離子研磨儀和掃描電鏡-失效分析研究的好搭檔

　　離子研磨儀和掃描電鏡-失效分析研究的好搭檔
 

　　失效分析是經(jīng)驗和科學(xué)的結合，失效分析就如醫生，工藝設計之初，要有預防對策；產(chǎn)品生產(chǎn)后，進(jìn)行體檢，找出其中的隱患，給出預防辦法去防止；失效發(fā)生后通過(guò)各種手段查找原因。就像醫生，要驗血，照 X 光，做 B 超等，根據檢驗的數據進(jìn)行分析是什么癥狀并對癥下藥，給出補救辦法。
 

　　但是從根本上避免產(chǎn)品失效，失效分析應該參與到產(chǎn)品的各個(gè)設計環(huán)節中。對失效產(chǎn)品的研究，通常借助掃描電鏡來(lái)觀(guān)察失效產(chǎn)品的表面及斷面情況，選擇合適的制樣設備，來(lái)進(jìn)行表面拋光或者斷面切割，對于在掃描電鏡下觀(guān)察失效位置的實(shí)際情況至關(guān)重要，離子研磨儀就是這理想之選。
 

　　以鋰電池的失效分析為例，電池在循環(huán)過(guò)程中，離子的脫嵌與嵌入會(huì )引起一次顆粒的體積變化，會(huì )影響內部的間隙。一次顆粒之間間隙會(huì )影響顆粒之間 Li 離子傳輸，使內阻增加，從而影響電池性能。因此需要觀(guān)察顆粒的內部結構，才可以看出顆粒內部是否存在裂紋、孔洞等。
 

圖1 鋰電池結構示意圖
 

　　觀(guān)察顆粒的內部結構，就需要將顆粒進(jìn)行切割，傳統的切磨方法會(huì )改變顆粒的斷面結構，無(wú)法真實(shí)真實(shí)顆粒的內部情況。使用離子研磨儀切割的方法，通過(guò)使用合適的能量離子槍?zhuān)秒x子束進(jìn)行剖面切削或表面拋光處理，可以有效解決以上問(wèn)題。
 

　　將多晶三元材料通過(guò)離子研磨儀切割后，可以有效觀(guān)察到顆粒內部的真實(shí)情況，觀(guān)察顆粒內部的晶粒結構和晶相組成。
 

　　隨著(zhù)鎳含量的增加，裂紋的產(chǎn)生和擴展現象加劇，高 Ni 含量的正極材料的裂紋延伸到表面，電解液可以沿著(zhù)裂紋滲入到顆粒的內部，在一次顆粒的表面生成 NiO 相，加速電池電化學(xué)性能的惡化。通過(guò)離子研磨切割后，結合 SEM 圖可以有效觀(guān)察分析正極材料充放電后的狀態(tài)，進(jìn)一步來(lái)研究裂紋的發(fā)展。
 

　　離子研磨儀可廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域的失效分析，用來(lái)進(jìn)行斷面和內部結構的觀(guān)察。
 

　　金屬材料· 失效分析
 

　　金屬結晶結構異常隱蔽性很強，此隱性憂(yōu)患缺陷尺度等級，往往達到微米與納米等級，且突發(fā)破壞率大，因此具有嚴重的危害性。金屬材質(zhì)中的雜質(zhì)、介在物、空洞、腐蝕開(kāi)裂等都無(wú)法在后續加工中去除，反而容易造成更嚴重的破壞。
 

放入飛納掃描電鏡進(jìn)行觀(guān)察
 

　　通過(guò)使用掃描電鏡(SEM)+ 能譜(EDS)分析，對晶粒大小，晶粒結構，相位組成，元素組成，夾雜介在物分析，發(fā)現失效的鋼管基材明顯存在較多污染物，且焊界結晶明顯沿晶開(kāi)裂，在正常區存在空洞及金屬介在物，可以判斷出故障發(fā)生的主要原因。
 

　　PCB / PCBA· 失效分析
 

偏光膜異物分析
 

電子元器件 · 失效分析
 

復合材料 · 失效分析
 

圖 陶瓷復合材料后加工造成的裂紋
 

　　涂層 / 鍍層· 失效分析
 

高分子材料· 失效分析
 

圖 塑鋼材料強度不足失效分析
 

　　(飛納掃描電鏡全景拼圖：觀(guān)察整體分布情況)
 

圖 中心填料結構