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陶瓷新視界:XRD&XRF的精準解析

來源:賽默飛世爾科技智能制造與過程分析   2024年08月01日 16:09  

陶瓷是人類最早制造和使用的人造材料之一,其歷史可以追溯到幾千年前。陶瓷材料的用途極為廣泛。因其具有美觀、耐用和易于清潔的特點,所以非常適用于制作餐具、容器、裝飾品等日常用品;而其耐高溫、耐腐蝕、絕緣性好等特性,又使得其在工業領域有著廣泛的應用,如制造發動機部件、切削工具,電子元器件以及催化劑載體等。另外,像羥基磷灰石等陶瓷材料具有良好的生物相容性,被用于制作人工關節等生物醫學材料

 

XRD和XRF技術是陶瓷材料研究和質量檢測中常用的分析方法。

XRD:通常用于確定陶瓷的晶體結構和相組成,以及晶粒大小和應力狀態;

XRF:通常用于無損檢測陶瓷中元素的種類和含量,包括主要元素、微量元素和痕量元素。


兩種分析方法具備不同方面的定性和定量的功能,將兩種方法結合聯用,可以高效地分析陶瓷材料的多種物性,從而判定材料的特性和質量。

 

賽默飛公司的ARL品牌(Applied Research Lab)創立于90年前(1934年),旗下的XRD產品(ARL™ X’TRA Companion、ARL™ EQUINOX Pro)和XRF產品(ARL™ QUANT’X 、ARL™ PERFORM’X)具備多種強大的功能特性,可以滿足不同客戶對于陶瓷材料定性和定量分析的需求。

 

XRD

ARL™ X’TRA Companion

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產品特點:

1. θ/θ掃描和Bragg-Brentano光學幾何結構,臺式

2. 半導體固態像素探測器,具備良好的能量分辨率

3. 可選配集成水冷系統,體積小巧,安裝方便

 

XRD

ARL™ EQUINOX Pro

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產品特點:

1. θ/θ掃描和Bragg-Brentano光學幾何結構,立式

2. 多種型號探測器可選,滿足不同應用需求

3. 多自由度優化光路系統,保證優異的角度精度和準確性

 

XRF

ARL™ QUANT’X

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產品特點:

1. 快速分析F-U的元素

2. 多元素同時測量時長10-60秒

3. UniQuant™ 技術,無標樣多元素同時分析技術

 

XRF

ARL™ PERFORM’X

image.png

產品特點:

1. 精準分析 Be-Am的元素

2. UCCO™超短距光學耦合技術,提升檢測強度,提高檢測精度

3. UniQuant™ 技術,無標樣多元素同時分析技術

 

 

 

賽默飛XRD定性/定量檢測實例:

陶瓷原料分析

陶瓷一般由高嶺土、菱鎂石、長石配比燒結而成。

對采集的圖譜進行Rietveld分析,即可準確分析三大原料中主要物相純度以及雜質含量。

XRD采集高質量衍射圖譜的前提下,Rietveld法定量誤差小于1%。

 

 

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XRD技術在陶瓷行業中具有廣泛的應用價值,它為陶瓷材料的合成、制備工藝優化、性能改進應用推廣提供了可靠的科學依據。

 

 

 

賽默飛XRF定性/定量檢測實例:

陶瓷原料的元素組分分析

原料控制是質量控制的源頭,原料的質量直接關系產品的質量,是制定生產工藝的依據,新產品開發,配置新配方的重要依據。

常量元素決定陶瓷的物理性質和外觀,也反映陶瓷的原料組成和工藝。

微量及痕量元素幾乎不影響陶瓷的物理性質。

 

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圖1. Al元素回歸曲線

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圖2. Si元素回歸曲線

 

表1. 某原料樣品中元素檢測結果與濕法化學

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通過精確的元素分析,XRF為陶瓷材料的研發生產和質量控制提供了有力的支持。準確測定了原料中的元素組成,為生產過程中的原料配比和質量控制提供了數據支持。

 

 

本文總結

上述的兩個實例,只是賽默飛公司XRD和XRF產品在陶瓷材料行業諸多應用中的一部分。賽默飛公司在持續開發儀器新功能的同時,也積極向陶瓷材料行業的專業機構和人士求教,不斷提升產品應用的覆蓋面,從而緊跟中國陶瓷材料行業的飛速發展的節奏。

 

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