استاندارد ایزو 20203 یا ISO 20203:2005 روشی آزمایشگاهی برای اندازه‌گیری ارتفاع متوسط بلورک‌ها (Lc) در نمونهٔ پودر‌شدهٔ کُک نفتی کلسینه به کمک پراش پرتو-ایکس (XRD) ارائه می‌کند. این کمّیت شاخصی از درجهٔ گرافیتی شدن کک، کیفیت عملیات کلسیناسیون و در نتیجه کارایی آن در تولید آلومینیوم است. متن استاندارد زیر نظر کمیته ISO/TC 226 تدوین شده و بر پایهٔ ASTM D5187 بنا شده است.
دامنهٔ کاربرد (Scope) ایزو 20203
- مخصوص مواد کربنی مورد نیاز در تولید اولیهٔ آلومینیوم است؛ یعنی کُک نفتی کلسینه به عنوان مادهٔ آند یا کاتد.
- فقط ارتفاع میانگین بلورک‌های گرافیتی موازی (Lc) را تعیین می‌کند؛ قطر بلورک (La) یا سایر پارامترها را نمی‌سنجد.
ساختار بندهای استاندارد ایزو 20203
| بند | محتوای کلیدی |
|---|---|
| 1 Scope | حدود استفاده و محدودیت روش آزمون |
| 2 Terms & definitions | تعریف «crystallites»، «Lc»، صفحهٔ (002) و زاویهٔ 2θ |
| 3 Principle | تفسیر الگوی پراش 002 برای محاسبهٔ Lc با معادلهٔ شرر |
| 4 Apparatus | دستگاه XRD (Cu-Kα)، آسیاب تا < 75 µm، نرم‌افزار تصحیح پهنای پیک |
| 5 Sample preparation | همگن‌سازی، خشک‌کردن و قرار دادن در حامل کم‌عمق |
| 6 Procedure | اسکن 2θ از °20 تا °32، تعیین پهنای نیمه‌قدرت (β) پیک (002)، تصحیح پهنای دستگاه |
| 7 Calculation | Lc=KλβcosθL_c = \dfrac{K\lambda}{\beta\cos\theta}Lc=βcosθKλ – با K≈0٫9، λ طول موج Cu-Kα (0٫154 nm) |
| 8 Precision | تکرارپذیری داخل آزمایشگاه ~0٫4 nm، تکرارپذیری بین آزمایشگاهی ~0٫8 nm |
| 9 Test report | اعلام Lc با یک رقم اعشار، نوع دستگاه، شرایط تصحیح و هر انحراف از روشiso.org |
اصل آزمون و فرمول‌بندی
بلورک‌های گرافیتی کُک یک الگوی پراش مشخص در صفحهٔ (002) ایجاد می‌کنند. پهنای این پیک (β) پس از تصحیح اثر دستگاه، با رابطهٔ شرر به ارتفاع متوسط صفحات گرافیت (Lc) تبدیل می‌شود.
معادلهٔ پایه
Lc=KλβcosθL_c = \frac{K\lambda}{\beta \cos\theta}Lc=βcosθKλ
- K: ثابت شکل (معمولاً 0٫88–0٫94)
- λ: طول موج پرتو (nm)
- β: پهنای نیمه‌قدرت پیک (رادیان)
- θ: نیم زاویهٔ پراش (درجه یا رادیان)
مراحل اجرای آزمون به‌طور خلاصه
- آسیاب و الک: نمونه تا عبور از الک 75 µm.
- خشک‌کردن: 110 °C به مدت 1 h برای حذف رطوبت آزاد.
- تنظیم دستگاه: کاتد مس، اسکن پله‌ای 0٫02° 2θ با سرعت 0٫5° min⁻¹.
- تصحیح پهنای دستگاه: اندازه‌گیری β برای شلمیت (Si) یا استاندارد Ag.
- محاسبه Lc و گزارش میانگین سه تکرار.
دقت، تکرارپذیری و عوامل مؤثر
- بلغزش در صفر 2θ، خطای بزرگ‌نمایی و انتخاب مبنای پس‌زمینه خطاهای اصلی هستند.
- نمونه‌های با Microporosity زیاد ممکن است خط پیک پهن‌تری نشان دهند؛ استاندارد تأکید می‌کند که Lc از تخلخل تأثیر نمی‌پذیرد.
وضعیت انتشار و جایگاه در نظام ICS
| نسخه | سال | وضعیت | ICS مربوط |
|---|---|---|---|
| ISO 20203:2005 | ۲۰۰۵ | نسخهٔ جاری (تأیید دوباره ۲۰۲۴ در برخی کشورها) | 71.100.10 و 77.120.10 |
ارتباط ایزو 20203 با سایر اسناد
- ASTM D5187: منبع اصلی روش؛ ISO 20203 تطبیق جهانی آن است.
- ISO 20202: افت جرم خمیرهای رَمینگ؛ آزمون مکانیکی روی مواد مشابه پس از پخت.
- ISO 80000-6: نمادهای XRD و واحدها؛ برای گزارش نتایج توصیه می‌شود.
کاربردهای صنعتی و مزایا ایزو 20203
- کنترل کیفیت کُک کلسینه: Lc بالا → گرافیتی‌شدن بیشتر → مقاومت الکتریکی کم‌تر و دوام آند بیشتر.
- پایش فرآیند کلسیناسیون: تغییر Lc به‌عنوان نشانگر درجهٔ حرارت یا زمان کلسینه.
- همسان‌سازی زنجیره تأمین: تولیدکنندگان آند و آلومینیوم (Rio Tinto, Norsk Hydro) این آزمون را در برگهٔ مشخصات فنی الزامی می‌دانند.
جمع‌بندی
استاندارد ایزو 20203 یا ISO 20203 ابزاری ساده ولی قدرتمند برای کمی‌سازی بلورینگی گرافیتی در کُک کلسینه است. اجرای دقیق آن به صنایع آلومینیوم اجازه می‌دهد یکنواختی مادهٔ کربنی، بهره‌وری انرژی و عمر تجهیزات الکترولیز را بهبود دهند. برای انطباق با الزامات جهانی کیفیت (ISO 9001، IATF 16949)، توصیه می‌شود این آزمون در روال QC آزمایشگاه‌های مواد کربنی ادغام و به‌طور دوره‌ای با استاندارد مرجع بازکالیبره شود. سوالات خود را در ارتباط با استاندارد ایزو 20203 از ما بپرسید. کارشناسان مرکز مشاوره ایران گواه در سریعترین زمان ممکن به آن پاسخ خواهند داد.
با سپاس از شما که این مقاله را مطالعه کردید، جهت مشاوره برای اخذ گواهینامه های ایزو می توانید با مرکز مشاوره ایران گواه در تماس باشید.
