19 Septembre 2013  |  Bijou
Publié dans Oberflächen POLYSURFACES 03/2013

Analyse d’éléments en traces dans les matériaux utilisés pour les bijoux fantaisie et les accessoires

Dans le monde entier, la tendance est à la limitation de la concentration de certains éléments chimiques dans les biens de consommation. Depuis que des éléments comme le plomb, le mercure, etc. ont été «supprimés» des produits électroniques, des directives similaires vont également être mises en place pour d’autres produits. Cela concerne notamment les bijoux fantaisie, les pièces d’horlogerie et les accessoires comme les pièces métalliques des sacs à main, porte-monnaie ou vêtements.

Weltweit sind Bestrebungen im Gang, die Konzentrationen von gewissen chemischen Elementen in Konsumgütern zu limitieren. Nachdem Elemente wie Blei, Quecksilber usw. erfolgreich aus elektronischen Produkten «entfernt» wurden, sollen nun ähnliche Richtlinien auch für andere Produkte eingeführt werden. Betroffen sind beispielsweise Modeschmuck und Uhrenteile sowie metallische Teile an Handtaschen, Portemonnaies oder an Kleidern.

Les moteurs de ces directives sont aussi bien des organisations gouvernementales, comme la CPSC américaine, par exemple, que des comités professionnels comme Oeko-TexR, une organisation qui s’engage pour des textiles sans substances nocives.
Les éléments qui seront limités sont diverses substances polluantes organiques, mais également les métaux lourds, en particulier le Pb, le Cd et le Ni. Les valeurs seuils varient fortement en fonction des pays, voire des secteurs. Les sociétés qui produisent pour un marché global, suivront logiquement les directives les plus strictes de par le monde, afin de simplifier la gestion commerciale. Cela signifie des seuils de maximum 100 ppm de Cd et de 90 ppm de Pb, par exemple.
 
Fig. 1. Les bijoux fantaisie sont constamment en contact avec la peau. C’est pourquoi la teneur en substances nocives est limitée dans les matériaux utilisés.
 
Pour des raisons de coûts, les pièces métalliques dans les bijoux fantaisie ou les accessoires ne sont pas produites à partir de matériaux massifs. Les bases sont fabriquées à partir d’alliages particulièrement faciles à usiner et économiques, puis revêtues de revêtements décoratifs. Ce faisant, le matériau du revêtement, comme celui du substrat, ne doivent pas contenir de Pb, ni de Cd. Mais vérifier cela individuellement n’est pas chose facile. De ce fait, la façon la plus efficace d’analyser les matériaux substrats comme les laitons, les alliages d’étain, etc., est de le faire avant le façonnage et le revêtement.
Les analyses se font généralement avec des appareils par émission optique d’ICP ou par fluorescence de rayons X. Les avantages de ces deux méthodes sont assez différents et complémentaires. Les analyses ED-RFA sont très efficaces, économiques et le niveau de mise en évidence suffit généralement (tabl. 1). Pour les applications RFA plus complexes, on applique des évaluations statistiques; une analyse se base toujours sur la moyenne de plusieurs valeurs. Le tableau 1 montre que la vérification de traces de plomb dans l’aluminium est bien plus simple que dans des soudures SnBi ou dans des laitons.
 
Tabl. 1. Valeurs typiques de répétabilité des valeurs pour la mesure d’éléments trace (ED-RFA). Les écarts type sont une indication directe des concentrations minimales pouvant être détectées dans un matériau (limite de détection ~ 3 x écart type).
 
Pourquoi est-ce le cas, voire comment peut-on évaluer la difficulté de ce type d’application? En principe, les éléments lourds (numéro atomique élevé) sont facilement décelables dans des matrices de matériaux légers (numéro atomique faible). La traçabilité du Pb dans les plastiques, dans les métaux légers ou dans les plastiques oxydés fonctionne très bien avec l’ED-RFA. Par contre, dans les alliages de Fe, de Cu ou de Zn, cette vérification est plus difficile. Pour des considérations plus précises, il faut prendre en compte la situation concrète au sein du spectre de fluorescence (énergie exacte de chaque ligne de fluorescence, comportement de l’absorption/excitation réciproque). Des limites de détection profondes sont un pré-requis important à la performance de la méthode. Il faut cependant tenir également compte de la justesse des mesures. Nous avons examiné cela pour différentes applications.
Nous montrons ici un exemple de résultats de l’analyse RFA très exigeante d’alliages ZnAl pour coulée avec les appareils «X-Ray Fischerscope XDVR-SDD» (fig. 2). Sans calibration, les valeurs mesurées sont déjà très proches des consignes certifiées. Partout dans le monde, les appareils «X-Ray Fischerscope» sont utilisés pour le dépistage de matériaux dans la production de bijoux fantaisie ou d’accessoires.
 
Fig. 2. Corrélation de mesures de concentration Pb et de consignes certifiées par RFA. La justesse des valeurs est déjà très bonne avant la calibration. Cela est important en vue d’obtenir un processus de mesure robuste. Comme la variation des valeurs mesurées sur un composant réel est plus importante que sur l’élément pur, il faut travailler avec des moyennes de plusieurs mesures (ici, des moyennes de dix mesures, avec un niveau de confiance de 95 %).
 
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