電子電氣產(chǎn)品中有害物質(zhì)限量檢測技術(shù)分析

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，并給社會和人們的生活帶來了極大的影響。隨著歐盟RoHS指令的出臺，我國也相繼出臺了類似標(biāo)準(zhǔn)和檢測方法，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)檢測技術(shù)，從取樣、前處理及檢測實施的檢測過程進行簡單的分析。

關(guān)鍵詞：電子電氣；有害物質(zhì)；限量；檢測技術(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環(huán)境造成巨大地威脅，社會電子電氣產(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），指令強調(diào)對電子電氣產(chǎn)品中鉛、鎘、汞、六價鉻、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相繼出臺了類似的標(biāo)準(zhǔn)和檢測方法，在當(dāng)今形勢下，我國電子電氣產(chǎn)品中有害物資限量檢測技術(shù)也成為電子電氣行業(yè)乃至社會重點關(guān)注的話題。

1 電子電氣產(chǎn)品中有害物質(zhì)的檢測項目

電子電氣產(chǎn)品主要由多項零部件和材料組成，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)會對人們的身體健康帶來極大危害，因此需要對這些材料進行檢測，以限制對含有超標(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行對主要有害物質(zhì)的檢測。

2 電子電氣產(chǎn)品中有害物質(zhì)的檢測過程分析

2.1 取樣

電子電氣產(chǎn)品是由多項零部件及材料組成，對其有害物質(zhì)的檢測不可能將其全部材料進行檢測，選擇合適的具有代表性的材料樣本是一項重要的工作。通常情況下，對于塑膠、合金、化學(xué)試劑等同質(zhì)材料取樣比較簡單；而對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，再考慮混合取樣?；旌先訉τ诓煌馁|(zhì)的比例難以準(zhǔn)確把握且實施起來難度大，容易導(dǎo)致測試結(jié)果出現(xiàn)較大的差異。因此，在混合取樣時，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。

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類與有機類化合物處理。在對無機元素測試的樣品前處理中，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，利用強酸在高溫下將材質(zhì)溶解，其中的有機材質(zhì)就會被氧化成二氧化碳，剩下的金屬元素則會以相同的形式完全溶解于酸中，再用儀器進行分析。常用的消化法為干法消化、濕法消化、微波消解等。在對有機化合物樣品前處理時，因為有機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。在萃取后要進行樣品的凈化、過濾和濃縮裝瓶，最后進行儀器的檢測分析。

2.3 儀器檢測方法介紹

2.3.1 分光光度計比色法

分光光度計比色法是依據(jù)物質(zhì)對光的選擇性吸收而建立的檢測分析方法，此方法中儀器操作比較簡便，且具有較高的檢測精密度。分光光度計比色法的實施原理是通過測定被測物質(zhì)在特定波長處或一定波長范圍內(nèi)光的吸收度，而對被測物質(zhì)進行定性和定量的分析。分光光度計比色法主要用于對六價鉻的檢測，在測定時，要首先對三價鉻樣品進行洗溶離，然后將洗溶離后的三價鉻樣品浸泡在pH溶液中，在一段時間后，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鉻，最后用分光光度計測定六價鉻吸光度，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方法中比較實用和常用的方法，其原理在于利用元素在受熱或電激發(fā)時，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)特征光譜進行定性、定量的分析。此方法可以通過選擇波長而將其他離子的干擾排除，還可同時進行多元素的檢測，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，改進后而廣泛使用的ICP-ARS儀器主要有順序掃描、多道同時型、全譜直讀型等類型，并廣受檢測人員的青睞。

2.3.3 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法是一種原子對光輻射產(chǎn)生吸收的光譜分析方法，是最適合于汞的檢測方法。此方法根據(jù)氣態(tài)原子對同種原子發(fā)射出的特征光譜輻射具有的吸收能力原理，通過測量試樣的吸光度進行材質(zhì)中有害物質(zhì)的檢被檢測，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出有害物質(zhì)含量。值得注意的是，原子吸收光譜法的實施過程中容易發(fā)生干擾效應(yīng)，造成檢測結(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；對于檢測儀器則通過選取適當(dāng)?shù)膯紊止馄鳌⑹珷t、光電倍增管等方法減小由原子吸收光譜儀機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，此方法是對有機物質(zhì)檢測最主要的定性確認(rèn)手段，且逐漸成為復(fù)雜混合物檢測最有效的手段之一，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出來。了解此技術(shù)的工作原理，有必要先對其兩種儀器原理進行了解，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)及其相對峰度，得出被檢測物質(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)用儀兼有色譜對混合物的快速分離及質(zhì)譜對分子結(jié)構(gòu)的鑒定功能。值得注意的是，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的核心檢測設(shè)備都在高真空狀態(tài)下工作，那么，對工作環(huán)境有較高的要求，檢測時要保證氣流的穩(wěn)定、儀器中的易耗品要及時更換、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)對社會環(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，檢測機構(gòu)要實時按照國家質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)進行產(chǎn)品中有害物質(zhì)限量檢測。文章主要介紹了關(guān)于電子電氣產(chǎn)品中有害物質(zhì)檢測項目及檢測過程與技術(shù)方法，希望能對相關(guān)電子電氣制造企業(yè)和檢測機構(gòu)帶來一定的幫助。

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作者簡介：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：機電產(chǎn)品檢測。