新型貴重金屬無損檢測技術及其應用研究

何海（西藏自治區產品質量監督檢驗所，西藏拉薩，850000）

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新型貴重金屬無損檢測技術及其應用研究

何海
（西藏自治區產品質量監督檢驗所，西藏拉薩，850000）

摘 要：隨著新型貴重金屬的流通，對金屬檢測工作也提出更高的要求。在以往檢測中，多以有損檢測方式為主，這易對貴重金屬帶來不同程度的破壞，影響其質量性能。為此，本文提出了密度法、射線熒光光譜法、電子探針分析法和化學分析法等無損檢測技術，進行了比較研究，并將其運用于貴重金屬檢測中取得良好效果。本文所提相關建議將對貴金屬檢測工作有參考意義。

關鍵詞：無損檢測技術；新型貴重金屬；比較研究

引言

無損檢測技術作為當前貴重金屬檢測的重要技術之一，能夠對貴重金屬的物理和化學特性進行判斷。但當前無損檢測技術類型較多，且不同技術應用下具有不同的優缺點，若在實際檢測中未做好這些缺點的控制，極易影響最終檢測結果。所以做好無損檢測技術方法的對比分析工作，保證無損檢測技術的優勢得到發揮，具有十分重要的意義。本文針對無損檢測技術在新型貴重金屬中的應用進行了研究。

1 新型貴重金屬的相關介紹

貴金屬本身就具有產量稀少、價格昂貴的特點。從貴金屬的元素構成看，集中表現在金、鉑、銥、鋨、銀、鈀、銠以及釕等方面。若從化學元素周期看，這些元素原子序數分別為76-79、44-47，界定在第六、第五周期中，其化學和物理性質上都較為相同。

由于貴金屬中較多元素具有相同的外電子層結構，如金、銀與鉑等，物化性質相近，在熱電性、抗腐蝕性等方面具有優勢；同時元素催化性能、高溫抗氧性、感光性也是這些元素具備的主要特征。從這些貴金屬優勢特征看，其對于較多行業領域都比較適用，如電子工業、石油精煉、化工以及國防等各行業都可將貴金屬作為原材料。鉑元素中的絡合物，能夠起到一定的抗癌作用，醫藥領域也在開發研究。除此之外，首飾制造業中貴金屬市場巨大，如鉑、金、銀等產品檢測市場需求旺盛。需注意的是貴重金屬在投入使用前，應做好質量檢測工作，而實際檢測中可應用的技術以無損檢測技術為主［1］。

2 貴重金屬檢測中常見的無損檢測技術分析

當前市場中流通貴金屬飾品、紀念幣、裝飾物等具有多樣性特征，人們對這些貴金屬物品所用材料判斷時，需引入相應的檢測方法。以往檢測中采用的方式多以有損檢測為主，其易導致貴金屬制成品檢測中受到損害。因此，可考慮將無損檢測技術引入其中，具體有化學方法、電子探針分析法、X射線熒光光譜、密度法等，不同貴金屬適用于不同的方法。

2.1 密度法

密度法又可稱為水吊法、靜水稱重法，在黃金檢測中極為常見。從密度法實現的原理看，主要以阿基米德定律的為主，可直接在浸液、空氣中放置貴金屬，在此基礎上就結合其重量大小，完成金屬密度計算工作，一般金屬成色會隨密度增大而愈發明顯，這樣便可完成金銀成色的判定過程。其中的阿基米德定律，涉及的參數集中表現在浸液密度、浸液中金屬重量、空氣中金屬重量，分別對三個參數利用p、M1與M進行表示，并利用D表示密度，則有D=M×p/（M-M1）。假若需對黃金含量進行計算，可直接將其他參數如雜質含量、金含量以及質量等引入，便能達到黃金含量計算的目的［2］。

這種測試方法應用中，操作極為簡便，且無需引入精密儀器設備，無論在檢測原材料或成品方面，都能滿足無損檢測要求，通過實踐研究發現，一般無損檢測中，僅需控制0.3%的測試差，便可達到測試目標。然而需注意密度法應用中，也有一定弊端存在，以首飾的無損檢測為例，若款式以空心形態為主，此時利用密度法將首飾置于浸液中，很容易導致就浸液氣泡留存在首飾中，同時難以具體計算雜質含量以及成分配方等。因此，實際應用中應結合貴金屬實際檢測要求，判斷密度法是否適用［3］。

2.2 X射線熒光光譜法

對于貴金屬無損檢測，現行國內外較為推崇的方法集中表現在X射線熒光光譜法方面。其在應用過程中，會在樣品選定的基礎上，將X射線引入其中，此時在X射線作用下，樣品內元素將會有次級特征X射線產生，對于該類型射線可被叫做X射線熒光。事實上，貴重金屬中本身包含不同元素，這些元素所展現的X射線特征也存在明顯差異，僅需對不同元素X射線特征包括強度、波長等進行分析，便可完成元素含量的推算過程。從該種方式的優勢看，表現為：①11-92號元素都可被檢測，且貴金屬含量測試范圍也較大；②測試中無需考慮樣品形態問題；③測試效率較高，過程較為簡單；④解決以往測試中成本過高等問題。盡管該方法應用優勢較為突出，但其存在的弊端也不容忽視，一般如測試層的薄厚、雜質元素的存在的都可能影響測試結果。同時實際檢測中，很容易陷入到一定的誤區，如對“熒光”過分關注，部分檢測人員多會認為，X熒光儀器必須有X光管融入其中，但事實上僅需保證儀器為X射線激發，便可作為分析儀。再如檢測人員認為分析時間控制在最小范圍內，意味測試效率較高，但若在測量中測試時間不足，很難保證測量精度。因此，X射線熒光在應用于貴金屬檢測中，極易產生較多誤區，要求做好控制工作［4］。

2.3 電子探針分析法

對于電子探針分析法，其又可被叫做電子探針X射線顯微分析，可使貴金屬中的具體成分被檢測出來，一般在元素分布狀態檢測、材料組織結構分析中，這種方法較為適用。從電子探針應用原理看，其與X射線熒光方法相近，強調在對樣品分析中，從其X射線方面著手，結合定量、定性等分析方式，但區別于X射線熒光，電子探針利用點電子束取代X射線，在對樣品發生作用后，便能得到相應的檢測結果。通過實踐研究發現，電子探針分析實際應用過程中，對于確定包金表層金含量、超出3um厚度的鍍金以及其他各種類型K金，都較為適用。具體檢測貴金屬過程中，電子探針在優勢上集中表現為：①檢測過程快速完成，由于貴金屬本身是良導體，檢測中無需考慮到制樣問題，快速獲取檢測結果；②檢測精確度較高，與其他無損檢測技術相比，電子探針測試中不會產生較大的誤差，檢測精度極高；③貴重金屬中可能涵蓋少量雜質元素，若檢測中忽視對這些雜質元素忽視，極易影響貴金屬的整體性能，而通過電子探針方法，其可直接定性與定量分析金屬中的雜質物質［5］。

貴重金屬檢測中電子探針的引入，也存在一定弊端，如在貴重金屬檢測時需保證電子探針儀器可發揮作用。該儀器應用下需投入較高的測試成本，有相關統計研究發現：若涉及較多測試點，每點將需要50元左右的測試費用，這對于商業檢測并不適用。而且電子探針應用下強調掃描過程中充分發揮電子束的作用，但電子束通常難以檢測深度較大的材料，如鍍層較厚金屬、包金層較厚的材料，檢測中很難對材質含量、成分進行有效檢測。再如金屬以不規則形態為主或體積過大，檢測中也難以取得良好的效果。另外，檢測中電子探針采用的方式以微區分析方法為主，最終測定的結果不具備得較強的代表性［6］。

2.4 化學分析法

目前在對黃金、銀純度測量，以及其他元素如鈀、銠與鉑等元素純度測定中，須引入相應的化學分析方法，應用過程中可直接將化學試劑引入其中，對檢測對象中的雜質元素進行消除，并測定元素含量比例。以化學分析法中的灰吹法為例，其多適用于首飾含金量檢測過程中。例如對于不存在銠、鉑等物質的樣品，若樣品在K金首飾含金量或其他金成分含量上以33.30%～99.95%為主，灰吹法的應用可起到明顯效果。從灰吹法應用原理看，應用過程中需適量的銀融入試樣中，并選取多孔性灰皿作為載體，將試樣放置其中，在此基礎上采取氧化灰吹。檢測過程中，灰皿會吸收其中的雜質以及鉛氧化物，最后剩余的物質將以金銀物質為主。此時可利用硝酸，將金銀物質中的銀進行溶解，確保金銀得以分離，僅需做好金重量的稱量，便完成含金量的最終確定。從這種灰吹法應用的相關要求看，其在優勢上極為明顯，以33.30%～50.00%含金量為例，樣品檢測中灰吹法允許差僅保持為0.05%；再如99.00%～99.95%含金量樣品，灰吹法應用下的允許差為0.02%，充分說明灰吹法測試精度較高。但實際應用中，灰吹法測試中不足之處表現為：第一，在含金量測試時，所選取的樣品應做好處理后才可利用灰吹法，如酸液浸煮、高溫煅燒等。第二，灰吹法測試中，假若樣品以首飾物品為主，其中的花紋部分、首飾焊點，在處理時容易受到損害，這樣首飾價值性、裝飾性由此受到影響，對于商業中無損檢測難以適用。第三，灰吹法測試中涉及的工序較為繁瑣，一般需耗費較長的檢測時間，與商業檢測中的快速、簡便等要求相背離。因此，貴金屬無損檢測中，灰吹法應慎重考慮［7］。

另外化學方法也需以條痕法為主。這種方法實質為半定量檢測方法，一般對于商業檢測極為適用。從無損檢測中條痕法的應用原理看，其類似于點滴法試驗，判斷酸溶液中不同金屬如鉑、銅、金、銀等元素溶解情況。以金元素為例，其在酸溶液如鹽酸、硫酸與硝酸中都處于不溶狀態；再如銀元素，鹽酸與硫酸溶液中元素以不溶狀態為主，而在硝酸中能夠溶解。這種方法應用下，對設備要求不高，而且操作過程較為便捷，對于金銀成色判定可起到明顯效果。但實際應用中也存在一定的弊端，以首飾為例，條痕法檢測中要求進行刻痕，這樣已完成電鍍、拋光處理的首飾在外觀上會受到破壞，首飾裝飾性由此被破壞。另外，條痕法應用下，通常僅局限于半定量分析含金量方面，最終得到的含量值在精度上難以保障。所以條痕法應用中也有弊端［8］。

3 無損檢測方法的對比分析

綜合貴重金屬檢測中應用的無損檢測技術，以密度法為例，假若金屬形狀以不規則形態為主，測試結果準確性將難以得到保證。再如X射線熒光，其在實際檢測過程中會因雜質元素的存在而導致測試結果較大，所以建議在分析儀選用中以大型為主，其可使測試結果較為準確。同時，在具體測試中也可發現，盡管密度法應用下，金屬在浸液中的殘存氣泡可被消除，然而因金屬中的雜質含量、成分難以確定，所以測試效果仍會受到影響。對于X射線熒光，若分析儀為小型，由于有較多雜質因素對測試過程進行干擾，測試進度難以保證，可考慮結合具體圖譜，將元素固定峰位明確，在此基礎上采取定性分析方法，對雜質元素情況進行判斷，有利于檢測精確度的提高。例如，一般首飾中包含的鎳、銠、鋅會以雜質形式呈現出來，此時對三個雜質元素做好峰位標定工作，有利于雜質情況的判斷。需注意的是假若測試中需消除測試面影響，則要求綜合判斷多個測試面，保證雜質影響情況被有效分析。另外，若光譜分析儀為大型，盡管其可使雜質元素干擾問題得以解決，但要求得其在應用過程中有具體標樣作為參考，若盲目開展測試，極易導致金屬內部基質無法被判斷出來［9］。

表1 不同無損檢測技術應用的優勢與弊端

事實上，另外幾種無損檢測技術亦是如此，在檢測過程中會因干擾因素的存在而出現檢測盲區，都難以保證測試結果的可靠。現行國內在金屬含金量測試中，多依托于無損定量分析方式，其強調在密度法應用下，將其他無損檢測方法引入其中，如X射線熒光分析、電子探針分析等。且要求在測試過程中引入相應的雜質密度等參數，可推算出具體的含金量。這種多種方法相互結合的形式，可使樣品包含的元素被有效分析出來，元素含量可通過定量分析得以確定，有利于解決無損檢測中雜質元素的干擾問題［10］。

4 貴重金屬無損檢測的相關建議

不同無損檢測技術都有一定的優勢與不足，具體建議：

（1）多種方法聯合使用

實際就檢測過程中應認識到，若檢測對象為空心飾品，采用密度法時將會有測試盲區出現。尤其在測試對象包含過多組分時，計算結果也不準確。所以在檢測過程中建議檢測技術聯合使用，如電子探針、X射線熒光組合使用，可解決測試盲區問題，而且雜質含量也能被有效測定。而在X射線熒光方法應用下，其在測試中，影響因素問題集中表現在雜質干擾、測試面選擇等問題上，要求實際應用過程中，針對存在的雜質干擾問題，需采取定性分析方式，確定雜質類型，在此基礎上對雜質含量值進行判定。

（2）選擇主體部分檢測

對于測試面問題，應注意以大而平整面為主，并對測試面采取反復測試操作，綜合分析每次測試，最終以平均值定結果。另外使用化學分析方法時，盡管測試中可取得精確度較高的結果，但由于測試過程中耗時較長，容易對金屬樣品產生一定的破壞，所以在商業檢測中也難以適用。

綜合來看，現行無損檢測技術應用下，對于貴重金屬檢測所取得的效果差異較為明顯，結合實際測試要求對不同檢測技術進行選擇［11］。

5 結論

無損檢測技術方法是現代新型貴重金屬檢測的技術保障。實際引入無損檢測技術時，應正確認識貴重金屬的化物性能，慎重選擇檢測方法，確保所選擇的檢測方法優勢得到發揮，不足之處得到控制，采取相應的較優策略，這樣才可使無損檢測技術的目標得以實現。

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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

中圖分類號：TH878

文獻標識碼：A

文章編號：2095-8412 （2016） 02-242-05

DOI：工業技術創新 URL： http//www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.02.032

作者簡介：

何海（1979-），男，本科，畢業于四川農業大學，中級工程師。研究方向：質量管理。