新型贵重金属无损检测技术及其应用研究

何海（西藏自治区产品质量监督检验所，西藏拉萨，850000）



新型贵重金属无损检测技术及其应用研究

何海
（西藏自治区产品质量监督检验所，西藏拉萨，850000）

摘 要：随着新型贵重金属的流通，对金属检测工作也提出更高的要求。在以往检测中，多以有损检测方式为主，这易对贵重金属带来不同程度的破坏，影响其质量性能。为此，本文提出了密度法、射线荧光光谱法、电子探针分析法和化学分析法等无损检测技术，进行了比较研究，并将其运用于贵重金属检测中取得良好效果。本文所提相关建议将对贵金属检测工作有参考意义。

关键词：无损检测技术；新型贵重金属；比较研究

引言

无损检测技术作为当前贵重金属检测的重要技术之一，能够对贵重金属的物理和化学特性进行判断。但当前无损检测技术类型较多，且不同技术应用下具有不同的优缺点，若在实际检测中未做好这些缺点的控制，极易影响最终检测结果。所以做好无损检测技术方法的对比分析工作，保证无损检测技术的优势得到发挥，具有十分重要的意义。本文针对无损检测技术在新型贵重金属中的应用进行了研究。

1 新型贵重金属的相关介绍

贵金属本身就具有产量稀少、价格昂贵的特点。从贵金属的元素构成看，集中表现在金、铂、铱、锇、银、钯、铑以及钌等方面。若从化学元素周期看，这些元素原子序数分别为76-79、44-47，界定在第六、第五周期中，其化学和物理性质上都较为相同。

由于贵金属中较多元素具有相同的外电子层结构，如金、银与铂等，物化性质相近，在热电性、抗腐蚀性等方面具有优势；同时元素催化性能、高温抗氧性、感光性也是这些元素具备的主要特征。从这些贵金属优势特征看，其对于较多行业领域都比较适用，如电子工业、石油精炼、化工以及国防等各行业都可将贵金属作为原材料。铂元素中的络合物，能够起到一定的抗癌作用，医药领域也在开发研究。除此之外，首饰制造业中贵金属市场巨大，如铂、金、银等产品检测市场需求旺盛。需注意的是贵重金属在投入使用前，应做好质量检测工作，而实际检测中可应用的技术以无损检测技术为主［1］。

2 贵重金属检测中常见的无损检测技术分析

当前市场中流通贵金属饰品、纪念币、装饰物等具有多样性特征，人们对这些贵金属物品所用材料判断时，需引入相应的检测方法。以往检测中采用的方式多以有损检测为主，其易导致贵金属制成品检测中受到损害。因此，可考虑将无损检测技术引入其中，具体有化学方法、电子探针分析法、X射线荧光光谱、密度法等，不同贵金属适用于不同的方法。

2.1 密度法

密度法又可称为水吊法、静水称重法，在黄金检测中极为常见。从密度法实现的原理看，主要以阿基米德定律的为主，可直接在浸液、空气中放置贵金属，在此基础上就结合其重量大小，完成金属密度计算工作，一般金属成色会随密度增大而愈发明显，这样便可完成金银成色的判定过程。其中的阿基米德定律，涉及的参数集中表现在浸液密度、浸液中金属重量、空气中金属重量，分别对三个参数利用p、M1与M进行表示，并利用D表示密度，则有D=M×p/（M-M1）。假若需对黄金含量进行计算，可直接将其他参数如杂质含量、金含量以及质量等引入，便能达到黄金含量计算的目的［2］。

这种测试方法应用中，操作极为简便，且无需引入精密仪器设备，无论在检测原材料或成品方面，都能满足无损检测要求，通过实践研究发现，一般无损检测中，仅需控制0.3%的测试差，便可达到测试目标。然而需注意密度法应用中，也有一定弊端存在，以首饰的无损检测为例，若款式以空心形态为主，此时利用密度法将首饰置于浸液中，很容易导致就浸液气泡留存在首饰中，同时难以具体计算杂质含量以及成分配方等。因此，实际应用中应结合贵金属实际检测要求，判断密度法是否适用［3］。

2.2 X射线荧光光谱法

对于贵金属无损检测，现行国内外较为推崇的方法集中表现在X射线荧光光谱法方面。其在应用过程中，会在样品选定的基础上，将X射线引入其中，此时在X射线作用下，样品内元素将会有次级特征X射线产生，对于该类型射线可被叫做X射线荧光。事实上，贵重金属中本身包含不同元素，这些元素所展现的X射线特征也存在明显差异，仅需对不同元素X射线特征包括强度、波长等进行分析，便可完成元素含量的推算过程。从该种方式的优势看，表现为：①11-92号元素都可被检测，且贵金属含量测试范围也较大；②测试中无需考虑样品形态问题；③测试效率较高，过程较为简单；④解决以往测试中成本过高等问题。尽管该方法应用优势较为突出，但其存在的弊端也不容忽视，一般如测试层的薄厚、杂质元素的存在的都可能影响测试结果。同时实际检测中，很容易陷入到一定的误区，如对“荧光”过分关注，部分检测人员多会认为，X荧光仪器必须有X光管融入其中，但事实上仅需保证仪器为X射线激发，便可作为分析仪。再如检测人员认为分析时间控制在最小范围内，意味测试效率较高，但若在测量中测试时间不足，很难保证测量精度。因此，X射线荧光在应用于贵金属检测中，极易产生较多误区，要求做好控制工作［4］。

2.3 电子探针分析法

对于电子探针分析法，其又可被叫做电子探针X射线显微分析，可使贵金属中的具体成分被检测出来，一般在元素分布状态检测、材料组织结构分析中，这种方法较为适用。从电子探针应用原理看，其与X射线荧光方法相近，强调在对样品分析中，从其X射线方面着手，结合定量、定性等分析方式，但区别于X射线荧光，电子探针利用点电子束取代X射线，在对样品发生作用后，便能得到相应的检测结果。通过实践研究发现，电子探针分析实际应用过程中，对于确定包金表层金含量、超出3um厚度的镀金以及其他各种类型K金，都较为适用。具体检测贵金属过程中，电子探针在优势上集中表现为：①检测过程快速完成，由于贵金属本身是良导体，检测中无需考虑到制样问题，快速获取检测结果；②检测精确度较高，与其他无损检测技术相比，电子探针测试中不会产生较大的误差，检测精度极高；③贵重金属中可能涵盖少量杂质元素，若检测中忽视对这些杂质元素忽视，极易影响贵金属的整体性能，而通过电子探针方法，其可直接定性与定量分析金属中的杂质物质［5］。

贵重金属检测中电子探针的引入，也存在一定弊端，如在贵重金属检测时需保证电子探针仪器可发挥作用。该仪器应用下需投入较高的测试成本，有相关统计研究发现：若涉及较多测试点，每点将需要50元左右的测试费用，这对于商业检测并不适用。而且电子探针应用下强调扫描过程中充分发挥电子束的作用，但电子束通常难以检测深度较大的材料，如镀层较厚金属、包金层较厚的材料，检测中很难对材质含量、成分进行有效检测。再如金属以不规则形态为主或体积过大，检测中也难以取得良好的效果。另外，检测中电子探针采用的方式以微区分析方法为主，最终测定的结果不具备得较强的代表性［6］。

2.4 化学分析法

目前在对黄金、银纯度测量，以及其他元素如钯、铑与铂等元素纯度测定中，须引入相应的化学分析方法，应用过程中可直接将化学试剂引入其中，对检测对象中的杂质元素进行消除，并测定元素含量比例。以化学分析法中的灰吹法为例，其多适用于首饰含金量检测过程中。例如对于不存在铑、铂等物质的样品，若样品在K金首饰含金量或其他金成分含量上以33.30%～99.95%为主，灰吹法的应用可起到明显效果。从灰吹法应用原理看，应用过程中需适量的银融入试样中，并选取多孔性灰皿作为载体，将试样放置其中，在此基础上采取氧化灰吹。检测过程中，灰皿会吸收其中的杂质以及铅氧化物，最后剩余的物质将以金银物质为主。此时可利用硝酸，将金银物质中的银进行溶解，确保金银得以分离，仅需做好金重量的称量，便完成含金量的最终确定。从这种灰吹法应用的相关要求看，其在优势上极为明显，以33.30%～50.00%含金量为例，样品检测中灰吹法允许差仅保持为0.05%；再如99.00%～99.95%含金量样品，灰吹法应用下的允许差为0.02%，充分说明灰吹法测试精度较高。但实际应用中，灰吹法测试中不足之处表现为：第一，在含金量测试时，所选取的样品应做好处理后才可利用灰吹法，如酸液浸煮、高温煅烧等。第二，灰吹法测试中，假若样品以首饰物品为主，其中的花纹部分、首饰焊点，在处理时容易受到损害，这样首饰价值性、装饰性由此受到影响，对于商业中无损检测难以适用。第三，灰吹法测试中涉及的工序较为繁琐，一般需耗费较长的检测时间，与商业检测中的快速、简便等要求相背离。因此，贵金属无损检测中，灰吹法应慎重考虑［7］。

另外化学方法也需以条痕法为主。这种方法实质为半定量检测方法，一般对于商业检测极为适用。从无损检测中条痕法的应用原理看，其类似于点滴法试验，判断酸溶液中不同金属如铂、铜、金、银等元素溶解情况。以金元素为例，其在酸溶液如盐酸、硫酸与硝酸中都处于不溶状态；再如银元素，盐酸与硫酸溶液中元素以不溶状态为主，而在硝酸中能够溶解。这种方法应用下，对设备要求不高，而且操作过程较为便捷，对于金银成色判定可起到明显效果。但实际应用中也存在一定的弊端，以首饰为例，条痕法检测中要求进行刻痕，这样已完成电镀、抛光处理的首饰在外观上会受到破坏，首饰装饰性由此被破坏。另外，条痕法应用下，通常仅局限于半定量分析含金量方面，最终得到的含量值在精度上难以保障。所以条痕法应用中也有弊端［8］。

3 无损检测方法的对比分析

综合贵重金属检测中应用的无损检测技术，以密度法为例，假若金属形状以不规则形态为主，测试结果准确性将难以得到保证。再如X射线荧光，其在实际检测过程中会因杂质元素的存在而导致测试结果较大，所以建议在分析仪选用中以大型为主，其可使测试结果较为准确。同时，在具体测试中也可发现，尽管密度法应用下，金属在浸液中的残存气泡可被消除，然而因金属中的杂质含量、成分难以确定，所以测试效果仍会受到影响。对于X射线荧光，若分析仪为小型，由于有较多杂质因素对测试过程进行干扰，测试进度难以保证，可考虑结合具体图谱，将元素固定峰位明确，在此基础上采取定性分析方法，对杂质元素情况进行判断，有利于检测精确度的提高。例如，一般首饰中包含的镍、铑、锌会以杂质形式呈现出来，此时对三个杂质元素做好峰位标定工作，有利于杂质情况的判断。需注意的是假若测试中需消除测试面影响，则要求综合判断多个测试面，保证杂质影响情况被有效分析。另外，若光谱分析仪为大型，尽管其可使杂质元素干扰问题得以解决，但要求得其在应用过程中有具体标样作为参考，若盲目开展测试，极易导致金属内部基质无法被判断出来［9］。

表1 不同无损检测技术应用的优势与弊端

事实上，另外几种无损检测技术亦是如此，在检测过程中会因干扰因素的存在而出现检测盲区，都难以保证测试结果的可靠。现行国内在金属含金量测试中，多依托于无损定量分析方式，其强调在密度法应用下，将其他无损检测方法引入其中，如X射线荧光分析、电子探针分析等。且要求在测试过程中引入相应的杂质密度等参数，可推算出具体的含金量。这种多种方法相互结合的形式，可使样品包含的元素被有效分析出来，元素含量可通过定量分析得以确定，有利于解决无损检测中杂质元素的干扰问题［10］。

4 贵重金属无损检测的相关建议

不同无损检测技术都有一定的优势与不足，具体建议：

（1）多种方法联合使用

实际就检测过程中应认识到，若检测对象为空心饰品，采用密度法时将会有测试盲区出现。尤其在测试对象包含过多组分时，计算结果也不准确。所以在检测过程中建议检测技术联合使用，如电子探针、X射线荧光组合使用，可解决测试盲区问题，而且杂质含量也能被有效测定。而在X射线荧光方法应用下，其在测试中，影响因素问题集中表现在杂质干扰、测试面选择等问题上，要求实际应用过程中，针对存在的杂质干扰问题，需采取定性分析方式，确定杂质类型，在此基础上对杂质含量值进行判定。

（2）选择主体部分检测

对于测试面问题，应注意以大而平整面为主，并对测试面采取反复测试操作，综合分析每次测试，最终以平均值定结果。另外使用化学分析方法时，尽管测试中可取得精确度较高的结果，但由于测试过程中耗时较长，容易对金属样品产生一定的破坏，所以在商业检测中也难以适用。

综合来看，现行无损检测技术应用下，对于贵重金属检测所取得的效果差异较为明显，结合实际测试要求对不同检测技术进行选择［11］。

5 结论

无损检测技术方法是现代新型贵重金属检测的技术保障。实际引入无损检测技术时，应正确认识贵重金属的化物性能，慎重选择检测方法，确保所选择的检测方法优势得到发挥，不足之处得到控制，采取相应的较优策略，这样才可使无损检测技术的目标得以实现。

参考文献

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Study Application on Metal Non-destructive Testing of New type of Precious

Hai He
（Products Quality Supervision and Inspection of Tibet Autonomous Region， Lasa， 850000， China）

Abstract：With the rapid flow of new precious metal， also put forward higher requirements for metal detection.More than in previous tests， detection methods is mainly on damage， it is easy to bring different degree of damage and affect its quality performance.So this paper presented a density method， X-ray fluorescence spectrometry， electron probe analysis and nondestructive testing technology such as chemical analysis， also has carried on the comparative study， and applied it in the precious metal detection.These methods obtained good effects.This paper proposed suggestions that has a reference value for future.

Key words：Non-destructive Testing Technology； New Type of Precious Metals； Comparative Study

中图分类号：TH878

文献标识码：A

文章编号：2095-8412 （2016） 02-242-05

DOI：工业技术创新 URL： http//www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.02.032

作者简介：

何海（1979-），男，本科，毕业于四川农业大学，中级工程师。研究方向：质量管理。