам качественного и количественного контроля составов металлических объектов. Он основан на проведении изучения спектров взаимодействия металла с используемым излучением.

Исследованию подлежат спектры электромагнитного излучения, спектры распределения элементарных частиц по энергиям и массам, а также спектры акустических волн. Комплексный анализ перечисленных спектров позволит получить детальную картину о составе исследуемого образца.

Спектральный анализ – это современный метод анализа металлов и сплавов, который основан на излучении и поглощении атомами электромагнитных волн при переходе из одного энергетического уровня на другой. Чтобы перевести атомы вещества в возбужденное состояние, в котором они могут излучать характеристическое излучение, в спектральном анализе используются разные источники света.

Общим для всех используемых источников является использование плазмы (высоко- или низкотемпературной), кинетической энергии частиц которой достаточно, чтобы перевести атомы вещества в возбужденное состояние. С помощью специального регистратора фиксируются полученные спектры, которые обрабатываются посредством программного обеспечения на компьютерной технике.

Спектральный анализ металлов и сплавов

Спектральный анализ металлов и сплавов

Информация о наличии микропримесей в чистых металлах, компонентов в сплавах необходима для проведения технологических процессов, выполнения исследовательских работ. Данные можно получить несколькими методами, которые отличаются точностью, продолжительностью определения, количеством требуемого оборудования, приспособлений, лабораторной посуды.
 

Анализатор состава металлов. Спектр возможностей современных моделей

Неразрушающий контроль химического состава с помощью анализатора металлов и сплавов используется в различных отраслях хозяйственной деятельности. На металлобазах и предприятиях Вторчермета так определяют марки сплавов, использованных в утилизируемых узлах.

В металлургии цель использования этой техники – контроль качества исходного сырья. Археологи применяют анализаторы для ориентировочного определения срока давности обнаруженных находок, а геологи – с целью количественного и качественного состава грунтов и минералов.

Классификация современных технологий анализа металлов

Химический анализ металлов позволяет количественно определять элементный состав материала, чем обеспечивается контроль качества, исследования причин отказов конструкций и т. п. Металлохимический анализ также применяется при так называемом обратном проектировании, когда исследуется характер отказа, по которому устанавливается, использовался ли правильный сплав.

Химический состав и микроструктура большинства металлических образцов могут быть определены одним из следующих способов:

  1. Металлографическим анализом и энергодисперсионной оптической спектрометрией. Способ используется для массового элементного анализа сталей, нержавеющих сталей, чугунов, медных, алюминиевых, кобальтовых, никелевых, оловянных и цинковых сплавов.
  2. Методом индуктивно связанной плазмы. Используется при массовом анализе небольших образцов, где требуется высокая точность даже при низких концентрациях элементов.
  3. Рентгеновской фотоэлектронной спектроскопией. Метод применяется для анализа никелевых сплавов и для полуколичественного анализа всех систем сплавов.
  4. Инфракрасном сжиганием, которое находит применение при определении в металле углерода, серы, а также связанных кислорода и водорода.

Если конкретные элементы должны быть определены с особо высокой точностью, то для их измерения могут проводиться испытания по всем вышеупомянутым методам. В необходимых случаях при помощи твердомеров определяется также и твёрдость образцов, что служит дополнительным подтверждением наличия в металле определённых химических элементов. В тех же целях производятся и испытания сталей на искру.

Типы анализаторов металла

Оптические эмиссионные спектрометры реализуют технологию, которая использует интенсивность света (испускаемого пламенем, плазмой, либо любым иным источником энергии, который действует на нужной длине волны) для определения количества элемента в образце. Эмиссионные спектрометры работают так.

Через образец пропускают высококонцентрированный электрический разряд большой тепловой мощности, нагревая его до температуры, при которой начинается термоэлектронная эмиссия. В результате происходит световое излучение на определённой длине волн, которое улавливается монохроматором.

Современные приборы оснащаются источниками контролируемого искрового разряда, что позволяет вести количественный анализ состава металлов.

Плазменные спектрометры относятся к устройствам портативного типа. Электрическая энергия в форме искры генерируется между электродом и образцом металла, в результате чего испарённые атомы приводятся в состояние высокой энергии — плазмы разряда.

Сделай сам
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: