Explorați metode precise de testare a purității bijuteriilor din metale prețioase
Un ghid pentru testarea conținutului de metale prețioase al bijuteriilor
Tabla de conținut
Secțiunea ⅠPrincipii de testare a purității bijuteriilor din metale prețioase
Testarea purității bijuteriilor din metale prețioase a existat încă din cele mai vechi timpuri. Strămoșii noștri se bazau în primul rând pe percepțiile lor senzoriale și pe experiențele existente pentru a efectua teste de determinare a purității bijuteriilor din metale prețioase. De exemplu, ei îi observau culoarea cu ochii, o cântăreau cu mâinile și îi testau duritatea mușcând-o. Desigur, există și o rațiune științifică specifică în spatele acestui lucru. Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea științei și tehnologiei, inventarea și actualizarea continuă a instrumentelor științifice de testare au introdus unele instrumente științifice moderne de testare în testarea purității bijuteriilor din metale prețioase, în special în testarea comercială.
Tehnologia modernă de testare a purității bijuteriilor din metale prețioase se bazează pe instrumente științifice caracterizate prin precizie, timp scurt de testare, costuri reduse și ușurință în utilizare. Aceasta evoluează către metode mai rapide, mai simple și mai precise. Odată cu progresul continuu al științei și tehnologiei, tehnicile și metodele de testare a purității bijuteriilor din metale prețioase vor deveni mai rafinate.
La testarea purității bijuteriilor din metale prețioase, trebuie respectate, în general, următoarele trei principii.
(1) Încercările nedistructive ar trebui să fie realizate pe cât posibil. Prin urmare, atunci când se selectează metodele de testare, ar trebui să se aleagă metode care nu deteriorează aspectul bijuteriilor din metale prețioase. Dacă este cu adevărat inevitabil, trebuie obținut consimțământul sau autorizația clientului.
(2) Detecția trebuie să mențină un anumit nivel de precizie. Cu alte cuvinte, precizia de detecție trebuie să se încadreze în intervalul standard corespunzător.
(3) Costul de detectare trebuie să fie cât mai scăzut posibil.
Obiectivele specifice pentru detectarea calității bijuteriilor din metale prețioase includ în principal două aspecte: primul este identificarea autenticității bijuteriilor din metale prețioase; al doilea este determinarea calității bijuteriilor din metale prețioase.
Secțiunea II Metode simple comune de detectare a calității bijuteriilor din metale prețioase
Din cele mai vechi timpuri, oamenii au explorat un set complet de metode experiențiale pentru identificarea calității și autenticității metalelor prețioase pe baza caracteristicilor acestora. Utilizarea corectă a acestor metode poate identifica în mod eficient, rapid și calitativ autenticitatea și calitatea bijuteriilor din metale prețioase.
1. Metoda de observare a culorii
Oamenii antici au recunoscut că există o anumită corespondență între culoarea aurului și conținutul său. Există o zicală în folclor: "Patru șeptari nu sunt de aur". "Șapte verde" se referă la un conținut de aur de 70% și un conținut de argint de 30%, unde aurul apare galben-verzui; "Opt galben" se referă la un conținut de aur de 80% și un conținut de argint de 20%, unde aurul apare galben-auriu; "Nouă violet" se referă la un conținut de aur de 90% și un conținut de argint de 10%, unde aurul apare galben-violet; "Zece roșu" se referă la un conținut de aur apropiat de 100% și un conținut de argint extrem de scăzut, care este aur roșu, aur fin sau aur pur, unde aurul apare galben-roșcat. Această metodă tradițională de rezumare a experienței este eficientă doar pentru judecarea aurului clar cu conținut de argint.
Aurul pur, aurul fin, aurul roșu, aurul roșu pur, aurul 999 și aurul de 24K au o ușoară nuanță roșiatică deasupra galbenului auriu. Culoarea denumită "aur roșu" sau "aur fin" în folclor este această culoare a aurului pur. Pentru aurul K 22 K, 18 K, 14 K, 10 K, 9 K, 8 K, culoarea bijuteriilor din aur reflectă tipurile și proporțiile de impurități din aur. În general, culoarea seriei de aur clar cu conținut de argint tinde să fie galbenă, în timp ce culoarea seriei de aur mixt cu conținut de cupru tinde să fie roșie.
Judecarea calității aurului pe baza culorii afișate poate fi doar o descriere calitativă. Odată cu dezvoltarea științei și tehnologiei moderne, aurul de calități diferite poate afișa aceeași culoare, după cum am prezentat mai devreme. Utilizarea acestei metode pentru a determina calitatea aurului natural are unele rațiuni.
În bijuteriile artizanale tradiționale, bijuteriile false din argint folosesc adesea aluminiu sau aliaje de aluminiu, cupru alb, staniu sau aliaje de staniu, care au, de obicei, o culoare cenușie ternă și un luciu slab; bijuteriile cu un conținut scăzut de argint au o culoare ușor galbenă sau gri și un luciu slab; bijuteriile cu un conținut ridicat de argint sunt strălucitoare, de un alb pur și au un luciu mai bun. În general, atunci când bijuteria este un aliaj de argint și cupru, 85 de argint apare ușor roșiatic, 75 de argint apare galben-roșiatic, 60 de argint apare roșu, iar 50 de argint apare negru; atunci când bijuteria este un aliaj de argint și cupru alb, 80 de argint apare alb-cenușiu, iar 50 de argint apare negru-cenușiu; atunci când bijuteria este un aliaj de argint și alamă, cu cât conținutul de argint este mai mic, cu atât culoarea bijuteriei este mai galbenă. În general, bijuteriile albe pure și fin lucrate au o calitate de peste 90%. În comparație, bijuteriile albe cu gri și roșu și lucrate grosier au o calitate de aproximativ 80%, iar bijuteriile gri-negru sau galben-roșu deschis au de obicei o calitate sub 60%. Trebuie remarcat faptul că bijuteriile moderne de imitație de argint sau cu un nivel scăzut de argint, atunci când sunt placate la suprafață cu argint sau rodiu, pot avea culori, precizie și luciu de suprafață imposibil de distins de bijuteriile din argint autentic, făcând imposibilă evaluarea vizuală a calității bijuteriilor.
Calitatea platinei și compoziția elementelor de aliaj diferă, rezultând culori diferite afișate: platina de calitate superioară prezintă o culoare alb-albăstruie cu o ușoară culoare gri. Platina care conține o anumită cantitate de Cu sau Au apare alb-albăstruie cu o ușoară culoare galbenă. Platina cu o cantitate mai mare de Ag apare alb-argintiu. Bijuteriile din paladiu prezintă în general o culoare albă ca oțelul, cu un luciu metalic bun. Imitațiile de bijuterii din platină sau paladiu sunt adesea realizate din cupru alb, aliaje de nichel, aliaje de sodiu etc., care sunt predispuse la oxidare și la opacizare.
2. Metoda de testare Touchstone
Metoda pietrei de atingere este cel mai vechi instrument și cea mai veche metodă de identificare a autenticității și calității aurului și argintului, cu înregistrări ale utilizării sale în civilizațiile antice din întreaga lume. Aceasta presupune zgârierea bijuteriilor testate și a unui etalon de aur (un set de plăci de aur cu o calitate determinată, denumit etalon) pe piatra de atingere. Prin compararea culorii zgârieturilor lăsate pe piatra de atingere, se poate determina autenticitatea și calitatea bijuteriilor. Această metodă de testare a fost considerată mult timp o metodă de detectare relativ precisă, fiabilă și rapidă. Chiar și în prezent, multe magazine de reciclare a aurului și argintului încă folosesc frecvent această metodă pentru a identifica rapid materialele, care pot detecta atât calitatea bijuteriilor din aur, cât și calitatea bijuteriilor din argint.
Pietrele de atingere tradiționale sunt în cea mai mare parte pietre negre sau gri, realizate în general din silex negru sau ardezie silicioasă, cu o duritate Mohs de aproximativ 6,5 și o textură fină. Pietricelele de rocă silicioasă întunecată de lângă situl antic de aur și cupru din Xinjiang, China, rocile silicioase întunecate cunoscute sub numele de "lacul deșertului" din deșertul Gobi și pietrele negre de flori de ploaie din Nanjing pot fi toate transformate în pietre de atingere excelente după măcinare. Placa de testare a aurului este o mică placă subțire din aur cu diferite purități standard, gravată cu puritatea standard a plăcii de aur la un capăt, care este străpunsă de o mică gaură pentru a fi introdusă în grupuri, formate de obicei din mai multe piese, după cum se arată în figura 6-1. Cu cât clasificarea plăcii de testare din aur este mai fină, cu atât gama de culori acoperite este mai largă și rezultatele analizei sunt mai precise.
Metoda de referință pentru testarea purității bijuteriilor din aur este o metodă colorimetrică. Metoda este următoarea:
(1) Pregătiți piatra de încercare.
Spălați suprafața de lucru a pietrei de testare cu apă, clătiți-o și uscați-o. Pe suprafața pietrei cu ulei de ricin acoperit pentru a forma canalul de ulei, lung până la capetele pietrei de testare, lățimea de 20 mm este adecvată, după ungere cu o cârpă de mătase curată pentru a șterge uleiul plutitor, astfel încât canalul de ulei să mențină un strat foarte subțire. Atunci când stratul de ulei este prea gros, este ușor să se rostogolească ulei și negru, dar dacă este prea uscat, nu este ușor de colorat. Marginea canalului de ulei ar trebui să fie dreaptă, la nivel, paralelă cu marginea pietrei de testare și fără partea de ulei a formării unei distincții clare pentru a menține măcinarea de aceeași lungime a canalului de aur. Acordați atenție degetelor. Nu atingeți suprafața pietrei; evitați suprafața pătată cu praf și umiditate, în special în gaze gură și transpirație în mâini. În caz contrar, este nevoie de muncă pentru a colora.
(2) Metoda de șlefuire.
Atunci când folosiți o piatră de atingere pentru șlefuire, țineți în general piatra cu mâna stângă și aurul cu mâna dreaptă, cu degetul mare deasupra și celelalte degete dedesubt. Partea unsă ar trebui să fie deasupra, iar piatra de atingere ar trebui să fie ținută ferm în mână și stabilizată pe masă fără mișcare. În timpul șlefuirii, elementul care urmează să fie testat sau placa de testare ar trebui să fie presate strâns pe suprafața pietrei, iar mâna dreaptă care ține aurul ar trebui să folosească forța încheieturii mâinii. Calea de șlefuire este în general de 20-30 mm lungime și 3-5 mm lățime. Lungimea și lățimea traseului piesei de aur și a traseului plăcii de testare trebuie să fie constante, iar traseul plăcii de testare poate fi rectificat pe ambele părți ale traseului piesei de aur pentru compararea culorilor. În cazul în care culoarea traseului piesei de aur nu este în concordanță cu cea a traseului plăcii de testare, se alege o altă placă de testare pentru rectificare și se observă culoarea până când cele două trasee se potrivesc.
(3) Identificare
Atunci când aurul este zgâriat pe piatra de atingere, acesta lasă o urmă colorată. Pe parcursul unei lungi perioade de practică, oamenii au sintetizat un set de experiențe pentru identificarea autenticității și calității aurului cu ajutorul pietrei de atingere, cunoscut sub numele de "priviți culoarea plată, priviți lumina dintr-un unghi, ascultați cu atenție sunetul". Aurul pur care conține argint este moale, iar traseul aurului apare albăstrui, fără culoare plutitoare, concentrându-se în principal pe "privirea culorii plate" și în al doilea rând pe "privirea culorii plutitoare la un unghi". În cazul aurului amestecat care conține argint și cupru, în timpul șlefuirii apar sunete și lumină plutitoare, concentrându-se în principal pe "observarea culorii plutitoare la un unghi" și, în al doilea rând, pe "observarea culorii plate". Utilizarea acidului pentru a eroda traseul aurului poate accentua diferențele de culoare și evidenția caracteristicile distinctive. Acidul utilizat trebuie să reacționeze preferențial cu metalele de bază și argintul din materialele din metale prețioase. În funcție de calitatea aliajului, acizii utilizați pot include acid nitric, un amestec de acid nitric și sare sau un amestec de acid nitric și acid clorhidric etc.
Metoda de referință pentru testarea calității bijuteriilor din aur este determinată prin observare vizuală și comparație, necesitând o experiență practică bogată și fiind influențată de mulți factori umani, ceea ce duce la o precizie limitată. În plus, pe măsură ce tipurile de bijuterii din aur cresc și compozițiile lor devin mai complexe, iar cu un număr limitat de carduri de frați din aur, devine dificil să se facă distincția între articolele placate cu aur sau acoperite cu aur. Odată cu dezvoltarea continuă a tehnologiei de testare nedistructivă a aurului, metoda pietrei de încercare a fost înlocuită treptat de alte metode mai convenabile, simple și precise.
3. Metoda de cântărire
Aurul are o densitate mare, aurul pur având o densitate de 19,32 g/cm3 densitate. Când este cântărit cu mâna, se simte greu și are o senzație de greutate vizibilă. Deoarece densitatea aurului este mult mai mare decât cea a metalelor precum plumbul, argintul, cuprul, staniolul, fierul și zincul, fie că este vorba de alamă (cu o densitate de 8,9 g/cm3), aliaje pe bază de cupru sau materiale de imitație a aurului, cum ar fi aurul rar, sub-aur, imitație de aur etc., sau articole placate cu aur, articolele placate cu aur, cum ar fi bijuteriile din aur și umplute cu aur, nu au senzația de greutate a aurului pur atunci când sunt cântărite manual. Metoda de cântărire este cea mai eficientă pentru a distinge aurul de 24K. Cu toate acestea, ar putea fi mai eficientă pentru identificarea produselor placate cu aur sau umplute cu aur fabricate din aliaj de tungsten, care are o densitate similară aurului, deoarece este dificil să se simtă diferența dintre cele două cu mâna.
Densitatea platinei este de 21,45 g/cm3, iar masa aceluiași volum de platină este mai mult decât dublă față de cea a argintului (cu o densitate de 10,49 g/cm3). De asemenea, este mai densă decât aurul, ceea ce o face grea atunci când este cântărită manual. Prin urmare, atunci când se utilizează metoda cântăririi pentru a distinge între bijuteriile din platină, aur și argint, există o zicală: "Cea grea este platina sau aurul, cea ușoară este argintul sau alama".
Deoarece există, de asemenea, o diferență semnificativă de densitate între argint și aluminiu și oțel inoxidabil, metoda de cântărire poate fi, de asemenea, utilizată pentru a le distinge, spunând: "Aluminiul este ușor, argintul este greu, produsele din cupru și oțel nu sunt nici ușoare, nici grele".
4. Metoda ductilității
Ușurința de îndoire a bijuteriilor poate indica, de asemenea, în mod indirect, puritatea bijuteriilor din aur și tipul de material din metal prețios. Aurul pur are o flexibilitate excelentă, o manifestare cuprinzătoare a durității ridicate și a durității scăzute a aurului. Argintul este următorul, platina este mai dură decât argintul, iar cuprul are cea mai mare duritate. Aliajele aur-argint sunt ușor mai dure, iar aliajele aur-cupru sunt și mai dure; cu cât conținutul de aur din aliaj este mai mic, cu atât duritatea este mai mare. De exemplu, bijuteriile din aur pur sunt foarte moi atunci când sunt îndoite ușor la deschidere sau la închidere, în timp ce materialele din imitație de aur nu au această senzație. Prin urmare, aurul pur este ușor de îndoit și de spart, în timp ce bijuteriile din aur de puritate inferioară nu sunt ușor de îndoit și sunt predispuse la spargere.
Atunci când se utilizează această metodă pentru testarea bijuteriilor din aur și argint, trebuie acordată o atenție deosebită impactului lățimii și grosimii bijuteriilor asupra flexibilității acestora. În general, bijuteriile mai late și mai groase se simt mai dure atunci când sunt îndoite; invers, bijuteriile mai înguste și mai subțiri se simt mai moi.
5. Metoda de testare a durității
Duritatea bijuteriilor din metale prețioase este strâns legată de conținutul lor de aur; cu cât puritatea este mai mare, cu atât duritatea este mai mică. Aurul pur are o duritate foarte scăzută; o metodă obișnuită este mușcarea cu dinții. Deoarece duritatea dinților este mai mare decât cea a aurului, pe aur pot rămâne urme de mușcături, ceea ce indică faptul că este vorba de aur de înaltă puritate. În schimb, materialele care imită aurul au o duritate mai mare, ceea ce face dificilă lăsarea de urme de mușcături. În timpul testării, se folosește de obicei un ac de cupru dur pentru a zgâria ușor spatele sau o zonă discretă a bijuteriilor; cu cât zgârietura este mai adâncă, cu atât conținutul de aur este mai mare și viceversa, dacă zgârietura nu este evidentă sau superficială. Este important de reținut că, în testele comerciale, utilizarea acestei metode pentru a testa puritatea bijuteriilor din metale prețioase este considerată testare distructivă și ar trebui făcută cu acordul sau autorizația clientului.
Argintul pur are, de asemenea, o duritate scăzută și poate fi zgâriat cu unghia. Dacă bijuteriile sunt moi și nu rezistente, pot conține staniu sau plumb; dacă sunt tari și nu rezistente, pot fi fabricate din cupru (nichel-argint), fier sau alte aliaje.
6. Metoda de încercare la foc
După cum se spune, "aurul adevărat nu se teme de foc", iar "focul intens dezvăluie aurul adevărat". Aurul are un punct de topire ridicat (1063 ℃) și poate rămâne netopitor, neoxidat și fără modificări de culoare la temperaturi ridicate (sub punctul de topire). Chiar dacă temperatura depășește punctul de topire și aurul începe să se topească, acesta își păstrează culoarea. În schimb, aurul cu carate scăzute și imitațiile de aur își vor schimba culoarea, devenind chiar negre, atunci când sunt arse la foc roșu și răcite.
Punctul de topire al platinei (1773 ℃) este mai mare decât cel al aurului. După ardere și răcire, culoarea sa rămâne neschimbată, în timp ce argintul devine alb lăptos, roșiatic sau roșu-negru după ardere și răcire, în funcție de conținutul de argint.
7. Metoda de ascultare a sunetului și a tonului
Datorită durității scăzute a aurului, argintului și platinei, atunci când bijuteriile din aur masiv sau din aur de înaltă carate sunt aruncate în aer, sunetul lor la aterizare este surd, fără zgomot sau săritură. Atunci când bijuteriile cad pe o pardoseală dură de ciment, bijuteriile din aur sau platină cu carate înalte vor produce un sunet surd, cu o elasticitate redusă; bijuteriile cu carate mai mici, produsele din cupru sau oțel inoxidabil vor emite un sunet ascuțit și puternic, cu un salt ridicat. Aurul pur tradițional are sunet, dar nu are ton și are puțin efect de ricoșeu, în timp ce aurul amestecat are sunet, ton și efect de ricoșeu, cu un efect de ricoșeu mai mare și tonuri mai ascuțite și mai lungi care indică o puritate mai scăzută. Cu toate acestea, odată cu progresul tehnologiei de fabricare a bijuteriilor din aur, pe piața actuală au apărut multe produse din aur masiv întărit de înaltă rezistență, care îndeplinesc standardele aurului 999 și au o bună elasticitate.
Densitatea platinei este mai mare decât cea a aurului, iar caracteristicile sonore ale platinei atunci când este aruncată în aer și cade la pământ sunt similare cu cele ale aurului, ceea ce poate fi folosit pentru a distinge imitația de platină, bijuteriile placate cu platină și cele acoperite cu platină.
În mod similar, argintul sterlină și bijuteriile din argint de înaltă puritate au o densitate ridicată și o textură moale, rezultând într-o înălțime de ricoșeu scăzută atunci când cad pe o suprafață. În schimb, argintul fals sau bijuteriile din argint de puritate scăzută au o înălțime de ricoșeu relativ mai mare datorită densității și durității scăzute.
8. Metoda de marcare
Bijuteriile din aur trebuie să fie ștampilate în conformitate cu standardele internaționale pentru a indica puritatea lor. În țara noastră, aurul de 24K este marcat cu "pur", "aur fin", "aur roșu" sau " 24K", iar aurul de 18K este marcat cu " 18K " sau "750", printre alte etichete.
În țara noastră, puritatea argintului este reprezentată printr-o miime, procent sau fracțiune urmată de caracterul "s" (argint), cum ar fi "800s", "80s" și "80% S", toate indicând o puritate a argintului de 80%; la nivel internațional, este reprezentată de obicei printr-o miime urmată de "S" sau "Silver", cum ar fi "800 S" și "800 Silver", ambele indicând o puritate a argintului de 80%. Există, de asemenea, un sigiliu de material placat cu argint, reprezentat de obicei la nivel internațional prin "SF" (literele inițiale ale umpluturii de argint).
La nivel internațional, puritatea și calitatea platinei sunt indicate printr-un număr de o mie urmat de "Pt", "Plat" sau "Platinum", cum ar fi 950Pt care indică o puritate a platinei de 95%; în Statele Unite, este marcat doar cu "Pt" sau "Plat", ceea ce garantează că puritatea platinei este de peste 95%.
Secțiunea III Metoda hidrostatică (metoda densității)
1. Principiul detecției
Densitatea aurului pur este de 19,32 g/cm3. Dacă densitatea unui anumit ornament din metal prețios este măsurată ca fiind mai mică decât această valoare, se poate confirma că sunt amestecate alte metale. Dimensiunea densității este strâns legată de puritatea aurului. Puritatea aurului poate fi dedusă din densitate, care este principiul de bază al utilizării metodei densității pentru testarea purității bijuteriilor din metale prețioase.
Volumul bijuteriilor este egal cu suma dintre volumul de aur pur din bijuterii și volumul metalelor impure, care este:
V = Vpur + Vimpurități (6-1)
În formulă:
V-volumul accesoriului (ml);
Vpur-Volumul de aur pur din bijuterie este (mL)
Vimpurități -Volumul impurităților din bijuterie este (mL)
Folosind o balanță analitică de 1/10000 pentru cântărire precisă, masa bijuteriilor din aur este m; apoi, folosind un fir fin pentru a fixa bijuteriile, masa acestora în apă este măsurată cu precizie ca fiind m' (masa firului trebuie scăzută dacă este necesar). Conform principiului lui Arhimede, forța de plutire care acționează asupra unui obiect aflat în apă este egală cu masa apei pe care o deplasează, adică:
m - m' = V x ρ apă (6-2)
Densitatea obișnuită a apei este de 1 g/cm3 , rezultând: m - m' = V, Înlocuind ecuația (6-1) se obține:
m - m' = Vpur + V impurități
Conform relației dintre volumul și masa obiectului V = m/ρ, rezultă că:
Simplificând ecuația de mai sus și înlocuind densitatea aurului pur ρ pur =19,32 g/cm3 pentru a o converti în fracție de masă, obținem:
În formulă:
m - calitatea bijuteriilor (g);
m' - calitatea bijuteriilor în apă (g);
m pur - calitatea aurului pur din bijuterii (g);
ρ impurități - densitatea impurităților din bijuterii (g/cm3)
2. Metoda de luare a valorii impurităților ρ
Formula de mai sus este utilizată pentru a detecta conținutul de aur din bijuteriile din aur, iar cântărirea efectivă a balanței analitice permite obținerea acestuia. Valoarea impurităților rămâne să fie determinată. Conform experienței bijuteriilor din aur în principalele impurități pentru Ag și Cu, densitatea impurităților este determinată de conținutul relativ de impurități în Ag și Cu. Dintre acestea, densitatea Ag este de 10,49 g/cm3, iar densitatea Cu este de 8,90 g/cm3, astfel încât valoarea impurităților variază între 8,90 ~ 10,49/cm3. Valorile impurităților sunt următoarele:
Pentru aliajele din seria aur - argint (aur curat): ρ impurități = ρ argint = 10,49 g/cm3
Pentru aliajele din seria aur - cupru (aur amestecat): ρ impurități = ρ cupru = 8,90 g/cm3
Pentru aliajele din seria aur - argint - cupru (aur amestecat): ρ impurități =1/(x/ρ argint + y/ρ cupru), x+y = 1
Dacă x = y =0,5 , atunci ρ impurități =9,63 g/cm3
Dacă x:y = 1 : 2 , atunci x = 0,3333, y = 0,6666, ρ impurități = 9,375
Dacă x:y = 2 : 1 , atunci x = 0,6666, y = 0,3333, ρ impurități = 9.901
Analiza de mai sus arată că densitatea aliajului de aur și densitatea diferitelor tipuri și proporții de metale impure sunt principalii factori pentru calcularea cu exactitate a calității bijuteriilor din aur. Calitatea eșantionului poate fi calculată prin metoda densității, care este, de asemenea, o condiție necesară pentru testarea densității, numai atunci când tipurile și proporțiile de metale impure din eșantionul testat sunt cunoscute în prealabil.
Trebuie remarcat faptul că metoda hidrostatică poate determina mai precis conținutul de aur al bijuteriilor din aur pur. În mod alternativ, atunci când raporturile elementare ale componentelor aliajului sunt cunoscute, conținutul de aur din bijuterii poate fi calculat pe baza valorii densității detectate a bijuteriilor. Cu toate acestea, atunci când raporturile elementelor componente ale aliajului sunt necunoscute, este de obicei imposibil să se calculeze conținutul de aur din bijuterii pe baza valorii densității detectate. Prin urmare, atunci când componentele aliajului sunt incerte, nu există o corespondență biunivocă între conținutul de aur al bijuteriilor și valoarea densității.
3. Caracteristici ale metodei de detectare a densității
Metoda densității testează densitatea bijuteriilor folosind principiul lui Arhimede, calculând conținutul de calitate pe baza densității aliajelor de aur-argint-cupru în funcție de conținutul de aur. Această metodă are avantaje precum comoditatea, rapiditatea, eșantionarea nedistructivă, echipamentul minim și ușurința de operare. Distinge în mod eficient autenticitatea bijuteriilor din aur, cum ar fi determinarea dacă sunt din aur sau placate cu aur și măsurarea conținutului de aur al bijuteriilor din aur pur. Precizia inspecției este relativ ridicată pentru bijuteriile ștanțate fără sudură, cum ar fi inelele și lanțurile de bici. Cu toate acestea, nu poate testa bijuterii goale. Nu poate distinge impuritățile de densitate mare, cum ar fi tungstenul, care are o densitate de 19,35 g/cm3, foarte apropiată de cea a aurului pur, ceea ce face dificilă măsurarea prin această metodă. Eroarea în testarea calității bijuteriilor din aur K este semnificativă, în special atunci când există găuri de nisip și găuri de sudură în interiorul bijuteriilor, goluri pe suprafață unde lichidul de lucru nu poate pătrunde sau impurități altele decât aurul și argintul, care pot duce la erori în rezultatele detectării.
4. Metode de detecție
4.1 Metoda echilibrului cu două tăvi
4.1.1 Instrumente de testare
O balanță cu o sensibilitate de 0,1 mg, lichid de imersie, o masă mică și sârmă fină de cupru (părul poate fi folosit ca înlocuitor).
(1) Sold. Puteți alege o balanță mecanică sau electronică cu o sensibilitate de 0,1 mg.
(2) Lichid de imersie. Puteți alege etanol anhidru, tetraclorură de carbon, xilenă, apă sau etanol amestecat cu apă conținute într-un pahar de sticlă de 50 ml.
(3) Masă mică. O masă mică realizată dintr-o placă metalică, conform modelului de balanță, poate fi plasată deasupra tăvii de cântărire fără a afecta mișcarea de sus în jos a tăvii.
(4) Sârmă de cupru fină. Se taie mai multe bucăți de sârmă fină de cupru de lungime egală (Φ=0,2 mm), se cântăresc cu balanța și se selectează două segmente din fiecare grup cu masă totală egală, împărțindu-le în două grupuri. Rulați un capăt al celor două segmente mici dintr-un grup în cârlige mici și răsuciți celelalte capete împreună, astfel încât ambele cârlige mici să poată atârna simultan pe platoul de cântărire [figura 6-2(a)], un capăt poate fi agățat de suportul pentru probe, în timp ce celălalt capăt este scufundat în soluție [figura 6-2(b)]; un alt grup poate fi plasat direct pe platoul de cântărire. Dacă se utilizează păr, se pot omite toate detaliile și etapele de prelucrare ale firului fin de cupru și se poate realiza o buclă mică cu părul legat de bijuteria din aur, agățând-o de cârligul din mijloc al suportului pentru probe.
4.1.2 Etape de funcționare
(1) Verificați echilibrul punctelor zero. Îndepărtați firul fin de cupru, determinați punctul zero al balanței, reglați șurubul astfel încât sensibilitatea să nu fie mai mare de 0,0001g, apoi atârnați firul fin de cupru pe ambele părți și reglați punctul zero al balanței astfel încât indicatorul să se alinieze cu poziția "0"; dacă utilizați păr, acest pas de reglare a punctului zero al balanței după atârnarea firului de cupru poate fi omis.
(2) Determinați curba de corecție a temperaturii. Densitatea soluției de imersie variază la diferite temperaturi. Tabelul 6-1 enumeră densitățile etanolului, xilenului și tetraclorurii de carbon la diferite temperaturi. În practică, puritatea soluției organice, introducerea ulterioară de impurități și diferența de temperatură dintre termometru și temperatura paharului cu soluție de imersie pot face ca rezultatele măsurate să se abată de la datele din tabelul 6-1, unele dintre acestea diferind chiar semnificativ.
Tabelul 6-1 Densități ale soluțiilor de imersie cu etanol, xilen și tetraclorură de carbon la diferite temperaturi
| Infuzie | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Etanol | Etanol | Xilen | Xilen | Tetraclorură de carbon | Tetraclorură de carbon |
| Densitate /(g/cm3) | Temperatură / ℃ | Densitate / (g/cm3) | Temperatură / ℃ | Densitate /(g/cm3) | Temperatură / ℃ |
| 0.837 | 7 | 0.839 | 6 | 1.630 | 3 |
| 0.830 | 16 | 0.829 | 16 | 1.610 | 13 |
| 0.829 | 18 | 0.824 | 22 | 1.599 | 18 |
| 0.827 | 19 | 0.819 | 27 | 1.589 | 23 |
| 0.821 | 21 | 0.814 | 32 | 1.579 | 28 |
| 0.817 | 26 | 0.809 | 37 | 1.569 | 33 |
| 0.810 | 32 | 0.804 | 42 | 1.559 | 38 |
(3) Curățați bine bijuteriile din metal prețios și ștergeți-le cu etanol anhidru sau acetonă până la uscare.
(4) Agățați bijuteriile din aur pe cârligul din mijloc al tăvii de cântărire cu sârmă fină de cupru sau păr și cântăriți masa bijuteriilor din metal prețios m.
(5) Se scufundă bijuteriile din metale prețioase în paharul cu lichid de imersie și se cântărește masa bijuteriilor din aur în lichidul de imersie m.
(6) Calculați densitatea bijuteriilor din metale prețioase ρ aur =m/(m-m') x raportat la densitatea lichidului de imersie.
(7) Convertiți la finețea metalului prețios (aur sau argint) pe baza densității și a metalelor finale presupuse.
4.1.3 Note
(1) Bijuteriile din metale prețioase trebuie să fie curate și uscate; în caz contrar, eroarea va fi semnificativă.
(2) Curba de lucru trebuie să fie calibrată în mod regulat; nu poate fi o fixare unică.
(3) Atunci când bijuteriile din metal prețios sunt scufundate în soluție, nu le cântăriți imediat; agitați-le o vreme și verificați vizual dacă există bule. Dacă există bule mici vizibile, acestea trebuie îndepărtate.
(4) Etanolul, xilena și tetraclorura de carbon sunt toate volatile; măsurătorile trebuie să fie rapide și stabile și să aveți grijă să nu le vărsați pe balanță. După măsurare, acoperiți-l cu un capac special sau turnați-l într-o sticlă specială; nu îl turnați înapoi în recipientul original.
(5) Dacă există o situație în care densitatea o depășește pe cea a aurului, trebuie efectuată calibrarea.
(6) Numele, calitatea, forma, structura suprafeței și culoarea bijuteriilor din metale prețioase trebuie înregistrate, în special culoarea și suprafața. Structura este foarte importantă, deoarece poate preveni discrepanțele în ceea ce privește calitatea bijuteriilor care conțin tungsten. Păstrarea datelor originale permite analiza erorilor de detectare, ceea ce este benefic pentru gestionarea calității.
4.2 Metoda balanței electronice cu o singură tavă
4.2.1 Instrument
O balanță electronică cu o singură tavă cu o sensibilitate de 0,0001 g, lichid de imersie și suport de suspensie.
(1) Balanță electronică. Un singur pan, sensibilitate de 0,0001g sau mai sensibil, afișaj digital.
(2) Lichid de imersie. Similar cu metoda cuvei duble, deoarece nu există un suport de echilibru, se poate utiliza un pahar de laborator puțin mai mare pentru menținere.
(3) Cadru de suspensie. Acesta poate fi făcut mai mare, fixat în afara vasului de cântărire fără a afecta mișcarea în sus și în jos a vasului de cântărire, cu o înălțime care este de 1,5 ~ 2 ori mai mare decât cea a paharului cu lichid de imersie; de asemenea, este posibil să se cântărească în aer prin plasarea pe vasul de cântărire, ținând-o cu mâna în lichidul de imersie sau făcând un cârlig pe capacul balanței pentru a agăța eșantionul pe capacul balanței.
4.2.2 Etapele de funcționare
(1) Verificați punctul zero al balanței; consultați manualul de utilizare a balanței electronice pentru inspecție.
(2) Determinați curba de corecție a temperaturii utilizând metoda tigăii duble.
(3) Spălați și uscați bijuteriile din metale prețioase folosind metoda cu două tigăi.
(4) Așezați paharul cu lichid de imersie pe platoul de cântărire, instalați cadrul de suspensie, turnați lichidul de imersie și reglați balanța la zero.
(5) Puneți bijuteriile din metale prețioase pe platoul de cântărire, citiți masa bijuteriilor din metale prețioase m și înregistrați-o.
(6) Agățați bijuteriile din metale prețioase pe cadrul de suspensie cu păr, scufundați-le în lichidul de imersie, citiți direct diferența de masă a bijuteriilor din metale prețioase în aer și în lichidul de imersie (m-m') și înregistrați-o.
(7) Calculați densitatea bijuteriilor din metale prețioase folosind metoda cu două tigăi.
(8) Se convertește finețea bijuteriilor din metale prețioase prin metoda cu două tăvi.
4.2.3 Note
(1) Metoda cu o singură tavă nu are un tampon de masă, iar volatilitatea lichidului de imersie afectează semnificativ precizia. Prin urmare, timpul dintre punerea la zero și măsurarea masei trebuie să fie scurt, iar măsurătorile trebuie să fie rapide și stabile, în special vara, când intervalul de timp dintre două măsurători trebuie să fie redus la minimum.
(2) Tigaia de probă trebuie să fie centrată, iar paharul cu lichid de imersie trebuie plasat în centru; în caz contrar, aceasta va afecta rezultatele măsurătorilor.
(3) Sensibilitatea balanței electronice trebuie verificată, iar sistemul de afișare digitală trebuie, de asemenea, verificat cu standarde cunoscute.
(4) Aveți grijă când turnați lichidul și nu îl vărsați pe suprafața balanței electronice.
Secțiunea IV Metoda de analiză prin fluorescență cu raze X (metoda XRF)
Spectroscopia de fluorescență cu raze X (XRF) este o metodă analitică eficientă utilizată pe scară largă în metalurgie, minerit, petrol, protecția mediului, medicină, geologie, arheologie, investigații penale, cereale și petrol, finanțe și alte sectoare. Metoda spectroscopiei de fluorescență cu raze X pentru metale prețioase este una dintre metodele de testare recomandate de organizațiile financiare internaționale.
1. Principiile de bază ale analizei prin fluorescență cu raze X
Sonda electronică determină lungimea de undă (sau energia) și intensitatea liniilor spectrale caracteristice ale razelor X emise după excitarea probei. Analiza prin fluorescență cu raze X este similară cu aceasta, dar, spre deosebire de sonda electronică, lumina incidentă este reprezentată de raze X. Proba iradiată absoarbe razele X primare și este excitată pentru a emite raze X secundare. Diferitele raze X secundare sunt denumite fluorescență cu raze X, iar prin măsurarea lungimii de undă (sau a energiei) și a intensității acestor linii spectrale caracteristice, se poate determina conținutul de elemente.
2. Structura spectrometrului de fluorescență cu raze X
În 1948, Friedman (H. Friedman) și Birks (L. S. Birks) au creat primul spectrometru comercial de fluorescență cu raze X din lume. Timp de decenii, tehnologia spectrometrelor de fluorescență cu raze X s-a dezvoltat rapid, apărând continuu noi modele caracterizate prin viteză, flexibilitate și precizie. Spectrometrele de fluorescență cu raze X sunt împărțite în două categorii principale: spectrometre de fluorescență cu raze X dispersive în lungime de undă și spectrometre de fluorescență cu raze X dispersive în energie. Cele dintâi pot fi împărțite în tipuri secvențiale și simultane.
2.1 Spectrometru secvențial de fluorescență cu raze X cu dispersie în lungime de undă
Spectrometrul secvențial de fluorescență cu raze X cu dispersie pe lungime de undă constă în principal dintr-un tub cu raze X, un sistem spectroscopic, un sistem de detecție și un sistem de înregistrare. Structura instrumentului este prezentată în figura 6-3.
(1) Tub cu raze X.
Tubul cu raze X este dispozitivul care generează razele X, în esență o diodă de vid de înaltă tensiune, care include un catod care emite electroni și un anod (țintă) care primește electroni. Electronii bombardează suprafața țintei anodice pentru a produce raze X, care sunt emise de fereastra tubului cu raze X și iradiază proba. Materialele elementelor ușoare sunt selectate pentru a reduce absorbția razelor X de diferite lungimi de undă de către fereastră, iar tuburile cu raze X utilizate în mod obișnuit folosesc adesea ferestre de beriliu.
(2) Sistem spectroscopic.
Se compune din mai multe părți, inclusiv camera de probă, fantele și cristalele spectroscopice. Camera de probe este locul în care sunt stocate probele, incluzând componente precum tăvițe pentru probe, cutii, suporturi pentru probe și mecanisme de rotație a probelor. Probele pot fi solide (blocuri, plăci, tije, pulberi etc.) sau lichide. Fanta, cunoscută și sub numele de colimator sau rețea prismată, are rolul de a intercepta razele X divergente generate de probă, transformându-le în fascicule paralele care sunt proiectate pe cristalul spectroscopic sau pe fereastra detectorului. Rolul cristalului spectroscopic este de a separa sau dispersa liniile spectrale de diferite lungimi de undă. Principiul de bază al dispersiei este utilizarea fenomenului de difracție al cristalului pentru a separa liniile spectrale caracteristice de diferite lungimi de undă, permițând selectarea razelor X caracteristice ale elementelor măsurate pentru determinare.
(3) Sistem de detecție.
Acesta primește raze X și le convertește în semnale măsurabile sau observabile. Semnalele, cum ar fi lumina vizibilă, semnalele de impulsuri electrice etc., sunt măsurate prin circuite electronice. Detectoarele comune din spectrometrele moderne de fluorescență cu raze X includ contoare de scintilație, contoare proporționale și detectoare semiconductoare.
Contor cu scintilație: Este un contor utilizat în mod obișnuit cu o eficiență ridicată de detectare a razelor X pe unde scurte, iar eficiența sa de detectare a elementelor mai grele poate fi apropiată de cea a razelor X cu o lungime de undă mai mică de 3A. Se compune dintr-un scintilator, un tub fotomultiplicator, o sursă de alimentare de înaltă tensiune și alte componente în analiza cu raze X a rezoluției sale energetice pentru elementele grele pentru 25%-30% și pentru elementele ușoare pentru 50%-60%.
Contoare proporționale: Se împart în contoare proporționale închise și contoare proporționale cu debit de gaz.
Contoarele proporționale sunt utilizate pentru detectarea razelor X cu lungimi de undă mai mari de 3A. Spectrometrele moderne de raze X utilizează de obicei contoare proporționale cu flux de gaz. Pentru a reduce absorbția razelor X cu undă lungă, filmul de poliester acoperit cu aluminiu utilizat ca material pentru fereastra detectorului este foarte subțire (de obicei 6um, dar există și mai subțire). Fereastra subțire nu poate preveni scurgerile de gaz, astfel încât se introduce gaz proaspăt pentru a expulza aerul folosind fluxul de gaz. Gazul P10 (90% argon, 10% metan) este cel mai utilizat gaz mixt. Rezoluția energetică a contoarelor proporționale este mai bună decât cea a contoarelor cu scintilație.
Contoarele proporționale închise sigilează permanent gazele ionizate, cum ar fi gazele inerte, oxigenul, azotul etc., pentru a preveni scurgerile de gaze și sunt echipate cu ferestre relativ groase din beriliu sau mică, grosimea ferestrei din mică fiind de obicei de 12-15um. Alte condiții sunt identice cu cele ale contoarelor proporționale de debit de gaz.
Detectoare semiconductoare: Folosite în principal în spectrometrele dispersive de energie, avantajele lor sunt eficiența ridicată de detectare și rezoluția energetică, permițând detectarea energiei din majoritatea spectrelor caracteristice ale elementelor ușoare și grele.
(4) Sistem de înregistrare.
Compus dintr-un amplificator, un analizor de amplitudine a impulsurilor și o secțiune de citire. Amplificator: include un preamplificator și un amplificator liniar (amplificatorul principal). Amplitudinea impulsurilor emise de contoarele de scintilație și de contoarele proporționale variază, în general, de la zeci la sute de milivolți; semnalele electrice slabe nu pot fi numărate direct și trebuie amplificate. Preamplificatorul amplifică mai întâi, de obicei de zece până la câteva zeci de ori, iar amplificatorul principal amplifică în continuare impulsurile semnalului de intrare, rezultând amplitudini ale impulsurilor care îndeplinesc cerințele circuitului de discriminare ulterior, cu factori de amplificare care ating 500-1000 de ori. Analizor de amplitudine a impulsurilor: funcția sa este de a selecta o anumită gamă de amplitudini ale impulsurilor, permițând distingerea impulsurilor liniei de analiză de interferențe și fundal, suprimând în același timp interferențele și reducând costurile pentru a îmbunătăți sensibilitatea și precizia analizei. Secțiunea de citire cuprinde un calibrator, un raportmetru, o imprimantă și alte componente.
2.2 Spectrometru de fluorescență cu raze X automatizat simultan (cunoscut și ca spectrometru de fluorescență cu raze X cu canale multiple)
Acesta cuprinde o serie de instrumente cu un singur canal, fiecare având propriul cristal, colimator, detector, amplificator, analizor de înălțime a impulsului și calibrator de numărare, dispuse radial în jurul unui tub de raze X comun și a unei probe. Majoritatea canalelor sunt fixe, ceea ce înseamnă că analizează anumite linii spectrale ale elementelor la un unghi de 20, fiind echipate cu cele mai bune componente potrivite pentru linia spectrală a elementului respectiv. Acest tip de canal se numește canal fix. În prezent, pot fi văzute modele de instrumente cu 22 de canale, 28 de canale, 30 de canale etc. Un alt tip de canal este canalul de scanare; un spectrometru multicanal are 1-3 canale de scanare, care au mecanisme acționate de motoare pentru analiza calitativă cu scanare de 2ϴ.
Instrumentele cu canale multiple pot determina simultan diferite elemente dintr-o probă, ceea ce le face potrivite pentru analiza unui număr mare de probe similare. Cu toate acestea, acest tip de instrument are o structură mare, este costisitor, iar aplicarea sa ar putea fi mai extinsă.
2.3 Spectrometru de fluorescență cu raze X cu dispersie energetică
Comparația dintre spectrometrul de fluorescență cu raze X dispersiv în lungime de undă și spectrometrul de fluorescență cu raze X dispersiv în energie constă doar în diferența de separare (dispersie) a razelor X caracteristice emise de eșantion. Primul utilizează cristale pentru spectroscopie, în timp ce al doilea utilizează în mod obișnuit un detector semiconductor cu rezoluție energetică ridicată și un analizor de amplitudine a impulsurilor cu canale multiple pentru analiza dispersiei energetice. Structura unui spectrometru X dispersiv energetic modern este prezentată în figura 6-4.
În spectrometrele de fluorescență cu raze X cu dispersie energetică, sursa de raze X poate fi un tub cu raze X sau un izotop radioactiv ca sursă de excitație. Razele X caracteristice emise de probă sunt trimise la un detector semiconductor [detector Si(Li) utilizat în mod obișnuit] pentru detectare, rezultând o serie de impulsuri de curent proporționale cu amplitudinea și energia fotonilor. După amplificarea ieșirii detectorului, aceasta este trimisă la un analizor multicanal al înălțimii impulsurilor pentru analiza impulsurilor. Diferitele distribuții ale înălțimii impulsurilor obținute sunt afișate sau înregistrate ca spectre energetice, imaginea afișată fiind un spectru al intensității în funcție de înălțimea impulsului sau al intensității în funcție de energia fotonică. Concentrația (conținutul) de elemente este determinată pe baza înălțimii vârfurilor spectrului de energie.
Deoarece, în majoritatea cazurilor, izotopii radioactivi sunt utilizați ca surse de excitare, acest tip de raze X este cunoscut și sub denumirea de raze XX "moi". Spectrometrul de fluorescență cu raze X dispersive energetic realizat cu raze X "moi" este ușor deoarece elimină o mulțime de componente și sisteme legate de sursa de raze X.
3. Caracteristici ale analizei spectroscopice de fluorescență cu raze X
3.1 Avantaje
(1) O gamă largă de elemente poate fi analizată; aproape toate primele 92 de elemente din tabelul periodic pot fi analizate.
(2) Gama de conținuturi de elemente care pot fi analizate este destul de largă, de la câteva sute de miimi la 100%, cu o precizie comparabilă cu alte metode de detecție.
(3) Această metodă este o metodă analitică nedistructivă, ceea ce înseamnă că proba nu va fi deteriorată în timpul procesului de analiză, nu va provoca modificări ale stării chimice și nu va duce la dispersia probei. Același eșantion poate fi măsurat în mod repetat, răspunzând nevoilor de detectare a bijuteriilor din metale prețioase. Este deosebit de potrivit pentru evaluarea calității și verificarea autenticității produselor din metale prețioase.
(4) Viteza de analiză este rapidă. Timpul necesar pentru măsurare este legat de precizia măsurării, dar este în general foarte scurt, iar toate elementele care trebuie măsurate în eșantion pot fi finalizate în 2-5 minute.
(5) Este independent de morfologia probei analitice și de starea legăturii chimice; pot fi analizate probe solide, lichide, blocuri presate, pulberi, filme sau probe de orice dimensiune.
(6) Costul analizei este scăzut, iar experiența profesională și competențele tehnice necesare operatorilor nu sunt ridicate.
3.2 Limitări
(1) Elementele nemetalice și cele dintre metale și nemetale sunt dificil de detectat cu acuratețe. La testarea cu metodele parametrilor de bază, vor apărea erori dacă proba de testare conține elemente ușoare precum C, H sau O.
(2) Sunt necesare probe reprezentative pentru crearea curbelor standard, iar precizia rezultatelor analizei se bazează pe analiza chimică a probelor standard, care poate fi ușor afectată de interferența altor elemente și de suprapunerea vârfurilor. Modelul curbei standard trebuie să fie actualizat ocazional; atunci când apar modificări ale instrumentului sau ale probelor standard, modelul curbei standard trebuie, de asemenea, să se schimbe.
(3) Există o amenințare potențială de contaminare din surse de izotopi radioactivi.
(4) Metoda XRF are o eroare de detecție mare pentru bijuteriile din aur cu matrici diferite, nu ia în considerare proprietățile și uniformitatea probelor și, în special, nu poate face detecții precise pentru bijuteriile din aur tratate la suprafață și pentru articolele placate cu aur. Limitarea metodei densității constă în faptul că, dacă tipul de aliaj este judecat incorect, aceasta poate duce la erori semnificative sau chiar la concluzii incorecte. Cu toate acestea, în cazul în care proporțiile relative ale tipului de aliaj și ale elementelor de impuritate sunt cunoscute în prealabil, precizia măsurătorilor sale o depășește pe cea a altor metode. Prin urmare, în aplicații specifice, combinarea metodei densității și a spectroscopiei de fluorescență cu raze X este o abordare foarte eficientă, în care cele două metode se completează reciproc pentru verificare: utilizarea spectroscopiei de fluorescență cu raze X pentru a detecta tipul de aliaj, măsurarea aproximativă a proporțiilor relative ale diferitelor elemente de impuritate și apoi utilizarea metodei densității pentru a determina conținutul acestora se aplică pe scară largă în stațiile de control al calității bijuteriilor, cu condiția ca metalul prețios să fie un aliaj uniform și să nu fie placat cu aur sau aurit.
4. Metode de analiză calitativă și cantitativă a spectrometrului de fluorescență cu raze X
4.1 Pregătirea eșantionului
Înainte de analiză, verificați varietatea probei, semnele, aspectul etc.; probele cu suprafețe murdare trebuie șterse pentru a vă asigura că suprafața de măsurare este lipsită de contaminanți.
În plus față de instituțiile de testare, companiile de bijuterii utilizează pe scară largă spectrometrele de fluorescență cu raze X pentru a monitoriza calitatea materialelor și a produselor în timpul producției. Probele care urmează să fie analizate pot fi solide sau soluții apoase, iar starea probei afectează eroarea de măsurare. Probele solide trebuie să aibă suprafețe curate, lipsite de contaminanți. Pentru probele solide de metale prețioase, trebuie acordată atenție erorilor cauzate de segregarea componentelor. De exemplu, din cauza segregării, piesele turnate de bijuterii realizate din același arbore de aur, dar situate în poziții diferite, pot avea calități diferite. Eșantioanele cu aceeași compoziție chimică, dar cu procese de tratament termic, vor produce rate de numărare diferite. Pentru eșantioanele de metale prețioase neuniforme, acestea trebuie topite din nou pentru a obține uniformitate, răcite rapid și apoi laminate în foi sau scoase din fractură; eșantioanele cu suprafață neuniformă trebuie lustruite; pentru eșantioanele de pulberi, acestea trebuie măcinate la 300-400 ochiuri și apoi presate în discuri sau plasate în suporturi de eșantioane pentru măsurare. Probele lichide pot fi aruncate pe hârtie de filtru și, după uscarea umidității cu o lampă cu infraroșu, pot fi măsurate sau sigilate în suporturi de probe.
4.2 Analiză calitativă pentru determinarea principalelor elemente și a impurităților componente ale probei
Diferitele elemente au lungimi de undă sau energii specifice ale razelor X fluorescente, astfel încât compoziția elementelor poate fi determinată pe baza lungimii de undă sau a energiei razelor X fluorescente. În cazul unui spectrometru dispersiv în lungime de undă, lungimea de undă λ a razelor X poate fi determinată din unghiul 2ϴ la care se rotește detectorul pentru un cristal cu o anumită distanță interplanară, determinând astfel compoziția elementară. În cazul spectrometrelor dispersive în energie, energia poate fi identificată pe canale, determinându-se astfel elementele și componentele prezente. Cu toate acestea, identificarea manuală este încă necesară în cazul în care conținutul de elemente este prea scăzut sau există interferențe între liniile spectrale ale elementelor. În primul rând, identificați materialul țintă al tubului cu raze X. Măsurați razele X și liniile însoțitoare ale vârfurilor puternice, apoi etichetați liniile spectrale rămase pe baza energiei. Atunci când se analizează linii spectrale necunoscute, trebuie luați în considerare factori precum sursa și proprietățile probei pentru a face o apreciere completă.
4.3 Selectarea probelor standard și trasarea curbelor de calibrare
Pe baza rezultatelor analizei calitative, se selectează probe standard care corespund nivelului de puritate și componentelor impurităților. În general, se aplică următoarele cerințe:
(1) Tipurile de elemente din eșantionul standard trebuie să fie similare cu cele din eșantionul necunoscut și trebuie să fie aceleași.
(2) Conținutul tuturor componentelor din eșantionul standard trebuie să fie cunoscut.
(3) Intervalul de conținut al elementelor măsurate în eșantionul standard trebuie să includă toate elementele măsurate în eșantionul necunoscut.
(4) Starea eșantionului standard (cum ar fi dimensiunea particulelor eșantioanelor de pulbere, netezimea suprafeței eșantioanelor solide și starea chimică a elementelor măsurate etc.) trebuie să fie în concordanță cu eșantionul necunoscut sau trebuie să poată fi prelucrată pentru a fi în concordanță prin metode adecvate.
Testarea probelor, fiecare măsurată de cel puțin trei ori. După măsurători repetate, se calculează valoarea medie și apoi se utilizează valorile standard ale conținutului fiecărui element și valorile medii corespunzătoare ca parametri pentru a trasa curba de calibrare și a deriva ecuația liniară. În general, laboratoarele trebuie să verifice periodic curba de calibrare.
4.4 Detectarea probelor și calcularea rezultatelor analizelor cantitative
Proba este testată într-o cameră de probă și analizată cantitativ prin spectrometrie de fluorescență cu raze X, care se bazează pe faptul că intensitatea fluorescenței razelor X a unui element Ii este direct proporțională cu cantitatea elementului respectiv din proba Ci
Ii = Is x Ci
În formulă, Is este intensitatea fluorescenței cu raze X a elementului atunci când Ci =100%.
Conform formulei de mai sus, analiza cantitativă poate fi efectuată utilizând metode de curbă standard, metode incrementale, metode de standard intern etc. Cu toate acestea, aceste metode necesită ca compoziția eșantionului standard să fie cât mai asemănătoare cu cea a eșantionului de testare; în caz contrar, efectul matricei eșantionului de testare se referă la modificările compoziției chimice de bază și ale stării fizice și chimice a eșantionului, care afectează intensitatea fluorescenței razelor X. Modificările compoziției chimice pot afecta absorbția de către eșantion a razelor X primare și fluorescența razelor X și pot modifica, de asemenea, efectul de intensificare a fluorescenței.
Pe baza curbei de calibrare, înlocuiți valorile măsurate în ecuația liniară a curbei de calibrare pentru a calcula valoarea corectată a măsurării eșantionului. Pentru fiecare eșantion, selectați nu mai puțin de trei valori de testare reprezentative din locații diferite și calculați media acestora prin măsurători repetate.
5. Afectarea acurateței de detecție a metodei XRF
XRF utilizează relația dintre intensitatea fluorescentă a elementelor și conținutul acestora în multe substanțe standard cu proprietăți similare pentru a stabili o curbă de calibrare matematică și apoi determină conținutul prin măsurarea intensității fluorescente a elementelor în probe necunoscute. Pentru a obține rezultate de detecție extrem de precise, stabilirea curbei de lucru standard și alegerea metodelor de calcul sunt foarte importante.
5.1 Curba de lucru standard
Substanțele standard (probele standard) reprezintă baza pentru stabilirea curbelor de lucru standard. Cu toate acestea, în prezent este nevoie de mai multe substanțe standard disponibile în comerț pentru bijuterii din metale prețioase pe piața internă, iar tipurile de impurități din ornamentele din metale prețioase sunt diverse. Este dificil să se îndeplinească cerințele privind substanțele standard care corespund compoziției impurităților, deoarece acestea se bazează exclusiv pe substanțele standard naționale disponibile în comerț. Acest lucru conduce la abateri semnificative ale rezultatelor analitice din cauza efectelor matricei. De exemplu, în calibrarea substanțelor standard din seria aurului, dacă nu există elemente de impuritate precum nichelul, atunci utilizarea unui spectrometru de fluorescență cu raze X pentru a măsura aurul alb K cu conținut de nichel va duce inevitabil la erori.
Atunci când se stabilește o curbă de lucru pentru ajustare, este esențial să se selecteze în mod rezonabil elementele de corecție. Fie că este vorba de intensificare, absorbție, suprapunere sau interferență, trebuie luate în considerare erorile calculate după ajustarea curbei și abaterile reale de testare ale probelor standard pentru a determina dacă elementele și metodele selectate sunt cu adevărat eficiente.
Cel mai important criteriu în timpul ajustării curbei este că punctele de conținut aparent de pe curbă trebuie să fie similare cu punctele de valoare recomandate. Coeficienții de corecție calculați trebuie să aibă valori pozitive și negative, astfel încât rezultatele testelor reale să fie mai apropiate de valorile lor reale, făcând datele de măsurare autentice și fiabile.
5.2 Selectarea metodelor de calcul
Spectroscopia de fluorescență cu raze X utilizează în mod obișnuit trei metode de analiză cantitativă: metoda directă, metoda diferenței și metoda normalizării.
(1) Metoda directă. Aceasta calculează conținutul de Au prin înlocuirea intensității de Au în ecuația relației liniare corespunzătoare intensității și conținutului.
(2) Metoda diferenței. Se obține conținutul elementului principal prin scăderea directă a conținutului de elemente impure din cantitatea totală de 100%.
(3) Metoda normalizării. Aceasta presupune că conținutul normalizat este de 100%, însumează valorile conținutului fiecărui element și le compară cu 100%. Partea excedentară este ponderată pentru fiecare element pentru a obține valorile finale ale conținutului fiecărui element.
Atunci când conținutul elementului de metal prețios care trebuie testat este mai mare de 75%, relația liniară dintre conținutul elementului principal și intensitate devine mai slabă, iar rezultatele obținute direct din relația liniară tind să fie inexacte. Trecerea la relația liniară a elementelor de impuritate poate produce un conținut relativ precis al elementelor de impuritate. Utilizarea metodei de normalizare sau a metodei de sustragere a diferențelor poate oferi un conținut mai precis al elementelor principale. Atunci când conținutul de elemente de metale prețioase este mai mic de 75%, utilizarea relației liniare dintre intensitate și conținutul de Au direct pentru calcule oferă rezultate mai precise.
Copywrite @ Sobling.Jewelry - Producător de bijuterii personalizate, fabrică de bijuterii OEM și ODM
Secțiunea V Metoda încercării la foc (metoda Cupellation)
Încercarea la foc, cunoscută și sub numele de metoda cupellation, determină conținutul de componente de metale prețioase din minerale și produse metalice prin topire și prăjire. Încercarea la foc nu este doar un mijloc antic de îmbogățire a aurului și argintului, ci și o metodă importantă de analiză a aurului și argintului. Industriile geologice, miniere și de topire a aurului și argintului, atât la nivel național, cât și internațional, o aplică pe scară largă ca fiind cea mai fiabilă metodă analitică în producție.
Încercarea la foc este recunoscută la nivel internațional ca fiind cea mai precisă metodă. Mai multe țări au desemnat-o ca standard național și a devenit metoda de arbitraj desemnată la nivel internațional pentru determinarea conținutului de aur. Standardul chinez "Reglementări și metode de denumire pentru puritatea metalelor prețioase din bijuterii" (GB 11887-2012) desemnează, de asemenea, testarea la foc ca metodă de arbitraj pentru măsurarea conținutului de aur în aliajele de aur.
1. Principiul metodei de testare la foc
Cântăriți o anumită masă de probă de aur care urmează să fie analizată, adăugați o cantitate adecvată de argint, înfășurați-o în folie de plumb și topiți-o la o temperatură ridicată. Plumbul topit poate capta aurul, argintul și metalele prețioase, dizolvând complet aurul și argintul expuse în stare topită. Plumbul din aliajul topit este ușor oxidat în aer sau oxigen, formând oxid de plumb topit. Tensiunea superficială și densitatea relativă a oxidului de plumb diferă de cele ale plumbului topit, ceea ce face ca plumbul topit să se scufunde la fund și să formeze un buton de plumb. În același timp, cenușa poroasă absoarbe oxidul de plumb topit datorită proprietăților sale de umectare și acțiunii capilare. Forța de coeziune a plumbului topit este puternică și nu este absorbită de vasul cu cenușă. După ce oxidul de plumb topit se infiltrează în vasul cu cenușă, plumbul topit expune o nouă suprafață și este oxidat din nou, iar vasul cu cenușă absoarbe oxidul de plumb topit nou format. Acest proces continuă în mod repetat până când tot plumbul este oxidat în oxid de plumb și absorbit de vasul de cenușă, obținându-se o bună separare a butonului de plumb și a zgurii. În timpul acestui proces, alte elemente de metal de bază pot, de asemenea, să formeze parțial sau complet oxizi volatili sau să fie absorbite de vasul de cenușă, atingând obiectivul de eliminare a elementelor impure și de obținere a unor particule de metal prețios mai pure. După suflarea cenușii, particulele de aliaj sunt tratate folosind proprietatea conform căreia argintul se dizolvă în acid nitric, în timp ce aurul nu, dizolvând argintul în acid nitric și separând aurul. Conținutul de aur al probei se calculează după cântărirea aurului separat de acidul nitric și corectarea acestuia cu o probă standard de aur pur măsurată simultan.
2. Avantaje și dezavantaje ale evaluării incendiilor
2.1 Avantaje
(1) Metoda testului la foc are o gamă largă de aplicații și poate fi utilizată pentru a determina conținutul de aur în diverse bijuterii din aur și aur K cu conținut de aur între 333,0% și 999,5%. Ea este recunoscută ca o metodă clasică de testare în instituțiile de testare din industria bijuteriilor.
(2) Rezultatele analizei sunt fiabile, cu precizie și acuratețe ridicate.
(3) Dimensiunea eșantionului este mare și reprezentativă, ceea ce poate reduce semnificativ erorile de eșantionare.
2.2 Dezavantaje
(1) Este o metodă distructivă care necesită distrugerea probelor pentru testare, ceea ce duce la costuri ridicate de detecție.
(2) Nu este potrivit pentru probele de bijuterii din aur de înaltă puritate (conținut de aur mai mare de 999,5%) și probele care conțin impurități insolubile în acid nitric (cum ar fi Ir, Pt, Rh etc.).
(3) Procesul de fuziune a cenușii necesită utilizarea elementului nociv Pb ca colector, ceea ce prezintă riscuri de siguranță pentru sănătatea inspectorilor și pentru mediu.
(4) Procesul de analiză este îndelungat, cu multe etape experimentale și operațiuni complexe, care necesită un nivel ridicat de competențe profesionale și experiență din partea personalului experimental.
3. Echipamente și ustensile utilizate în metoda de testare la foc
3.1 Cuptor de suflare a cenușii
Cuptorul de suflare a cenușii la temperatură ridicată este utilizat pentru testarea focului (un cuptor cu mufă). Cuptorul cu mufă conceput special pentru suflarea cenușii trebuie să aibă orificii de admisie și evacuare a aerului pentru a permite circulația aerului, de preferință capabil să preîncălzească aerul și să asigure un pasaj stabil, după cum se arată în figura 6-5, temperatura cuptorului putând fi încălzită uniform de la temperatura camerei la 1100 ℃.
3.2 Balanță analitică
Metoda testului la foc este o metodă de analiză a calității care are cerințe stricte pentru balanța analitică, necesitând în general o sensibilitate a balanței analitice de precizie de 0,01 mg. Balanța și greutățile trebuie calibrate în mod regulat, ciclurile de calibrare fiind stabilite în mod ideal la o lună sau un trimestru, în funcție de volumul de muncă.
3.3 Coș de separare a aurului
Materialele utilizate pentru fabricarea coșurilor de separare a aurului variază în funcție de țară. În China, laboratoarele de analiză folosesc adesea plăci de platină sau de oțel inoxidabil, așa cum se arată în figura 6-6.
3.4 Laminorul
Folosit pentru a comprima aliajul în foi subțiri, ceea ce necesită ca grosimea foilor laminate să fie uniformă și constantă pentru a evita creșterea erorilor analitice.
3.5 Tavă de cenușă
Cenușa este un recipient refractar poros care absoarbe oxidul de plumb în timpul procesului de suflare a plumbului. Printre vasele obișnuite pentru cenușă se numără vasele pentru cenușă de ciment, vasele pentru cenușă de ciment cu cenușă de oase și vasele pentru cenușă de magnezie (figura 6-7).
4. Etapele de analiză ale testului la foc
Luând ca exemplu bijuteriile din aliaj de aur cu conținut de aur între 333,0 și 999,5, procesul de analiză a conținutului de aur este împărțit în principal în opt etape: preanaliză, cântărire, reaprovizionare cu argint, placare cu plumb, suflare cu cenușă, laminare, separare a aurului și calcularea rezultatelor.
4.1 Pre-analiză
Metodele comune de preanaliză includ metoda greutății și spectroscopia de fluorescență cu raze X (XRF). Metoda greutății are o precizie mai mare pentru preanaliză, dar durează mai mult. Metoda XRF este rapidă și poate analiza simultan conținutul de elemente impure din probă, dar are o marjă de eroare mai mare. Pentru probe generale, XRF poate fi utilizat pentru preanaliză pentru a înțelege compoziția de bază a probei, facilitând calcularea calității probelor standard de argint, cupru, nichel etc. Pentru forme neregulate sau probe cu erori de analiză XRF mai mari, metoda greutății poate fi utilizată pentru preanaliză.
4.2 Cântărire
Se cântăresc 200-300 mg de probe de aur standard în trei sau patru porții și trei sau patru porții de probe de testare echivalente cu calitatea aurului standard, cu o precizie de 0,01 mg. Probele trebuie tăiate în bucăți mici, amestecate uniform și cântărite pentru a face cântărirea mai reprezentativă. Cântărirea aurului standard și a eșantioanelor trebuie să respecte principiul coerenței, raporturile componentelor fiind cât mai asemănătoare posibil. Abaterea de cântărire între aurul etalon paralel și eșantioanele paralele trebuie să fie controlată în limita a 2%.
4.3 Reaprovizionarea cu argint
Atunci când se suplimentează argintul, raportul dintre argint și aur este esențial. Dacă argintul este mai mic decât dublul cantității de aur, separarea aurului nu poate avea loc. Un raport mare între aur și argint poate provoca cu ușurință ruperea rolei de aur. Este mai adecvat ca cantitatea de argint să fie de 2,1-2,5 ori mai mare decât cea de aur. Cantitatea de argint extrem de slabă ar trebui să fie controlată în limita a 1%. Având în vedere cantitatea totală de metale de bază conținută în eșantion, trebuie adăugată o cantitate adecvată de cupru proporțional cu aurul standard.
4.4 Placare cu plumb
Înveliți separat aurul standard cântărit și eșantionul în folie de plumb, rulați-le și numerotați-le. Greutatea foliei de plumb este în general de 3,5 g, iar cantitatea de plumb ambalată pentru aurul standard și eșantion trebuie să fie cât mai constantă posibil. Cantitatea de plumb este proporțională cu conținutul de impurități al probei; dacă conținutul de cupru și nichel este ridicat, cantitatea de plumb poate fi mărită. Plumbul și proba trebuie ambalate strâns pentru a minimiza spațiile libere, evitând pierderile prin stropire cauzate de expansiunea aerului după plasarea plumbului, după cum se arată în figura 6-8.
Notă: Numerele din figură sunt numere de eșantion; același lucru se aplică și mai jos
4.5 Suflare cenușă
Se plasează aurul standard învelit în folie de plumb și proba în cuptorul de suflare a cenușii, aranjând aurul standard și proba în cruce pentru a evita discrepanțele de temperatură. Creuzetul trebuie preîncălzit la peste 920 ℃ pentru a preveni împrăștierea materiei organice reziduale și a altor substanțe volatile. Se menține temperatura cuptorului la 920-1000 ℃ și se continuă încălzirea într-o atmosferă oxidantă până la topirea completă a probei, timp de aproximativ 25 de minute. Dacă se utilizează un cuptor închis de suflare a cenușii, după menținerea acestuia la 920-1000 ℃ timp de 30-40 min, se deschide ușor ușa cuptorului pentru suflarea cenușii oxidante și se închide după 10-15 min.
După terminarea suflării cenușii, opriți încălzirea și lăsați cuptorul să se răcească sub 700 ℃ înainte de a-l îndepărta, după cum se arată în figura 6-9, pentru a evita răcirea rapidă care ar putea provoca oxidarea rapidă a aglomeratelor, ceea ce ar duce la stropire și stropire.
4.6 Laminare
Folosiți o perie pentru a îndepărta materialele cenușii care au aderat la particulele de aliaj, aplatizați-le pe o nicovală (figura 6-10) și apoi recoaceți la 700 ℃. Utilizați un laminor pentru a rula particulele de aliaj în foi subțiri de 0,15-0,2 mm (figura 6-11), apoi recoaceți din nou, evitând o durată excesivă. Direcția în care particulele de aliaj sunt introduse în timpul laminării trebuie să fie constantă pentru a preveni fisurarea și pierderea probelor. Grosimea tablelor laminate trebuie să fie uniformă pentru a asigura consecvența în adăugarea de valoare. Utilizați o ștampilă digitală de oțel pentru a marca și a rula într-o formă cilindrică (figura 6-12).

Figura 6-10 Aplatizarea particulelor de aliaj

Figura 6-11 Laminarea foilor subțiri
4.7 Separarea aurului
Folosiți acid azotic pentru a dizolva argintul din rola de aliaj de aur. Înainte de separarea aurului, se curăță rola de aliaj, balonul sau coșul pentru a preveni contaminarea sau introducerea de ioni de clorură. Se scufundă rola de aur într-un balon de separare care conține 20 ml de acid azotic aproape de punctul de fierbere, menținându-l în permanență sub punctul de fierbere la o temperatură apropiată de punctul de fierbere, și se încălzește continuu timp de 15 minute sau până când ceața de sare de oxid de azot este eliminată, așa cum se arată în figura 6-13. Se toarnă încet soluția, se spală rola de aur cu apă fierbinte de 3-5 ori, apoi se scufundă în acid nitric în fierbere și se spală din nou.
Se transferă cu grijă aurul standard după separare într-un creuzet de porțelan, se usucă și se arde până capătă o culoare galben-aurie, după cum se arată în figura 6-14. După răcire, se cântărește masa cilindrului de aur, care este precisă la 0,01 mg.
4.8 Rezultatul calculului
Conținutul de aur Wt(Au) se calculează în conformitate cu formula (6-3), rezultatul fiind rotunjit la o zecimală:
În formulă:
m1 - masa probei (g);
m2 - o masă de aur obținută după separarea din eșantion (g);
m3 - o masă de aur standard (g);
m4 - Calitatea (g) lingoului de aur obținut după analiza standard a aurului;
E - Puritatea aurului standard (‰).
Abaterea rezultatelor cauzate de experimente repetate trebuie să fie mai mică de 0,2‰ pentru 999,0‰-999,5‰; aliajele de aur trebuie să fie mai mici de 999,0‰ și mai mici de 0,5‰; aurul alb K trebuie să fie mai mic de 1‰.
5. Factori care influențează acuratețea analizei testelor la foc
Atunci când se aplică testul la foc pentru a analiza conținutul de aur, factori precum dimensiunea probei, tipul cuptorului de cupă, materialul cupei, raportul argint-aur, temperatura de cupă și timpul de separare vor afecta rezultatele. Este necesar să se efectueze experimente de însoțire folosind probe standard de aur și să se mențină consecvența condițiilor de analiză a probelor standard de aur și a probelor pentru a obține un bun paralelism și rezultate precise și fiabile, eliminând erorile sistematice din procesul de analiză.
5.1 Mărimea eșantionului
Dimensiunea eșantionului pentru analizarea bijuteriilor din aur K este, în general, mică, din cauza conținutului ridicat de elemente de aliere din bijuteriile din aur K. Cu toate acestea, o dimensiune prea mică a eșantionului va afecta în mod direct reprezentativitatea eșantionului și precizia analizei. Dimensiunea eșantionului poate fi mărită în mod corespunzător pentru bijuteriile cu o puritate mai mare și cu un conținut mai scăzut de nichel și cupru, pentru a obține rezultate mai bune. Pentru aurul K de calitate inferioară, cantitatea de folie de plumb poate fi mărită corespunzător pentru a facilita separarea impurităților. Aprecierea standard a aurului ar trebui să aibă o anumită gamă de control și compromisuri pentru a evita abaterile sistematice.
5.2 Cuptor de suflare a cenușii
Un cuptor cu mufă obișnuit poate îndeplini doar cerințele de temperatură. Acesta nu poate asigura fluxul de gaz oxidant necesar în timpul procesului de cupelație, ceea ce reduce calitatea și eficiența cupelației. În plus, acesta prezintă anumite riscuri pentru siguranță: pentru a furniza oxigenul necesar oxidării, ușa cuptorului trebuie deschisă ușor în timpul etapei de cupționare, ceea ce face ca o cantitate mare de oxid de plumb să iasă pe ușa cuptorului, ducând la contaminarea gravă cu plumb a mediului înconjurător și punând în pericol sănătatea operatorilor. În plus, utilizarea prelungită poate duce la deteriorarea prin coroziune a camerei cuptorului și a deschiderii de către oxidul de plumb, iar cantitatea mare de reziduuri de plumb din interiorul cuptorului este dificil de evacuat la timp, ceea ce poate contamina cu ușurință probele de analiză. Prin urmare, ar trebui să se acorde prioritate unui cuptor de cupelație dedicat.
5.3 Materialul scrumierei
Atunci când se selectează materialul și raportul pentru scrumiere, este important să se ia în considerare nu numai capacitatea scrumierei de a absorbi elementele impure din plumb, ci și rata de recuperare a aurului și argintului în timpul procesului de suflare a cenușii. Scrumierele din magnezie au o rată de recuperare relativ ridicată, dar există probleme legate de îndepărtarea particulelor aderente la fund și de determinarea temperaturii de suflare a cenușii și a punctului final. Scrumierele pentru cenușă de oase și ciment facilitează aprecierea și controlul temperaturii de suflare a cenușii și a punctului final, ceea ce duce la obținerea unor agregate mai pure, care sunt mai puțin susceptibile de a se rupe atunci când sunt lovite în foi subțiri. Cu toate acestea, rata de recuperare este relativ mai scăzută.
5.4 Raportul argint-aur
Argintul are două roluri în testarea la foc: extracția, care extrage aurul din impurități, și protecția, care reduce pierderea aurului în timpul procesului de măsurare. O cantitate mică de argint poate crește pierderea de aur și oxidarea incompletă în timpul suflării cenușii, dar mai mult argint nu este întotdeauna mai bun. Atunci când cantitatea de argint adăugată este de trei ori mai mare decât greutatea aurului, pierderea de aur crește, iar aurul se poate rupe ușor în timpul separării. În general, cantitatea de argint adăugată este legată de compoziția probei. În timpul suflării cenușii, atunci când nichelul și paladiul din aliajele de aur alb K sunt capturate, aurul se poate pierde, de asemenea, astfel încât, de obicei, este necesară o cantitate mai mare de argint ca agent de protecție pentru a preveni pierderea aurului. Atunci când se analizează conținutul de aur cu ajutorul testului la foc pentru aliajele de aur alb care conțin nichel, dar nu și paladiu, nichelul trebuie adăugat la aurul standard într-o cantitate aproximativ echivalentă cu cea a probei, iar cantitatea de plumb trebuie mărită. Pentru aliajele de aur alb care conțin paladiu, trebuie adăugat paladiu la aurul etalon într-o cantitate aproximativ echivalentă cu cea a probei, crescând în același timp cantitatea de plumb.
5.5 Temperatura de suflare a cenușii
Luând ca exemplu aurul de 18K, în aceleași condiții de proces, atunci când temperatura de suflare a cenușii este cuprinsă între 900-1500 ℃, pierderea standard de aur crește odată cu creșterea temperaturii de suflare a cenușii și prezintă o distribuție liniară. Atunci când temperatura de suflare a cenușii este prea ridicată, argintul este predispus la evaporare și stropire, ceea ce duce la creșterea erorilor în rezultatele analizei; atunci când temperatura de suflare a cenușii este prea scăzută, oxidul de plumb topit și impuritățile pot, de asemenea, să se adune împreună, ceea ce nu poate fi complet absorbit de creuzet, ceea ce duce la imposibilitatea de a continua procesul de analiză.
5.6 Timp de separare a aurului
Luând ca exemplu aurul alb de 18K, rezultatele măsurării aurului scad pe măsură ce timpul de separare a aurului crește, dar după atingerea unui anumit nivel, rezultatele măsurării aurului rămân neschimbate.
Secțiunea VI Spectroscopia de emisie cu plasmă cuplată inductiv (metoda ICP)
Spectrometrul de emisie cu plasmă cuplată inductiv, cunoscut și sub denumirea de spectrometru ICP sau spectrometru de emisie atomică ICP, utilizează plasma de înaltă frecvență cuplată inductiv ca sursă de lumină de excitație, utilizând spectrele de emisie caracteristice ale atomilor sau ionilor fiecărui element pentru a determina compoziția substanțelor și pentru a efectua analize calitative și cantitative ale elementelor. Descărcarea ICP este o metodă relativ simplă și foarte eficientă care transformă aerosolii și vaporii de lichide și solide, precum și gazele la presiune normală, în atomi liberi, atomi în stare excitată și ioni sau fragmente moleculare. Poate analiza rapid diverse elemente majore, urme și ultra-următoare din materiale. Este una dintre cele mai competitive metode pentru analiza simultană a mai multor elemente, caracterizată printr-o gamă largă de testare, o viteză de analiză rapidă și limite de detecție scăzute. Are o precizie și o acuratețe ridicate pentru detectarea conținutului ridicat de aur și este o metodă utilizată în mod obișnuit de instituțiile de testare din industria bijuteriilor pentru determinarea materialelor de bijuterii cu conținut ridicat de aur.
1. Principiul metodei ICP
Principiul de funcționare al metodei ICP este prezentat în figura 6-15.
Puterea de înaltă frecvență generată de generatorul de radiofrecvență este aplicată tubului cu torță de cuarț concentric cu trei straturi prin bobina de lucru cu inducție, formând un câmp electromagnetic oscilant de înaltă frecvență; gazul argon este introdus în stratul exterior al tubului cu torță de cuarț și se efectuează descărcarea de înaltă tensiune pentru a genera particule încărcate. Particulele încărcate se deplasează înainte și înapoi în câmpul electromagnetic de înaltă frecvență, ciocnindu-se cu alți ioni de argon, producând mai multe particule încărcate. În același timp, temperatura crește, formând în cele din urmă plasmă de argon, cu temperaturi care ajung la 6000-8000 K. Proba de soluție apoasă care urmează să fie testată este trecută prin atomizor. Aerosolul format intră în canalul central al tubului cu torță de cuarț, unde este complet evaporat, atomizat și ionizat în gaz inert și la temperatură ridicată, emițând linii spectrale caracteristice elementelor conținute în soluție; prin colectarea luminii de la sursa de lumină a plasmei și utilizarea unui spectrometru de scanare pentru scanare, intensitatea luminii liniilor spectrale caracteristice elementelor care urmează să fie testate este poziționată cu precizie la fanta de ieșire. Intensitatea luminoasă a liniei spectrale este convertită în curent fotoelectric cu ajutorul unui tub fotomultiplicator. După prelucrarea circuitului și conversia analog-digitală, acesta intră în computer pentru prelucrarea datelor. Prezența sau absența liniilor spectrale caracteristice identifică dacă un anumit element este prezent în probă (analiză calitativă); pe baza intensității liniilor spectrale caracteristice se determină conținutul elementului corespunzător în probă (analiză cantitativă).
2. Avantaje și dezavantaje ale metodei ICP
2.1 Avantaje
(1) Abilitatea de a detecta mai multe elemente simultan. Poate detecta elemente multiple în același eșantion în același timp. Odată ce eșantionul este excitat, fiecare element emite liniile sale spectrale caracteristice, permițând detectarea separată și determinarea simultană a mai multor elemente.
(2) Viteză de analiză rapidă. Majoritatea probelor pot fi analizate fără tratament chimic, iar probele solide și lichide pot fi analizate direct. În plus, mai multe elemente pot fi determinate simultan. Folosind un spectrometru fotonic cu citire directă, determinarea cantitativă a zeci de elemente poate fi realizată în câteva minute.
(3) Selectivitate bună. Datorită caracteristicii puternice a spectrului, acesta este deosebit de semnificativ pentru analiza elementelor cu proprietăți chimice foarte asemănătoare. De exemplu, analizarea a zeci de elemente de pământuri rare în Nb și Ta, Zr și Hf este foarte dificilă în comparație cu alte metode. În același timp, spectroscopia de emisie le poate distinge și măsura cu ușurință.
(4) Limită de detecție scăzută. Limita de detecție a unei surse de lumină generală este de (0,1-10) x 10-6, cu o valoare absolută de (0,01-1) 10-6; în timp ce se utilizează o sursă de lumină cu plasmă cuplată inductiv (ICP), limita de detecție poate fi de până la 10-9 ordine de mărime.
(5) Precizie mai mare. Eroarea relativă a unei surse de lumină generală este de 5 până la 10, în timp ce eroarea relativă a ICP poate ajunge sub 1.
(6) Intervalul liniar al curbei standard a sursei de lumină ICP este larg, ajungând la 46 de ordine de mărime, permițând analiza multielement a unei singure probe și poate măsura diferite concentrații de niveluri ridicate, medii și scăzute.
(7) Consumul redus de probe, adecvat pentru determinarea multi-componentă a loturilor întregi de probe, în special analiza calitativă, prezintă avantaje unice.
2.2 Dezavantaje
Dezavantajele metodei ICP sunt următoarele.
(1) Mulți factori afectează intensitatea liniilor spectrale, cum ar fi compoziția probei, uniformitatea, paralelismul probei, concentrația de acid, interferența spectrală, temperatura și umiditatea, toate acestea putând afecta rezultatele finale ale detectării. Există cerințe ridicate pentru componentele standardului de referință, iar majoritatea elementelor nemetalice au dificultăți în obținerea unor linii spectrale sensibile.
(2) Probele solide trebuie, în general, să fie transformate în prealabil într-o soluție, ceea ce înrăutățește adesea limita de detecție; precizia este slabă atunci când concentrația este ridicată.
(3) Nu este adecvat pentru probe care conțin impurități, cum ar fi Ir, insolubile în apă regală.
(4) Necesită un spectrometru de emisie cu plasmă cuplată inductiv costisitor, care consumă o cantitate mare de argon în timpul funcționării, ceea ce duce la costuri ridicate de detecție.
3. Instrumente și reactivi utilizați în metoda ICP
3.1 Instrumente
Instrumentele includ: Spectrometre de emisie cu plasmă cuplată inductiv, pahare de laborator, baloane volumetrice și așa mai departe alte sticlărie de laborator comune, balanțe electronice de înaltă precizie și etc.
3.2 Reactivi
Apa utilizată pentru testarea ICP respectă specificațiile pentru apa de primă calitate sau apa de puritate echivalentă, astfel cum se specifică în "Specificații și metode de testare pentru apa utilizată în laboratoarele analitice" (GB/T 6682-2008).
Reactivii chimici utilizați în testele ICP pot fi împărțiți în două categorii: descompunerea probelor și prepararea soluțiilor standard de elemente. Toți reactivii trebuie să fie de calitate analitică. Atunci când se analizează conținutul de aur, este necesară o probă de aur de înaltă puritate, cu o puritate nu mai mică de 99,999%.
4. Etapele analizei ICP
Ca exemplu, etapele includ următoarea analiză a conținutului de aur din bijuteriile din aur.
4.1 Pregătirea probei
După măcinarea subțire a probei, se taie în bucăți mici, se pun într-un pahar, se adaugă 20mL de soluție de etanol, se încălzește, se fierbe timp de 5 minute, apoi se îndepărtează. Se toarnă soluția de etanol și se spală piesa de aur în mod repetat cu apă ultrapură de trei ori. Se adaugă 20mL de soluție de acid clorhidric, se încălzește, se fierbe timp de 5 minute, apoi se elimină. Se toarnă soluția de acid clorhidric și se spală piesa de aur de trei ori cu apă ultrapură. Puneți piesa de aur într-o sticlă de sticlă pentru cântărire, acoperiți-o și puneți-o în cuptor pentru a se usca la 105 ℃, apoi scoateți-o pentru utilizare ulterioară.
4.2 Prepararea soluției
(1) Soluție de probă. Se cântăresc (1 000 ± 2,5) mg de probă (cu o precizie de 0,01 mg), se pun într-un pahar de laborator de 100 ml, se adaugă 30 ml de apă regală, se acoperă cu un pahar de ceas și se încălzește încet până la dizolvarea completă, continuând încălzirea pentru a elimina oxizii de azot. După răcire, se transferă soluția într-un balon cotat de 50mL, se clătește paharul de ceas și paharul cu soluție de apă regală, se adaugă lichidul de spălare în balonul cotat, se diluează până la semn și se amestecă bine pentru utilizare ulterioară. Se prepară două porții de soluție de probă pentru fiecare probă.
(2) Soluție de calibrare. Se cântăresc trei porții de probe de aur de înaltă puritate cu o masă de (1000±2,5)mg (puritate > 99,999%), se dizolvă pentru a obține trei porții de soluție de aur de înaltă puritate și se prepară soluția de calibrare conform următoarelor etape.
Soluție de calibrare 1:
Se transferă prima porție de soluție de aur de înaltă puritate într-un balon cotat de 50 ml. Clătiți sticla ceasului și paharul cu soluție de apă regală. Se adaugă lichidul de spălare în balonul cotat, se diluează până la semn, se amestecă bine. Concentrația elementelor de impuritate măsurate în soluția de calibrare 1 este setată la 0/ug/m.
Soluție de calibrare 2:
Se transferă a doua porție din soluția de aur de înaltă puritate într-un balon cotat de 50 ml preumplut cu 5 ml de soluție standard amestecată 1. Se spală vasul de suprafață și paharul de laborator cu soluție de aqua regia. Se adaugă lichidul de spălare în balonul volumetric. Se diluează până la marcaj. Se agită bine.
Soluție de calibrare 3:
Se transferă a treia porție din soluția de aur de înaltă puritate într-un balon cotat de 50 ml preumplut cu 5 ml de soluție standard amestecată 2. Se spală vasul de suprafață și paharul de laborator cu soluție de aqua regia. Se adaugă lichidul de spălare în balonul cotat, se diluează până la semn, se agită bine.
4.3 Determinarea
Reglați spectrometrul ICP la condițiile optime; dacă testați probe de aliaj de aur, selectați liniile analitice adecvate și corecția de fond în conformitate cu tabelul 6-2.
Tabelul 6-2 Lungimi de undă recomandate pentru elementele de impuritate (linii analitice) (unitate: nm)
| Element | Lungimea de undă | Alte lungimi de undă disponibile | Element | Lungimea de undă | Alte lungimi de undă disponibile |
|---|---|---|---|---|---|
| Ag | 328.068 | 338.289 | Ni | 352.454 | 231.604 |
| Al | 396.152 | 308.215 | Pb | 168.220 | 220.353 |
| Ca | 189.042 | 193.696 | Pd | 340.458 | 355.308 |
| Bi | 223.061 | 306.772 | Pt | 306.471 | 203.646 |
| Cd | 226.502 | 228.802 | Rh | 343.489 | - |
| Co | 228.616 | 238.892 | Ru | 240.272 | - |
| Cr | 267.716 | 283.563 | Sb | 206.833 | 217.581 |
| Cu | 324.754 | 327.396 | Se | 196.090 | - |
| Fe | 259.940 | 239.563 | Sn | 189.989 | 189.927 |
| Ir | 215.278 | - | Te | 214.281 | - |
| Mg | 279.553 | 280.270 | Ti | 334.941 | - |
| Mn | 257.610 | 260.569 | Zn | 213. 856 | - |
Măsurați intensitatea liniei spectrale a elementului de impuritate din soluția de calibrare 1,3, unde concentrația elementelor de impuritate măsurate în soluția de calibrare 1 este setată la 0/ug/mL, și trasați curba de lucru pe baza rezultatelor testului; în aceleași condiții ca soluția de calibrare măsurată, măsurați intensitatea liniei spectrale a elementelor de impuritate în două soluții de probă și obțineți concentrația fiecărui element de impuritate în soluția de probă din curba de lucru.
4.4 Reprezentarea rezultatelor
(1) Calcularea cantității totale de elemente impure. Cantitatea totală de elemente impure din eșantion se calculează în conformitate cu formula (6-4):
În formulă:
ƩA - cantitatea totală de elemente de impuritate din eșantion (‰);
ƩCi - concentrația totală de elemente impure în soluția de probă ug/mL);
V - volumul soluției de probă (ml);
m - Masa probei (mg).
(2) Calcularea conținutului de aur.
Conținutul de aur din eșantion este calculat conform formulei (6-5):
În formulă:
w(Au) - conținutul de aur din eșantion (‰);
ƩA - Cantitatea totală de elemente impure din eșantion (‰).
(3) Reproductibilitate. Abaterea relativă a elementelor de impuritate totală în două determinări paralele ale probelor trebuie să fie mai mică de 20%; dacă se depășește, este necesară o nouă determinare.
5. Factori de interferență în analiza ICP
În timpul procesului de detectare ICP, fenomenele de interferență sunt inevitabil prezente, după cum se arată în figura 6-16. Pe baza mecanismului de interferență, acesta poate fi împărțit în două categorii principale: interferență spectrală și interferență nespectrală. În schimb, în funcție de starea factorilor de interferență, acestea pot fi împărțite în interferențe în fază gazoasă și interferențe în fază condensată.
Interferența spectrală și interferența nespectrală sunt efecte cauzate de componentele matricei probei și de substanțele însoțitoare, care sporesc sau slăbesc semnalele analitice deja rezolvate. Interferența nespectrală include pregătirea probei, pulverizarea, îndepărtarea solventului, volatilizarea, atomizarea, excitarea și interferența ionizării, după cum se arată în figura 6-16.
5.1 Interferențe spectrale
Interferența spectrală este cauzată de incapacitatea de a rezolva semnalele de radiație generate de semnalele analitului și de substanțele care interferează. Aceasta este problema cea mai importantă și cea mai problematică în spectrometria ICP. Datorită capacității puternice de excitare a ICP, aproape fiecare substanță prezentă sau introdusă în ICP emite un număr considerabil de linii spectrale, rezultând o cantitate mare de "interferențe" spectrale.
Interferența spectrală este împărțită în principal în două categorii: una este interferența de suprapunere a liniilor, care este cauzată de dispersia și rezoluția insuficiente ale spectrometrului, ceea ce duce la suprapunerea liniilor spectrale ale anumitor elemente coexistente în analiză; cealaltă este interferența de fond, care este legată de influența compoziției matricei și de lumina vagabondă puternică emisă chiar de sursa de lumină ICP. Utilizarea unui sistem spectroscopic de înaltă rezoluție pentru interferența de suprapunere a liniilor nu înseamnă că acest tip de interferență spectrală poate fi eliminat; se poate considera doar că, atunci când apare interferența spectrală, aceasta poate fi redusă la o intensitate minimă. Prin urmare, cea mai frecvent utilizată metodă este de a selecta o altă linie spectrală cu mai puține interferențe ca linie analitică sau de a aplica corecția factorului de interferență (IEC) pentru corecție. Cea mai eficientă metodă pentru interferența de fond este de a utiliza tehnologia de corecție a fondului disponibilă în instrumentele moderne pentru a o deduce. Atunci când apar interferențe, acestea pot fi reduse la o intensitate minimă. Prin urmare, cea mai frecvent utilizată metodă este de a selecta o altă linie spectrală cu mai puține interferențe ca linie analitică sau de a aplica corecția factorului de interferență (IEC) pentru corecție. Cea mai eficientă metodă pentru interferența de fond este utilizarea tehnologiei de corecție a fondului disponibilă în instrumentele moderne pentru a o deduce.
5.2 Interferențe non-spectrale
(1) Interferența factorilor fizici.
Deoarece probele pentru analiza spectrală ICP sunt sub formă de soluție, factori precum vâscozitatea, densitatea relativă și tensiunea superficială a soluției afectează procesul de atomizare, dimensiunea picăturilor, transportul aerosolilor și evaporarea solventului, iar vâscozitatea este legată de compoziția soluției, concentrația și tipul de acid și temperatură.
Atunci când soluția conține solvenți organici, atât vâscozitatea dinamică, cât și tensiunea superficială vor scădea, îmbunătățind eficiența atomizării. În același timp, majoritatea reactivilor organici sunt inflamabili, crescând astfel temperatura flăcării de coadă și sporind intensitatea liniei spectrale. În acest moment, puterea ICP trebuie să fie crescută în mod corespunzător pentru a suprima intensitatea spectrului molecular al carburilor din reactivii organici.
După cum s-a văzut mai sus, interferența factorilor fizici există și trebuie evitată. Principala metodă este de a se asigura că soluția de testare standard și proba care urmează să fie testată sunt complet coerente în ceea ce privește compoziția elementelor matricei, salinitatea totală, concentrația solvenților organici și a acizilor. În prezent, sistemul de eșantionare cu pompă peristaltică utilizat poate contribui la reducerea interferențelor fizice menționate mai sus. În plus, corecția standardului intern poate compensa în mod corespunzător efectele interferențelor fizice. Metodele de potrivire a matricei sau de adăugare a standardelor pot elimina în mod eficient interferențele fizice, dar necesită un volum mai mare de muncă.
(2) Interferențe de ionizare.
Deoarece proba din ICP este evaporată, disociată, ionizată și excitată în canal, modificările în compoziția probei au un efect redus asupra parametrilor electrici ai efectului de piele de înaltă frecvență. Prin urmare, influența elementelor ușor ionizabile asupra intensității liniilor ionice și a liniilor atomice este mai mică decât cea a altor surse de lumină. Cu toate acestea, experimentele arată că acest efect de interferență ușor ionizabil are totuși un anumit impact asupra analizei spectrale.
Pentru sursele de lumină ICP cu observare verticală, selectarea corespunzătoare a parametrilor plasmei poate minimiza interferența ionizării.
Cu toate acestea, pentru sursele de lumină ICP observate orizontal, această interferență ușor ionizabilă este relativ mai severă. Tehnologia de observare bidirecțională utilizată în prezent poate aborda în mod eficient această interferență ușor ionizabilă. De asemenea, este necesar să se mențină o compoziție similară între soluția de probă care urmează să fie testată și soluția standard analitică.
(3) Interferența efectului matricei.
Efectul matricei provine din plasmă, iar pentru orice linie analitică, acest efect este legat de potențialul de excitație al liniei spectrale. Cu toate acestea, datorită capacității bune de detecție a ICP, soluția analitică poate fi diluată în mod corespunzător pentru a menține conținutul total de sare în jurul valorii de 1mg/mL. În această soluție diluată, interferența matricei este adesea neglijabilă. Atunci când concentrația substanței matrice ajunge la câteva miligrame pe mililitru, efectul matricei nu poate fi ignorat complet. Efectul de matrice al sursei de lumină ICP este puțin mai sever atunci când este observat orizontal. Potrivirea matricei, tehnicile de separare sau metodele standard de adăugare pot elimina sau suprima efectul de matrice.
Copywrite @ Sobling.Jewelry - Producător de bijuterii personalizate, fabrică de bijuterii OEM și ODM