Как узнать состав металла?

Как проверить химический состав металла

Контроль химического состава сталей и сплавов позволяет прогнозировать свойства готовых изделий и является важной составляющей комплексной проверки качества металла.

Методы химического анализа металлов

Анализ химического состава можно проводить как «мокрой химией», так и инструментальными методами. Метод «мокрой химии» заключается в предварительном растворении пробы и последующим выделении нужных компонентов (осаждением, электрохимическим разделением и др.) Такой анализ занимает много времени, иногда до нескольких дней и требует специального образования и высокой квалификации инженера. В противоположность этому инструментальные методы, выполняемые на современных приборах, позволяют проводить анализ химического состава металлов после короткого инструктажа и требуют лишь элементарных навыков работы на компьютере.

Приборы для анализа химического состава металлов

В настоящее время наибольшее распространение получили следующие приборы:

Стилоскопы
Портативные рентгенофлуоресцентные спектрометры
Портативные лазерные спектрометры
Оптико-эмиссионные спектрометры

Стилоскопы

Стилоскопы являются простейшими спектральными приборами. Суть метода заключается в испарении металла под действием разряда и наблюдении оператором образующегося при этом свечения. По яркости спектральных линий можно судить о концентрации различных элементов. Стилоскопы имеют невысокую стоимость, но работа на них довольно сложна и требует специальных навыков, обучение которым занимает от нескольких месяцев до нескольких лет. Кроме того, стилоскопы являются оценочными приборами, — результаты анализа зависят от субъективной оценки оператора. Эта особенность не позволяет использовать данные приборы во многих технологических процессах, когда требуются точные данные об элементном составе металла.

Портативные рентгенофлуоресцентные спектрометры

Портативные рентгенофлуоресцентные спектрометры получили широкое распространение из-за небольшого веса и простоты обращения. Приборы часто называют «пистолетами» из-за внешнего сходства – в приборе есть рукоятка, курок и «дуло», в котором находятся рентгеновская трубка и детектор. При нажатии на курок трубка начинает генерировать рентгеновское излучение, оно вызывает ответное характеристическое излучение от атомов образца, которое регистрируется детектором. Малые размеры и вес позволяют использовать такие приборы вне лаборатории. Пробоподготовка не требуется – нужно только очистить поверхность металла от грязи, ржавчины, краски, окалины. Портативные рентгенофлуоресцентные спектрометры неприхотливы, не требуют периодических рекалибровок, а обучиться работе на них можно за несколько часов, однако существенным ограничением является невозможность анализа углерода, а также высокие пределы обнаружения серы и фосфора.

Оптико-эмиссионные спектрометры

Оптико-эмиссионные спектрометры позволяют анализировать все основные легирующие элементы в сталях и сплавах, включая углерод, серу, фосфор и др. По принципу работы эти приборы схожи со стилоскопами, но спектральные линии анализируются специальными детекторами. Обыскривание должно происходить в инертной среде, поэтому для работы оптико-эмиссионных спектрометров требуется аргон. Спектрометры этого типа обычно довольно массивны и являются настольными или напольными приборами, а передвижные (мобильные) модели располагают на специальных тележках. Несмотря на эти недостатки, оптико-эмиссионные спектрометры отличаются надёжностью, простотой эксплуатации, относительно невысокой стоимостью и требуют лишь простейшей пробоподготовки, благодаря чему на сегодняшний день этот метод является основным для анализа химического состава металлов в большинстве промышленных, экспертных и исследовательских лабораторий.

Портативные лазерные спектрометры

В последние годы на рынке появилось большое количество портативных лазерных приборов. По форме и размерам они похожи на портативные рентгенофлуоресентные спектрометры, а по сути работы – на оптико-эмиссионные приборы. Анализ происходит за счёт измерения интенсивности спектральных линий в оптическом диапазоне, но их появление вызывается воздействием лазера. Портативные лазерные спектрометры выгодно применять при анализе больших потоков лёгких цветных сплавов (алюминия, магния, титана), т.к. их анализ выполняется быстрее и точнее, чем на портативных анализаторах. Однако лазерные анализаторы значительно более прихотливы, чем рентгенофлуоресентные спектрометры – они температурозависмы, требуют регулярных перекалибровок и периодического обслуживания, при этом углерод, ключевой элемент при анализе сталей, анализируется со слишком большой погрешностью.

Иные инструментальные методы

Иные спектральные приборы – атомно-абсорбционные спектрометры, оптико-эмиссионные спектрометры с индуктивно-связанной плазмой, фотоколориметры требуют предварительного растворения пробы, из-за чего менее удобны и в настоящее время применяются реже. Тем не менее, в некоторых случаях, они имеют некоторые преимущества.

Заключение

К сожалению, на сегодняшний день не существует универсального прибора, совмещающего в себе все преимущества разных типов приборов, поэтому выбор метода анализа в каждом конкретном случае необходимо основывать на индивидуальном анализе задач предприятия.

Наша компания ООО «ВЕЛМАС» поставляет все виды оборудования анализа химического состава сталей и сплавов. Мы приглашаем Вас ознакомиться с перечнем приборов. Наши компетентные менеджеры проконсультируют вас по всем вопросам и помогут подобрать приборы, подходящие для решения именно ваших задач.

Анализаторы металлов и сплавов цветных и чёрных металлов

Трудоёмкой проблемой на многих пунктах приёма металлолома является процесс сепарирования поступающего сырья по маркам и виду металлов. Иногда сложно отличить медь от сплавов, с высоким содержанием меди, а определить содержание никеля в нержавеющей стали абсолютно невозможно. Поэтому при разнородном характере поступающих металлоотходов применяются анализаторы состава металлов.

Практическое применение получили два вида таких приборов – основанные на использовании явления оптической эмиссии (лазерная), и применяющие рентгеновское излучение.

Оптические анализаторы

Анализаторы металлов и сплавов этого типа позволяют с высокой степенью точности устанавливать наличие и содержание лёгких химических элементов – серы, фосфора, углерода, т.е., тех элементов, которые обязательно присутствуют в химическом составе любой стали.

Оптический анализатор металлов – метод исследования искры

Их действие основано на следующем: исследуемый фрагмент подвергается воздействию искрового разряда на воздухе. Образующаяся искра содержит в себе в ионизированном виде все вышеперечисленные элементы, эмиссия которых улавливается чувствительным элементом прибора, и выводится на дисплей. Оптико-эмиссионным методом удаётся быстро идентифицировать металлолом, не прибегая к его заметному разрушению. Иногда, с целью снижения опасности взрыва или возгорания вместо воздуха используется инертный газ, преимущественно аргон. Смена режима исследования осуществляется простой переустановкой насадки.

Видео – оптический анализатор металлов М5000 – описание, характеристики:

Фиксация химического состава металла производится тремя способами:

Марочным, когда фактический состав сличается с тем, который указан в эталонной таблице. Метод сравнительно громоздкий, поскольку требует обязательного вмешательства человека;

По отпечатку, когда сравниваются спектры эмиссии исследуемого металла и эталонные;

По принципу «да/нет», когда требуется ответить на вопрос, является ли исследуемый образец тем металлом или сплавом, который необходимо определить.

Область применения анализаторов рассмотренного типа – исследование низкоуглеродистых сталей ферритного класса, а также нержавеющих сталей, содержащих титан, никель, кобальт – элементы, эмиссионный спектр которых является достаточно характерным. Широкого распространения такие приборы не получили, в связи с повышенной чувствительностью к внешним условиям площадки, где они установлены.

Рентгеновские анализаторы металлов

Анализаторы, действующие с использованием рентгеновского излучения, используют явление флуоресценции, при котором атомы химических элементов излучают фотоны строго определённого энергии. В качестве источника рентгеновского излучения используется трубка, которая работает под напряжением 45000 В.

В таких условиях для работы анализатора необходимо выделять специальное помещение, и оборудовать его надёжным свинцовым защитным экраном. Подобным образом действуют стационарные аппараты, которые применяются для химического анализа крупных фрагментов металла, но такие анализаторы – анахронизм, они могут еще использоваться в старых лабораториях, оставшихся с советских времен, но в настоящее время встречаются все реже и реже.

Сейчас распространение получили носимые, компактные приборы – портативные анализаторы металлов, предназначенные для применения непосредственно на точках приёма металлолома. Они не используют радиоизотопы, а потому считаются более безопасными.

Рентгеновский портативный анализатор металлов – может легко делать анализ стружки

При рентгеновском способе определения химического состава металла производится его анализ по 45 позициям, которые определяются различным энергетическим уровнем излучаемых электронов. Соответственно, определяется аналогичное количество элементов, в чём и состоит основное преимущество способа.

Кроме того, такие анализаторы компактны, удобны в применении, а постоянное обновляемое программное обеспечение позволяет совершенствовать обработку получаемых результатов.

Описание работы портативного рентгеновского анализатора

Рентгеновские анализаторы химического состава состоят из флюоресцирующей рентгеновской трубки, детектора, регистрирующего устройства и блока управления. Детекторы адаптированы под твердотельный режим функционирования, в связи с чем очень удобны для использования на крупных пунктах приёма лома чёрных и цветных металлов.

Портативный рентгеновский спектрометр металлов

Технологические возможности рентгеновских анализаторов:

Метод определения – многокомпонентный (одновременно устанавливается процентное содержание нескольких химических элементов);

Радиоизотопные источники – отсутствуют;

Количество одновременно определяемых параметров – до 33 (независимо от атомной массы элемента);

Вид исходного образца для анализа – любой, в том числе шлако- и пылеобразные фракции до 50 мкм (может быть использовано для определения редких и редкоземельных элементов в отходах производства, стружке и пр.);

Визуализация результатов исследования – цветной дисплей и регистрация в базовый файл специального компьютера (возможно и подключение к обычному компьютеру через разъём USB).

Такие характеристики позволяют применять анализаторы при определении сорта металла, идентификации марки цветного сплава, технологическом контроле в процессе плавки металлов и т.д.

Рентгеновские анализаторы работают достаточно быстро, поскольку не нуждаются в предварительной настройке прибора. Калибровка выполнятся только при решении специальных задач исследовательского характера.

Лазерные анализаторы химического состава металлов и сплавов

Видео на английском – тест лазерного анализатора Sciaps Laser-Z300

Данные приборы появились сравнительно недавно. Они используют принцип глубинного сканирования образца, используя квантовое лазерное излучение. Поскольку спектр излучения лазера может быть настроен значительно более тонко, чем спектр рентгеновского излучения, то подобного типа анализаторы имеют ряд эксплуатационных преимуществ:

Существенно возрастает количество определяемых химических элементов (до 90, в связи с чем такие установки рекомендуется использовать для определения химического состава сложных многокомпонентных сплавов);

Повышается точность фиксирования того или иного химического элемента, что позволяет идентифицировать сплав даже с процентным содержанием элемента менее 0,0005%;

Прибор пригоден для количественного определении я радиоактивного компонента, что особенно важно для радиационной безопасности оборудования и работающих. Отсекается возможность поступления лома, «грязного» в радиоактивном отношении;

Приборы лазерного типа потребляют значительно меньше энергии, что позволяет длительное время применять их без подзарядки аккумуляторов;

Поскольку скорость лазерного сканирования весьма велика, то процесс выяснения химического состава даже многокомпонентного сплава занимает доли секунды.

Отображение результатов лазерного анализатора на экране смартфона Android

Результат работы лазерного анализатора может выводиться на экран монитора, а может фиксироваться встроенной видеокамерой или выводиться через специальное приложение на экран смартфона.

Среднерыночные цены на анализаторы металлов и сплавов

Искровые оптико-эмиссионные спектрометры, пожалуй, самые дорогие, цена на такие анализаторы могут доходить до 50 000$ .

Портативные рентгеновские анализаторы металлов – стоят немного меньше, но цена тоже немаленькая – порядка 20 000 – 30 000 $ .

Лазерные спектрометры – это анализаторы последнего поколения, набирающие все большую популярность, со временем цена будет падать, сейчас стоимость примерно – 30 000- 40 000 $ .

В интернете даже у фирм продавцов на сайте не всегда стоит цена. Т.е. есть товар, есть описание анализатора, представлен большой выбор устройств, но в поле цена стоит “Сделать запрос” или “Узнать цену”. Где вы оставляете свои контактные данные и ждете ответа с ценой. Это можно объяснить так – анализатор металлов устройство дорогое, позволить себе может не каждая металлоприемка. Чтобы не потерять клиента и довести продажу до конца – менеджеры предпочитают вести диалог напрямую с клиентом, варьируя ценой и прочими бонусами при покупке анализатора у них. Иначе говоря – это маркетинговый ход, сближающий продавца и покупателя, что делает продажу анализатора металлов проще.

Как определить состав металла?

Этап 1: определение марки стали

Отобрав отслужившие свой век инструменты (надфили, напильники, рашпили, косы и т. п.), прежде всего следует определить, из какой марки стали они изготовлены. Чтобы круг поисков был как можно более ограниченным, следует знать, из каких видов стали изготавливается тот или иной инструмент. Так, напильники могут быть изготовлены как из инструментальной углеродистой стали (У10, У11, У12, У13), так и из легированной (ШХ6, ШХ9, ШХ15). Об этом можно узнать из перечня инструментов, приведенного ниже. Напильники, представленные в ассортименте КовкаПРО, изготовлены из высоколегированной стали твердостью 64-66HRC

Изделия из инструментальной и легированной стали:

Напильники — У10, У11, У12, У13, ШХ6, ШХ9, ШХ15
Надфили — У10, У11, У12
Рашпили — У7, У7А
Шаберы — У10, У12
Стамески, долота — У7, У8
Метчики — У10, У11, У12, Р9, 9ХС, Р18
Сверла по дереву — 9ХС
Сверла по металлу -Р9, Р18
Развертки – Р9, Р18, 9ХС
Фрезы – Р9, Р18
Зубила, отвертк – У7А, У8А, 7ХФ, 8ХФ
Пробойники – У8, У8А
Кернеры – У7А, 7ХФ, 8ХФ
Швейные иглы- У7А, У8А
Пилы-ножовки – У8ГА
Полотна лучковой пилы – У8ГА, У10
Ножовочные полотна – У8, У8А, У9, У9А, У10, У10А, У11, У12
Ножницы по металлу – У12А
Молотки и кувалды – У7, У8
Топоры – У7
Косы, серпы – У7, У8
Вилы, зубья (клевцы) – У7, У8
грабель
Кузнечные инструменты – У7, У8

Этап 2: определение содержания углерода в стали

Как определить конкретно, из углеродистой или легированной стали сделан, например, напильник? Для этого следует прибегнуть к простому старинному способу. Мастера подметили, что мелкая металлическая стружка, получаемая при обработке металла абразивным кругом, раскаляясь, дает сноп искр, имеющий для каждого металла свои характерные особенности. «Соломинки», из которого состоит сноп искр, у каждой марки стали свои особые: длинные, короткие, сплошные, прерывистые, кучные и редкие, ровные или имеющие утолщения; от каждой из них могут отделяться, порой очень обильно, мелкие яркие звездочки; в расчет принимается яркость свечения снопа искр, а также цветовые оттенки — от светло-желтого до темно-красного.

Чем выше содержание углерода в стали, тем больше в снопе искр ярких звездочек. Если сталь содержит немного углерода, например около 0,12%, то искры, выходящие из-под абразивного диска, будут расходиться веером в виде слегка изогнутых черточек желто-соломенного цвета, имеющих утолщения в середине и на конце (1, см. рис. на с. 105). Сталь, содержащая 0,5% углерода, имеющая среднюю твердость, образует примерно такие же искры, но от места среднего утолщения у них отделяется небольшое количество звездочек (2). От высокоуглеродистой инструментальной стали отделяются обильные искры со звездочками (3). У хромистой стали искры длинные, оранжево-красные; от них, как тоненькие веточки от основной ветки, отходят под разными углами короткие искорки со звездочками на конце (4). Искры у вольфрамовой стали прерывающиеся, и к тому же у них небольшие утолщения на конце (5). Хромовольфрамовая быстрорежущая сталь дает одновременно короткие и длинные искры темно-красного цвета с утолщениями на конце (6).

Этап 3: испытание инструмента

Теперь вернемся к напильнику. Прежде чем приступить к его испытанию, необходимо обязательно надеть защитные очки, а недалеко от наждачного круга установить лист фанеры, окрашенной в черный цвет. На черном фоне искрение металла видно гораздо отчетливее, глазам приходится меньше напрягаться. Если мы с силой проведем напильником по наждачному кругу и получим обильные искры ярко-желтого цвета с множеством отделяющихся от них звездочек, то сможем сделать вывод, что он изготовлен из высокоуглеродистой инструментальной стали (У10—У13). И наоборот, сноп оранжево-красных длинных искр с разветвлениями и звездочками на конце говорит о том, что напильник сделан из легированной стали (ШХ6, ШХ9, ШХ15). Разумеется, таким способом определяется лишь примерный химический состав стали, но для любительской практики этого вполне достаточно. Зная, что напильник изготовлен из инструментальной стали указанных марок, по таблице определяют режим ее термической обработки.

Из таблицы видно, что сталь У11—У13, из которой сделан напильник, отжигается при температуре 750°С, а затем охлаждается постепенно на воздухе. Отжиг производят в муфельной печи, кузнечном горне или же в топке обычной печи. В электрической муфельной школьной печи отжигать металлические предметы удобно, так как встроенный термометр даст возможность проследить за температурой нагрева. Но глубина муфельной печи ограниченная. Если напильник в нее не входит, его оборачивают в несколько слоев брезентом и переламывают сильным ударом молотка.

Разломленный напильник вынимают из брезента, отжигают в муфельной печи, а затем медленно охлаждают. Образовавшаяся окалина часто мешает механической обработке. Поэтому, надев очки и рукавицы, ее сбивают молотком с помощью зубила.

Отожженная и обработанная инструментальная сталь становится достаточно мягкой: хорошо обрабатывается напильником, пилится и куется. При минимальной твердости она имеет максимальную пластичность и вязкость. Это дает возможность изготовить из нее штихели для гравирования, чеканы, зубильца, сечки, пробойки, другие инструменты для художественной обработки металла.

Изготовив из напильника нужный инструмент, его закаляют нагреванием согласно таблице до 780°С с последующим охлаждением в воде. После закалки сталь становится хрупкой, поэтому ее отпускают: нагревают до 180°С и охлаждают в воде или машинном масле. При отпуске температуру нагрева металла контролируют по так называемым цветам побежалости, которые соответствуют определенной температуре нагрева.

Анализаторы металлов, спектрометры, виды, цены и принцип работы

Бесплатная доставка по России

Срок лизинга 1-5 лет

Первоначальный платеж 15-30%

Заявка на лизинг

Бесплатный тест-драйв приборов

Анализаторы по задачам

Анализатор металлов и сплавов — основные виды и принципы работы

Самая важная и насущная задача на всех пунктах приёма сырья ( ломбард, металлобаза, пункт приёма металла, цех входного контроля является процесс сепарирования (идентификация) сырья по маркам и химическому составу. По внешнему виду и первичным признакам в настоящее время невозможна верная идентификация содержания медь и титан от сплавов на их же основе. Некоторые ещё более сложноопределяемые элементы как никель в нержавейки — определить без специальных приборов просто не возможно, поэтому все большую популярность набирают анализаторы и спектрометры.

По состоянию на 2018 год, самыми передовыми методами химического контроля металла и сплавов, являются метод оптической эмиссии (оптико-эмиссионный, атомно-абсорбционный , энергодисперсионный) и рентгенофлуоресцентный (рентгеновский метод). Так же в данной статье мы расскажем о портативных лазерных анализаторах и раскроем принцип работы и поговорим о всех плюсах и минусах данного метода.

Принцип работы рентгенофлуоресцентных анализаторов и спектрометров

Спектрометры, анализаторы работают на основе миниатюрной рентгеновской трубки и детектора. Методом флуоресценции, воздействуют на атомы разных химических элементов, после чего считывается излучение фотонов. Самые передовые портативные анализаторы используют напряжение до 50000 В.

Сегодня все больше предприятий в России и странах СНГ, заменяют свои старые стационарные приборы, которые используют в специальнооборудованных лабораториях (включая помещение, аттестация персонала и так далее) на портативные анализаторы, спектрометры, которые не требуют специальной сертификации и подготовки помещения, пришедшие на смену устаревшим приборам.

Основными отличительными особенностям присущая всем современным анализаторам — портативность, что позваляет использовать анализатор непосредственно там, где это нужно (улица, цех, шахта, склад, поле, лаборатория и так далее). Вторым отличительным плюсом можно считать скорость анализа. При рутинной задаче в идентификации марки металла и сплава будет достаточно 2-5 секунд, если же нужно определить содержание золота в горной породе или найти в перемолотых автомобильных катализаторах тысячные граммы платины, родия и палладия, то для более точного измерения время анализа увеличивается до необходимого значения. В таком случаи мы получим точность по нужным нам элементам до 1-2 грамм на тону.

Анализ происходит одновременно от 45 до 79 позициям для определения химического состава металла и сплавов, в зависимости от типа прибора. Каждый отдельный элемент анализируется на разном напряжении для более точного определения содержания, после чего мы получаем результат на экране прибора.

Принцип работы и описание портативного рентгеновского спектрометра

Из чего состоит анализатор?

Самыми важными составляющими анализатора является — миниатюрная рентген трубка и детектор, так же экран, материнская плата и регистрирующее устройство. Батареи, корпус с внешним радиатором для отвода тепла. При этом вся конструкция внутри залита специальным пластиком, представляет собой монолитную основу, что позволяет полностью исключить разбалтывание, отхода проводов, скапливание пыли и влаги, предохранит при падении и ударе.

Технология развивается и в дальнейшем компактные портативные анализаторы металла полностью вытеснят большие стационарные спектрометры.

Возможности и достоинства рентгенофлуоресцентного метода:

Полное отсутствие опасных радиоизотопов.
в не зависимости от атомной массы элементов, анализатор одновременно может анализировать от 24-67 элементов, в зависимости от модели и производителя. Тут хочется сказать что приборы линейки Vanta, являются неоспоримым лидером как по точности, так и по количеству определяемых элементов.
возможность выдавать результаты в процентном соотношении, сравнивать между собой все марки и определять соответствие ГОСТу и марке.
возможность работать везде (цех, улица, поле, шахта, в горах, лесах, свалках и так далее) и получать результаты исследования за несколько секунд. С последующим сохранением и возможностью переносить данные на компьютер и принтер.
Область анализа в 5 раз больше чем у лазерных и оптико-эмиссионных и составляет до 1.5 см², что дает возможность к поиску любых полезных ископаемых
— самое важное, конечно возможность анализировать фракции до 50 мкм , шлаки, пыль, стружку, отходы, песок и определять содержание редких элементов. Так же ключевая особенность является минимальная подготовка образца перед анализом. Достаточно пройтись шлифмашинкой и можно начинать анализ.
— не требуется настройка на специальных настроечных образцах, не нужно заранее знать основу, современные анализаторы оснащены всевозможными функциями автоопределение основы, что конечно же значительно экономит время, силы и денежные средства
— полностью универсальный прибор. Размер не имеет значения, так же как и состояние: жидкость, масло, песок, сухая смесь, стружка, металл, пластик и так далее. Возможность настроить прибор практически под любую задачу.

Данные приборы уже более 15 лет успешно применяются на самых крупных предприятиях и в самых различных областях промышленности. В начале данный метод считался не достаточно точным, и он широко применялся только на пунктах приёма металла, ломбардах и других местах, где требуется оперативный анализ. С тех пор прошло много времени и технологии вкупе с опытом технических специалистов позволили повысить точность до тысячных и десятитысячных по некоторым элементам, что позволило данным приборам занять лидирующую позицию по продажам.

Не сомневаемся, что в скором времени портативные спектрометры и анализаторы полностью вытеснят стационарные установки и приборы.

Вот пример работы портативного анализатора в условиях металлобазы в России (работа велась в конце ноября, самым бюджетным портативным анализатором Delta Element )

Спектрометр для сортировки металла и сплавов

Портативный спектрометр Olympus Delta Element для входного контроля металла и сплавов.

Анализаторы металлов и сплавов: виды и принцип работы

Технологии позволяют уменьшить количество чистого металла в современных конструкциях. Но организациям, которые занимаются сбором и переработкой нужно точно учитывать не только количество, но и качество поступающего сырья, его химический состав. Получить эти данные можно с помощью анализатора химического состава металла.

Сразу нужно оговориться, что рассматриваемое устройство более доступно организациям из-за высокой стоимости. Частным лицам даже портативный анализатор металлов не по карману. Цены на эти устройства колеблются от 15-20 до 35 тысяч долларов и более.

Какие бывают анализаторы химического состава металла?

Принимаемый в пункт приема или на производство металл может включать загрязняющие вещества или опасные элементы. Соответственно, качество, безопасность и соответствие нормативным требованиям как конечной продукции, так и производства находятся под угрозой.

Чтобы не допустить нежелательные последствия, обеспечить целостность продукции, соответствие ее заявленным характеристикам, операции с металлоломом проводятся с использованием:

Рентгеновских флуоресцентных анализаторах (РФА);
Лазерных аналогичных приборов (лазерный анализатор металлов – ЛАМ).

Они представлены как ручными устройствами, так и мобильными, а также стационарными установками. Анализаторы могут проверять элементы, представляющие интерес практически во всех типах металлических сплавов, вплоть до коммерчески чистых металлов, и способны различать марки сплавов, которые по составу практически идентичны друг другу. Кроме того, эти устройства:

Положительно идентифицирует многочисленные сплавы в пунктах приема и передачи материала, гарантируют качество продукции;
Определяют состав металла для точной сортировки;
Выдают анализ за считанные секунды, практически без необходимости подготовки и разрушения образца;
Увеличивают скорость обработки металла.

Проверка или идентификация металлов на основе определенного химического состава (марки) в настоящее время является стандартом в процессе контроля качества для производства и переработки металлолома. Использование анализатора металла «в полевых условиях» является надежным способом предотвращения любого смешивания поступающих материалов для производства, отгрузки или сортировки металлов в процессе переработки. Они необходимы, если требуется высокая производительность, особенно когда требуется тщательный анализ, когда материалы трудно идентифицировать или когда тестируется большое количество образцов.

Промышленные анализаторы для быстрой идентификации и точного анализа металла устанавливаются на производственной линии. Надежен при контроле качества поставок и готовой продукции. Анализы, сделанные с помощью этого спектрометра, имеют высочайшее качество.

Принцип работы анализатора состава металла

Первым появился анализатор металлов и сплавов, который действовал на основе рентгеновской флуоресцентной спектрометрии. В дальнейшем появились устройства, которые использовали лазерно-индуцированную спектрометрию.

Несмотря на это до сих ежегодно по всему миру продается более 5000 рентгеновских анализаторов для сортировки металлолома и положительной идентификации материалов. Лазерные устройства могут применяться как отдельно, так и дополнять приборы РФА при анализе сплавов. Особенно эти анализаторы нужны при работе со сплавами с низким атомным номером или легкими элементами, такими как бериллий, литий, магний, алюминий и кремний.

Рентгенофлуоресцентный анализатор металлов

Принцип действия этих устройств основан на энергодисперсионном методе, при котором излучение, создаваемое миниатюрной рентгеновской трубкой, попадает на поверхность образца и вызывает ионизацию внутренней оболочки атомов, составляющих образец. Получающиеся пустоты во внутренней оболочке атома заполнены электронами из более высоких оболочек, и, таким образом, фотоны, специфичные для элемента, испускаются и обнаруживаются с помощью кремниевого детектора.

РФА может работать одновременно для определения элементов от титана до свинца в течение нескольких секунд. Когда необходимо, второе условие луча используется для определения легких элементов, что приводит к более длительным измерениям, обычно от 10 до 60 секунд.

Лазерные анализаторы металлов

ЛАМ используют метод оптической эмиссионной спектрометрии, но, в отличие от искровой оптической эмиссионной спектрометрии, это излучение следует за генерацией плазмы, индуцированной лазером. Лазерный импульс попадает на поверхность образца и удаляет количество материала в диапазоне 1 нанограмм, генерирует плазменный шлейф (частично ионизированный газ) в диапазоне температур от 5 до 20 тысяч Кельвин (К). Энергия лазера мала, но она фокусируется на микроскопической точке в образце для генерации плазмы.

В типичных портативных системах лазерных анализаторах дисперсионная мощность спектрометра часто ограничена его размером, поэтому их возможности требуется дополнить другими устройствами. Для охвата всего спектрального диапазона от 180 до 800 нанометров (нм) может потребоваться несколько спектрометров. Кроме того, длины волн менее 200 нм (например, углерод, 193,09 нм или сера, 180,73 нм) сильно поглощаются воздухом и требуют продувки аргоном оптического пути.

С помощью ЛАМ можно обнаружить практически любой элемент, обычно содержащийся в металлах. Особенности этих анализаторов:

Очень высокая чувствительность к щелочным (литий, натрий и т. Д.) и щелочноземельным металлам (бериллий, магний и т. д.);
Хорошая чувствительность к переходным металлам, за исключением огнеупорных элементов (таких как ниобий, молибден, вольфрам или тантал), их трудно определить;
Чувствительность к углероду, фосфору и сере обычно недостаточна для анализа этих элементов в сплавах.

Несмотря на внедрение передовых лазерных технологий, для более тяжелых сплавов, таких как супер сплавы, медные сплавы (кроме алюминия и бериллиевой бронзы), припои, свинцовые сплавы или сплавы драгоценных металлов, РФА обеспечивает лучшую чувствительность и точность анализа, чем лазерные устройства. Поэтому, как анализатор драгоценных металлов он подходит лучше.

Кроме того, измерение элементов в отходах может быть затруднено для ЛАМ. Например, обнаружение свинца и олова в сплавах из нержавеющей стали при невысокой концентрации будет затруднено при использовании лазерных анализаторов.

Способы определения металла

Наверное, каждому приходилось держать в руках украшение или другой предмет, ясно, что металлический. Но как определить, какой металл использован при изготовлении? Это может быть драгоценный материал или подделка под него, а то и вовсе безделушка без претензий на ценность. Точный ответ даст экспертиза у специалистов, но она не бесплатная. Но есть же методы приблизительного определения вида металла в домашних условиях. Ими пользовались давным-давно, но они не потеряли своей актуальности и в наше время.

Проверка магнитом

Поднести магнит к проверяемому предмету — хороший способ первичной проверки. По реакции магнита можно определить, к какой группе относится металл:

Ферромагнетики. Магнит явно притягивается к предмету, значит, в составе изделия могут присутствовать железо, сталь или никель.
Парамагнетики. Взаимодействие с магнитом очень слабое. К этой группе относятся алюминий, хром. Из драгоценных металлов парамагнетиком являются платина, палладий и серебро.
Диамагнетики. Вообще, не реагируют на магнит. Такими свойствами обладают медь, цинк. Из драгоценных металлов — золото.

Конечно, такая проверка не позволит точно установить материал, из которого изготовлена вещь. Ведь немагнитный металл может быть не в чистом виде, а в виде сплава с ферромагнетиком. Но может подтвердить или опровергнуть предположение. Например, если проверяется, золото или нет, а предмет явно магнитится, то можно утверждать, что это подделка.

При проверке ювелирных изделий следует учитывать, что в них, помимо драгоценных металлов, могут быть замочки, встроенные пружинки, изготовленные из другого материала. Проверять надо сам металл.

Проверка теплом

Определить группу металла можно также по тому, как он проводит тепло. Известно, что проводимость тепла у серебра очень высока. Она почти в пять раз выше, чем у железа или платины. Чуть хуже — у золота, меди и алюминия. Платина передает тепло даже слабее, чем железо.

Если опустить металл на 15–20 секунд в горячую воду, то по его температуре, определяемой на ощупь, можно сделать какие-то выводы.

Золотые и серебряные предметы станут такими же горячими, как и вода, в которую их опускали.
Платина и предметы с содержанием железа за это время станут теплыми, но не горячими.

Таким способом легко отличить платину от серебра. А вот сравнить, серебро или алюминиевый сплав, не получится.

Проверка йодом

Проверку подлинности металла можно совершить с помощью раствора йода, купленного в аптеке. На поверхность наносится капля йода и выдерживается несколько секунд. Благородным металлам — золоту, платине, серебру — йод не повредит. Если цвет капли йода не меняется, а после ее удаления салфеткой не остается никаких следов или разводов — это свидетельствует о подлинности металла. Если на месте капли видно потемнение, то это низкопробный сплав или откровенная подделка.

Проверка уксусом

Бытовой раствор уксуса также не воздействует на драгоценные металлы. А для подделок он опасен. Но, в отличие от проверки йодом, уксусная кислота требует времени. Чтобы дождаться результата, надо опустить проверяемый металл в емкость с уксусом на 15–30 минут. Отсутствие следов взаимодействия металла с уксусом — признак благородности.

Если, кроме металла, в изделии содержатся драгоценные или полудрагоценные камни, то их лучше так не проверять, уксус может их испортить. Особенно это касается жемчуга.

Проверка «на зуб»

Из романов и фильмов известно, что раньше проверяли подлинность золотых монет, кусая их. Что же именно можно установить таким «дедовским» способом? Золото — мягкий металл. Поэтому даже при слабом укусе на нем остается вмятина от зубов. Поддельные сплавы не обладают таким свойством, зубами их не возьмешь.

Подобная проверка дает хорошие результаты для изделий высокой пробы. Чем выше содержание чистого золота, тем оно мягче. Золото пробы 900 и выше настолько мягкое, что ценные изделия из него стараются не подвергать контактам с другими предметами.

Применение химических веществ

Проверку активными химическими реагентами следует оставлять на крайний случай. При неумелом обращении они повредят даже подлинному драгоценному металлу. И для здоровья проверяющего они могут быть опасны.

Аммиак

Чистое золото на аммиак не реагирует. Но из золота 900 и 999 пробы практически не делают изделий, предназначенных к употреблению, только для коллекций. А на драгметалле меньшей пробы аммиак может оставить неустранимый след. Раствор его в сочетании с другими веществами применяют для чистки золотых изделий. Поэтому определять золотые и серебряные изделия посредством аммиака не стоит.

Платиновые изделия обычно выпускаются с высокой пробой. Поэтому проверить подлинность платины аммиаком можно. На ней этот химикат не оставит следа.

Кислоты азотная и соляная

По отдельности эти кислоты не воздействуют на высокопробное золото и платину. А если смешать их концентрированные растворы в пропорции 1:3, то получится смесь, называемая царской водкой. Она способна растворять даже золото. Платину царская водка не «берет», будучи холодной. В нагретой смеси постепенно растворится и этот драгоценный металл.

Как ни странно, но подлинному серебру царская водка не страшна. Оно реагирует на нее образованием серебряного хлорида в виде тонкой пленки на поверхности. Последняя защищает само изделие от разрушения.

Проверка по плотности

Одним из надежных способов установления вида металла или сплава является определение его плотности. У чистого золота она в два раза выше, чем у меди и почти в три раза — чем у железа. Платина еще тяжелее золота. Даже сплав золота 585 пробы ощутимо тяжелее неблагородных металлов.

Конечно, для определения точной плотности небольшого изделия понадобятся аптекарские весы, расчет объема (закон Архимеда в помощь) и табличные данные о плотности основных металлов. Но для решения вопроса, из чего в основном сделан сплав, из золота или другого металла, достаточно и грубых прикидок. Если же под рукой есть предмет из заведомо подлинного металла примерно равного объема, то могут не понадобиться даже весы. Разницу веса в два-три раза уловить не так трудно.

По отдельности каждый из рассмотренных способов не даст точного ответа на вопрос, из какого металла сделано изделие. Но если несколько разных проверок покажут совпадающие результаты, можно быть уверенным в правильном определении. Если же нет, то придется обратиться к профессионалам.