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汽車儀表盤油墨脫落失效分析

2017-03-23  瀏覽量:1082

摘要:某品牌汽車儀表盤,在燈光背景下進行觀察發現油墨層脫落,導致表盤透光不良。通過外觀檢查、百格試驗、FTIR分析、表面SEM+EDS分析等手段對樣品進行分析,確定塗層脫落失效原因為:1)各塗層材質的不匹配導致塗層表面發生鱷裂失效;2)黑色油墨層與透明黑油墨層中間裂紋的存在降低了界面的結合強度,其原因為黑色油墨層顏料的不均壹分散所致。

 

關鍵詞:油墨脫落;儀表盤;結合強度;鱷裂失效

 

五十路

失效樣品汽車儀表盤,其在燈光背景下進行觀察發現油墨層脫落,導致表盤透光不良。其壹批次約100%不良,該批次生產時間為保密,其他批次未見此類約100%不良現象;該表盤樣品工藝為絲網印刷油墨,其基體表面為四層印刷油墨,其工藝參數信息保密。

 

2 分析方法簡述

2.1 外觀檢查

NG樣品表面字符周圍油墨出現非連續性脫落,其脫落的油墨粘附在表面的膠面,表盤面脫落的油墨能與膠面完全匹配;OK樣品表面未發現油墨脫落現場。NG(油墨未脫落位置)及OK樣品表面均平整光亮,表面形貌呈網格狀,其為網紗印痕跡。

 

失效分析失效分析
圖1 NG樣品顯微放大圖片

 

2.2 百格試驗

對NG及OK樣品同壹字符周圍進行百格試驗,NG樣品百格測試前後表面不壹存在明顯的油墨脫落,其各個位置脫落嚴重程度不壹且不連續;OK樣品百格試驗前後表面基本壹致未發現明顯油墨脫落痕跡。

 

失效分析失效分析
圖2 NG樣品百格試驗顯微圖片

 

2.3 FTIR分析

NG樣品脫落位置位於油墨-黑色與油墨-透明黑-0.7之間,且其脫落位置未發現其他外來汙染成分;其NG/OK PC基材與其PC基材原料主成分壹致,故失效與其基體成分存在差異無關;NG-未脫落位置與OK品表面主成分壹致,未發現其他外來異物成分。

 

失效分析

圖3 NG-脫落處-表盤面、NG-脫落處-膠面及NG樣品表面-正常處FTIR測試圖譜

 

2.4 表面SEM+EDS分析

NG樣品表面出現大面積非連續性脫落,未脫落位置表面均存在異常裂紋且大部分裂紋為垂直於表盤樣品的長度方向,其油墨脫落後的表面未見明顯裂紋,其未脫落位置表面及NG-脫落處-膠面油墨表面均發現存在孔洞,結合油墨性質及工藝可知,該類大小的孔洞為正常情況;OK樣品表面未發現油墨脫落及開裂等異常情況,其表面與NG樣品未脫落表面均有明顯的網格狀,其為網紗印痕跡;NG樣品未脫落表面及OK樣品表面元素均為C、O、Si、S,說明其表面元素壹致無外來成分影響;NG-脫落處-表盤面檢測到元素為C、O、Si、S、Cl、Fe,而NG-脫落處-膠面檢測到元素為C、O、Si、S、Mn、Fe,其兩面元素成分不壹致說明其脫落並非在單層中脫落而是在兩層油墨的結合處脫落,從其脫落兩面的表面形貌觀察可知,其脫落面表面較為平整,說明其脫落兩面不存在明顯的外來異物。

 

失效分析失效分析
圖4 NG樣品表面SEM圖片

 

2.5 DSC+TGA分析

NG樣品Tg點為146.98℃,OK樣品Tg點為146.51℃,從其對比曲線可知,其曲線變化基本壹致,說明其成型工藝的熱歷史無明顯差異。

 

NG樣品整體第壹階段降解變化數量為9.185%,第二階段降解變化數量為68.58%,第三階段降解變化數量為20.45%,其殘余量為1.785%;OK樣品整體第壹階段降解變化數量為9.363%,第二階段降解變化數量為67.20%,第三階段降解變化數量為21.37%,其殘余量為2.067%;由以上數據可知,NG及OK樣品組分含量及熱穩定性基本壹致,未發現明顯差異。

 

失效分析

圖5 NG樣品整體與OK樣品整體DSC對比曲線

 

失效分析

圖6 NG樣品整體與OK樣品整體TGA對比曲線

 

2.6 切片分析及剖面SEM+EDS分析

NG樣品剖面可明顯觀察到油墨脫落,且其表面UV油墨層發現開裂,OK樣品未發現油墨脫落及開裂等情況。對切片後樣品剖面進行SEM+EDS測試, NG樣品在油墨-黑色與油墨-透明黑之間存在明顯裂紋及孔洞,且在開裂位置附近發現均存在白色顆粒物較聚集的狀態,其他未開裂位置也存在白色顆粒物聚集情況,通過EDS測試可知,白色顆粒物應為油墨中的顏料,由以上現象可知油墨-黑色層中顏料在基體中分散不均勻;而綜合NG及OK樣品各層油墨元素成分基本壹致,除了油墨-透明黑層NG樣品多出元素Cl、Fe、Mn元素;通過OK樣品剖面的SEM圖片可知,其未發現明顯裂紋的存在,其油墨-黑色層未發現明顯顏料聚集狀態;NG及OK樣品UV油墨層及黑色層均存在厚度不均勻問題。

 

失效分析失效分析
圖7 NG樣品剖面顯微圖片
失效分析失效分析
圖8 NG樣品剖面SEM放大圖片

 

3 結果與討論

多層油墨脫落失效的原因歸納為:

1)各塗層材質的不匹配導致其塗層表面發生鱷裂失效;

2)黑色油墨層與透明黑油墨層中間裂紋的存在降低了界面的結合強度,其原因為黑色油墨層顏料的不均壹分散導致。

 

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