(高清版)GBT 39560.301-2020 電子電氣產(chǎn)品中某些物質(zhì)的測定 第3-1部分：X射線熒光光譜法篩選鉛、汞、鎘、總鉻和總溴

電子電氣產(chǎn)品中某些物質(zhì)的測定第3-1部分：X射線熒光光譜法篩選(IEC62321-3-1:2013,Determinatproducts—Part3-1:Screening—Lead,mercury,cadmium,totalchromiumandtotalbrominebyX-rayfluorescencespect國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會電子電氣產(chǎn)品中某些物質(zhì)的測定第3-1部分：X射線熒光光譜法篩選中國標準出版社出版發(fā)行開本880×12301/16印張2.25字數(shù)66千字2020年12月第一版2020年12月第一次印刷如有印裝差錯由本社發(fā)行中心調(diào)換版權(quán)專有侵權(quán)必究IGB/T39560.301—2020/IEC62321-3-1:2013 Ⅲ 1 2 3 34.1概述 3 3 4 4 4 4 4 47.1概述 4 57.3破壞性方法 5 5 5 5 68.4光譜儀的性能驗證 6 7 7 8 810.1概述 810.2鉛 910.3汞 910.4鎘 910.5鉻 910.6溴 9 11質(zhì)量控制 Ⅱ 附錄A(資料性附錄)X射線熒光光譜法(XRF)篩選應(yīng)用和結(jié)果的說明 附錄B(資料性附錄)利用XRF進行篩選的實際示例 參考文獻 圖B.2RS232電纜及其X射線熒光譜圖 圖B.3部分拆卸的手機充電器 25圖B.4手機充電器的帶接線的印刷電路板和電纜 圖B.6用兩種準直器得到的印刷電路板的譜圖和結(jié)果 27圖B.7在印刷接線板上掃描物質(zhì)的實例 表2已驗證基體材料的汞含量范圍 表3已驗證基體材料的鎘含量范圍 2表4已驗證基體材料的總鉻含量范圍 2表5已驗證基體材料的總溴含量范圍 2表6推薦的各種分析元素的X熒光光譜線 6表A.1基體成分對某些限制元素檢出限的影響 表A.2不同基體材料中以mg/kg表示的篩選元素限值 表B.2外觀檢查后分析用樣品(測試位置)的選擇——手機充電器 表B.3點①和②的XRF分析結(jié)果 Ⅲ 本部分為GB/T39560的第3-1部分。本部分使用翻譯法等同采用IEC62321-3-1:2013《電工產(chǎn)品中某些物質(zhì)的測定第3-1部分：X射——GB/T39560.1—2020電子電氣產(chǎn)品中某些物質(zhì)的測定第1部分：介紹和概述 —GB/T39560.2—2020電子電氣產(chǎn)品中某些物質(zhì)的測定第2部分：拆解、拆分和機械制樣1篩選分析的XRF光譜儀。本部分檢測方法的性能已通過表1～表5所列不同基體材料中所列含量范圍的下列物質(zhì)進行了鉛晶體聚乙烯或含量范圍15.7~14~190~22000~390~380~丙烯腈-丁二烯-苯乙烯。聚氯乙烯。"參與檢測的儀器沒有檢測出這個等級的鉛含汞含量或含量范圍·丙烯腈-丁二烯-苯乙烯。2鎘或含量范圍丙烯腈-丁二烯-苯乙烯。h聚乙烯。參與檢測的儀器沒有檢測出這個等級的鎘含量?？傘t含量或含量范圍丙烯腈-丁二烯-苯乙烯?？備搴炕蚝糠秶?丙烯腈-丁二烯-苯乙烯。高抗沖聚苯乙烯聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的混合物。3certainsubstancesinelectrotechnicalproducts—Partsamplepreparation)IEC/ISOGuide98-1測量不確定度第1部分：測量中不確定度的表示介紹(Uncertaintyofmeasurement—Part1:Introductiontotheexp4原理4.1概述 當所篩選產(chǎn)品部件或產(chǎn)品部分的某種物質(zhì)的含量明顯低于所選定判定標準值，就可以判斷 對于后一種情況，使用人員應(yīng)按IEC62321-2所述樣品制備程序進行制樣。本檢測方法將指導(dǎo)使的測量窗口/測量孔與被測樣品表面完全平齊接觸。使用XRF光譜儀原級X射線束在預(yù)先選擇的時關(guān)于XRF光譜儀的基本原理以及XRF光譜儀對樣品制備的實際要求，詳見參考文獻[1]、[2]、4XRF光譜儀包括X射線激發(fā)源、可放置樣品的測試臺、X射線探測器、數(shù)據(jù)處理器和控制系統(tǒng).[5.[6b)X射線探測器(探測子系統(tǒng))—一種可以將X射線光子的能量轉(zhuǎn)化為與光子能量相對應(yīng)的5GB/T39560.301—2020/IEC62321b)確保在XRF光譜儀和待測部分之間建立可實現(xiàn)可重復(fù)間距和可重復(fù)測量的幾何結(jié)構(gòu)。a)使用人員應(yīng)針對破壞性方式獲得檢測樣品的方法建立c)對于將樣品材料溶解進液態(tài)基體的過程，要求對被溶解對檢測結(jié)果給出正確的表述。應(yīng)為以可重復(fù)的方式將試樣溶液置于光譜儀的方法提供指導(dǎo)，d)對于將樣品材料熔融或壓制成固態(tài)基體的過程，要求對本檢測程序包括XRF光譜儀的準備、待測樣品的制備與安裝和儀器校準。由于XRF光譜儀的多a)按照儀器制造廠商的說明書要求接通儀器電源6GB/T39560.301—2020/IEC62321-3-1:條件可能因材料、分析物和X射線能量而異。表6列出了推薦的各種分析元素的X熒光譜線。探測系統(tǒng)的設(shè)定需在考慮靈敏度和能量分辨率之間平衡最優(yōu)化。這通?？稍趦x器說明書和X熒光光譜文獻首選譜線次選譜線鉛(Pb)汞(Hg)鎘(Cd)鉻(Cr)溴(Br)“選擇其他線系的X熒光譜線也可能會得到充分的分析性能。然而，在決定選擇替代分析譜線時應(yīng)注意可能有來自樣品中其他元素的光譜干擾(例如Br的Ka線對Pb的La線或As的Ka線對Pb的L型示例見A.2b)。K-L.a(Ka?.2)意味著有兩種到達K電子層的躍遷，也就是說，一種是從L?電子層躍遷，產(chǎn)生Ka?X熒光射線另一種是從L?電子層躍遷.產(chǎn)生Ka,X熒光射線。然而，由于這兩種熒光射線的能量非常接近，能量色散型光譜儀因不能將它們區(qū)分，所以將它們作為合并能量的Ka?.2譜線進行分析。試樣的制備見第7章。書要求測量試樣的質(zhì)量和尺寸。同時也應(yīng)記錄所取試樣與取自電子電氣產(chǎn)品原始部位之間的相互a)使用人員應(yīng)提供實驗室實施本●每種分析物的靈敏度；●檢出限；·分析區(qū)域驗證；·樣品制備與檢測的可重復(fù)性；●校準的準確度，按第10章核查。7GB/T39560.301—2020/IEC6232 (1)σ——空白物質(zhì)多次測量結(jié)果的標準偏差。標準偏差通常用很少數(shù)量(但不少于7次)的出限應(yīng)小于或等于實驗室根據(jù)最大可接受風險所設(shè)定控制限值的30%。e)對于其安裝附件配置了可確定X射線光斑大小、形狀和位f)樣品制備和測量的重復(fù)性，是至少7次而得到的標準偏差。測試樣品中每種被測量元素的重復(fù)性都應(yīng)進行測試；測試的樣品中各元素的含量應(yīng)高于d)所評估的檢出限5倍以上。g)質(zhì)控標準是用來驗證檢測方法是否處于受控狀態(tài)。值的重復(fù)性預(yù)期值(從第10章獲得的可接受值),那就認為該檢測方法是失控的，儀器應(yīng)在做檢測(見8.4)的相對標準偏差。樣品檢測時XRF光譜儀的參數(shù)設(shè)置應(yīng)與效應(yīng)。這些效應(yīng)的詳細說明參見A.2。8a)現(xiàn)代儀器的計算通常是由光譜儀的操作系統(tǒng)軟件自動進估應(yīng)按照ISO/IECGuide98-1進行。以置信度為95%時的擴展不確定度值表示。d)如果不可行或無法進行適當?shù)牟淮_定度評估，則可以為每個分析物i賦予一個估算的擴展不和IIS4)過程中使用XRF驗證各種物質(zhì)和材料得到的分析結(jié)果。這些分析結(jié)果是對本方法性能做出任9GB/T39560.301—2020/IEC6232d)各個實驗室針對單項結(jié)果報告的精密度遠小于5%的相對標準偏差(RSD)。均相對不精密度好于±19%。當鉛含量在10mg/kg時，相對不準確度和相對不精密度分別為士30%和±70%。對于鋁合金，相對不準確度和相對不精密度分別好于±10%和±25%。對于Pb含量為174mg/kg的錫基合金(以無鉛焊料為例),所測定鉛結(jié)果范圍為60mg/kg～380mg/kg。合金鋼中30mg/kg的Pb未檢出。士10%,同時相對不精密度優(yōu)于±25%;對合金材料未進行汞測定。于士10%,所測定鎘結(jié)果平均相對不精密度優(yōu)于±15%。當鎘含量在20mg/kg時，所測定鎘結(jié)果相對不準確度變化范圍為士10%~±50%,所測定鎘結(jié)果相對不精密度的變化范圍為20%～100%。對于準確度優(yōu)于17%,相對不精密度為±30%。對于玻璃中有類似含量的總鉻，相對不準確度和相對不精密度分別好于±20%和35%。對于鋁合金中1100mg/kg含量的鉻，相對不準確度和相對不精密度分別為士10%和±41%。結(jié)果的平均相對不準確度為±10%,并且相對標準偏差好于士13%。當總溴含量高達10%時，相對不準確度好于±25%,相對不精密度大約為±30%。后者結(jié)果反映出，對于高溴含量樣品，經(jīng)驗系數(shù)法存和相對不精密度均小于±20%。檢測結(jié)果之間的絕對差值在大于5%的情況下不會超過下列數(shù)據(jù)通過線性插值計算得到的重復(fù)性限1234溴含量/(mg/kg)鎘含量/(mg/kg)5鉻含量/(mg/kg)汞含量/(mg/kg)鉛含量/(mg/kg)1234溴含量/(mg/kg)鎘含量/(mg/kg)8鉻含量/(mg/kg)7汞含量/(mg/kg)5520鉛含量/(mg/kg)412溴含量/(mg/kg)12溴含量/(mg/kg)鉛含量/(mg/kg)鉛含量/(mg/kg)鉛含量/(mg/kg)鉻含量/(mg/kg)鉛含量/(mg/kg)GB/T39560.301—2020/IEC62321-3-1:2013鉛含量/(mg/kg)鉻含量/(mg/kg)鉛含量/(mg/kg)鉻含量/(mg/kg)鉛含量/(mg/kg)超過5%的情況下不會超過通過下列數(shù)據(jù)線性插值計算得到的再現(xiàn)性限值R。1234溴含量/(mg/kg)鎘含量/(mg/kg)6鉻含量/(mg/kg)汞含量/(mg/kg)鉛含量/(mg/kg)GB/T39560.301—2020/IEC62321-3-1:1234溴含址/(mg/kg) 鎘含量/(mg/kg)鉻含量/(mg/kg)汞含量/(mg/kg)554鉛含量i(mg/kg)12溴含量/(mg/kg)12溴含量/(mg/kg)鉛含量/(mg/kg)鉛含量/(mg/kg)GB/T39560.301—2020/IEC62321-3-1:2013鉛含量/(mg/kg)鉻含量/(mg/kg)鉛含量/(mg/kg)鉛含量/(mg/kg)鉻含量/(mg/kg)鉛含量/(mg/kg)溴含量/(mg/kg)鉛含量/(mg/kg)GB/T39560.301—2020/IEC62321-3-1:a)本檢測方法所實施每一種校準的準確質(zhì)來驗證。標準物質(zhì)中的分析元素的含量與材料中被分析元素最大允許值應(yīng)在同一個數(shù)量c)對驗證結(jié)果和標準物質(zhì)所賦予的認證值或標準值要進行偏差檢測。偏差檢測應(yīng)考慮賦予GB/T39560.301—2020/1)分析物和樣品中其他元素(基體)對激發(fā)輻射和熒光輻射的吸收作用。2)樣品中其他元素對分析元素的二次激發(fā)(增強)?！裨摧椛涞纳⑸?主要是非相干散射)形成絕大部分的光譜背景?！駥τ诰酆衔飿悠罚绻L時間暴露在某些大功率的WDXRF(>500W)光譜儀的 GB/T39560.301—2020/IEC62321-3-1: 能來自Al。c)基體效應(yīng)對檢出限(LOD)的影響。元素/化合物聚合物中Sb含量≥2%.不含Br聚合物中Br含量≥2%,不含Sb鎘A鉛B評估。分析人員應(yīng)使用對分析物評估的擴展不確定度U值和分析物最大允許限值L對每一個樣品進a)“低于限值”如果所有分析物的定量分析結(jié)果C,均小于根據(jù)式(A.1)計算得出的合格數(shù)P,=L;-U,…………(A.1)b)“超出限值”——如果任意個別分析物的定量分析結(jié)果C,大于根據(jù)式(A.2)計算得出的不合 上述的U值表示與每個分析樣品的XRF光譜儀測定相關(guān)的擴展不確定度的評估值。也的30%(復(fù)合材料是50%)的安全系數(shù)來表示?；诒緳z測方法的目的，本領(lǐng)域?qū)＜抑g就安全系數(shù)值設(shè)為30%(復(fù)合材料的50%)已形成共識并推薦使用。然而，使用本檢測方法的使用聚合物金屬不適用和Cr是1000mg/kg.對于Br是采用基于常見物質(zhì)中PBB/PBDE的組成的1000mg/ 分別以大于或小于30%(復(fù)合材料為50%)這個限其中0.3和0.5分別為30%的安全系數(shù)和50%的安全系數(shù)。因P,=L,-U,=100-0.3×100-3σ=70-3o……………(A.5)F,=L,+U;=100+0.3×100+3o=130+3oGB/T39560.301—2020/IEC623樣品r99456614683852526745GB/T39560.301—2020/IEC62321-3-1:2013表A.3(續(xù))樣品Nr55122466493756m表示檢測結(jié)果的算術(shù)平均值。N表示接受的結(jié)果數(shù)量。r表示重復(fù)性極限。"R表示再現(xiàn)性極限。樣品r6363563 GB/T39560.301—2020/IEC62321-3-1:2013表A.4(續(xù))樣品N63 93m表示檢測結(jié)果的算術(shù)平均值。v表示期望值。N表示接受的結(jié)果數(shù)量。r表示重復(fù)性極限。"R表示再現(xiàn)性限值。GB/T39560.301—2020/IEC6232B.1介紹本方法概述了XRF(X射線熒光)光譜儀篩選方法可以作為確定電子電氣產(chǎn)品是否含有限用物質(zhì)的方法。XRF光譜法是一個非常有效的用來研究電子電氣產(chǎn)品的化學成分以及確定哪些部分應(yīng)進一XRF儀器具有多種不同的配置可供選擇，從具備可以在一個確定的測量位置對大批量樣品的分另一種XRF儀器的特點是將原級X射線束準直，即所謂的小光斑XRF分析儀或微區(qū)XRF分析中提取樣品后再放置在儀器上。手持便攜式XRF儀器的典型光斑直徑范這里所述三種配置的XRF分析儀均可以提供篩選可接受的檢出限。●需要確保只有樣品上的相關(guān)區(qū)域位于分析儀的測定區(qū)域(窗口)之內(nèi)?！駪?yīng)了解：B.3.2利用XRF進行篩選的示例下面的示例說明了使用XRF篩選可用于確定不同樣品符合性狀態(tài)以及篩選結(jié)果對進一步取樣決GB/T39560.301—2020/IEC62321-3-1:2013策可能產(chǎn)生的影響。B.3.2.1交流電源線圖B.1所示為交流電源線的一端。從交流電源線圖中可看到使用箭頭標記的三個獨立部分。這三個獨立部分也被選為使用XRF篩選分析的樣品(待測試的部位)。表B.1是對產(chǎn)品篩選情況的匯總。表B.1用于交流電源線分析的樣品選擇電線的絕緣套聚合物高是聚合物高是中是"溴(Br)和銻(Sb)的存在表明可能使用了溴化阻燃劑。圖B.1交流電源線，取樣區(qū)域的X射線熒光譜圖選擇上面這三個測試區(qū)域是在了解產(chǎn)品結(jié)構(gòu)知識的基礎(chǔ)上根據(jù)限制物質(zhì)存在概率的可能性選擇的。例如，用于插頭的聚合物有可能含有高含量(百分量級)的鉛。圖B.1顯示了每個“樣品”激發(fā)得到的X射線熒光譜圖。在測試的過程中，無論是電纜的絕緣套還是插頭的塑料體，都沒有發(fā)現(xiàn)任何關(guān)注GB/T39560.301—2020/IEC62321的物質(zhì)。在電纜的絕緣套和插頭的塑料體中都發(fā)現(xiàn)有鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋅(Zn)、銻(Sb)的存在，該插頭的塑料體中還顯示有氯(Cl)的存在，這可能是使用PVC作為基體材料。然而，在電纜的絕緣套和插頭的塑料體這兩個部分都沒有檢測到鉛或溴的存在。金屬插腳用鍍鎳黃銅制造。在電纜取樣和篩選進行到這個時候，可認為電纜的篩選結(jié)果是“低于限值”。因此，需要拆分電對其中的零部件進行測試，因為電線連接金屬插腳的內(nèi)部焊點有可能存在鉛。電纜中的每個單獨的電線的絕緣套也應(yīng)測試。如圖B.2所示，該示例顯示了一種打印機電纜，其包含的限制物質(zhì)超過了限量標準。在這個例子中，電纜絕緣套含有2500mg/kg的Pb,而插頭中含有7600mg/kg的Pb。這些是在沒有對產(chǎn)品進行任何拆分的情況下獲得的結(jié)果，由于Pb的含量過高，直接給予不符合要求的結(jié)果，從而有效地排除了進一步分析的需求。然而基于符合法規(guī)的理由，例如為了確定制造過程中造成污染的根本原因，對電纜進行進一步取樣和分析可能是有利的。插頭電纜絕緣層0電纜絕緣層接觸區(qū)域X射線能量/keV圖B.2RS232電纜及其X射線熒光譜圖圖B.3和圖B.4給出了手機AC充電器的部分拆分。如表B.2所示，至少有十個不同的區(qū)域(部分)GB/T39560.301—2020/1聚合物中是2聚合物中是3金屬低是4金屬高是5聚氨酯橡膠(?)中是6電纜絕緣套聚氨酯橡膠(?)中是7印刷電路板高是8金屬低是9聚氨酯橡膠(?)中是?是溴(Br)和銻(Sb)的存在表明可能使用了b鉻(Cr)的存在表明可能使用了六價鉻離子(Cr?+)。GB/T39560.301—2020/IEC62321-3-1:外殼(圖B.3中樣品①的分析顯示，不同分析部位的Br含量在2600mg/kg~7000mg/kg之間。如果圖B.4中的樣品⑦上PWB板中沒有插件的部分直接使用XRF進行分析時顯示其中含有5.5%的溴，8.9%的溴。這個例子說明通過簡單的拆分可以確定含有的溴化物不是來自充電器的塑料外殼，而是來自PWB板和變壓器。請注意，即使在不拆分的情況下進行分析，也可以確定這個產(chǎn)品有很高的溴測試印刷線路板帶來了挑戰(zhàn)，意味著對PWB上密集安裝的各種表面安裝的小元器件進行逐一圖B.5b)顯示了當嘗試分析PWB上的單個焊點時，由兩個不同的準直器得到的測量區(qū)域。對于使用突出了樣品厚度的影響問題。由于PWB材料對Pb的熒光X射線的吸收比焊料吸收的少，因此PWB小光斑B.3.2.5元素的XRF圖譜掃描某些XRF光譜儀配備收集元素分布圖選項。這些儀器可以捕獲并記錄樣品(例如PWB)的照片圖對于印刷電路板的情況，限用物質(zhì)存在概率最大的部分是焊點。圖B.7所示為對限用物質(zhì)的圖譜示的是Pb和Sn的合成圖像。標記綠色的是Pb,而標記紅色的是Sn。表B.3報告了對圖B.7PWB上點①和②的定量分析結(jié)果。點①顯示Pb與Sn[Pb/(Sn+Pb)=85%]一起存在，這表明Pb存在于高溫焊料中，這類鉛屬于豁免物質(zhì)。點②顯示Sn中沒有Pb,但有其用物質(zhì)應(yīng)用和豁免物質(zhì)應(yīng)用同時存在。如果這種情況與Pb同時存在，這就需要進一步的評估以確定XRF圖譜掃描雖然很有用，但它不是一個快速的過程。這個例子中給出的是XRF光譜儀表B.3點①和②的XRF分析結(jié)果點①②GB/T39560.301—2020/此處僅基于完整性目的提及此方法，并提請注意有這種工具存在。掃描電子顯微鏡-能量色散XRF光譜儀(SEM-EDX)利用電子顯微鏡中電子束產(chǎn)生的特征X射線。由于電子束對固體物質(zhì)的穿透深度很淺，SEM-EDX通常最多是定性工具。這種技術(shù)僅在樣品的表面上分析材料。SEM-EDXGB/T39560.301—2020/IEC623[1]BERTIN,E.P.,PrinciplesandpracticesofX-rayspectrometricanalysis,2ndEditio[2]BUHRKE,V.E.,JENKINS,R.,SMITH,DK.,Apracticalguidefortheprepar[3]VANGRI