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鋁高壓電解電容陽極箔氯離子腐蝕失效分析與研究

來源: 電子產品世界
2021-02-25
類別:業界動態
eye 7
文章創建人 拍明

原標題:鋁高壓電解電容陽極箔氯離子腐蝕失效分析與研究

鋁高壓電解電容陽極箔氯離子腐蝕失效是一個復雜且重要的問題,以下是對其進行的詳細分析與研究:

一、失效現象與背景

鋁電解電容以其容量大、體積小、價格低等優點被廣泛應用于各種電子線路中,特別是中、高壓鋁電解電容,在大屏幕彩電、變頻家電等領域中扮演著關鍵角色。然而,在實際應用中,鋁高壓電解電容常常出現鼓包失效的現象,這嚴重影響了產品的質量和可靠性。經過大量失效主板分析,確認是開關電源前段的高壓電解電容鼓包失效導致,而氯離子腐蝕陽極開路是電容失效的主要原因。

二、失效機理分析

  1. 氯離子來源

    • 電解液純度不足,含有腐蝕性雜質離子。

    • 固定膠(APP)純度不足,造成大量產品出現腐蝕現象。

    • 外部帶入雜質,如汗水、頭屑、塵埃以及PCB電路板加工中的洗板水、助焊劑、密封膠等物質。

  2. 氯離子腐蝕過程

    • 當鋁電解電容器的陽極引出條接外電源正極時,由于表面有完好的氧化膜覆蓋,與電解液是絕緣的。然而,當氯離子在電容器芯子上端面富集到一定濃度后,會引起該區域PH值下降而酸化,從而使得鋁腐蝕溶解。

    • 氯離子的腐蝕作用可以不斷反復進行,其最終的產物是白色或略綠色(灰黃色)的氫氧化鋁的堆積物及水。這些堆積物和水不僅為氯離子的復原提供了條件,而且進一步加劇了腐蝕過程。

  3. 腐蝕表現

    • 陽極引線條被氯離子腐蝕,甚至有附加產氫(正常自愈產氫之外),易使內壓上升,造成鼓底爆炸、早期失效。

    • 腐蝕處會出現大量堆積析出物,如白色絮狀的氧化鋁沉淀物、白色半透明的凝膠狀氫氧化鋁以及黑色疏松的氧化鋁剝落層等。

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三、影響因素與改善措施

  1. 影響因素

    • 電解液及其他材料等整體氯離子含量水平。

    • 引線條及鋁梗處原始表面氧化膜的完整性及質量。

    • 引線條及引線的純度。

    • 電解液的化成性(即自愈能力)。

    • 額定電壓高低以及電場強度。

    • 紋波電壓、紋波電流大小。

    • 多余電解液量以及電解液中水分含量。

  2. 改善措施

    • 嚴格控制原材料的選用與入庫檢測環節,確保電解液、固定膠等材料的純度。

    • 優化生產工藝流程,減少芯子在空氣中裸露的時間,避免引入雜質離子。

    • 提升電容端蓋的密封性能,防止外部氯離子入侵。

    • 增加物料氯離子含量測試監控及來料實驗把關環節。

    • 選用添加緩蝕劑的電解液,以減少對陽極鋁箔的腐蝕。

    • 對電容器進行定期維護和檢查,及時發現并處理潛在的腐蝕問題。

綜上所述,鋁高壓電解電容陽極箔氯離子腐蝕失效是一個復雜的問題,需要綜合考慮氯離子的來源、腐蝕過程、影響因素以及改善措施等多個方面。通過嚴格控制原材料質量、優化生產工藝流程、提升密封性能以及加強維護檢查等措施,可以有效降低鋁高壓電解電容的腐蝕失效風險,提高產品的質量和可靠性。


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