Die Probenvorbereitung ist der wichtigste Schritt bei der Durchführung von chemischen Analysen. Um die besten Resultate mit einem Analysegerät (unabhängig vom Technologiestandard) zur Bestimmung von Elementgehalten und Legierungen zu erzielen, muss die Probe vor der Analyse gesäubert werden. Andernfalls würde es zu einer Verfälschung der Ergebnisse kommen. Die Auswirkungen verschmutzter Oberflächen sind unterschiedlich. Manche Technologien sind fehlertoleranter bezüglich der Oberflächenbeschaffenheit, aber nicht alle.
Inwieweit ein Analysegerät jedoch verschmutzte Oberflächen toleriert, ist von vielen Variablen abhängig, wie z.B. der Art der physikalischen Wirkungsweise hinter der Technologie, der Größe des Analysepunkts, der Drucktiefe bei der Ansteuerung und der Art der Verschmutzung auf der Probenoberfläche.
Die Analyse von Elementgehalten und Legierungen erfolgt entweder mittels OES (Optische Emissionsspektroskopie), RFA (Röntgenfluoreszenz) oder LIBS (laserinduzierte Plasmaspektroskopie). Jede Technologie ist anders und auch der Aufwand für die jeweilige Probenvorbereitung ist immer unterschiedlich. Während die RFA auch bei stark verschmutzten Oberflächen zuverlässige Ergebnisse liefert, so ist beim Einsatz der OES stets auf eine richtige Probenvorbereitung zu achten. Die LIBS-Technologie reiht sich zwischen den beiden vorgenannten ein.
LIBS beschreibt eine Oberflächenanalysetechnik, bei welcher der Eindruck des Lasers lediglich wenige Mikron beträgt. Dies setzt voraus, dass die Probenoberfläche relativ sauber sein muss, um genaue und präzise Ergebnisse zu erhalten. .
Bei der Analyse von Edelstahl, Titan, Magnesium, Aluminium oder Nickellegierungen ist normalerweise keine Probenvorbereitung erforderlich, da diese Probentypen keine klare Patina oder dicke Oxidschicht auf der Oberfläche der Probe bilden. Oft ist es sogar möglich, anodisierte Aluminiumproben direkt zu testen, ohne dass diese vorher vorbereitet werden müssen. Falls sich auf der Probe Staub, Wasser, Öl oder Spanflüssigkeit befindet, so ist es immer sinnvoll, die Probe kurz mit einem Tuch oder ähnlichem zu säubern.
Bei niedrig-legierten Stahlsorten, Manganstahl und Kupferlegierungen verhält es sich jedoch anders. Dicke Rostschichten oder eine ausgeprägte Patina haben einen wesentlichen Einfluss auf die Testergebnisse und sollten daher vor Durchführung der Analyse unbedingt entfernt werden, insbesondere wenn die Analyse mittels Laser vorgenommen wird. Selbiges gilt für Farbe, Lack oder Beschichtungen, da Laser auch hier nicht tief genug durch die Oberfläche der Probe dringen. Manchmal kommt es vor, dass Beschichtungen nur schwer zu erkennen sind. So weisen z.B. Alufelgen immer eine relativ dicke Lackschutzschicht auf, die vor Durchführung einer Analyse auf jeden Fall abgeschmirgelt werden muss. Andernfalls kommt es zu verfälschten Testergebnissen.
Die Auswahl der Werkzeuge für die Vorbereitung von Proben ist riesig; von kleinen Multitools hin zu schweren Winkelschleifern ist alles dabei. Beachten Sie daher unsere drei wichtigsten Tipps bei der Auswahl des geeigneten Werkzeugs.
1) Findet die Probenentnahme auf einem Schrottplatz statt, sollte Ihre erste Wahl auf ein kabelloses Mittel zur Vorbereitung fallen. Am besten eignet sich ein Winkelschneider mit einer leistungsstarken 18V Lithium-Ion-Batterie. Kleinere Multitools sind zwar handlich und können meist sogar in der Tasche transportiert werden, können durch ihre geringere Leistungskapazität jedoch nicht immer den Bedingungen bei der Entnahme größerer Anzahlen von Proben standhalten.
2) Die Wahl des geeigneten Schleifmaterials spielt eine entscheidende Rolle, da für gewöhnlich immer kleine Restbestände des Schleifmaterials an der Probenoberfläche haften bleiben und einige Materialien mehr und andere weniger Probleme bei der Analyse darstellen. Wir empfehlen Aluminiumoxid (Al203) als Schleifmaterial.
3) Beim Einsatz von mit Aluminiumoxid beschichteten Schleifscheiben oder Schmirgelpapier sind die Auswirkungen bei der Analyse äußerst gering, dennoch empfiehlt es sich, die Oberfläche vor Durchführung der Analyse von Staubresten zu befreien. Um verfälschten Ergebnissen vorzubeugen, sollte auf den Einsatz von Schleifwerkzeugen aus Zirkonoxid, Wolframkarbid oder Silizium verzichtet werden.
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Fallstudie: Werkstoffanalyse von Wälzlagerprodukten mit dem X-MET8000 RFA Handgerät bei Kugellager-Express
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