【失效分析】铝合金手机bezel阳极表面针孔分析

09月,16,2022 | 浏览次数：31905

       背景：手机bezel系铝合金锻件,锻造后表面针孔不良达30%,不良剔除后阳极段仍有3%针孔,形成机理不明。
       分析结果：
       失效症状：外观针孔；
       失效模式：外观不良；
       失效机理：锻造制程被遮盖的针孔经阳极化学反应暴露出来；
       根本原因：锻造异物压入,如磨料或铝屑等；
       改善建议：加强锻造工站间样品清洗,加强对模具进行清理。

       实验目的：手机 bezel系5052铝合金锻件,锻造后表面即出现较多针孔,不良率高达30%;剔除锻造不良品后,阳极仍有3%针孔,形成机理不明.为此实验室对典型样品进行测试分析,探讨针孔形成原因,以便现场采取相应改善措施。

步骤		目的
现场调研		了解不良状况（特征/比率等）
原因分析	素材检验	检查素材成分，组织是否符合规格
	微区 成分分析	分析缺陷处于正常处成份差异
	分析讨论	判断针孔形成原因
	锻造制程 改善与验证	可能因素对针孔的影响
建议		综合分析，提出改善方向

       现场调研：铝卷材保护膜剥除后,进行预拉伸,冲裁,打磨边角(磨料成分为SiO2); 将打磨后样品只是用气枪吹下后就去锻造。

       锻造流程：粗锻1→粗锻2→精锻；
       主要制程：拉伸→打磨→锻造→研磨→CNC→阳极。
       不良外观如图所示：

Points	Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Cr	Zn	Al
Single	0.100	0.259	0.036	0.053	2.34	0.175	0.003	96.9
Single	0.098	0.246	0.036	0.053	2.35	0.170	0.003	97.0
Average	0.099	0.252	0.036	0.053	2.35	0.172	0.003	97.0
5052 Spec	0.25max	0.40max	0.10max	0.10max	2.2-2.8	0.15-0.25	0.10max	基材

表1-化学成分(wt%)

bezel化学成分如表1所示,符合铝合金5052规格。

       金相组织
       晶界清晰, 第二相粒子沿晶界析出, 晶内析出少；
       第二相粒子粗大,分布略不均匀。
       表面分析
       对素材表面进行SEM & EDS分析(见表2), 可知：

       表面含有少量杂质颗粒, EDS结果表明是氧化铝Al2O3;

素材 表面	Spectra	C	O	Mg	Al
	1	4.66	49.45	/	45.89
	2	9.38	10.89	4.09	75.64
	3	6.58	4.70	2.32	86.39

表2-素材表面异物

       锻造样品表面针孔分析
       对锻造后样品表面进行分析(见表3),结果发现：

	C	O	Na	Al	Si	S	Cl	K
样品1表面 （清洗前）	56.1	31.28	2.64	1.86	1.29	1.49	2.98	2.36
样品1表面 （清洗后）	3.75	59.57	/	1.9	34.78	/	/	/
样品2表面	/	53.88	/	46.12	/	/	/	/
样品3截面	3.07	49.98	/	/	46.95	/	/	/

      阳极样品分析

       分析讨论
       氧化铝杂质可能直接来源于素材表面如轧延分条等制程误入的铝屑。
       SEM & EDS分析

阳极 样品1	Spectra	C	O	Al	S	Ni
	1	15.36	42	42.64	0.39	/
	2	23.86	39.22	36.91	4.34	/
阳极 样品2	1	10.91	49.39	34.98	4.15	0.58
	2	9.05	48.59	36.89	4.47	1

       验证
       将打磨边角后的样品用清水洗凈，在锻造过程的每一工站也增加清洗步骤，锻造段针孔不良率由原来的30%降为0%.
       结论
      1.材料化学成分符合Al 5052要求；

      3.阳极之针孔不良系锻造针孔不良所至。

      建议：加强锻造工站间样品清洗力度,加强对模具的清理。

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