【失效分析】铝材表面湿度处理后脏污不良分析

10月,16,2023 | 浏览次数：9262

材料失效分析

铝材表面湿度处理后脏污不良分析

01.测试背景

某被发泡PE袋单独包装的铝材零件放置在包装纸箱中执行温湿度可靠性试验（条件为95度24h/2cycle)，测试完成后样品表面出现褐色脏污不良，参图1。脏污可用溶剂擦拭变浅，但不能完全去除，猜测脏污可能与包装有关联。故对相关样品进行分析，查找脏污原因及异常发生机理，方便改善。

图1-铝材包装可靠性测试及测试后表面脏污

02.分析流程或实验方案

分析流程	测试项目	测试设备
产品调研	产品工艺调查	/
产品调研	产品装箱情况调查	/
表面观察	表面分析	扫码电子显微镜
截面观察	截面腐蚀观察	金相显微镜
异物分析	元素分析	EDS
	官能团成份	FTIR
	成分解析	PY-GCMS
结果	结果分析	/

03.测试结果

3.1-不良处放大观察（显微镜及SEM）

样品不良处放大观察（显微镜及SEM）

3.2-不良处放大观察及元素分析（SEM+EDS）

	C	AL	总的
位置1		100	100
位置2		100	100

正常处表面10000X观察及元素含量

	C	O	AL	总的
位置1	29.06	18.73	52.20	100
位置2	26.73	16.84	56.44	100

异常处表面10000X观察及元素含量

结论：不良位置表面有明显异物，放大观察为蜂窝状，表面元素呈现为有机物。产品正常位置为铝，表面未进行其它处理（阳极）。

3.3-异物取样成分分析（PY-GCMS）
1. 因脏污无法单独取样进行成分分析，故对不良位置进行混合取样（刮取表面），进行PY-GCMS分析；
2. 因脏污与包装材料关联，故对包材进行同等分析对比。

A.脏污：发现其裂解产物中有环硅氧烷结构物质存在

B.粉红发泡PE膜：发现其裂解产物中同样有环硅氧烷结构物质存在

C.白色珍珠棉：发现其裂解产物中同样有环硅氧烷结构物质存在

D.外包装纸箱：发现其裂解产物中同样有环硅氧烷结构物质存在

结论：脏污裂解产物中有环硅氧烷类物质，该物质在几种包材中都有侦测到，且根据分析数据显示粉红色发泡PE膜信号最强。

3.4-包材主成分分析(FTIR)

对几种包材进行主成分分析，其成分见下表所示；
其它辅助成分无法用FTIR分析。

样品名称	主要成分
1#纸盒	纤维素
2#白色泡棉	聚乙烯（PE）
3#粉色泡棉	聚乙烯（PE）
4#粉色袋子	高密度聚乙烯（HDPE）

04.分析讨论
1. 不良产品表面为明显异物，且成分主要为有机物；
2. 异物不良与包装材料有关联；
3. 异物可擦拭但不能完全去除，可能已腐蚀产品表面（产品表面未阳极，故不耐酸碱等）；
4. 异物中发现环硅氧烷结构物质，该物质在包材中同样发现，且粉红色发泡PE膜较明显；

05.结论
产品为Al材，表面不耐酸碱及其它溶剂，在包裹发泡PE膜或是装箱泡棉袋的密封空间中进行温湿度试验，因为这些PE发泡产品在配方中会加入一些有机物质（润滑剂、增塑剂、发泡剂、染色剂等），这类物质不能承受高温，在高温下挥发或析出粘附在产品表面，造成产品表面污染或者腐蚀。

06.改善建议
建议改善包材选材和设计。

扫码关注“优尔鸿信检测”抖音、视频号官方账号