В основе всех исследований состава металла с помощью традиционных методов лежит способность материала к взаимодействию с реагентами. Контроль состоит из следующих операций: подготовка поверхности пробы, его взвешивание и титрование. Такой анализ довольно трудоемкий и продолжительный. Сегодня такие методы используются крайне редко. На смену традиционных методов приходят новые, и среди них анализ химического состава, использующий физические явления, не требующий большого количество времени и дающий точный результат.
Преимущества современных методов спекктрального исследования:
- быстрота получения результата:
- минимальное количество необходимых дополнительных приспособлений;
- высокая точность результата;
- простота обращения;
- возможность использования приборов в полевых условиях.
Современные спектральные приборы, регистрирующие частоту волн эмиссии, дают точный анализ состава материала. Российские спектрометры надежны в работе, практичны, не слишком дороги. Поэтому они применяются при сертификации изделия и гарантируют высокую точность.
Статьи на тему
спектрального анализа
Атомно-эмисcионные измерения
Атомы элементов металла в результате их возбуждения излучают волны, на этом их свойстве и основывается спектральный метод анализа металла. Возбуждение атомов происходит за счет искрового, дугового или лазерного воздействия, осуществляемого генератором. Это специальный блок в спектрометре, который легко заменяется. Эмиссионный спектрометр измеряет частоту оптических волн, которые излучают атомы при возбуждении. Длина этой волны и величина наивысшей точки на экране спектрометра позволяет выявить тип элемента и его концентрацию.
Таким методом эксперты устанавливают марку стали, степень ее качества, анализируют химический состав сплавов. Преимущества атомно-эмиссионных измерений:
- можно анализировать вещества в различных агрегатных состояниях;
- необходимо минимальное количество материала;
- существуют стационарные и мобильные варианты.
Кроме того, поражает точность их измерений. Спектрометры обнаруживают массовые доли элементов с точностью до 0,0001%.
Определение химического состава металла
Химический состав металла выявляют для определения марки металла, так как от нее зависит фактическое качество материала и нормативные требования, которые к нему предъявляются. Марка материала влияет и на выбор метода исследования. Но определение химического состава не обнаружит причин деформаций, повреждений металлического оборудования, для этого требуется полная металловедческая экспертиза. А исследование химического состава без дополнительных анализов может заказать покупатель того или иного изделия в случае сомнения , что он покупает оборудование из той марки металла, которая поставлена в сертификате качества. В других случаях определение химического состава стали, чугуна или цветного металла является лишь первым этапом полной металловедческой экспертизы. То есть это первоначальные результаты, основываясь на которых, выбираются следующие методы анализа. Причины деформаций, других разрушений позволяет определить анализ по выявлению механических свойств материала и металлографический анализ его структуры на макро- и микроуровне.
Надо понимать, что металловедческая экспертиза не относится к видам химической экспертизы. Материаловедение никак не соприкасается с химией. Это прикладная наука, которая изучается на инженерных, станкостроительных, машиностроительных факультетах. Для проведения судебной металловедческой экспертизы привлекаются эксперты, имеющие инженерную специальность.
Исследование химического состава металла в составе судебной экспертизы проводят в настоящее время с помощью спектроскопических методов исследования. Наиболее распространенными являются метод рентгенофлуоресцентного анализа и атомно-эмиссионная спектроскопия. Последний метод считается наиболее точным, что очень важно при анализе материалов для суда. Этот универсальный метод основывается на возбуждении атомов частиц материала, излучение спектральных волн и анализ сигналов, пропорциональных частоте спектральных лучей. Затем спектрометры с помощью градуировочного анализа исследуют массовую долю элементов,их концентрацию.
Дополнительные устройства для работы с оптико-эмисcионным оборудованием
Для работы оптико-эмиссионного оборудования необходимы дополнительные приборы для очистки газов. Для лазерного спектрального исследования нужен чистый аргон. При неудовлетворительном состоянии газа, результаты будут неточны. Специальные устройства могут довести степень очистки таких газов, как аргон, водород, азот, обязательных для спектрального анализа до идеала. Используются в работе спектрометров и вакуумные насосы. Они нужны для удаления кислорода из рабочей камеры. В этом случае наиболее эффективны двухступенчатые пластинчато-роторные устройства. Среди эмиссионных спектрометров выделяются приборы, которые проводят неразрушающий контроль. В ходе их работы на поверхности материала могут образоваться очаги с глубиной всего лишь несколько микрон, что никак не влияет на последующую эксплуатацию оборудования. Для работы остальных приборов пробу подготавливают к исследованию отдельно.
Рентгено-флуоресцентный спектрометр
Рентгеновские лучи, излучаемые рентгено-флуоресцентным спектрометром. также позволяют выявить химический состав материала. Они возбуждают атомы частиц материала, которые в ответ образуют спектральные волны. Анализ частоты флоуресцентных линий дает качественную информацию о концентрации тех или иных элементов. Кроме стационарных приборов, существуют и мобильные спектрометры, которые проводят измерения быстро и без повреждения самого материала. С помощью таких спектрометров проводится анализ сталей, сплавов, композитных материалов и других сложных деталей. 45 химических элементов выявляются таким методом довольно быстро, также качественно проводится их анализ. Атомы с порядком до 11 имеют слабое излучение, поэтому практически не идентифируются. Для их выявления применяются другие химические или физические способы анализа. Рентгено-флуоресцентный спектрометр не применяется для исследования черных металлов, но для сортировки лома из цветных металлов он очень удобен. Спектрометр имеет цветной экран, на котором просматриваются все результаты, которые затем сохраняются в специальном файле. дополнительные калибровки позволяют расширить возможности рентгено-флуоресцентного спектрометра. Такая услуга выполняется на заводе-изготовителе или сервис-центре за дополнительную цену.
Принцип метода
В начале проведения исследования пробу испаряют, так как на яркость света, излучаемого газообразным веществом, влияет химический состав этого вещества. При излучении света твердыми или жидкими веществами такой связи не наблюдается. Для процесса испарения применяется электрические разряды в газах, пламя при высокой температуре. При высокой температуре молекула распадаются на атомы, их излучение и анализирует рентгено-флуоресцентный спектрометр. Для точного результата прибор выделяет излучение каждого отдельно взятого элемента.
Преимущества спектрального анализа металлов и сплавов
Существует много различных методов анализа химического состава материала. Но оптический спектральный метод относится к самым популярным и развивающимся. Он позволяет качественно исполнить такие исследования, как контроль особо чистых веществ, анализ готового оборудования, контроль металлургического литья, проведение анализа расположения руд, анализ сточных вод, загрязнения воздуха и даже исследование грунта Луны и химического состава звездного вещества. Как мы видим, спектральный анализ используют металлурги, химики, биологи, астрономы, работники сельского хозяйства и медицины, физики и другие специалисты в разных областях науки и промышленности.
Заказчиков привлекает быстрота получения результатов в ходе спектрального анализа. Например, мобильный стилометр за несколько секунд способен определить анализ химического состава для установления марки любых материалов. Квантометр за одну минуту анализа плавки металла в конвертерных печах может выявить 10-12 элементов, и это позволяет вовремя вносить корректировку в технологический процесс плавления. Поэтому современному специалисту в области инженерии важно знать основы и разные методы спектрального анализа.
Преимущества спектрального метода:
- в отличие от весового химического анализа спектральный анализ выделяется особой высокой чувствительностью(10-5…10-7 %);
- точность результатов особенно при малой концентрации веществ (3…5 %);
- возможность одновременного определения от 20 компонентов в составе материала и больше, в то время как химическом анализ устанавливает каждый элемент раздельно за несколько отдельных реакций;
- спектроскопический анализ не допускает разрушений в ходе проведения анализа. исследуемое изделие может впоследствии свободно эксплуатироваться;
- для исследования материала с помощью спектроскопии достаточно сотых долей грамма исследуемого вещества;
- спектральный метод анализа универсален: с помощью него можно определить химический состав разных материалов, от металла до живой клетки;
- результаты анализа могут храниться продолжительное время и являются документом, по которым можно производит многократную проверку правильности исследования
Кроме того, спектральный анализ остается сегодня единственным методом исследования отдельных областей. Например, исследование состава небесных и межзвездных тел возможно только спектральным методом.
Применение спектрального анализа
Областей применения спектрального анализа множество. Это практически все отрасли промышленности и быт. Например, спектральный анализ предпочтителен:
- при рассортировке цветного и черного металлического лома;
- при выявлении выбракоки;
- для проведения сертифицированного контроля материалов в литейной отрасли промышленности;
- для установления качества металла перед производством промышленных изделий;
Чтобы провести спектральный анализ, берут фрагмент металла или пробу, которую специально отливают аналогично основному материалу. Результаты можно получить за несколько минут. Этом метод актуален для исследования всех видов металла, от черноопрго до драгоценного.
В настоящее время производят стационарные спектрометры, которые используются в лабораторных условиях, мобильные приборы и портативные устройства, которые чаще всего используют при скупке металлического лома и их переработке.. Они невелики по размеру, удобны и производительны. В течение дня такие приборы могут делать до 1000 тестов. Используют портативные устройства и таких случаях, как:
- скупка золота, ювелирных изделий и ювелирного лома;
- покупка катализаторов автомобилей;
- скупка электронного лома.
Спектроскопы неприхотливы в применении, могут работать как в воздушной, так и в аргонной среде, к ним прилагается марочник металла, а количество исследуемого материала может быть неограниченным.
Заполните форму заказа