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。

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。

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。

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。

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。

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 ***