如何提高電容器的耐濕熱能力范文

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摘要：通過對塑殼焊片引出電容器的原材料、設備和工藝的分析，提供電容器通過“雙85”試驗的可行性方案。本文著重分析了通過采用不同材質的鍍層結構設計，來解決插片的鹽霧試驗要求。同時對環(huán)氧樹脂的固化溫度進行了分析，以便提供電容器通過濕熱試驗的方法。

關鍵詞：玻璃化結晶轉化；玻璃化結晶溫度；鍍層晶相分析；濕熱試驗；鹽霧試驗

前言

隨著人們物質生活水平的不斷提高，對日用電器的質量要求也在不斷提高。特別是冰箱生產企業(yè)，要求將壓縮機用電容器現有的濕熱試驗和壽命試驗相結合，即在溫度為85℃和濕度為85%RH的條件下進行壽命試驗，因此對電容器的耐濕熱性能要求更高。與新能源發(fā)電的逆變器配套的直流支撐電容器，也從幾年前提出了這種“雙85”的試驗要求。因為采用樹脂灌封的結構，也適用下文中的分析。

1產品結構分析

1）插片式結構：這是空調壓縮機類電容器的主要引出類型，雖然有部分產品采用銅質材料，但成本較高。因此普遍采用冷軋鋼沖壓成型，再進行電鍍的方案。2）環(huán)氧樹脂是冰箱壓縮機用塑殼電容器常用的填充材料，由于塑殼無法形成密封的結構，對電容器元件的保護只能由環(huán)氧樹脂來完成。因此，環(huán)氧樹脂的防濕熱性能是影響電容器使用壽命的關鍵因素。

2改善方案研究

2.1電鍍層性能分析為了滿足客戶的使用要求，鐵質插片的防銹性能一直在不斷提高。早期只是在插片表面鍍一層錫，即使增加錫層厚度和調整電鍍工藝，但效果一直不理想。隨后出現了二次電鍍方法，即在插片表面通過電鍍形成兩種不同金屬的鍍層。這種方案是在插片與鍍錫層之間增加一層鍍鎳層，用來阻攔水分子穿過鍍錫層。圖1是兩層鍍層加工的插片的測量圖片和數據。第二種方案仍為雙鍍層結構，只是將第一種方案中增加的鍍鎳層替換為鍍銅層。對比較成熟工藝加工這種插片取樣檢驗，相關情況如圖2。將由于單純鍍錫的插片多次試驗很難通過24h的鹽霧試驗，此次僅對上述兩種各取10只試品進行對比性試驗，第一種鍍層各有1只試品分別在48h和72h后出現銹，而第二種鍍層的10只試品在96h后仍未出現生銹的現象。

2.2環(huán)氧樹脂性能分析目前各電容器制造企業(yè)不斷通過工藝改進，已經完全能夠克服環(huán)氧樹脂固化時形成氣泡，導致水分進入電容器元件內部的問題。為進一步提高環(huán)氧樹脂的密封性能，需要對固化過程進行晶相分析，來了解固化過程中的溫度變化情況和結晶程度。以浙江某企業(yè)生產的中溫環(huán)氧樹脂為例，其在不同固化溫度下的測試結果如圖3~6所示。上述測量數據表明，環(huán)氧樹脂采用加溫固化后，其玻璃化溫度及程度均有所改善，但只有在95℃以上的條件下固化時，其玻璃化溫度和結晶度才有明顯的改善。

3分析和總結

1）為提高鐵質插片的防銹性能，目前主要研究的方向是采用不同的鍍層和調節(jié)各個鍍層的厚度，本文中提出的兩種解決方案已能滿足不同客戶的質量要求（分別為48h和96h的鹽霧試驗）。也有采用3層鍍層的解決方案，即錫-鎳-銅（從外到里）的設計，其原理是通過增加鍍鎳層來防止銅鍍層向外擴散，使得銅鍍層只能向內層滲入。這樣一來，一方面可有效防止水分向內滲透，另一方面阻止了鐵原子向外鍍層的擴散，降低與水分接觸的機會。但無論采用何種保護方式，其加工成本不應超過鍍鎳銅插片的成本，否則會被銅插片取代。2）環(huán)氧樹脂的固化過程是一個向外釋放熱量的化學反應。當固化時的外界環(huán)境溫度較低時，固化時間短，玻璃化溫度偏低，結晶度也呈現出非穩(wěn)定的狀態(tài)。固化后的緊密度也隨之降低，導致對電容器元件的密封效果變差，水分更容易進入而影響電容器的使用壽命。而在實際的工藝處理過程中，受電容器其他材料的影響，很難達到試驗中效果最好的110℃固化溫度的條件。因為電容器中大量使用塑料材料，如外殼、PVC引線、芯軸和聚丙烯薄膜等。特別是環(huán)氧樹脂固化劑在高溫下產生的少量化學氣體，一旦在相對封閉的環(huán)境內形成累積，會明顯改變這些塑料的性能。因此，建議環(huán)氧樹脂的固化溫度選擇在95℃左右，同時可有效避免固化時釋放出的熱量產生的疊加影響。當然，上述試驗是基于特定廠家生產的中溫環(huán)氧樹脂，考慮到各個廠家和每個批次間存在不同程度的差異，在制訂工藝時還需要進行試驗，來驗證最佳的溫度點。

4結束語

無論是選擇插片鍍層材質和厚度來解決鹽霧試驗問題，還是調整固化溫度來解決環(huán)氧樹脂的固化效果，本文主要目的是提供分析和解決問題的思路和方法。只有在不斷試驗和總結的基礎上，確定最有效、最經濟的方案，來滿足客戶的要求。

參考文獻：

[1]張良瑩,姚熹.電介質物理[M].西安：西安交通大學,1991.

[2]天津大學無線電材料與元件教研室.電容器[M].北京：標準出版社,1981.

作者：薛澤峰 靳小根 章新宇 單位：安徽源光電器有限公司