摘要：通過對(duì)比斷裂端子、螺母與未斷裂端子螺紋的形貌觀察（SEM）、成分分析、工業(yè)CT分析,得知斷裂的端子表面有擠壓痕跡、對(duì)應(yīng)的螺母的螺紋也有擠壓痕跡、 斷裂端子的螺牙形狀為三角形而未斷裂端子的螺牙形狀是梯形的，結(jié)果表明端子斷裂的直接原因是受到螺母螺紋的擠壓，造成應(yīng)力集中導(dǎo)致開裂；根本原因是斷裂端子螺紋牙頂未進(jìn)行處理，導(dǎo)致牙底到牙頂距離偏大，螺母對(duì)端子公頭螺紋造成擠壓。

背景

失效樣品為通訊用直流端子，端子由公頭和母頭組成，公頭和母頭兩端都有螺紋，通過螺母固定，使用0.5~1年后，在端子公頭螺紋位置出現(xiàn)開裂，委托方提供開裂的端子（含螺母）與未開裂的端子做對(duì)比分析，查找端子斷裂的原因。

1. 分析項(xiàng)目

1.1 形貌觀察

利用掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)開裂端子斷面進(jìn)行觀察，宏觀觀察：斷面無(wú)明顯塑性變形，屬脆性斷裂；起裂源位于上部邊緣位置，放大起裂源區(qū)，起裂源無(wú)明顯鑲嵌在樹脂的異物，無(wú)明顯溶劑腐蝕后的溶脹或孔洞痕跡；在起裂源正上方，螺牙位置有明顯的壓痕，詳見圖1所示。

圖1. 開裂端子起裂源位置SEM圖片

對(duì)開裂端子對(duì)應(yīng)的螺母螺紋進(jìn)行形貌觀察，螺紋牙頂區(qū)域有不同程度的擠壓痕跡，第二螺紋擠壓痕跡程度較大，詳見圖2所示。

圖2. 開裂端子螺母SEM圖片

同樣利用掃描電子顯微鏡對(duì)開裂端子螺紋與樣品未開裂端子螺紋的表面形貌進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)開裂端子螺紋牙頂呈圓弧狀，俯視單個(gè)螺紋圖形呈三角型；而樣品未開裂端子螺紋牙頂比較平，俯視單個(gè)螺紋呈梯形，無(wú)明顯擠壓痕跡，詳見圖3。

圖3. 開裂端子與樣品未開裂端子螺紋對(duì)比SEM圖片

1.2 成分分析

1.2.1 主成分分析

利用傅里葉顯微紅外光譜儀（FTIR）對(duì)開裂端子與樣品未開裂端子的主材質(zhì)進(jìn)行分析，如圖4所示：從譜圖上得知，兩者吸收峰位置及強(qiáng)度無(wú)明顯區(qū)別，均為聚苯乙烯改性的聚苯醚，其中1602cm-1左右歸屬為的骨架振動(dòng)，3027cm-1 左右歸屬為苯環(huán)上C-H振動(dòng)；1194cm-1和1022 cm-1左右歸屬為聚苯醚上的C-O伸縮振動(dòng)；756cm-1左右歸屬為聚苯乙烯單取代苯環(huán)上C-H伸縮振動(dòng)。

圖4. 開裂端子與樣品未開裂端子 FTIR對(duì)比譜圖

1.2.2 有機(jī)助劑分析

利用氣相-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）對(duì)開裂端子與樣品未開裂端子有機(jī)助劑進(jìn)行分析，分別取少量樣品玻璃瓶重，加入四氫呋喃，在超聲波振蕩萃取15min后過濾，通過GC-MS測(cè)其成分，通過對(duì)譜峰分析，除了溶劑峰和色譜柱里面的成分，得知樣品有機(jī)成分均含有抗氧劑168（三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯）。

圖5. 開裂端子與樣品未開裂端子四氫呋喃萃取液GC-MS譜圖

1.3 工業(yè)CT分析

利用工業(yè)CT對(duì)開裂端子螺紋與樣品未開裂端子螺紋進(jìn)行對(duì)比，開裂端子螺紋牙頂呈圓弧，螺紋截面呈三角形，而樣品未開裂端子螺紋牙頂比較平，螺紋截面形貌呈梯形，詳見圖6。

對(duì)螺紋牙底到牙頂?shù)拈L(zhǎng)度進(jìn)行對(duì)比測(cè)量，開裂端子螺紋的牙底到牙頂?shù)木嚯x為0.864mm，而樣品未開裂端子螺紋 螺紋的牙底到牙頂?shù)木嚯x僅為0.750mm，即開裂端子螺紋大徑尺寸比樣品未開裂端子螺紋 螺紋大徑尺寸大0.228mm

圖6. 開裂端子與樣品未開裂端子螺紋對(duì)比圖片

2. 綜合分析

通過形貌分析得知，開裂端子公頭主斷裂面正上方螺牙位置有明顯壓痕，螺紋螺牙其他位置也有擠壓痕跡，對(duì)應(yīng)的螺母螺紋也有擠壓痕跡；開裂端子公頭螺紋轉(zhuǎn)角位置最高，擠壓痕跡程度最大。

除此之外，開裂端子螺紋牙頂呈圓弧形，俯視螺紋形貌呈三角型，對(duì)比未開裂端子，螺紋無(wú)明顯擠壓痕跡，螺牙牙頂平整，俯視螺紋形貌呈梯形，兩者的工藝存在較大差別；工業(yè)CT結(jié)果可知，開裂端子公頭牙底到牙頂?shù)木嚯x大于未開裂端子公頭牙底到牙頂?shù)木嚯x，兩者大徑尺寸相差0.2mm左右，螺母螺紋會(huì)對(duì)開裂端子公頭螺紋造成擠壓。

綜合以上結(jié)果，可得以下結(jié)論：

1）端子公頭開裂模式是應(yīng)力開裂；

2）端子公頭開裂直接原因是受到螺母螺紋的擠壓，造成應(yīng)力集中導(dǎo)致開裂；端子公頭開裂根本原因是斷裂端子螺紋牙頂未進(jìn)行處理，導(dǎo)致端子牙底到牙頂距離偏大，螺母對(duì)端子公頭螺紋造成擠壓；

3）建議：加大端子加工工藝環(huán)節(jié)監(jiān)督，避免類似此類失效。

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