在含硫環(huán)境中,K型銅基導(dǎo)線的電阻會(huì)因硫化反應(yīng)顯著增大,甚至導(dǎo)致開(kāi)路失效,具體變化及原因如下:
一、電阻變化的核心機(jī)制:硫化反應(yīng)
電極材料反應(yīng)
K型銅基導(dǎo)線(如厚膜片狀電阻)的電極通常包含銀(Ag)成分。在含硫環(huán)境(如火山、溫泉、汽車尾氣等)中,銀會(huì)與硫化物(如H?S、COS)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成灰黑色的硫化銀(Ag?S)。硫化銀的導(dǎo)電性能極差,其電阻率遠(yuǎn)高于金屬銀,導(dǎo)致導(dǎo)線整體電阻顯著增大。反應(yīng)路徑
直接接觸硫化物:若導(dǎo)線暴露在含硫氣體中,硫化物可直接與電極銀層反應(yīng)。
通過(guò)介質(zhì)滲透:若導(dǎo)線使用灌封硅膠等材料,硅膠的多孔結(jié)構(gòu)會(huì)吸附空氣中的硫化物,形成高濃度硫化環(huán)境。硫化物通過(guò)導(dǎo)線端電極與保護(hù)層交界處的孔隙或縫隙滲透,與銀層反應(yīng)。
二、電阻變化的具體表現(xiàn)
阻值增大
硫化銀的生成會(huì)直接增加導(dǎo)線電極的接觸電阻,導(dǎo)致整體阻值上升。例如,厚膜片狀電阻在硫化后,阻值可能從標(biāo)稱值(如1kΩ)增大至數(shù)倍甚至數(shù)十倍,超出電路允許范圍。開(kāi)路失效
若硫化反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行,硫化銀層可能完全覆蓋電極表面,或因體積膨脹導(dǎo)致電極層斷裂,最終引發(fā)導(dǎo)線開(kāi)路。例如,焊接工藝異常導(dǎo)致的電極縫隙會(huì)加速硫化進(jìn)程,使導(dǎo)線在數(shù)月內(nèi)失效。
三、影響電阻變化的關(guān)鍵因素
環(huán)境硫化物濃度
硫化物濃度越高,反應(yīng)速率越快。例如,火山地區(qū)或工業(yè)廢氣排放口附近的導(dǎo)線,硫化失效風(fēng)險(xiǎn)顯著高于普通環(huán)境。導(dǎo)線結(jié)構(gòu)與工藝
電極設(shè)計(jì):厚膜片狀電阻的三層電極結(jié)構(gòu)(內(nèi)電極、中間電極、外部電極)中,若二次保護(hù)層與面電極交界處存在孔隙或縫隙,會(huì)加速硫化物滲透。
封裝材料:普通灌封硅膠因多孔結(jié)構(gòu)易吸附硫化物,而抗硫化硅膠或三防膠可有效隔絕硫化物,延緩電阻變化。
溫度與濕度
高溫會(huì)加速硫化反應(yīng)速率,而濕度可能促進(jìn)某些硫化物(如COS)的分解,生成更多活性硫物種。例如,在濕熱環(huán)境中,導(dǎo)線硫化失效時(shí)間可能縮短50%以上。
四、解決方案與預(yù)防措施
選用抗硫化材料
抗硫化電阻:采用全薄膜工藝或延長(zhǎng)二次保護(hù)層設(shè)計(jì)尺寸的電阻(如風(fēng)華高科抗硫化電阻),可顯著提升抗硫化能力。
插件電阻:替代厚膜片狀電阻,減少硫化風(fēng)險(xiǎn)。
優(yōu)化封裝與工藝
抗硫化灌封膠:使用低吸附性、高致密性的灌封材料,隔絕硫化物。
改進(jìn)焊接工藝:避免焊接時(shí)形成電極縫隙,減少硫化物滲透路徑。
環(huán)境控制
隔離含硫環(huán)境:通過(guò)密封外殼或惰性氣體保護(hù),減少導(dǎo)線與硫化物的接觸。
定期檢測(cè)與更換:在高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境中,定期檢測(cè)導(dǎo)線阻值,及時(shí)更換老化導(dǎo)線。
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