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【失效分析】銅端子PIN針斷裂失效分析

發布時間: 2025-04-14  點擊次數: 30次

一、測試背景

客戶銅端子PIN針在使用1~2年后發生異常斷裂??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針材質為鉛黃銅,原材經冷加工后退火處理。具體圖片如圖1所示。

 

 

二、測試方案

 

 

三、測試結果

 

3.1 宏觀形貌觀察:

        PIN 針斷面存在輕微變形,邊緣位置顏色發暗,附著較多臟污,芯部較為干凈,斷裂疑似起源于PIN針表面,在芯部最終斷裂。具體宏觀形貌見圖2。          

 

 

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,成分測試結果見表1、2。

 

 

3.4 拋光態形貌觀察:

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、結論

斷裂PIN針金相組織晶內存在大量變形位錯(滑移帶)且硬度較高,推測端子PIN針經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力,在使用過程中受力易產生裂紋,進而發生斷裂。

 

六、改善建議

改善PIN針冷加工后熱處理工藝,降低PIN針內部殘余應力。