Os métodos para analisar e testar a composição de materiais metálicos evoluíram ao longo do tempo, passando da titulação e espectrofotometria tradicionais para técnicas mais avançadas, como espectrometria de emissão de plasma e espectrometria de leitura direta de faísca. O processo de teste também mudou, permitindo a análise simultânea de múltiplos elementos, o que melhorou a eficiência e a precisão. Os princípios e características dos diferentes métodos de teste são os seguintes:
1. Espectrofotometria
A espectrofotometria é um método amplamente utilizado para quantificar elementos metálicos. Envolve medir a absorvância e a intensidade luminosa dentro de uma faixa específica de comprimento de onda para realizar análises qualitativas e quantitativas. Este método é conhecido por sua ampla aplicação, alta sensibilidade, boa seletividade, alta precisão e baixo custo, mas tem a desvantagem de poder analisar apenas um elemento por vez. Os instrumentos de detecção usados em espectrofotometria incluem espectrofotômetros ultravioleta, espectrofotômetros visíveis e espectrofotômetros infravermelhos.
2. Titulação
A titulação é um método de testar os componentes metálicos em uma solução com uma concentração padrão de reagentes. Os componentes metálicos reagem totalmente com os reagentes para atingir o ponto final da titulação. Este método pode ser utilizado para testar substâncias com teor superior a 1%, mas tem a desvantagem de ser de baixa eficiência.
3. Espectrometria atômica
Espectrometria de Absorção Atômica (AAS) e Espectrometria de Emissão Atômica (AES) são tecnologias tradicionais usadas para analisar a composição de materiais metálicos. AAS utiliza o princípio de quantificar o conteúdo dos elementos analisados, medindo a intensidade de absorção dos elétrons externos dos átomos do estado fundamental no estado gasoso até a linha de radiação de ressonância atômica correspondente da luz visível e da luz ultravioleta. Este método é ideal para radiação de absorção atômica gasosa e é caracterizado por alta sensibilidade, forte capacidade anti-interferência, forte seletividade, ampla faixa de análise e alta precisão. No entanto, apresenta limitações como a incapacidade de analisar múltiplos elementos simultaneamente, baixa sensibilidade na determinação de elementos insolúveis e baixo desempenho na medição de amostras complexas. O AES, por outro lado, baseia-se no princípio de que cada elemento íon ou átomo emite radiação eletromagnética específica quando submetido a excitação elétrica ou térmica. Este método utiliza emissores para análise qualitativa e quantitativa de elementos e pode testar vários elementos ao mesmo tempo com uma necessidade menor de amostra e resultados mais rápidos. No entanto, tem baixa precisão e é usado apenas para analisar componentes metálicos e não pode ser aplicado à maioria dos componentes não metálicos.
4. Espectrometria de fluorescência de raios X
A espectrometria de fluorescência de raios X é amplamente utilizada para a determinação de elementos metálicos e é um método comum para analisar a composição de materiais metálicos. O princípio do teste é baseado no fato de que os átomos em seu estado fundamental estão em um estado de baixa energia, mas uma vez excitados por radiação de uma certa frequência, eles entram em um estado de alta energia e emitem fluorescência. O comprimento de onda desta fluorescência é único e medindo estas linhas espectrais de fluorescência de raios X, o tipo de elementos na amostra pode ser determinado. O conteúdo dos elementos pode ser estimado comparando a intensidade das linhas espectrais da amostra com as linhas espectrais de referência de uma amostra padrão. Este método é uma abordagem qualitativa e semiquantitativa usada principalmente para aproximar o conteúdo da análise da composição metálica.
5. Espectrometria de plasma indutivamente acoplado
A espectrometria de emissão atômica com plasma indutivamente acoplado (ICP-AES) é atualmente o método mais utilizado. Seu princípio é excitar elementos metálicos, provocando transições eletrônicas que resultam na emissão de linhas espectrais com determinadas intensidades que são utilizadas para determinar os elementos e suas concentrações. Este método possui uma ampla gama de aplicações, é altamente sensível, possui rápida velocidade de análise e fornece alta precisão. Ele pode testar um lote de amostras simultaneamente e determinar vários elementos sob uma linha de marcação.
6. Espectrometria de leitura direta Spark
O espectrômetro de leitura direta Spark usa arcos elétricos ou faíscas de alta temperatura para vaporizar e excitar diretamente elementos em uma amostra do estado sólido, fazendo com que emitam comprimentos de onda característicos. Esses comprimentos de onda são então divididos usando uma grade, produzindo um espectro organizado por comprimento de onda. Linhas espectrais características dos elementos passam pela fenda de saída e entram em seus respectivos tubos fotomultiplicadores, onde o sinal óptico é convertido em sinal elétrico. O sistema de controle e medição integra o sinal elétrico, que é então processado por um computador para determinar o conteúdo percentual de cada elemento. Este método é altamente preciso e pode analisar simultaneamente múltiplos elementos, com resultados qualitativos e quantitativos para dezenas de elementos obtidos em uma única excitação e análise. É rápido, eficiente e não requer reagentes químicos caros ou excipientes especiais. O teste direto de amostras sólidas é possível. No entanto, o formato e o tamanho da amostra têm certos requisitos.
7. Análise de carbono e enxofre
Em materiais metálicos, especialmente metais de aço, o carbono e o enxofre são os elementos primários que requerem testes, e os métodos acima mencionados não podem quantificar com precisão o carbono e o enxofre. Como resultado, os elementos de carbono e enxofre precisam ser testados utilizando um analisador de carbono e enxofre. A amostra é submetida a aquecimento a alta temperatura sob condições enriquecidas com oxigênio, oxidando o carbono e o enxofre em dióxido de carbono e dióxido de enxofre. Após o tratamento, o gás entra na piscina de absorção apropriada, absorvendo a radiação infravermelha correspondente, que é transmitida pelo detector como sinal. O computador processa o sinal e produz os resultados. Este método é preciso, rápido e sensível e pode ser usado para analisar níveis altos e baixos de teor de carbono e enxofre.
8. Análise de oxigênio e nitrogênio
O analisador de oxigênio e nitrogênio é usado para medir o conteúdo de oxigênio e nitrogênio em vários aços, metais não ferrosos e novos materiais. Ele decompõe a amostra por aquecimento pulsado sob atmosfera inerte e mede o conteúdo com um detector infravermelho e um detector de condutividade térmica, respectivamente. Este método é conhecido por sua alta precisão e baixo limite de detecção.
Introdução aos itens de teste
| Categoria metálica | Projeto | ||
| Ferro e aço | Análise de elemento | Identificação da nota (para identificar se está em conformidade com um padrão ou nota)Solicitação) | Análise da composição do revestimento (teste da composição do revestimento e conteúdo do elementElement) |
| Liga de cobre/cobre de alta pureza | |||
| Solda sem chumbo/solda com chumbo | |||
| Liga de alumínio | |||
| Liga de magnésio | |||
| Kirsite | |||
| Liga de titânio | |||
| Metais preciosos (ouro, prata, paládio, platina) | |||
| Metal de alta pureza | |||
| Metal de adição para brasagem | |||
| Metalurgia do pó | |||
