鋁電解電容器有哪些常見的失效模式?

鋁電解電容器簡(jiǎn)單的說(shuō)是一個(gè)裝有液體電解質(zhì)鋁質(zhì)圓筒，再插入經(jīng)過(guò)特殊表面處理的鋁箔條做正極，經(jīng)過(guò)密封后制成。鋁電解電容器的特點(diǎn)是容量大，有正負(fù)極，適用于電源濾波或者低頻電路中。鋁電解電容常見的失效模式有漏液、擊穿、開路、電參數(shù)惡化、燒毀、爆炸等。

漏液，是電容器失效的原因之一，鋁電解電容也不例外。鋁電解電容其工作電解液呈現(xiàn)酸性，如果溢出，則會(huì)嚴(yán)重污染和腐蝕電容器周圍的其他元器件和印刷電路板。同時(shí)電解電容器內(nèi)部，由于漏液而使工作電解液逐漸干涸，喪失修補(bǔ)陽(yáng)極氧化膜介質(zhì)的能力，導(dǎo)致電容器擊穿或電參數(shù)惡化而失效。產(chǎn)生漏液的原因是很多的，如：鋁電解電容器密封不佳;采用橡膠塞密封鋁電解電容器的，則可能因?yàn)槭褂锰?，?dǎo)致橡膠老化、龜裂而引起漏液現(xiàn)象;機(jī)械密封工藝存在問(wèn)題;安裝問(wèn)題，一般生產(chǎn)廠商會(huì)考慮到漏液?jiǎn)栴}，他們會(huì)在企標(biāo)中明確規(guī)定要立式安裝，而有些企業(yè)則采用了臥式安裝等。

鋁電解電容器擊穿是由于陽(yáng)極氧化鋁介質(zhì)膜破裂，導(dǎo)致電解液直接與陽(yáng)極接觸而造成的。氧化鋁膜可能因各種材料，工藝或環(huán)境條件方面的原因而受到局部損傷。在外加電場(chǎng)的作用下工作電解液提供的氧離子可在損傷部位重新形成氧化膜，使陽(yáng)極氧化膜得以填平修復(fù)。但是如果在損傷部位存在雜質(zhì)離子或其他缺陷，使填平修復(fù)工作無(wú)法完善，則在陽(yáng)極氧化膜上會(huì)留下微孔，甚至可能成為穿透孔，使鋁電解電容器擊穿。此外，隨著使用和儲(chǔ)存時(shí)間的增長(zhǎng)，電解液中溶劑逐漸消耗和揮發(fā)，使溶液酸值上升，在儲(chǔ)存過(guò)程中對(duì)氧化膜層發(fā)生腐蝕作用。同時(shí)，由于電解液老化與干涸，在電場(chǎng)作用下已無(wú)法提供氧離子修補(bǔ)氧化膜，從而喪失了自愈作用，氧化膜一經(jīng)損壞就會(huì)導(dǎo)致電容器擊穿。工藝缺陷也是鋁電解電容器擊穿的一個(gè)主要原因。如鉚接工藝不佳時(shí)，引出箔條上的毛剌嚴(yán)重剌傷氧化膜，刺傷部位漏電流很大，局部過(guò)熱使電容器產(chǎn)生熱擊穿。在使用上過(guò)溫，過(guò)紋波電流或過(guò)機(jī)械應(yīng)力都有可能使電容擊穿失效。

電參數(shù)惡化，電容量下降與損耗增大，鋁電解電容器的電容量在工作早期緩慢下降，這是由于負(fù)荷過(guò)程中工作電解液不斷修補(bǔ)并增厚陽(yáng)極氧化膜所致。鋁電解電容器在使用后期，由于電解液耗損較多、溶液變稠，電阻率因黏度增大而上升，使工作電解質(zhì)的等效串聯(lián)電阻增大，導(dǎo)致電容器損耗明顯增大。同時(shí)，黏度增大的電解液難于充分接觸經(jīng)腐蝕處理的凹凸不平鋁箔表面上的氧化膜層，這樣就使鋁電解電容器的極板有效面積減小，引起電容量急劇下降。這也是電容器使用壽命臨近結(jié)束的表現(xiàn)。此外，如果工作電解液在低溫下黏度增大過(guò)多，也會(huì)造成損耗增大與電容量急劇下降的后果。在使用上過(guò)溫，過(guò)紋波電流都有可能使電容量下降與損耗增大。

漏電流增加往往導(dǎo)致鋁電解電容器失效。工藝水平低，氧化膜損傷與沾污嚴(yán)重，工作電解液配方不佳，原材料純度不高，電解液的化學(xué)性質(zhì)與電化學(xué)性質(zhì)難以長(zhǎng)期穩(wěn)定，鋁箔純度不高，雜質(zhì)含量多等等這些因素均可能造成漏電流超差失效。鋁電解電容器中氯離子沾污嚴(yán)重，漏電流導(dǎo)致沾污部位氧化膜分解，造成穿孔，促使電流進(jìn)一步增大?？傊?，鋁箔中金屬雜質(zhì)的存在，會(huì)使鋁電解電容器漏電流增大，從而縮短電容器的壽命.在使用上過(guò)壓等有可能使電容的漏電流增加。

鋁電解電容發(fā)生燒毀，一般是以下原因引起：正負(fù)極接反鋁電解電容器是一種有正負(fù)極的電容器，如果安裝鋁電解電容器時(shí)正負(fù)極接錯(cuò)就會(huì)發(fā)生電容燒毀現(xiàn)象;耐壓不夠當(dāng)電壓超過(guò)鋁電解電容器的本身的耐壓值時(shí)，也會(huì)發(fā)生電容燒毀的現(xiàn)象;質(zhì)量不合格一些生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的鋁電解電容不合格，也可能引發(fā)電容的燒毀等。鋁電解電容器在高溫或潮熱環(huán)境中長(zhǎng)期工作時(shí)可能出現(xiàn)開路失效，其原因在于陽(yáng)極引出箔片遭受電化學(xué)腐蝕而斷裂。對(duì)于高壓大容量電容器，這種失效模式較多。此外，陽(yáng)極引出箔片和陽(yáng)極箔鉚接后，未經(jīng)充分平，則接觸不良會(huì)使電容器出現(xiàn)間歇開路。在使用上，過(guò)機(jī)械應(yīng)力有可能使電容開路。

鋁電解電容器在工作電壓中交流成分過(guò)大，或氧化膜介質(zhì)有較多缺陷，或存在氯根、硫酸根之類有害的陰離子，以致漏電流較大時(shí)電解作用產(chǎn)生氣體的速率較快，工作時(shí)間愈長(zhǎng)，漏電流愈大，殼內(nèi)氣體愈多，溫度愈高。電容器金屬殼內(nèi)外的氣壓差值將隨工作電壓和工作時(shí)間的增加而增大。如果密封良好，又沒(méi)有任何防爆措施，則氣壓增大到一定程度就會(huì)引起電容器爆炸。目前，已普遍采用防爆外殼結(jié)構(gòu)，在金屬外殼上部增加一道褶縫，氣壓高時(shí)將褶縫頂開，增大殼內(nèi)容積，從而降低氣壓，減少爆炸危險(xiǎn)。在使用上如加過(guò)載電壓，對(duì)電容急速充放電，施加反向電壓等都有可能使電容爆炸。