Brevet FR2567646A1 — publié le 19860117

PROCEDE POUR DETERMINER LES QUANTITES D'ELEMENTS PRESENTS DANS LES METAUX La présente invention se rapporte à un procédé permettant de déterminer les quantités.d'éléments présents dans les métaux, par exemple l'acier Ce procédé d'analyse est du type à étincelage en atmosphère inerte, dans lequel on enregistre, en fonction du temps, la réponse spectrale émise L'analyse des métaux est traditionnellement faite par étincelage, de préférence en atmosphère inerte La décharge prend place entre l'échantillon à analyser et une contre-électrode à une distance de quelques milli mètres La contre-électrode peut être faite de différents matériaux conducteurs, par exemple en tungstène La décharge entre l'échantillon et la contre-électrode va vaporiser une petite quantité de cet échantillon, de 1 ordre d'un milligre, puis exciter celle-ci Pour effectuer la mesure.de la teneur totale', on doit attendre l'établissement d'un état stationnaire, dit encore état "d'intégration" , préalablement, la courbe d'enregistrement obtenue présente parfois un pic qui correspond à une étape désignée habituellement sous le nom de "pré-étincelage" ou "pré- intégration" Ce pic s'avère être provoqué par les inclusions d'éléments dans le métal, sous firme insoluble, qui n'ont que peu d'intérêt si on s'attache à la mesure de la teneur totale de cet élément et ont l'inconvénient majeur d'allonger, quelquefois considérablement, les temps d'analyse, puisqu'on doit attendre l'état stationnaire. Si donc on veut accélérer les mesures, par exemple dans le cas de la mesure de routine de nombreux échantillons, on va chercher à raccourcir, voire à éviter l'étape de "pré-étincelage". L'invention permet précisément d'atteindre ce même but, d'une façon plus simple, moins coûteuse en énergie, et donnant une meilleure reproductibilité des mesures. Selon l'invention, l'échantillon de métal à analyser est recouvert, avant l'enregistrement de la réponse spectrale émise, d'une couche électriquement conductrice. Selon une première forme d'exécution, l'échantillon de métal à analyser est recouvert de la couche conductrice avant sa mise en place dans le porte-échantillon en vue de l'analyse. Pour ce faire, on peut utiliser toutes les méthodes connues, notamment par dépôt d'une mince couche de soudure, par un processus d'évaporation, par voie électrolytique ou encore par pulvérisation cathodique. Le dépôt d'une mince couche de soudure se fait par exemple selon les techniques classiques au fer à souder. L'évaporation sous vide-est une technique traditionnelle, qui est utilisée en particulier pour le recouvrement de miroirs. On dispose par exemple une spire de tungstène à proximité immédiate de copeaux de l'élément de recouvrement et on chauffe la spire de tungstène sous un vide de l'ordre de 10-4 à 106 torr. La voie électrolytique s'apparente la technique classique de galvanisation où l'échantillon est une des électrodes et est plongé dans un bain d'électrolyte traversé par un courant électrique.. La pulvérisation cathodique est également une tech- nique traditionnelle utilisée pour les couches optiques ou métallographiques et est effectuée à pression atmos- phérique ou légèrement inférieure à la pression atmos sphérique, l'échantillon à rcouvrir servant d'anode. Selon une deuxième forme d'exécution, avantageuse, l'6ehantillon est recouvert de la couche conductrice in situ, c'est-à-dire qu'étant disposé dans le porte-échan- tillon en vue de l'analyse, il est soumis à un étincelage à polarité inverse, ci-après désigné par 1,étincelage inverse". Cet étincelage inverse n' est pas encore l'êtin- celage analytique qui intervient immédiatement-derrière. Il s'agit là d'un processus analogue à la pulvérisa- tion cathodique dont il a été fait état plats haute En effet, si on utilise, à titre d'exemple, un étin- celage sous argon, la polarité des électrodes étant inversée de façon à ce que la contre-électrode soit la cathode et l'échantillon l'anode, du matériau de la contre-électrode sera vaporisé. Va s'ajouter au phéno- mène de vaporisation un entrainement mécanique dû au bombardement de l'anode par des particules arrachées de la cathode. Une partie de la matière cathodique va donc se condenser sur la surface de l'échantillon, ce qui va produire la couche conductrice désirée en vue de la mesure. On peut ainsi, d'une façon particulièrement élégante1 recouvrir le métal à analyser et maîtriser llépaisseur de recouvrement en contrôlant le temps de décharge. Lorsque l'épaisseur désirée est obtenue, la polarité est renversée, de façon à ce que la contre-électrode redevienne l'anode, tandis que l'échantillon redevient la cathode. L'étincelage alors realisé est l'étincelage analytique et la courbe obtenue permet directement de mesurer la teneur totale en élément présent dans l'acier. Du point de vue du montage électrique, on utilise une décharge oscillante suramortie, qui présente donc une polarité déterminée. Les tensions de ce circuit sont de l'ordre de 500 à 1 200 V. Le choix du matériau à utiliser pour la contre-élec- trode n'est pas critique, dans la mesure ou ce matériau ne contient pas les éléments qu'on veut analyser dans l'échantillon. On peut par exemple utiliser une électrode en graphite, mais si on désire déterminer la quantité de carbone présent dans l'acier, il faudra utiliser une électrode d'un autre type, par exemple en argent, zinc ou étain. On remarquera d'ailleurs que, si on le désire, on peut utiliser deux types d'électrodes différents pour faire le recouvrement de la couche conductrice d'une part, l'analyse d'autre part. On aura compris que le procédé selon l'invention permet de mesurer directement les quantités totales d' éléments présents dans les métaux, par exemple l'aciers que ces éléments soient présents sous forme soluble ou métallique ,ou sous forme insoluble ou non métallique. Le procédé permet d'accélérer fortement le temps de mesure, tout en assurant une meilleure précision. REVENDICATIONS 1. Procédé pour déterminer les quantités d'éléments présents dans les métaux, dans lequel on soumet la sur face du métal à un étincelage en atmosphère inerte et on enregistre simultanément, en fonction du temps, la réponse spectrale émise, caractérisé en ce qu'avant 1' enregistrement, on recouvre l'échantillon à analyser d' une couche électriquement conductrice. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on recouvre l'échantillon avant sa mise en place dans le porte échantillon en vue de l'analyse. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on recouvre le métal d'une couche conductrice par dé pôt sur celui-ci d'une mince couche de soudure. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on recouvre le métal d'une couche conductrice par un processus d 'évaporation. 5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on recouvre le métal d'une couche conductrice par voie électrolytique. 6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on recouvre le métal d'une couche conductrice par pul vérisation cathodique. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on recouvre le métal d'une couche conductrice in situ, par étincelage inverse, avant l'analyse.