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為什麽連接器絕緣會失效?

文章來源:深圳市4166金沙手机官网人氣:1691發表時間:2016-06-07

1、案例背景

  本案例中的失效品連接器是經絕緣檢測合格後予以出廠並交付客戶使用(檢測合格標準為:對連接器外金屬套殼與內金屬觸條施加1000V DC電壓,兩者間的絕緣阻值大於500 MΩ為合格品),然而產品經使用約兩周時間後,連接器出現絕緣阻值大幅下降的失效現象,而正常品連接器經檢測合格後未曾使用;據悉,該連接器是電動汽車動力輸出系統的零部件,正常使用時流經電流較大,所處環境溫度較高。

2、分析方法簡述

  首先對失效品和正常品進行高溫試驗,對高溫下及冷卻後的樣品分別進行絕緣測試,結果顯示:失效品連接器中含有壹定量的水分,同時水的存在及高溫均會使連接器的絕緣阻值降低。接著對失效品連接器進行拆裝試驗,發現連接器內部絕緣組件上殘留有淺藍色的腐蝕物及附著有壹層光亮的金屬膜,對拆除封裝膠前後失效連接器進行絕緣阻值測試,結果顯示拆裝後失效連接器的絕緣阻值變為合格,而封裝膠的經檢測其絕緣阻值正常。對絕緣組件上的淺藍色腐蝕物和光亮銀膜進行SEM&EDS測試,結果表明淺藍色腐蝕物含有大量的鋅(Zn)、銅(Cu)、氯(Cl), 殘留在紅膠上的光亮金屬膜含有的主要元素為銀(Ag), SEM結果顯示金屬膜的微觀形貌呈樹枝狀,這是典型的金屬銀遷移表現,銀遷移膜和金屬腐蝕物殘留在絕緣組件上在外金屬套殼與內金屬觸條構件間形成斷斷續續的導電通路,從而導致連接器內外絕緣阻值下降,拆除封裝膠的過程中破壞了已形成的導電通路,因此連接器阻值恢復正常。對連接器的所有金屬構件進行EDS測試,結果表明與內金屬觸條壹體的金屬構件為表面鍍銀的銅鋅合金,其他金屬構件均無銅鋅銀成分,因此淺藍色腐蝕物及銀遷移膜均來自與內金屬觸條壹體的金屬構件,對所有的絕緣組件進行紅外分析,結果顯示絕緣組件分別有聚酯、矽膠、聚氯乙烯(封裝膠),分別對失效品封裝膠和正常品封裝膠進行離子色譜分析,結果顯示失效品封裝膠中氯離子的含量是正常品的1.8倍,而潮濕環境下氯離子的存在將會大大促進金屬構件的腐蝕和離子導電通路的形成,因此連接器絕緣失效的原因是在高溫潮濕通電的使用環境條件下,與內金屬觸條壹體的金屬構件在氯離子的促進作用下發生了主體材質的腐蝕和鍍銀層遷移,這兩種效應的產物附著在絕緣組件表面形成導電通路,從而使外金屬套殼與內金屬觸條之間絕緣阻值降低,導致連接器絕緣失效。

3、結果與討論

  通電、高溫、潮濕、氯離子存在的條件下,連接器內部金屬構件發生了表面鍍銀層的電遷移和主體材料的腐蝕,產物在電場的作用下附著在絕緣組件上並將外金屬套殼和與內金屬觸條壹體的金屬構件連接,從而導致連接器絕緣阻值大幅降低失效。

4、建議

  本案例中的連接器應用在電動汽車的動力系統上,而汽車在行駛過程中往往受到各種自然環境條件的直接影響,戶外的風吹日曬雨淋加之本身通大電流發熱較大,如此嚴酷的使用條件對連接器材料的可靠性會有更高的要求,本案例中連接器采用軟質聚氯乙烯作為封裝膠,對連接器內部金屬構件起保護和絕緣作用,但軟質聚氯乙烯是壹種玻璃化轉變溫度較低、高溫易降解的塑膠,高溫環境下使用時,聚氯乙烯從玻璃態轉變成為高彈態,使得封裝膠變得松軟,此時環境中的水汽就容易進入連接器內部,而降解產生的氯化氫會在水中電離出氯離子和氫離子,那麽金屬構件的腐蝕和離子導電的形成便很容易發生。因此,對應用在連接器上材料的選擇要根據產品的使用環境進行合理的選擇和配合,以提高產品的可靠性。

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