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什么原因导致端子断裂？端子断裂失效分析

美信检测失效分析实验室

1.案例背景

失效样品为某汽车接地线束的固定端子，生产流程为：原料铜管→裁剪→冲压成型→表

面镀锡→装配→振动试验（19万次）→断裂；其可靠性测试中6个成品经振动试验19万

次后其中一个断裂，委托方要求分析该断裂失效端子的失效机理，并给出改进建议。

2.分析方法简述

外观检查中可观察到失效样品断裂的2部分能无缝对接，断裂位置在冲压形成的台阶

折线处。

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将失效样品断口用超声波清洗干净，然后在SEM下放大观察断口形貌，高倍下发现断

口存在明显的疲劳条带；低倍下观察到断口两侧低中间高，为两侧先开裂再向中间扩展形成

的中间凸起断口形貌，结合据委托方提供的样品振动19万次后断裂信息，判断样品为双向

高周疲劳断裂模式。

失效样品先去镀层，再进行化学成分分析，结果表明失效样品材质为纯铜，材料不存在

异常。

失效样品和正常样品分别镶样，进行金相分析，失效样品腐蚀前金相观察未发现明显缺

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陷，腐蚀后可观察到大变形区域的纤维状α相，小变形量区域为α相组织，伴有较多孪晶；

正常样品腐蚀前金相观察发现样品表面的折弯处存在微裂纹，裂纹填充满锡，推断裂纹为冷

加工成型造成的，腐蚀后可观察到金相组织为α相组织，伴有较多孪晶。

3.分析与讨论

从断口分析可知，样品断口形貌主要为高周期疲劳断裂特征，根据客户提供的震动试验

资料，样品试验过程是振幅为12mm左右的周期振动，19万次后断裂，符合低应力高疲劳

周期的双向高周疲劳断裂特征，两侧裂纹无锡填充，说明为镀锡后开裂，为冷机加工造成应

力折叠形成的开裂。

从化学成分可知失效样品的铜含量在99.99%，材质为纯铜，材料不存在异常。

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从金相图片可知，失效样品与正常样品的金相组织都为α相组织，伴有较多孪晶，为冷

机加工残留内应力较大的特征；正常样品可观察到填充锡的微裂纹，为冷机加工缺陷，这些

表面微裂纹可能会成为开裂源。

4.结论

样品失效的主要原因为冲压成型形成的台阶折弯处变形量大，伴有大量残余应力，在交

替循环弯曲应力作用下成为开裂源继而断裂，为双向高周疲劳断裂模式；高周疲劳断裂一般

为偶然现象，不会存在大批量问题。

建议：添加退火热处理工艺，消除冷机加工内应力。

5.参考标准

GB/T1814-1979钢材断口检验法。

JY/T010-1996分析型扫描电子显微镜方法通则。

GB/T13298-1991金属显微组织检验方法。

GB/T20123-2006钢铁总碳硫含量的测定高频感应炉燃烧后红外吸收法(常规方法)。

GB/T5121.27-2008铜及铜合金化学分析方法第27部分电感耦合等离子体原子发

射光谱法。

简介

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美信检测作为一家专注于材料和零部件检验及分析的专业第三方实验室，专注于为客户

提供材料品质检验、鉴定、认证及失效分析等专业技术服务，设立了显微分析、热分析、无

损检测、化学成分、物理性能、可靠性等多个检测与分析实验室，借助科学的检测分析方法、

专业的工程技术人员和精良的仪器设备，帮助客户解决在产品研发、生产、贸易等环节遇到

的各种与材料相关的工程、科学和技术问题。