红墨水试验的两种应用：无损检测与破坏性检测

红墨水试验的两种应用：无损检测与破坏性检测

红墨水试验，又称为毛细现象试验、渗透试验、染色试验，是一种简单、快速、经济的检测方法。关于红墨水试验的应用，存在两种不同观点：

无损检测

一种观点认为红墨水试验主要用于无损检测，可以检测材料表面的开口缺陷，例如裂纹、疏松、未焊透、折叠、冷隔、夹杂等。

原理

利用毛细现象，使红墨水渗透到材料表面的缺陷中，从而使缺陷显现出来，以便于观察和判断。

检测范围

• 金属材料：钢铁、铝合金、铜合金、钛合金等。
• 非金属材料：陶瓷、玻璃、塑料、橡胶等。
• 复合材料：纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料等。

步骤

1. 表面处理：清洁试件表面，去除油污、锈蚀、氧化皮等杂质，可以使用丙酮、酒精等溶剂进行清洗。
2. 渗透：将红墨水均匀地涂抹在试件表面，并保持一定的时间，使红墨水充分渗透到缺陷中。渗透时间根据材料、缺陷类型、环境温度等因素而定，一般为5~30分钟。
3. 去除多余渗透剂：用干净的棉布或纸巾擦去试件表面的多余红墨水，注意不要擦掉渗透到缺陷中的红墨水。
4. 显像：在试件表面喷涂一层显像剂，显像剂可以吸附渗透到缺陷中的红墨水，使其颜色变深，从而使缺陷更加清晰地显现出来。常用的显像剂有白色粉末、溶剂型显像剂和水性显像剂等。
5. 观察：观察试件表面，判断是否有缺陷存在。如果发现有红色迹象，则表明该处存在缺陷。

优点

• 操作简单：无需复杂的设备和专业的技术人员，操作简便易行。
• 成本低廉：所需的材料和设备价格低廉，检测成本低。
• 适用范围广：可用于检测各种材料的表面缺陷。

缺点

• 受人为因素影响较大：检测结果受操作人员的经验和熟练程度影响较大。
• 对环境要求较高：环境温度、湿度等因素会影响检测结果。
• 无法确定缺陷的深度：只能判断缺陷是否存在，无法确定缺陷的深度和其他参数。

应用

• 机械制造：用于检测机械零件的表面缺陷，例如裂纹、气孔、疏松等，以保证机械零件的质量和安全性能。
• 航空航天：用于检测飞机、火箭等航空航天器的关键部件的表面缺陷，以确保飞行安全。
• 石油化工：用于检测石油管道、储罐等设备的表面缺陷，以防止泄漏事故的发生。
• 建筑工程：用于检测桥梁、隧道等建筑结构的表面缺陷，以确保建筑物的安全性和耐久性。
• 科学研究：用于研究材料的微观结构和缺陷形成机制。

破坏性检测

另一种观点认为红墨水试验是一种失效分析常用的破坏性检测方法，主要用于检验电子零件的表面贴装技术(SMT)有无空焊或是断裂(crack)。

应用

可以检验印刷电路板上BGA及IC的焊接情况，通过观察、分析PCB及IC组件的焊点染色情况，从而对焊接开裂情况进行判定。如果焊接的球形出现了红色药水，就表示该处有空隙，即存在焊接断裂。通过判断焊接断裂的粗糙表面，可以分析出是原本的焊接不良，还是后天不当使用后所造成的断裂。

步骤

1. 样品切割：根据样品大小评估是否需要切割，切割时应留有足够的余量，推荐余量为25mm。
2. 样品清洗：使用异丙醇和超声波清洗机清洗样品5~10分钟，然后用吹干或烘干。
3. 红墨水浸泡：将样品放入容器中，倒入红墨水，使用真空渗透仪抽真空1分钟，重复三次，然后倾斜晾干30分钟。
4. 样品烘烤：将样品放入烘箱中烘烤，常用烘烤温度为100℃，时间为4小时。
5. 样品零件分离：根据样品大小选择合适的分离方式，如使用AB胶固定或热态固化胶包裹后分离。
6. 样品观察：使用显微镜检查焊锡是否有断裂、空焊或其他缺陷，观察焊垫和焊球是否有被染红的痕迹。

优点

• 三维分布分析：红墨水试验能够真实、可靠地展示焊点裂缝的三维分布情况，为电子组装焊接质量的检验提供有效的分析手段。
• 工艺调整参考：红墨水试验便于SMT工艺制造者和失效分析工程师了解产品的不良现象，为焊接工艺参数的调整提供参考。
• 成本效益：与其他检测方法相比，红墨水试验成本更低，操作简单快捷。

应用

红墨水试验适用于已经无法通过其他非破坏性方法检查出问题的电路板。

总结

综上所述，红墨水试验的具体应用取决于其使用场景和目的。在实际应用中，应根据具体情况选择合适的检测方法，并严格按照操作规程进行操作，以确保检测结果的准确性和可靠性。