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摘要：通過(guò)對(duì)塑殼焊片引出電容器的原材料、設(shè)備和工藝的分析，提供電容器通過(guò)“雙85”試驗(yàn)的可行性方案。本文著重分析了通過(guò)采用不同材質(zhì)的鍍層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，來(lái)解決插片的鹽霧試驗(yàn)要求。同時(shí)對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的固化溫度進(jìn)行了分析，以便提供電容器通過(guò)濕熱試驗(yàn)的方法。

關(guān)鍵詞：玻璃化結(jié)晶轉(zhuǎn)化；玻璃化結(jié)晶溫度；鍍層晶相分析；濕熱試驗(yàn)；鹽霧試驗(yàn)

前言

隨著人們物質(zhì)生活水平的不斷提高，對(duì)日用電器的質(zhì)量要求也在不斷提高。特別是冰箱生產(chǎn)企業(yè)，要求將壓縮機(jī)用電容器現(xiàn)有的濕熱試驗(yàn)和壽命試驗(yàn)相結(jié)合，即在溫度為85℃和濕度為85%RH的條件下進(jìn)行壽命試驗(yàn)，因此對(duì)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(yàn)要求。因?yàn)椴捎脴?shù)脂灌封的結(jié)構(gòu)，也適用下文中的分析。

1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析

1）插片式結(jié)構(gòu)：這是空調(diào)壓縮機(jī)類(lèi)電容器的主要引出類(lèi)型，雖然有部分產(chǎn)品采用銅質(zhì)材料，但成本較高。因此普遍采用冷軋鋼沖壓成型，再進(jìn)行電鍍的方案。2）環(huán)氧樹(shù)脂是冰箱壓縮機(jī)用塑殼電容器常用的填充材料，由于塑殼無(wú)法形成密封的結(jié)構(gòu)，對(duì)電容器元件的保護(hù)只能由環(huán)氧樹(shù)脂來(lái)完成。因此，環(huán)氧樹(shù)脂的防濕熱性能是影響電容器使用壽命的關(guān)鍵因素。

2改善方案研究

2.1電鍍層性能分析為了滿(mǎn)足客戶(hù)的使用要求，鐵質(zhì)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(diào)整電鍍工藝，但效果一直不理想。隨后出現(xiàn)了二次電鍍方法，即在插片表面通過(guò)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(lái)阻攔水分子穿過(guò)鍍錫層。圖1是兩層鍍層加工的插片的測(cè)量圖片和數(shù)據(jù)。第二種方案仍為雙鍍層結(jié)構(gòu)，只是將第一種方案中增加的鍍鎳層替換為鍍銅層。對(duì)比較成熟工藝加工這種插片取樣檢驗(yàn)，相關(guān)情況如圖2。將由于單純鍍錫的插片多次試驗(yàn)很難通過(guò)24h的鹽霧試驗(yàn)，此次僅對(duì)上述兩種各取10只試品進(jìn)行對(duì)比性試驗(yàn)，第一種鍍層各有1只試品分別在48h和72h后出現(xiàn)銹，而第二種鍍層的10只試品在96h后仍未出現(xiàn)生銹的現(xiàn)象。

2.2環(huán)氧樹(shù)脂性能分析目前各電容器制造企業(yè)不斷通過(guò)工藝改進(jìn)，已經(jīng)完全能夠克服環(huán)氧樹(shù)脂固化時(shí)形成氣泡，導(dǎo)致水分進(jìn)入電容器元件內(nèi)部的問(wèn)題。為進(jìn)一步提高環(huán)氧樹(shù)脂的密封性能，需要對(duì)固化過(guò)程進(jìn)行晶相分析，來(lái)了解固化過(guò)程中的溫度變化情況和結(jié)晶程度。以浙江某企業(yè)生產(chǎn)的中溫環(huán)氧樹(shù)脂為例，其在不同固化溫度下的測(cè)試結(jié)果如圖3~6所示。上述測(cè)量數(shù)據(jù)表明，環(huán)氧樹(shù)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(shí)，其玻璃化溫度和結(jié)晶度才有明顯的改善。

3分析和總結(jié)

1）為提高鐵質(zhì)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(diào)節(jié)各個(gè)鍍層的厚度，本文中提出的兩種解決方案已能滿(mǎn)足不同客戶(hù)的質(zhì)量要求（分別為48h和96h的鹽霧試驗(yàn)）。也有采用3層鍍層的解決方案，即錫-鎳-銅（從外到里）的設(shè)計(jì)，其原理是通過(guò)增加鍍鎳層來(lái)防止銅鍍層向外擴(kuò)散，使得銅鍍層只能向內(nèi)層滲入。這樣一來(lái)，一方面可有效防止水分向內(nèi)滲透，另一方面阻止了鐵原子向外鍍層的擴(kuò)散，降低與水分接觸的機(jī)會(huì)。但無(wú)論采用何種保護(hù)方式，其加工成本不應(yīng)超過(guò)鍍鎳銅插片的成本，否則會(huì)被銅插片取代。2）環(huán)氧樹(shù)脂的固化過(guò)程是一個(gè)向外釋放熱量的化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)固化時(shí)的外界環(huán)境溫度較低時(shí)，固化時(shí)間短，玻璃化溫度偏低，結(jié)晶度也呈現(xiàn)出非穩(wěn)定的狀態(tài)。固化后的緊密度也隨之降低，導(dǎo)致對(duì)電容器元件的密封效果變差，水分更容易進(jìn)入而影響電容器的使用壽命。而在實(shí)際的工藝處理過(guò)程中，受電容器其他材料的影響，很難達(dá)到試驗(yàn)中效果最好的110℃固化溫度的條件。因?yàn)殡娙萜髦写罅渴褂盟芰喜牧希缤鈿ぁVC引線(xiàn)、芯軸和聚丙烯薄膜等。特別是環(huán)氧樹(shù)脂固化劑在高溫下產(chǎn)生的少量化學(xué)氣體，一旦在相對(duì)封閉的環(huán)境內(nèi)形成累積，會(huì)明顯改變這些塑料的性能。因此，建議環(huán)氧樹(shù)脂的固化溫度選擇在95℃左右，同時(shí)可有效避免固化時(shí)釋放出的熱量產(chǎn)生的疊加影響。當(dāng)然，上述試驗(yàn)是基于特定廠(chǎng)家生產(chǎn)的中溫環(huán)氧樹(shù)脂，考慮到各個(gè)廠(chǎng)家和每個(gè)批次間存在不同程度的差異，在制訂工藝時(shí)還需要進(jìn)行試驗(yàn)，來(lái)驗(yàn)證最佳的溫度點(diǎn)。

4結(jié)束語(yǔ)

無(wú)論是選擇插片鍍層材質(zhì)和厚度來(lái)解決鹽霧試驗(yàn)問(wèn)題，還是調(diào)整固化溫度來(lái)解決環(huán)氧樹(shù)脂的固化效果，本文主要目的是提供分析和解決問(wèn)題的思路和方法。只有在不斷試驗(yàn)和總結(jié)的基礎(chǔ)上，確定最有效、最經(jīng)濟(jì)的方案，來(lái)滿(mǎn)足客戶(hù)的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]張良瑩,姚熹.電介質(zhì)物理[M].西安：西安交通大學(xué),1991.

[2]天津大學(xué)無(wú)線(xiàn)電材料與元件教研室.電容器[M].北京：標(biāo)準(zhǔn)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