电线金属丝化学成分的能谱

【摘要】随机抽取市场上出售的三种不同规格的电线，用牛津能谱仪对其材料的化学成分进行了检测，结果表明三种电线是三种不同的材料制成，分别是黄铜、铝和铁，并且其材料表面镀了一层纯度很高的铜。

与其他化学成分检测方法相比，能谱法不破坏金属材料的结构，所需样品少，检测速度快，分析结果准确。

【关键词】检验方法;样品的制备

0.前言

金属材料广泛应用于社会的各个方面，对工业、农业及社会经济的发展起着非常重要的作用。

人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。

继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。

现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础[1]。

不同金属材料的性能不同，如常见的钢、铜和铝等金属材料，它们的硬度和力学性能均不同，因此其应用的范围也不同。

由于铜具有较低的电阻及较好的电传输性能，因此在电线电缆的制造中用铜金属作为原料。

电线电缆是用户在用电过程中必不可少的材料，其质量的好坏，直接关系到千家万户的用电安全。

因此，在购买或选用时，如何快速、准确检查电线(补偿导线，补偿电缆，屏蔽补偿导线，屏蔽补偿电缆，耐高温补偿导线，耐高温补偿电缆，计算机屏蔽电缆，K型补偿导线，S型补偿导线等电线电缆)质量的好坏，是广大电工及用户必须掌握的技能。

作为质检系统，有职责任对市场上的产品质量进行监督和检验。

在例行市场抽检的过程中，针对市场上存在的大量的电线电缆，随机抽取了三种不同规格的电线，拿回质检所实验室进行检验。

1.检验方法的选择

对金属材料化学元素成分的检测方法有很多，主要有化学法和仪器法。

针对不同的产品，选择合适的方法进行检测。

由于化学方法制样比较复杂，因此现在一般都采用仪器法。

仪器法检测金属材料化学成分最常用的方法有湿法和干法两种：湿法常用的有化学滴定法、分光光度法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子发射光谱法等;干法常用的有火花源发射光谱法、手持X射线荧光光谱法、能谱法等;湿法的前提是将材料溶化配成溶液再进行检测，这对取样的要求和样品制备过程很严格，操作过程中对分析结果影响很大，而且分析速度慢，不确定度高。

并且由于制样会对样品的组织结构造成破坏，会造成对其结构检测或者留样复检等造成影响;干法检测则只需要取材料的一块固体样品，检测后不会对样品造成破坏。

火花源发射光谱法和手持X射线荧光光谱法是使用激发源在样品表面激发，通过检测激发信号来检测其化学成分，其激发范围一般在1平方厘米左右，尤其是火花源发射光谱法，在检测完材料后会在材料表面留下一个很大的激发痕迹，因此用火花源发射光谱仪、手持X射线荧光光谱仪需要金属材料有一个较大较平的表面，如果是粉末状或金属丝状的材料，则需要进行高温熔炼或其他复杂的制样过程，这样比化学法检测更为复杂。

而本次抽取的电线，其金属丝都非常细，因此用火花源发射光谱法、手持X射线荧光光谱法不合适。

能谱分析也是干法分析的一种，但能谱仪分析元素的最大特点是微曲分析，最小可以对选定的几个平方纳米的区域进行元素成分分析。

因此用能谱仪分析金属丝的主要化学成分是最佳选择[2]。

能谱仪(Energy Dispersive Spectrometer)是用来对材料微区成分元素种类与含量分析，配合扫描电子显微镜与透射电子显微镜的使用。

其最大的缺点是设备比较贵，一般的实验室可能没有这么昂贵的设备。

2.样品的制备

将电线皮剥开，用小钳子或者剪子将电线剪下长度在3mm左右的小块，标好记号。

用导电胶带将电线粘在扫描电子显微镜专业样品座上，放入样品仓中，准备分析样品。

3.结果与分析

调节设备的参数，对电线金属丝进行检测。

选择扫描电子显微镜加速电压为20KV，工作距离为10mm，对铜丝的截面进行观察，其形貌如图1。

图1 金属丝的截面结构