Анализаторы металлов и сплавов, цены и виды лучших портативных или стационарных спектрометров рейтинга 2023

Когда и зачем необходим химический анализ металлов и сплавов

Металлы и их сплавы широко используются в различных отраслях промышленности и народного хозяйства. В чистом виде металлов практически не существует – они обязательно содержат природные или технологические примеси.

Эксплуатационные параметры будущих изделий, которые изготовлены из металла, напрямую зависят от их вида и концентрации. Применение химического анализа позволит определить его качественные и количественные свойства.

В ходе анализа вы сможете:

• определить количественный состав элементов;
• выявить наличие посторонних соединений и их концентрацию;
• идентифицировать сплавы;
• определяют соотношение смесей в металлических сплавах при маркировке.

Следует отметить, что современный химический анализ металлов и сплавов является важным этапом экспертизы, которая используется для определения качества продукции и проверки ее соответствия действующим стандартам.

В основном анализ проводится на:

• экспертиза качества выпускаемых металлов и сплавов на их соответствие действующим стандартам;
• контроль технологических процессов на стадии производства;
• проведение входной экспертизы сырья;
• разработка и создание новых сплавов;
• сертификация металлопродукции;
• сертификация чистых металлов.

Назначение

Химический анализ позволяет:

• определить количественный состав;
• исследовать образец на наличие примесей и определить их концентрацию;
• определить сплав;
• выяснить соотношение легирующих примесей для маркировки.

Исследования необходимы для:

• экспертиза продукции для определения соответствия применимым стандартам;
• непрерывный контроль технологического процесса;
• входной контроль сырья;
• разработка и создание новых сплавов;
• сертификация продукции;
• сертификация чистых металлов.

Методы химического анализа металлов

На сегодняшний день существует множество различных методов, позволяющих проводить качественный анализ металлов и их сплавов.

Используемые методы должны обеспечивать:

• скорость процедуры анализа;
• высокая точность результатов;
• непреодолимый контроль;
• простота эксперимента;
• возможность использования аналитических методик в производственном цикле.

Среди важнейших методов контроля чаще всего используют спектральный анализ и эмиссионный химический анализ. Рассмотрим их особенности и преимущества.

Спектрографический

Осуществляется с помощью спектрографа, что позволяет относительно быстро получить достоверные результаты. Метод заключается в регистрации атомных спектров на фотопластинку с последующей идентификацией с помощью планшета или спектропроектора.

Преимущества:

• объективность;
• документация.

Ошибка:

• трудоемкий;
• низкая эффективность.

Спектрометрический

Для исследования образца используются приборы с фотоэлектрической регистрацией спектра. Этот вид химического анализа металлов и сплавов относится к объективным методам и позволяет быстро получить информацию.

Преимущества:

• выражать;
• высокая точность результатов;
• полная автоматизация процесса;
• обработка результатов на компьютере и их архивирование.

Ошибка:

• сложность эксплуатации оборудования;
• возникновение проблем с оптической и электрической стабильностью;
• невозможно одновременно зарегистрировать широкий участок спектра.

Читайте также: Почти самый дорогой металл для сдачи, где его найти и за сколько сдать?

Визуальный

Отличается от двух предыдущих субъективностью, так как человеческий глаз выступает в роли приемника излучения. Несмотря на свои ограниченные возможности, визуальный спектральный анализ широко применяется в промышленности. Особое значение визуальный метод приобретает при необходимости контроля химического состава легированной стали в процессе производства.

Преимущества:

• выражать;
• простота;
• анализ образцов на месте;
• низкие затраты на оборудование.

Ошибка:

• низкая точность результатов;
• не позволяет обнаруживать неметаллические элементы.

Виды и принципы работы анализаторов

Анализатор представляет собой сложное высокотехнологичное устройство, требующее серьезных материальных вложений. Любители делать все своими руками должны быть разочарованы: данных о такой возможности не было.

Существует два типа этих устройств:

• лазер, использующий оптическое излучение;
• рентгеновский, который получает информацию об объекте с помощью рентгеновских лучей.

По этому принципу работы анализаторы делятся на:

1. Оптическое излучение.
2. Рентгенофлуоресцентный.

Оптико-эмиссионные

При исследовании:

• структуры,
• подробности,
• глянцевый,
• слитки и прочее

используются как анализ искры, так и анализ дуги. Возможно также сочетание обоих методов. Однако при использовании искры требуется небольшое испарение металла или сплава.

Аргон или воздух является рабочей средой оптико-эмиссионных анализаторов металлов и сплавов. Для изменения режима работы прибора достаточно заменить насадку на датчике. Химический состав металла распознают по излучению и регистрируют оптическим спектрометром.

Анализ сплавов проводится в нескольких режимах:

• «маркер» определяет марку металла с помощью таблицы;
• «отпечаток пальца» — эталонный спектр сравнивается со спектром сплава;
• режим «да–нет» определяет заданный параметр или указанную марку металла.

Эти устройства имеют большие возможности для работы со следующими сплавами:

• феррит;
• неферритовый;
• инструментальный;
• низколегированные;
• нержавеющая сталь;
• алюминий;
• титан;
• на основе никеля, кобальта, цинка и меди;
• многие другие.

Портативные приборы, то есть ручные приборы, часто используются для анализа в пунктах сбора или для обнаружения черных или цветных металлов. Ведь даже небольшие мобильные анализаторы не рассчитаны на постоянное движение.

Анализаторы оптического излучения оснащены насадками различных форм и размеров, которые используются для работы в труднодоступных местах.

Рентгенофлуоресцентные

Светочувствительные элементы анализатора определяют до 45 химических элементов. Такие анализаторы работают быстро и контроль также осуществляется без разрушения объекта исследования.

Их вес и габариты небольшие, а корпус пыле- и влагозащищенный, что облегчает работу с устройством. Программное обеспечение анализатора позволяет:

• устанавливать пользовательские стандарты;
• установить параметры;
• подключить принтер и распечатать полученные данные.

Рентгенофлуоресцентные анализаторы (спектрометры) получают все большее распространение из-за:

• компактность;
• низкая цена;
• простота использования.

Такие анализаторы не «видят» элементы с атомным номером ниже 11. Прибор не регистрирует «легкие элементы», находящиеся в первых двух строках таблицы Менделеева.

Это относится и к углероду, что делает невозможным использование анализатора для проверки количества углерода в чугуне и стали.

Некоторые производители заявляют, что их приборы способны улавливать углерод, но это относится только к поверхности объекта и данные могут быть неточными.

Плюсы и минусы

Вышеуказанные типы анализаторов имеют несколько разные качества и имеют как плюсы, так и минусы. Чтобы было проще понять их преимущества и недостатки, мы составили списки, куда включили все важные особенности.

Оптико-эмиссионные

Вот основные преимущества и недостатки этих устройств:

• обнаруживать даже незначительные примеси в металлах. Необходимая функция для контроля черного металла, где важно количество фосфора, углерода и серы в сплаве;
• благодаря высокой точности подходят для сертификационного анализа;
• прибор продается с уже загруженными в него аналитическими программами (калибровками). Это усложняет анализ сплава неизвестного происхождения, поскольку прибор распознает только известный ему сплав;
• необходимо подготовить образец – образец затачивается на шлифовальном круге или обрабатывается напильником. Это делается для удаления верхнего загрязненного слоя.

Рентгенофлуоресцентные

Вот основные преимущества и недостатки:

• менее точны, но для работы с ломом и задач по сортировке их возможностей хватает;
• этот метод анализа можно назвать универсальным – прибор обнаружит все элементы, находящиеся в диапазоне чувствительности, в том числе и тяжелые;
• поверхность анализируемого объекта нельзя обрабатывать с особой тщательностью, достаточно удалить с нее краску или ржавчину.

Лазерный анализатор металлов (оптико-эмиссионный)

Благодаря скорости анализа и относительной точности прибор пользуется популярностью. Он имеет низкие пределы обнаружения и низкие затраты на отдельный анализ.

Лазерный анализатор металлов используется не только для определения состава сплава в пунктах приема, но и во многих областях металлургии и машиностроения.

Объект исследования нагревается, начинает излучать свет.

Каждый элемент дает свой спектр, который анализируется. Металл нагревают разными способами:

1. Электрическая дуга.
2. Электромагнитное поле.
3. Лазер.
4. Газовое пламя.

Для ручных портативных анализаторов, которые чаще всего используются во вторичной металлургии для анализа лома, обычно применяют лазерный метод.

Рентгеновские анализаторы

Каждая единица имеет:

• рентгеновская трубка, которая флуоресцирует;
• детектор;
• регистрационное устройство;
• модуль контроля.

Важной особенностью, необходимой для больших точек приемки, является адаптация устройства к твердотельному режиму работы.

Прибор этого типа одновременно анализирует несколько десятков элементов в сплавах. Размер выборки может быть незначительным, например чипы.

В целом подходят даже шлако- и пылевидные элементы до 50 микрон. Они работают быстро, так как их не нужно каждый раз калибровать для нового анализа. Отдельная настройка выполняется только для определенных сложных задач.

Портативный анализатор металлов

Каждый тип анализатора может быть:

1. Стационарный.
2. Мобильный.
3. Портативный.

Стационарные размещаются в специально подготовленных помещениях и занимают много места. Они используются там, где требуется идеальная точность и широкие возможности.

Мобильные установки выполняются в виде переносных единиц (сумок) или блоков на колесах. Они используются на фабриках, фабриках, в лабораториях контроля качества.

Портативные анализаторы металлов и сплавов самые маленькие и компактные, во время анализа их держат одной рукой.

Они защищены от внешних механических воздействий для использования «в полевых условиях».

Портативные датчики будут особенно полезны тем, кто занимается добычей металла в полях с помощью металлоискателя.

Разработка ручного портативного анализатора сплавов произвела революцию во многих отраслях, связанных с металлами. Теперь для базового анализа вам не нужна лаборатория и громоздкий анализатор. Устройство в виде пистолета используется непосредственно на месте. Это упростило работу сборщиков и приемщиков цветного металла.

Линейка портативных анализаторов представлена:

• рентгенофлуоресцентный;
• лазер;
• лазерная искра;
• комбинационный

Рентгеновские и лазерные анализаторы получили наибольшее распространение в рамках вторичной обработки металлов.

Поскольку устройство дорогое, необходимо рассчитать, как быстро оно окупится. Также необходимо иметь в виду возможность аренды или покупки бывшего в употреблении анализатора.

Компактные портативные анализаторы появились в 1998 году. Тогда они стоили очень дорого. Сейчас на отечественные или зарубежные модели портативных металлоанализаторов цена начинается от 14-16 тысяч долларов. Устройство недешевое, поэтому самое главное условие – срок окупаемости.

Принцип и преимущества

Принцип работы портативных устройств такой же, как и у стационарных. Стационарные занимают много места и требуют особых навыков обращения. Научитесь работать с ноутбуками проще. Такие устройства весят в среднем 1,5-2 кг, батарейки хватает на несколько часов.

У них есть жидкокристаллический дисплей, на который выводится информация о составе в виде символов, используемых в химии.

Устройство имеет возможность сбора и хранения информации, включая результаты тестов и фотографии.

Точность — 0,1%, что достаточно для работы в рециркуляции.

Вот что можно проверить портативным анализатором:

1. Крупные конструкции.
2. Сложные конструкции.
3. Слитки.
4. Мелкие детали.
5. Трубка.
6. Стержни.
7. Бланки.
8. Электроды.
9. Стружка и металлическая пыль.

Основные производители

1. Корпорация Олимп.
2. FPI (Focused Photonics Inc).
3. Пользователь.

Olympus Corporation

Японская компания, известная своей продукцией в области оптики и фототехники. Металлоанализаторы пользуются популярностью, так как считаются надежными в японском стиле и находятся в среднем ценовом сегменте.

Компания инвестирует в R&D и разработку программного обеспечения. Технология Delta X-act Count создана для портативных анализаторов, благодаря уменьшенной скорости и пределам обнаружения.

FPI (Focused Photonics Inc)

Китайская компания, основанная выпускниками престижных американских университетов. Считается одним из лидеров по производству всевозможных систем контроля экологии окружающей среды. Их анализаторы металлов также пользуются спросом.

Портативный анализатор металлов ФПИ немного дешевле своих основных конкурентов.

Bruker

Немецкая компания, основанная более 50 лет назад. Производство, лаборатории и представительства расположены в 90 странах мира. В его состав входят четыре отдела, которые работают в разных областях. Bruker AXS и Bruker Daltonics разрабатывают и производят системы анализа металлов.

Они считаются качественными и достаточно распространены на российском рынке благодаря хорошей работе представительств.

Также существует ряд отечественных организаций, разрабатывающих и производящих анализаторы. Обычно для работы с ломом цветных и черных металлов характеристик их продукции вполне достаточно, да и стоят устройства намного дешевле.

Вы должны искать их в зависимости от того, где вы находитесь.

Цена приборов и от чего она зависит

Если говорить о стоимости анализаторов металлов и сплавов, то цена прибора формируется исходя из четырех основных параметров.

Этот:

1. Тип устройства.
2. Диапазон элементов, которые может измерять прибор.
3. Точность.
4. Мануфактурная страна.

Самыми дорогими приборами обычно являются японские и западные оптико-эмиссионные и рентгенофлуоресцентные приборы. Их цена высока не только из-за дороговизны производства, новейших технологий, таможенных пошлин и статуса.

Как правило, вы должны платить отдельно за каждую программу анализа для сплавов с базой:

• железа;
• титан;
• медь;
• алюминий;
• другие металлы.

При этом отечественные программы дешевле.

Самый дешевый китайский портативный анализатор металлов, цена которого 15-20 тысяч долларов. Изучение сайтов компаний показало, что большинство сделок по покупке анализаторов металлов и сплавов происходит за закрытыми дверями, информация о ценах предоставляется после личного обращения по телефону или по переписке.

При выборе конкретного устройства также интересуйтесь ценой услуги. Ведь если анализатор сломается, то придется либо приглашать специалиста из другой страны, либо отправлять прибор по почте, что влетит в копеечку.