一、測試背景
客戶銅端子PIN針在使用1~2年后發(fā)生異常斷裂??蛻羲蜋z異常斷裂PIN針和留樣正常PIN針進行比對分析測試,以期找出異常斷裂原因。 PIN針材質(zhì)為鉛黃銅,原材經(jīng)冷加工后退火處理。具體圖片如圖1所示。
二、測試方案
三、測試結(jié)果
3.1 宏觀形貌觀察:
3.2 微觀形貌觀察:
PIN 針斷面邊緣附近附著較多臟污,且斷面可觀察到明顯撕裂韌窩,整體呈韌性斷裂,具體形貌見圖3。
3.3 截面化學成分分析:
斷裂PIN針和正常PIN針基體主成分均為Cu、Zn及少量Pb元素,基體均勻分布的塊狀物主要成份為Pb相,整體化學成分無較大差異。具體成分測試位置見圖4,成分測試結(jié)果見表1、2。
3.4 拋光態(tài)形貌觀察:
斷裂PIN針和正常PIN針均可觀察到均勻分布的小塊狀Pb相,但斷裂PIN針Pb相較正常PIN針Pb相稍小。具體形貌見圖5。
3.5 腐蝕態(tài)形貌觀察
斷裂PIN針樣品基體中白色為孿晶α相,黑色小塊狀Pb相,整體金相存在較多變形位錯,邊緣區(qū)域位錯密度更高;正常PIN針樣品基體中白色為α相,黃色為β相,黑色小塊狀為Pb相,整體金相組織分布均勻。具體形貌見圖6。
3.6 硬度測試
從硬度測量結(jié)果可以看出,斷裂PIN針硬度遠大于正常PIN針。具體硬度測試結(jié)果見表3。
四、分析討論
1.宏觀形貌:PIN針斷面存在輕微變形,邊緣位置顏色發(fā)暗,附著較多臟污,芯部較為干凈,推斷斷裂起源于PIN針表面,在芯部最終斷裂;
2.微觀形貌:PIN針斷面邊緣位置附著較多臟污,整個斷面可觀察到明顯撕裂韌窩,整體呈韌性斷裂;
3.斷裂和正常PIN針基體主成分均為Cu、Zn及少量Pb元素,基體均勻分布Pb相的塊狀物,整體化學成分無較大差異;
4.斷裂PIN針樣品基體中白色為孿晶α相,黑色小塊狀Pb相,整體金相存在較多變形位錯,邊緣區(qū)域位錯密度更高;正常PIN針樣品基體中白色為α相,黃色為β相,黑色小塊狀為Pb相,整體金相組織分布均勻;
5.斷裂PIN針硬度遠大于正常PIN針。
五、結(jié)論
斷裂PIN針金相組織晶內(nèi)存在大量變形位錯(滑移帶)且硬度較高,推測端子PIN針經(jīng)冷加工后未進行退火處理或退火不徹底,導致基體中存在較大的殘余應(yīng)力,在使用過程中受力易產(chǎn)生裂紋,進而發(fā)生斷裂。
六、改善建議
改善PIN針冷加工后熱處理工藝,降低PIN針內(nèi)部殘余應(yīng)力。