1.背景:
某汽车公司产前抽检供货商提供的部份汽车镀铬装饰条进行CASS测试,结果NG。3月9日送检部份NG样品
至我处,希望实验室协助分析不良原因。NG样品具体表现为产品表面出现大量麻点缺陷,以3D轮廓扫描发
现麻点为底部较平的小坑,如图所示。
2.实验方案:
2.1 取样类型
CASS测试NG的汽车镀铬装饰条
2.2 工艺制程
MPCrT3-a1 (塑胶底材/铜层/多层镀镍/铬层)
2.3 分析方案
表面3D轮廓分析: 以3D光学干涉仪扫描样品表面形貌;
表面麻點分佈觀察:以3D显微镜观察样品表面麻点分布状况;
表面形貌观察及成分鉴定:
a.以金相显微镜观察麻点表面形貌,并测量麻点尺寸;
b.以X-Ray膜厚仪测量表面镀层Cr的厚度;
c.以SU1510 SEM+EDS观察麻点区域的表面形貌,并鉴定其成分;
截面形貌观察及成分鉴定:
a.以金相显微镜测量镀层Ni层、Cu层的厚度;
b.以SU1510 SEM+EDS观察麻点区域的镀层形貌,并鉴定其成分。
3.实验结果:
3.1 表面3D轮廓扫描:以3D光学干涉仪测试表面麻点形态深度。
所测定的麻点的深度均在9μm以上,且坑的形狀规则,近似圆形 。
3.2表面麻點分佈觀察:以KEYENCE 3D显微镜在30倍下观察目视OK区域和目视麻点区域形态与分布。
目视OK区域的也存在轻微腐蚀,但麻点数量远大于腐蚀严重区域麻点数量,说明樣品存在镀铬微孔分佈不均的现象;
3.3表面形貌观察(OM):以ZEISS金相显微镜分别在50倍与200倍下观察麻点形态并测量其尺寸。
麻点形状规则,部份坑底有片状残留物,颜色与表面铬层一致,怀疑为铬层残留;麻点大小不均,最大的直径约250μm。
3.4 表面形貌观察(SEM+EDS):以SU1510电子显微镜在高倍下观察麻点形态并測定麻点区域化学成份。
坑内片状残留物成份与样品表面Cr层一致,在凹坑边缘处有Cr层向内塌陷;
坑底主要元素为镍元素,表明腐蚀尚未至Cu层;
坑内发现Cl、S、Cu元素,推测为盐雾腐蚀液残留元素。
3.5 镀层膜厚测試(X-Ray、OM):以ZEISS金相显微镜在500倍下测量铜层与镍层厚度,以Fischer X-Ray膜厚仪测试铬层厚度。
腐蚀坑底部平整,镍层腐蚀为横向发展;规格要求铬层厚度大于0.3μm,镍层厚度大于25μm,测试结果表明Cr层与Ni层厚度
与规格相比均偏小;
3.6 截面形貌观察(SEM+EDS):以SU1510电子显微镜在背散射模式下观察样品截面形貌,并测定镀层成份。
结果表明镍层分为两层,外层镍中发现S元素,与光亮镍特征一致;
4.分析与讨论:
1. 该装饰条采用常见的双层镍与微孔铬的镀层体系,是一种高耐腐蚀性的防护-装饰体系。双层镍是由外层的光亮镍和内层的半
光亮镍构成,两层之间的电位不同,在腐蚀环境中,光亮镍作为阳极优先被腐蚀,使腐蚀过程中,腐蚀由穿透型发展变为横向发展;
2. 镀微孔铬优势在于:铬层上大量不连续的微孔消除了大部分铬层中的内应力,而且在腐蚀环境中,镍与铬组成腐蚀电池,微孔处
的镍层为阳极而遭受腐蚀。若铬层表面微孔分布不均,将导致大阴极小阳极的腐蚀模式,引起镍表面积上局部腐蚀电流过大,造成麻点。
5.结论与建议:
1. 装饰条表面麻点形成机理:镀铬层微孔下光亮镍被横向腐蚀,表层铬下方空虚,铬层塌落造成麻点;
2. 本次NG样品在CASS腐蚀环境中产生麻点的原因可能是:
a.镀铬层表面微孔分布不均,CASS試驗時造成局部腐蚀电流过大,光亮镍层过度消耗,形成麻点;
b.镀镍层厚度偏小,导致产品整体防腐蚀性能下降。
3. 建议供货商改善电镀工艺,严格控制铬层微孔数量及分布状态,以提高其耐腐蚀性能。