Analysis of copper alloys

Význam tématu

Analýza měděných slitin je klíčová pro kontrolu jakosti v průmyslu, archeologii i výrobě velmi odolných dílů. Přesná identifikace a kvantifikace prvků v bronzech, mosazi či měděných slitinných materiálech zajišťuje spolehlivost výrobků, optimalizaci výrobních procesů a dlouhodobou provozuschopnost součástí vystavených opotřebení a korozi.

Cíle a přehled studie / článku

Studie demonstruje schopnosti spektrometru ARL OPTIM’X WDXRF při kvantitativní analýze různých měděných slitin s obsahem stopových i hlavních prvků. Hlavním cílem bylo ověřit opakovatelnost výsledků pro čtyři typy vzorků: mosaz, fosforová bronz, niklová slitina („niklové stříbro“) a křemíková bronz.

Použitá metodika a instrumentace

Všechny vzorky byly mechanicky rozemlety a analyzovány pomocí ARL OPTIM’X spektrometru vybaveného vzduchem chlazenou Rh rentgenkou (50 W) a multi­chromátory SmartGonio™. Spektrometr pracuje v režimu vlnově disperzní fluorescence (WDXRF), což zajišťuje vysokou stabilitu a přesnost.
Analytické podmínky:

• Napětí rentgenky 50 kV, proud 1 mA
• Čas měření 36 s na každý prvek (možno zkrátit nebo prodloužit podle požadované přesnosti)
• Většina měřených čar je Kα, detektory scintilační nebo propanové podle prvku

Hlavní výsledky a diskuse

Měřené koncentrace ukázaly dobrou opakovatelnost (směrodatná odchylka v průměru pod 0,02 % u hlavních složek).

• Mosaz: Zn ~32,9 %, Cu doplněno do 100 %, Sn, Pb, Ni, Fe a stopové prvky pod 1 %.
• Fosforová bronz: Sn ~4,76 %, Cu ~93,5 %, P ~0,085 % plus stopové Fe, Ni, Al.
• Niklové stříbro: Ni ~12,78 %, Cu ~57,8 %, Zn ~28,5 %.
• Křemíková bronz: Si ~2,94 %, Mn ~0,90 %, Cu ~96,0 %.

Pro nejcitlivější prvky (As, Al) se doporučuje zvýšit měřicí čas na 60 s nebo implementovat fixní kanál pro paralelní měření, čímž lze zlepšit přesnost až čtyřnásobně.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda WDXRF na ARL OPTIM’X nabízí:

• Rychlé a spolehlivé stanovení hlavních i stopových prvků v měděných slitinách.
• Možnost optimalizace měřicího času pro různé prvky podle požadavků na přesnost.
• Stálou reprodukovatelnost výsledků v rutinním provozu.

V praxi je metoda vhodná pro QC vstupních materiálů, kontrolu výroby i recyklaci kovů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Vývoj WDXRF technologií směřuje k dalšímu zrychlování měření a zvyšování citlivosti na stopové prvky. Integrace umělé inteligence pro automatické vyhodnocení spekter a predikci slitin umožní ještě rychlejší a přesnější analýzu. Dále se očekává širší využití v archeometrii pro neinvazivní analýzu historických artefaktů.

Závěr

Studie prokázala, že ARL OPTIM’X WDXRF spektrometr poskytuje vysokou přesnost a opakovatelnost analýzy měděných slitin v čase do 10 minut. Flexibilita nastavení měřicích časů umožňuje přizpůsobit analýzu specifickým požadavkům, zejména u stopových prvků.

Reference

• Thermo Fisher Scientific, Application Note AN41712, 2019