Funkenspektrometrie
Die Funkenspektrometrie – optische Emissionsspektrometrie mit Funkenanregung – bestimmt die chemische Zusammensetzung metallischer Werkstoffe direkt an der festen Probe.
Am IKS wird sie im Rahmen des Hausverfahrens „Werkstoffanalyse“ für die Elementzusammensetzung metallischer Proben eingesetzt, unter anderem im Arbeitsfeld Verzinkung und in der Schadensfallanalyse. Eignet sich eine Probe nicht für die Funkenanregung, wird der Werkstoff nasschemisch aufgeschlossen und mit der ICP-OES analysiert.
Typische Fragestellungen
Abgleich der Ist-Zusammensetzung eines Bauteils mit der geforderten Werkstoffsorte, z. B. bei Verdacht auf Werkstoffverwechslung
Zusammensetzung von Stählen vor dem Feuerverzinken, insbesondere der Gehalt an Silicium und Phosphor, die Schichtbildung und Überzugsdicke beeinflussen (vgl. DIN EN ISO 14713-2)
Chemische Zusammensetzung von Werkstoffen in Untersuchungen zum Einfluss von Legierungselementen auf das Verzinkungsverhalten
Zusammensetzung von Messing und anderen Kupferlegierungen für die Trinkwasserinstallation, etwa im Zusammenhang mit Bleifreisetzung und Korrosionsverhalten
Legierungsgehalte nichtrostender Stähle als Grundlage für die Bewertung ihrer Korrosionsbeständigkeit
Schadensfallanalyse: Werkstoffnachweis an Bruchstücken und korrodierten Bauteilen
Messprinzip
Die Probe wird an der Messstelle plan geschliffen, sodass eine metallisch blanke Fläche ohne Überzug, Beschichtung oder Korrosionsprodukte vorliegt, und auf den Funkenstand aufgelegt. Zwischen einer Gegenelektrode und der Probenoberfläche werden in Argonatmosphäre Funkenentladungen gezündet. Sie tragen eine geringe Materialmenge ab, verdampfen sie und regen die Atome zur Emission von Licht an. Ein Spektrometer zerlegt das Licht in die elementspezifischen Wellenlängen; die Intensität der Emissionslinien ist ein Maß für den Gehalt des jeweiligen Elements.
Ausgewertet wird über Kalibrierungen mit zertifizierten Referenzmaterialien, die jeweils für das Basismetall der Probe gelten. In einem Messdurchgang werden Haupt-, Legierungs- und Begleitelemente gleichzeitig erfasst. Da eine Funkenstelle nur eine kleine Fläche erfasst, werden in der Regel mehrere Messstellen gemittelt.
Die Funkenspektrometrie liefert die mittlere Zusammensetzung des Werkstoffs an der Messstelle. Für die örtliche Zusammensetzung einzelner Phasen, Einschlüsse oder Beläge wird die Rasterelektronenmikroskopie mit EDX eingesetzt. Kleine Proben, Späne, Drähte oder Proben ohne ebene Messfläche werden nach Aufschluss mit der ICP-OES analysiert.
Ergebnisse
1 Zusammensetzung
Massenanteile der Haupt-, Legierungs- und Begleitelemente in %.
2 Bewertung
Vergleich mit der Soll-Zusammensetzung der angegebenen Werkstoffsorte bzw. der vorgelegten Spezifikation.
3 Ergänzende Untersuchungen
ICP-OES nach Aufschluss für ungeeignete Proben, REM/EDX für örtliche Analysen, Metallographie für Gefüge und Schichtaufbau.
4 Prüfbericht
Messwerte mit Angabe des Verfahrens (IKS-Hausverfahren Werkstoffanalyse) und der Probenkennzeichnung.
Anwendung: Werkstoffnachweis, Verzinkung, Trinkwasserwerkstoffe, Schadensfallanalyse, Forschungsprojekte.
Weiterführend
Anfrage zu diesem Verfahren
Beschreiben Sie kurz Werkstoff oder vermutete Werkstoffsorte, Probenform und -größe sowie die Fragestellung. Wir prüfen, ob die Funkenspektrometrie geeignet ist, und nennen Ihnen andernfalls ein alternatives Verfahren.
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