EP0511131B1 - Méthode de préparation d'échantillons de référence pour analyse spectrographique - Google Patents

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EP0511131B1
EP0511131B1 EP92420132A EP92420132A EP0511131B1 EP 0511131 B1 EP0511131 B1 EP 0511131B1 EP 92420132 A EP92420132 A EP 92420132A EP 92420132 A EP92420132 A EP 92420132A EP 0511131 B1 EP0511131 B1 EP 0511131B1
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EP
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reference samples
alloy
preparation
spectral analysis
ppm
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EP92420132A
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Michel Courbière
Hubert Dieudonne
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Pechiney Recherche GIE
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Pechiney Recherche GIE
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18—After-treatment

Definitions

  • the invention relates to a method for preparing reference metal samples for spectrographic analysis.
  • the reference metal samples are generally prepared by conventional casting and peeling or by powder metallurgy (mdp) and compacting. They are generally in the form of cylinders, the machined cross section of which is subjected to analysis excitation (spark, X-rays, etc.).
  • the method according to the invention therefore consists in developing a substantially cylindrical preform by spray-deposition, then in consolidating this blank in the form of a bar of appropriate diameter, and finally in cutting the reference samples.
  • spray-deposition is meant a process in which the metal is melted, atomized by a jet of neutral gas at high pressure in the form of fine liquid droplets which are then directed and agglomerated on a substrate so as to form a massive and coherent deposit containing a low closed porosity.
  • This technique is also designated by the "Osprey” process.
  • the deposit is essentially in the form of billets.
  • the spray-deposition takes place under neutral or inert gas.
  • the rate of wrinkling during consolidation must be sufficient to allow the closed porosity induced by the process to be eliminated. Consolidation can be obtained by any known means such as spinning, forging, rolling, hammering, etc.
  • alloys were obtained in the form of billets ⁇ 180x600 mm by spray-deposition under the following conditions: Alloy (1) (2) Pouring temperature: 720 ° C 750 ° C Distance atomizer-deposit kept constant during the test 575mm 575mm Gas flow / metal flow (Nm3 / kg) 3.3 3.37 Nature of gas No. No.
  • the coefficients of variation s / x comparisons of the 3 elements Fe, Cr, Pb, the contents of which were determined at different points in the same reference sample, with comparable Fe, Cr and Pb contents, obtained by the 3 methods indicated are respectively:
  • s represents the standard deviation and x the average value of the content of the element considered.

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Description

  • L'invention concerne une méthode de préparation d'échantillons métalliques de référence pour analyse spectrographique.
  • Les échantillons métalliques de référence sont généralement préparés par coulée classique et écroûtage ou par métallurgie des poudres (mdp) et compactage. Ils se présentent généralement sous forme de cylindres dont la section droite usinée est soumise à l'excitation d'analyse (étincelle, rayons X, etc...).
  • La qualité principale de ces échantillons est une homogénéité chimique aussi parfaite que possible sur l'ensemble de cette surface circulaire. De plus, un grand nombre d'échantillons de référence étant prélevés dans un produit donné, tel qu'une barre, issue d'une même billette coulée, il importe que l'homogénéité chimique soit aussi assurée entre les différentes positions, en particulier entre la tête et le pied de la barre initiale.
  • Ces difficultés ont jusqu'ici été résolues en partie par l'utilisation effective de la seule partie centrale du produit écroûté obtenu à partir d'une billette coulée ou par la métallurgie des poudres; cependant, dans le premier cas, une élimination par usinage d'une partie externe importante du produit coulé conduit à une mise au mille importante et à un prix élevé; dans le deuxième cas, la mise en oeuvre est délicate, compliquée et coûteuse (voir Analytical Chemistry, vol.49, n° 4, avril 1977, p.679). De plus, dans ce cas, l'amorçage de l'étincelle est difficile du fait de la teneur en oxydes plus élevée (typiquement entre 2000 et plus de 3000 »g/g d'oxygène pour la mdp contre moins de 200 »g/g par pulvérisation-dépôt et typiquement, moins de 100 »g/g).
  • La méthode selon l'invention consiste donc à élaborer une préforme sensiblement cylindrique par pulvérisation-dépôt, puis à consolider cette ébauche sous forme d'une barre de diamètre approprié, et enfin de découper les échantillons de référence. Par pulvérisation-dépôt, on entend un procédé dans lequel le métal est fondu, atomisé par un jet de gaz neutre à haute pression sous forme de fines gouttelettes liquides qui sont ensuite dirigées et agglomérées sur un substrat de manière à former un dépôt massif et cohérent contenant une faible porosité fermée. Cette technique est également désignée par procédé "Osprey". Dans le cas de l'invention, le dépôt se présente essentiellement sous forme de billettes. La pulvérisation-dépôt a lieu sous gaz neutre ou inerte. Le taux de corroyage lors de la consolidation doit être suffisant pour permettre d'éliminer la porosité fermée induite par le procédé. La consolidation peut être obtenue par tout moyen connu tel que filage, forgeage, laminage, martelage, etc...
  • Cette méthode possède les avantages suivants par rapport aux méthodes de l'art antérieur :
    • elle permet d'obtenir des préformes de grande dimension (par exemple ⌀ 200 x 500 mm) de grande homogénéité chimique en raison de l'absence de ségrégation majeure;
    • la composition des alliages peut être facilement ajustée, en particulier les hautes teneurs en éléments d'alliages, en l'absence de la ségrégation majeure observée lors de la coulée classique;
    • la pulvérisation-dépôt sous gaz neutre permet d'obtenir des alliages pratiquement exempts d'inclusions d'oxydes (ce qui est très difficile à éviter en mdp) même avec des éléments fortement oxydables tels que Ti Li, Na, etc...
    • Comme déjà indiqué, elle permet d'obtenir moins de 200 »g/g et typiquement moins de 100 »g/g d'oxygène.
  • L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples suivants relatifs à des alliages à base d'Al dont les compositions chimiques (en poids %) sont les suivantes :
    Figure imgb0001
  • Ces alliages ont été obtenus sous forme de billettes ⌀ 180x600 mm par pulvérisation-dépôt dans les conditions suivantes :
    Alliage (1) (2)
    Température de coulée : 720°C 750°C
    Distance atomiseur-dépôt maintenue constante durant l'essai 575mm 575mm
    Débit gaz/débit métal (Nm³/kg) 3,3 3,37
    Nature du gaz N₂ N₂
    Collecteur en acier inoxydable animé d'un mouvement de rotation oui oui
    Oscillation de l'atomiseur vis à vis de l'axe de rotation du collecteur oui oui
    Réchauffage
    Réchauffage par chauffage à induction à 420-430°C, temps de montée 5 à 8 min Maintien en four ventilé (450°C) de 30 min à 1h20
    Filage
    Température du conteneur de filage 340-350°C, Vitesse de filage 0,9 < v < 4,5 m/min Température de filage 450°C Rapport de filage : 11
  • A titre d'exemple les coefficients de variation s/x comparatifs des 3 éléments Fe, Cr, Pb dont les teneurs ont été déterminées en différents points d'un même échantillon de référence, à teneurs en Fe, Cr et Pb comparables, obtenu par les 3 méthodes indiquées sont respectivement :
    Figure imgb0002
  • Dans ce tableau, s représente l'écart-type et x la valeur moyenne de la teneur en l'élément considéré.
  • On peut constater la meilleure homogénéité chimique des produits obtenus selon l'invention
  • Pour les alliages (1) et (2), on a obtenu moins de 60 »g/g d'oxygène.

Claims (5)

  1. Méthode de fabrication d'échantillons métalliques de référence pour analyse spectrométrique caractérisée en ce que :
    - on prépare un alliage de composition chimique donnée par pulvérisation-dépôt sous gaz neutre ou inerte, cet alliage contenant moins de 200 ppm d'oxygène.
    - on consolide l'ébauche ainsi obtenue sous forme d'une barre de diamètre approprié.
    - on y découpe des échantillons de référence.
  2. Méthode, selon la revendication 1, caractérisée en ce que la teneur en oxygène est inférieure à 100 ppm.
  3. Méthode, selon une des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que la consolidation est effectuée par filage.
  4. Méthode selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que le taux de corroyage est suffisant pour éliminer la porosité fermée résiduelle.
  5. Méthode selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que l'alliage est un alliage à base d'Al.
EP92420132A 1991-04-26 1992-04-21 Méthode de préparation d'échantillons de référence pour analyse spectrographique Expired - Lifetime EP0511131B1 (fr)

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