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RoHS检测测试项目重点解析内容

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)的核心环保法规,旨在限制铅、镉、汞等有害物质的使用,降低产品全生命周期的环境风险与健康危害。对于企业而言,RoHS检测是产品进入欧盟及全球多个经济体市场的“通行证”,而掌握检测项目的重点则是确保合规的核心。本文将围绕RoHS 2.0指令中的关键限制物质,解析各测试项目的重点要求、检测难点及应用场景,为企业和检测从业者提供实操参考。

铅(Pb):最常见的限制物质,重点关注豁免场景

铅是RoHS指令中最常被检测的物质之一,其限制值为物质总重量的0.1%(1000ppm)。在电子电气产品中,铅的主要来源包括焊料(如传统锡铅焊料)、金属镀层(如铜合金表面的铅镀层)、电子元件外壳(如铅合金电池壳)及塑料中的铅盐类热稳定剂。其中,焊料是铅的“重灾区”——早期电路板焊接普遍使用Sn-Pb焊料,虽然后续有无铅焊料(如Sn-Ag-Cu)替代,但部分豁免场景仍允许铅的使用。

企业需重点关注铅的豁免条款,避免误判合规性。例如,欧盟RoHS 2.0 Annex III豁免项7(c)规定,服务器、存储设备及网络设备中的焊料(用于连接球栅阵列、芯片级封装等)可豁免至2030年;豁免项6(a)允许铜合金中的铅含量不超过4%(因铅能改善铜合金的切削性能)。这些豁免场景需企业提供明确证明文件(如产品规格书、供应商声明),否则将被视为违规。

铅的检测难点在于不均匀材料的取样与定量。例如,金属镀层中的铅仅存在于表面几微米层中,若整体粉碎取样会导致结果偏低。因此需先通过X射线荧光光谱(XRF)初筛,识别镀层铅信号,再用机械剥离或化学溶解分离镀层与基体,最后用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)或原子吸收光谱(AAS)定量。此外,铜合金中的铅需用王水完全消解,避免基体干扰检测信号。

镉(Cd):最严格的限制物质,重点排查微量残留

镉是RoHS指令中限制最严格的物质,限制值仅为0.01%(100ppm),比其他物质严格10倍。其主要来源包括电池(如镍镉电池)、颜料(如镉红、镉黄)及塑料中的镉基稳定剂。虽然镍镉电池已被RoHS限制,但部分旧款产品或低端塑料仍可能残留镉。

企业需重点排查微量镉残留,尤其是塑料与电池部件。例如,部分低端PVC塑料仍使用镉基稳定剂替代环保型钙锌稳定剂,可能导致镉含量超标;旧款电子设备的备用电池(如遥控器的镍镉电池)也需重点检查。此外,镉的检测对样品前处理要求极高——因限制值低,需用超纯酸消解样品,避免环境中的镉污染(如实验室空气中的镉尘)。

检测难点在于微量分析的灵敏度与准确性。镉的检测常用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS),因其能检测到ppb级的镉,但需注意基体匹配(如塑料样品中的镉,需用相同基体的标准溶液校准)。此外,密闭消解罐能防止镉在消解过程中挥发损失,是常用的前处理方法;而石墨炉原子吸收光谱(GFAAS)因灵敏度高,也常用于微量镉的定量。

汞(Hg):易挥发的有害物质,重点监控使用场景

汞的限制值为0.1%,主要来源包括荧光灯、体温计、开关中的水银接点及纽扣电池中的汞。例如,早期荧光灯的背光源依赖汞蒸气发光,虽然后续被LED灯替代,但部分库存荧光灯仍可能含汞;温控器中的水银开关也需重点排查。

企业需重点监控汞的使用场景——因汞易挥发,其危害不仅来自产品本身,还来自使用后的拆解与回收。例如,荧光灯破碎后释放的汞蒸气会污染环境,因此欧盟要求荧光灯中的汞含量需标注在产品上。此外,汞的检测需避免挥发损失——样品前处理需用密闭容器(如微波消解罐),或用冷原子吸收光谱(CVAAS)直接检测气态汞(汞在常温下易挥发成原子态,CVAAS能快速捕获并定量)。

检测难点在于易挥发特性的控制。例如,荧光灯中的汞需用气体吸收法收集:将荧光灯破碎后,用氮气吹扫灯内的汞蒸气,再用高锰酸钾溶液吸收,最后用ICP-MS或CVAAS检测吸收液中的汞含量。此外,电子元件中的汞接点需用酸消解后,用CVAAS检测,避免汞在消解过程中挥发。

六价铬(Cr6+):氧化性有害物质,重点区分价态差异

六价铬的限制值为0.1%(以Cr6+计),需注意与总铬的区别——RoHS限制的是具有氧化性的六价铬,而非无毒性的三价铬。其主要来源包括金属镀层的钝化液(如镀锌层的铬酸盐钝化)、塑料中的铬黄颜料(PbCrO4)及皮革中的铬鞣剂。

企业需重点区分铬的价态——例如,镀锌钢板的钝化层常含六价铬(用于提高耐腐蚀性),而不锈钢中的铬是三价,无需限制。因此,检测时不能仅测总铬,需用化学方法分离六价铬。欧盟标准EN 1122:2001规定,用0.1M NaOH + 0.1M Na2CO3溶液在90℃提取样品2小时,再用二苯卡巴肼(DPC)分光光度法检测提取液中的六价铬(DPC与六价铬反应生成紫红色络合物,在540nm处有特征吸收)。

检测难点在于价态的稳定性与分离效率。六价铬在酸性条件下易还原为三价铬,因此提取液需保持碱性(pH≥12),防止六价铬还原。此外,金属镀层中的六价铬需用机械剥离法分离镀层与基体(如镀锌层的钝化层),再用提取液浸泡,避免基体中的三价铬干扰检测。

多溴联苯(PBBs):传统溴系阻燃剂,重点核查legacy产品

多溴联苯(PBBs)是一类含溴的芳香族化合物,限制值为0.1%,主要作为阻燃剂用于ABS、HIPS等塑料中。因具有持久性、生物累积性和毒性(PBT),欧盟2003年将其纳入RoHS限制。

企业需重点核查legacy产品中的PBBs残留——如老旧型号的电视机、电脑,其ABS外壳常添加PBBs作为阻燃剂。此外,PBBs的检测需注意同系物的总和:PBBs有209种同系物,RoHS限制的是所有同系物的总含量,因此需用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析所有同系物的总和。

检测难点在于样品的萃取效率。PBBs是脂溶性物质,需用正己烷、甲苯等溶剂萃取,常用方法有索氏提取、加速溶剂萃取(ASE)。其中,ASE因萃取时间短、溶剂用量少,成为主流方法,但需控制温度(如100℃)和压力(如1500psi),避免塑料样品分解(如ABS塑料在高温下会释放苯乙烯单体,干扰检测)。

多溴二苯醚(PBDEs):常用溴系阻燃剂,重点关注Deca-BDE的限制

多溴二苯醚(PBDEs)的限制值为0.1%,主要用于聚苯乙烯、聚丙烯及电线电缆的绝缘层中,其中十溴二苯醚(Deca-BDE)是最常用的品种。但欧盟2019年将Deca-BDE纳入RoHS限制,因此企业需重点排查Deca-BDE的使用。

例如,电线电缆的绝缘层若使用Deca-BDE作为阻燃剂,将无法通过RoHS检测。此外,PBDEs的检测需区分同系物——Deca-BDE是十溴取代,分子量较大(959.1),需用高温GC柱(如DB-5MS UI,最高温320℃)分离,否则会出现峰拖尾或不出峰的情况。

检测难点在于高溴同系物的分析。Deca-BDE在高温下易分解为低溴同系物(如九溴二苯醚),因此GC的进样口温度需控制在280℃以下。此外,PBDEs的定性需依靠质谱的特征离子(如79/81 Br离子),并结合保留时间确认,避免与PBBs混淆。

邻苯二甲酸酯类:新增的限制物质,重点覆盖软质塑料

RoHS 2.0新增的四种邻苯二甲酸酯(DEHP、DBP、BBP、DIBP),每种限制值均为0.1%,主要作为增塑剂用于软质PVC中,常见于电线电缆绝缘层、塑料玩具及电子设备软质外壳(如遥控器按键)。

企业需重点覆盖软质塑料部件的检测——软质PVC中的邻苯二甲酸酯添加量可达30%~50%,是合规性风险的“重灾区”。例如,电线电缆的绝缘层若使用DEHP作为增塑剂,需替换为环保增塑剂(如DOTP)才能合规。此外,邻苯二甲酸酯的检测需避免环境中的污染(如实验室中的塑料容器可能含邻苯二甲酸酯,需用玻璃或PTFE容器处理样品)。

检测难点在于基体干扰与定性确认。PVC塑料中的邻苯二甲酸酯需用固相萃取(SPE)或凝胶渗透色谱(GPC)净化,去除氯乙烯单体的干扰;定性时需依靠特征离子(如DEHP的149、279、391离子),并与NIST谱库对比丰度比。此外,超声萃取因操作简单,常用于邻苯二甲酸酯的前处理,但需控制萃取时间(如30分钟)和温度(如40℃),避免塑料分解。

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