铝高压电解电容阳极箔氯离子腐蚀失效分析与研究


原标题:铝高压电解电容阳极箔氯离子腐蚀失效分析与研究
铝高压电解电容阳极箔氯离子腐蚀失效是一个复杂且重要的问题,以下是对其进行的详细分析与研究:
一、失效现象与背景
铝电解电容以其容量大、体积小、价格低等优点被广泛应用于各种电子线路中,特别是中、高压铝电解电容,在大屏幕彩电、变频家电等领域中扮演着关键角色。然而,在实际应用中,铝高压电解电容常常出现鼓包失效的现象,这严重影响了产品的质量和可靠性。经过大量失效主板分析,确认是开关电源前段的高压电解电容鼓包失效导致,而氯离子腐蚀阳极开路是电容失效的主要原因。
二、失效机理分析
氯离子来源:
电解液纯度不足,含有腐蚀性杂质离子。
固定胶(APP)纯度不足,造成大量产品出现腐蚀现象。
外部带入杂质,如汗水、头屑、尘埃以及PCB电路板加工中的洗板水、助焊剂、密封胶等物质。
氯离子腐蚀过程:
当铝电解电容器的阳极引出条接外电源正极时,由于表面有完好的氧化膜覆盖,与电解液是绝缘的。然而,当氯离子在电容器芯子上端面富集到一定浓度后,会引起该区域PH值下降而酸化,从而使得铝腐蚀溶解。
氯离子的腐蚀作用可以不断反复进行,其最终的产物是白色或略绿色(灰黄色)的氢氧化铝的堆积物及水。这些堆积物和水不仅为氯离子的复原提供了条件,而且进一步加剧了腐蚀过程。
腐蚀表现:
阳极引线条被氯离子腐蚀,甚至有附加产氢(正常自愈产氢之外),易使内压上升,造成鼓底爆炸、早期失效。
腐蚀处会出现大量堆积析出物,如白色絮状的氧化铝沉淀物、白色半透明的凝胶状氢氧化铝以及黑色疏松的氧化铝剥落层等。
三、影响因素与改善措施
影响因素:
电解液及其他材料等整体氯离子含量水平。
引线条及铝梗处原始表面氧化膜的完整性及质量。
引线条及引线的纯度。
电解液的化成性(即自愈能力)。
额定电压高低以及电场强度。
纹波电压、纹波电流大小。
多余电解液量以及电解液中水分含量。
改善措施:
严格控制原材料的选用与入库检测环节,确保电解液、固定胶等材料的纯度。
优化生产工艺流程,减少芯子在空气中裸露的时间,避免引入杂质离子。
提升电容端盖的密封性能,防止外部氯离子入侵。
增加物料氯离子含量测试监控及来料实验把关环节。
选用添加缓蚀剂的电解液,以减少对阳极铝箔的腐蚀。
对电容器进行定期维护和检查,及时发现并处理潜在的腐蚀问题。
综上所述,铝高压电解电容阳极箔氯离子腐蚀失效是一个复杂的问题,需要综合考虑氯离子的来源、腐蚀过程、影响因素以及改善措施等多个方面。通过严格控制原材料质量、优化生产工艺流程、提升密封性能以及加强维护检查等措施,可以有效降低铝高压电解电容的腐蚀失效风险,提高产品的质量和可靠性。
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