No mundo da montagem de componentes electrónicos, a utilização de ligas de alta qualidade é fundamental para um produto de sucesso e é verificada através de uma análise exacta e precisa do material. O IPC J-STD-006C afirma que "a percentagem de cada elemento numa liga deve ser determinada por qualquer procedimento analítico padrão com resolução suficiente." Quando li a Norma Industrial Conjunta, achei que esta frase era particularmente vaga, uma vez que muitas das inspecções de rotina de materiais se referem a um determinado método IPC. A maioria dos laboratórios envolvidos na análise de metais de elevada pureza utiliza provavelmente ICP-OES, ou espetroscopia de emissão ótica com plasma indutivamente acoplado. Esperamos que esta publicação esclareça um pouco as especificidades da ICP-OES, bem como a experiência que a técnica exige.
A beleza do ICP-OES é a capacidade de medir a concentração de todos os analitos metálicos com alta sensibilidade, simultaneamente. Depois de a amostra ter sido preparada num meio líquido, a análise completa no instrumento demora apenas alguns minutos. A solução da amostra é bombeada para um nebulizador, onde é convertida numa névoa. A névoa viaja para uma tocha de quartzo, onde é sujeita a plasma. O plasma é produzido pela bobina de um gerador de radiofrequência (RF) que rodeia a tocha e cria um poderoso campo eletromagnético. É fornecido um gás (quase sempre árgon) à tocha, que é subsequentemente ionizado, produzindo um plasma de alta temperatura (este é o "ICP" da ICP-OES). Quando a amostra entra em contacto com a tocha, os átomos são ionizados pelo árgon ionizado. Os átomos de cada elemento estão constantemente a ser destituídos de electrões e a recuperar electrões, e este processo emite radiação electromagnética (ou, mais simplesmente, produz luz). Os comprimentos de onda desta radiação são qualitativamente indicativos de elementos específicos, e a intensidade da radiação para cada comprimento de onda corresponde à concentração do elemento. A luz entra no espetrómetro (OES), onde é separada por comprimento de onda, e a intensidade é medida por detectores. Isto gera um espetro de emissão que representa a intensidade da radiação numa gama de comprimentos de onda relevantes. A intensidade dos comprimentos de onda que correspondem aos elementos de interesse é comparada e quantificada por uma curva de calibração estabelecida. Esta curva é normalmente uma regressão linear criada pela medição de uma série de soluções que contêm concentrações conhecidas dos analitos.
Análise da composição do SAC305 por ICP-OES: Espectro completo
Análise da composição do SAC305 por ICP-OES: comprimento de onda da prata isolada
Na nossa indústria, preocupamo-nos com a composição exacta das ligas, bem como com a concentração de impurezas. A análise ICP-OES pode ser bastante complicada, e o ensaio de metais a granel para analitos metálicos apresenta a sua própria série de desafios. A dissolução eficiente das amostras requer a escolha adequada de ácidos e a aplicação de calor. Por exemplo, o estanho não entra em solução apenas com ácido nítrico, mas a utilização de ácido clorídrico corre o risco de precipitar prata, pelo que a preparação de uma amostra de SAC305 exige alguma reflexão. Se for necessário testar uma variedade de ligas, a ordem das análises necessita de alguma rima e razão. Quando uma amostra é testada quanto a impurezas, a concentração dos elementos de composição na solução da amostra será bastante elevada. Alguns elementos são mais difíceis de enxaguar do sistema do que outros. Se uma amostra SAC305 for analisada após uma amostra de estanho-chumbo, existe o risco de os níveis de chumbo detectados na amostra SAC305 serem erradamente elevados, resultando num falso positivo inaceitável. Conhecer a sequência das ligas e o efeito que cada elemento tem nos resultados permitirá uma quantificação exacta e consistente das impurezas. Além disso, a presença de determinados elementos pode interferir com a medição de outro elemento. Um elemento terá normalmente alguns comprimentos de onda que são suficientemente sensíveis para a análise de impurezas. O relatório de uma amostra pode apresentar resultados muito diferentes entre os comprimentos de onda para um determinado elemento, e um comprimento de onda que funciona para uma matriz de liga pode ser inútil para outra matriz. Por exemplo, numa amostra de SAC305, os resultados de chumbo para dois comprimentos de onda normalmente utilizados podem concordar, mas numa amostra de estanho-ouro, os resultados de chumbo para os mesmos dois comprimentos de onda discordam, sendo que apenas um resultado é exato. É importante compreender o efeito que cada elemento tem num espetro de emissão, bem como a matemática subjacente a cada resultado num relatório.
Eu apenas arranhei a superfície das complexidades envolvidas na análise de metais por ICP-OES. Aqui na Indium Corporation, a nossa equipa de qualidade utiliza a sua vasta experiência em química analítica para fornecer produtos de qualidade que satisfazem ou excedem as necessidades, expectativas e requisitos dos clientes. Para obter um catálogo das ligas de solda oferecidas pela Indium Corporation, clique aqui para visitar o Guia de Seleção de Ligas de Solda.
