휴대용 XRF가 금속 및 합금 분석을 어떻게 발전시켰습니까?

출처: Thermo Fisher Scientific

열악한 환경에서 사용할 금속 및 합금을 생산할 때는 품질 관리가 매우 중요합니다. 의도한 구성에서 조금만 벗어나도 심각한 문제가 발생하고 생명이 위험해질 수 있기 때문입니다. 다행히 실험실이나 현장에서 재료를 분석하는 데 사용할 수 있는 다양한 방법이 있습니다. 현장 테스트는 결과를 빠르게 얻을 수 있다는 큰 장점이 있으며, 인기 있는 선택은 휴대용 X선 형광(HH-XRF)입니다. 이 기사에서는 HH-XRF가 제조업체가 품질 관리 프로세스를 간소화하고 재료가 까다로운 응용 분야의 요구 사항을 충족하는지 확인하는 데 어떻게 도움이 되는지 설명합니다.

항공우주, 자동차, 석유 및 가스 또는 발전 산업을 위한 부품을 제조하려면 이국적인 금속을 포함한 다양한 금속과 스테인레스강, 니켈 및 코발트 기반 초합금, 구리, 알루미늄과 같은 합금을 사용해야 합니다. 및 티타늄 합금. 이러한 재료는 상당한 양의 기계적 응력을 견디면서 가혹한 조건에서 작동해야 합니다. 좋은 예는 고속 및 극한의 온도에서 지속적으로 작동하는 가스 터빈에 사용되는 블레이드입니다. 따라서 이러한 구성 요소 제조업체는 사용된 재료의 구성이 필수 사양을 충족하는지 확인하는 것이 중요합니다. 따라서 품질 관리 프로그램은 제조 공정의 필수적인 부분이며 경우에 따라 분석을 위해 샘플을 실험실로 보내는 작업이 포함됩니다. 불행하게도 이 접근 방식은 파괴적일 뿐만 아니라 결과를 받는 데 며칠이 걸릴 수 있으므로 시간이 많이 소요됩니다. 이러한 느린 처리 ​​시간으로 인해 현장에서 즉각적인 답변을 제공하는 데 사용할 수 있는 HH-XRF를 포함한 새로운 기술이 개발되었습니다.

HH-XRF가 시판된 지 50년이 넘었지만 대규모 사용은 소형 튜브가 방사성 소스를 대체한 후에야 가능해졌습니다. 이후 몇 년 동안 추가 개선이 이루어졌으며, 실리콘 드리프트 검출기의 도입으로 기기의 전반적인 감도가 크게 향상되어 검출 범위가 원자 번호 22-83(티타늄에서 비스무트)에서 12(마그네슘)까지 확장되었습니다. 그래핀 창을 갖춘 고출력 튜브 및 검출기 개발을 포함한 최신 업그레이드를 통해 경원소 검출 속도가 향상되었으며 미량 수준에서도 감지가 가능해졌습니다. 오늘날의 HH-XRF 시스템은 측정된 조성을 AISI, ASTM, DIN 등과 같은 다양한 국제 표준을 준수하는 여러 라이브러리의 표로 작성된 값과 비교하여 합금 등급을 식별할 수도 있습니다.

입고 및 출고되는 재료 검증은 이러한 높은 응력 적용을 위한 부품 생산에서 중요한 단계이며 종종 제조 및 조립 공정 전반에 걸쳐 여러 번 수행됩니다. HH-XRF를 사용하면 다양한 금속 및 합금의 조성을 빠르고 편리하게 측정할 수 있습니다. 여기에는 CSMX-4(그림 1 참조)와 같은 특수 합금의 식별과 일반적인 합금 원소(예: 니켈)와 레늄 및 탄탈륨과 같이 재료의 크리프 강도와 고온을 향상시키는 매우 흔하지 않은 원소를 모두 포함하는 독점 재료의 식별이 포함됩니다. 내식성.

그림 1: 가스 터빈에 사용되는 독점 초합금 등급인 CSMX-4의 HH-XRF 분석입니다. | 출처: Thermo Fisher Scientific

경우에 따라 동일한 공급업체의 서로 다른 두 가지 재료의 구성이 매우 유사할 수 있습니다(예: 303 및 304 등급 스테인리스 스틸로 만든 로드). 304는 스테인레스강의 가장 일반적인 등급으로 내식성이 우수하고 다양한 산업 및 가정용 응용 분야에 적합하지만 303은 높은 기계 가공성을 요구하는 부싱, 베어링, 너트 및 볼트와 같은 부품에 선호됩니다. 303은 304에 비해 황 함량이 높아 가공성은 높아지지만 내식성, 용접성은 떨어집니다. 따라서 두 등급을 혼동하지 않고 각 응용 분야에 올바른 재료를 사용하는 것이 중요합니다. 이는 HH-XRF 기기를 사용하여 쉽게 확인할 수 있습니다(그림 2 참조).