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金屬與冶金測試 · Metalurji

ICP 金屬分析

EN ISO 11885(水質 — 以 ICP-OES 測定元素)EN ISO 17294-2(水質 — 以 ICP-MS 測定元素)ASTM E1479(ICP原子發射光譜儀的使用)IEC 62321-5(限用物質中鎘、鉛、鉻的測定)
金屬與冶金測試 實驗室工作

ICP 金屬分析是什麼?

在 ICP 方法中,將樣品放入溶液中並霧化到高溫氬等離子體中。等離子體激發或電離原子; ICP-OES 測量發射的光,而 ICP-MS 透過質荷比測量產生的離子。 ICP-MS 達到的濃度要低得多。

ICP 金屬分析的目的

目的是以較低的不確定性測量同一溶液中的許多元素。合金成分驗證、微量元素和雜質分析以及污染物測定都是用這種方法完成的。

ICP 金屬分析適用於哪些產品?

  • 金屬及合金樣品
  • 電鍍槽和工藝解決方案
  • 原料及雜質分析
  • 水和廢水樣品
  • 回收材料

ICP 金屬分析應用於哪些行業?

金属汽車航太能源機械製造

與ICP 金屬分析相關的標準

  • EN ISO 11885(水質 — 以 ICP-OES 測定元素)
  • EN ISO 17294-2(水質 — 以 ICP-MS 測定元素)
  • ASTM E1479(ICP原子發射光譜儀的使用)
  • IEC 62321-5(限用物質中鎘、鉛、鉻的測定)

ICP 金屬分析的測試條件

樣品製備
微波濕消解或酸溶解
測量
ICP-OES(高濃度)或 ICP-MS(微量水平)
內標
添加內標以修正基質效應
準確性檢查
經過認證的標準物質和回收率控制

ICP 金屬分析的測試設備

  • ICP-OES 和/或 ICP-MS 系統
  • 微波消解系統
  • 超純水和酸製備裝置
  • 分析天平和體積測量設備
  • 經過認證的參考材料

ICP 金屬分析的樣品要求

  • 必須取樣以代表批次或生產運作。
  • 必須說明樣品描述、材料類型和生產方向(如果有)。
  • 要應用的標準和任何客戶規範必須與樣品一起提供。
  • 測試可能具有破壞性;所需樣品數量必須提前確認。
  • 在運送過程中必須保護將要測試的表面。

ICP 金屬分析的測試時程

消化和測量分析通常需要幾個工作天。由於可以從相同解決方案讀取許多元素,因此面板請求不會大大增加持續時間。

ICP 金屬分析的測試程序

  1. 1稱量樣品的同時防止污染。
  2. 2它在微波系統中被酸消化或溶解。
  3. 3如有需要,將溶液定容並稀釋。
  4. 4新增內標。
  5. 5它被饋送到 ICP 系統並測量元素。
  6. 6使用經過認證的參考材料檢查準確性。
  7. 7結果是相對於樣品質量計算的。

ICP 金屬分析的允收準則

方法標準定義了測試的執行方式,而不是結果必須是什麼。驗收限值來自材料或產品標準、客戶規範或相關法規;因此,本頁並未給出數字限制。

結果評估

將結果與材料標準中的範圍或法規中的污染物限值進行比較。定量限度取決於基質和樣品製備;報告中的報告限制在這些條件下有效。

ICP 金屬分析測試報告

  • 樣品描述、材料/產品資訊和批次號碼(如果有)
  • 樣品製備方法與條件
  • 適用的標準和測試條件
  • 使用的儀器和校準狀態
  • 測量結果和單位
  • 測量不確定度(如果需要)
  • A statement that the result applies only to the specimen submitted for testing

認證

EUROLAB 擁有 IAF 和 ILAC 多邊認可安排締約方認證機構獲得的國際認可認證,根據 ISO/IEC 17025 實驗室測試、ISO/IEC 17020 檢查和監督以及 ISO/IEC 17021-1 和 ISO/IEC 17065 系統和產品認證。該鏈條確保所發布的報告和證書在全球範圍內得到接受。

是否可以在認可範圍內提供此測試取決於您的產品和所採用的標準;由於認證是基於方法的,因此範圍在報價階段以書面形式確認。

範圍和授權

相關規定

  • 根據產品系列應用統一標準
  • EU 765/2008(市場監督與認證架構)
  • 相關產品法規與客戶規範

金屬與冶金測試 — 此測試領域涵蓋哪些內容?

以下段落說明 ICP 金屬分析 測試所屬的領域;此測試本身的條件與允收標準列於上方各節。您產品專屬的範圍將在報價階段以書面確認。

金屬與冶金測試決定金屬或焊接接頭能承受的負載、破壞方式及內部結構。此族群的結果通常不是針對產品本身,而是針對材料的身分:鋼材是否真為所宣稱的等級、焊縫是否具備設計所預期的強度、鑄件是否含有不可接受的內部缺陷?

此領域的實務重要性源自一項事實:金屬零件很少是漸進式損壞的。塑膠零件會變形、老化、開裂,通常會有預兆。相對地,焊縫或緊固件往往在毫無預警下斷裂——尤其涉及疲勞與脆性斷裂時。因此在壓力設備、起重設備、結構鋼與管線等領域,材料測試是法規的要求,而非設計上的選擇。

此族群結合三類方法群組,各自回答不同的問題。機械測試量化材料在負載下的行為。非破壞性檢測在不損壞零件的情況下尋找缺陷。金相分析與化學分析則解釋材料為何呈現該行為——透過晶粒結構、相分布、夾雜物含量與合金成分來說明。

這些測試的允收標準幾乎從不來自測試標準本身,這正是理解此領域的關鍵。測試標準說明如何進行量測;可接受的數值則來自產品標準、材料等級或製造規範。ISO 6892-1 說明如何進行拉伸試驗;EN 10025 則說明該鋼材應具備多少 MPa 的降伏強度。閱讀報告時,判斷依據的是哪一項產品標準至關重要。

取樣在此領域是結果不可分割的一部分。取自同一爐次的兩個試片,可能因取樣方向與位置不同而得出不同數值;在軋製產品中,平行與垂直於軋延方向的試片會產生不同結果。因此產品標準也規範取樣位置與方向,報告必須記載此資訊。

此領域的方法群組

  • 機械測試

    拉伸、壓縮、彎曲、缺口衝擊(夏比)、硬度(布氏、維氏、洛氏)、疲勞、潛變與破壞韌性。這些以數值形式呈現材料在負載下的行為。

  • 非破壞性檢測

    射線檢測、超音波檢測、滲透檢測、磁粒檢測與目視檢測。在不損壞零件的情況下尋找表面與內部缺陷,是焊接製造不可或缺的步驟。

  • 金相分析

    試片製備、蝕刻與顯微檢驗。評估晶粒尺寸、相分布、夾雜物含量、滲碳深度與焊接熱影響區。

  • 化學分析

    以光學發射光譜儀與濕式化學驗證合金成分;材料等級的確認即透過此步驟完成。

  • 腐蝕行為

    鹽霧、孔蝕與縫隙腐蝕、晶間腐蝕測試。在不鏽鋼中,這些可作為熱處理品質的指標。

此領域常見混淆之處

  • 材料證書(如 EN 10204 3.1)並非測試報告,而是製造商的聲明。在關鍵應用中會進行獨立驗證,兩者不應混淆。
  • ASTM 與 ISO 拉伸試驗量測相同的物理量,但採用不同的試片幾何形狀;結果不被視為直接等同,實際採用哪一種以規格書要求為準。
  • 硬度與強度之間的換算表僅為近似值。以硬度推算降伏強度不足以作為材料允收的充分證據。
  • 在非破壞性檢測中,「未發現缺陷」並不代表沒有缺陷;可能存在低於該方法偵測極限的缺陷。報告必須註明所用方法與靈敏度等級。
  • 焊縫合格並不代表焊工或焊接程序已獲得資格認證;兩者是各自獨立的過程。

這些結果支持哪些決策

  • 驗證材料證書並允收進廠材料
  • 焊接製造核准;焊工與焊接程序資格認證
  • 壓力設備與結構構件的製造管制
  • 故障分析與現場損壞根本原因判定
  • 驗證熱處理與表面處理製程

相關測試

關於ICP 金屬分析的常見問題

ICP-OES 還是 ICP-MS?

預期濃度決定了這一點。 OES 對於主要合金元素來說已足夠;微量雜質和污染物需要 MS。

為什麼要將樣品放入溶液中?

液體被霧化成等離子體。固體樣品的完全、無損失溶解是分析中最關鍵的步驟;溶解不完全直接降低結果。

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