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RoHS检测测试项目详细内容说明

三方检测单位 2017-05-03

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RoHS指令(Restriction of Hazardous Substances)是欧盟针对电子电气产品(EEE)发布的环保法规,核心是限制铅、汞、镉等10类有害物质的使用(2011年修订为10类)。对于企业而言,RoHS检测是产品进入欧盟及全球多个认可该指令地区市场的必备门槛,其测试项目的准确性直接关系到产品合规性与市场准入。本文将详细拆解RoHS检测的具体测试项目及内容,帮助企业与从业者清晰理解检测要求。

RoHS检测的核心管控物质列表

RoHS 2.0指令(2011/65/EU)将管控物质从原始的6类扩展至10类,具体包括:铅(Pb)、汞(Hg)、镉(Cd)、六价铬(Cr(VI))、多溴联苯(PBBs)、多溴二苯醚(PBDEs)、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)。其中,镉的限量要求最严格,为0.01%(100ppm);铅、汞、六价铬、PBBs、PBDEs的限量为0.1%(1000ppm);新增的4种邻苯二甲酸酯类物质限量同样为0.1%(1000ppm)。

这些物质的管控范围覆盖电子电气产品的所有均质材料——即无法通过机械手段进一步拆分的单一材料,例如塑料外壳的单一树脂、金属部件的纯铜材质等。检测时需对每个均质材料单独测试,而非整机或组件整体检测。

需要注意的是,RoHS管控的是“有意添加”的物质——若物质是通过原材料杂质引入(如矿石中的铅杂质),且含量低于限量,则不属于违规。但企业需证明该物质并非有意添加,否则仍需合规测试。

例如,某企业使用的铜材中含铅杂质0.05%(500ppm),未超过1000ppm限量,且铅是铜矿石中的天然杂质(非有意添加),则该铜材符合RoHS要求。

铅(Pb)的测试范围与判定标准

铅是RoHS检测中最常涉及的物质之一,广泛存在于电子电气产品的焊料、塑料热稳定剂、金属镀层、电子元件引脚及玻璃材料中(如阴极射线管的玻璃)。其测试需针对每个均质材料进行,常用方法包括电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)与原子吸收光谱法(AAS),前者适用于多元素同时分析,后者更适合单一元素的精准测试。

铅的判定标准为均质材料中含量≤1000ppm,但部分应用场景可申请豁免。例如,服务器、存储设备及网络设备中的焊料(豁免条款7(a))允许铅含量≤85%;电子元件的玻璃封装(如二极管、晶体管的玻璃外壳)中的铅(豁免条款6);以及用于医疗设备与监控仪器的焊料(豁免条款7(b))。企业需注意,豁免条款有有效期,需及时关注欧盟委员会的更新。

在实际检测中,铅的高风险材料主要包括两类:一是焊料(尤其是手工焊接的焊点,易含高浓度铅);二是塑料热稳定剂(如PVC塑料中的三盐基硫酸铅)。例如,某企业生产的PVC电线绝缘层中,若使用三盐基硫酸铅作为热稳定剂,其铅含量可能高达2%(20000ppm),远超过RoHS限量,需替换为无铅热稳定剂(如钙锌稳定剂)。

此外,电子元件引脚的镀层(如镀铅锡合金)也是铅的高风险点。测试时需将引脚的镀层剥离(如用稀硝酸溶解镀层,基材为铜时,硝酸不会溶解铜),再对溶解液进行测试。若镀层与基材为合金(如铜铅合金),则需测试整个引脚的均质材料中的铅含量。

汞(Hg)的测试场景与限量要求

汞主要用于电子电气产品的电池、荧光灯(如冷阴极荧光灯CCFL)、恒温开关、压力传感器及塑料防腐剂中。其测试原理与铅类似,通过消解均质材料(如将塑料样品用硝酸-高氯酸混合酸消解),再用ICP-OES或AAS检测汞的含量。

汞的限量要求为均质材料中≤1000ppm,但部分产品可豁免。例如,紧凑型荧光灯(CFL)中的汞含量≤5mg/灯(豁免条款28);用于医疗设备(如心脏起搏器)的汞电池(豁免条款29);以及汽车用HID灯中的汞(豁免条款30)。需要注意的是,荧光灯中的汞测试需区分“灯整体”与“均质材料”——RoHS要求的是均质材料中的汞含量,而非整灯的总汞量,因此即使整灯汞含量符合豁免,其内部的汞合金材料仍需满足均质材料≤1000ppm的要求。

汞的高风险材料主要是荧光灯与电池。例如,冷阴极荧光灯(CCFL)常用于液晶显示器的背光模块,其玻璃管内壁涂有汞合金,汞含量可能高达10000ppm(1%),远超过RoHS限量。因此,生产CCFL的企业需采用低汞或无汞技术(如使用固态汞替代液态汞),以满足RoHS要求。

此外,塑料中的汞防腐剂(如有机汞化合物)也是高风险点。例如,某些PVC塑料中的汞防腐剂含量可能高达5000ppm,需替换为无汞防腐剂(如异噻唑啉酮)。测试时需注意,汞易挥发,因此前处理需在密闭容器中进行(如微波消解仪),避免汞挥发导致测试结果偏低。

镉(Cd)的高风险材料与检测要点

镉是RoHS管控中限量最严格的物质(≤100ppm),主要存在于电镀层(如金属部件的装饰性镀铬层可能含镉)、塑料颜料(如黄色、橙色有机颜料)、镍镉电池及电子元件的电极材料中。由于其限量极低,检测时需特别注意样品的纯度——例如,测试电镀层时,需用机械方法将镀层与基材分离(如剥离、溶解),确保测试的是镀层本身的均质材料。

镉的测试方法包括ICP-OES、AAS及石墨炉原子吸收光谱法(GFAAS),其中GFAAS适用于低浓度镉的精准测试(如≤100ppm的样品)。前处理时,金属镀层样品需用稀酸溶解(如稀盐酸溶解镀铬层,基材为铁时,盐酸不会溶解铁),塑料颜料样品需用硝酸-高氯酸混合酸消解。

镉的高风险材料主要是电镀层与塑料颜料。例如,某企业生产的金属螺丝采用镀铬层防锈,若镀铬层中含镉0.02%(200ppm),则超过100ppm的限量,需替换为无镉镀铬工艺(如三价铬镀铬)。再如,塑料玩具中的黄色颜料含镉0.015%(150ppm),也需替换为无镉颜料(如钛黄)。

需要注意的是,镉的豁免条款极少——仅医疗设备中的镍镉电池(豁免条款24)与应急照明用镍镉电池(豁免条款25)可申请豁免,且有效期有限。因此,企业应尽量避免使用含镉材料,从源头上保证合规。

六价铬(Cr(VI))的测试方法与应用场景

六价铬是铬的一种氧化态,具有强毒性与致癌性,主要存在于金属镀铬层(装饰性镀铬、硬铬)、防锈剂(如金属部件的防锈油)、皮革涂饰剂(如电脑椅的皮革面料)及塑料颜料中。与其他重金属不同,六价铬的测试需区分“价态”——即仅管控六价铬,而非总铬(三价铬是安全的,不在管控范围内)。

六价铬的常用测试方法为EPA 3060A+7196A:首先用碱性消解液(如碳酸钠-氢氧化钠溶液)处理样品(避免六价铬还原为三价铬),然后用二苯碳酰二肼(DPC)作为显色剂,与六价铬反应生成紫红色络合物,通过分光光度计测量吸光度,计算六价铬的含量。判定标准为均质材料中六价铬≤1000ppm。

金属镀铬层的测试需特别注意:需将镀层与基材分离——例如,用稀盐酸溶解镀层(基材为铁时,盐酸不会溶解铁),再对溶解液进行测试。若镀层与基材无法分离(如合金材质),则需测试整个均质材料中的六价铬含量。例如,不锈钢材质中的铬通常为三价铬,因此即使总铬含量高达18%,六价铬含量仍为0,符合RoHS要求。

皮革涂饰剂中的六价铬也是高风险点——例如,电脑椅的皮革坐垫可能使用含六价铬的鞣剂,导致六价铬含量超标。测试时,需将皮革样品剪成小块,用碱性溶液提取(如碳酸钠-氢氧化钠溶液),再进行显色反应。若测试结果超过1000ppm,需替换为无铬鞣剂(如植物鞣剂)。

多溴联苯(PBBs)与多溴二苯醚(PBDEs)的检测细节

多溴联苯(PBBs)与多溴二苯醚(PBDEs)是两类常用的溴代阻燃剂,广泛用于电子电气产品的塑料(如ABS、PP)、橡胶、纺织品中的阻燃处理,比如电脑外壳、电视机外壳、电线电缆的绝缘层。它们的测试需针对有机均质材料进行,常用方法为气相色谱-质谱联用法(GC-MS)。

检测流程通常包括三步:一是样品前处理——用有机溶剂(如甲苯、正己烷)通过索氏提取或超声提取法从均质材料中提取PBBs与PBDEs;二是净化——用硅胶柱或弗罗里硅土柱去除杂质(如油脂、色素);三是GC-MS分析——通过气相色谱分离不同溴代物(如Penta-BDE、Octa-BDE、Deca-BDE),再用质谱仪定性(通过特征离子)与定量(通过标准曲线)。

判定标准为均质材料中PBBs与PBDEs的总含量≤1000ppm。需要注意的是,十溴二苯醚(Deca-BDE)曾有豁免(豁免条款6(a)),允许用于塑料外壳与电线电缆的阻燃,但该豁免于2023年7月到期,目前已被欧盟委员会取消,因此所有应用场景中的Deca-BDE均需满足≤1000ppm的要求。

多溴联苯与多溴二苯醚的高风险材料主要是塑料阻燃剂。例如,某企业生产的ABS电脑外壳使用PBBs作为阻燃剂,含量为0.15%(1500ppm),超过1000ppm的限量,需替换为无溴阻燃剂(如磷系阻燃剂、氮系阻燃剂)。再如,电线电缆的PVC绝缘层使用PBDEs作为阻燃剂,含量为0.2%(2000ppm),也需替换为无溴阻燃剂。

邻苯二甲酸酯类(新增4项)的测试对象

邻苯二甲酸酯类是RoHS 2.0新增的管控物质,包括邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)。它们作为增塑剂,广泛用于聚氯乙烯(PVC)材料(如电线电缆绝缘层、塑料软管)、橡胶、涂料、粘合剂及塑料玩具中,以提高材料的柔韧性与可塑性。

邻苯二甲酸酯的测试方法为GC-MS:前处理采用超声提取(用乙腈或正己烷作为提取溶剂)或微波辅助提取(提高提取效率),然后用GC-MS分离不同的邻苯二甲酸酯(通过保留时间与特征离子),并定量分析。判定标准为均质材料中这4种物质的总含量≤1000ppm。

PVC材料是邻苯二甲酸酯的高风险载体——例如,电线电缆的PVC绝缘层中DEHP含量可能高达30%以上,远超过RoHS限量。因此,企业需重点检测PVC材质的部件,或替换为无邻苯二甲酸酯的PVC材料(如使用环氧大豆油作为增塑剂的PVC)。

需要注意的是,邻苯二甲酸酯易迁移至环境中——例如,塑料玩具中的邻苯二甲酸酯可能通过儿童啃咬迁移至体内,影响健康。因此,测试时需避免样品被污染(如使用干净的玻璃容器,避免接触塑料耗材),确保测试结果的准确性。

RoHS检测的样品拆分原则

RoHS检测的核心要求是“均质材料测试”,即必须将样品拆分至无法通过机械手段(如切割、剥离、研磨)进一步拆分的单一材料。拆分流程通常分为三步:首先将整机拆分为组件(如电视机拆分为屏幕、主板、电源、外壳);其次将组件拆分为部件(如电源拆分为变压器、电容、电线);最后将部件拆分为均质材料(如电线拆分为铜芯、PVC绝缘层、橡胶护套)。

拆分时需遵循两个原则:一是“不破坏均质材料的化学组成”——例如,不能将塑料外壳与金属螺丝一起研磨成粉(否则会混合两种材料,导致测试结果不准确);二是“记录每个均质材料的溯源信息”——需标注材料的位置(如“电视机屏幕-背光模块-CCFL灯管-玻璃”)、名称(如“玻璃”)及材质(如“钠钙玻璃”),以便后续追溯与验证。

对于复杂部件(如集成电路IC),可能无法通过机械方法拆分(如塑料封装与硅片紧密结合),此时可要求供应商提供该部件的均质材料检测报告(即“供应链合规性声明”),或采用“风险评估+抽样测试”的方式——例如,选择IC的塑料封装作为高风险材料进行测试,若符合要求,则默认整个IC符合RoHS要求。

需要注意的是,样品拆分需由专业人员进行——若拆分不当(如混合不同材料),会导致测试结果错误,进而影响产品合规性。因此,企业可委托第三方检测单位进行样品拆分与检测,确保流程规范。

不同材料类型的测试方法选择

不同材料类型的RoHS测试方法选择取决于材料的化学性质与待测物质的类型。以下是常见材料的测试方法:

1、金属材料(如铜、铁、铝合金):主要测试铅、汞、镉、六价铬等重金属,常用方法为ICP-OES(多元素同时分析)或AAS(单一元素精准测试)。金属材料的前处理通常为酸消解(如用硝酸+盐酸溶解金属),将固体金属转化为液体溶液,便于仪器分析。

2、塑料材料(如ABS、PVC、PP):需测试重金属(铅、汞、镉)与有机阻燃剂(PBBs、PBDEs)、增塑剂(邻苯二甲酸酯)。重金属测试用ICP-OES/AAS,有机化合物测试用GC-MS。塑料材料的前处理:重金属测试需用酸消解(如硝酸-高氯酸混合酸),有机化合物测试需用有机溶剂提取(如索氏提取、超声提取)。

3、电子元件(如电容、电阻、芯片):需拆分至均质材料(如电容的塑料外壳、电解质、金属引脚),分别测试。例如,电容的电解质可能含汞,需用ICP-OES测试;塑料外壳可能含PBBs/PBDEs,需用GC-MS测试;金属引脚可能含铅,需用AAS测试。

4、玻璃材料(如荧光灯的玻璃管、阴极射线管的玻璃):主要测试铅、镉等重金属,前处理为酸消解(如用氢氟酸溶解玻璃中的二氧化硅),然后用ICP-OES/AAS测试。

RoHS检测的豁免条款与应用注意

RoHS指令允许部分物质在特定应用场景中豁免管控,这些豁免条款由欧盟委员会根据技术与经济可行性评估发布(附录III)。企业需注意,豁免条款有明确的有效期(通常5-7年),到期后需重新申请或停止使用该物质。

常见的豁免条款包括:1、服务器、存储设备的焊料中铅含量≤85%(豁免条款7(a),有效期至2024年);2、电子元件玻璃封装中的铅(豁免条款6,无固定有效期);3、紧凑型荧光灯中的汞≤5mg/灯(豁免条款28,有效期

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