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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2018-01-17 11:18
1. 電解電容失效背景
不良品電氣特性超差，防爆孔與橡膠蓋處均存在凸起不良。
失效樣品電氣特性：
失效樣品外觀圖片：
失效模式：
電性不良，防爆孔與橡膠蓋凸起。
失效原因：
電解液氣化，造成內(nèi)部壓力增大而導(dǎo)致防爆孔與橡膠蓋凸起。電性容量偏低，損失角大，泄漏電流無限大，呈現(xiàn)開路狀況。
分析結(jié)論：
從失效樣品的DPA拆解分析可以看出，異常返回品素子均有顏色變黑，電解紙與正負(fù)鋁箔粘附在一起現(xiàn)象。從此現(xiàn)象可以看出制品應(yīng)受長(zhǎng)期高溫作用下失效所致。由于制品在長(zhǎng)期高溫作用下使電解液汽化產(chǎn)生氣體，隨著時(shí)間推移正箔與氣體中之水分產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，在正箔表面生成一種不致密的水和三氧化二鋁將原有的氧化膜覆蓋，加之電解紙也在此種環(huán)境下變質(zhì)粘附與正負(fù)鋁箔表面，使正箔之容量無法引出使用，從而造成此次不良的產(chǎn)生。
表1 常見電解電容主要失效模式和失效機(jī)理
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電容類型 |
失效模式 |
失效機(jī)理 |
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鋁電解電容 |
漏液 |
密封不佳，橡膠老化龜裂，高溫高壓下電解液揮發(fā)。 |
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炸裂 |
工作電壓中交流成份過大，氧化膜介質(zhì)缺陷，存在氯離子或硫酸根之類的有害離子，內(nèi)部氣壓高。 |
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開路 |
電化學(xué)腐蝕，引出箔片和陽極接觸不良，鉚接處氧化。 |
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斷裂 |
陽極氧化膜局部損傷，電解液老化護(hù)著干涸、工藝不良。 |
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電容量下降損耗增大 |
電解液損耗較多，低溫下電解液粘度增大。 |
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漏電流增加 |
氧化膜致密性差，氧化膜損傷，氯離子嚴(yán)重沾污，工作電解液配方問題，原材料純度不高。 |
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漏液 |
密封工藝不加，陽極表面粗糙負(fù)極引線焊接不當(dāng)。 |
失效樣品X-ray圖片（內(nèi)部結(jié)構(gòu)輕微不對(duì)立，防爆孔凸起）：
失效樣品DPA拆解分析：
2. 電解電容知識(shí)補(bǔ)充
在排除工藝和應(yīng)用問題，電容器的致命性失效通常是由于介質(zhì)失效所引起的，介質(zhì)失效通常是一種化學(xué)效應(yīng)，對(duì)于密封性良好，介質(zhì)不受空氣污染的電容器，介質(zhì)失效是時(shí)間，溫度與電壓的函數(shù)。
時(shí)間與溫度的關(guān)系影響化學(xué)作用或退化率，也就是說，溫度每上升10℃，性能即為退化一半；例如：在100℃溫度環(huán)境下工作的電容器，其壽命為在90℃溫度環(huán)境下工作的同樣電容器的壽命的一半。
3. 鋁電解電容器的優(yōu)劣對(duì)比
優(yōu)點(diǎn)：
a.單位體積的電容量非常大，比其它種類的電容大幾十到數(shù)百倍；
b.額定的容量可以做到非常大，可以輕易做到幾萬μf甚至幾f；
c.價(jià)格比其它種類具有壓倒性優(yōu)勢(shì)，因?yàn)殡娊怆娙莸慕M成材料都是普通的工業(yè)材料，比如鋁等，制造電解電容的設(shè)備也都是普通的工業(yè)設(shè)備，可以大規(guī)模生產(chǎn)，成本相對(duì)比較低。
缺點(diǎn)：
a.內(nèi)部損耗大，此主要是由于電解液所形成的電阻加上相對(duì)于容量下鋁箔及接點(diǎn)本身的電阻所形成此內(nèi)電阻在等價(jià)電路上為串聯(lián)電阻亦即影響逸散因子的因素。在大電流充放電時(shí)，可能會(huì)引致發(fā)熱等現(xiàn)象；
b.靜電容量誤差大，因?yàn)殡娊怆娙萜鞯拇蟛糠蛛娙萘渴且揽夸X箔表面凹凸不平的曲面及電解形成的氧化膜介質(zhì)所形成，而此二者不管在進(jìn)行處理或使用時(shí)，性質(zhì)均不安定，使得許多電解質(zhì)電容器的容量誤差為標(biāo)示值的-20％到+80％；為此項(xiàng)缺陷在電源電路中并無所影響；
c.漏電流大，主要是因?yàn)榻橘|(zhì)特性的關(guān)系，此在使用于交連等需要隔絕直流之處宜特別注意；長(zhǎng)期儲(chǔ)存后，漏電流有增大及容量降低之傾向。因此乃由于氧化鋁膜長(zhǎng)期浸漬在電解液中，使鋁膜的介質(zhì)特性劣化所致，但可于施加電壓若干時(shí)間后恢復(fù)之。
4. 鋁電解電容器基本使用材料如下
鋁箔、端子線、耳片、電解紙、電解液、膠蓋(封口橡皮)、組立蓋(電木蓋) 、鋁殼、膠管(套管) 、膠水、膠布。
來源：CTI
