DE4032322A1

DE4032322A1 - Spektrochemisches optisches emissionsstandard fuer metalle und legierungen

Info

Publication number: DE4032322A1
Application number: DE4032322A
Authority: DE
Inventors: Sanji Kitaoka; Susumu Nawata; Hisashi Hori; Katsumi Takahashi
Original assignee: Nikkei Techno Research Co Ltd
Current assignee: Nikkei Techno Research Co Ltd
Priority date: 1989-10-13
Filing date: 1990-10-11
Publication date: 1991-04-25
Anticipated expiration: 2010-10-12
Also published as: US5139332A; FR2654116A1; FR2654116B1; JP2678797B2; CA2027142A1; CA2027142C; JPH03128436A; DE4032322C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein spektrochemisches optisches Emissionsstandard für Metalle und Legierungen, das einen homogenen Gehalt des Elements oder der Elemente und eine stabile Qualität hat.

Nach dem Stande der Technik ist als ein Verfahren, das in der Lage ist, Zusammensetzungen von Metallen schnell zu analysieren, die optische Emissionsspektrometrie für die Analyse von verschiedenen Arten von Legierungen übernommen worden, worin der Gehalt einer zu analysierenden Probe an einem Element gemäß einer analytischen Eichkurve bestimmt wird, welche die Beziehung zwischen dem spektralen Inten sitätsverhältnis (absolutes Strahlungsvermögen eines Elements/absolutes Strahlungsvermögen des Basismetalls) und der Konzentration des Elements in einer Standardprobe wiedergibt.

In der optischen Emissionsspektrometrie hängt, da das spektrale Intensitätsverhältnis einer zu analysierenden Probe in einer vorher hergestellten Eichkurve enthalten ist und der Gehalt an dem Element in der Probe bestimmt wird, die Präzision der Analyse für die Probe und deren Genauigkeit von der Genauigkeit der vorher hergestellten Eichkurve und der Genauigkeit der täglichen Driftkorrektur in der Eichkurve (Schwankung des spektralen Intensitäts verhältnisses, welche durch die Analysiereinrichtung ver ursacht wird) ab. Demgemäß ist eine Standardprobe eines homogenen und bekannten Elementgehalts für eine genaue Analyse notwendig.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß als Standardprobe, welche für eine solche optische Emissions spektrometrie verwendet wird, ein scheibenartiger Block von 40 bis 60 mm Durchmesser×5 bis 10 mm Dicke, welcher durch Gießen eines geschmolzenen Metalls in eine Matrize hergestellt worden ist, benutzt wird, nachdem man einen Standardwert desselben durch chemische Analyse bestimmt hat. Bei der optischen Emissionsspektrometrie wird die Oberfläche einer solchen Standardprobe zu einer glatten Oberfläche bearbeitet, und dann wird eine Eichkurve basierend auf dem spektralen Intensitätsverhältnis, das durch Funkenbildung an vorbestimmten Positionen in der Oberfläche hervorgerufen wird, gezeichnet oder in sonstiger Weise erstellt. Jedoch tritt oftmals eine Ent mischung bei der Verfestigung des geschmolzenen Metalls, wie üblich, auf, wenn ein großer Betrag an Legierungs elementen in der Probe enthalten ist. Als Ergebnis hiervon variiert die spektrale Intensität in Abhängigkeit von Unterschieden der 2- oder 3-dimensionalen Positionen auf der Oberfläche, an denen die Funkenbildung vorgenommen wird, und demgemäß ist eine genaue Analyse mit einer solchen Standardprobe unmöglich. Im Hinblick auf diese obigen Verhältnisse kann zur Verminderung der Entmischung bei der Verfestigung des geschmolzenen Metalls in der Weise vorgegangen werden, daß das geschmolzene Metall manchmal zu einem Barrenstab von kleinem Durchmesser durch semi-kontinuierliches Gießen gegossen und dann zu einer scheibenartigen Form zugeschnitten wird.

Jedoch kann eine Entmischung selbst dann nicht überwunden bzw. ausgeschaltet werden, wenn ein Gießen zu einem Barrenstab von kleinem Durchmesser erfolgt, und insbe sondere wird die Entmischung bemerkenswerter bzw. stärker, wenn der Gehalt an dem Element erhöht wird. Zum Beispiel werden im Falle von Al-Si-Serienlegierungen, die Si ent halten, welches den eutektischen Punkt übersteigt, primär Si-Kristalle ausgeschieden, und die Entmischung solcher ausgeschiedenen primären Si-Kristalle macht die Eichkurve und die Driftkorrektur hierfür unbestimmbar, selbst wenn ein Gießen zu einem Barrenstab stattfindet, so daß es nicht möglich ist, eine genaue Analyse der zu analysie renden Probe durchzuführen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgemäß insbe sondere, die vorstehenden Schwierigkeiten zu überwinden und ein spektrochemisches optisches Emissionsstandard für Metalle und Legierungen zur Verfügung zu stellen, mit dem man in der Lage ist, eine genaue Eichkurve zu erstellen und eine genaue Driftkorrektur durchzuführen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurden verschiedene Untersuchungen zum Überwinden der vorstehenden Schwierig keiten durchgeführt, und als Ergebnis wurde gefunden, daß ein spektrochemisches optisches Emissionsstandard für Metalle und Legierungen, welche aus feinen Metallkörpern durch Mischen und Formen derselben hergestellt ist, die Wirkung der Entmischung von legierenden Elementen, die Fehler in der Analyse verursacht, vermindert werden kann, und zwar auf einen so geringen Wert wie möglich, und daß auf diese Weise eine genaue Eichkurve erzielt und eine genaue Driftkorrektur durchgeführt werden kann, und daß als Ergebnis hiervon der Gehalt von jedem der Elemente in der Probe genau analysiert werden kann, so daß auf diese Weise die vorliegende Erfindung gemacht worden ist.

Das bedeutet, daß die obige Aufgabe der vorliegenden Er findung durch ein spektrochemisches optisches Emissions standard für Metalle und Legierungen, insbesondere Aluminium und dessen Legierungen, das eine Formungsmischung bzw. eine geformte Mischung von feinen Metallkörpern enthält, gelöst wird.

Der Metallkörper kann durch ein übliches Verfahren her gestellt werden, jedoch ist es aus den Gründen, die weiter unten beschrieben sind, wirksamer, wenn er durch schnelle Verfestigung bzw. Schnellverfestigung hergestellt wird.

Weiter kann die Formungsmischung bzw. die geformte Mi schung mittels eines üblichen Formungsverfahrens geformt werden, aber es ist aus den weiter unten beschriebenen Gründen wirksamer, wenn sie durch plastische Deformation hergestellt wird.

Unter "Metallkörper" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist feines Pulver, Körner, ein Stück, eine Folie, ein Stab, feiner Draht, etc. zu verstehen. Da die Standard probe in der oben beschriebenen Weise aus einem solchen Metallkörper gebildet ist, umfaßt ein solcher Metallkörper viele Metallkörper in der Oberfläche für die Analyse, und sie sind miteinander gemischt, und wenn irgend ein ent mischter Teil zwischen den Metallkörpern vorhanden ist, werden sie als Ganzes in der analysierenden Oberfläche einer Durchschnittsbildung unterzogen und sind als eine homogene Standardprobe mit weniger Entmischung in Ab hängigkeit von 3-dimensionalen Positionen ausgebildet. Demgemäß kann eine genaue Eichkurve aufgrund von optischer Emissionsspektrometrie hergestellt werden, es ist eine genaue Driftkorrektur möglich, und als Ergebnis hiervon kann der Gehalt von Elementen in der Probe genau analysiert werden.

Weiter ist es so, daß, wenn die Metallkörper als Schnell verfestigungsprodukte hergestellt werden, eine Standard probe, die durch Mischen und Formen derselben hergestellt wird, deswegen, weil diese Metallkörper weniger Entmi schung in sich selbst beinhalten, es ermöglicht, eine genauere Eichkurve zu erstellen und eine genaue Drift korrektur durchzuführen, wodurch es ermöglicht wird, den Gehalt an dem jeweiligen Element in der zu analysierenden Probe genau zu analysieren bzw. eine genaue Analyse dieser Probe zu erhalten.

Weiter ist es, wenn die Formungsmischung der Metallkörper durch plastische Deformation geformt wird, so, daß, da entmischte Teile zwischen den Metallkörpern bzw. in jedem der Metallkörper,welche die Wirkung der plastischen Defor mation erfahren, dispergiert werden, bis eine Entmischung kaum noch zu beobachten ist, eine solche Standardprobe eine genauere Eichkurve liefern und eine genauere Drift korrektur erbringen kann, demgemäß kann der Gehalt an dem jeweiligen Element in der Probe genauer analysiert werden.

Es seien nun bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben und erläutert:
Zunächst sei eine Beschreibung des Verfahrens der Her stellung einer Standardprobe gemäß der vorliegenden Erfindung gegeben. Der Metallkörper in der vorliegenden Erfindung bedeutet feines Pulver, Körner, ein Stück bzw. Stücke, eine Folie bzw. Folien, eine Stab bzw. Stäbe, einen feinen Draht bzw. feine Drähte, etc.

Ein solcher Metallkörper kann aus einem gegossenen Barren erhalten werden, welcher durch eines Verfahrens des Gießens eines geschmolzenen Metalls in eine Matrize bzw. Form erhalten wird, mittels eines Gießverfahrens des indirekten Kühlens des geschmolzenen Metalls mit Wasser oder mittels eines direkten Abschreckungsgießverfahrens oder Hartguß-Gießverfahrens, sowie durch feine Pulverisierung des gegossenenen Barrens in physischer Weise, wie beispiels weise in einer Pulverisierungseinrichtung, oder Walzen desselben zu einer Folie, einem Stab oder feinem Draht, gefolgt durch Zerschneiden. Außerdem kann der Metallkörper auch durch chemische Reaktion hergestellt werden.

Das Mischen kann mittels eines üblichen Mischers ausge führt werden, und es ist im Hinblick auf die Handhabung am vorteilhaftesten, eine einzige Form von Metallkörpern mit einer gewünschten Zusammensetzung zu mischen und zu for men. Alternativ ist es auch möglich, unter Kombinierung von Metallkörpern von unterschiedlichen Formen, wie bei spielsweise Pulver und feinem Draht, ein Mischen und Formen durchzuführen. Weiterhin ist es nicht nur möglich, den Metallkörper bzw. die Metallkörper von einer identi schen Zusammensetzung zu mischen und zu formen, sondern es ist auch möglich, Metallkörper von unterschiedlichen Zu sammensetzungen zu mischen und zu formen. Zum Beispiel kann im Falle des Herstellens einer Standardprobe aus einer Al-Si-Cu-Mg-Legierung bzw.-Reihenlegierung ein Pulver aus einer Al-Cu-Mg-Legierung bzw. -Reihenlegierung und ein Pulver aus einem reinen Metall, wie beispielsweise metallischem Silicium, gemischt und geformt werden, es können Pulver für jede der Legierungen aus Al-Si, Al-Cu und Al-Mg gemischt und geformt werden, oder es können Pulver der reinen Metalle miteinander gemischt und geformt werden. Die Kombination ist nicht auf nur solche Aus führungsformen beschränkt, wie sie oben beschrieben sind, sondern die Form des Metallkörpers, das Herstellungsver fahren desselben, die Zusammensetzung und das Formungsver fahren können in der vorliegenden Erfindung wahlfrei aus gewählt werden.

Weiter können solche Metallkörper zum Beispiel mittels Extrusion, Walzen, Schmieden und/oder Sinton geformt werden.

Die Herstellung des Metallkörpers bzw. der Metallkörper, der bzw. die aus einem schnellverfestigtem gegossenen Barren hergestellt wird bzw. werden, wird speziell bevor zugt, da eine geringere Entmischung in dem gegossenen Barren vorhanden ist. Weiter wird feines Pulver, das durch schnelle Verfestigung eines Metallkörpers mittels eines Zerstäubungsprozesses hergestellt ist, ein Verfahren des Verwendens eines rotierenden perforierten Schmelztiegels, etc., oder extrem feiner Draht oder dünne Folie, die durch schnelles Verfestigen mittels eines Einzelwalzen- oder Zwillingswalzenverfahrens oder eines Schmelzspinnverfahrens erhalten wird, mehr bevorzugt, da das gegossene Produkt als solches fein ist und eine geringere Entmischung vor handen ist. Da ein geschmolzenes Metall bei einer relativ hohen Temperatur mittels des Schnellverfestigungsverfah rens gegossen werden kann, kann außerdem die Streuung der Gehalte in den gegossenen Produkten zwischen dem frühen Stadium und dem späteren Stadium des Gießens vermindert und eine Kühlrate in der Höhe von 10³-10⁶°C/sek. erzielt werden. Demgemäß tritt weniger Entmischung im Inne ren des Metallkörpers bei der Verfestigung auf, und es kann eine Standardprobe mit einer minimalen Entmischung und von stabiler Qualität durch Herstellen des Formungs produkts unter Verwendung des Metallkörpers bzw. von Metallkörpern, der bzw. die von irgendwelchen bzw. allen der Teile genommen sind, erhalten werden. Der Metallkörper kann, wie oben beschrieben, durch Pressen, Extrusion, Walzen, Schmieden, etc. geformt werden. Unter den Verfahren, bei denen das Formen des Metallkörpers von einer plastischen Deformation begleitet ist, wird die Extrusionsherstellung besonders als eine plastische Deformation bevorzugt, da die Oberfläche senkrecht zum Fluß des Metalls während des Formens ist, das heißt, daß ein Querschnitt senkrecht zu der Extrusionsrichtung als eine Oberfläche für die opti sche Emissionsspektrometrie ausgewählt werden kann. Da der Querschnitt des ursprünglichen Metallkörpers entsprechend dem Extrusionsverhältnis im Querschnitt senkrecht zu der Extrusionsrichtung bei dieser Extrusionsherstellung ver mindert wird, kann dieses ein Ergebnis liefern, als ob die Anzahl von Metallkörpern pro Querschnittsflächeneinheit erhöht wäre, was es möglich macht, eine genauere Eichkurve zu erstellen und eine genauere Analyse der Zusammensetzung der Probe zu erhalten. Da es bevorzugt wird, daß die An zahl von Metallkörpern, die pro Flächeneinheit der Ober fläche für die Analyse vorhanden ist, erhöht wird, um die Homogenität des Formungsprodukts zu verbessern, sollte ein Metallkörper gewählt werden, der einen Querschnittsbereich hat, welcher so klein wie möglich ist. Es sei hier für die Größe des Metallkörpers der Fall eines Extrusionsformens eines Metallpulvers in einen runden Stab betrachtet, sowie des Zerschneidens des Stabs senkrecht zu der Extrusions richtung, um eine scheibenartige Standardprobe auszubil den, und des Verwendens des Querschnitts der Probe für die optische Emissionsspektrometrie. Es sei angenommen, daß der Durchmesser des Metallpulvers r ist, daß das Extru sionsverhältnis R ist, und daß der Durchmesser des effek tiven optischen Emissionspektrometrieteils 5 mm ist, dann kann die Anzahl n des Pulvers bzw. der Pulverteilchen, das bzw. die in dem optischen Emissionsspektrometrieteil ent halten ist, generell durch die folgende Gleichung ausge drückt werden:

n=(5/r)²×R.

Angenommen, das Extrusionsverhältnis sei wie folgt: R= 5, n=125, wenn r=1 mm in der Gleichung sind. Dies ist äquivalent, daß man einen Durchschnitt für 125 Proben nimmt, wenn irgendeine Abweichung in der Zusammensetzung zwischen individuellen Pulvern bzw. Pulverteilchen ist, und demgemäß kann ein stabiler Analysewert erhalten wer den. Im Hinblick auf die obigen Verhältnisse ist die Größe des Metallkörpers des Formungsprodukts vor Anwendung einer plastischen Deformation vorzugsweise geringer als 1 mm für die äußere Form im Falle von Pulver, Körnern, etc. Wenn sie weniger als 60µm ist, kann jedoch eine weitere bemer kenswerte Wirkung mehr erhalten werden, und die Handhabung wird ziemlich schwierig im Hinblick auf die Explosions gefahr. In dem Fall eines Stücks, einer Folie, etc., ist die Dicke geringer als 0,3 mm und vorzugsweise geringer als 0,1 mm. In dem Fall eines Stabs, feinen Drahts etc., ist der Außendurchmesser geringer als 1 mm, und vorzugs weise geringer als 0,5 mm. Ein Metallkörper von einer Größe, die sogar um mehr als das vier- bis fünffache größer als die oben erwähnte Größe ist, kann die gleiche ausgezeichnete Wirkung liefern, wie sie durch die Verwen dung eines feinen Metallkörpers erzielt wird, indem man ein großes plastisches Deformationsverhältnis wählt.

Im Hinblick auf die obigen Verhältnisse ist die Extru sionsherstellung besonders vorteilhaft; wenn der Metall körper Körner, Pulver, Draht, Stab, Folie, etc. ist, mit bzw. aus den Gründen, wie sie oben beschrieben sind. Weiter kann auf den Metallkörper eine plastische Deforma tion mittels Walzen, Schmieden, etc. zusätzlich zu der Ex trusion ausgeübt werden. In diesem Falle ist eine Fabri kation in großem Maßstab nötig, da der Metallkörper gene rell in einem solchen Ausmaß des Durchmessers erforderlich ist, bei dem wenigstens eine Analyse für eine Mehrzahl von Malen innerhalb eines genügenden Bereichs einer identi schen Oberfläche ermöglicht wird, d.h. ein Durchmesser von etwa 40 bis 60 mm, damit die Oberfläche senkrecht zum Fluß des Metalls in einem solchen Ausmaß größer gemacht wird, welches die Analyse ermöglicht. Demgemäß wird eine Analyse gewöhnlich für die bzw. mit der Oberfläche parallel zu dem Metallfluß durchgeführt. In einer solchen Oberfläche ist, da der Metallkörper ein langgestrecktes Gewebe umfaßt, die Anzahl der ursprünglichen Metallkörper pro Flächeneinheit vermindert im Vergleich mit der, die sich im Falle der Ex trusionsfabrikation ergibt, und die Homogenität der Probe ist etwas verschlechtert. Wenn jedoch ein Metallkörper von einer kleinen Größe ausgewählt wird, kann eine Probe von viel größerer Homogenität im Vergleich mit einer konven tionellen scheibenartigen Probe, welche durch Druckgießen oder halbkontinuierliches direktes Abschreckgießen hergestellt ist, erhalten werden.

In der vorliegenden Erfindung besteht hinsichtlich der Zu sammensetzung des Metallkörpers keine spezielle Beschrän kung. Zum Beispiel kann im Falle von Aluminiumlegierungen die vorliegende Erfindung eine besonders ausgezeichnete Wirkung für die Legierung einer Zusammensetzung liefern, welche solche Elemente wie Ti oder Fe, etc. enthält, die dazu neigen, bei der Verfestigung der Aluminiumlegierung welche den peritektischen Punkt oder den eutektischen Punkt überschreitet, entmischt zu werden, oder Al-12 bis 25 Gew.-% Si-Legierungen bzw.-Reihenlegierungen, welche Si enthalten, das dazu neigt, primäre Si-Kristalle auszu scheiden bzw. sich niederschlagen zu lassen, wenn der eutektische Punkt überschritten wird. Die vorliegende Erfindung kann natürlich ebensogut auch eine ausgezeich nete Wirkung für Aluminiumlegierungen erbringen, die weniger als 12 Gew.-% Si enthalten. Außerdem kann die vor liegende Erfindung eine ausgezeichnete Wirkung für Alumi niumlegierungen erbringen, welche Pb, Bi, etc. enthalten, die dazu neigen, eine Schwerkraftentmischung zu bewirken, sowie für Al-Ti-B-Legierungen bzw. -Reihenlegierungen, die dazu neigen, ein Koagulation von intermetallischen Verbin dungen zu bewirken, wie auch für Al-Cu-Mg-Legierungen bzw. -Reihenlegierungen oder Al-Cu-Mg-Zn-Legierungen bzw. -Reihenlegierungem die Cu, Zn, Mg, etc. enthalten.

Im Falle des Anwendens der optischen Emissionspektrometrie unter Verwendung einer Standardprobe gemäß der vorliegen den Erfindung für eine zu analysierende Probe, die eine unterschiedliche metallurgische Hysterese gegenüber der jenigen der konventionellen Standardprobe hat, ist es, da das spektrale Intensitätsverhältnis von Si sogar für einen identischen Si-Gehalt in Abhängigkeit von vermutlich der Größe von primären Si-Kristallen unterschiedlich ist, notwendig, vorher das Ausmaß dieser Wirkung durch vorheri ge Messung zu erkennen und eine Verbesserung anzuwenden.

Es seien nun die beigefügten Zeichnungen beschrieben:

Die vorstehenden und andere Ziele wie auch vorteilhafte Merkmale der Erfindung seien nun in näheren Einzelheiten unter Bezugnahme auf Beispiele der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin:

Fig. 1 Kurvendarstellungen sind, welche den Analysewert und die Standardabweichung zeigen, wenn eine Standardprobe gemäß der vorliegenden Erfindung einer optischen Emissionspektrometrie unterworfen wird;

Fig. 2A und B Kurvendarstellungen sind, welche den Analysewert und die Standardabweichung zeigen, wenn Pro ben, die durch ein Druckgußverfahren hergestellt worden sind, der optischen Emissionsspektrometrie ausgesetzt werden; und

Fig. 3 Kurvendarstellungen sind, welche den Analysewert und die Standardabweichung zeigen, wenn ein ge gossener Stab, der mittels eines horizontalen halbkontinuierlichen Gußverfahrens gegossen worden ist, der optischen Emissionsspektrometrie ausge setzt wird.

Es seien nun Beispiele gegeben:

Beispiel 1

JIS-AC9B-Legierung (die eine folgende Zusammensetzung um faßt: Al - 18,9 Gew.-% Si - 1,4 Gew.-% Cu - 10 Gew.-% Mg - 1,2 Gew.-% Ni - 0,4 Gew.-% Fe) (berechnet als Mischwert) wurde durch Schmelzen bei 850°C hergestellt und durch Rotation eines perforierten Schmelztiegels gesprüht, um einen granularen bzw. körnigen Metallkörper mit einer mittleren Korngröße von 0,8 mm (Korngröße von 0,3 bis 3 mm) bei einer Kühlrate von 10²-10³°C/sec. herzustellen. Die Metallkörper wurden in eine mit einem Boden versehene Dose geladen, welche einen inneren Durchmesser von 100 mm und eine Länge von 150 mm hatte, und die Dose wurde zu einem runden Stab von 40 mm Durchmesser extrudiert. Der extru dierte runde Stab wurde in Längen von 50 mm zugeschnitten und die Oberfläche senkrecht zu der Extrusionsrichtung wurde bearbeitet, um Proben für die optische Emissions spektrometrie herzustellen.

Die optische Emissionsspektrometrie wurde unter den folgenden Bedingungen ausgeführt:

Emissionsquelle
Hochspannungsfunkenverfahren
Atmosphäre	Luft
Gegenelektrode	Graphitstab
Wellenlänge	Si 390,55 nm
	Al 256,80 nm (Interne Standardlinie)
Element	Si
Funkenposition	Mittiger Teil (innerhalb ½ Radius) und äußerer peripherer Teil (äquivalente Positionen außerhalb von ½ Radius) in der Oberfläche senkrecht zu der Extrusionsrichtung auf je 50 mm Länge

Die Analyse von einer Probe wurde fünfmal in einer identi schen Oberfläche ausgeführt.

Ergebnisse der Analyse sind in Fig. 1 gezeigt.

In Fig. 1 repräsentiert jeder der Punkte einen mittleren Wert für fünf Male von Analyse. Weiter war der Wert für die Standardabweichung σ n-1 für die Male der Messung, je fünf Male für den mittigen Teil und den äußerden Umfangs teil, zehnmal insgesamt, für jede der Proben von 0,11 bis 0,16 Gew.-%.

Aus den Ergebnissen von Fig. 1 ersieht man, daß der Analy sewert zwischen 18,7-19,0 Gew.-% war, die Abweichung für den Analysewert in Abhängigkeit von den Funkenpositionen in der Extrusionsrichtung ist klein, und zwar unabhängig von dem hohen Si-Gehalt, und außerdem ist die Streuung des Werts für die Standardabweichung σn-1 in der identischen Oberfläche klein, er liegt in dem Bereich von 0,11-0,16 Gew.-%, und demgemäß ist ersichtlich, daß eine Entmischung in Abhängigkeit von den Positionen klein ist und daß die Proben als ein spektrochemisches optisches Emissions standard für hypereutektisches Al-Si geeignet sind.

Beispiel 2

Der im Beispiel 1 hergestellte granulare bzw. körnige Metallkörper wurde mittels einer 600 t Presse gepreßt, um einen gepreßten Stab von 40 mm Durchmesser×100 mm Länge zu erhalten. Der gepreßte Stab wurde in Längen von 50 mm geschnitten, und die Oberfläche senkrecht zu der Längs richtung wurde geschnitten, um eine Probe für die optische Emissionsspektrometrie herzustellen. Die optische Emis sionsspektrometrie wurde in den gleichen Verfahrensweisen wie im Beispiel 1 angewandt. Als Ergebnis der Analyse war es so, daß der Durchschnittswert für die fünf Punkte in dem mittigen Teil 18,8 Gew.-% betrug, während der Durch schnittswert für die fünf Punkte in dem äußeren Umfangs teil 19,0 Gew.-% betrug, und der Wert für die Standardab weichung σn-1 für die zehn Funkenstellen war 0,19. Aus dem Ergebnis kann man, da die Abweichung des Analyse werts klein ist und außerdem die Streuung des Werts für die Standardabweichung σn-1 der identischen Oberfläche klein ist, sehen, daß die Entmischung in Abhängigkeit von den Positionen klein ist und, daß die Probe als ein spek trochemisches optisches Emissionsstandard für hypereutek tische Al-Si-Legierungen geeignet ist.

Vergleichsbeispiel 1

Als ein Vergleichskörper wurden Hoch-Si-Legierung (Al-16,5 Gew.-% Si - 4,7 Gew.-% Cu - 0,55 Gew.-% Mg - 0,3 Gew.-% Fe) und Niedrig-Si-Legierung (Al-14,6 Gew.-% Si - 0,46 Gew.-% Cu - 0,5 Gew.-% Mg - 0,3 Gew.-% Fe) (berechneter Mischwert) durch Schmelzen bei 800oC als Legierungen hergestellt, die dem AA- Standard (Aluminium-Association)A 390,0 entsprachen, und sie wurden je in eine Matrize bzw. Form gegossen, die einen scheibenartigen Hohlraum von 55 mm Durchmesser und 10 mm Dicke hatte, um druckgegossene Körper zu erhalten. Der druckgegossene Körper wurde an der Oberfläche bear beitet, die senkrecht zur mittigen Achse ist, und der optischen Emissionsspektrometrie unterworfen. Die Funken position wurde auf den äußeren Umfangsteil der Oberfläche, die senkrecht zur mittigen Achse ist, eingestellt. Die Analyse für eine Probe wurde durch Messung während fünf Malen für eine identische Oberfläche bzw. an einer identi schen Oberfläche ausgeführt, und dann wurden diese Messun gen wiederholt, nachdem die Probe je um 1 mm abgeschnitten worden war. Die Ergebnisse der Analyse sind in den Fig. 2A und B gezeigt. Jeder der Punkte in Fig. 2 ist ein Mittel wert für die Messung während fünf Malen, wie oben be schrieben.

Der Analysewert für die Hoch-Si-Legierung, der in Fig. 2A gezeigt ist, war zwischen 16,2 bis 17,4 Gew.-%, und da die Entmischung entlang der Richtung der Dicke groß ist und der Wert für die Standardabweichung σn-1 (n=5) in der identischen Oberfläche ebenfalls groß ist von 0,18 bis 0,47 Gew.-%, kann man sehen, daß die Entmischung in Abhän gigkeit von den Positionen groß ist und, daß der Körper nicht als eine Standardprobe geeignet ist. Weiter war der Analysewert für die Niedrig-Si-Legierung, der in Fig. 2B gezeigt ist, zwischen 14,2 und 15,0 Gew.-%, und da die Ent mischung entlang der Richtung der Dicke groß ist und die Standardabweichung σn-1 (n=5) in der identischen Ober fläche ebenfalls groß ist von 0,12 bis 0,31 Gew.-%, ist er sichtlich, daß die Entmischung in Abhängigkeit von den Positionen groß ist und der Körper nicht als Standardprobe geeignet ist.

Vergleichsbeispiel 2

Als ein Vergleichskörper wurde eine AA-Standard-A 390,9- Legierung (Al - 15,5 Gew.-% Si - 4,7 Gew.-% Cu - 0,55 Gew.-% Mg - 0,3 Gew.-% Fe) (berechneter Mischwert) durch Schmelzen bei 750°C hergestellt, und ein gegossener Stab von 58 mm Durchmesser wurde durch halbkontinuierliches Gießen erhal ten. Die Funkenbildungsposition für den gegossenen Stab wurde in den mittigen Teil (innerhalb 1/2 Radius) und den äußeren Umfangsteil desselben (äqulivalente Positionen außerhalb des 1/2 Durchmessers) in der Oberfläche, die senkrecht zu der Gußrichtung und auf je 1000 mm in der Längsrichtung geschnitten war, eingestellt. Die Analyse für eine Probe wurde während je fünf Malen für den mittigen Teil und den äußeren Umfangsteil für eine identische Oberfläche ausgeführt. Die Ergebnisse der Analyse sind in Fig. 3 gezeigt.

In Fig. 3 ist jeder der Punkte ein Mittelwert für fünf Male der Messung. Weiter war der Wert für die Standard abweichung σn-1 (n=10) für zehn Male insgesamt, d.h.je fünf Male für die Anzahl von Malen der Messung in dem mittigen Teil und dem äußeren Umfangsteil für jede der Proben 0,5 bis 1,0 Gew.-%.

Aus den Ergebnissen der Fig. 3 ist ersichtlich, daß der Analysewert zwischen 15,0 bis 16,2 Gew.-% war, die Entmi schung des analytischen Werts in Abhängigkeit von den Funkenpositionen in der Gußrichtung ist groß, und die Standardabweichung σn-1 (n=10) innerhalb der identi schen Oberfläche war groß von 0,5 bis 1,0 Gew.-%, und es ist ersichtlich, daß der Körper nicht als eine Standardprobe geeignet ist.

Da, wie oben beschrieben, der Gehalt an dem jeweiligen Element homogen und die Qualität in den spektrochemischen optischen Emissionsstandard für Metalle und Legierungen, insbesondere Aluminium und dessen Legierungen, gemäß der vorliegenden Erfindung stabil ist, kann der Gehalt des jeweiligen Elements in der zu analysierenden Probe genau analysiert und bestimmt werden, und demgemäß können exakte Ausführungen und Leistungsfähigkeiten von verschiedenen Arten von Produkten oder Halbprodukten vorhergesagt und genau erkannt werden.

Kurz zusammengefaßt wird mit der Erfindung ein spektroche misches optisches Emissionsstandard für Metalle und Legie rungen zur Verfügung gestellt, das eine Formungsmischung von feinen Metallkörpern bzw. eine geformte Mischung von feinen Metallkörpern umfaßt. Da der Gehalt an Elementen homogen und die Qualität stabil ist, kann der Gehalt des jeweiligen Elements in den zu analysierenden Proben genau bestimmt werden, und die Ausführungen sowie Leistungs fähigkeiten von Produkten oder Halbprodukten, die daraus hergestellt werden, können genau erkannt werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß das Zerschneiden bzw. Zu schneiden einer erfindungsgemäßen Standardprobe, insbesondere das Zer- oder Zuschneiden senkrecht zur Extrusionsrichtung, auch ein Fräsen und/oder Schleifen sein oder zusätzlich um fassen kann, um eine gut bearbeitete Oberfläche für die optische Emissionsspektrometrie zu erhalten.

Claims

1. Spektrochemisches optisches Emissionsstandard für Metalle und Legierungen, dadurch gekennzeich net, daß es eine Formungsmischung oder eine geformte Mischung von feinen Metallkörpern umfaßt.

2. Spektrochemisches optisches Emissionsstandard für Metalle und Legierungen nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Metallkörper eine Alu miniumlegierung umfaßt oder aus einer Aluminiumlegierung besteht.

3. Spektrochemisches optisches Emissionsstandard für Metalle und Legierungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkörper von 12 bis 25 Gew.-% Si enthält.

4. Spektrochemisches optisches Emissionsstandard für Metalle und Legierungen nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkörper ein Schnellverfestigungsprodukt ist.

5. Spektrochemisches optisches Emissionsstandard für Metalle und Legierungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Formungsmischung bzw. die geformte Mischung eine plastische Deformation angewandt wird oder angewandt worden ist.

6. Spektrochemisches optisches Emissionsstandard, ins besondere, jedoch nicht ausschließlich, nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es ein spektrochemisches optisches Emissionstandard für Aluminiumlegierung ist, welches eine Formungsmischung oder eine geformte Mischung von feinem Aluminiumlegie rungskörper bzw. feinen Aluminiumlegierungskörpern umfaßt und ein Schnellverfestigungsprodukt ist, wobei auf die For mungsmischung oder die geformte Mischung eine plastische Deformation angewandt wird oder angewandt worden ist.