電線(xiàn)金屬絲化學(xué)成分的能譜

　　電線(xiàn)金屬絲化學(xué)成分的能譜

　　【摘 要】隨機抽取市場(chǎng)上出售的三種不同規格的電線(xiàn)，用牛津能譜儀對其材料的化學(xué)成分進(jìn)行了檢測，結果表明三種電線(xiàn)是三種不同的材料制成，分別是黃銅、鋁和鐵，并且其材料表面鍍了一層純度很高的銅。

　　與其他化學(xué)成分檢測方法相比，能譜法不破壞金屬材料的結構，所需樣品少，檢測速度快，分析結果準確。

　　【關(guān)鍵詞】檢驗方法;樣品的制備

　　0.前言

　　金屬材料廣泛應用于社會(huì )的各個(gè)方面，對工業(yè)、農業(yè)及社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展起著(zhù)非常重要的作用。

　　人類(lèi)文明的發(fā)展和社會(huì )的進(jìn)步同金屬材料關(guān)系十分密切。

　　繼石器時(shí)代之后出現的銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代，均以金屬材料的應用為其時(shí)代的顯著(zhù)標志。

　　現代，種類(lèi)繁多的金屬材料已成為人類(lèi)社會(huì )發(fā)展的重要物質(zhì)基礎[1]。

　　不同金屬材料的性能不同，如常見(jiàn)的鋼、銅和鋁等金屬材料，它們的硬度和力學(xué)性能均不同，因此其應用的范圍也不同。

　　由于銅具有較低的電阻及較好的電傳輸性能，因此在電線(xiàn)電纜的制造中用銅金屬作為原料。

　　電線(xiàn)電纜是用戶(hù)在用電過(guò)程中必不可少的材料，其質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到千家萬(wàn)戶(hù)的用電安全。

　　因此，在購買(mǎi)或選用時(shí)，如何快速、準確檢查電線(xiàn)(補償導線(xiàn)，補償電纜，屏蔽補償導線(xiàn)，屏蔽補償電纜，耐高溫補償導線(xiàn)，耐高溫補償電纜，計算機屏蔽電纜，K型補償導線(xiàn)，S型補償導線(xiàn)等電線(xiàn)電纜)質(zhì)量的好壞，是廣大電工及用戶(hù)必須掌握的技能。

　　作為質(zhì)檢系統，有職責任對市場(chǎng)上的產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行監督和檢驗。

　　在例行市場(chǎng)抽檢的過(guò)程中，針對市場(chǎng)上存在的大量的電線(xiàn)電纜，隨機抽取了三種不同規格的電線(xiàn)，拿回質(zhì)檢所實(shí)驗室進(jìn)行檢驗。

　　1.檢驗方法的選擇

　　對金屬材料化學(xué)元素成分的檢測方法有很多，主要有化學(xué)法和儀器法。

　　針對不同的產(chǎn)品，選擇合適的方法進(jìn)行檢測。

　　由于化學(xué)方法制樣比較復雜，因此現在一般都采用儀器法。

　　儀器法檢測金屬材料化學(xué)成分最常用的方法有濕法和干法兩種：濕法常用的有化學(xué)滴定法、分光光度法、原子吸收光譜法、電感耦合等離子發(fā)射光譜法等;干法常用的有火花源發(fā)射光譜法、手持X射線(xiàn)熒光光譜法、能譜法等;濕法的前提是將材料溶化配成溶液再進(jìn)行檢測，這對取樣的要求和樣品制備過(guò)程很?chē)栏�，操作過(guò)程中對分析結果影響很大，而且分析速度慢，不確定度高。

　　并且由于制樣會(huì )對樣品的組織結構造成破壞，會(huì )造成對其結構檢測或者留樣復檢等造成影響;干法檢測則只需要取材料的一塊固體樣品，檢測后不會(huì )對樣品造成破壞。

　　火花源發(fā)射光譜法和手持X射線(xiàn)熒光光譜法是使用激發(fā)源在樣品表面激發(fā)，通過(guò)檢測激發(fā)信號來(lái)檢測其化學(xué)成分，其激發(fā)范圍一般在1平方厘米左右，尤其是火花源發(fā)射光譜法，在檢測完材料后會(huì )在材料表面留下一個(gè)很大的激發(fā)痕跡，因此用火花源發(fā)射光譜儀、手持X射線(xiàn)熒光光譜儀需要金屬材料有一個(gè)較大較平的表面，如果是粉末狀或金屬絲狀的材料，則需要進(jìn)行高溫熔煉或其他復雜的制樣過(guò)程，這樣比化學(xué)法檢測更為復雜。

　　而本次抽取的電線(xiàn)，其金屬絲都非常細，因此用火花源發(fā)射光譜法、手持X射線(xiàn)熒光光譜法不合適。

　　能譜分析也是干法分析的一種，但能譜儀分析元素的最大特點(diǎn)是微曲分析，最小可以對選定的幾個(gè)平方納米的區域進(jìn)行元素成分分析。

　　因此用能譜儀分析金屬絲的主要化學(xué)成分是最佳選擇[2]。

　　能譜儀(Energy Dispersive Spectrometer)是用來(lái)對材料微區成分元素種類(lèi)與含量分析，配合掃描電子顯微鏡與透射電子顯微鏡的使用。

　　其最大的缺點(diǎn)是設備比較貴，一般的實(shí)驗室可能沒(méi)有這么昂貴的設備。

　　2.樣品的制備

　　將電線(xiàn)皮剝開(kāi)，用小鉗子或者剪子將電線(xiàn)剪下長(cháng)度在3mm左右的小塊，標好記號。

　　用導電膠帶將電線(xiàn)粘在掃描電子顯微鏡專(zhuān)業(yè)樣品座上，放入樣品倉中，準備分析樣品。

　　3.結果與分析

　　調節設備的參數，對電線(xiàn)金屬絲進(jìn)行檢測。

　　選擇掃描電子顯微鏡加速電壓為20KV，工作距離為10mm，對銅絲的截面進(jìn)行觀(guān)察，其形貌如圖1。

　　圖1 金屬絲的截面結構

　　圖1是金屬絲的截面結構，其中標注譜圖1處是準備做能譜分析的區域。

　　其能譜圖如圖2。

　　圖2 金屬絲的能譜圖

　　圖2是樣品的能譜圖，其中橫坐標是激發(fā)的X射線(xiàn)能量，單位是KeV，不同元素激發(fā)特征峰的位置不同，據此計算機軟件根據橫坐標的位置定性的判斷是何種元素;縱坐標是強度，根據強度大小計算各種元素的含量[3]。

　　從圖2中可以看出，金屬絲的主要化學(xué)成分是Al，含有少量的Mg，Cu和Fe元素。

　　其中Al的含量高達96%。

　　而同時(shí)用能譜儀檢測該金屬絲表面(非截面)的化學(xué)成分，結果顯示其表面的化學(xué)元素主要是Cu，含量高達98%。

　　因此可以斷定該金屬絲是鋁絲表面鍍了一層銅。

　　由于鋁不適合做電線(xiàn)，而且還在表面鍍了一層純銅，因此可以判斷該電線(xiàn)是不合格產(chǎn)品。

　　對另外2根電線(xiàn)進(jìn)行檢測，檢測結果是：只有一根電線(xiàn)化學(xué)元素是Cu和Zn，也就是黃銅材料，另外一根電線(xiàn)的化學(xué)元素主要是Fe，并且其表面鍍了一層銅。

　　4.結論

　　選用能譜儀對電線(xiàn)金屬絲進(jìn)行化學(xué)成分的檢測相對其他方法快速方便，其缺點(diǎn)是設備太貴。

　　檢測結果表明三種不同的電線(xiàn)金屬絲其化學(xué)成分不同，分別是黃銅、鋁和鐵金屬材料。

　　因此廣大消費者在購買(mǎi)電線(xiàn)電纜產(chǎn)品時(shí)要注意辨明產(chǎn)品質(zhì)量好壞，盡量選擇正規公司的產(chǎn)品，發(fā)現有假劣偽冒產(chǎn)品及時(shí)向工商部門(mén)或者質(zhì)檢部門(mén)反應。

　　【參考文獻】

　　[1]劉培生，李鐵藩，傅超.多孔金屬材料的應用[J].功能材料，2001(01).

　　[2]宓小川.X射線(xiàn)衍射能譜法測定金屬板材織構[J].寶鋼技術(shù)，2005(S1).

　　[3]楊化宇，寇艷麗，郭海霞等.能譜儀在金屬封裝器件外觀(guān)檢測中的應用[J].現代測量與實(shí)驗室管理，2009(6).

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