【失效分析】铝合金外壳阳极异色线失效分析

08月,05,2023 | 浏览次数：23644

       测试背景

       01.测试项目及测试规范

测试项目	测试规范
常用材料化学成分	GB/T 7999-2015(铝合金)
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
表面观察	依客户要求
金相组织	GB/T 13298-2015

        02.测试设备

名称	型号	内部编号	校准有效期
火花原子光谱仪	Spectro MAXx	734-0001	2021-09-06
扫描电子显微镜	SU1510	9WX-0039	无需校验
金相显微镜	AXIO Imager.A2m	727-0001	2021-03-10

      

       03.测试环境

       温度：22.2℃       相对湿度：54.6%RH
       04.样品照片及缺陷描述

       该异色线较细、呈直线或略弯曲状，大致沿铝挤方向分布，长短不一分布在整个产品表面（见图1）。

       为协助产线找到造成缺陷之真因，实验室对客户提供之NG样品（已退镀）及OK样品（未退镀）进行了综合性分析。

图1-样品及缺陷照片

       05.测试结果分析
       5.1 | 化学成分

       采用火花原子光谱仪对其基材进行化学成分分析，结果见表1；NG样品与OK样品基材化学成分均为6系铝合金，两者差异较小。

表1-样品基材化学成分测试结果（质量百分比，%）

       5.2 | NG样品SEM形貌观察及EDS成分分析
       对退镀NG样品缺陷区域进行SEM观察及EDS成分分析，结果见图2-3及表2，可见：
       1.异色线是表现无颗粒物分布的条带区域，宽度约为205μm，条带区域较为干净而其两侧颗粒物较多；
       2.EDS成分分析结果表明这些颗粒物多为AlFeSi颗粒；
       3.除AlFeSi颗粒外，异色线区域与其两侧区域化学成分差异较小。

图3-NG样品表面形貌及EDS成分测试位置

       5.3| 样品抛光态表面观察
       选取NG样品的两个区域（区域1、区域2）及OK样品的一个区域，对其进行研磨抛光，采用金相显微镜进行观察，结果如图4：
       1.研磨抛光后，在NG样品区域1和区域2均可见条带存在，条带区域颗粒物较少，而其两侧颗粒物较多，条带宽度与SEM所观察异色线宽度相符；
       2.对于OK样品，基材中颗粒物亦较多，但其分布均匀，未见明显条带存在。
      5.4 | 样品表面抛光态SEM形貌观察及EDS成分分析

图5-样品表面抛光态SEM形貌及EDS成分测试位置

      5.5 | 金相组织
      对5.3中所选取区域进行金相腐蚀，金相组织结果如图6：
      NG样品基材表面的条带更加明显，条带区域晶粒内部较为干净，二次相颗粒物较少；
      NG样品与OK样品基材晶粒大小无明显差异。
        06.结论与建议
        结论：
       1.退镀NG样品表面异色线区域几乎无AlFeSi颗粒，该区域宽度约为205μm，其两侧AlFeSi颗粒物分布较为密集；
       2.经研磨并抛光后，NG样品基材表面可见AlFeSi颗粒分布稀少的条带,其宽度与异色线区域宽度相符；金相腐蚀后，抛光态所见条带变得更加明显，NG样品与OK样品基材晶粒大小差异较小；推测产品表面异色线缺陷应为基材组织异常造成。
       3.组织异常区域颗粒物较少，而其它区域颗粒物（主要为AlFeSi颗粒）较为密集，基材在酸性或碱性槽液中受腐蚀后，异常区域更加明显，阳极后视觉上形成异色线缺陷。
       4.在退镀槽液中，AlFeSi颗粒对于铝基体为阴极，不会优先被腐蚀，因而对于退镀不良品，可在其表面除异色线以外的区域观察到较多AlFeSi颗粒。

       建议：建议原材料供应商检讨熔铸及铝挤制程，改善原材料组织。

       推荐阅读：

       能力验证（PTP）活动报名

       计算机铝合金支架失效分析

       金相显微镜与扫描电镜有什么区别？

       2025年第二十一届能力验证活动邀请函

       【失效分析】热烘箱内壁黄色异物来源分析及改善