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一、石棉简介
石棉是天然纤维状硅酸盐类矿物质的总称。主要分为温石棉(蛇纹石石棉)和角闪石石棉。其中角闪石石棉又分5个亚种,即青石棉、铁石棉、直闪石石棉、透闪石石棉和阳起石石棉等。由于石棉是一种具有优异的物理性能和化学性能的材料,因此是一类重要的工业材料。通常多应用于建筑材料、船舶材料、粉末化妆品等。
二、石棉危害
石棉高度危害人类的健康,长期吸入石棉纤维可引起石棉肺、肺癌、胸膜间皮瘤、腹膜间皮瘤和胃肠癌等多种致命的疾病。近几年,许多国家对工业制品中的石棉含量做了多方限定。如2009年《香港公约》明确无阈值限制石棉在船舶材料中的使用;2011年中国船级社(CCS) 颁发了首张船用产品无石棉认可证书;2016年欧盟官方公报发布(EU)2016/1005对REACH法规附件XVII第6项温石棉限制条款进行了修订等。这些均表明世界各国对工业制品中石棉含量检测的高度重视,可见石棉已成为世界众多国家产品检测的重点有害物质之一。
三、XRD在石棉测试中的应用
人们不仅对石棉含量做了严格规定,对之检测方法也发布了相关标准。目前石棉的测试方法有偏光显微镜法( PLM)、X射线衍射( XRD)法、扫描电镜-能谱(SEM-EDS)法等,其中,X射线衍射法是目前世界各国检测石棉普遍采用的方法之一。依据每种矿物都具有特定的X射线衍射数据和图谱,且衍射峰强度与含量成正比,可判断试样中是否含有某种石棉物质并测定其含量。XRD法具有样品处理简单、用量少、快速有效等特点。
四、检测案例
由于石棉纤维具有耐摩擦和耐高温的特性,因此石棉材料曾普遍用于刹车片、离合器盘等汽车摩擦部件上,本次实验采用车用垫片样品进行物相检测
检测样品
样品测试分析流程图
测试参数设置
仪器型号:界FRINGE C1600 | |
靶材:Cu靶 | 角度范围:10-80° |
管压:40 kV | 步进角度:0.04°/step |
管流:40 mA | 积分时间:600 ms/step |
检测结果展示
垫片(灰色)#1物相分析结果
垫片(黄色)#2物相分析结果
结论
对2个样品(垫片(灰色)#1、垫片(黄色)#2)分别进行了物相分析:
(1)垫片(灰色)#1中含有坡缕石(0.43%)、海泡石(0.43%)、绿泥石(13.38%)、白云石(9.12%)、温石棉(36.5%)、重晶石(15.21%)、方解石(24.94%)物相,其中匹配到温石棉的物相(在温石棉12.05°附近有显著的特征峰),且含有与石棉共生的矿物绿泥石、白云石,海泡石等,因此需要进一步通过偏光显微镜确认是否确切含有石棉成分。其中样品中含有重晶石(BaSO4)常作为填料加入垫片,起到调节摩擦性能的作用。
(2)垫片(黄色)#2中含有高岭石(9.1%)、石英(8.47%)、方解石(57.33%)、白云石(18.02%)、重晶石(7.07)物相,并未匹配到石棉物相(石棉在10~12.05°附近有显著的特征峰),但含有与石棉共生的矿物白云石,因此需要进一步通过偏光显微镜确认是否确切含有石棉成分。其中样品中含有高岭石、石英、重晶石(BaSO4)等常作为填料加入垫片,起到调节摩擦性能的作用。