随着金属和其他材料变得越来越复杂，了解您从供应商处获得什么或您的库存比以往任何时候都更加重要。
Vulcan 手持式 LIBS 分析仪据该公司称，来自 Hitachi High-Tech 的公司可在一秒钟内收集数据。数据通过 WiFi 下载并预加载合金库。材料科学为汽车、飞机和其他产品的设计师开辟了新的可能性。现在，金属合金的设计与加工一样精确。结果是更持久、更坚固的部件。但是，随着材料选择范围的扩大，风险随之而来——您如何确定一件灰色金属库存与另一件不同？仔细的仓储程序和文书工作仅此而已。
随着供应链的发展，检查进料变得越来越重要Thermo Fisher Scientific 的技术销售经理 James Stachowiak 解释说：“公司正在关注不断增长的世界市场，并意识到 [有时] 合金有不同的命名法，”马萨诸塞州图克斯伯里)。 “有时他们收到的合金材料不符合他们要求的工程规格。”
为了帮助消除风险，制造商需要了解其库存中金属合金的构成元素。他们需要知道一件库存确实是 304 不锈钢而不是 316 不锈钢——或者完全不符合规格。甚至还有一个术语：材料可靠性鉴定 (PMI)。 PMI 的典型方法包括 X 射线荧光 (XRF)、光学发射光谱 (OES) 和激光诱导击穿光谱 (LIBS)。
如果您认为这些术语是指笨重的柜式仪器实验室，再想一想。
小型化和 faster 计算机也为制造商提供了许多灵活的 PMI 选项。对于 XRF 类手持设备尤其如此。它们使用指向样品表面的微型 X 射线源，将 X 射线注入材料，然后使用先进的固态检测器检测诱导荧光。就像在光谱学中一样，设备检测到的感应波长的色散和强度用于确定工件中的元素。
“二十五年前，一台重 25 磅的便携式 XRF 设备，使用的放射性同位素具有昂贵的更换周期——每三到五年——而且速度慢得多，精度和准确度也较低。我们最新的 Niton XL5 仪器重量不到三磅，性能接近实验室，”Stachowiak 说。
手持设备和限制
Thermo Fisher 提供多种不同的 XRF 分析仪，具体取决于应用和材料结束你ser 想测量。任何 XRF 设备都有一些限制。 “元素周期表中较轻的元素，从钠和较轻的元素开始，无法用便携式 XRF 设备检测到，”他解释道。这包括碳，它是多种钢材中的重要成分。
Thermo Fisher Scientific Niton XL5 XRF 分析仪配备了 5W X 射线管和硅漂移探测器。它可以实时无损检测多达 81 种元素。用户可以通过 USB 连接编辑材料库和下载数据。含电池的重量为 2.8 磅。性能取决于检测器。 “业内有两种检测器。硅 PIN 二极管检测器，可检测钛、原子序数 22 和更重的元素，以及硅漂移检测器 (SDD)，它将检测关键的轻元素，如镁、铝、硅、磷和硫，”他说。尽管 OES 可用于分析范围广泛的合金，但由于其分析碳的能力，它是一种通常用于钢的技术。
但是，OES 不如手持式 XRF 便携或方便并且通常需要操作员具有更高水平的专业知识。移动 OES 装置通常更大更重，性能最高的装置确实是实验室环境中使用的大型仪器。
“要检测碳和较轻的元素，它们还需要样品制备。你需要去除表面氧化物、油、污垢或任何其他可能污染样品表面的东西，”他说。 OES 确实会在样品上留下一个小的烧痕，使其成为破坏性测试。 Thermo Fisher 还提供一系列此类桌面或实验室 OES 设备。
但这为便携式 XRF 解决方案留下了广阔的市场空间.有许多特种合金不需要碳分析来确定等级，例如镍、钴或镍/钴合金，许多等级的不锈钢、黄铜/铜合金、钛合金或铝合金。这些是昂贵的高强度合金，使用不当可能会导致故障风险。确保它们正确是值得进行测试的，尤其是在测试方便的情况下。
方便，简单培训
Dr.奥林巴斯（德克萨斯州韦伯斯特）的应用科学家 Michael Hull 和其他接受本文采访的人认为，他们的更成熟的客户正在寻求手持 XRF 设备的速度和便利性。 “他们希望在两到五秒内获得读数，而不是 30 秒，”他说。今天的用户正在检查大量产品，速度至关重要。
除此之外，数据管理也很重要，尤其是在制造商在大量使用它的情况下。“用户界面需要遵循一般的消费者技术趋势并看起来就像带有触摸屏的智能手机上的应用程序，”他说。“它需要同样易于使用。数据需要它可以通过无线或 USB 记忆棒轻松传输。”
Vanta 分析仪是奥林巴斯的旗舰手持式 XRF。与同类中的许多设备一样，它具有无线 LAN、蓝牙和 USB 连接，以及 800 × 400 WVGA 显示屏。据该公司称，Vanta 分析仪可在短短一到两秒内为材料提供合金成分化学和等级识别。 Vanta 分析仪还收集元素周期表中的镁。
手持式 XRF 开始从运输、接收和仓储转移到过程制造。 “然而，随着我们进入 [工业 4.0] 或智能制造，我们有很多客户正在寻找在线或自动化解决方案，”Hull 解释说。
作为回应，奥林巴斯提供了 FOX- IQ 在线 XRF 分析仪，主要用于金属棒材、管材和棒材。该系统设计用于承受高水平的振动、电磁和声学噪声、粉尘t和水分。它测量到元素周期表中的钛元素和更重的元素。 FOX-IQ XRF 系统专为 24/7 全天候运行而设计，可执行全自动在线分析。
“它测量相对干净且由固定形状和尺寸组成的产品，”Hull 说。 “这是在您已经有设备将其移下装配线的情况下。 FOX-IQ 相对容易集成，带有探头和鞋盒大小的分析仪，鞋盒中装有 XRF 源和检测器。您可以将它与现有的杆管杆分析设备串联起来。”
其他工具，其他应用
XRF 设备的优势对于产品业务的 Mikko Järvikivi 来说是显而易见的Hitachi High-Tech Analytical Science（马萨诸塞州韦斯特福德）的 HHXRF、LIBS 和移动 OES 开发经理。 “XRF 不会留下任何痕迹，这意味着您可以将它用于成品以及需要无瑕疵表面的地方，”他说。这范围从飞机涡轮机的医疗植入物。 Hitachi 还提供 XRF，即 X-MET8000，它也可以测量镁。
据 Järvikivi 称，对所有类型分析的需求不断增长，尤其是含有镍、铬和钼的金属等级. “这些材料越来越贵，所以如果你检查需要 8-10% 镍的钢的规格，钢铁制造商会提供规格低端的钢材，”他解释道。在边缘操作意味着更容易意外错过配方，使材料不适合其用途。
但是那些 XRF 的局限性需要其他解决方案的应用，尤其是在测量碳方面呢？ “最终的性能工具是光发射光谱 (OES)。我们在这个范围内有几种产品。这些可以检查钢中的困难元素，包括碳、氢、磷和硫。 OES 为您提供迄今为止最准确的读数克，”他说。 “碳影响钢材的大部分性能，尤其是可焊性。”
奥林巴斯提供 FOX-IQ 在线 XRF 分析仪，旨在对生产环境中的棒材、管材和棒材进行分类。它是一种自动分析仪，旨在轻松集成到生产系统中。但是，使用 OES 测量样品需要进行一些权衡。 OES 需要电火花来引发光谱测定，从而在样品上留下烧痕。 OES 系统也更重，不过 Hitachi High-Tech 已经用重约 30 磅的人力可移动装置做出回应。
Hitachi High-Tech 还提供手持式 LIBS 装置及其 Vulcan 装置。 “LIBS 非常快；扣动扳机，一秒钟内就能识别出金属，”Järvikivi 说。而实验室级 LIBS装置足够精确以检测较轻的元素，日立提供的手持式 LIBS 装置可以对不锈钢、低合金钢、工具钢和镍合金进行分级，并可选择钴、铜、铅、锡、钛、锌、铝和镁合金。 LIBS 还会在样品表面留下一个小标记。 “我们认为手持式 LIBS 是进料 100% PMI 的理想选择，”他说。
涂层分析
涂层分析与散装 PMI 一样重要，因为许多工程部件都是涂上不同的材料以提高其性能。日立分析仪器提供两种涂层分析技术。 XRF 分析涂层厚度和成分。 Hitachi High-Tech Analytical Science 涂层分析产品业务开发经理 Matt Kreiner 表示，另一种方法是电磁法测量厚度。
“XRF 主要用于测量金属或金属镀层纳米和微米的范围rs 适用于各种基材，包括金属、塑料和陶瓷，”他说。电磁测厚仪使用磁感应或涡流技术来测量有机涂层，例如油漆和树脂，以及金属基材上微米和毫米范围内的阳极氧化层。
“涂层材料可以提高零件的耐腐蚀性、耐热性、耐磨性或电接触性，”Thermo Fisher 的 Stachowiak 说。 “手持式 XRF 可以为制造商节省大量资金，例如，如果他们在材料上涂抹过多或过少的指定涂层。使用过多的涂层会增加材料成本，而使用过少的涂层可能会影响其产品的预期性能或寿命。”
汽车制造，尤其是航空航天领域正在向其材料库中添加更多涂层, 进行非破坏性涂层分析生产线越来越重要。根据 Stachowiak 的说法，Thermo Fisher 的手持式 XRF 设备很容易针对各种涂层应用进行校准。
根据 Robert Weber 产品，虽然涂层可能很薄，但精确控制厚度决定了成本和用途的适用性Fischer Technology（康涅狄格州温莎）的经理。 “例如，镀铬层需要足够厚以承受磨损，但又不能太厚，因为你可能会浪费材料，也因为它可能不适合装配，”他说。据 Weber 称，许多供应商现在需要证明其涂层的厚度和合金含量，尤其是在汽车领域。如果出现任何问题，他们将承担责任。
使用手持式 XRF 进行涂层识别的优势在于，大多数涂层往往由较重的元素构成，他说。 Fischer Technology 的 XAN500 XRF 设备可测量包括钛在内的元素元素周期表中的 ium 和更重元素，根据 Weber 的说法，其中包括含有铬、镍、铜和锌的典型电镀合金。
“基本参数方法确定元素并计算厚度，”他说。 “XAN500 不需要预加载的材料库。”这意味着 XAN500 可以测量更广泛的合金和厚度，并且不需要返厂代表来创建新的库条目。
“汽车和航空航天应用的重要涂层是锌镍，镉的替代品，曾经被广泛使用但现在被认为是有毒的，”韦伯说。他指出，Fischer Technology 的 XAN500 手持式 XRF 既可以检测涂层的厚度，也可以检测涂层的精确元素组成，制造商需要了解这两者。使用手持式 XRF 的另一个优势是它可以测量可能无法放入台式 XRF（或 OES）机柜的较大部件或 LIBS）系统。
XAN500 可以安装在测量箱中并成为台式装置，从而可以对螺母和螺栓等小零件进行精确、可重复的测量。它还可以集成到生产线的控制系统中以进行 100% 检查和监控，尽管 Weber 指出这还不是台式适配的常见应用。尽管如此，他仍将自动化视为未来，尤其是对于 PMI 和涂层分析而言。 “我们开始将我们的装置安装到六轴机器人上，以便在某些专业行业中进行在线测量，”他说。
