高分子材料失效分析

服务背景

高分子材料失效分析对产品的生产和使用都具有重要的意义。失效可能发生在产品寿命周期的各个阶段，涉及产品的研发设计、来料检验、加工组装、测试筛选、存储环境、客户使用等各个环节。

通过分析工艺废次品、早期失效、试验失效、中试失效以及现场失效的样品，确认失效模式、分析失效机理，明确失效原因，终给出预防对策，减少或避免失效的再次发生。

失效分析服务依托实验室中数以百计的分析仪器，辅以技术专家在高分子材料、失效分析方面广泛的经验，确保分析结果公正、和客观，以帮助客户改善产品质量及改进技术工艺。

失效分析对象

塑料 橡胶 天然乳胶 胶粘剂

未知物 金属材料及制件 汽车零部件 复合材料

涂料 油

 精细化学品

 无机物

pcb 电子元器件

 焊接产品

 led产品

服务内容

高分子材料失效分析一般包括失效背景调查、分析方案设计、结果分析与讨论等步骤，在分析过程中会与客户充分沟通，保证结果的准确性。

一、利用综合的多元化分析测试手段直接探秘主要可能的失效原因:

1. 针对失效的特征和产品的特点，设计独特的分析方案。

2.综合使用各类分析测试手段，包括但不局限于微观形貌分析、成分分析、性能分析和复现性试验等。

3.全面对比、分析失效品，推断可能导致失效发生的原因或排除影响失效的因素。

4. 提供改善对策和建议，减少或避免失效的再次发生。

二、服务的具体流程：

1.失效背景调查：产品失效现象、失效环境、失效阶段（设计调试、中试、早期失效、中期失效等等）、失效比例、失效历史数据等调查。

2.非破坏分析：x射线透视检查、超声扫描检查、电性能测试、形貌检查、局部成分分析等。

3.破坏性分析：开封检查、剖面分析、探针测试、聚焦离子束分析、热性能测试、体成分测试、机械性能测试等。

4.使用条件分析：结构分析、力学分析、热学分析、环境条件、约束条件等综合分析。

5.模拟验证实验：根据分析所得失效机理设计模拟实验，对失效机理进行验证。

6. 给出产品失效的原因、提供改进建议或方案。

常见产品失效原因

一、更换原材料供应商或原料供应商质控问题，导致的原料批次间差异产生的批量产品失效。

二、温/湿度变化、季节性变化，导致的产品在生产或使用过程中出现失效。

三、生产过程中的工艺问题，导致的产品失效。

常见产品失效模式

一、变形、断裂、开裂、磨损、脱落、分层、起泡；

二、喷霜、喷油、喷粉、析出、异物；

三、腐蚀粉化、老化、变色等。

失效案例

案例1——开裂

1. 背景介绍

客户产品为手机零件的黑色塑料边框，材质为pc和玻纤共混物，表面涂有底油和光固化光油，在生产后2个月左右发生边框开裂。

2. 方案及验证

失效分析团队根据客户样品及开裂情况，提出验证方案：

（1）材质分析：根据失效样、正常样及粒料的比对，确认是否由于材质改变引起开裂。

（2）断口分析：对失效样的断面进行分析，从微观结构上寻找失效原因。

（3）灰分分析：根据断面发现的玻纤及未知颗粒，对样品进行灰分测定，确认玻纤含量。

（4）物性分析：对样品的熔体质量流动速率进行分析，确认是否存在降解的可能。

3. 结果与结论

（1）pc出现大量均匀微孔，并有显著升高熔体质量流动速率，表面pc发生降解的可能性较大，导致强度降低。

（2）pc中添加有玻纤增强，但玻纤与pc的结合性较差，导致pc不能有效包覆玻纤以提高强度。

（3）失效样的断裂源处于结构拐角处，该处应力较为集中，由于强度不足以抵御此应力集中，经过长时间作用，出现微裂纹进而裂纹扩散导致样品开裂。

（4）失效样、正常样和粒料在主成分上无显著差异；但增强组分的成分上差异明显，注塑后成品相对于原料不仅有玻纤，而且tio2含量有显著增加，但该组分的增加与喷涂工艺关联性小。

4. 分析与建议

（1）pc注塑时对粒料的水分含量需要严格控制，粒料要进行充分的干燥才能用于注塑。

（2）提高玻纤和pc的结合性。

（3）对注塑后的产品进行退火处理以降低残余内应力。

案例2——腐蚀

客户样品是pcb电子器件，pcb电子器件使用双组份环氧胶封装，出于成本考虑，客户想引入第二家便宜的供应商，结果发现该供应商提供的双组份环氧胶对pcb板表面产生了严重的过孔腐蚀，客户想找到腐蚀原因，委托进行失效分析调查。

针对客户的问题，提出大致技术方案并进行验证：

（1）分析正常件和失效件所使用的环氧胶的成分。

（2）失效电子器件表面表面形貌和表面成分分析。

（3）双组份环氧胶固化件的gc-ms分析。

（1）对腐蚀位置进行表面形貌和成分分析，也发现了腐蚀位置有明显的改性胺类固化剂的信息，由此也可以推测是由于胺类固化剂腐蚀导致。

（2）新供应商的产品双组份环氧胶固化后的交联度低，同时检测到小分子的胺类物质种类和数量较多，且胺类固化剂易迁移，与电路板接触会导致腐蚀。

（3）新供应商的双组份配方中中的芳烃溶剂油和原供应商的配方更有比较大的组成差异，该芳烃溶剂油对固化件有溶胀作用，导致小分子物质更容易迁移