Legierungsanalyse von Edelmetallen

Messtechnik für Goldankauf und Goldhandel: Mit Instrumenten von Fischer prüfen Sie zuverlässig und zerstörungsfrei die Echtheit von Gold und anderen Edelmetallen. Die Geräte weisen feinste Unterschiede in Legierungen nach und eignen sich damit auch für die Echtheitsprüfung teurer Münzen oder die Analyse komplexer dekorativer Beschichtungen. Verlassen Sie sich auf über 60 Jahre Erfahrung.

Legierungsanalyse Edelmetall

Application Notes

Bestimmung des Silbergehalts von versilberten oder weißgesiedeten Silberlegierungen

Silberwaren werden zur Veredelung oft versilbert oder weißgesiedet. Bei der Versilberung wird eine reine Silberschicht auf eine Silber-Kupfer-Legierung aufgetragen. Dadurch wird ein edler mattweißer Glanz der Waren erreicht. Den gleichen Effekt erhält man durch weißsieden der Silberware. Dabei wird das Kupfer an der Oberfläche chemisch aus der Silber-Kupfer-Legierung entfernt. Durch beide Verfahren entsteht eine Oberfläche mit einem im Vergleich zum Grundmaterial stark erhöhten Silbergehalt, was die Bestimmung des Feingehalts und somit des Werts der Silberware erschwert.

Die sicherste Methode den Silbergehalt zu bestimmen, ist, den Grundwerkstoff direkt zu messen. Dies erreicht man z. B. durch Anschleifen oder Zersägen der Ware. Eine zerstörungsfreie Standard-Analyse mit Röntgenfluoreszenz von versilberten oder weißgesiedeten Silber-Kupfer-Legierungen würde aufgrund des erhöhten Silbergehalts an der Oberfläche einen falschen, zu hohen Silbergehalt ergeben.

Mit einer Messaufgabe, die nach einer Silberschicht auf einer Silber-Kupfer-Legierung sucht, ermöglichen Röntgenfluoreszenz-Messgeräte von Fischer sowohl die Dicke der Silberschicht als auch den Feingehalt des Grundwerkstoffs zerstörungsfrei zu bestimmen. Im Fall von versilberten Gegenständen führt so eine Analyse zu exakten Messergebnissen, da der Silbergehalt in der versilberten Schicht gleichmäßig ist. Im Gegensatz zur Versilberung nimmt beim Weißsieden der Silbergehalt mit zunehmendem Abstand zur Oberfläche stetig ab, wodurch die Messanforderungen noch einmal steigen. Abb. 1: Weißgesiedete, Silbermünze und vergrößerte Aufnahme des Querschnitts. Die Münze wurde halbiert, um ein tiefen-abhängiges Profil aufnehmen zu können.

Bei der in Abbildung 1 dargestellten weißgesiedeten Silbermünze handelt es sich nominell um eine 625er Silberlegierung. Eine einfache Materialanalyse mittels Röntgenfluoreszenz würde allerdings einen Silbergehalt von 85% ergeben, also einen deutlich größeren Wert als den nominellen Silbergehalt. Abb. 2: Tiefenabhängiger Silbergehalt einer halbierten Münze. Der nominelle Silbergehalt beträgt 62,5%. Um die ermittelte Silberkonzentration zu verifizieren wurde ein FISCHERSCOPE® X-RAY XDV®-µ-Gerät verwendet

In Abbildung 2 ist der Silbergehalt gegen den Abstand zur Münzoberfläche aufgetragen. An der Oberfläche erreicht die Silberkonzentration nahezu 100%.

Mit dem FISCHERSCOPE® X-RAY XAN® 220 und der speziell für die Messung von weißgesiedetem Silber erstellten Messaufgabe „Silber auf Silber-Kupfer-Legierung“ erhält man bei der Messung eine Silberkonzentration von 61,4%, was sehr nahe am nominellen Silbergehalt liegt. Um die Messung zu verifizieren, wurde ausnahmsweise die Münze zersägt, so dass im Querschnitt gemessen werden konnte. Dazu wurde ein XDV-µ® mit spezieller Optik und extrem kleinem Messfleck verwendet.

Mit dem FISCHERSCOPE® X-RAY XAN® 220 kann der Feingehalt und die Dicke der Silberschicht von versilberten oder weißgesiedeten Silberwaren zerstörungsfrei und schnell bestimmt werden. Bei weiteren Fragen berät Sie Ihr lokaler Fischer-Ansprechpartner. 

Echtheitsprüfung von Goldbarren anhand deren Leitfähigkeit

Gold- und Edelmetalle waren schon immer eine beliebte Form der Geldanlage. Durch die Preisexplosion von Edelmetallen in den letzten Jahren hat sich die Produktion gefälschter Goldbarren zu einer boomenden Industrie entwickelt, immer häufiger tauchen solche Barren auf. Dies hat zur großen Un­sicherheit im Markt geführt und viele Anleger sind misstrauisch geworden. Daher steigt die Nachfrage nach schnellen, zuverlässigen und zerstörungs­freien Prüfverfahren.

Um die Echtheit von Goldbarren zerstörungsfrei und damit ohne Wertverlust zu prüfen, wird die Messung der elektrischen Leitfähigkeit nach dem Wirbelstrom-Ver­fahren gemäß ASTM E 1004 eingesetzt. Dieses Verfahren nutzt den physikalischen Effekt, dass sich Feingold, verschiedene Legierungen und Fremdmaterialien in ihrer Leitfähigkeit unterscheiden – so können Fälschungen entdeckt werden.

Abb. 1: SIGMASCOPE® GOLD B zur Analyse von Goldbarren, sogar durch Folienverpackungen hindurch

Fischer hat dazu das SIGMASCOPE® GOLD B entwickelt, welches die Leitfähigkeit von Goldbarren bis ca. 1 kg Gewicht bestimmen kann. Bei beidseitiger Messung können diese in ihrer ganzen Tiefe erfasst und auf Echtheit des Feingolds überprüft werden. Mit dem SIGMASCOPE® GOLD B können verdeckte Einschlüsse aus unedlem Material mit vergleichbarer Dichte (wie z. B. Wolfram) eindeutig erkannt und als Fälschung identifi­ziert werden. Die phasensensitive Messsignalauswer­tung ermöglicht sogar die berührungslose Bestimmung der Leitfähigkeit durch die Folienverpackung hindurch.

Abb. 2: Schemazeichnung eines gefälschten Goldbarrens mit einge­schlossenen Wolframstäben und Gold-Ummantelung

Das SIGMASCOPE® GOLD B arbeitet mit drei Mess­bereichen für unterschiedliche Eindringtiefen des elektrischen Feldes, welche passend zur Dicke des Messobjektes gewählt werden können. Um jegliche Einschlüsse auch im Kern des Barrens erkennen zu können, ist eine Eindringtiefe mindestens bis zur Mitte des Barrens notwendig. Für kleine Barren (z. B. 1 Unze oder 50 g) bietet das SIGMASCOPE® GOLD B eine Dickenkompensation, d. h. die Dicke des Barrens wird angegeben und für das Messergebnis berücksichtigt. Somit wird ein Einfluss auf das Messergebnis durch unterschiedliche Dicken der Goldbarren kompensiert.

Abb. 3: Das elektrische Feld zur Bestimmung der Leitfähigkeit durchdringt den Goldbarren, Fremdeinschlüsse zeigen eine andere Leitfähigkeit und sind dadurch eindeutig zu detektieren

Die Messung der Leitfähigkeit ist eine schnelle und präzise Methode zur Echtheitsprüfung von Wertobjekten aus Edelmetallen wie z. B. Goldbarren. Zur genauen Bestimmung der Zusammensetzung eignet sich als komplementäres Verfahren die Röntgenfluoreszenz-Analyse (RFA). Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte Ihren lokalen Fischer-Ansprechpartner.

Schnelle, zuverlässige Analyse mit Röntgenfluoreszenz für den An- und Verkauf von Gold

Wirtschaftliche Unsicherheit und gleichzeitig historisch hohe Goldpreise lassen die Bedeutung des An- und Verkaufs von Gold steigen. Da der Käufer meist nur wenige Minuten hat, den Wert des zum Kauf angebotenen Goldgegenstandes zu ermitteln, werden häufig unzuverlässige Methoden wie der Prüfstein eingesetzt. Der Bedarf an einer präzisen, schnellen und zerstörungsfreien Methode, um Gold zu testen, ist offensichtlich.

Abb. 1: Verschiedene Schmuckstücke für den Gold-Ankauf

Gewicht und Goldgehalt bestimmen den Wert eines Objekts. Die üblicherweise von Einkäufern verwendeten Analyse-Methoden bergen aber Nachteile. Die Feuerprobe ist zeitaufwendig und auf chemische Prozesse angewiesen. Die Prüfstein-Methode benötigt Säuren für die Tests, die Ergebnisse sind nicht immer zuverlässig. Beide Methoden beschädigen das zu prüfende Objekt, keine erfüllt wirklich die Bedürfnisse dieser Branche.

Die Analyse mit Röntgenfluoreszenz (RFA) hingegen bietet eine zerstörungsfreie, schnelle Methode zur Materialanalyse und Schichtdickenmessung von Schmuck, Uhren und anderen Edellmetall-Gegenständen. Die RFA-Messsysteme von Fischer sind auch für Nicht-Techniker einfach zu bedienen.

Das FISCHERSCOPE® X-RAY XAN® 220 ermöglicht die präzise und zuverlässige Bestimmung des Gold- und Platingehalts selbst unter schwierigen Bedingungen. Es zeichnet sich durch eine schnelle und einfache Bedienung sowie durch eine hervorragende Langzeitstabilität aus. Die Handhabung ist denkbar leicht: Haube öffnen, Gegenstand auf dem Messfenster platzieren, Haube schließen und per Knopfdruck die Messung starten. In weniger als einer Minute wird der exakte Gehalt von Gold und verschiedenen anderen Elementen auf dem Bildschirm angezeigt.

Funktionalität und Minimierung der Betriebskosten spielten bei der Entwicklung des XAN 220 eine zentrale Rolle. Durch den Verzicht auf bewegte Komponenten und damit die konsequente Vermeidung von Verschleißteilen ist das XAN 220 als robustes Gerät für den täglichen Einsatz konzipiert.

Vorteile:

  • Schnell: Ergebnisse in weniger als einer Minute
  • Einfach: Ein-Knopf-Bedienung
  • Zuverlässig und richtig: die intelligente WinFTM® Software schützt vor Messfehlern
  • Robust und stabil: Werkskalibriert, keine zeitaufwendigen Anpassungen nötig

Abb. 2: Messung eines Gold-Armbandes mit dem XAN 220

Das innovative FISCHERSCOPE® X-RAY XAN® 220 erfüllt perfekt die Bedürfnisse der Fachleute beim An- und Verkauf von Gold. Mit diesem Messsystem können Schmuckstücke und andere Goldgegenstände schnell, zuverlässig und zerstörungsfrei analysiert werden. Ihr lokaler Fischer-Ansprechpartner steht Ihnen für weitere Fragen gerne zur Verfügung.

Analyse von Edelmetallen in Scheideanstalten

Messinstrumente für die Materialanalyse von Gold und Edelmetallen in Scheide- und Münzprüfanstalten müssen höchsten Ansprüchen genügen. Nicht nur die Bestimmung des Goldgehalts, sondern auch weiterer Legierungsbestandteile wie Platin oder Silber, ist wichtig. Zusätzlich zur zuverlässigen Ermittlung präziser und reproduzierbarer Messergebnisse sollte das ideale Analyseverfahren auch schnell, einfach umzusetzten und vor allem zerstörungsfrei sein.

Die Feuerprobe (Kupellation) ist die traditionelle Methode zur Bestimmung des Goldgehalts, ob für Goldbarren, Münzen oder für wertvollen Schmuck. Die gute Präzision wird aber von der schwierigen Handhabung der Methode überwogen, da diese sehr zeitaufwendig ist, den Umgang mit Säuren erfordert und – was am schlimmsten ist – das zu prüfende Objekt schädigt.

Abb. 1: Das FISCHERSCOPE® X-RAY XAN® 250 bietet höchste Wiederholpräzision bei der Analyse von Gold und Edelmetallen

Die bereits gut etablierte Röntgenfluoreszenz-Methode (RFA) bietet eine exzellente Alternative zur Analyse von Edelmetallen und deren Zusammensetzung – ohne das Objekt zu zerstören. Das High-End-RFA-Messsystem FISCHERSCOPE® X-RAY XAN® 250 wurde speziell für die Analyse von Edelmetallen entwickelt. Mit Wiederholpräzisionen von 0,3 ‰ und besser kann das XAN 250 die Anzahl von nötigen Kuppelations-Tests bei Scheideanstalten deutlich reduzieren und damit helfen, wertvolle Zeit und Ressourcen zu sparen.

Sowohl die Zusammensetzung als auch die Dicke einer eventuellen Beschichtung können mit dem XAN 250 in einem Analysevorgang mit außergewöhnlich guter Wiederholpräzision bestimmt werden, wie das Beispiel in Tabelle 1 zeigt.


Rh

[µm]

Au

[‰]

Ag

[‰]

Mittelwert

0,402

583,3

31,02

Standard-
Abweichung

0,001

0,150

0,188

Variations-
koeffizient
[%]

0,24

0,03

0,61

Spannweite

0,003

0,518

0,550

Tab. 1: Wiederholmessungen der Schichtdicke und der Zusammensetzung des Grundmaterials mit dem FISCHERSCOPE® X-RAY XAN® 250. Eine mit Rhodium beschichtete Goldprobe wurde 10 Mal mit je 120 Sekunden Messzeit vermessen

Zudem können weitere Fragestellungen wie die Bestimmung des exakten Platingehalts oder die Existenz von verbotenen Elementen wie Ni, Cd und anderen beantwortet werden.

Mit dem neuen Silikon-Drift-Detektor, modernster Elektronik und der hervorragenden Analysesoftware WinFTM® von Fischer ist das XAN 250 außergewöhnlich leistungsfähig. Wechselbare Filter und Kollimatoren (für verschiedene Messfleckgrößen) ermöglichen ein flexibles Set-up des Messsystems passend für jede Messaufgabe.

Das FISCHERSCOPE® X-RAY XAN® 250 ist das perfekte Messsystem für schnelle und zerstörungsfreie Edelmetall-Analysen. Mit seiner hervorragenden Richtigkeit und Wiederholpräzision sind die Messergebnisse des XAN 250 vergleichbar mit Kupellation – aber dabei viel einfacher zu erzielen. Ihr lokaler Ansprechpartner für Fischer-Produkte steht Ihnen gerne für weitere Informationen zur Verfügung.

Prüfung von Edelmetall-Münzen mittels Leitfähigkeit

Der Wert von Gold und anderen Edelmetallen steigt seit Jahren stetig an. Höchste Reinheit der Grundmetalle, eine präzise Legierung und die Kontrolle der beinhalteten Spuren- und Nebenelemente sind die Basis für sämtliche Edelmetallprodukte. Zur Prüfung von hochwertigen Münzen und zur eindeutigen Erkennung von Fälschungen ist eine zuverlässige und präzise Messtechnik notwendig.

Verunreinigungen oder falsche Legierungen bei hochwertigen Münzen führen zu erheblichen Wertverlusten. Der Handel mit Fälschungen wird natürlich auch strafrechtliche verfolgt. Um das zu vermeiden, sind zuverlässige Analysemetho­den nötig. Zerstörende Prüfverfahren bedeuten einen Material- und somit Wertverlust, der nicht akzeptabel ist. Deshalb sind zerstörungsfreie Prüfverfahren zur Grundlage der Materialprüfung von Wertobjekten aus Edelmetall geworden. Die Anforderungen für diese Prüfverfahren lassen sich kompakt zusammenfassen: sie müssen zuverlässig und reproduzierbar sein und dabei

  • die Legierung bzw. den Goldgehalt identifizieren
  • „unedle“ Einschlüsse und Fälschungen erkennen

Verschiedene Legierungen und Feingold unterscheiden sich in ihrer elektrischen Leitfähigkeit. Deshalb eignet sich diese physikalische Größe optimal zur schnellen Analyse von Edelmetallbarren und -münzen.

Abb. 1: Schemazeichnung von gefälschten Münzen mit eingeschlossenem Pulver einer Wolfram-basierten Fremdlegierung und Goldbeschichtung

Das SIGMASCOPE® SMP10 misst die elektrische Leitfähigkeit mit Hilfe des Wirbelstrom-Verfahrens gemäß DIN EN 2004-1 und ASTM E 1004. Die phasensensitive Messsignalauswertung ermöglicht die berührungslose Bestimmung der Leitfähigkeit, auch unter nicht leitenden Deckschichten wie z. B. unter Kunststoff-Verpackungen.

Das SIGMASCOPE® SMP10 arbeitet mit einer Messfrequenz von 60 kHz (alternativ 120, 240, 480 kHz) und ist damit optimiert für die Prüfung von Münzen oder dünnen Barren.

Abb. 2: Leitfähigkeitsmessung an Münzen – schnell und zuverlässig

Goldmünzen wie z. B. Krügerrand-Münzen bestehen aus einer genau definierten Legierung, welche wiederum einen exakt definierten Leitfähigkeitswert aufweist. Eine Echtheitsprüfung anhand der Leitfähigkeit ist somit schnell und zuverlässig möglich. Gleiche Leitfähigkeitswerte ließen sich nur aus Metalllegierungen mit drastisch anderer Dichte simulieren, welche sich dann aber in einer sichtbar geänderten Münzdicke äußern.


Elektrische Leitfähigkeit

Mittelwert (10 Messungen)

9,68 MS/m

Standardabweichung

0,07 MS/m

Variationskoeffizient

0,71 %

Tab. 1: Echtheitsprüfung einer Krügerrand-Goldmünze, welche nominell einen Leitfähigkeitswert von 9,69 ± 0,32 MS/m aufweisen sollte

Mit dem SIGMASCOPE® SMP10 kann über die elektrischen Leitfähigkeit die Echtheit von Goldmünzen und dünnen Barren überprüft werden. Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte Ihren Fischer-Ansprechpartner.

Analyse von anlaufbeständigen Silberlegierungen

Bei der Verarbeitung von Silber zu Schmuck und Dekorationsgegeständen kommt oftmals Sterlingsilber zum Einsatz. Ein bekanntes Problem ist das Oxidieren von Silber an seiner Oberfläche, also das „Anlaufen“. Durch die Zugabe unterschiedlicher Legierungselemente wird versucht, dieses Anlaufen zu verhindern oder zumindest zu reduzieren.

Silber findet Einsatz in der Herstellung von zahlreichen dekorativen Gegenständen angefangen bei Schmuck über Accessoires und Musikinstrumenten bis hin zu edlem Tischbesteck. Die helle Farbe des Silbers macht das Metall besonders attraktiv für solche Anwendungen. Sterlingsilber ist die wohl bekannteste Legierung aus Silber und Kupfer mit einem typischen Feingehalt von 925 Promille Silber. Die Legierung mit Kupfer ist nicht nur fester sondern lässt sich auch einfacher verarbeiten.

Obwohl Silber ein Edelmetall ist, zeigt es eine starke Neigung, an der Oberfläche zu Oxidieren. Durch diese Oxidation verliert es den strahlend weißen Glanz und wird schwärzlich matt. Der Effekt wird auch als Anlaufen bezeichnet und tritt auch bei Legierungen mit Kupfer auf.

Abb. 1: Angelaufenes Silber. Die Anlauffarbe kann gleichmässig verteilt sein oder auch fleckenhaft auftreten

Ziel zahlreicher Silberlegierungsentwicklungen ist es, die Anlaufbeständigkeit des Materials zu verbessern. Dies kann durch die Beimischung einer Vielzahl von Elementen erfolgen. Darunter finden sich Edelmetalle wie Paladium, aber auch Halbmetalle wie Germanium etc.

Röntgenfluoreszenz-Geräte ermöglichen eine zerstö­rungsfreie Analyse dieser Legierungen. In Abbildung 2 sind Ausschnitte aus Spektren verschiedener Silberlegierungen gezeigt.

Abb 2: Spektren von verschiedenen anlaufbeständigen Silberlegierungen. Besonders auffällig sind die Signale der exotischeren Elemente Ge (blaue Linien) und Ga (rot)

Bei dieser Vielfalt von Legierungen wird eine Analyse des Silbers anspruchsvoll. Da oftmals keine Kalibrierstandards für die unterschiedlichen Sonderlegierungen verfügbar sind, ist eine gute Qualität der unkalibrierten (standardfreien) Messungen  besonders wichtig.

Ag

Cu

Ga

Ge

Pd

Sn

In

932

65,8

0,1

0,2

n.d.

1,3

0,3

913

59,5

0,4

0,2

n.d.

3,3

n.d.

898

37,3

6,0

0,2

31,5

n.d.

n.d.

928

56,7

0,1

12,1

n.d.

2,1

0,1

926

44,9

5,6

0,2

n.d.

6,6

5,4

922

39,5

0,1

0,1

n.d.

0,1

5,0

Tab 1: Einige chem. Zusammensetzungen von anlaufbeständigen Silberlegierungen (nicht aufgelistet sind Konzentrationen von Zn, Fe, Ni; Angaben in Promille)

FISCHERSCOPE® X-RAY XAN® 250 Geräte sind optimal geeignet, um auch die feinen Unterschiede in Silberlegierungen sichtbar zu machen. Sowohl der präzise Feingehalt wie auch die geringen Mengen an anlaufhemmenden Elementen und anderen Legierungsbestandteilen können so genau kontrolliert werden. Ihr lokaler Fischer-Partner steht Ihnen für weiterführende Auskünfte gerne zur Verfügung.