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摘要：金属材料中有害元素的残留不仅影响其应用性能，还会污染生态环境。为了符合国家推进绿色发展的要求，增加出口产品的竞争优势，本文对铁路货车用铝合金中有害元素铅、钙、砷、锑的化学成分进行了检测技术研究，以此对有害元素的残留进行质量控制。
关键词：铝合金；有害元素；铅；钙；砷；锑
前言
铁路货车在制造过程中应用的各类铝合金板材、型材、焊接材料等原材料，对其进行常规的化学成分分析，目的是判定各元素的成分含量是否在相关技术条件规定的范围之内，这主要是基于满足产品使用性能方面的要求。
近年来，国外对进口产品的环保要求越来越严格。如：欧洲RoHS指令；EN71欧盟玩具类，工艺品类，装饰品类的测试；ASTM F963-08 美国商务部国家标准局主持制定的美国玩具检测标准等，其中对有害金属元素含量的测试要求都是针对环保提出的。
通过对国内外轨道交通及相关行业的有害物质管控现状研究后发现，在下列文件及相关要求中均列出了禁用物质和限用物质清单，其中就有金属元素的管控项目，即有害金属元素。
1、TB/T3139机车车辆内装材料及室内空气有害物质限量；
2、铁总科技[2014]50号 时速350公里中国标准动车组暂行技术条件；
3、欧洲铁路行业相关要求；
4、庞巴迪公司生产技术要求。
国内轨道交通货车产品虽然在“有害元素”方面没有明确的规定，但是随着轨道交通出口产品的增加，为了接轨世界的需要和长远发展目标，有必要开展金属材料中有害元素检测的技术方法的开发研究，做好检测技术层面的经验积累。
铝合金具有重量轻、强度高、耐腐蚀性好等优点，是轨道交通装备制造业中应用较广泛的一类有色金属结构材料。目前轨道交通产品上常用的铝合金材料为：五系（5083）、六系（6061）、七系（7075）等。铝合金的结构和成分复杂，其中的合金元素不在有害金属元素范围之内，对于可能存在的其它元素，本文选取铅、钙、砷、锑作为铝合金中的有害金属元素进行化学成分检测技术研究。同时，结合本实验室现有的技术设备条件，采用原子吸收分光光度法来开展检测。
1、试验仪器及试剂
1.1 原子吸收分光光度计。
1.2 金属元素砷、钙、铅、锑标准储备液（1.0mg/mL）
1.3 铝基体溶液（20mg/mL）
1.4 中间标准溶液
将金属元素标准储备液（1.0mg/mL）（1.2）按比例稀释，并与标准储备液保持一致的酸度（用时稀释）。
1.5 工作曲线溶液的配制
按照表1，在100mL容量瓶中，用水稀释中间标准溶液（1.4），按照称样量补加铝基体溶液（1.3），配制工作曲线标准溶液。
2、试样的处理
2.1 空白试验
在测定试样的同时做空白试验。
2.2 试样制备
称取0.1000g的铝标准样品（不含有As、Ca、Pb、Sb）、铝合金样品（5083）以（1+1）盐酸及双氧水溶解，以少量水冲洗杯壁，煮沸呈大泡，冷却，以慢速定量滤纸过滤，水定容于100mL容量瓶中。
2.3 测定
将元素灯预热，吸入水溶液，将仪器调零。依次吸入工作曲线溶液、空白试验溶液等记录吸光度。
3、检测结果
3.1 Ca、Pb、Sb的火焰原子吸收法检测结果
3.1.1 Ca、Pb、Sb的火焰法工作曲線图。
3.1.2 Ca、Pb、Sb火焰法检测结果计算汇总（见表2）
3.2 As、Pb、Sb的石墨炉原子吸收法检测结果
3.2.1 As、Pb、Sb的石墨法工作曲线图
3.2.2 As、Pb、Sb石墨炉原子吸收检测结果计算汇总（见表3）
4、检测结果技术分析
4.1 关于检出限
Ca、Pb、Sb火焰原子吸收光谱法的检出限经计算后得出：
Ca检出限：0.058mg/L；Pb检出限：0.23mg/L；Sb检出限：2.32mg/L；
针对以上检出限的计算结果，对Ca元素的检测应选用火焰法；Pb、Sb、As的检测应选用石墨炉法。
4.2 关于干扰
在检测过程中，由于采用的标准样品中不含有这几种元素，测试样品采用的是5083铝合金板材，基体较复杂，所以在试验中将中间点标液作为控标进行回代试验。此外将中间点标液标准溶液加入到标准样品和试验样品溶液中作为检测结果的对比试验，来验证是否存在基体和元素间的干扰。从检测结果来看，并不存在明显的基体和元素间的干扰。
5、结论
铁路货车用铝合金中有害元素铅、钙、砷、锑的化学成分属于微量、甚至是痕量级别的元素，其检测的过程控制尤为重要。
要控制好试验用水、试剂、器皿、环境的等级及清洁度要求，微量杂质的引入都会对检测的精度有影响，使仪器的信噪降低，造成检测结果的极大误差。
在仪器各种指标达到最佳状态，检测的各个环节均进行控制的前提下，火焰原子吸收光谱法检测的元素浓度为ppm；石墨炉原子吸收光谱法检测的元素浓度为ppb，针对元素浓度为ppt的材料，只能选用更高端的设备。
作者简介：
李岩（1973.07），女，汉，黑龙江省齐齐哈尔市人，哈尔滨理工大学材料工程专业2008级硕士研究生，中车齐齐哈尔车辆有限公司教授级高工，主要研究方向为材料分析与检测技术；环境及工业卫生监测；实验室体系建设。
刘景梅（1976.12）女，汉，黑龙江省齐齐哈尔市人，常州大学工业分析专业1999级本科生，中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司高级工程师，主要研究方向为材料分析与检测技术；实验室体系建设。
关键词：铝合金；有害元素；铅；钙；砷；锑
前言
铁路货车在制造过程中应用的各类铝合金板材、型材、焊接材料等原材料，对其进行常规的化学成分分析，目的是判定各元素的成分含量是否在相关技术条件规定的范围之内，这主要是基于满足产品使用性能方面的要求。
近年来，国外对进口产品的环保要求越来越严格。如：欧洲RoHS指令；EN71欧盟玩具类，工艺品类，装饰品类的测试；ASTM F963-08 美国商务部国家标准局主持制定的美国玩具检测标准等，其中对有害金属元素含量的测试要求都是针对环保提出的。
通过对国内外轨道交通及相关行业的有害物质管控现状研究后发现，在下列文件及相关要求中均列出了禁用物质和限用物质清单，其中就有金属元素的管控项目，即有害金属元素。
1、TB/T3139机车车辆内装材料及室内空气有害物质限量；
2、铁总科技[2014]50号 时速350公里中国标准动车组暂行技术条件；
3、欧洲铁路行业相关要求；
4、庞巴迪公司生产技术要求。
国内轨道交通货车产品虽然在“有害元素”方面没有明确的规定，但是随着轨道交通出口产品的增加，为了接轨世界的需要和长远发展目标，有必要开展金属材料中有害元素检测的技术方法的开发研究，做好检测技术层面的经验积累。
铝合金具有重量轻、强度高、耐腐蚀性好等优点，是轨道交通装备制造业中应用较广泛的一类有色金属结构材料。目前轨道交通产品上常用的铝合金材料为：五系（5083）、六系（6061）、七系（7075）等。铝合金的结构和成分复杂，其中的合金元素不在有害金属元素范围之内，对于可能存在的其它元素，本文选取铅、钙、砷、锑作为铝合金中的有害金属元素进行化学成分检测技术研究。同时，结合本实验室现有的技术设备条件，采用原子吸收分光光度法来开展检测。
1、试验仪器及试剂
1.1 原子吸收分光光度计。
1.2 金属元素砷、钙、铅、锑标准储备液（1.0mg/mL）
1.3 铝基体溶液（20mg/mL）
1.4 中间标准溶液
将金属元素标准储备液（1.0mg/mL）（1.2）按比例稀释，并与标准储备液保持一致的酸度（用时稀释）。
1.5 工作曲线溶液的配制
按照表1，在100mL容量瓶中，用水稀释中间标准溶液（1.4），按照称样量补加铝基体溶液（1.3），配制工作曲线标准溶液。
2、试样的处理
2.1 空白试验
在测定试样的同时做空白试验。
2.2 试样制备
称取0.1000g的铝标准样品（不含有As、Ca、Pb、Sb）、铝合金样品（5083）以（1+1）盐酸及双氧水溶解，以少量水冲洗杯壁，煮沸呈大泡，冷却，以慢速定量滤纸过滤，水定容于100mL容量瓶中。
2.3 测定
将元素灯预热，吸入水溶液，将仪器调零。依次吸入工作曲线溶液、空白试验溶液等记录吸光度。
3、检测结果
3.1 Ca、Pb、Sb的火焰原子吸收法检测结果
3.1.1 Ca、Pb、Sb的火焰法工作曲線图。
3.1.2 Ca、Pb、Sb火焰法检测结果计算汇总（见表2）
3.2 As、Pb、Sb的石墨炉原子吸收法检测结果
3.2.1 As、Pb、Sb的石墨法工作曲线图
3.2.2 As、Pb、Sb石墨炉原子吸收检测结果计算汇总（见表3）
4、检测结果技术分析
4.1 关于检出限
Ca、Pb、Sb火焰原子吸收光谱法的检出限经计算后得出：
Ca检出限：0.058mg/L；Pb检出限：0.23mg/L；Sb检出限：2.32mg/L；
针对以上检出限的计算结果，对Ca元素的检测应选用火焰法；Pb、Sb、As的检测应选用石墨炉法。
4.2 关于干扰
在检测过程中，由于采用的标准样品中不含有这几种元素，测试样品采用的是5083铝合金板材，基体较复杂，所以在试验中将中间点标液作为控标进行回代试验。此外将中间点标液标准溶液加入到标准样品和试验样品溶液中作为检测结果的对比试验，来验证是否存在基体和元素间的干扰。从检测结果来看，并不存在明显的基体和元素间的干扰。
5、结论
铁路货车用铝合金中有害元素铅、钙、砷、锑的化学成分属于微量、甚至是痕量级别的元素，其检测的过程控制尤为重要。
要控制好试验用水、试剂、器皿、环境的等级及清洁度要求，微量杂质的引入都会对检测的精度有影响，使仪器的信噪降低，造成检测结果的极大误差。
在仪器各种指标达到最佳状态，检测的各个环节均进行控制的前提下，火焰原子吸收光谱法检测的元素浓度为ppm；石墨炉原子吸收光谱法检测的元素浓度为ppb，针对元素浓度为ppt的材料，只能选用更高端的设备。
作者简介：
李岩（1973.07），女，汉，黑龙江省齐齐哈尔市人，哈尔滨理工大学材料工程专业2008级硕士研究生，中车齐齐哈尔车辆有限公司教授级高工，主要研究方向为材料分析与检测技术；环境及工业卫生监测；实验室体系建设。
刘景梅（1976.12）女，汉，黑龙江省齐齐哈尔市人，常州大学工业分析专业1999级本科生，中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司高级工程师，主要研究方向为材料分析与检测技术；实验室体系建设。