آنالیز فلزات به روش هایی گفته می شود که با استفاده از آنها می توان خواص مختلف فلزات مانند خواص مکانیکی، خواص الکتریکی، خواص مغناطیسی و … را مطالعه کرد. از آنجاییکه فلزات در دنیای اطراف ما کاربردهای بسیار زیادی دارند، آنالیز فلزات نیز از اهمیت بالایی برخوردار خواهد شد.
بطور کلی فلز ماده‌ای است که قابلیت جلا یا صیقل دادن و قابلیت چکش خواری داشته و هادی گرما و الکتریسیته باشد. فلزات دارای خواص ویژه ای مانند جلا، استحکام هستند که به جهت این خصوصیات مورد توجه قرار می گیرند. هر فلز در جدول تناوبی دارای علامت شیمیایی خاص است که در واکنش های شیمیایی فلز مورد نظر را با آن علامت شیمیایی شناخته و نشان داده می شود. لازم به ذکر است خواص هر کدام از فلزات از جمله، رنگ و سختی و نرمی با هم متفاوت بوده، به طوری که تعدادی از آنها بسیار نرم بوده و به راحتی خم می شوند و تعدادی دیگر محکم و مقاوم هستند. انواع فلزات از نظر خواص شیمیایی و فیزیکی متفاوت بوده و رفتار جداگانه ای از خود نشان می دهند. به صورت کلی فلزات به واسطه ی حضور دریای الکترون آزاد دارای هدایت حرارتی و الکتریکی خوبی هستند. همین ویژگی مهم فلزات است که باعث چکش خواری (شکل پذیری) و رسانا بودن آن می شود.
بجز جیوه که در دمای اتاق بشکل مایع است سایر فلزات را می توان صیقل داده و براق کرد و از آنها طرح های گوناگون مانند سیم های مفتولی تهیه نمود. به جهت هدایت الکتریکی خوبی که فلزات دارند در ساخت سیم های برق مورد استفاده قرار می گیرند.
شکل 1: نمونه از فلزات
برای استفاده از فلزات نیازمند این هستیم که اطلاعاتی کیفی و کمی از آن بابت میزان عناصر تشکیل دهنده آن داشته باشیم تا بتوانیم برای کاربردهای متفاوت از آنها بهره بگیریم.
روش های مختلفی جهت آنالیز فلزات به کار گرفته می شود که هر کدام از دقت متفاوتی برخوردار هستند و گاهی اوقات برای رسیدن به هدف مورد نظر باید از چند آنالیز به طور هم راستا استفاده گردد. در ذیل به تعدادی از این آنالیزها اشاره می کنیم:
- آنالیز عنصری EDX، یک روش کیفی و کمی برای شناسایی و غلظت عناصر موجود در نمونه است البته از دقت بالایی برخوردار نیست و نیاز به استفاده از آنالیزهای دقیق تری نیز می باشد.
- آنالیز XRD برای تعیین ساختار کریستالی و ترکیب شیمیایی مواد کاربرد دارد.
- آنالیز XRF از جمله روش های متداول برای آنالیز عنصری در نمونه ها می باشد. اما برای عناصر چند ظرفیتی مشخص نمی کند که با کدام ظرفیت خود در نمونه حضور دارند.
- آنالیزهای میکروسکوپی برای مشاهده ی اندازه آخال ها و تعیین توزیع آنها در نمونه فلزی به کار می روی اما روشی بسیار وقت گیر می باشد. برای این کار می توان از روش دیگری مانند کوانتومتری استفاده نمود.
- آنالیز دقیق کوانتومتری فلزات برای تجزیه آلیاژها و شناسایی عناصر به کار رفته در آنها.
- روش های آنالیزی دیگر مانند آنالیز ICP-OES و آنالیز ICP-MS روش های دیگری برای آنالیز های عنصری در مواد فلزی می باشند که روش OES برای نمونه هایی که غلظت در حد ppm و MS برای غلظت های در حد ppb باشد، به کار می رود.
- آنالیز طیف سنج جذب اتمی یا همان AAS به طور گسترده ای برای آنالیز فلزات به کار می رود. در این روش یک پرتوی نور از نمونه عبور می کند و بسته به غلظت عنصر در نمونه مقدار مشخصی از نور جذب می شود. از طریق محاسبه ی شدت پرتوی اصلی با پرتوی عبوری از نمونه غلظت عنصر مورد نظر محاسبه می شود. از آنجایی که هر عنصر یک نور با طول مشخصی را جذب می کند دستگاه AAS منایع نوری منحصر هر عنصر در اختیار دارد.
آنالیز کوانتومتری از متداول‌ترین انواع آنالیز برای صنعت متالورژی است که هم بصورت کمی و هم کیفی مورد استفاده قرار می گیرد. آنالیز کوانتومتری همانطور که در بالا هم اشاره شد، زیرمجموعه آنالیز عنصری می باشد و از این روش برای شناسایی عناصر موجود در فلز استفاده می گردد. اساس کار در کوانتومتری، تخلیه الکتریکی نشری است.
نتایج حاصل از آنالیز کیفی در دستگاه کوانتومتری، منجر به تعیین بسیاری از عناصر آلیاژی و نتایج حاصل از آنالیز کمی در این دستگاه، غلظت ناخالصی‌های موجود و عناصر آلیاژی توسط اندازه‌گیری شدت خطوط، در نمونه را مشخص می کند. نکته قابل توجه در کار با دستگاه کوانتومتری ، تعیین عنصر پایه یعنی عنصری که بیشترین درصد را در نمونه دارد، است. معمولا هر دستگاه کوانتومتری برای عنصر پایه ای خاص طراحی شده است، به طور مثال برخی برای ترکیبات پایه آهن، مناسب هستند.
دستگاه های کوانتومتری برای شناسایی عناصر پایه نیکل، پایه مس، پایه آلومینیوم، پایه کبالت و پایه تیتانیوم از انواع دیگر دستگاه های کوانتومتری هستند. همچنین می توان گفت برای نمونه های پایه آهن (فولادهای کربنی، آلیاژی، ضد زنگ، نسوز، سوپر آلیاژها، ابزار، چدن‌های معمولی و آلیاژی) و نمونه های غیر آهنی (پایه‌های آلومینیوم، مس، روی، تیتانیوم، کبالت و نیکل) به کار می رود.
