有铅焊锡中成分分检测方案(能散型XRF)

SSL-CA20-549Excellence in Science Excellence in ScienceEDX-061 岛津应用云岛津企业管理(中国)有限公司-分析中心Shimadzu (China) Co.， LTD. -Analytical Applications CenterTel：86(21)34193996Email： sshzyan@shimadzu.com.cnhttp：//www.shimadzu.com.cn EDX分析锡铅钎料(SnPbAg系列)中常规元素成分 EDX-061 摘要：锡铅钎料是电子电器行业广泛使用的材料， GB/T3131-2020《锡铅钎料》中对锡铅钎料的牌号和化学成分做了规定。本文使用 EDX-7000 对锡铅钎料 (SnPbAg系列，包含 SnPb、SnPbAg) 的化学成分进行了分析实验，结果显示分析元素检测下限满足《锡铅钎料》标准限值要求，主要组成元素 Sn、Pb、Ag的短期分析稳定性优于0.4%，主要组成元素 Sn、Pb、Ag的分析结果与光电直读光谱仪分析结果比较，误差优于 0.3%，可应用于锡铅钎料 (SnPbAg系列)的型号筛选分析判定。 关键词：锡铅钎料成分分析能量色散型X射线荧光分析仪 锡铅钎料通俗称呼为有铅焊锡，主要由Sn、Pb、Ag等元素组成，是使用最早的锡焊料。随着环保法规的实施，无铅钎料的使用得到了发展。锡铅钎料以其成本低，浸润性好、易焊接、焊温低、焊接效果好等特点，在电子行业的软钎焊、散热器及五金等各行业波峰焊、浸焊等精密焊接等场合使用。 GB/T 3131-2020《锡铅钎料》标准中，将锡铅钎料分为了AA、A、B共3个等级，各等级对组成元素的要求范围有差异，如S-Sn55PbAA 规定 Sn的范围为 实验部分 1.1仪器 岛津EDX-7000 能量色散型X射线荧光分析仪。 54.50%~55.50%， S-Sn55PbA和 S-Sn55PbB规定 Sn的范围为54.00%~56.00%。 本实验使用岛津 EDX-7000 型X射线荧光光谱仪，对锡铅钎料 (SnPbAg系列)组成元素 Sn、Pb、Ag、Cu、Bi、Fe、Sb、Zn的含量进行了分析研究，实验结果表明 EDX-7000 分析锡铅钎料具有分析速度快、稳定性好，分析结果和光电直读光谱仪比较一致，可以用于锡铅钎料 (SnPbAg系列)的型号筛选分析判定。 图1 EDX-7000 1.2分析条件 氛围：大气 准直器：10mm 靶材：Rh 滤光片： None、4#、55# 电压：50kV 电流： Auto DT：30% 分析时间：100s 1.3实验样品 锡铅钎料标准样品见图2，锡铅钎料生产样品见图3。 图2 锡铅钎料标准样品 图3 锡铅钎料生产样品 1.4样品前处理 块状样品分析面需要经过车削出新鲜的平整面；不规则丝状样品需要压片；粉状、屑状样品需要加热制成块状样品，必要时进行压片处理。样品分析面应为洁净平整面，必要时表面打磨处理。处理后的样品直接放置在仪器室的测试位进行分析。 结果与讨论 2.1工作曲线 参考GB/T 3131-2020《锡铅钎料》标准中SnPbAg系列常见元素化学成分的规定，创建锡铅钎料分析工作组。在实验中对设置的分析元素的分析条件参数进行优化，锡铅钎料中 Pb含量通常比较高， Pb和 Bi为相邻元素，其特征谱峰邻近形成干扰。在分析条件采用 BiLa 为分析线，采用邻近峰扣除的方法降低了PbLa 对BiLa 的干扰。使用锡铅焊锡标准样品制作分析元素的工作曲线，工作曲线见图4。 图4 工作曲线 2.2检出下限 由于锡合金中 Sn 为主量， AgKa 受到 SnKaESC 拖尾峰重叠干扰、SbKa受到 SnKa 拖尾峰重叠干扰，影响到 Ag 和 Sb 的检测下限。表1中所列举元素的检测下限，能够满足《锡铅钎料》中化学成分限值的要求。 [cps/uA 使用高纯度的锡合金样品，连续分析10次，计算分析元素测试值的标准偏差，取3倍的标准偏差为检测下限，下表列出了相关分析元素的检测下限。 表1 检测下限 单位： wt/% 元素 Cu Ag Bi Fe Sb LLD 0.001 0.014 0.003 0.002 0.012 2.3分析稳定性 采用含有 SnPbAg 的合适标准样品，使用校准后的工作曲线连续测试10次，统计测试结果的 RSD 值结果如表2。 表1稳定性分析结果 单位： wt/% 样品名称 统计项目 Sn Cu Ag Pb Bi Fe Sb Zn AVG 62.054 0.069 2.028 35.316 0.134 0.011 0.334 0.003 91X S62AG2A STD 0.105 0.001 0.008 0.106 0.009 0.001 0.019 0.001 RSD(%) 0.17 2.03 0.38 0.30 6.97 11.93 5.82 46.74 AVG 64.214 0.090 0.018 35.018 0.139 0.013 0.256 0.003 91X S63PR3 G STD 0.105 0.001 0.004 0.087 0.030 0.002 0.007 0.002 RSD(%) 0.16 1.43 23.83 0.25 21.49 13.18 2.74 55.00 注：AVG代表平均值； STD 代表标准偏差； RSD 代表相对标准偏差 上表显示， SnPbAg 合金中的主要组成元素 Sn、Ag、Pb 常规含量的分析稳定性 RSD 值优于0.4%。 2.4分析准确性 从生产工厂生产线取不同型号的锡铅焊料样品，在工厂使用光电直读光谱仪分析的结果作为参考值。使用EDX-7000 校准后的工作曲线分析锡铅焊料样品的成分，统统 EDX-7000分析结果，并与光电直读光谱仪参考分析结果进行比较，结果比较如表3。 样品名称 检测项目 Sn Cu Ag Pb Bi Fe Sb Zn 参考值 60.910 0.001 1.840 37.230 0.001 0.001 0.004 0.001 20093251 分析值 60.717 0.008 1.816 37.408 N.D. 0.007 N.D. 0.001 误差 0.193 -0.007 0.024 -0.178 二 -0.006 0 参考值 60.480 0.001 1.850 37.650 0.001 0.001 0.003 0.001 20103037 分析值 60.346 0.008 1.837 37.739 0.020 0.006 N.D. 0.001 误差 0.134 -0.007 0.013 -0.089 -0.019 -0.005 0 参考值 60.460 0.001 1.870 37.650 0.001 0.001 0.003 0.001 20093250 分析值 60.380 0.008 1.837 37.726 N.D. 0.005 N.D. N.D. 误差 0.080 -0.007 0.033 -0.076 -0.004 一 参考值 60.180 0.001 1.880 37.920 0.003 0.001 0.003 0.001 20123003 分析值 60.283 0.009 1.817 37.831 0.002 0.007 N.D. N.D. 误差 -0.103 -0.008 0.063 0.089 0.001 -0.006 — 参考值 60.530 0.001 1.870 37.480 0.103 0.001 0.003 0.001 20123008 分析值 60.569 0.008 1.797 37.466 0.119 0.005 N.D. N.D. 误差 -0.039 -0.007 0.073 0.014 -0.016 -0.004 二 注：N.D.表示未检出。 EDX-7000分析锡铅焊料 (SnPbAg系列)的成分结果表明，主要组成元素 Sn、Ag、Pb分析值与光电直读光谱仪仪器参考结果分析比较，分析误差优于0.3%。 2.5结果讨论 岛津能量色散型X射线荧光光谱仪 EDX-7000，分析锡铅钎料 (SnPbAg 系列) 中的Sn、Cu、Ag、Pb等主要组成元素成分，分析元素检测下限能满足《锡铅锡料》标准限值要求。Sn、Cu、Ag、Pb 等主要组成元素的短期分析稳定性，RSD值优于1.0%。 EDX-7000分析锡铅焊锡样品的主要组成元素 Sn、Cu、Ag、FPb，分析值与光电直读光谱仪仪器分析分析结果误差优于 0.3%，)，可适用于锡铅钎料型号的筛选分析判定。 结论 利用岛津能量色散型X射线荧光光谱仪 EDX-7000，分析锡铅钎料成分，具有分析速度快、分析过程无损、环境友好，分析过程简单的优点。使用工作曲线法分析准确度高，分析结果稳定性好，可应用锡铅钎料(SnPbAg系列，包含 SnPb、SnPbAg) 成分的分析，适用于锡铅钎料的型号筛选分析判定。 锡铅钎料是电子电器行业广泛使用的材料，GB/T 3131-2020《锡铅钎料》中对锡铅钎料的牌号和化学成分做了规定。本文使用EDX-7000对锡铅钎料（SnPbAg 系列，包含SnPb、SnPbAg）的化学成分进行了分析实验，结果显示分析元素检测下限满足《锡铅钎料》标准限值要求，主要组成元素Sn、Pb、Ag的短期分析稳定性优于0.4%，主要组成元素Sn、Pb、Ag的分析结果与光电直读光谱仪分析结果比较，误差优于0.3%，可应用于锡铅钎料（SnPbAg 系列）的型号筛选分析判定。