Page 68 - 理化检验-物理分册2021年第十一期

陈 然, 等: 电动汽车铜导线断裂原因

进一步观察4号铜丝的断口, 可见4号铜丝断口 疲劳条带, 但疲劳条带间距已模糊, 如图3c ) 所示。 4
整体较粗糙, 大致可分为两部分, 如图3a ) 所示; 断口 号铜丝断裂也属于疲劳断裂, 推测4号铜丝疲劳断裂
左半部分高倍下呈金属熔化形貌, 具有烧蚀特征, 如 后形成的电弧对断口的破坏小于5号铜丝的。其余
图3b ) 所示; 右半部分呈台阶状, 放大观察依稀可见 铜丝断裂后断口同样受到电弧破坏, 断口形貌相似。

图3 4号铜丝断口SEM 形貌

Fi g 3 SEM mor p holo gy offractureofco pp erwire4

a overallmor p holo gy b mor p holo gy ofablationarea c fati g ueband
1.3 能谱分析 对象。
为了探究铜丝断口上黑色物质的成分, 对断口 5号铜丝放入扫描电镜样品仓前的宏观形貌如
进行能谱分析。由图 1 可知, 1 , 6 , 7 号铜丝断口表 图4a ) 所示, 对应的 SEM 形貌见图4b )。由图4可
面黑色物质较分散, 而5号铜丝断口黑色物质较集 见, 宏观形貌中可见明显的扇形黑色区域, 而扫描电
中。故选取黑色物质较集中的 5 号铜丝作为分析 镜形貌则无法显示该种颜色区别。

图4 5号铜丝断口宏观形貌与SEM 形貌

Fi g 4 a Macromor p holo gy andb SEM mor p holo gy offractureofco pp erwire5
使用能谱仪对图 4 中方框区域进行面扫描分 14.04% , 而非富集区氧元素质量分数为 1.89% , 富
析, 方框区域元素面扫描结果如图 5 所示。由图 5 集区氧含量明显高于非富集区的。判断黑色物质为
可见, 氧元素的分布形状与图 4a ) 中黑色区域形状 铜的氧化物。
一致。同时断口均匀分布着氯、 锡元素。氯元素的 1.4 金相检验
存在与导线绝缘皮材料为聚氯乙烯( PVC ) 有关, 导 为判断导线在断裂前是否存在过热情况, 在
线断裂后由于两断口距离较近, 在电压持续存在的 5号铜丝断口以下5mm 处截取横、 纵截面试样, 经

情况下, 两断口间将产生直流电弧。研究 [ 7-8 ] 表明, 镶嵌、 粗磨、 精磨、 抛光, 再用氯化铁盐酸溶液浸蚀,
一 定 条 件 下 直 流 电 弧 瞬 时 温 度 最 高 可 达 在倒置金相显微镜下观察显微组织。由图6可以看

7226.85℃ 。由于 PVC热稳定性较差, 当温度超过 出: 铜丝表面显微组织与心部的基本相同, 未见高温
150℃时, PVC 便会迅速分解 [ 9-10 ] 。电弧产生的高 氧化组织; 基体晶粒细小, 根据 GB / T6394-2017

温将使PVC分解, 析出氯元素。锡元素的存在与铜 《 金属平均晶粒度测定方法》 的技术要求, 测得其平
丝表面的镀锡处理有关。对氧元素富集区和非富集 均晶粒度级别为 9.5 级, 未见明显异常。表明导线
区进行能谱半定量分析, 富集区氧元素质量分数为 断裂前未出现严重发热情况。

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