萨特科技浅谈熔断体的老化机理

萨特科技浅谈熔断体的老化机理熔断器是根据电流超过规定值一定时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开的原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于低压配电系统和控制系统及用电设备中，作为短路和过电流保护，是应用最普遍的保护器件之一。管状熔断器在使用过程中，由于电流及外界环境的影响，不可避免地发生老化，从而改变熔断器的保护特性曲线，在随后的运行中极易发生熔断器误动作(指熔断器在未达到最小约定熔断电流的条件下就出现熔断的现象)。但是，熔断器的老化不易直接观察判断，由于应用数量巨大，也不易通过全部检测来判断。作为电路或重要负载的保护元件，一旦发生熔断，很难鉴定是由于电路异常引发的正常熔断还是熔断器老化引起的误动作。这种现象对于某些重要电路或负载，存在重大安全隐患。下面萨特科技就熔断体的老化问题来简单的谈几点。1金属化电迁移熔体金属在通电状态下存在金属电迁移现象，即金属中的离子迁移，这种迁移会在局部区域发生质量亏损而出现空洞，或产生质量堆积而出现小丘或凝固态毛刺，造成熔体缺陷，引发局部过热，高温又会加速金属化电迁移的过程，使缺陷进一步增大，逐渐累积至发生熔体熔断。2银离子迁移另一种电迁移的形式是银离子在潮湿环境下的迁移，又称银迁移(SilverMigration)。潮湿环境中，水分子渗入含银导体表面电解形成氢离子和氢氧根离子，银在电场及氢氧根离子的作用下离解产生银离子，在电场的作用下，银离子从高电位向低电位迁移，并形成絮状或枝蔓状扩展，这就是所谓的银迁移现象。3焊剂冶金效应在高温条件下，熔断器内部焊锡挥发至熔体某处，发生冶金效应，导致该点熔体在较低温度下熔化，进而造成局部缺陷。将镀锡铜箔样品在1O0℃空气中时效8天，为了便于分析实验结果，将另一组镀锡铜箔样品在室温时效30天。用扫描电子显微镜观察样品表面形貌，用x射线衍射仪对试样进行晶体结构分析。结果表明：样品在100℃时效有小丘和晶须形成，而在室温时效30天没有晶须形成。晶须生长是由镀层内部存在的压应力梯度引起的，并有一个孕育期。随时效温度的变化，原子扩散速度和镀层的应力松弛不同控制了小丘和晶须的形成。冶金效应可以说明镀锡的熔断体的高温储存和冷热冲击性能较不镀锡的熔断体稍微逊色的问题；但是冶金效应也可以帮助我们解决一些问题，例如保险丝的熔体在同等条件下镀锡后可以更容易熔断。4焊点熔化过高的温度会造成焊接点的熔化或部分熔化，造成连接不牢，出现局部过热，最终引发失效。5金属蒸发对于慢速熔断器，初始瞬态电流会使某些低熔点熔体金属出现蒸发而使金属材料减少，熔体材料不断减少将使有效熔断容量降低，在后面的使用过程中易发生误动作。6化学腐蚀高温会导致熔断器内部残留助焊剂或者密封胶挥发，进而造成熔体的局部化学腐蚀，引起熔体局部电流密度过大，在随后的运行中易发生误动作。萨特科技结合老化产品的外观与成分分析可以说明以下三点：(1)良品熔体表面平滑、质地均匀、无明显缺陷;老化样品熔体表面凸凹不平，出现很多划痕;失效品熔体熔断部分存在很多小的熔球状凸起，且存在凝固态毛刺。(2)熔体材料为铜镀银熔体，所以良品熔体表面材料以银为主，含有少量的铜；但失效品熔体表面银含量明显下降，铜含量显著上升。(3)成分分析结果表明，老化样品1的熔体的老化是由于熔丝金属中发生电迁移引发的(成分无明显变化)。老化样品2的熔体的老化是由于银在锡的作用下发生了冶金效应，导致熔体在该点的熔点降低，从而出现局部提前熔化的现象。总之，了解熔体的老化机理可以帮助我们更好的设计和开发产品，避免产品开发中熔体的老化不良。