純貴金屬產(chǎn)品及其檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展歷史和現(xiàn)狀

錢(qián)藝丹

巴州產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)所 新疆巴州 841000

通常來(lái)講，貴金屬主要指導(dǎo)電率、導(dǎo)熱率等相對(duì)較高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，電、磁、光相等獨(dú)特的金屬?？蓱?yīng)用在材料、航天、電子多個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。特別是電子領(lǐng)域當(dāng)中，如芯片制造，要求銀的純度達(dá)到6N 級(jí)別，也就是純度在99．9999%。國(guó)內(nèi)外針對(duì)純貴金屬相關(guān)產(chǎn)品以及檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用發(fā)布了對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。在技術(shù)發(fā)展過(guò)程，上述標(biāo)準(zhǔn)也日益完善，對(duì)于純貴金屬的檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)加以梳理，分析問(wèn)題，有助于推動(dòng)未來(lái)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。

1 純貴金屬純度判斷方法

1.1 直接測(cè)定

顧名思義，直接測(cè)定法主要利用傳統(tǒng)形式的火試金、庫(kù)侖分析等方法進(jìn)行純度測(cè)定。該方法的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)金元素含量超過(guò)99．50%至99．95%金屬的檢測(cè)，但是，技術(shù)應(yīng)用存在局限性，只能用于首飾檢測(cè)領(lǐng)域，難以應(yīng)用在其他行業(yè)。

1.2 間接測(cè)定

間接測(cè)定法主要是對(duì)貴金屬內(nèi)部雜質(zhì)元素及其含量檢測(cè)的手段，從而間接求出貴金屬含量。通常而言，純貴金屬檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，對(duì)于雜質(zhì)元素的檢測(cè)要求在5-20 種之間，按照純貴金屬純度差異，雜質(zhì)元素的檢測(cè)范圍量級(jí)也有不同差異，包括μg、ng、pg、fg等量級(jí)，同時(shí)，對(duì)于雜質(zhì)元素總量以及單個(gè)元素分量的控制有嚴(yán)格要求[1]。

2 純貴金屬的純度檢測(cè)現(xiàn)狀

粉末狀的貴金屬，常利用濕法精煉這一工藝，可能導(dǎo)致部分碳、氧、氮等非金屬元素混入其中，以往純貴金屬的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于上述元素限量不明確，導(dǎo)致金屬熔煉期間，可能產(chǎn)生過(guò)大損耗，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果的公信力不足。為將此爭(zhēng)議問(wèn)題解決，我國(guó)在2015 年對(duì)于金屬的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，對(duì)于燒灼失量作出明確規(guī)定，并相繼頒發(fā)了GB/T1419-2015 和GB/T1421-2018 等檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

3 純貴金屬檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展使和應(yīng)用

3.1 發(fā)射光譜檢測(cè)技術(shù)

發(fā)射光譜檢測(cè)技術(shù)主要是分析純貴金屬原子的發(fā)射光譜，利用多種方式將試樣向電弧源、火花源的間隙當(dāng)中引入。通常使用石墨電極孔盛裝試樣粉末，也可利用金屬棒作為電極，輔助控制和分析。使用直流電弧展開(kāi)發(fā)射光譜分析具有高度靈敏性，因此在純貴金屬的檢測(cè)方面有廣泛應(yīng)用。我國(guó)在20 世紀(jì)50-60 年代之間，對(duì)于純貴金屬產(chǎn)品以及分析等方面利用直流電弧的檢測(cè)技術(shù)。在冶金行業(yè)當(dāng)中，使用直流電弧對(duì)于純貴金屬展開(kāi)深度分析。無(wú)論是利用電弧發(fā)射光頻譜還是利用火花原子，檢測(cè)過(guò)程都需要使用粉末或者塊狀標(biāo)樣的校準(zhǔn)設(shè)備，純貴金屬的標(biāo)樣在研制方面需要消耗較高成本和時(shí)間，檢測(cè)技術(shù)發(fā)展過(guò)程ICP-AES、ICP-MS、GD-MS 等技術(shù)逐漸被應(yīng)用在檢測(cè)當(dāng)中。但是，對(duì)比于上述先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)，電弧、火花原子等發(fā)射光譜應(yīng)用在難熔金屬釕Ru 和銥Ir 等純度檢測(cè)方面仍然具備優(yōu)勢(shì)。

3.2 吸收光譜和光度檢測(cè)技術(shù)

對(duì)于電弧、火花原子等發(fā)射光譜檢測(cè)技術(shù)，火焰原子吸收光譜以及紫外可見(jiàn)光光度檢測(cè)技術(shù)由于使用過(guò)程設(shè)備成本低，標(biāo)準(zhǔn)液的配制也相對(duì)容易，因此在純貴金屬的純度檢測(cè)方面得到了普遍應(yīng)用。20 世紀(jì)80 年代，我國(guó)對(duì)于原子的吸收光譜以及光度分析相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行發(fā)布，主要是針對(duì)單元素含量進(jìn)行測(cè)定，在多元素的分析方面速度較慢，并且檢測(cè)效率低。火焰原子的吸收光譜難以對(duì)于高熔點(diǎn)元素的質(zhì)量進(jìn)行測(cè)定。直到20 世紀(jì)90 年代，出現(xiàn)了電感耦合原子的發(fā)射光譜以及電感耦合等離子質(zhì)譜等技術(shù)，由于上述技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多個(gè)元素的同時(shí)測(cè)定，并且檢測(cè)出限較低，使得火焰吸收光譜以及紫外可見(jiàn)分光度的應(yīng)用逐漸被取代。

3.3 ICP-AES 和ICP-MS 檢測(cè)技術(shù)

到二十世紀(jì)80 年代，電感耦合的等離子原子發(fā)射光譜簡(jiǎn)稱(chēng)“ICP-AES”由于檢出能力優(yōu)越，并且結(jié)果準(zhǔn)確，線性范圍寬泛，能夠高效校正干擾等優(yōu)勢(shì)，在純貴金屬的檢測(cè)方面逐漸普及。之后出現(xiàn)的電感耦合離子體質(zhì)譜，簡(jiǎn)稱(chēng)“ICP-MS”。和ICP-AES對(duì)比，此技術(shù)的檢出能力更具優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)超高純度金屬的檢測(cè)。但是，兩種檢測(cè)技術(shù)也存在著不同程度缺陷，即需要利用溶液進(jìn)樣，就是應(yīng)將貴金屬先制作成溶液，才能展開(kāi)檢測(cè)，部分金屬像Ru、Rh 和Ir 等難以制備成液態(tài)，特別是Ru 和Ir 等金屬，因此限制了ICP-AES 和ICP-MS 技術(shù)在Ru 和Ir 等金屬方面的檢測(cè)。結(jié)合我國(guó)當(dāng)前高純度金屬產(chǎn)品純度分析過(guò)程檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)用，能夠看出，存在檢測(cè)靈敏度這一問(wèn)題，使得利用ICP-AES 技術(shù)只能檢測(cè)純度為99．95%的貴金屬，利用ICP-MS 技術(shù)只能檢測(cè)純度為99．999%的純貴金屬。還需注意，需將貴金屬在溶解期間存在的污染問(wèn)題解決[2-3]。

3.4 X 熒光光譜儀的應(yīng)用

X 熒光光譜儀下文簡(jiǎn)稱(chēng)“XRF”，其在貴金屬的檢測(cè)方面應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)對(duì)Au、Pt、Ni、Rh、Pd 等稀有金屬和貴金屬等元素檢測(cè)。在稀有金屬參與生產(chǎn)期間，對(duì)于其成分的檢測(cè)十分重要，能夠控制和降低稀有金屬或者貴重金屬損失量。以往檢測(cè)過(guò)程，通常使用火試金、試金石、硝酸以及吹灰等方法，對(duì)于貴金屬和稀有金屬具有破壞性和消耗性，而且檢測(cè)過(guò)程還具備危險(xiǎn)性，制備樣品需要的時(shí)間較長(zhǎng)。XRF 檢測(cè)的應(yīng)用屬于非破壞性的檢測(cè)技術(shù)，檢測(cè)期間不必制備樣品，且檢測(cè)時(shí)間僅為幾秒，就能將待檢測(cè)的元素識(shí)別出來(lái)。能夠檢測(cè)固體、液體或者粉末物質(zhì)當(dāng)中金、鉑、銀等元素的存在，所需的固體樣品僅需0．5cm。利用XRF 展開(kāi)貴金屬檢測(cè)，操作流程簡(jiǎn)單，不會(huì)使檢測(cè)樣品造成損失，且分析速度較快，檢測(cè)精度較高。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，隨著材料、電子、航空等領(lǐng)域發(fā)展，需要更多高純貴金屬應(yīng)用在生產(chǎn)當(dāng)中，我國(guó)對(duì)于純貴金屬檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的制定日益完善，但是和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)比，技術(shù)應(yīng)用方面還存在差距，主要表現(xiàn)在檢測(cè)水平、精制工藝以及制造技術(shù)多個(gè)方面。故此，為提高純貴金屬產(chǎn)品和材料的制備水平以及檢測(cè)水平，需要持續(xù)研究純貴金屬的制備技術(shù)，和檢測(cè)技術(shù)相互補(bǔ)充應(yīng)用。未來(lái)，逐漸將研究范圍拓寬至純貴金屬電、磁、光、力學(xué)等方面檢測(cè)技術(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)的建立，不斷提高純貴金屬評(píng)價(jià)質(zhì)量。