Testen van metaalsamenstelling: 8 beproefde methoden

Heb je je ooit afgevraagd welke geheimen verborgen liggen in de glanzende oppervlakken van metalen? In dit fascinerende artikel duiken we in de fijne kneepjes van de analyse van metaalsamenstelling. Onze deskundige auteur, met jarenlange ervaring in werktuigbouwkunde, neemt je mee op een reis om de mysteries van ferro- en non-ferrometalen te ontrafelen. Ontdek de geavanceerde methoden die worden gebruikt om deze materialen te testen en te analyseren en doe waardevolle inzichten op die je inzicht in dit cruciale vakgebied zullen vergroten.

Inhoudsopgave

Metaalmaterialen omvatten een hele reeks opties, zoals zuivere metalen, legeringen en gespecialiseerde metalen. Ze hebben talrijke toepassingen in verschillende industrieën, zoals de luchtvaart, machines en computerhardware.

Met de groeiende vraag naar metalen in verschillende industrieën, zijn er een aantal ingewikkelde materialen ontstaan.

De samenstelling van metalen speelt een cruciale rol bij het bepalen van de eigenschappen van deze materialen.

Een goed begrip van de samenstelling en eigenschappen van metalen kan het effectieve gebruik van deze materialen in verschillende producten verbeteren.

Tijdens productieprocessen doen zich twee veelvoorkomende problemen voor: het identificeren van het type metaalmateriaal en ervoor zorgen dat het voldoet aan de gewenste materiaalvereisten.

Door de samenstelling van metaalmaterialen te analyseren, wordt het mogelijk om de samenstelling van het materiaal te begrijpen, waardoor de productkwaliteit kan worden bewaakt, problematische producten kunnen worden geanalyseerd en potentiële problemen kunnen worden geïdentificeerd om verborgen gevaren te elimineren.

Kennis van metaalmateriaalanalyse

Er zijn meer dan 90 soorten metaal die in de natuur voorkomen, zoals ijzer, koper, aluminium, tin, nikkel, goud, zilver, lood en zink.

Een legering is een combinatie van twee of meer metalen, of een combinatie van metaal en niet-metaal, die metaalachtige eigenschappen heeft.

Veel voorkomende legeringen zijn staallegeringen gemaakt van ijzer en koolstof, roestvrij staal dat bestaat uit ijzer, chroom en nikkel, en messing dat wordt gevormd door koper en zink.

Metalen materialen worden gewoonlijk ingedeeld in drie groepen: ferrometalen, non-ferrometalen en speciale metaalmaterialen.

Ferrometalen, ook bekend als ijzer- en staalmaterialen, omvatten puur ijzer, gietijzer met 2% tot 4% koolstof, koolstofstaal met minder dan 2% koolstof, en verschillende andere metalen. soorten staal zoals constructiestaal, roestvrij staal, hittebestendig staal, gereedschapsstaal, superlegering, precisielegering, enz. voor verschillende toepassingen.

In bredere zin kunnen ferrometalen ook legeringen van chroom en mangaan omvatten.

IJzer is het meest overvloedige en rendabele metaal op aarde en is een essentieel basismateriaal voor bijna alle industrieën.

Het zit in koelkasten, keukengerei, wasmachines, auto's, spoorwegen, trams, ijzeren bruggen, schepen, elektriciteitsmasten, gebouwen, fabrieken en machines.

Non-ferrometalen zijn alle metalen en hun legeringen behalve ijzer, chroom en mangaan. Ze worden gewoonlijk ingedeeld in lichte metalen, zware metalen, edelmetalen, halfmetalen, zeldzame metalen en zeldzame aardmetalen.

Vergeleken met zuivere metalen hebben legeringen hogere sterkte en hardheid en lagere weerstands- en temperatuurcoëfficiënten, wat resulteert in betere algemene mechanische eigenschappen.

Veel voorkomende non-ferro legeringen zijn aluminium, koper, magnesium, nikkel, tin, titanium en zinklegeringen.

Deze materialen worden op grote schaal gebruikt als structurele en functionele onderdelen in onder andere de machinebouw, de bouw, elektronica, lucht- en ruimtevaart en het gebruik van kernenergie.

Gerelateerde lectuur: Ferro- vs Non-ferrometalen

Analysemethoden en testmethoden voor metalen

De methoden voor het analyseren en testen van de samenstelling van metaalmaterialen zijn in de loop der tijd geëvolueerd van traditionele titratie en spectrofotometrie naar meer geavanceerde technieken zoals plasma-emissiespectrometrie en vonkendirecte afleesspectrometrie. Het testproces is ook veranderd, waardoor gelijktijdige analyse van meerdere elementen mogelijk is geworden, wat de efficiëntie en nauwkeurigheid heeft verbeterd.

De principes en kenmerken van de verschillende testmethoden zijn als volgt:

1. Spectrofotometrie

Spectrofotometrie is een veelgebruikte methode voor het kwantificeren van metalen onderdelen. Het omvat het meten van de absorptie en lichtintensiteit binnen een specifiek golflengtebereik om kwalitatieve en kwantitatieve analyses uit te voeren.

Deze methode staat bekend om zijn brede toepassing, hoge gevoeligheid, goede selectiviteit, hoge nauwkeurigheid en lage kosten, maar heeft als nadeel dat het maar één element tegelijk kan analyseren.

De detectie-instrumenten die gebruikt worden in spectrofotometrie zijn onder andere ultraviolette spectrofotometers, zichtbare spectrofotometers en infraroodspectrofotometers.

Spectrofotometrie

2. Titratie

Titratie is een methode om de metaalcomponenten in een oplossing te testen met een standaardconcentratie van reagentia. De metaalcomponenten reageren volledig met de reagentia om het uiteindelijke titratie-eindpunt te bereiken. Deze methode kan worden gebruikt om stoffen te testen met een gehalte van meer dan 1%, maar heeft als nadeel dat de efficiëntie laag is.

Titratie

3. Atoomspectrometrie

Atoomabsorptiespectrometrie (AAS) en atoomemissiespectrometrie (AES) zijn traditionele technologieën die worden gebruikt om de samenstelling van metaalmaterialen te analyseren.

AAS maakt gebruik van het principe van kwantificering van het gehalte van de geanalyseerde elementen door het meten van de absorptie-intensiteit van de buitenste elektronen van atomen in de grondtoestand in gasvormige toestand aan de corresponderende atomaire resonantielijn van zichtbaar licht en ultraviolet licht.

Deze methode is ideaal voor gasvormige atoomabsorptiestraling en wordt gekenmerkt door hoge gevoeligheid, sterk anti-interferentievermogen, sterke selectiviteit, breed analysebereik en hoge precisie.

Het heeft echter beperkingen zoals het onvermogen om meerdere elementen tegelijkertijd te analyseren, lage gevoeligheid bij het bepalen van onoplosbare elementen en slechte prestaties bij het meten van complexe monsters.

AES daarentegen is gebaseerd op het principe dat elk elemention of atoom specifieke elektromagnetische straling uitzendt wanneer het wordt blootgesteld aan elektrische of thermische excitatie.

Deze methode maakt gebruik van emitters voor kwalitatieve en kwantitatieve analyse van elementen en kan meerdere elementen tegelijk testen met een kleiner benodigd monster en snellere resultaten.

Het heeft echter een lage nauwkeurigheid en wordt alleen gebruikt om metalen onderdelen te analyseren en kan niet worden toegepast op de meeste niet-metalen onderdelen.

Atoomspectrometrie

4. Röntgenfluorescentiespectrometrie

Röntgenfluorescentiespectrometrie wordt veel gebruikt voor de bepaling van metaalelementen en is een veelgebruikte methode om de samenstelling van metaalmaterialen te analyseren. Het testprincipe is gebaseerd op het feit dat atomen in hun grondtoestand zich in een laagenergetische toestand bevinden, maar zodra ze worden geëxciteerd door straling van een bepaalde frequentie, gaan ze over in een hoogenergetische toestand en zenden ze fluorescentie uit.

De golflengte van deze fluorescentie is uniek en door deze röntgenfluorescentiespectraallijnen te meten, kan het type elementen in het monster worden bepaald. Het gehalte aan elementen kan worden geschat door de intensiteit van de spectraallijnen van het monster te vergelijken met de referentiespectraallijnen van een standaardmonster.

Deze methode is een kwalitatieve en semikwantitatieve benadering die voornamelijk wordt gebruikt om de inhoud van de metaalsamenstellingsanalyse te benaderen.

Röntgenfluorescentiespectrometrie

5. Inductief gekoppelde plasmaspectrometrie

Inductief gekoppeld plasma atoomemissiespectrometrie (ICP-AES) is momenteel de meest gebruikte methode. Het principe is om metaalelementen te exciteren, waardoor elektronische overgangen ontstaan die resulteren in de emissie van spectraallijnen met bepaalde intensiteiten die worden gebruikt om de elementen en hun concentraties te bepalen.

Deze methode heeft een breed toepassingsgebied, is zeer gevoelig, heeft een snelle analysesnelheid en biedt een hoge nauwkeurigheid. Het kan een batch monsters tegelijkertijd testen en meerdere elementen onder één markeerlijn bepalen.

Inductief gekoppelde plasmaspectrometrie

6. Vonk Directe Aflezing Spectrometrie

De Spark Direct Reading Spectrometer maakt gebruik van elektrische bogen of vonken op hoge temperatuur om elementen in een monster direct te verdampen en te exciteren vanuit de vaste fase, waardoor ze karakteristieke golflengten uitstralen.

Deze golflengten worden vervolgens gesplitst met behulp van een rooster, waardoor een spectrum ontstaat dat op golflengte is gerangschikt. Karakteristieke spectraallijnen van de elementen gaan door de uitgangsspleet naar hun respectieve fotomultiplicatorbuizen, waar het optische signaal wordt omgezet in een elektrisch signaal.

Het controle- en meetsysteem integreert het elektrische signaal, dat vervolgens door een computer wordt verwerkt om de procentuele inhoud van elk element te bepalen.

Deze methode is zeer nauwkeurig en kan gelijktijdig meerdere elementen analyseren, met kwalitatieve en kwantitatieve resultaten voor tientallen elementen verkregen in een enkele excitatie en analyse.

Het is snel, efficiënt en vereist geen dure chemische reagentia of speciale hulpstoffen. Direct testen van vaste monsters is mogelijk.

De vorm en grootte van het monster hebben echter bepaalde vereisten.

7. Koolstof- en zwavelanalyse

In metaalmaterialen, vooral in staal, zijn koolstof en zwavel de primaire elementen die getest moeten worden en de bovengenoemde methoden kunnen koolstof en zwavel niet nauwkeurig kwantificeren. Daarom moeten de koolstof- en zwavelelementen worden getest met een koolstofzwavelanalysator.

Het monster wordt onderworpen aan verhitting op hoge temperatuur onder zuurstofverrijkte omstandigheden, waardoor de koolstof en zwavel oxideren tot koolstofdioxide en zwaveldioxide.

Na de behandeling komt het gas in het juiste absorptiebad terecht, waar het de bijbehorende infrarode straling absorbeert, die door de detector als een signaal wordt doorgegeven. De computer verwerkt het signaal en geeft de resultaten weer.

Deze methode is nauwkeurig, snel en gevoelig en kan gebruikt worden om zowel hoge als lage koolstof- en zwavelgehaltes te analyseren.

Koolstof- en zwavelanalyse

8. Zuurstof- en stikstofanalyse

De zuurstof- en stikstofanalysator wordt gebruikt voor het meten van het zuurstof- en stikstofgehalte in diverse staalsoorten, non-ferrometalen en andere metalen. nieuwe materialen. Het ontleedt het monster door pulsverwarming onder een inerte atmosfeer en meet de inhoud met respectievelijk een infrarooddetector en een thermische geleidbaarheidsdetector. Deze methode staat bekend om zijn hoge nauwkeurigheid en lage detectielimiet.

Zuurstof- en stikstofanalyse

Inleiding tot het testen van items

Categorie metaalProject
IJzer en staalElementenanalyseKwaliteitsidentificatie (om aan te geven of het voldoet aan een norm of een kwaliteit) Verzoek)Analyse samenstelling coating (test samenstelling coating en elementElementengehalte)
Koperlegering / zeer zuiver koper
Loodvrij soldeer / loodsoldeer
Aluminiumlegering
Magnesiumlegering
Kirsite
Titaniumlegering
Edele metalen (goud, zilver, palladium, platina)
Hoog zuiver metaal
Solderen toevoegmetaal
Poedermetallurgie
Vergeet niet: sharing is caring! : )
Shane
Auteur

Shane

Oprichter van MachineMFG

Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.

Volgende

H Beam Maten en Gewichtstabel

Heb je je ooit afgevraagd wat de verborgen wereld is van H-balken? In dit boeiende artikel ontrafelen we de mysteries achter deze essentiële constructiecomponenten. Onze deskundige werktuigbouwkundige...
MachineMFG
Til uw bedrijf naar een hoger niveau
Abonneer je op onze nieuwsbrief
Het laatste nieuws, artikelen en bronnen, wekelijks naar je inbox gestuurd.
© 2024. Alle rechten voorbehouden.

Neem contact met ons op

Je krijgt binnen 24 uur antwoord van ons.