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铜Pin针断裂失效深度剖析:原因与对策

  铜PIN针在使用1~2年后发生异常断裂的案例。通过宏观与微观形貌观察、截面化学成分分析、抛光态与腐蚀态形貌观察以及硬度测试,发现断裂PIN针金相组织晶内存在大量变形位错且硬度远高于正常PIN针。据此推断,断裂原因可能是PIN针在冷加工后未进行退火处理或退火不彻底,导致基体中存在较大残余应力,在使用过程中受力易产生裂纹。为防止类似问题再次发生,建议改善PIN针冷加工后的热处理工艺,降低内部残余应力。

铜pin针断裂测试结果

Pin针材质为铅黄铜,原材经冷加工后退火处理。具体图片如图所示。


断裂PIN针成分测试结果

断裂PIN针

C

O

AL

Cu

Zn

Pb

Total

1

4.01

3.33

0.50

39.27

15.42

37.46

100.00

2

3.64

1.60

/

59.78

34.98

/

100.00

3

2.95

1.53

/

59.68

34.08

1.76

100.00

4

2.45

1.43

/

60.60

33.58

1.94

100.00

5

2.87

1.70

/

59.47

34.21

1.75

100.00

正常PIN针

C

O

AL

Cu

Zn

Pb

Total

1

3.82

4.00

0.54

19.67

5.84

66.14

100.00

2

2.88

0.88

/

58.61

37.63

/

100.00

3

2.44

1.07

/

57.41

36.69

2.38

100.00

4

1.54

1.11

/

58.26

36.50

2.60

100.00

5

2.51

1.36

/

57.39

36.59

2.15

100.00


铜PIN针断裂总结

1.宏观形貌:PIN针断面存在轻微变形,边缘位置颜色发暗,附着较多脏污,芯部较为干净,推断断裂起源于PIN针表面,在芯部最终断裂;

2.微观形貌:PIN针断面边缘位置附着较多脏污,整个断面可观察到明显撕裂韧窝,整体呈韧性断裂;

3.断裂和正常PIN针基体主成分均为Cu、Zn及少量Pb元素,基体均匀分布Pb相的块状物,整体化学成分无较大差异;

4.断裂PIN针样品基体中白色为孪晶α相,黑色小块状Pb相,整体金相存在较多变形位错,边缘区域位错密度更高;正常PIN针样品基体中白色为α相,黄色为β相,黑色小块状为Pb相,整体金相组织分布均匀;

5.断裂PIN针硬度远大于正常PIN针。

断裂PIN针金相组织晶内存在大量变形位错(滑移带)且硬度较高,推测端子PIN针经冷加工后未进行退火处理或退火不彻底,导致基体中存在较大的残余应力,在使用过程中受力易产生裂纹,进而发生断裂。

改善建议改善PIN针冷加工后热处理工艺,降低PIN针内部残余应力。


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