Méthode de préparation d'échantillons de référence pour analyse spectrographique

Description

[0001] L'invention concerne une méthode de préparation d'échantillons métalliques de référence pour analyse spectrographique.

[0002] 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...).

[0003] 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.

[0004] 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).

[0005] 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...

[0006] 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.

[0007] 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 :

[0008] 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

[0009] 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 :

[0010] Dans ce tableau, s représente l'écart-type et x la valeur moyenne de la teneur en l'élément considéré.

[0011] On peut constater la meilleure homogénéité chimique des produits obtenus selon l'invention

[0012] Pour les alliages (1) et (2), on a obtenu moins de 60 »g/g d'oxygène.

Revendications

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.

Claims

1. A method for the production of metal reference samples for spectrographic analysis, characterised in that:

- an alloy having a given chemical composition is prepared by spray deposition in a neutral or inert gas, this alloy containing less than 200 ppm of oxygen.

- the blank thus obtained is consolidated in the form of a bar of appropriate diameter.

- reference samples are cut therefrom.

2. A method according to Claim 1, characterised in that the oxygen content is loss than 100 ppm.

3. A method according to one of Claims 1 or 2, characterised in that the consolidation is carried out by extrusion.

4. A method according to one of Claims 1 to 3, characterised in that the working rate is sufficient to eliminate residual closed porosity.

5. A method according to one of Claims 1 to 4, characterised in that the alloy is an Al-based alloy.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von metallischen Referenzproben für spektrometrische Analyse,
dadurch gekennzeichnet,
daß man eine Legierung gegebener chemischer Zusammensetzung durch Zersprühungsabscheidung unter neutralem oder inertem Gas abscheidet, welche Legierung weniger als 200 ppm Sauerstoff enthält,
man den so erhaltenen Rohling in Form einer Stange geeigneten Durchmessers verfestigt und
man davon Referenzproben abschneidet.

2. Verfahren nach dem Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sauerstoffgehalt unter 100 ppm ist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verfestigung durch Strangpressen vorgenommen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Durchknetungsgrad ausreichend ist, um die geschlossene Restporosität zu beseitigen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Legierung eine Legierung auf Al-Basis ist.