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塑料材料-電化學腐蝕&DuPont 電氣(EF)友好解決方案

承茂/雙星 股份有限公司 • September 30, 2024

「電化學腐蝕」通常是指兩種異質金屬或相同金屬卻足以構成電位差的兩極,在一種電解質(electrolyte)將兩極相連的環境中,形成陽極金屬持續失去金屬離子而被腐蝕的現象,這與電池效應及電鍍原理是一致的。

隨著電氣模塊設計越來越複雜,尺寸越來越小,導致其能量密度越來越大,溫升也越來越高。有時甚至會因為電化學腐蝕而導致重要功能失效,造成損失。塑料作為影響電化學腐蝕的重要因素之一,對其預防也成為了汽車製造商及其供應商面臨的主要任務。此外,高溫高濕環境更會增加電解液體的活動程度並加速腐蝕、而當金屬表面長出海綿狀的化合物後,還會讓其容納更多的水分繼續其電池作用,並且向更深層組織腐蝕金屬。


溫度加速電化學腐蝕


汽車中使用的模塊通常暴露於高溫的操作環境中。在發動機艙中,發動機、排氣系統和冷卻水管的熱量都會導致溫度升高。在車內,高溫則是由照在車身上和穿過玻璃的太陽輻射造成的。現代化車輛功能的多樣性意味著部件的安裝必須更加緊湊。由於熱量難以從模塊中散發出來,反而會導致溫度進一步升高。許多電子元器件的工作溫度高於80 ℃,而這已經是普遍現象。人們已發現,通常情況下,高溫環境會使安裝在車上的元件和模塊的使用壽命縮短,很有可能該零件在車輛準備報廢之前就失效了。


所以,為了讓材料耐更高的工作環境溫度,會添加熱安定劑使其達到對應溫度,然熱安定劑基本上都含有鹵素!!!


鹵素促進電化學腐蝕


在汽車行業中,控制系統及其連接器的外殼和部件通常由聚醯胺製成。聚醯胺材料因其使用壽命長,並且具有良好的韌性和強度、耐熱性和耐介質性而被選用。一直以來,聚醯胺的熱老化是穩定的,因此,用銅或碘化鉀製成的系統已經成功應用多年。然而,鹵素穩定劑具有決定性的弱點,鹵素特別是碘和溴,被認為對金屬材料的化合作用有害。近年來也引入了其它穩定劑,這些穩定劑可以有效防止在高達150 ℃的溫度下,由熱氧化引起的聚醯胺降解。


在汽車領域和其它普通工業中,大部分電氣元器件的損壞一般是由電化學腐蝕引起的。因此,在發生的反應中,碘或溴離子與金屬間發生複雜的相互作用。這些離子大多來自於塑料中的穩定劑,電場直接將它們引向破壞的方向。穩定劑中的銅可能導致接觸腐蝕,並腐蝕由鎂和鋅製成的部件。如果在塑料和金屬之間也發生這種反應,相應的汽車功能可能會失效。


有效預防這種故障是汽車製造商及其供應商面臨的巨大挑戰之一。由於車輛使用的電子零件數量日漸增加,低成本電動機的並行開發,該問題在未來幾年將更受重視。美國DuPont公司已經有對應的解決方案,並開發出了一系列電器友好產品,極低的鹵素含量。該產品系列因其電氣友好以「EF-Electric Frinedly」作為後綴命名。


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