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      用熒光光譜分析法進行RoHS檢測

      品牌:雷爾達 單位: 上架日期:17-05-18 11:46 人氣:
      商品介紹
        

       摘要:200671日起歐盟成員國強制實施RoHS,電子信息產品中鉛、汞等6種有害物質被限制使用。我國七部委于2006228日聯合發布第39號令《電子信息產品污染控制管理辦法》,該辦法自200731日起施行。本文對熒光光譜分析法進行RoHS檢測的特點進行了分析。 

      關鍵詞:RoHS 熒光光譜分析法 替代物 

      RoHS禁令簡介 


      RoHS是《電氣、電子設備中限制使用某些有害物質指令》(the Restriction of the use of certain hazardous substances inelectrical and electronic equipment)的英文縮寫,主要限制電氣、電子產品中的鉛Pb、鎘Cd、汞Hg、六價鉻Cr(VI)、多溴聯苯PBB、多溴聯苯醚PBDE6種有害物質含量。產品中各物質的最大容許含量分別為:Cd100ppm,Pb、Hg、Cr(VI)、PBBPBDE1000ppm。該指令由歐洲議會及理事會提出,歐盟成員國已于200671日起強制實施。我國七部委聯合發布第 39 號令《電子信息產品污染控制管理辦法》自200731日起施行。 


      電子信息產品,是指采用電子信息技術制造的電子雷達產品、電子通信產品、廣播電視產品、計算機產品、家用電子產品、電子測量儀器產品、電子專用產品、電子元器件產品、電子應用產品、電子材料產品等產品及其配件。在電子信息產品中限制使用鉛、汞、鎘、六價鉻、多溴聯苯(PBB)和多溴二苯醚(PBDE)等六種有害物質。 

      熒光光譜分析法進行RoHS檢測的主要特點 

      檢測上述6種物質的方法有兩種:一種是采用合適的混合酸進行全消解,必要時對有機物進行微波加溫加壓消解后,使用等離子體發射光譜儀/質譜儀(ICP)、原子吸收光譜儀(AAS)、紫外分光光度計(UV-VIS)以及氣相色譜/質譜聯用儀(GC-MS)等進行定量分析,這種方法主要優點是可對樣品進行定量分析,缺點是制樣復雜且周期長,樣品需要破壞,制樣要求高和設備投資大等。 

      另一種為熒光光譜分析法(XRF),其又可分為波長散射(WD-XRF)和能量散射(ED-XRF)兩種。原理是通過X射線照射樣品,撞擊原子使外層電子產生能級遷躍,低能級電子獲得能量向高能級遷躍,并在原來的地方留下空位,而部分高能級的電子則填補到這些空位中。在填補的這個過程中,高能級的電子失去能量,這些能量以熒光X射線的方式釋放。根據原子不同以及發生的遷躍層(shell)不同,這些熒光X射線的能量也不一樣。檢測設備有一探測器,對這些熒光X射線粒子進行收集。然后根據能量來判別元素的種類,根據收集到的粒子的強度來計算元素的含量。該方法有半定量分析和定量分析之分。半定量分析叫FP(Fundamental Parameter)方法,原理是先進行定性分析,然后根據檢出的熒光X線強度以及元素的比率等理論計算各成分的含有量。定量分析一般采用檢量線法,首先對多個標準試料進行測試,做成基準的檢量線,然后測試實際的樣品,并和檢量線進行比較,從而確定實際樣品中元素的含有量。 

      用熒光光譜分析法(XRF)檢測RoHS,主要特點是不需復雜的樣品前處理,可對金屬、樹脂、粉體、液體等任何形態的樣品進行無損直接測定,能快速簡單地測定鎘(Cd)、鉛(Pb)、汞(Hg)、總鉻(Cr)和總溴(Br)。檢測RoHS的主要依據是SJ/T11365-2006《電子電氣產品中有毒有害物質的檢測方法》,用X射線熒光光譜儀對電子信息產品中有毒有害篩選的測試方法。 

      熒光光譜分析法(XRF)能夠檢測鉻,只是不能區別樣品中是有毒的六價鉻,還是三價鉻形態。如果樣品中總鉻含量低于限定范圍(≤700ppm),表明六價鉻較低(小于1000ppm),如果不存在此狀況,就需要進行有害性化學分析?梢圆捎SJ/T11365-2006《電子電氣產品中有毒有害物質的檢測方法》中比色法測試六價鉻,或采用分光光度法(UV-VIS)進行定量分析。 

      一般樣品中含有的溴化物并不局限于PBB、PBDE 或是四溴雙酚這些物質,自然界中存在的溴化物有幾百萬種,但是用熒光光譜分析法(XRF)進行檢測無法分辨樣品中含有的是哪一種溴化物,只能判斷含有溴,因此熒光光譜分析法(XRF)的檢測結果是總溴的含量。同樣的規則,如果PBBPBDE中的總溴含量低于限定值(≤300ppm)范圍的話,就可判定PBBPBDE不超標,否則可用氣相色譜/質譜聯用儀(GC-MS)進行定量分析。 

      用熒光光譜分析法(XRF)檢測RoHS,對檢測樣品的形狀大小有一定要求,面積應大于2mm2,金屬樣品的厚度應大于0.2mm,非金屬品的厚度應大于2mm,樣品的形狀和大小對測試結果有很大影響。檢測表面光滑、材質均一的樣品時,精度比較高,因此檢測中可適當考慮改善樣品。因電子產品的成品和半成品由多種材料組成,首先必須進行拆解,直至得到無法進一步機械拆解的最小均質材料檢測單元,并使其符合檢測要求。 

      測試時不能只看數據,同時還要看譜圖,因元素之間存在相互干擾。典型的干擾有銠、銻干擾鎘,溴、砷干擾鉛,As干擾PbLa ,Br干擾PbLb。尤其是在測試結果超出標準值時,一定要注意觀察譜線圖上被測元素是否受其他可能干擾元素的影響。 

      在使用熒光光譜分析法(XRF)作檢測時,需要注意的是,它只是用來做篩選的,而且只是測試樣品一定厚度的表層,這一結果不能和ICP等定量分析結果相比較。如果測試樣品是比較均質的材質,只要調整好其參數,用其來分析的無標線結果也很不錯,對于通過篩選測試的材料,可不再進行確證測試,節省時間和成本。 

      材料分類 

      電子電氣產品及部件的材料分類如下: 

      1.聚合物類:塑料、橡膠、泡棉等; 

      2.金屬類:金屬板材、支架等; 

      3.電子元器件類:線路板、電阻、電容等; 

      4.其他類:添加劑、涂料、顏料、絕緣漆、玻璃、搪瓷、膠木、墨水、瓷等。 


      對于無法拆解(重量≤10mg或體積≤1.2mm3)的非均質組件,須使用低溫破碎、研磨等方式制成均質檢測單元,再進行檢測。 

      六種有毒有害物質存在的高風險區域及替代物 

      1.鉛主要存在于塑料添加劑、顏料、穩定劑、電池、焊接材料、鍍層材料、玻璃、燈泡、電子元器件、橡膠、固體潤滑劑、陶瓷制品、印制線路板、包裝材料等。 


      其中線路板的焊錫是由63%的錫和37%的鉛組成的共晶焊錫,這種焊錫的熔點是183 。目前可以采用無鉛焊接技術和工藝來取代常規的焊接工藝,由于焊接設備的不同,無鉛焊接的材料也不同。手工焊一般采用Sn-Cu、Sn-AgSn-Ag-Cu,浸焊和波峰焊可采用Sn-Cu,回流焊可采用Sn-AgSn-Ag-Cu。 

      此外可使用新型無鉛塑料熱穩定劑來替代,如金屬皂類熱穩定劑、有機錫類熱穩定劑、有機銻熱穩定劑、稀土熱穩定劑等。 

      2.鎘主要存在于塑料穩定劑、低壓電器觸點的鍍層、電池、安定劑、電鍍、塑料制品之色粉、防腐劑、消毒劑、粘結劑、包裝材料、半導體光電感應器等。 


      低壓電器領域中鎘,可用銀氧化錫、氧化銦(AgSnO2、In2O3)來代替銀氧化鎘(AgCdO)。其他可替代物還有錫-錫合金、鋅-鋅合金、鋁涂層、鎳、環氧化物、可塑劑涂層等。 

      3. 汞主要存在于塑料添加劑、溫控器、傳感器、繼電器、日光燈、金屬蝕刻劑、電池、防腐劑、消毒劑、粘結劑等?梢允褂脷滏嚭弯囯x子等可充電電池來替代含汞電池,使用不含汞的新型溫控器和傳感器等。 


      4. (六價)主要存在于金屬防腐蝕涂層、顏料、合金、包裝材料、防銹劑、防腐蝕劑、陶瓷釉、皮革部件等?梢圆捎煤┧針渲、鉬酸鹽/磷酸鹽的鈍化液,或堿性鍍鋅來替代鍍鉻,用Cr3+ 代替 Cr6+ 來減輕對環境的危害程度,或不使用電鍍件。 


      5. 多溴聯苯和多溴二苯醚主要存在于阻燃劑、PCB、連接器、塑料外殼等?梢允褂昧紫、銻系阻燃劑代替溴系阻燃劑,或使用無機阻燃劑氫氧化鎂、氫氧化鋁等。

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