Analyse de la composition des métaux par ICP-OES : quelques bases

Dans le monde de l'assemblage électronique, l'utilisation d'alliages de haute qualité est essentielle à la réussite d'un produit et est vérifiée par une analyse exacte et précise du matériau. La norme IPC J-STD-006C stipule que "le pourcentage de chaque élément dans un alliage doit être déterminé par toute procédure analytique normalisée avec une résolution suffisante". Lorsque j'ai lu la norme industrielle commune, j'ai trouvé cette formulation particulièrement vague, étant donné que de nombreuses inspections de routine des matériaux font référence à une certaine méthode IPC. La majorité des laboratoires impliqués dans l'analyse des métaux de haute pureté utilisent probablement la technique ICP-OES, ou spectroscopie d'émission optique à plasma à couplage inductif. Nous espérons que cet article apportera un peu de lumière sur les spécificités d'ICP-OES, ainsi que sur l'expertise que cette technique requiert.

La beauté d'ICP-OES réside dans sa capacité à mesurer simultanément la concentration de tous les analytes métalliques avec une grande sensibilité. Une fois l'échantillon préparé dans un milieu liquide, l'analyse complète sur l'instrument ne prend que quelques minutes. La solution échantillonnée est pompée dans un nébuliseur où elle est transformée en brouillard. Le brouillard passe dans une torche à quartz, où il est soumis à un plasma. Le plasma est produit par la bobine d'un générateur de radiofréquences (RF) qui entoure la torche et crée un puissant champ électromagnétique. Un gaz (presque toujours de l'argon) est fourni à la torche et est ensuite ionisé, produisant un plasma à haute température (c'est le "ICP" – Inductively Coupled Plasma de l'ICP-OES). Lorsque l'échantillon rencontre la torche, les atomes se trouvent ionisés par l'argon ionisé. Les atomes de chaque élément sont constamment dépouillés d'électrons et regagnent des électrons, et ce processus émet un rayonnement électromagnétique (ou plus simplement, il produit de la lumière). Les longueurs d'onde de ce rayonnement sont qualitativement révélatrices d'éléments spécifiques, et l'intensité du rayonnement pour chaque longueur d'onde correspond à la concentration de l'élément. La lumière entre dans le spectromètre (OES), où elle est séparée par longueur d'onde, et l'intensité est mesurée par des détecteurs. Ceci génère un spectre d'émission décrivant l'intensité du rayonnement à l'intérieur d'une gamme de longueurs d'onde pertinentes. L'intensité des longueurs d'onde correspondant aux éléments recherchés est comparée à une courbe d'étalonnage établie et quantifiée par cette courbe. Cette courbe est généralement une régression linéaire créée en mesurant une série de solutions contenant des concentrations connues des analytes.

Analyse de la composition de SAC305 par ICP-OES : spectre complet

Analyse de la composition de SAC305 par ICP-OES : Analyse de la composition de SAC305 par ICP-OES : longueur d'onde de l'argent isolé

Dans notre industrie, nous nous intéressons à la composition exacte des alliages, ainsi qu'à la concentration des impuretés. L'analyse ICP-OES peut être assez délicate, et l'analyse des métaux en vrac concernant les analytes métalliques présente sa propre série de défis. La dissolution effective des échantillons nécessite le choix approprié des acides et l'application de chaleur. Par exemple, l'étain ne se dissout pas dans l'acide nitrique seul, mais l'utilisation d’acide chlorhydrique risque de précipiter l'argent, donc la préparation d'un échantillon de SAC305 demande un peu plus de réflexion. Si plusieurs alliages doivent être testés, l'ordre des analyses doit être cohérent. Lorsqu'un échantillon est testé pour rechercher des impuretés, la concentration des éléments constitutifs dans la solution échantillonnée sera assez élevée. Certains éléments sont plus difficiles à éliminer du système que d'autres. Si un échantillon de SAC305 est analysé après un échantillon d'étain-plomb, on peut craindre que les niveaux de plomb détectés dans l'échantillon de SAC305 soient élevés à tort, ce qui entraînerait un faux positif inacceptable. La connaissance de la séquence des alliages et de l'effet de chaque élément sur les résultats permettra une quantification précise et cohérente des impuretés. De plus, la présence de certains éléments peut interférer avec la mesure d'un autre élément. Un élément aura généralement quelques longueurs d'onde suffisamment sensibles pour l'analyse des impuretés. Le rapport pour un échantillon peut montrer des résultats radicalement différents entre les longueurs d'onde pour un élément particulier, et une longueur d'onde qui fonctionne pour une matrice d'alliage peut s'avérer inutile pour une autre matrice. Par exemple, dans un échantillon de SAC305, les résultats concernant le plomb pour deux longueurs d'onde couramment utilisées peuvent concorder, mais dans un échantillon d'or-étain, les résultats concernant le plomb pour les deux mêmes longueurs d'onde ne concorderont pas, un seul résultat étant exact. Il est important de comprendre l'effet de chaque élément sur un spectre d'émission, ainsi que les calculs qui sous-tendent chaque résultat sur un rapport.

Je n'ai fait qu'effleurer les subtilités de l'analyse des métaux par ICP-OES. Chez Indium Corporation, notre équipe qualité met à profit sa riche expérience en chimie analytique pour fournir des produits de qualité qui répondent ou dépassent les besoins, les attentes et les exigences des clients. Pour un catalogue des alliages de soudure offerts par Indium Corporation, cliquez ici pour consulter le Guide de sélection des alliages de soudure.