파장 분산 형 X- 선 형광 분광법을 이용한 합금 특성

애플리케이션 노트

작성자 : Greg Strossman, Ph.D.

소개

합금 조성은 제품 설계, 고장 분석 및 품질 관리에 매우 중요합니다. 예를 들어, 장치 나 부품이 받게 될 환경 및 물리적 응력에 대한 올바른 합금을 선택하는 것은 부식, 파단 또는 기타 메커니즘으로 인한 초기 고장을 피하기 위해 가장 중요합니다. 고장이 발생하면 포괄적 인 근본 원인 분석에 올바른 합금이 실제로 사용되었는지 확인해야합니다.

합금 관련 고장의 또 다른 일반적인 예는 제품에서 작은 금속 플레이 크나 부스러기가 발견되고 해당 소스를 결정하는 것이 중요합니다. 합금을 식별하는 것은 플레이크의 합금을 오염 된 재료를 제조하는 데 사용되는 시스템에서 알려진 성분의 합금과 일치시킴으로써 입자의 공급원을 매우 정확하게 찾아 낼 수있다.

마지막으로, 정확한 응용을 위해 합금을 제조 할 때 품질 관리는 사용 된 재료의 조성이 정확한 사양을 충족하도록함으로써 고장 메커니즘을 최소화하는 데 중요합니다.

WDXRF (Wavelength Dispersive X-Ray Fluorescence Spectroscopy)는 합금 성분을 결정하거나 확인하기위한 이상적인 분석 도구입니다. 강력한 표준이없는 정량화 기능을 갖춘 완전한 측량 기술로서, 간단한 합금 조성은 일반적으로 재료에 대한 예비 정보가 거의 또는 전혀 필요없이 결정될 수 있습니다. 보다 까다로운 응용 분야에서 WDXRF는 보정 표준과 함께 사용되어 컴포지션이 가장 엄격한 요구 사항을 충족하는지 확인하기 위해 최대한의 정확도를 제공 할 수 있습니다.

토론

부품 1 : 단순 합금 결정

합금 등급에 대한 간단한 결정은 일반적으로 순수 원소에서 파생 된 기기 감도 요소에 의존하는 "표준없는"방법 인 FP (Fundamental Parameters)를 사용하여 표준 일치없이 WDXRF를 사용하여 달성 할 수 있습니다. 표 1는이 방법으로 분석 된 3 가지 스테인리스 강 합금의 결과를 보여줍니다. 측정 된 조성물은이어서 알려진 합금 사양과 비교하여 특정 합금 동일성을 확인할 수있다. 3 개의 매우 유사한 300 시리즈 스테인리스 강 (301, 303 및 304)은 Ni 및 Cr 농도의 조합과 명확하게 구별되고 식별되었습니다. 유황 및 인과 같은 농도 사양을 가진 미량 원소를 사용하여 특정 합금을 식별 할 수 있습니다. 또한 두 개의 알루미늄 합금 인 5052 및 6061의 결과는 합금 식별을 가능하게하는 정확한 정량을 보여줍니다 (표 2). XRF는 거의 완전한 측량을 제공하기 위해 매트릭스 성분과 미량 원소를 측정 할 수 있습니다. 그러나 C, N 및 O 농도는 XGA 결과를 보완하는 IGA로 가장 잘 측정됩니다. FP 알고리즘의 정확도는이 기술과 관련된 매우 높은 에너지 해상도와 낮은 배경으로 인해 WDXRF 측정으로 향상됩니다.

부품 2 : 고 정확도 합금 특성

구매자 또는 공급 업체로서 매우 높은 정확도로 합금 구성을 알아야하는 경우 WDXRF는 적절한 교정 표준을 사용할 수있을 때 타의 추종을 불허하는 정확도와 정밀도를 제공합니다. 이에 대한 예는 주어진 온도 범위에서 특정 열팽창이 필요한 응용 분야에 사용되는 철-니켈 제어 팽창 합금 시스템입니다. 이 합금은 유리와 금속 사이에 밀폐 밀봉이 필요한 유리 밀봉 합금으로 사용되며 거의 20에 가까운 팽창 계수가 필요한 경우에도 사용됩니다 (예 : 일부 전자 장치, 정밀 레이저 장비, 집적 회로 패키징의 리드 프레임). 합금에 포함 된 니켈의 양은 열적 특성을 결정하며 응용 분야에 따라 중량 기준으로 약 54 ~ 3 % Ni 범위 일 수 있습니다. WDXRF는 교정을 위해 인증 된 표준을 사용하여 이러한 합금의 Ni 함량을 매우 정확하게 측정하는 이상적인 기술입니다. 표시된 예 (표 0.11)에서 니켈 함량은 1 %의 상대 정확도로 측정되었습니다. 또한 합금의 미량 금속은 9 ~ XNUMX % 미만의 상대 정확도로 측정되었습니다. 정밀도를 입증하기 위해 반복 측정의 표준 편차도 제공됩니다.

결론

매우 구체적인 용도를 위해 틈새를 채우기 위해 수천 개의 철 및 비철 합금이 존재하며, 새로운 제조는 항상 고급 제조 및 기술 요구를 해결하기 위해 만들어지고 있습니다. WDXRF는 고유 한 정밀성과 정확성을 갖춘 분석 도구로서 합금 특성 분석을위한 소중한 도구입니다. 1 차 측량 검사는 Fundamental Parameters를 사용하여 모든 재료에서 쉽게 수행 할 수있는 반면, 교정 표준의 가용성은 최고 수준의 정확도가 필요할 때 QC 분석을위한 수단을 제공합니다.

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