【失效分析】螺柱断裂不良分析

06月,17,2023 | 浏览次数：19590

材料失效分析

       测试背景

01.试验方案

       分析流程

02.数据分析

       2.1 | 断口形貌及成分分析

       断口形貌及成分分析

图2-螺柱断口形貌图

表1-EDS成分分析Unite:wt%

       螺柱断面为撕裂状形貌，未发现氢脆特征；
       与位置2相比，位置1、3表面覆有大量颗粒状物质，经EDS鉴定为Zn；
       正常螺柱扭转断裂断口形貌应与位置2相似，断口成分应不含Zn。
       断口表面Zn的可能来源有：
      1.电镀Zn前螺柱表面存在孔洞缺陷，造成镀锌时，Zn渗透至螺柱内部。
      2.螺柱扭断后，外来Zn污染。

      2.2 |螺柱表面形貌和成分分析

       螺柱的表面存在很多孔洞，其形貌与成分和断面位置1、3相似；
       螺柱常规制程：六角型材>>切削>>钻孔>>攻丝>>电镀(脱脂>>水洗>>酸洗>>水洗>>电镀锌>>烘干>>除氢）>>打包出货。
       由此怀疑断面位置1、3检测到Zn元素可能是由于镀Zn前螺柱表面存在大量孔洞导致电镀时Zn渗入螺柱内部。

       2.3| 切片分析

       对铆合后锁螺丝断裂螺柱做纵截面切片分析，结果见图4:

图4-断裂螺柱纵截面切片形貌

         对未铆合之螺柱做切片分析，结果见图5:

图5-未铆合螺柱切片形貌

表3-EDS成分分析结果Unit:wt%

       由此上述现象可推断：
       孔洞的产生应该是被含有S, Cl等腐蚀性元素的腐蚀液腐蚀所致，裂缝在镀Zn之前就已存在，部分孔洞在镀锌时被渗入的Zn填满。
       对嫌疑不良品(铆合但未锁螺丝的螺柱）切片分析，结果见图6

图6-嫌疑螺柱切片形貌

       2.4 |螺柱性能分析

表4-硬度分析

扭矩分析

金相分析

       螺柱良品与不良品硬度无明显差别，说明螺柱生产所用之六角型材质量并无明显异常；
       嫌疑不良品的扭矩波动很大，振幅达16kgf．cm。
       螺柱芯部金相组织正常，为铁素体+硫化物,表面靠近凹槽区域存在大量黑色腐蚀孔洞，应是导致螺柱扭矩不足，发生异常断裂之主要原因。

03.分析讨论

       1、螺柱断口上下边缘被镀上Zn，其形貌成分与螺柱表面相似，断口表面未发现氢脆特征，说明断裂与氢脆无关；
       2、切片发现螺柱表面存在腐蚀性孔洞，凹槽区域尤其严重，深度达90μm；
       4、螺柱的硬度，芯部组织正常，说明螺柱生产所用之六角型材质量正常，不是导致螺柱断裂的主要原因；

04.结论

       不良现象：压铆螺柱在锁螺丝过程中发生异常断裂。
       失效原因：螺柱电镀制程之酸洗工段大量酸洗液未被后续水洗工段清洗干净，酸液残留在螺柱凹槽区域，造成该区域在电镀Zn前被过腐蚀，导致螺柱力学性能下降。当腐蚀过深时易在后续锁螺丝制程引起螺柱异常断裂。
      责任判定：此不良责任在于螺柱电镀前处理不当。

      改善措施：追查电镀制程，确保后续供货质量，组装现场做好进料品质管控。