Q8 MAGELLAN - High-End optisches Emissionsspektrometer für die Metallanalyse

Q8 MAGELLAN ist die perfekte Symbiose aus Bewährtem und Neuem, Tradition und Innovation

Elementanalyse von:

• Eisen- & Stahllegierungen und Spuren
• Stickstoff in Stahl
• Aluminiumlegierungen und Spuren
• Kupferlegierungen und Spuren
• Sauerstoff in Kupfer
• Nickellegierungen und Spuren
• Kobaltlegierungen und Spuren
• Magnesiumlegierungen und Spuren
• Zinnlegierungen und Spuren
• Bleilegierungen und Spuren
• Titanlegierungen und Spuren

Die aktuelle Stahlerzeugung stellt hohe qualitative Anforderungen. Insbesondere sind die Bedürfnisse an Homogenität und Sauberkeit der Produkte in den letzten Jahren gestiegen. Premium-Stahlgüten zeichnen sich durch beste Reinheitsgrade und niedrigste Sauerstoffgehalte aus.

Der klassische Weg um nichtmetallische Einschlüsse zu bestimmen ist die Verwendung eines optischen Mikroskops und der Einsatz von Raster-Elektronenmikroskope gekoppelt mit der EDX Analyse (REM-EDX). Diese Methoden sind aber relative langsame und kostenintensive Verfahren. Mit Hilfe der optischen Emissions-Spektroskopie unter Verwendung der Puls-Diskriminierungsanalyse (OES-PDA) ist eine schnelle und effiziente Bestimmung des Reinheitsgrades und des Sauerstoffgehaltes möglich.

Schon während des Schmelzprozesses stehen diese Indikatoren, die für Qualität stehen, zur Verfügung, und ermöglichen die Prozesskontrolle in Echtzeit. Darüber hinaus ist eine schnelle Qualitätsprüfung des Endproduktes einer der wichtigsten Vorteile dieser Methode.

Zu diesem Zweck hat Bruker Elemental das Softwarepaket MCI, "Metal-Cleanliness-Inspection" für das Funkenspektrometer Q8 MAGELLAN entwickelt. Die MCI-Software wertet auf statistischer Basis Einzelfunken aus, die durch nichtmetallische Einschlüsse verursacht werden.

Die wichtigsten Merkmale, die bestimmt werden sind:

• Gesamtsauerstoffgehalt

• Oxydische und Sulfidische Einschlüsse

• Korngrößenverteilung verschiedener Oxid- und Sulfid Typen (z. B. Aluminiumoxid, Ca- Aluminate, Mg-Spinelle)

Die Reinheitsgradbestimmung von Werkstoffen bei der Wareneingangsprüfung mit dem Emissionsspektrometer Q8 MAGELLAN und dem Softwarepaket MCI von Bruker Elemental ermöglicht die Bewertung und Klassifizierung von Lieferanten und deren Lieferqualität und führt somit zu einer Optimierung der Margen.

Bei kritischen Produkten, z.B. in der Luftfahrt oder im Windenergiegeschäft, ist die Auswahl der richtigen Werkstoffe und Werkstoffgüten von größter Bedeutung. Kritische Bauteile, die im Fall eines Ausfalles durch Materialfehler ganze Anlagen oder Produktionsstraßen zum Stehen bringen, erlauben nur wenig Spielraum bei der Materialauswahl.

Qualitativ hochwertiges Material mit hervorragenden Reinheitsgraden ist erforderlich um Ausschuss, Rückläufer und letztendlich die damit verbundenen Probleme zu verringern und im Idealfall ganz zu vermeiden. Das macht es notwendig, das hochwertige, und auch teure Halbzeuge/Ausgangswerkstoffe, die für eine größtmögliche Sicherheit bürgen, hochpreisig eingekauft werden müssen. Dem gegenüber steht die betriebswirtschaftliche Betrachtung, in der immer die Marge im Vordergrund steht. Hier gilt es den Spagat zu schaffen unter dem Motto: So viel wie nötig – so wenig wie möglich.

Um das zu erreichen ist eine genaue Betrachtung der Lieferquellen und Werkstoffgüten erforderlich. Insbesondere im globalisierten Warenverkehr kann man die Lieferanten und deren Lieferqualität nur noch schwer einschätzen.

Mit dem Wissen, welcher Lieferant welche Werkstoffgüten zur Verfügung stellen kann und wie zuverlässig der Lieferant liefert, ist aber eine Klassifizierung möglich. Dieses hilft dann, das entsprechend günstige Material des Lieferanten A, B oder C auszuwählen und Kosten beim Einkauf zu reduzieren.

Stichproben bei der Wareneingangsprüfung geben hier Anhaltswerte. Um eine belastbare Klassifizierung hinsichtlich Lieferqualität und Reinheitsgrad zur erreichen, ist es erforderlich eine möglichst umfangreiche Prüfung, und idealerweise eine komplette Prüfung beim Wareneingang durchzuführen.

Durch die genauere Betrachtung und mit dem Wissen, wer welche Lieferqualität zu welchem Preis zur Verfügung stellen kann, ist letztendlich die Optimierungen der Margen möglich.

Mit den bislang angewandten Verfahren zur Bewertung des Reinheitsgrades durch Mikroskop oder dem Elektronenrastermikroskop (REM-EDX) ist damit aber in der Praxis unter Umständen ein erheblicher Aufwand verbunden. Da kostenintensiv und zeitaufwändig, sind hier teilweise nur Stichprobenbewertungen möglich.

Für diesen Spagat bietet Bruker Elemental ein Werkzeug. Das Q8 Magellan kann neben der Bestimmung der chemischen Komposition auch Aufschluss über den Reinheitsgrad und den Sauerstoffgehalt geben. Diese Bewertung mit der optischen Funken-Emissionspektrometrie kann zusammen mit der üblichen Elementanalyse erfolgen. Der zeitliche Mehraufwand ist vernachlässigbar (nur wenige Sekunden) und auch die Probenvorbereitung ist sehr einfach und diese Bewertung erfolgt auch auf dem gleichen Equipment.