警惕！銅線(xiàn)里的這些隱形殺手

某揚(yáng)聲器在播放時(shí)出現(xiàn)了失效無(wú)聲的情況，進(jìn)行電阻測(cè)量后發(fā)現(xiàn)，OK1揚(yáng)聲器音圈為阻值7.23Ω，而NG1，NG2阻值為無(wú)窮大，存在斷裂或者不明原因的失效，需對(duì)揚(yáng)聲器音圈進(jìn)一步失效模式分析。

測(cè)試分析

1 低倍觀察

觀察疑似斷裂位置，由圖1可知，在疑似斷裂位置附近出現(xiàn)銅線(xiàn)非密集排列的彎曲現(xiàn)象，但在裸露的表面未見(jiàn)明顯銅線(xiàn)斷裂。為觀察內(nèi)層銅線(xiàn)，將其侵泡有機(jī)溶劑后，將線(xiàn)圈從牛皮紙上剝離可見(jiàn)斷裂銅線(xiàn)顯現(xiàn)，且斷裂銅線(xiàn)附近包漆以及牛皮紙均存在燒黑現(xiàn)象。

圖1. NG1局部低倍圖

由圖2可知，箭頭標(biāo)識(shí)處為疑似開(kāi)路斷裂失效位置，可見(jiàn)包漆不完整，其附近銅線(xiàn)出現(xiàn)裂紋，劃傷等，在非斷裂位置處發(fā)現(xiàn)銅線(xiàn)外表面包漆被破壞，銅線(xiàn)劃傷。

圖2. NG2局部低倍圖

由圖3可見(jiàn)斷口發(fā)生頸縮，呈“杯錐狀”，發(fā)生明顯的塑性變形，即線(xiàn)纜銅材料具有一定塑性。

圖3. 人為拉斷局部低倍圖

2 表面與斷口分析

圖4為NG1表面以及斷口形貌，由圖可知，NG1斷裂位置位于內(nèi)層銅線(xiàn)，在斷裂位置附近銅線(xiàn)出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象。由NG1斷口形貌可知，在局部斷面可見(jiàn)因燒熔，銅“噴濺狀”形貌，即斷口部分燒熔。包漆因高溫導(dǎo)致軟化，但整體仍較完整，即銅線(xiàn)在裂紋擴(kuò)展過(guò)程中，隨連接銅線(xiàn)面積減小，剩余銅線(xiàn)因電流過(guò)大高溫熔化，導(dǎo)致銅線(xiàn)完全斷裂而失效。

圖4. NG1表面以及斷口形貌SEM圖

由圖5可知，NG2斷裂位置位于外層銅線(xiàn)，在斷裂位置附近可見(jiàn)銅線(xiàn)包漆破損，金屬銅線(xiàn)壓平劃傷現(xiàn)象。NG2斷口無(wú)明顯頸縮等塑性變形，斷面平整，呈脆性斷裂特征。銅線(xiàn)表面存在劃傷，斷口表面可見(jiàn)細(xì)小疲勞紋。裂紋起源于銅線(xiàn)表面劃傷處，在振動(dòng)應(yīng)力下裂紋疲勞擴(kuò)展。

圖5. NG2表面以及斷口形貌SEM圖

在NG1上取完好銅線(xiàn)，人為拉斷后觀察斷口形貌，如圖6。由圖可知，斷口發(fā)生明顯頸縮，呈杯錐狀，為韌性斷裂特征。斷口表面可見(jiàn)韌窩形貌，窩點(diǎn)內(nèi)存在顆粒。

圖6. 人為拉斷斷口形貌SEM

3 金相分析

圖7為OK1截面微觀圖與能譜圖，由能譜可知，組織內(nèi)可見(jiàn)顆粒狀Cu/O夾雜，夾雜與基體之間存在微裂紋。

圖7. NG1表面以及斷口形貌SEM圖

圖8為NG1截面微觀圖，由圖可知，組織內(nèi)可見(jiàn)顆粒狀Cu/O夾雜，且氧化夾雜與基體之間存在微裂紋。

圖8. NG1截面微觀圖

圖9為NG2截面金相圖，由圖可知，斷口附近銅線(xiàn)表面存在裂紋，裂紋呈不規(guī)則枝狀，為典型的應(yīng)力裂紋。組織內(nèi)可見(jiàn)顆粒狀Cu/O夾雜，且氧化夾雜與基體之間存在微裂紋。

圖9. NG2截面金相圖

結(jié)論

1、NG1失效原因?yàn)殂~線(xiàn)表面存在損傷裂紋，在裂紋處產(chǎn)生過(guò)大電流，使銅線(xiàn)最終燒熔斷裂，導(dǎo)致開(kāi)路失效。

2、NG2失效原因?yàn)殂~線(xiàn)表面存在損傷裂紋，裂紋在振動(dòng)應(yīng)力作用下疲勞擴(kuò)展斷裂，導(dǎo)致開(kāi)路失效。

3、銅線(xiàn)組織內(nèi)可見(jiàn)塑性較差氧化夾雜，夾雜物降低材料強(qiáng)度，受力過(guò)程中與基體間不均勻變形容易產(chǎn)生微裂紋，促進(jìn)斷裂裂紋的萌生與擴(kuò)展。

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