Analiza spektralna metalu. Termoelektryczny analizator metali i stopów Tamis. Przeprowadzanie testów w przedsiębiorstwie klienta

Badania właściwości metali i stopów są poszukiwane w różnych dziedzinach: w budownictwie, projektowaniu inżynieryjnym, inżynierii mechanicznej i budowie obrabiarek. W ramach badań możliwe jest zbadanie właściwości konstrukcji metalowych, rur, kształtek, składu jakościowego i ilościowego stopów, metali i wyrobów z nich wykonanych.

Celem badań metalurgicznych może być wykrycie śladów metalizacji na przedmiocie, identyfikacja składu chemicznego metali i stopów. Badania tego rodzaju pomagają ustalić fakty dotyczące podrabiania produktów. Na podstawie badań fizykochemicznych można ustalić naruszenie procesu produkcyjnego spowodowane różnymi wadami metalu lub stopu. Takie naruszenia mogą mieć wpływ na żywotność produktu.

Badanie metali, stopów i wyrobów z nich wykonanych ma szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach. Wiedzę metalurgiczną wykorzystuje się także w obszarach związanych z ochroną konsumentów.

Badanie metali jest szeroko stosowane w kryminalistyce do badania produktów wykonanych z metali szlachetnych. Do obiektów takich zaliczają się wszystkie części, których skład zawiera metale szlachetne (złoto, srebro, platyna itp.).

Badanie metali i stopów określa:

• skład produktu;
• metoda przygotowania;
• szereg zastosowań;
• metody działania;

Zgodnie z celem badań badanie rozwiązuje następujące problemy:

Zadania identyfikacyjne:

• określenie cech klasyfikacyjnych badanego przedmiotu;
• ustalenie źródła produkcji porównywanych wyrobów metalowych;

Obiekty przeznaczone do badania metali, stopów i wyrobów z nich wykonanych:

Lista obiektów tego badania jest bardzo szeroka, co jest konsekwencją stosowania wyrobów metalowych i ich stopów we współczesnym życiu. Wszystkie przedmioty metalowe klasyfikuje się zazwyczaj ze względu na materiał, z którego są wykonane oraz ze względu na ich funkcjonalność.

• broń ostra (noże, szable, sztylety, sztylety, kastety, miecze, szpilki itp.);
• Części zamienne do samochodów;
• wyroby z metali żelaznych (druty i kable, szyny, stopki, wyroby żeliwne itp.);
• wyroby z metali nieżelaznych (kształtki, rury, półfabrykaty itp.);
• produkty wykonane z metali szlachetnych (części elektroniczne, biżuteria itp.);
• artykuły gospodarstwa domowego (naczynia, elementy odzieży, części mebli, lampy itp.).

Współpracujemy z kompleksem laboratoryjnym wyposażonym w niezbędny sprzęt. Nasza firma zatrudnia specjalistów, którzy mają możliwość przeprowadzenia szerokiego zakresu badań

Skład chemiczny substancji– najważniejsza cecha materiałów używanych przez ludzkość. Bez jej dokładnej wiedzy nie da się z zadowalającą dokładnością zaplanować procesów technologicznych w produkcji przemysłowej. Ostatnio wymagania dotyczące określania składu chemicznego substancji stały się jeszcze bardziej rygorystyczne: wiele dziedzin działalności przemysłowej i naukowej wymaga materiałów o określonej „czystości” - są to wymagania dotyczące dokładnego, stałego składu, a także surowe ograniczenia dotyczące obecność zanieczyszczeń obcych substancji. W związku z tymi tendencjami opracowywane są coraz bardziej postępowe metody określania składu chemicznego substancji. Należą do nich metoda analizy spektralnej, która zapewnia dokładne i szybkie badanie chemii materiałów.

Fantazja światła

Charakter analizy spektralnej

(spektroskopia) bada skład chemiczny substancji na podstawie ich zdolności do emitowania i pochłaniania światła. Wiadomo, że każdy pierwiastek chemiczny emituje i pochłania charakterystyczne dla siebie widmo światła, pod warunkiem, że można go sprowadzić do stanu gazowego.

W związku z tym możliwe jest określenie obecności tych substancji w konkretnym materiale na podstawie ich unikalnego widma. Nowoczesne metody analizy spektralnej pozwalają określić obecność w próbce substancji o masie do miliardowych części grama - odpowiada za to wskaźnik natężenia promieniowania. Wyjątkowość widma emitowanego przez atom charakteryzuje jego głęboki związek ze strukturą fizyczną.

Światło widzialne to promieniowanie 3,8 *10 -7 zanim 7,6*10 -7 m, odpowiedzialny za różne kolory. Substancje mogą emitować światło tylko w stanie wzbudzonym (stan ten charakteryzuje się podwyższonym poziomem energii wewnętrznej) w obecności stałego źródła energii.

Otrzymując nadmiar energii, atomy substancji emitują ją w postaci światła i wracają do normalnego stanu energetycznego. To właśnie światło emitowane przez atomy wykorzystuje się do analizy widmowej. Do najpowszechniejszych rodzajów promieniowania zalicza się: promieniowanie cieplne, elektroluminescencję, katodoluminescencję, chemiluminescencję.

Analiza spektralna. Barwienie płomieniowe jonami metali

Rodzaje analizy spektralnej

Wyróżnia się spektroskopię emisyjną i absorpcyjną. Metoda spektroskopii emisyjnej opiera się na właściwościach pierwiastków emitujących światło. Aby wzbudzić atomy substancji, stosuje się ogrzewanie w wysokiej temperaturze, równe kilkuset, a nawet tysiącom stopni - w tym celu próbkę substancji umieszcza się w płomieniu lub w polu silnych wyładowań elektrycznych. Pod wpływem wysokich temperatur cząsteczki substancji dzielą się na atomy.

Atomy, otrzymując nadmiar energii, emitują ją w postaci kwantów światła o różnych długościach fal, które są rejestrowane przez urządzenia spektralne – urządzenia wizualnie przedstawiające powstałe widmo światła. Urządzenia spektralne pełnią także rolę elementu oddzielającego układ spektroskopowy, gdyż sumuje się strumień świetlny ze wszystkich substancji występujących w próbce, a do jego zadań należy podział całego układu świetlnego na widma poszczególnych pierwiastków oraz określenie ich natężenia, które pozwolą w przyszłości wyciągnąć wnioski na temat ilości pierwiastka występującego w całkowitej masie substancji.

• W zależności od sposobu obserwacji i rejestracji widm wyróżnia się przyrządy spektralne: spektrografy i spektroskopy. Te pierwsze rejestrują widmo na kliszy fotograficznej, drugie umożliwiają oglądanie widma w celu bezpośredniej obserwacji przez osobę za pomocą specjalnych lunet. Do określenia wymiarów wykorzystuje się specjalistyczne mikroskopy, które umożliwiają określenie długości fali z dużą dokładnością.
• Po zarejestrowaniu widma światła jest ono poddawane dokładnej analizie. Identyfikuje się fale o określonej długości i ich położenie w widmie. Następnie dokonuje się korelacji pomiędzy ich pozycją a przynależnością do pożądanych substancji. Odbywa się to poprzez porównanie danych o położeniu fal z informacjami zawartymi w tabelach metodologicznych wskazujących typowe długości fal i widma pierwiastków chemicznych.
• Spektroskopię absorpcyjną przeprowadza się podobnie do spektroskopii emisyjnej. W tym przypadku substancję umieszcza się pomiędzy źródłem światła a aparatem spektralnym. Przechodząc przez analizowany materiał, emitowane światło dociera do aparatu widmowego z „zapadami” (liniami absorpcji) na określonych długościach fal – stanowią one widmo pochłonięte przez badany materiał. Dalsza kolejność badań jest podobna dla powyższego procesu spektroskopii emisyjnej.

Otwarcie analizy widmowej

Znaczenie spektroskopii dla nauki

Analiza spektralna pozwoliła ludzkości odkryć kilka pierwiastków, których nie można było określić tradycyjnymi metodami rejestracji substancji chemicznych. Są to pierwiastki takie jak rubid, cez, hel (odkryto go za pomocą spektroskopii Słońca - na długo przed jego odkryciem na Ziemi), ind, gal i inne. Linie tych pierwiastków wykryto w widmach emisyjnych gazów i w momencie ich badań nie można było ich zidentyfikować.

Stało się jasne, że są to elementy nowe, nieznane dotychczas. Spektroskopia wywarła poważny wpływ na ukształtowanie się współczesnego przemysłu metalurgicznego i inżynierii mechanicznej, przemysłu nuklearnego i rolnictwa, gdzie stała się jednym z głównych narzędzi systematycznej analizy.

Spektroskopia nabrała ogromnego znaczenia w astrofizyce.

Prowokacja kolosalnego skoku w rozumieniu budowy Wszechświata i potwierdzenie faktu, że wszystko, co istnieje, składa się z tych samych pierwiastków, których m.in. jest mnóstwo na Ziemi. Dziś metoda analizy spektralnej pozwala naukowcom określić skład chemiczny gwiazd, mgławic, planet i galaktyk znajdujących się miliardy kilometrów od Ziemi - obiekty te oczywiście nie są dostępne metodom bezpośredniej analizy ze względu na ich dużą odległość.

Metodą spektroskopii absorpcyjnej można badać odległe obiekty kosmiczne, które nie posiadają własnego promieniowania. Wiedza ta pozwala nam ustalić najważniejsze cechy obiektów kosmicznych: ciśnienie, temperaturę, cechy strukturalne i wiele innych.

Metody prowadzenia analiz laboratoryjnych w Centrum Ekspertyz Chemicznych ANO z roku na rok są coraz bardziej zaawansowane, ale niewątpliwie wiodącą pozycję zajmuje analiza spektralna metali i wyrobów z nich wykonanych. Co więcej, polega ona nie tylko na identyfikacji elementów, które je tworzą, ale także na określeniu ich cech i właściwości, które muszą być uwzględnione w tych układach.

Co to jest analiza spektralna metali

Badanie to pozwala określić skład ilościowy i jakościowy metali. Przeprowadzany jest bezpośrednio w warunkach laboratoryjnych przez doświadczonych specjalistów. Określenie wskaźników ilościowych polega na obliczeniu objętości, zawartości zanieczyszczeń wskazanych liczbowo i procentowo.

Określenie wskaźników jakości oznacza identyfikację właściwości i cech konkretnego komponentu. Obydwa rodzaje analiz przeprowadzamy przy użyciu nowoczesnego sprzętu i specjalnych odczynników.

Dobór materiałów do badań spektralnych

Nie ulega wątpliwości, że analizę spektralną metali można prowadzić w różnych dziedzinach. Najczęściej ma zastosowanie w obszarze metalurgii, gdyż tam trzeba tworzyć instytucje, które za pomocą specjalnych metod identyfikują jakość wyrobów przemysłowych danej marki.

Wskazane jest przeprowadzenie tej analizy przed zakupem dużej partii wyrobów metalowych, aby zapewnić ich jakość i przydatność. Aby przeprowadzić analizę, klient będzie musiał jedynie dostarczyć do laboratorium niewielką próbkę metalu i wypełnić niezbędną dokumentację. Wyniki badania możesz otrzymać w terminie wyznaczonym przez konkretną instytucję.

Dla każdej branży, która jest w ten czy inny sposób związana z metalami - od zakupów po zakład metalurgiczny, ważny jest skład surowców. Metale i stopy muszą spełniać określone parametry zarówno, aby wytworzyć produkt wysokiej jakości, jak i aby móc obiektywnie ocenić koszt kupowanego materiału. Jednym z tych parametrów jest analiza chemiczna składu, którą można przeprowadzić bez uciekania się do skomplikowanych odczynników i długotrwałych procesów.

Jedną z metod określenia dokładnego składu metalu jest analiza spektralna. Polega na oddziaływaniu materii z widmem promieniowania, w tym elektromagnetycznym i akustycznym. Atomy każdego pierwiastka chemicznego mają własną częstotliwość rezonansową, przy której emitują lub pochłaniają światło. Liczba i intensywność linii wyświetlanych przez spektrometr zależy od ilości i stanu substancji. W zależności od celów stosuje się różne metody analizy spektralnej.

Analiza spektralna złota

Do określenia składu metalu stosuje się analizę fluorescencji rentgenowskiej (elementarnej). Spektrometr wystawia materiał na działanie promieniowania rentgenowskiego, powodując, że elektrony w substancji przemieszczają się do wysokich poziomów energii. Nadmiar energii w postaci fotonu o ściśle określonej wartości dla każdej substancji dociera do detektora urządzenia. Foton przetwarzany jest na impuls napięcia, odczyty są pobierane przez urządzenie i przesyłane na ekran w postaci wykresu lub wskaźników cyfrowych.

Sama metoda analizy została odkryta na początku XX wieku, a urządzenie do fluorescencji rentgenowskiej powstało dopiero w 1948 roku. Obecnie spektrometry stały się powszechne - stosuje się je nie tylko w metalurgii, jubilerstwie i przemyśle chemicznym, ale także w przemyśle naftowym, archeologii i za ich pomocą określają obecność metali ciężkich w glebie i wodzie oraz w produktach spożywczych. Używają ich ekolodzy i geolodzy, a nawet statki międzyplanetarne pobierające próbki skał są wyposażone w spektrometry. Powszechność tej metody wiąże się z szybkością uzyskiwania wyników i dużą dokładnością wskaźników.

Zastosowanie analizy spektralnej

Podczas recyklingu analiza spektralna pomaga w dokładnym sortowaniu złomu żelaznego i nieżelaznego, a także w określeniu odrzutu; w odlewniach za jej pomocą gotowe produkty poddawane są kontroli przyjęcia i certyfikacji; w przemyśle służy do potwierdzenia jakości materiałów wchodzących do produkcji. Do analizy pobiera się albo specjalnie odlane próbki o składzie podobnym do metalu nieszlachetnego, albo analizuje się sam metal. W ciągu kilku minut uzyskasz analizę stali i żeliwa, miedzi, aluminium, stopów ołowiu i cyny, stopów tytanu, stopów oraz zawartości metali szlachetnych.

W zależności od przeznaczenia i objętości wyróżnia się spektrometry laboratoryjne stacjonarne, mobilne i przenośne. Te ostatnie są najbardziej popularne w firmach zajmujących się skupem metali, ponieważ mają niewielkie rozmiary, wagę, wygodny „pistoletowy” kształt, wysoką wydajność - około 1000 testów dziennie i dokładność odczytów. Są proste w obsłudze, pracują w środowisku powietrza i argonu, posiadają metalową etykietę, a ilość elementów identyfikowalnych zależy od charakterystyki i profilu organizacji – zdarzają się urządzenia o nieograniczonej liczbie.

Przenośne analizatory pozwalają określić ilość zanieczyszczeń w złomie jubilerskim przy zakupie złota, skupowi katalizatorów samochodowych, złomu elektronicznego, metali nieżelaznych i żelaznych oraz ich dalszej obróbce towarzyszy również analiza spektralna.

Analiza spektralna w Moskwie

Nasza firma zapewnia błyskawiczną ocenę przyjętych do skupu wyrobów ze złota. Sprzęt, którym się posługujemy, w niecałą minutę określa dokładną zawartość złota i innych metali. Pozwala to na szybką i obiektywną ocenę w obecności Klienta.

Analiza chemiczna metali i stopów jest ważną procedurą, dzięki której można monitorować obecność jakichkolwiek zanieczyszczeń lub wtrąceń innych metali w danym metalu.

Fizykochemiczne metody analizy metali i stopów pozwolą określić czystość materiału pod kątem zawartości niepożądanych zanieczyszczeń. To z kolei umożliwi przewidzenie właściwości technicznych przyszłych części, które będą produkowane przy użyciu tego czy innego metalu lub stopów kilku metali.

Kiedy i dlaczego konieczna jest analiza chemiczna metali i stopów?

Metale i ich stopy znajdują szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu i gospodarce narodowej. Metale praktycznie nie występują w czystej postaci, z konieczności zawierają zanieczyszczenia naturalne lub technologiczne.

Parametry operacyjne przyszłych produktów wykonanych z metalu zależą bezpośrednio od ich rodzaju i stężenia. Zastosowanie analizy chemicznej pozwoli ustalić jego właściwości jakościowe i ilościowe.

Podczas tej analizy możliwe będzie:

• określić skład ilościowy pierwiastków;
• zidentyfikować obecność obcych związków i ich stężenie;
• identyfikować stopy;
• określić stosunek mieszanin stopów metali podczas ich etykietowania.

To jest nic nie warte: Współczesna analiza chemiczna metali i stopów jest ważnym etapem badań, który służy określeniu jakości produktów i weryfikacji ich zgodności z obowiązującymi normami.

Analizę przeprowadza się głównie dla:

• badanie jakości produkowanych metali i stopów w celu określenia ich zgodności z obowiązującymi normami;
• kontrola procesów technologicznych na etapie produkcji;
• przeprowadzanie kontroli przyjęcia surowców;
• rozwój i tworzenie nowych stopów;
• certyfikacja wyrobów metalowych;
• kontrola czystych metali.

Metody analizy chemicznej metali

Obecnie istnieje wiele różnych metod pozwalających na jakościową analizę metali i ich stopów.

Stosowane metody muszą zapewniać:

• szybkość procedury analitycznej;
• wysoka dokładność wyników;
• niemożliwa do hamowania kontrola;
• łatwość eksperymentowania;
• możliwość wykorzystania technik analitycznych w cyklu produkcyjnym.

Do głównych metod kontroli najczęściej stosuje się analizę spektralną i chemiczną analizę emisji. Rozważmy ich cechy i zalety.

Analiza chemiczna emisji

Ta metoda badania metali pozwala z dużym prawdopodobieństwem określić w krótkim czasie prawdziwy skład badanej próbki metalu.

Obecnie istnieje kilka odmian tej metody, ale najpopularniejszą jest analiza widma emisji atomów. Znajduje zastosowanie w przemyśle naukowym i przemysłowym w celu szybkiego uzyskania danych o składzie badanych próbek.

Te metody analizy metali i stopów opierają się na zasadzie, że krótkotrwałe ogrzewanie metalu w wysokiej temperaturze powoduje wzbudzenie atomów substancji i emitowanie światła w określonym zakresie częstotliwości. Każdy pierwiastek chemiczny ma swoją częstotliwość, według której można go zidentyfikować.

Promieniowanie polichromatyczne, które powstaje w wyniku takiego nagrzania próbki metalu, zostaje skupione za pomocą specjalnego układu optycznego, a następnie rozłożone na widmo i zarejestrowane przez rejestrator.

Następnie uzyskane dane są przetwarzane przy użyciu sprzętu komputerowego, na którym zainstalowane jest specjalistyczne oprogramowanie, które pozwala, przy wykorzystaniu narzędzi analitycznych, przeprowadzić analizę jakościową i ilościową.

Dokładność metody

Metoda analizy emisji charakteryzuje się dużą czułością, co pozwala na określenie nawet najmniejszych stężeń zanieczyszczeń w metalach i stopach.

Czułość tej metody mieści się w przedziale 10 -5...10 -7%.

Jeśli chodzi o dokładność, metoda pozwala uzyskać wskaźnik w granicach 5% przy niskich stężeniach zanieczyszczeń i do 3% przy wyższych zawartościach zanieczyszczeń.

Zalety

Do głównych zalet nowoczesnej analizy emisji zalicza się:

• możliwość jednoczesnego oznaczania 70 pierwiastków w składzie metalu lub jego stopu;
• duża prędkość analizy;
• niski próg wykrywania zanieczyszczeń;
• wysoka dokładność i czułość;
• treść informacyjna uzyskanych wyników;
• względna prostota eksperymentu;
• możliwość badania dużych produktów bez uszkodzenia ich powierzchni.

Analiza spektralna

Analiza spektralna odnosi się do metod jakościowej i ilościowej kontroli składu przedmiotów metalowych. Polega na badaniu widm oddziaływania metalu z zastosowanym promieniowaniem.

Przedmiotem badań są widma promieniowania elektromagnetycznego, widma rozkładu cząstek elementarnych według energii i masy, a także widma fal akustycznych. Kompleksowa analiza wymienionych widm pozwoli uzyskać szczegółowy obraz składu badanej próbki.

Analiza spektralna to nowoczesna metoda analizy metali i stopów, która opiera się na emisji i absorpcji fal elektromagnetycznych przez atomy podczas przejścia z jednego poziomu energetycznego na drugi. Aby przekształcić atomy substancji w stan wzbudzony, w którym mogą emitować charakterystyczne promieniowanie, w analizie spektralnej wykorzystuje się różne źródła światła.

Wspólne dla wszystkich stosowanych źródeł jest zastosowanie plazmy (wysokiej lub niskiej temperatury), której energia kinetyczna cząstek jest wystarczająca do przekształcenia atomów substancji w stan wzbudzony. Za pomocą specjalnego rejestratora powstałe widma są rejestrowane i przetwarzane za pomocą oprogramowania komputerowego.

Dokładność metody

Chemiczna analiza spektralna jest metodą bardzo dokładną, ale jednocześnie bardzo wrażliwą na obecność zanieczyszczeń w badanych próbkach.

Wskaźnik dokładności dla tej metody waha się od 10 -7 do 10 -6%, a względne odchylenie standardowe wynosi około 0,15...0,3.

Zalety

• łatwość kontroli próbek testowych;
• potrzeba minimalnej ilości substancji badanej;
• umiejętność oznaczania różnych zanieczyszczeń;
• wysoka dokładność i niezawodność pomiarów;
• możliwość zastosowania metody w warunkach procesu technologicznego.

Wniosek

Wykonywanie analiz chemicznych metali i stopów stało się niezbędną umiejętnością w różnych gałęziach przemysłu. Bez tej procedury nie można prowadzić procesów technologicznych w przemyśle produkcji stali, jest ona niezbędna przy tworzeniu i wytwarzaniu nowych materiałów, a także monitorowaniu wytwarzanych wyrobów przez współczesne przedsiębiorstwa.

Od poprawności i dokładności analizy będzie zależała jakość i niezawodność przyszłych produktów wytwarzanych z metali i ich stopów.