3 Gründe, warum niedrige Nachweisgrenzen für die heutige Qualitätskontrolle von Metallen unerlässlich sind

Wenn wir von Nachweisgrenzen sprechen, meinen wir die untere Grenze, bei der Ihr Analysegerät ein bestimmtes Element in einer Probe Ihres Materials nachweisen kann. Es ist wichtig, die Nachweisgrenzen Ihres Geräts zu kennen, denn wenn Sie unterhalb dieser Grenze messen, erhalten Sie einen Nullwert für dieses bestimmte Element. Mit anderen Worten, Ihr Analysegerät wird Ihnen sagen, dass kein Element vorhanden ist, wo in Wirklichkeit nur eine sehr geringe Menge vorhanden ist. Dadurch erhalten Sie ein falsch positives Ergebnis oder ein falsches negatives Ergebnis, wenn das Element vorhanden sein sollte und Sie die Charge zurückweisen müssen, weil Sie es nicht nachweisen konnten.

Zumindest verursacht ein falscher Messwert Kosten durch verschwendeten Ausschuss und Nacharbeit; im schlimmsten Fall fällt das endgültige Bauteil im Feld aus. Um dies zu vermeiden, müssen Sie sicherstellen, dass die Spezifikation der Elemente, die Sie analysieren, oberhalb der Nachweisgrenzen Ihres Funkenspektrometers liegt. Was wir bei Hitachi beobachten, ist, dass es drei Bereiche gibt, in denen die analytischen Anforderungen der Metallindustrie sehr nahe an die Leistungsfähigkeit vieler OES-Geräte herankommen und in einigen Fällen sogar darunter liegen.

 

1. Kontrolle des Wareneingangs und des Rohmaterials

Um die Nachhaltigkeit zu verbessern und Kosten zu senken, gelangen immer mehr Altmetalle wieder in die Lieferkette. Aus ökologischer Sicht ist dies natürlich sinnvoll, aber es bedeutet auch, dass Sie das eingehende Material auf Rest- und Spurenelemente überprüfen müssen. Viele Elemente, wie z. B. Zink, Bor und Zinn, haben einen erheblichen Einfluss auf die Eigenschaften der endgültigen Komponenten, und ihr Vorhandensein in der falschen Legierung kann katastrophale Auswirkungen haben. Wenn Sie eingehendes Material verifizieren, müssen Sie in der Lage sein, eine breite Palette von Spuren-, Begleit- und Restelementen im ppm-Bereich zu messen.

 

2. Schmelzkontrolle

Der anspruchsvollste Bereich der Prozesskontrolle für die funkenspektrometrische Analyse ist die Kontrolle der Schmelze. Um die anspruchsvollen Spezifikationen des Endprodukts zu erfüllen, müssen Sie eine Reihe von Elementen im Bereich von einem tausendstel Prozent oder von einer Promille (ppm) messen. Und wenn es um die Kontrolle der Aluminiumschmelze geht, ist es sogar noch komplizierter, da Sie sicherstellen müssen, dass Elemente wie Phosphor, Antimon und Wismut auf weniger als 10 ppm kontrolliert werden, da ihre Anwesenheit die Wirkung von Schmelzmodifikatoren aufheben kann.

 

3. Einhaltung von Industrienormen

Der dritte Bereich, in dem sich die Anforderungen an die Zusammensetzung bestimmter Elemente gefährlich nahe an den Nachweisgrenzen vieler Geräte bewegen, sind die ASTM-Industrienormen. Die potenziell problematischste Norm ist die ASTM E415 Testmethode für die Analyse von Kohlenstoff- und niedrig legiertem Stahl durch Funken-Atomemissionsspektroskopie. Diese beschreibt 21 verschiedene Elemente, die auf einen bestimmten Grenzwert kontrolliert werden müssen. Die wahrscheinlich größte Herausforderung ist der Grenzwert für Stickstoff, der im Wesentlichen eine Nachweisgrenze von unter 10 ppm fordert, um die Anforderungen zu erfüllen.

 

Wie können die Anforderungen an eine niedrige Nachweisgrenze erfüllt werden?

Im Wesentlichen werden die Nachweisgrenzen durch die technologischen Möglichkeiten Ihres Geräts festgelegt. Sie können sicherstellen, dass es an den niedrigsten möglichen Nachweisgrenzen arbeitet, indem es ordnungsgemäß kalibriert und in regelmäßigen Wartungsintervallen gewartet wird. Aber letztendlich haben alle Spektrometer eine Nachweisgrenze, an der das Signal buchstäblich im Rauschen verloren geht.

Die Funkenspektrometer der OE Serie von Hitachi High-Tech enthalten modernste Detektor- und Funkenstandtechnologie, um die Anforderungen der heutigen Qualitätskontrolle von Metallen zu erfüllen, ohne in teure Geräte investieren zu müssen. Beide Geräte der Reihe erfüllen Nachweisgrenzen von unter 10 ppm bei allen nicht gasförmigen Elementen in Metallen, wobei einige Nachweisgrenzen näher an der 1 ppm-Grenze liegen.

Aluminiumgießereien müssen Schmelzanalysen auf höchstem Niveau durchführen. Der OE720 wurde entwickelt, um die anspruchsvollen Anforderungen von Aluminiumgießereien zu erfüllen, insbesondere solche, die niedrigere Nachweisgrenzen für Phosphor, Wismut und Antimon sowie die Kontrolle von Begleitelementen in Aluminium benötigen.

 

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Datum: 12 May 2021

Autor: Michael Molderings, Product Manager OES

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