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電子電氣產(chǎn)品中有害物質(zhì)限量檢測(cè)技術(shù)分析

2014-07-21 01:20苗益瑋何旗
科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年23期
關(guān)鍵詞:有害物質(zhì)檢測(cè)技術(shù)限量

苗益瑋 何旗

摘 要:電子電氣產(chǎn)品的出現(xiàn)與推廣,使得有害物質(zhì)隨之增加,并給社會(huì)和人們的生活帶來了極大的影響。隨著歐盟RoHS指令的出臺(tái),我國(guó)也相繼出臺(tái)了類似標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法,科學(xué)利用起多種電子電子產(chǎn)品中有害物質(zhì)限量檢測(cè)技術(shù)。文章主要介紹RoHS指令中關(guān)于電子電氣產(chǎn)品中限制的6種有害物質(zhì)的相關(guān)檢測(cè)技術(shù),從取樣、前處理及檢測(cè)實(shí)施的檢測(cè)過程進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析。

關(guān)鍵詞:電子電氣;有害物質(zhì);限量;檢測(cè)技術(shù)

信息化技術(shù)的迅猛發(fā)展,使得電子電氣的更新速度加快,伴隨著的電子電氣有害物質(zhì)也日漸增多,給人們的身體健康和社會(huì)環(huán)境造成巨大地威脅,社會(huì)電子電氣產(chǎn)品中有害物質(zhì)的關(guān)注度越來越高。為了減少電子電氣產(chǎn)品中有害物質(zhì)帶來的危害,2003年歐盟組織發(fā)布了關(guān)于在電子電氣設(shè)備中限制使用有害物質(zhì)的指令(RoHS),指令強(qiáng)調(diào)對(duì)電子電氣產(chǎn)品中鉛、鎘、汞、六價(jià)鉻、多溴聯(lián)苯、多溴聯(lián)苯醚的含量的限量要求。根據(jù)指令的要求世界各國(guó)相繼出臺(tái)了類似的標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法,在當(dāng)今形勢(shì)下,我國(guó)電子電氣產(chǎn)品中有害物資限量檢測(cè)技術(shù)也成為電子電氣行業(yè)乃至社會(huì)重點(diǎn)關(guān)注的話題。

1 電子電氣產(chǎn)品中有害物質(zhì)的檢測(cè)項(xiàng)目

電子電氣產(chǎn)品主要由多項(xiàng)零部件和材料組成,其中包含了塑料、金屬、玻璃、溶劑等多種材料成分,避免不了含有以上6種有害物質(zhì),如以鉛、鎘汞為代表的重金屬元素;以多溴聯(lián)苯、多溴聯(lián)苯醚為代表的溴化阻燃劑。這些有害物質(zhì)會(huì)對(duì)人們的身體健康帶來極大危害,因此需要對(duì)這些材料進(jìn)行檢測(cè),以限制對(duì)含有超標(biāo)有害物質(zhì)的電子電氣產(chǎn)品的使用。根據(jù)RoHS指令中關(guān)于鉛、鎘、汞、六價(jià)鉻、多溴聯(lián)苯、多溴聯(lián)苯醚等6種有害物質(zhì)的限量標(biāo)準(zhǔn)以及客戶的需求而進(jìn)行對(duì)主要有害物質(zhì)的檢測(cè)。

2 電子電氣產(chǎn)品中有害物質(zhì)的檢測(cè)過程分析

2.1 取樣

電子電氣產(chǎn)品是由多項(xiàng)零部件及材料組成,對(duì)其有害物質(zhì)的檢測(cè)不可能將其全部材料進(jìn)行檢測(cè),選擇合適的具有代表性的材料樣本是一項(xiàng)重要的工作。通常情況下,對(duì)于塑膠、合金、化學(xué)試劑等同質(zhì)材料取樣比較簡(jiǎn)單;而對(duì)于由多種元件組成的產(chǎn)品,如電線氛圍外皮、插頭、銅線等,則根據(jù)材質(zhì)來分開取樣。此時(shí)便需要適當(dāng)?shù)夭鸱质侄潍@得均質(zhì)材料,在無法將材料分開時(shí),再考慮混合取樣?;旌先訉?duì)于不同材質(zhì)的比例難以準(zhǔn)確把握且實(shí)施起來難度大,容易導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)較大的差異。因此,在混合取樣時(shí),要根據(jù)客戶的要求,決定好取樣的方法與位置,這樣才能獲得好的樣本,方便后期的檢測(cè)。

2.2 樣品的前處理和儀器分析

樣品的前處理是電子電氣產(chǎn)品中有害物質(zhì)限量檢測(cè)過程中至關(guān)重要的環(huán)節(jié),前處理過程涉及多種儀器設(shè)備和方法,樣品前處理主要分為無機(jī)類與有機(jī)類化合物處理。在對(duì)無機(jī)元素測(cè)試的樣品前處理中,主要采用消化方法,此方法不受原材料樣品存在形式的影響,利用強(qiáng)酸在高溫下將材質(zhì)溶解,其中的有機(jī)材質(zhì)就會(huì)被氧化成二氧化碳,剩下的金屬元素則會(huì)以相同的形式完全溶解于酸中,再用儀器進(jìn)行分析。常用的消化法為干法消化、濕法消化、微波消解等。在對(duì)有機(jī)化合物樣品前處理時(shí),因?yàn)橛袡C(jī)化合物是以分子化合物的形式存在,因此樣品要先采用箤取方式將化合物萃取出來,常用方法有索式萃取、超聲波萃取等。在萃取后要進(jìn)行樣品的凈化、過濾和濃縮裝瓶,最后進(jìn)行儀器的檢測(cè)分析。

2.3 儀器檢測(cè)方法介紹

2.3.1 分光光度計(jì)比色法

分光光度計(jì)比色法是依據(jù)物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收而建立的檢測(cè)分析方法,此方法中儀器操作比較簡(jiǎn)便,且具有較高的檢測(cè)精密度。分光光度計(jì)比色法的實(shí)施原理是通過測(cè)定被測(cè)物質(zhì)在特定波長(zhǎng)處或一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)光的吸收度,而對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行定性和定量的分析。分光光度計(jì)比色法主要用于對(duì)六價(jià)鉻的檢測(cè),在測(cè)定時(shí),要首先對(duì)三價(jià)鉻樣品進(jìn)行洗溶離,然后將洗溶離后的三價(jià)鉻樣品浸泡在pH溶液中,在一段時(shí)間后,溶液里的樣品若出現(xiàn)與顯色劑二苯基二氨發(fā)生反應(yīng)后顯現(xiàn)紅色,則表示其溶液中含有六價(jià)鉻,最后用分光光度計(jì)測(cè)定六價(jià)鉻吸光度,而得出其含量。

2.3.2 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-ARS)是當(dāng)前電子電氣產(chǎn)品有害物資限量檢測(cè)方法中比較實(shí)用和常用的方法,其原理在于利用元素在受熱或電激發(fā)時(shí),由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)到返回基態(tài)的過程中,發(fā)射出特征光譜,從而根據(jù)特征光譜進(jìn)行定性、定量的分析。此方法可以通過選擇波長(zhǎng)而將其他離子的干擾排除,還可同時(shí)進(jìn)行多元素的檢測(cè),其分析速度較快,靈敏度、精密度都比較高。隨著此方法的逐漸推廣使用,其儀器系統(tǒng)也在不斷得到改進(jìn),改進(jìn)后而廣泛使用的ICP-ARS儀器主要有順序掃描、多道同時(shí)型、全譜直讀型等類型,并廣受檢測(cè)人員的青睞。

2.3.3 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法是一種原子對(duì)光輻射產(chǎn)生吸收的光譜分析方法,是最適合于汞的檢測(cè)方法。此方法根據(jù)氣態(tài)原子對(duì)同種原子發(fā)射出的特征光譜輻射具有的吸收能力原理,通過測(cè)量試樣的吸光度進(jìn)行材質(zhì)中有害物質(zhì)的檢被檢測(cè),一般有火焰原子吸收光譜法、石墨爐原子吸收光譜法等。原子吸收光譜法具有一定的局限性,限于水溶液或某些電子電氣產(chǎn)品中樣品前處理后可溶解的金屬元素的分析,其金屬元素很容易被檢測(cè)出有害物質(zhì)含量。值得注意的是,原子吸收光譜法的實(shí)施過程中容易發(fā)生干擾效應(yīng),造成檢測(cè)結(jié)果的失誤,可以通過連續(xù)稀釋、添加穩(wěn)定劑、混合氫氣等方法消除或減少基質(zhì)干擾;對(duì)于檢測(cè)儀器則通過選取適當(dāng)?shù)膯紊止馄?、石墨爐、光電倍增管等方法減小由原子吸收光譜儀機(jī)種不同而帶來的消極影響。

2.3.4 氣相色譜-質(zhì)譜法

隨著儀器聯(lián)用技術(shù)的發(fā)展,由氣相色譜儀與質(zhì)譜儀經(jīng)過接口技術(shù)而聯(lián)用的檢測(cè)技術(shù)被利用起來,即構(gòu)成了現(xiàn)代的氣相色譜-質(zhì)譜法,此方法是對(duì)有機(jī)物質(zhì)檢測(cè)最主要的定性確認(rèn)手段,且逐漸成為復(fù)雜混合物檢測(cè)最有效的手段之一,例如電子電氣產(chǎn)品中有害物質(zhì)中的多溴聯(lián)苯醚成分和含量都能有最高效地檢測(cè)出來。了解此技術(shù)的工作原理,有必要先對(duì)其兩種儀器原理進(jìn)行了解,氣相色譜法是基于樣品中各組分譜圖中峰的保留值與組分熱力學(xué)參數(shù)有定性關(guān)系、峰面積與組分含量有定量關(guān)系而確定被檢測(cè)物質(zhì)的有害物質(zhì)種類及含量;而質(zhì)譜分析法則根據(jù)分子在真空中被電子轟擊而形成的離子在電磁場(chǎng)中分離后,形成的分子離子及碎片離子的質(zhì)量數(shù)及其相對(duì)峰度,得出被檢測(cè)物質(zhì)的分子量、元素組成及結(jié)構(gòu)等信息。因此,氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀兼有色譜對(duì)混合物的快速分離及質(zhì)譜對(duì)分子結(jié)構(gòu)的鑒定功能。值得注意的是,氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的核心檢測(cè)設(shè)備都在高真空狀態(tài)下工作,那么,對(duì)工作環(huán)境有較高的要求,檢測(cè)時(shí)要保證氣流的穩(wěn)定、儀器中的易耗品要及時(shí)更換、真空泵油量也應(yīng)保證在高真空狀態(tài)等。

3 結(jié)束語

隨著電子電氣產(chǎn)品的更新發(fā)展,其有害物質(zhì)對(duì)社會(huì)環(huán)境及人們的身體健康有嚴(yán)重的影響。因此,電子電氣產(chǎn)品制造企業(yè)應(yīng)該依據(jù)RoHS指令標(biāo)準(zhǔn)有效控制和減少電子電氣產(chǎn)品中的有害物質(zhì)含量,檢測(cè)機(jī)構(gòu)要實(shí)時(shí)按照國(guó)家質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行產(chǎn)品中有害物質(zhì)限量檢測(cè)。文章主要介紹了關(guān)于電子電氣產(chǎn)品中有害物質(zhì)檢測(cè)項(xiàng)目及檢測(cè)過程與技術(shù)方法,希望能對(duì)相關(guān)電子電氣制造企業(yè)和檢測(cè)機(jī)構(gòu)帶來一定的幫助。

參考文獻(xiàn)

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[2]陳澤勇,張進(jìn)軍.IEC62321有害物質(zhì)檢測(cè)方法進(jìn)展[J].信息技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化,2009(07).

[3]熊勝森,簡(jiǎn)虎.RoHS指令中六種有害物質(zhì)檢測(cè)方法的研究[J].ELECTRONICS QUALITY,2005(9).

作者簡(jiǎn)介:苗益瑋(1980,4-),女,籍貫:山西省陽泉市,現(xiàn)職稱:助理工程師,學(xué)歷:本科,研究方向:機(jī)電產(chǎn)品檢測(cè)。

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