汽车材料禁限用物质检测方法探讨

韩承志

（武汉理工大学，湖北 武汉 430000）

1 引言

目前，中国汽车行业中的有害物质检测主要参考的标准包括对铅镉含量的检测、六价铬含量的检测、汞含量的检测、多溴联苯的检测、多溴二苯醚的检测等具体方法和内容。针对材料禁限用物质的检测流程，主要参考国际电工委员会制定的测定流程，其内容来源自美国环保局关于材料禁限用物质检测的相关标准。在汽车材料有害物质的检测过程中，企业及技术人员可以选择多种检测方法，而不同的检测方法在适用性和检测效果上也有所不同。

2 汽车材料禁限用物质的主要检测方法

2.1 X 射线荧光光谱检测法

该方法的原理是将被测样品置于X 射线环境中，样品对X 射线的吸收情况不同，依据不同的X 射线吸收情况来得到定性和定量的检测结果。该方法检测流程简单，不需要对被测样品进行过多的预处理，而且能够对多种元素进行分析，适应多种形态的被测样品，因此，是一种适用性强、操作简便的检测方法。由于使用的荧光光谱分析仪本身有一定的限制条件，因此，在检测结果上也需要考虑其适用性。如利用X 射线荧光光谱分析仪检测得到的是铬元素和溴元素的总量，无法区分铬元素和溴元素是以何种分子状态存在的，因而在无法预先知晓被测样品中的分子状态时，检测结果中只能证明存在铬元素和溴元素，而难以证明是何种分子状态，这是该方法应用中的主要局限。在实际的检测工作中，技术人员需要进行定性分析。

2.2 原子吸收光谱检测法

该方法能够对X 射线荧光光谱检测法中的被测样品进行定量分析，检测灵敏度高，干扰少，是一种较为常见的检测定量检测方法。

2.3 电感耦合等离子体光谱检测法

该方法是利用等离子体发射光谱进行分析检测，能够同时对多种元素进行检测，适用于不同物态的被测样品。由于校正曲线的线性范围可以达到6～8 个数量级，因此该方法具有较高的检测准确度和稳定性。该方法的检测范围十分广泛，能够对70 多种元素以及在不同的物态条件下进行检测，能够实现物质的定量检测，在高端分析测试领域应用最为广泛。

2.4 气相色谱-质谱检测法

该方法是利用离子在电场或磁场环境中的运动轨迹差异性来分离不同质荷比的离子，从而根据离子的质谱信息得到被测样品的定性和定量检测结果。在实际应用中，该方法利用了低噪声的电子信号检测模块，对生产环境的降噪环保十分有利。由于该方法中采用涡轮式分子泵来创建真空环境，因此能够得到高精确度的检测结果。在对汽车材料禁限用物质进行检测时，采用该方法需要对被测样品进行破坏，通常应用于汽车中的聚酯材料、印刷电路板材料、ABS 共聚物材料、聚乙烯材料、高压聚乙烯材料、抗冲击聚苯乙烯材料等检测环节。采用X 射线荧光光谱检测法进行定性，然后再利用气相色谱-质谱检测法进行定量分析。

2.5 紫外分光光度检测法

该方法是利用被测物质对不同波长的吸收率不同而得到被测样品中的物质类别，然后再借助朗博比尔定律对样品进行定量分析，是一种既能定性又能定量检测的方法，适用于被测样品的纯度检测。该方法可以对有机物进行检测，具有操作简单、灵敏度高、检测准确性高、适用性强的特点，但是其不足之处在于部分化合物在检测的过程中对紫外吸收能力弱，在这点上该方法要比红外光谱检测法略逊一筹。因此在实际应用中，该方法通常和其他检测方法结合使用，作为检测方法的补充。

3 汽车材料禁限用物质检测方法的实际应用

3.1 测试方法对样品的要求

在汽车材料样品的检测中，无论选择何种检测方法，均需要对样品进行适当的处理。对需要检测的零部件进行分解，得到均质材料后在每个均质材料上选取测试点分别进行测定，形成不相互干扰的检测平行组。需要注意的是，在检测部件分解过程中，应区分开镀层和基材，进行同一类别的检测。检测样品的质量根据金属或非金属类别进行划分，对金属类的检测样品按照表面积进行统一，每个样品的表面积为200 cm2，对非金属类的检测样品按照质量进行统一，每个样品的质量为20 g。

3.2 汽车材料禁限物质一般检测流程

对汽车材料禁限物质的检测可先进行定性检测，可选用X 射线荧光光谱检测法进行初步筛选，不仅操作流程简便，而且成本较低。然后在定性检测结果的基础上再进行定量分析。在定量分析环节，将被测样品进一步分解为更小质量或更小表面积的均质材料，然后根据被测材料的理化特性选择适当的溶剂进行溶解或萃取，然后将有效成分上机检测。

3.3 汽车材料禁限物质的定量检测

3.3.1 铅、镉含量检测

利用X 射线荧光光谱检测法对被测样品进行定性检测得到材料中的铅、镉元素。如果被测样品是金属合金材料，可选用光电直读发射光谱检测法进行定量检测。该方法操作简单，检测的准确度高，而且能够对铅和镉两种元素进行同时检测，因此是一种较快的检测方法。还可以对汽车零部件采用原子吸收法或电感耦合等离子体原子发射光谱法进行定量检测，分别对零部件中的铅和铬进行含量检测，检测灵敏度高，而且分析速度较快。

3.3.2 汞含量检测

利用X 射线荧光光谱检测法对被测样品进行定性检测得到材料中的汞元素，然后根据被测材料是金属或非金属类别来选择适宜的定量检测方法和检测流程。一般情况下，原子荧光光谱检测法、电感耦合等离子体光谱检测法以及冷原子吸收光谱检测法均适用于汞含量的定性检测。当被测材料是金属类别时，技术人员可按照如下流程进行检测：将待测样品分解为均质小样→称量小样→将小样置于酸性溶液中消解→过滤去除杂质→定容→上机检测。

当被测材料是非金属类别时，技术人员可按照如下流程进行检测：将待测样品分解为均质小样→称量小样→将小样置于微波炉中消解→过滤去除杂质→定容→上机检测。

3.3.3 六价铬含量检测

根据汽车材料理化特性的不同，对材料中六价铬含量检测所选用的检测方法也不同。在对六价铬含量进行定量检测前，技术人员采用X 射线荧光光谱检测法对汽车材料中的铬元素总含量进行检测。然后根据材料不同选择后续的定量检测方法。如被测样品是普通镀层，具体包括油膜、聚合物膜、蜡膜等镀层，可选用比色法进行六价铬定量检测；如被测样品是防腐镀层，可选用沸水萃取法或者点滴法进行六价铬定量检测；如被测样品是皮革制品，可选用磷酸盐萃取法或者采用比色法进行检测；如被测样品是聚合物材料或者电子材料，可选用比色法或者碱性萃取法进行检测。在实际的检测工作中，六价铬含量超标是最常遇到的问题。为了提高六价铬含量检测的准确度和稳定性，技术人员在实际的检测过程中应注意做好结果的防干扰。

对检测流程进行分析发现对六价铬检测结果造成影响的因素主要有以下几个：①被测样品的制备。必须注意被测样品表面与萃取液或消解液充分接触，这样才能确保样品中的六价铬提取充分。②检测过程中铬元素的价态必须统一。在样品处理环节，技术人员应保持铬元素为六价的状态。③当被测样品含镀层时，应合理选择镀层剥离溶解的方法，做好镀层中六价铬的定量分析，具体包括镀层的溶解、镀层质量的称量。不同金属镀层的溶解试剂不同，如镀锌镀层的溶解选择六次甲基四胺为消解试剂，在盐酸溶液中测定；镀锡镀层的剥离采用电解剥离法，镀层溶剂选用三氯化锑为消解试剂，在盐酸溶液中进行测定。④确定测量单位。通常有三种单位表示方式，一种是面积表示方式mg/cm2，另一种是质量表示方式，包括mg/kg、%。由于质量表示方式需要先对镀层质量进行计算，因此为了提高测定结果的精确度，优先采用mg/cm2为测量单位。

3.3.4 多溴联苯、多溴联苯醚含量检测

首先利用X 射线荧光光谱检测法对溴元素总含量进行检测，然后采用气相色谱-质谱检测法对被测样品进行多溴联苯和多溴联苯醚的定量检测。检测流程如下：将待测样品分解为均质小样→称量小样→萃取有效样品→定容→上机检测。

4 结语

综上所述，汽车材料禁限用物质的检测方法多种多样，技术人员可根据检测样品的理化性质科学选择检测方法。通过多种方法的实际应用，总结出系统完善的检测技术方法和检测作业流程，有效保障材料检测的准确性、稳定性和经济性。