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    铜线腐蚀断裂开路失效分析典型案例

    2024-10-31  浏览量:373

     

    铜线腐蚀断裂开路失效分析典型案例

     

    电磁阀内线圈是电磁阀实现自动化控制的关键部件,其应用领域广泛且重要。

     

    本文以某电磁阀内线圈断路失效为例,顺利获得失效确认、化学溶解、物理拆解等测试方法,分析其失效原因与机理。

     

    测试分析

     

    1 失效确认

     

    由表1可知,NG1和NG2拆解前为开路,OK件阻值约为36Ω。

     

     

    2 化学溶解

     

    将NG1与OK1用溶剂侵泡,将外层尼龙去除后测阻值,表2为化学溶解前后电阻值。由表可知,NG1溶解前为开路,溶解后显示高阻值,这可能与化学溶解将断面绝缘物质清理干净有关。

     

     

    图1为对溶解后的线路进行电阻测量。由表3可知,NG1异常位置位于绕线内,排除电极与铜线接线容易引起的不良。

     

    线路测量示意图

    图1. 线路测量示意图

     

    如图2,拆开线圈时发现铜线易折断,低倍图下观察可见铜线漆包线破坏,基材裸露,裸露处可见明显的腐蚀疏松特征。

     

    NG1异常位置低倍图

    图2. NG1异常位置低倍图

     

    由图3可知,铜线发生严重腐蚀,横截面积减小。

     

    化学溶解NG1微观与能谱图

    图3. 化学溶解NG1微观与能谱图

     

    由图4可知,异常处铜基材疏松,为明显腐蚀特征。腐蚀降低横截面积,疏松颗粒间表面接触,显著增加电阻。

     

    NG1金相微观图

    图4. NG1金相微观图

     

    3 物理拆解

     

    对其他位置断线断口进行观察,断口表面可见蓝/绿色结晶物,将结晶物从铜线上取下后进行能谱分析,发现存在Br元素,结晶产物疑似为CuBr元素有关的晶体。

     

    断线断口微观与能谱图

    图5. 断线断口微观与能谱图

     

    4 Br来源

     

    经过对透明壳体与蓝色壳体能谱图分析,壳体内可见填充物,其主要元素为Si/Ca/Al/Mg。

    由红外光谱可知,铜线表面油脂为饱和烃类油,外壳为尼龙66。

    对外壳进行XRF测试可知,NG1与OK1均检测到Br及Sb元素。Br与Sb元素是溴系阻燃剂的特征成分,其中Sb元素是以溴系阻燃剂的协效剂在塑胶阻燃体系中应用。

    聚酰胺树脂(PA)的卤-锑阻燃体系中,通常卤化物的加入量为10-15%,锑化物的加入量为4-6%时,才具有良好的阻燃效果。其中溴含量偏低,推测其并不是以阻燃剂加入在树脂中,而是以杂质元素的形式存在。

     

     

    由以上分析可知:

    铜线发生腐蚀,腐蚀将导致铜线截面积减小,接触电阻显著增加,严重者发生断裂开路。

    断裂位置存在Br元素,生成绿色的结晶盐从颜色看可能为碱式溴化铜物质。

    检测发现在蓝色与透明壳体内存在微量常见的阻燃剂Br、Sb,推测可能为回收料混入形成杂质元素,造粒时经过高温处理,Br以离子分解析出。

    铜线发生腐蚀,除Br离子外,还要有空气、水等离子电解质的载体。铜基材与含Br离子的电解质接触,其表面漆包线需要发生破裂,这也是腐蚀位置仅局部发生的原因。当铜线处表面形成一层含Br离子电解液膜时,铜发生电化学溶解,形成Cu+,生成高阻抗腐蚀产物。

     

    总结:

    铜线发生Br腐蚀是电磁阀内线圈断路的主要原因,漆线局部损伤加快失效。

     

    *** 以上内容均为原创,如需转载,请注明出处 ***

     

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