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銅線腐蝕斷裂開路失效分析典型案例

2024-10-31  瀏覽量:355

 

銅線腐蝕斷裂開路失效分析典型案例

 

電磁閥內(nèi)線圈是電磁閥實現(xiàn)自動化控制的關鍵部件,其應用領域廣泛且重要。

 

本文以某電磁閥內(nèi)線圈斷路失效為例,通過失效確認、化學溶解、物理拆解等測試方法,分析其失效原因與機理。

 

測試分析

 

1 失效確認

 

由表1可知,NG1和NG2拆解前為開路,OK件阻值約為36Ω。

 

 

2 化學溶解

 

將NG1與OK1用溶劑侵泡,將外層尼龍去除后測阻值,表2為化學溶解前后電阻值。由表可知,NG1溶解前為開路,溶解后顯示高阻值,這可能與化學溶解將斷面絕緣物質(zhì)清理干凈有關。

 

 

圖1為對溶解后的線路進行電阻測量。由表3可知,NG1異常位置位于繞線內(nèi),排除電極與銅線接線容易引起的不良。

 

線路測量示意圖

圖1. 線路測量示意圖

 

如圖2,拆開線圈時發(fā)現(xiàn)銅線易折斷,低倍圖下觀察可見銅線漆包線破壞,基材裸露,裸露處可見明顯的腐蝕疏松特征。

 

NG1異常位置低倍圖

圖2. NG1異常位置低倍圖

 

由圖3可知,銅線發(fā)生嚴重腐蝕,橫截面積減小。

 

化學溶解NG1微觀與能譜圖

圖3. 化學溶解NG1微觀與能譜圖

 

由圖4可知,異常處銅基材疏松,為明顯腐蝕特征。腐蝕降低橫截面積,疏松顆粒間表面接觸,顯著增加電阻。

 

NG1金相微觀圖

圖4. NG1金相微觀圖

 

3 物理拆解

 

對其他位置斷線斷口進行觀察,斷口表面可見藍/綠色結(jié)晶物,將結(jié)晶物從銅線上取下后進行能譜分析,發(fā)現(xiàn)存在Br元素,結(jié)晶產(chǎn)物疑似為CuBr元素有關的晶體。

 

斷線斷口微觀與能譜圖

圖5. 斷線斷口微觀與能譜圖

 

4 Br來源

 

經(jīng)過對透明殼體與藍色殼體能譜圖分析,殼體內(nèi)可見填充物,其主要元素為Si/Ca/Al/Mg。

由紅外光譜可知,銅線表面油脂為飽和烴類油,外殼為尼龍66。

對外殼進行XRF測試可知,NG1與OK1均檢測到Br及Sb元素。Br與Sb元素是溴系阻燃劑的特征成分,其中Sb元素是以溴系阻燃劑的協(xié)效劑在塑膠阻燃體系中應用。

聚酰胺樹脂(PA)的鹵-銻阻燃體系中,通常鹵化物的加入量為10-15%,銻化物的加入量為4-6%時,才具有良好的阻燃效果。其中溴含量偏低,推測其并不是以阻燃劑加入在樹脂中,而是以雜質(zhì)元素的形式存在。

 

 

由以上分析可知:

銅線發(fā)生腐蝕,腐蝕將導致銅線截面積減小,接觸電阻顯著增加,嚴重者發(fā)生斷裂開路。

斷裂位置存在Br元素,生成綠色的結(jié)晶鹽從顏色看可能為堿式溴化銅物質(zhì)。

檢測發(fā)現(xiàn)在藍色與透明殼體內(nèi)存在微量常見的阻燃劑Br、Sb,推測可能為回收料混入形成雜質(zhì)元素,造粒時經(jīng)過高溫處理,Br以離子分解析出。

銅線發(fā)生腐蝕,除Br離子外,還要有空氣、水等離子電解質(zhì)的載體。銅基材與含Br離子的電解質(zhì)接觸,其表面漆包線需要發(fā)生破裂,這也是腐蝕位置僅局部發(fā)生的原因。當銅線處表面形成一層含Br離子電解液膜時,銅發(fā)生電化學溶解,形成Cu+,生成高阻抗腐蝕產(chǎn)物。

 

總結(jié):

銅線發(fā)生Br腐蝕是電磁閥內(nèi)線圈斷路的主要原因,漆線局部損傷加快失效。

 

*** 以上內(nèi)容均為原創(chuàng),如需轉(zhuǎn)載,請注明出處 ***

 

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