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Materialanalyse

Optische-Emissions-Spektroskopie

Mittels Spektroskopie (OEM) wird die Materialzusammensetzung, also die Elemente aus denen das vorliegende Material prozentual zusammengesetzt ist, ermittelt und eine Originalitätsbestimmung sowie eine Datierung des Bauteils kann durchgeführt werden.

Spektroskopie - physikalische Grundlagen

Grundsätzlich wird unter dem Begriff Spektroskopie eine weitreichende Gruppe an experimentellen Verfahren verstanden, die sich der Spektralzerlegung von emittiertem Licht einer Lichtquelle bedient. Das für uns sichtbare Licht bildet dabei nur einen kleinen Bereich des gesamten elektromagnetischen Wellenspektrums ab. Dieser Bereich deckt eine Wellenlänge von ca. 400 bis 700 nm ab, doch auch radioaktive Gammastrahlen mit einer Wellenlänge von 0,01 nm und Radiowellen mit einer Wellenlänge von bis zu einem 1km gehören dem elektromagnetischen Wellenspektrum an.

Datierung

Hierdurch lässt sich das Alter des Materials, anhand der Elemente und dem Herstellungsprozess, bestenfalls bis auf ein Jahrzehnt genau bestimmen. Die Methode beruht auf der Tatsache, dass sich Stahl in seiner elementaren Zusammensetzung über die Jahre stark verändert hat. Grund dafür sind die unterschiedlichen Herstellungsverfahren. Über die Jahre hinweg wurden Reinigungsverfahren entwickelt, die den Anteil an Stahlschädlingen und durch Zugabe von Legierungselementen die Stahlschmelze optimieren. Diese feinen Unterschiede, wir bewegen uns hier im tausendstel Bereich, sind in den Messwerten einer spektroskopischen Untersuchung (OES) ersichtlich und können bestimmten Zeiträumen zugeordnet werden, sodass eine Datierung von Bauteilen möglich ist. Hierzu ist ein Abgleich mit Referenzwerten unabdingbar. 

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mobil & zerstörungsfrei

Die Spektroskopie, als forensisch / naturwissenschaftliche Methode der Authentizitätsprüfung (Originalitätsuntersuchung) eines Fahrzeugs, wird in unserem Ingenieurbüro seit 1998 angewendet. Seit nunmehr 11  Jahren können wir die Ermittlung der Materialzusammensetzung, in der erforderlichen Qualität / Tausendstelbereich, nahezu zerstörungsfrei und mobil durchführen. Somit können wir inter- und national jeder Zeit eine entsprechende Untersuchung durchführen. Bis dato konnten wir an der West- und Ostküste von Nordamerika, Südamerika, Tokyo, Moskau, Norditalien, England, Belgien, Niederlande, Schweiz und in Österreich unsere Erfahrungen erweitern.

Elementare Zusammensetzung

Die erhobenen Messwerte werden mit den Herstellervorgaben verglichen.  Beispiele hierfür wären originale Baupläne oder technische Zeichnungen des untersuchten Fahrzeugtyps. In diesen ist oftmals die verwendete Stahlsorte für einzelne Bauteile vermerkt, deren elementare Zusammensetzung anhand von Stahlschlüsseln recherchiert werden kann. Zu beachten ist hierbei die Veränderung der Materialzusammensetzung von Stahlsorten über die Zeit. Dabei handelt es sich jedoch meist um die Desoxidationsmittel, die auch einen Hinweis auf das Alter des Stahls geben können.

Werkstoffe

Mit dieser Methode können alle gängigen metallischen Werkstoffe analysiert werden:

  • Gusseisen
  • unlegierte Stähle
  • niedriglegierte Stähle
  • niedrig- und hochlegierte Edelstähle
  • Aluminiumwerkstoffe und Aluminiumlegierungen
  • Kupferwerkstoffe und Kupferlegierungen
  • Nickelbasislegierungen
  • Titanwerkstoff

    Geräte & Verfahren

    Unser hochpräzises mobiles Funkenemissionsspektrometer der Firma Spectro dient zur genauen qualitativen und quantitativen Bestimmung chemischer Elemente in Metallen und nutzt dazu das optische Emissionsspektrum von Atomen oder Atom-Ionen. Es bestimmt dabei alle in der Metallindustrie verwendeten Elemente, inklusive der Spurenanalyse von Kohlenstoff, Phosphor, Schwefel und Stickstoff.

    • Akkreditierte Verfahren:ASTM E 1086 2014 Standard Test Method for Analysis of Austenitic Stainless Steel by  Spark Atomic Emission Spectrometry
    • ASTM E 1999 2018 Standard Test Method for Analysis of Cast Iron by Spark Atomic  Emission Spectrometry
    •  ASTM E 415 2017 Standard Test Method for Analysis of Carbon and Low-Alloy Steel by  Spark Atomic Emission Spectrometry
    • DIN EN 14726 2019-06 Aluminium und Aluminiumlegierungen – Bestimmung der chemischen  Zusammensetzung von Aluminium und Aluminiumlegierungen durch  optische Emissionsspektrometrie mit Funkenanregung
    •  ASTM E 2209 2013 Standard Test Method for Analysis of High Manganese Steel by Spark  Atomic Emission Spectrometry
    • DIN EN 15079 2015-07 Kupfer und Kupferlegierungen – Analyse durch optische Emissionsspektrometrie mit Funkenanregung (F-OES)

    XRF / RFA vs. OES

    Sie möchten XRF / RFA verwenden? Röntgenfluoreszenz ist eine Methode zur Analyse der Elementzusammensetzung von Materialien. XRF hat jedoch Einschränkungen hinsichtlich der Elemente, die gemessen werden können … Optische Emissionsspektroskopie (die Spektroskopie, die wir verwenden und die als einzige die Informationen liefert, die erforderlich sind, um das Material „datieren“ zu können) ist eine Methode, um fast alle Arten von Elementen zu erkennen, insbesondere diejenigen, die für unsere Analyse und „Datierung“ entscheidend sind -> die RFA kann diese Elemente NICHT erkennen! 

    Zurückzuführen ist dies auf die zu hohen Nachweisgrenzen bestimmter Elemente bei der RFA, mit der Folge, dass eine Aussage über das Alter des Stahls nicht möglich ist. Dabei handelt es sich vor allem um Elemente niedriger Ordnungszahl, wie beispielsweise Kohlenstoff, Phosphor, Schwefel als auch Aluminium. Diese Elemente, strahlen bei Eintreffen von Röntgenstrahlung eine zu schwache charakteristische Energie wieder aus. Grund dafür sind unter anderem Energieverluste durch Streueffekte am Atom, dem Compton- als auch Photoeffekt. Speziell der Compton und Photoeffekt sind abhängig von der Ordnungszahl des Atoms und schwächen die emittierte Energie mit abnehmender Ordnungszahl des Atoms.

    Die Informationen, die Sie erhalten, sind nicht sehr hilfreich! Der OEM ist zerstörungsfrei und auch tragbar, sodass absolut kein XRF erforderlich ist, der dann nicht die erforderlichen Informationen liefert. Seien Sie also hier bitte vorsichtig.

    Kontaktieren Sie uns!

    Gerne beraten wir Sie auch telefonisch unter +49 (0) 2206 95 900