金属材料腐蚀失效分析_成都检测中心案例分享

金属产品斑点腐蚀异常分析

测试背景：

客户提供之样品，5夹后全检发现部份产品大平面上（主要在打磨区域）存在腐蚀斑点，经追溯，在2夹后个别产品大平面打磨区域已有腐蚀斑点出现。部份腐蚀斑点经手工打磨可消除，而部份无法完全消除。该缺陷形状不规则，大小不一，在打磨区域的分布无明显规律（见图1）。

图一样品及缺陷照片

分析目的：

协助客户找出造成产品异常的原因

测试过程：

一、表面形貌观察及成分分析

对样品表面NG区域及OK区域进行SEM形貌观察及EDS成分分析，结果见图2及表1：

1.NG区域1形貌较为粗糙，可见密集分布的微小腐蚀凹坑，NG区域2可见较大腐蚀孔洞，两个区域表面均存在一层“发朦”附着物（尤其是NG区域2）；

2.OK区域可见较多打磨划痕，但无腐蚀凹坑或孔洞，亦无明显附着物；

3.EDS测试结果表明，NG区域与OK区域均含有C、O、Mg、Al元素，其中C含量较高，且NG区域C含量明显**OK区域，推测C元素来自于残留在样品表面的切削液，而腐蚀凹坑及孔洞区域易残留更多切削液。

图2样品表面SEM观察

图3样品表面SEM观察及成分分析位置

二、截面观察

将样品截面进行研磨并抛光，采用金相显微镜进行观察，结果见图4：

1.NG区域1对应截面可见腐蚀向基材内部扩展，其深度较浅（约为10μm），该类腐蚀区域可通过手工打磨完全消除；

2.NG区域2对应截面可见基材存在较大腐蚀孔洞，其深度**过60μm，孔洞内形貌较为粗糙，该类腐蚀孔洞无法通过手工打磨消除；

3.从截面可见NG区域表面轮廓平滑，未见腐蚀现象；

4.NG区域与OK区域截面基材中夹杂物大小、数量、分布未见明显差异。

图4

三、NG区域成分分析

对NG区域抛光态截面进行SEM形貌观察及EDS成分分析，结果见图5及表2：

1.NG区域1截面腐蚀位置检测出C、O、Mg、Al元素，其中C、O含量较高，与表面EDS成分测试结果相符；

2.在NG区域2孔洞内除检测出C、O、Mg、Al元素外，在某些位置还检测出一定量的S、Cl元素，推测S元素可能来自于切削液中的阴离子，如SO42-等，该类离子对铝合金腐蚀影响较小，而Cl-具有明显促进铝合金腐蚀的作用。

图5 NG区域形貌及成分析点位

四、金相分析

将样品抛光态截面基材进行金相腐蚀：

1.NG区域截面基材金相组织未见异常，与OK区域金相组织无明显差异。

五、切削液分析

产品CNC过程中使用切削液为水溶性切削液，产线将原液用水稀释后使用，实验室对稀释后未使用及已使用的切削液进行外观、Cl-离子及电导率检测，其结果见图7及表3：

1.未使用的切削液呈乳白色，而使用过的切削液呈灰色；

2.未使用的切削液Cl-离子浓度为8.35mg/L，使用后Cl-离子浓度增大到49.56mg/L；

3.未使用的切削液电导率为0.94 mS/cm，使用后电导率增大到2.33 mS/cm。

六、验证

验室从客户提供样品上切取了8个试片进行验证实验，编号分别为1、2、3、4、5、6、7、8，将每个试片用砂纸打磨并分为四组，验证条件及验证结果见表3：

1.滴有已使用的切削液且接触不锈钢片的两个试片（1#、2#）均有腐蚀斑点生成，该腐蚀斑点宏观形态及微观形貌均与客户所提供样品之缺陷相同；

2. 除1#、2#试片外，其余试片均无腐蚀斑点生成，仅表面颜色发生了改变。

表3

分组	试片编号	验证条件	验证结果
一	1#	试片上放不锈钢片，并滴上已使用的切削液，室内放置6h。	有腐蚀斑点
	2#		有腐蚀斑点
二	3#	试片上只滴上已使用的切削液， 室内放置6h。	无腐蚀斑点
	4#		无腐蚀斑点
三	5#	试片上放不锈钢片，并滴上未使用的切削液，室内放置6h。	无腐蚀斑点
	6#		无腐蚀斑点
四	7#	试片上只滴上未使用的切削液， 室内放置6h。	无腐蚀斑点
	8#		无腐蚀斑点

结论和建议

1.客户提供样品表面腐蚀斑点区域可见密集腐蚀小凹坑，亦可见较大腐蚀孔洞，其表面检测

到C、O、Mg、Al元素，其中C含量较高；

2.从截面可见腐蚀斑点区域小凹坑深度约为10μm，而腐蚀孔洞深度**过60μm，在腐蚀凹

坑底部检测到腐蚀性元素Cl；

3.样品基材金相组织未见明显异常；

4.已使用过的切削液颜色明显发生改变，且其Cl-浓度和导电率显著增大；

5.实验室验证结果表明，试片接触不锈钢片时，在已使用过的切削液中可生成与产品表面相

同的腐蚀斑点，无不锈钢片或滴加未使用过的切削液时未见腐蚀斑点生成；

6.综上，推测样品表面腐蚀斑点应为电偶腐蚀造成。产线所使用切削液为水溶性切削液，使

用时切削液中的添加剂可能发生分解，使溶液中离子浓度（如Cl-等）增大，进而其电导率及Cl-浓度明显增大。CNC过程中，产品始终与不锈钢夹具相接触，由于铝合金电位较负，且切削液电导率增大，因而产品与不锈钢之间容易形成电偶，使得产品表面发生电偶腐蚀，而Cl-对腐蚀存在促进作用。CNC1夹后，大平面四周被打磨，基材表面原有保护性氧化膜被去除，因而腐蚀主要在该区域产生。

7.建议切削液供货商检讨切削液稳定性。

测试项目：

测试项目	测试规范
SEM形貌观察	按设备生产商方法
SEM+EDS成分分析	按设备生产商方法
表面观察	依客户要求
金相组织	GB/T 13298-2015
离子浓度	IPC-TM-650
电导率	按设备生产商方法

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