Análisis composicional de metales por ICP-OES: Algunos conceptos básicos

En el mundo del ensamblaje de electrónicos, el uso de aleaciones de alta calidad es fundamental para que el producto sea exitoso y su calidad se verifica a través de un análisis preciso y exacto del material. La IPC J-STD-006C establece que "el porcentaje de cada elemento en una aleación se determinará mediante cualquier procedimiento analítico estándar con resolución suficiente". Cuando leí el Estándar conjunto de la industria, encontré que esta redacción era particularmente vaga, ya que muchas de las inspecciones rutinarias de materiales se refieren a un determinado método IPC. La mayoría de los laboratorios involucrados en el análisis de metales de alta pureza probablemente empleen ICP-OES, o Espectroscopia de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente. Con suerte, esta publicación aclarará un poco los detalles y la experiencia que requiere la técnica ICP-OES.

Lo genial de la ICP-OES es la capacidad de medir la concentración de todos los analitos metálicos con alta sensibilidad, simultáneamente. Una vez que se prepara la muestra en un medio líquido, el análisis completo en el instrumento solo requiere un par de minutos. La solución de muestra se bombea en un nebulizador, allí se convierte en una niebla. La niebla viaja a una antorcha de cuarzo, donde se le somete al plasma. Al plasma lo genera una bobina de un generador de radiofrecuencia (RF) que rodea la antorcha y crea un potente campo electromagnético. Se llena la antorcha con un gas (casi siempre argón), y posteriormente se le ioniza, así produce un plasma de alta temperatura (este es el "ICP" de ICP-OES). Cuando la muestra se encuentra con la antorcha, los átomos se ionizan por el argón ya ionizado. Los átomos de cada elemento constantemente pierden y vuelven a ganar electrones y en este proceso emiten radiación electromagnética (o, de forma más simple, producen luz). Las longitudes de onda de esta radiación indican cualitativamente la presencia de elementos específicos y la intensidad de la radiación para cada longitud de onda corresponde a la concentración del elemento. La luz entra en el espectrómetro (OES), en donde se separa por longitud de onda, y los detectores miden la intensidad. Esto genera un espectro de emisión que representa la intensidad de la radiación dentro de un rango de longitudes de onda relevantes. La intensidad de las longitudes de onda que corresponden a los elementos de interés se compara y cuantifica mediante una curva de calibración establecida. Esta curva es típicamente una regresión lineal creada al medir una serie de soluciones que contienen concentraciones conocidas de los analitos.

Análisis composicional de SAC305 por ICP-OES: Espectro completo

Análisis composicional de SAC305 por ICP-OES: Longitud de onda de la plata aislada

En nuestra industria, nos preocupamos tanto de la composición exacta de las aleaciones como por la concentración de impurezas. El análisis ICP-OES puede ser bastante exigente, y probar lotes de metales en busca de analitos metálicos presenta su propia serie de desafíos. La disolución eficiente de las muestras requiere la elección adecuada de ácidos y aplicación de calor. Por ejemplo, el estaño no entrará en solución solo con ácido nítrico, pero el uso de ácido clorhídrico genera riesgo de precipitación de la plata, por lo que preparar una muestra de SAC305 requiere un poco de reflexión adicional. Si probarán una variedad de aleaciones, el orden de los análisis necesita cierta lógica. Cuando se analiza una muestra para detectar impurezas, la concentración de los elementos de composición en la solución de muestra será bastante alta. Algunos elementos son más difíciles de eliminar del sistema que otros. Si se analiza una muestra de SAC305 después de una muestra de estaño-plomo, existe la preocupación de que los niveles de plomo detectados en la muestra de SAC305 sean erróneamente elevados, lo que resulta en un falso positivo inaceptable. Ser consciente de la secuencia de aleaciones y el efecto que cada elemento tiene en los resultados permitirá una cuantificación precisa y consistente de las impurezas. Además, la presencia de ciertos elementos puede interferir con la medición de otros. Un elemento normalmente tendrá unas pocas longitudes de onda que son lo suficientemente sensibles para el análisis de impurezas. El informe para una muestra puede mostrar resultados muy diferentes entre las longitudes de onda de un elemento en particular, y una longitud de onda que funciona para una matriz de aleación puede ser inútil para otra matriz. Por ejemplo, en una muestra de SAC305, los resultados de plomo para dos longitudes de onda de uso común pueden coincidir, pero en una muestra de oro-estaño, los resultados de plomo para las mismas dos longitudes de onda serán completamente diferentes, con solo un resultado preciso. Es importante comprender el efecto que cada elemento tiene en un espectro de emisión, así como también las matemáticas detrás de cada resultado en un informe.

Solo he arañado la superficie de las complejidades involucradas en el análisis de metales por ICP-OES. Aquí, en Indium Corporation, nuestro equipo de calidad utiliza su gran experiencia en química analítica para proporcionar productos de calidad que cumplen o superan las necesidades, expectativas y requisitos del cliente. Para obtener un catálogo de aleaciones de soldadura ofrecido por Indium Corporation, haga clic aquí para visitar la Guía de selección de aleaciones de soldadura.