В данной статье представлен краткий обзор современных методов анализа химического состава металлов: оптико-эмиссионный, рентгенофлуоресцентный, лазерный. Разобраны особенности и преимущества каждого их методов.
Анализатор металлов и сплавов. Как выбрать ?
В настоящий момент существует достаточно большой выбор приборов, позволяющих проводить анализ химического состава и идентификацию марок различных материалов, как в условиях лаборатории, так и непосредственно на месте. Однако их многообразие не упрощает, а часто затрудняет правильный выбор анализатора металлов для конкретного применения. Какие же критерии при выборе анализатора металлов следует рассматривать в первую очередь, чтобы решить поставленную задачу с максимальным эффектом и при оптимальной цене? Прежде чем приступить к рассмотрению анализаторов металлов на рынке, полезно сформировать техническое задание с учетом следующих критериев:
- Набор химических элементов при проведении анализа и необходимость анализа «легких элементов» как Al, Si, Mg, C, S, P.
- Диапазоны содержаний измеряемых элементов, нижний предел диапазона по каждому элементу, точность определения в зависимости от содержания. Такой набор необходимо рассмотреть для каждой анализируемой основы.
- Место установки и эксплуатации анализатора металлов: лаборатория предприятия, цех, улица и т.д.
- Форма и вид объектов анализа – образцы литейного производства, фитинги, задвижки, электроды, проволока, мелкие детали и кусочки, возможность предварительной подготовки поверхности.
Ответив на эти вопросы можно однозначно подобрать тип прибора и его комплектацию.
В настоящее время существуют несколько основных спектральных методов экспресс анализа материалов, которые успешно используются в промышленности: оптико-эмиссионный искровой метод, рентгено-флуоресцентный метод, метод лазерной эмиссионной спектроскопии.
Оптико-эмиссионные анализаторы металлов.
Особенности: Нелинейность аналитических графиков. Необходимость построения эмпирических калибровочных моделей для конкретных аналитических задач. Использование стандартных образцов для калибровки и контроля результатов.
Преимущества:
1) Высокая точность анализа при определении низких содержаний примесных элементов. Анализ примесей практически любых элементов в металлических объектах в концентрациях от 0,0005%.
2) Определение низких концентраций «легких элементов» C, S, P, Al, Si, Mg с высокой точностью.
3) Стационарное, мобильное и портативное исполнение.
Ограничения:
1) Необходимость применения газа Аргон чистоты 99,998%.
2) Анализ только металлических объектов.
3) Размеры и вес комплекса.
Рентгенофлуоресцентные анализаторы металлов:
Особенности:
Линейность аналитических графиков. Возможность реализации метода фундаментальных параметров. Одновременный анализ большого количества элементов (30-40) в любых основах в концентрациях от 0 до 100%.
Преимущества:
1) Высокая точность при анализе высоких (от 10% и выше) содержаний. Например – высоколегированных сталей, сложных и цветных сплавов.
2) Возможность работы со «сложными» объектами различной формы и происхождения – неметаллы, ферросплавы, руды, почвы и т.д.
3) Возможность аппаратно реализовать метод в портативном приборе (вес менее 1,5 кг.).
4) Минимальные требования к подготовке поверхности образцов.
Ограничения:
1) Невозможен анализ углерода.
2) Анализ «легких» элементов S, P, Al, Si, Mg возможен с определенными ограничениями на диапазон концентраций и точность.
3) Нет возможности анализировать примеси на уровне 0,001%
Лазерные анализаторы:
Преимущества:
1) Высокая скорость анализа - 1 секунда (включая легкие элементы Al, Mg, Si).
2) Возможность аппаратно реализовать метод в портативном приборе (вес менее 1,5 кг.).
3) Отсутствует необходимость в предварительной пробоподготовке.
4) Отсутствует рентгеновское излучение (как в РФА).
Ограничения:
1) Невозможен анализ углерода.
2) Пределы обнаружения по большинству элементов - 0,1 %
Таким образом рентгенофлуоресцентные анализаторы (портативные) применяются для анализа и сортировки легированных сталей, идентификации марки цветных сплавов на основе меди, cвинца, олова, никеля, алюминия, титана, кобальта, молибдена и др, а также целый класс задач полевого анализа неметаллических объектов: руд, минералов, порошков, почв, ферросплавов и пр. Одним из лучших на сегодняшний день на рынке портативный рентгенофлуоресцентных анализаторов является X-MET 8000 от HITACHI.
Портативные лазерные анализаторы металлов преимущественно используются для оперативного контроля и сверхбыстрой сортировки металлов в условиях цеха, сортировки металлического лома в сложных цеховых условиях. Предлагаем ознакомиться с первым лазерным анализатором (технология LIBS) - VULCAN от HITACHI.
По сравнению с рентгено-флуоресцентными и лазерными методами искровые оптико-эмиссионные анализаторы имеют преимущества при анализе с высокой точностью низких примесей в различных металлах, измерении «легких» элементов. Такие спектрометры являются идеальным решением при анализе низколегированных сталей (где требуется анализ таких элементов как C, S, P) а также при анализе металлургических расплавов по ходу плавки, где предъявляются высокие требования к диапазону обнаружения элементов и точности определения.
Самыми совершенными и не имеющими на настоящий момент аналогов в мире в этом классе являются портативный и мобильный спектрометры PMI-MASTER, а также стационарные высокоточные анализаторы FOUNDRY-MASTER, которые отлично зарекомендовали себя на рынке с 1999 года. Простота в эксплуатации и обслуживании, надежность и высокие аналитические характеристики являются визитной карточкой спектрометров этой серии.
В настоящий момент на рынке стационарных спектрометров высокого класса FOUNDRY-MASTER LAB является первым в мире анализатором аналитические характеристики которого максимально приближены к самым дорогостоящим спектрометрам, созданным с использованием технологии ФЭУ.
