隨著電氣模塊設計越來越復雜，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制造商及其供應商面臨的主要任務。
電子產品的廣泛應用豐富了我們生活。除了每天使用的智能手機和平板電腦，在其他的許多應用場合中也有電子產品的身影。在汽車領域，就能找到越來越多的集成電路(IC)。這些微型計算機不間斷地運作，控制著許多功能。包括：座椅調整、外后視鏡定位、車窗升降器和雨刮器等。所有這些現代化車輛中的電動部件都是由小型計算機控制的。
電氣和電子領域同樣出現小型化趨勢
微電子產品不但給乘客帶來更多的便利，特別是一些功能如果沒有計算機的運算，例如發動機管理之類，基本就不可能實現。而且在車輛的安全系統中也已經以電子方式進行了升級：安全氣囊控制、輪胎壓力監測、防抱死制動系統（ABS）、電子牽引力和穩定性控制，這些都是眾所周知的例子。所有這些系統都依賴于對物理數值的無誤分析，從而控制相關操作。舉個例子，每個車輪上的轉速傳感器可測量當前的車速。如果在急剎車時存在車輪抱死的危險，ABS 系統會利用該信息立即減小制動力。穩定性控制電路在每個車輪上單獨實現此功能，不受其它車輪的影響。
傳感器可確定發動機油位，潤滑油的質量和濕度，車速，前后車距，發動機是否有問題。有的甚至還可以確定駕駛員的狀況（例如疲勞）。通過所收集到的信息，在駕駛員做出自主反應之前，啟動急剎等措施，這有助于降低事故的危險系數，甚至完全阻止事故的發生。
如今，傳感器和計算機在控制電路中的應用使汽車駕駛比以往更安全、更方便（圖1）。因此，配備功能可靠的電子產品對于車輛的安全操作非常重要，這些電子產品必須以最大的失效保護方式進行設計、制造和安裝，IC 是該項技術的核心。在過去數年間，電子零件變得越來越輕、越來越小，可安裝的應用范圍變得十分廣泛。然而，這些小型模塊化的元器件間的連接和接線已經成為一項技術挑戰，必須在極其有限的空間內進行數十個電器件連接。
圖1：集成電路廣泛應用于汽車行業
傳統的焊接技術已不能滿足要求，通常會采用超聲波焊接法，用如發絲般細的電線進行連接。此外許多IC 都采用鍍金觸點制造，這確保了接觸表面不容易氧化。氧化的觸點會對所要求的電氣質量造成損害。然而，在這些情況下并不使用金線，相反，通常會選擇銅、銅合金和鋁線來替代，結果就是焊接接頭處會形成所謂的金屬間相化合作用。
溫度加速磨損
汽車中使用的模塊通常暴露于高溫的操作環境中。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。由于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于80°C，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。
對于失效模塊的分析顯示，導致失效的主要原因是IC 接觸點的腐蝕。當兩種物質（特別是不同材質的金屬）通過電解質（如：水或潮濕的空氣）進行電流連接時，會發生接觸腐蝕。因此，惰性低的金屬形成陽極，惰性高的金屬形成陰極，該極化使陽極溶解加速。鋅（犧牲陽極）用于保護鋼結構（例如地面油罐和遠洋船舶），這是該技術眾所周知且被廣泛使用的應用（圖2）。
圖2：電化學腐蝕圖示
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酰胺制成。聚酰胺材料因其使用壽命長，并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，聚酰胺的熱老化是穩定的，因此，用銅或碘化鉀制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。近年來也引入了其他穩定劑，這些穩定劑可以有效防止在高達150℃的溫度下，由熱氧化引起的聚酰胺降解。
在汽車領域和其他普通工業中，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復雜的相互作用。這些離子大多來自于塑料中的穩定劑，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，并腐蝕由鎂和鋅制成的部件。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。
除了銅鹵素化合物之外，金屬鹽類也經常被用作電子元器件中的穩定劑。這些化合物也可以分解成離子，然后被輸送到電場中的相應磁極，在那里可以看到相應的沉積物（圖3）。
圖3：金屬鹽類沉積物
圖4：沉積物的局部圖
有效預防這種故障是汽車制造商及其供應商面臨的巨大挑戰之一。由于車輛使用的電子零件數量日漸增加，低成本電動機的并行開發，該問題在未來幾年將更受重視。德國下齊森的AKRO-PLASTIC GmbH 公司（安科羅工程塑料）已經解決了這一問題，并開發出了一系列新的電中性聚酰胺產品，該材料含有熱穩定劑和潤滑劑，不含鹵素和金屬鹽類。該產品系列因其電中性以“EN”作為后綴命名。
另外，該系列也有不同比例的增強的牌號，其玻璃纖維增強可高達50％。因其不同的客戶指定的級別不同，也使產品組合得以豐富。在新配方開發中，其主要特點是材料中不含碘和溴，為此開發的高分辨率分析方法，可以確認溴或碘含量小于1ppm。所生產每批材料的記錄結果都可以提供給客戶。
在“EN”產品系列的每一張驗收測試證明上，AKRO-PLASTIC 安科羅都規定溴和碘的含量須小于1 ppm。目前，這是日常操作中最高的分辨率分析。市場上元素分析的標準方法通常只有> 10 ppm 的分辨率。而AKRO-PLASTIC 安科羅則在生產過程中不斷采用新的方法，在該方法開發的期間，意外的發現一些添加劑和聚合物中含有鹵素，但公司必須選用無鹵素原材料。為了保持生產和質量的穩定，所以我們對某些原材料的來料檢驗實施新的分析方法和監控。
除了對材料和測量方法的開發，在這種特殊的材料制造過程中也存在潛在的污染來源，化合物中的不良物質可能導致加工過程中的交叉污染。
用于擠出線的冷卻水也可能是一個污染源。AKRO-PLASTIC 安科羅發現冷卻水中含有的碘化亞銅或著碘化鉀也會污染被定義為電中性的產品。工廠中的每條生產線都有自己的封閉式冷卻水回路，就能有效消除此污染源，該方法在AKRO-PLASTIC 安科羅得到嚴格執行。如果材料由此生產線制造，而此線之前曾被用于生產其他未被定義為電中性的產品，那么這條生產線也是出現碘或溴離子污染的另一個可能來源。即使經過深度清潔，再進行3 小時的電中性化合物生產（產量高達數百公斤/ 小時）后，發現鹵素含量仍超出1ppm 的標準。由此，AKRO-PLASTIC 安科羅電中性化合物的系列生產僅限于在指定的機器和輔助設備上完成。所以，如今產品生產保證絕對安全，產品分析結果總是顯示碘或溴的含量低于1 ppm，符合要求。
在未來的汽車應用中，經驗證不含鹵素的聚酰胺將變得越來越重要。塑料材料制造商和添加劑制造商必須調整他們的機器和分析設備，以滿足未來對電中性化合物的需求，使客戶從技術成熟的產品中獲益。在配方中棄用物質還不足夠，先進的分析技術和良好的生產規范可以確保避免這些有害物質進入其生產階段。
作者：
Franziska Munterer，德國下齊森AKRO-PLASTIC GmbH 初級產品經理。
GünterPrautzsch，AKRO-PLASTIC GmbH 業務發展經理。
Thilo Stier，AKRO-PLASTIC GmbH 創新及銷售事業部主管。
關于AKRO-PLASTIC 安科羅：
開德阜工程塑料（蘇州）有限公司于2005年在蘇州成立，是德國AKRO-PLASTIC GmbH的分公司。2010年，公司遷至江蘇吳江的新建工廠，生產以 AKROMID 為商標的 PA 6，PA 6.6，PPA , 以 AKROLOY 為商標的 PA 6.6/PPA 合金材料，以及配色產品。蘇州工廠的年設計產能為 20,000噸。該工廠所采用的ICX創新改性與擠出技術，是AKRO-PLASTIC安科羅與其姊妹公司擠出機制造商FEDDEM共同開發出的一項不受生產場地，生產時間影響，能夠保障不同批次之間的產品品質一致性的技術。該技術由同種設備、外設技術及統一工藝流程組成，以確保產品的優異品質。
AKRO-PLASTIC 安科羅憑借其在工程塑料領域的綜合技術實力和協同能力為客戶創造價值：更靈活的滿足客戶在產品多樣化，生產本地化及應用定制化等多方面的需求。
更多AKRO-PLASTIC公司信息可以登錄公司網站：www.akro-plastic.com。感謝您的關注！
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