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材质分析分为金属材质分析和有机材质分析。针对金属材料诸如钢材、铜材及铝材等在手机、计算机铁壳、NB机壳、模具、连接器等之应用及有机材料在连接器或计算机外壳的应用，提供专业的数值分析、判定及规格建议。
可靠性测试就是在产品开发/验证阶段, 对其提供各种条件之温湿等环境以及各种条件之振动、冲击或掉落等模拟测试,以评估是否有电子组件失效、焊点异常、结构损坏、 功能失效、外观异常等。
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计算机铝合金支架失效分析

05月,20,2023 | 浏览次数：32055


材料失效分析

       材料失效分析

       测试背景：客户提供之计算机铝合金支架毛坯件，其铰链上存在呈线状分布的凸起颗粒，且分布方向平行于铝挤方向。客户提供之阳极件，在相同位置存在一条黑线，其方向亦平行于铝挤方向。
       01、测试项目、规范与设备

       1.1测试项目及测试规范

测试项目 测试规范
SEM形貌观察 按设备生产商方法
SEM+EDS成分分析 按设备生产商方法
涂镀层厚度（切片法） 依客户要求
表面观察 依客户要求
尺寸量测 依客户要求
金相组织 GB/T 13298-2015

         1.2测试设备

名称 型号 内部编号 校准有效期
扫码电子显微镜 SU1510 9WX-0039 无需校验
金相显微镜 AXIO Imager.A2m. 727-0001 2021-03-10

        02、测试环境及样品概述
        2.1测试环境
        温度：22.01℃；相对湿度：69.19%
        2.2样品照片及缺陷描述
      客户之计算机铝合金支架主要制程为：6系铝挤型材（毛坯件）→CNC1夹→CNC2夹→CNC3夹→清洗（碱洗和酸洗）→全检→喷砂→阳极。客户提供之Stand毛坯件，其铰链上存在呈线状分布的凸起颗粒，且分布方向平行于铝挤方向。客户提供之阳极件，在相同位置存在一条黑线，其方向亦平行于铝挤方向（见图1）。
        为找到造成缺陷之真因，实验室对毛坯件及阳极件的缺陷区域进行了分析。
图1.样品及缺陷照片
图1.样品及缺陷照片
       03、数据分析
       3.1 | SEM形貌观察及EDS成分分析（样品表面）
       毛坯件表面存在深浅不一的铝挤痕，凸起颗粒大小不一，其表面亦可见挤压痕，颗粒沿铝挤方向被拉长，个别颗粒垂直于铝挤方向的尺寸达167μm（见图2）；
       阳极件黑线区域阳极膜较为粗糙，且黑线上存在大小不一的凹坑，大凹坑尺寸为177μm（见图3)；
      EDS成分测试结果表明，毛坯件表面的凸起颗粒与其周围基材均含有C、O、Mg、Al元素，二者各元素含量无明显差异（见表1）；
       阳极件的黑线区域与其周围正常区域均表现为阳极膜成分，未见其它异常元素。

图2.样品表面SEM形貌观察
图2.样品表面SEM形貌观察

图3.样品表面形貌及EDS成分测试位置
图3.样品表面形貌及EDS成分测试位置

表1.样品表面EDS成分测试结果(wt%)
表1.样品表面EDS成分测试结果(wt%)

       3.2 | 截面观察（抛光态）
       从截面可看，毛坯件上的凸起颗粒高于表面36.55μm，其截面轮廓凹凸起伏，与表面SEM形貌观察结果相符（见图4）；
       毛坯件凸起颗粒的底部存在密集分布的孔洞，颗粒下部及其周围靠近表面处可见灰暗区域；
       阳极件黑线区域非凹坑处阳极膜厚度小于附近正常区域（厚度大于11μm），其表面及对应基材的轮廓均较为粗糙，与表面形貌观察结果相符；
       阳极件黑线区域凹坑处基材呈凹陷状（深度为29μm），坑内阳极膜厚度不均，且小于附近正常区域，推测凹坑缺陷应形成于阳极制程之前。
图4.样品截面抛光态观察

图4.样品截面抛光态观察

       3.3 | EDS成分分析（毛坯件截面抛光态）
       为确定毛坯件截面灰暗区域（见图5）的成分，对其进行EDS成分分析，结果见表2：
       与其它区域相比，孔洞附近及灰暗区域检测到较高含量的O元素（测试位置2、位置3），推测灰暗区域可能存在氧化皮；除局部含有O元素外，凸起颗粒成分与样品内部基材成分无明显差异。

图5.毛坯件截面形貌及EDS成分测试位置
图5.毛坯件截面形貌及EDS成分测试位置

表2 毛坯件截面EDS成分测试结果(wt%)
表2 毛坯件截面EDS成分测试结果(wt%)

       3.4 | 金相组织（截面）
       经金相腐蚀后，可见毛坯件抛光态下的灰暗区域被优先腐蚀，使凸起颗粒内部及其周围产生大的孔洞和缝隙，残留金属贴附于样品表面（见图6）；
       毛坯件凸起颗粒对应基材可见深度为18.85μm的凹坑，样品基材金相组织未见异常；
       阳极件凹坑处与非凹坑处截面金相组织未见明显异常。

图6 样品截面金相组织
图6 样品截面金相组织
       04、结论与建议
       结论：
      1.毛坯件表面凸起颗粒大小不一，其成分未见异常；
      2.阳极件黑线区域阳极膜较为粗糙，且存在大小不一的凹坑，其成分未见异常；
      3.毛坯件表面的凸起颗粒与阳极件黑线区域的凹坑尺寸均在100~200μm；
      4.在截面抛光态下可见毛坯件凸起颗粒及其周围存在灰暗区域，EDS成分分析表明灰色区域O含量较高；
      5.从截面可见阳极件凹坑处与非凹坑处阳极膜均比附近正常区域薄，凹坑深度为29μm；
      6.经金相腐蚀后，毛坯件截面抛光态下的灰暗区域被优先腐蚀而形成大的孔洞和缝隙，阳极件截面金相组织未见明显异常；
      7.综上，推测毛坯件上的凸起颗粒应为铝挤时压入型材表面的金属碎屑，而阳极件表面的黑线是由于基材表面粗糙度大且存在凹坑造成，这可能与型材表面质量有关。

       建议：原材料供应商检讨铝挤制程，如清除毛料的毛刺和清理挤压筒内的残余金属，并改善模具表面质量。


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