RFA-Metallanalyse

Was ist XRF-Metallanalyse?

RFA richtet Röntgenstrahlen auf die Probe, wodurch die Elemente ihre eigene charakteristische Fluoreszenzstrahlung aussenden. Die Energie der emittierten Strahlung identifiziert das Element und seine Intensität gibt die Menge an. Die Methode ist zerstörungsfrei und kann ohne Probenvorbereitung ein schnelles Ergebnis liefern.

Zweck von XRF-Metallanalyse

Der Zweck besteht darin, die Elementzusammensetzung eines Materials zerstörungsfrei zu überprüfen und die Schichtdicke und -zusammensetzung zu bestimmen. Es wird auch häufig beim RoHS-Screening eingesetzt.

Bei welchen Produkten wird XRF-Metallanalyse angewendet?

Produkte aus Metall und Legierungen
Beschichtete Teile (Zink, Nickel, Chrom, Zinn)
Elektronische Komponenten (RoHS-Screening)
Schrott und recycelte Materialien
Schmuck und Edelmetalle

In welchen Branchen wird XRF-Metallanalyse eingesetzt?

MetallAutomobilLuft- und RaumfahrtEnergieMaschinenbau

Normen zu XRF-Metallanalyse

ISO 3497 (Metallische Beschichtungen — Messung der Schichtdicke mit Röntgenmethoden)
ASTM E1621 (allgemeine Regeln für die energiedispersive Analyse mittels RFA)
Reihe IEC 62321 (Bestimmung eingeschränkter Stoffe in elektrotechnischen Produkten)
ASTM B568 (Messung der Schichtdicke mittels RFA)

Prüfbedingungen für XRF-Metallanalyse

Verfahren: Energiedispersiv (ED-RFA) oder Wellenlängendispersiv (WD-RFA)
Probenoberfläche: Flach, sauber und groß genug, um das Messfenster abzudecken
Kalibrierung: Mit zertifizierten, zur Matrix passenden Referenzmaterialien
Einschränkung: Leichte Elemente (Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff) können nicht zuverlässig gemessen werden

Prüfgerät für XRF-Metallanalyse

ED-XRF- oder WD-XRF-Spektrometer
Schichtdickenmesskopf
Zertifizierte Referenzmaterial-Sets
Geräte zur Probenvorbereitung

Probenanforderungen für XRF-Metallanalyse

Die Probe muss so entnommen werden, dass sie die Charge bzw. den Produktionslauf repräsentiert.
Die Probenbeschreibung, die Materialart und ggf. die Produktionsrichtung müssen angegeben werden.
Der anzuwendende Standard und etwaige Kundenspezifikationen müssen zusammen mit dem Muster angegeben werden.
Der Test kann destruktiv sein; Die erforderliche Probenanzahl muss vorab bestätigt werden.
Zu prüfende Oberflächen müssen während des Transports geschützt werden.

Dauer von XRF-Metallanalyse

Eine einzelne Messung dauert Minuten; Seine zerstörungsfreie Natur bietet einen großen Geschwindigkeitsvorteil bei der Serienprüfung.

Ablauf von XRF-Metallanalyse

1Die Messfläche wird gereinigt und auf Ebenheit überprüft.
2Es wird ein zur Materialmatrix passendes Kalibrierprogramm ausgewählt.
3Das Gerät wird mit einem Referenzmaterial verifiziert.
4Die Probe wird am Messfenster platziert.
5Das Spektrum wird bis zum Ablauf der Messzeit gesammelt.
6Elementkonzentrationen oder Schichtdicken werden berechnet.
7An verschiedenen Stellen wiederholt, um die Verteilung zu beurteilen.

Annahmekriterien für XRF-Metallanalyse

Der Methodenstandard definiert, wie der Test durchgeführt wird, nicht wie das Ergebnis aussehen muss. Die Akzeptanzgrenze ergibt sich aus der Material- oder Produktnorm, der Kundenspezifikation oder der einschlägigen Vorschrift; Auf dieser Seite wird daher keine Zahlenbegrenzung angegeben.

Auswertung der Ergebnisse

Das Ergebnis wird mit dem Bereich in der Materialnorm oder der Dicke in der Beschichtungsspezifikation verglichen. RFA ist eine Screening-Methode: Ergebnisse, die nahe am Grenzwert liegen oder nicht konform sind, müssen mit Methoden mit geringerer Unsicherheit wie ICP oder OES bestätigt werden.

Prüfbericht zu XRF-Metallanalyse

Probenbeschreibung, Material-/Produktinformationen und ggf. Chargennummer
Probenvorbereitungsmethode und Konditionierungsbedingungen
Es gelten Standard- und Testbedingungen
Verwendetes Instrument und Kalibrierungsstatus
Messergebnisse und Einheiten
Messunsicherheit (falls gewünscht)
Eine Aussage, dass das Ergebnis nur für die zum Test eingereichte Probe gilt

Akkreditierung

EUROLAB verfügt über eine international anerkannte Akkreditierung, die von Akkreditierungsstellen erhalten wurde, die Vertragspartei der multilateralen Anerkennungsvereinbarungen IAF und ILAC sind, gemäß ISO/IEC 17025 für Labortests, ISO/IEC 17020 für Inspektion und Überwachung sowie ISO/IEC 17021-1 und ISO/IEC 17065 für System- und Produktzertifizierung. Diese Kette stellt sicher, dass die ausgestellten Berichte und Zertifikate weltweit akzeptiert werden.

Ob dieser Test im akkreditierten Rahmen angeboten werden kann, hängt von Ihrem Produkt und der angewandten Norm ab; Da die Akkreditierung methodenbasiert erfolgt, wird der Umfang bereits im Angebotsstadium schriftlich bestätigt.

Geltungsbereich und Berechtigungen

Metall- und Metallurgieprüfung — Was umfasst dieser Prüfbereich?

Der folgende Abschnitt beschreibt das Gebiet, zu dem der Test XRF-Metallanalyse gehört; die Bedingungen und Abnahmekriterien dieses konkreten Tests stehen in den obigen Abschnitten. Der für Ihr Produkt spezifische Umfang wird schriftlich im Angebotsstadium festgelegt.

Metall- und metallurgische Prüfungen ermitteln, welche Last ein Metall oder eine Schweißverbindung tragen kann, wie es versagt und wie seine innere Struktur aussieht. Das Ergebnis dieser Familie betrifft oft nicht das Produkt selbst, sondern die Identität des WERKSTOFFS: Entspricht der Stahl wirklich der angegebenen Güte, liefert die Schweißnaht die vom Design angenommene Festigkeit, enthält der Guss einen unzulässigen inneren Fehler?

Die praktische Bedeutung des Bereichs ergibt sich daraus, dass ein Metallteil selten allmählich versagt. Ein Kunststoffteil verformt sich, altert, reißt und gibt meist eine Vorwarnung. Eine Schweißnaht oder ein Verbindungselement hingegen bricht oft ohne Vorwarnung — besonders bei Ermüdung und Sprödbruch. Deshalb ist Materialprüfung in Bereichen wie Druckgeräten, Hebezeugen, Baustahl und Rohrleitungen eine Anforderung der VORSCHRIFT und nicht des Designs.

Die Familie vereint drei Methodengruppen, von denen jede eine andere Frage beantwortet. Mechanische Prüfungen quantifizieren das Verhalten des Werkstoffs unter Last. Zerstörungsfreie Prüfung sucht nach Fehlern, ohne das Teil zu beschädigen. Metallografie und chemische Analyse erklären, warum sich der Werkstoff so verhält — über Korngefüge, Phasenverteilung, Einschlussgehalt und Legierungszusammensetzung.

Das Abnahmekriterium dieser Prüfungen stammt fast nie aus der Prüfnorm, und das ist der Schlüssel zum Verständnis des Bereichs. Die Prüfnorm sagt, wie die Messung durchzuführen ist; die zulässigen Werte stammen aus der Produktnorm, der Werkstoffgüte oder dem Fertigungskodex. ISO 6892-1 sagt, wie man einen Zugversuch durchführt; EN 10025 sagt, welche Streckgrenze dieser Stahl liefern muss. Beim Lesen eines Berichts ist entscheidend, gegen welche Produktnorm bewertet wurde.

Die Probenahme ist in diesem Bereich untrennbar mit dem Ergebnis verbunden. Zwei Proben aus derselben Schmelze können je nach Entnahmerichtung und -ort unterschiedliche Werte liefern; bei Walzprodukten liefern Proben parallel und quer zur Walzrichtung unterschiedliche Ergebnisse. Produktnormen regeln daher auch Entnahmeort und -richtung, und der Bericht muss dies dokumentieren.

Methodengruppen in diesem Bereich

Mechanische Tests
Zug-, Druck-, Biege-, Kerbschlag- (Charpy), Härte- (Brinell, Vickers, Rockwell), Ermüdungs-, Kriech- und Bruchzähigkeitsprüfung. Diese liefern das Verhalten des Werkstoffs unter Last in Zahlenform.
Zerstörungsfreie Prüfung
Durchstrahlungsprüfung, Ultraschallprüfung, Eindringprüfung, Magnetpulverprüfung und Sichtprüfung. Sie sucht Oberflächen- und innere Fehler, ohne das Teil zu beschädigen, und ist ein unverzichtbarer Schritt bei geschweißten Konstruktionen.
Metallografie
Probenvorbereitung, Ätzung und mikroskopische Untersuchung. Beurteilt werden Korngröße, Phasenverteilung, Einschlussgehalt, Einsatzhärtetiefe und die Wärmeeinflusszone der Schweißung.
Chemische Analyse
Die Legierungszusammensetzung wird mittels optischer Emissionsspektrometrie und Nasschemie verifiziert; die Bestätigung der Werkstoffgüte läuft über diesen Schritt.
Korrosionsverhalten
Salzsprühnebel-, Lochfraß- und Spaltkorrosions- sowie interkristalline Korrosionsprüfungen. Bei nichtrostenden Stählen können diese die Qualität der Wärmebehandlung anzeigen.

Häufig verwechselt in diesem Bereich

Ein Werkstoffzertifikat (wie EN 10204 3.1) ist kein Prüfbericht; es ist die Erklärung des Herstellers. Bei kritischen Anwendungen wird eine unabhängige Verifizierung durchgeführt, und beides darf nicht verwechselt werden.
ASTM- und ISO-Zugversuche messen dieselben Größen, verwenden aber unterschiedliche Probengeometrien; die Ergebnisse gelten nicht als direkt äquivalent, angewendet wird, was die Spezifikation verlangt.
Umrechnungstabellen zwischen Härte und Festigkeit sind NÄHERUNGSWEISE. Die Berechnung der Streckgrenze aus der Härte ist kein ausreichender Nachweis für die Werkstoffabnahme.
Bei der zerstörungsfreien Prüfung bedeutet "kein Fehler gefunden" nicht, dass kein Fehler vorhanden ist; Fehler unterhalb der Nachweisgrenze der Methode können vorhanden sein. Der Bericht muss die angewandte Methode und die Empfindlichkeitsstufe angeben.
Das Bestehen einer Schweißnaht zeigt nicht, dass der Schweißer oder das Verfahren qualifiziert ist; das sind getrennte Prozesse.

Welche Entscheidungen diese Ergebnisse unterstützen

Prüfung des Werkstoffzertifikats und Wareneingangsprüfung
Freigabe der Schweißkonstruktion; Schweißer- und Verfahrensqualifikation
Fertigungskontrolle von Druckgeräten und Baukomponenten
Schadensanalyse und Ermittlung der Grundursache von Feldschäden
Verifizierung von Wärmebehandlungs- und Oberflächenbehandlungsprozessen

Häufige Fragen zu XRF-Metallanalyse

Wird die RoHS-Konformität durch RFA nachgewiesen?

RFA ist eine vorläufige Screening-Methode. Ergebnisse nahe dem Grenzwert oder zweifelhaft müssen mit den in IEC 62321 definierten Verifizierungsmethoden (z. B. ICP-MS, GC-MS) bestätigt werden.

Wie wird die Schichtdicke gemessen?

Das Verhältnis der Strahlungsintensitäten, die von der Beschichtung und dem darunter liegenden Material ausgehen, hängt von der Dicke ab. Die Methode ist zerstörungsfrei, allerdings müssen die Beschichtungs- und Untergrundzusammensetzung bekannt sein.

XRF-Metallanalyse