在电子设备的众多元器件中,铝电解电容扮演着重要角色,被广泛应用于电源滤波、低频电路等领域。然而,铝电解电容在使用过程中可能会出现各种失效情况,影响设备的正常运行。下面将详细介绍六种常见的铝电解电容失效模式及其引发原因。
铝电解电容由铝圆筒作为负极,内部装有液体电解质,插入一片弯曲的铝带作为正极。经过直流电压处理后,正极片上会形成一层氧化膜作为介质。其特点是容量大,但漏电大、稳定性差,具有正负极性,适用于电源滤波或低频电路。
- 漏液
漏液是铝电解电容常见的失效原因之一。由于其工作电解液呈酸性,溢出后会严重污染和腐蚀周围的其他元器件和印刷电路板。同时,漏液会使内部工作电解液逐渐干涸,丧失修补阳极氧化膜介质的能力,导致电容器击穿或电参数恶化。产生漏液的原因包括密封不佳、橡胶塞老化龟裂、机械密封工艺问题以及安装方式不当等。例如,一些企业未按照生产厂商规定的立式安装方式,而采用卧式安装,增加了漏液的风险。 - 爆炸
当铝电解电容器工作电压中的交流成分过大、氧化膜介质存在较多缺陷或含有有害阴离子时,漏电流会增大,电解作用产生气体的速率加快。随着工作时间的增加,壳内气体增多、温度升高,金属壳内外的气压差值增大。如果密封良好且无防爆措施,气压达到一定程度就会引发爆炸。目前,普遍采用防爆外壳结构,如在金属外壳上部增加褶缝,以降低爆炸风险。此外,加过载电压、急速充放电、施加反向电压等使用不当的情况也可能导致电容爆炸。 - 击穿
铝电解电容器击穿是由于阳极氧化铝介质膜破裂,使电解液直接与阳极接触。氧化铝膜可能因材料、工艺或环境条件等因素受到局部损伤。虽然工作电解液提供的氧离子可在损伤部位重新形成氧化膜,但如果存在杂质离子或其他缺陷,修复工作无法完善,就会在阳极氧化膜上留下微孔甚至穿透孔,导致电容器击穿。此外,随着使用和储存时间的增长,电解液中溶剂消耗和挥发,溶液酸值上升,对氧化膜层产生腐蚀作用,同时丧失自愈能力,也会导致电容器击穿。工艺缺陷,如铆接工艺不佳,引出箔条上的毛刺刺伤氧化膜,也可能引发热击穿。过温、过纹波电流或过机械应力等使用情况也可能导致电容击穿失效。 - 烧毁
铝电解电容烧毁通常由以下原因引起:正负极接反,因为铝电解电容器具有正负极性,接错会导致电容烧毁;耐压不够,当电压超过电容器本身的耐压值时,也会发生烧毁现象;质量不合格,一些生产厂家生产的铝电解电容不符合标准,也可能引发烧毁问题。 - 开路
在高温或潮热环境中长期工作时,铝电解电容器可能出现开路失效,主要原因是阳极引出箔片遭受电化学腐蚀而断裂,这种情况在高压大容量电容器中较为常见。此外,阳极引出箔片和阳极箔铆接后接触不良,会使电容器出现间歇开路。过机械应力也可能导致电容开路。 - 电参数恶化
- 电容量下降与损耗增大:在工作早期,铝电解电容器的电容量会缓慢下降,这是由于工作电解液不断修补并增厚阳极氧化膜。在使用后期,电解液耗损增多、溶液变稠,电阻率上升,使工作电解质的等效串联电阻增大,导致电容器损耗明显增大。同时,电解液黏度增大难以充分接触铝箔表面的氧化膜层,使极板有效面积减小,引起电容量急剧下降,这也是电容器使用寿命临近结束的表现。此外,工作电解液在低温下黏度增大过多,也会造成损耗增大与电容量急剧下降。过温、过纹波电流等使用情况也可能导致电容量下降与损耗增大。
- 漏电流增加:漏电流增加往往导致铝电解电容器失效。工艺水平低、氧化膜损伤与沾污严重、工作电解液配方不佳、原材料纯度不高、铝箔杂质含量多等因素都可能造成漏电流超差。例如,铝箔中氯离子沾污严重,会导致沾污部位氧化膜分解,穿孔后促使电流进一步增大,缩短电容器的寿命。过压等使用情况也可能使电容的漏电流增加。