Анализаторы металлов и сплавов: какими бывают и для чего нужны

Анализаторы металлов и сплавов: какими бывают и для чего нужны

10.09.2021

На предприятия и крупные пункты приема вторичного сырья поступает множество сырья, конструкций, содержащих различные металлы. И тогда возникает задача определить его качество, наличие вредных примесей. Для этого предусмотрены специальные анализаторы, позволяющие с высокой степенью точности определить химический состав исследуемых образцов.

Приборы имеют разную конструкцию, принципы действия. Об этом и не только читайте далее.

Общая информация

Начать следует с того, что анализаторы металлов и сплавов достаточно дорогая техника. Их стоимость на рынке колеблется от 15 до 35 тысяч долларов. Поэтому приобрести их могут позволить себе только крупные компании.

Приборы бывают как портативными, так и стационарными. Они способны проверять состав практически всех существующих сплавов. Среди других особенностей выделяются:

  • способность положительно различать многочисленные современные сплавы, что повышает качество дальнейшей продукции;
  • определение состава металла для его точной сортировки;
  • проведение анализа за буквально за считанные секунды без повреждений исследуемого образца;
  • увеличение скорости работы с металлами.

При производстве или переработке металлолома анализ его состава относится к важным стандартам по качеству. В результате риск смешивания разных материалов для производства или сортировки сведен к минимуму. Незаменимы анализаторы и в том случае, когда одновременно нужно проверить множество образцов.

Обычно анализатор размещается непосредственно на производственной линии. Тем самым обеспечивается надежный контроль качества как исходного сырья, так и готовой продукции.

Классификация анализаторов и схема их работы

На сегодняшний день существуют два типа приборов: рентгеновские флуоресцентные и лазерные. Первый вид анализаторов изобрели раньше. Однако сейчас востребованы и лазерные анализаторы. Они главным образом задействованы при изучении сплавов с низкими атомными номерами или содержащих легкие элементы. Но нередко бывает так, что оба аппарата дополняют друг друга в исследованиях. 

Рентгенофлуоресцентный анализатор (РФА). Механизм его действия вкратце можно описать следующим образом. Миниатюрная рентгеновская трубка создает излучение. При попадании его на тестируемый образец происходит ионизация всей внутренней оболочки атомов. Имеющиеся пустоты заполнены электронами из более высоких оболочек. В итоге фотоны, характерные для данного конкретного химического элемента испускаются и фиксируются с помощью кремниевого детектора.

Анализ тяжелых металлов, таких как титан или свинец занимает у РФА буквально несколько секунд. Для исследования более легких образцов задействуется дополнительный луч. Тогда тест может занять от 10 секунд до минуты.

Лазерные анализаторы металлов (ЛАМ). В основу их работы заложен метод оптической эмиссионной спектрометрии. Лазер генерирует плазму, за которой следует излучение.  Иными словами импульс попадает на исследуемую поверхность и удаляет ничтожно малое количество материала (примерно 1 нанограмм). Одновременно появляется плазменный шлейф с температурой от 5 до 20 тысяч Кельвинов (К).

Лазер обладает сравнительно небольшой энергией. Однако ожидаемый эффект достигается за счет ее направленности в строго определенную точку.

В ЛАМ мощность спектрометра тесно взаимосвязана с его размером. Поэтому возникает потребность в использовании вспомогательных устройств. К примеру, для охвата целого спектрального диапазона в пределах 180-800 нм требуется сразу несколько спектрометров. Если же длина волны меньше 200 нм (как у углерода или серы), то присутствует значительное влияние воздуха. Чтобы его устранить применяется продувка аргоном оптического пути.

ЛАМ способен обнаружить практически любой элемент, содержащийся в металле. Из других особенностей приборов также можно выделить:

  • крайне высокую чувствительность к щелочным (натрий, литий) и щелочноземельным металлам (к ним относятся бериллий, магний и многие другие);
  • хорошую чувствительность к переходной группе. Исключение составляют элементы с огнеупорными свойствами (вольфрам, тантал, молибден), поскольку их трудно идентифицировать;
  • для таки элементов, как углерод, фосфор и сера чувствительности лазерных анализаторов обычно недостаточно. Поэтому их далеко не всегда удается обнаруживать.

Технологии не стоят на месте, и лазерные аппараты получают все большее распространение. Вместе с тем, все еще продолжают быть востребованными РФА. Особенно если речь идет супер сплавах или медных сплавах (не считая алюминия или бериллиевой бронзы), припоях, сплавах для драгоценных металлов или свинцовых сплавах. По ним рентгеновские анализаторы выигрывают как в чувствительности, так и точности измерений.

Не совсем подходят ЛАМ и для анализа металлов, содержащихся в различных отходах. К примеру, крайне трудно выявить небольшие концентрации олова или свинца в сплавах на основе нержавеющей стали.

Советы по выбору

В самом начале уже говорилось, что существующие анализаторы металлов достаточно дорогие. Поэтому к их подбору следует отнестись с особым вниманием. Учитывается не только цена, но и множество иных факторов.

Среди них, количество, состав исследуемых материалов. Имеет также значение масштаб производственного цикла.

В группе компаний UED можно приобрести анализаторы обоих перечисленных разновидностей. В подробном каталоге представлены аппараты всех ведущих отечественных и мировых производителей. Консультанты всегда дадут подсказки при выборе техники с учетом индивидуальных потребностей покупателя и того бюджета, который имеется в наличии.

Доставка техники осуществляется как по России, так и в рамках стран СНГ в согласованные сроки. После поставки предусмотрено гарантийное и сервисное обслуживание приобретенных приборов. В случае необходимости оказывается методологическая поддержка.