電磁繼電器清洗工藝優化初探

吳端健，吳芳正，陶 銳

(貴州振華群英電器有限公司，貴州貴陽，563000)

1 引言

電磁繼電器的接觸可靠性是其壽命指標中的重中之重，而繼電器清洗工藝條件的優劣直接影響其接觸可靠性。近年來，電磁繼電器的整體生產工藝調校均在逐步提升，但唯獨清洗工藝因受電磁繼電器結構特殊性及環保要求制約，發展緩慢。

本文在電磁繼電器現有清洗工藝方法的基礎上進行工藝流程優化，針對清洗不同環節采取控制變量的驗證方法，調整電磁繼電器產品清洗流程，最終有效提升電磁繼電器接觸可靠性。

2 電磁繼電器清洗現狀

較早時期，以CFC-113為主要成分的氟利昂清洗劑及相應的清洗工藝被各繼電器生產廠家廣泛運用，對繼電器的清潔度和可靠性起到了重要作用。但遺憾的是這類清洗劑因環保問題受到了逐步的控制和淘汰，期間雖出現了各類代氟利昂的有機清洗劑，但因品質的差異性導致推廣使用情況并不佳，而無水乙醇作為氟利昂清洗劑的臨時替代品一直被各繼電器生產廠家延用至今。同時，隨著對繼電器產品生產環境控制要求的逐步提高，作為清洗介質的無水乙醇其純度要求亦隨之提高，目前各繼電器生產廠家主要使用的為分析純(純度為99.999%的無水乙醇)。

然而，即便清洗介質的潔凈度要求已如此之高，針對繼電器產品的清洗手段卻是落后的，特別是軍用繼電器產品，因其結構緊湊、且接觸部分(觸點簧片接觸結構)不得使用超聲清洗的特性要求，大部分自動化清洗設備均不太適用于繼電器清洗工藝。目前繼電器產品生產過程中的主要清洗方式為人工刷洗，大量人工操作充斥在繼電器產品的清洗過程，這就導致了現階段軍用繼電器生產過程中清洗工藝效率較低、一致性較差、清洗效果無法有效評價等問題。

3 電磁繼電器清洗目的

早期繼電器在生產過程中因受生產環境、裝配工藝影響，容易使繼電器產品內部產生大量微粒多余物，因此早期繼電器清洗工藝的主要目的是通過清洗去除這些過程中形成的可動物質。

現今，隨著繼電器生產環境的逐步改善、工藝要求的逐步加嚴，原繼電器生產過程中可能產生的多余物幾乎已不復存在，而現存清洗工藝的主要目的則是去除接觸部分(觸點簧片接觸位置)表面可能存在的影響接觸可靠性的有機膜、氧化膜類物質。

而此類有機、氧化膜類物質選用無水乙醇作為清洗劑其實際去除效果并不明顯，相反會在使用過程中因清洗殘留而帶入其它污染。因此在近年的繼電器生產制造領域，也提出了“免清洗”理念，即零部件進入超凈生產車間進行裝配后便不再進行清洗，憑借生產環境及繼電器裝配過程的控制杜絕各類污染物質的產生。當然“免清洗”理念仍停留于理論階段，同時不對繼電器進行清洗操作仍無法去除在接觸部分表面存在的有機膜、氧化膜等物質。

因此本文進行研究的主要內容便是結合電磁繼電器的清洗目的，對繼電器清洗工藝流程及清洗模式進行優化。

4 電磁繼電器清洗方案驗證

驗證采用我公司某中小功率型號產品，分別對不同清洗介質、不同清洗方式及流程進行控制變量的對比驗證。

4.1 不同清洗介質驗證

首先對不同代氟利昂清洗劑的清洗效果及清洗后的穩定性進行驗證。

此次驗證選用兩種代氟利昂清洗劑[1](類鹵代烴溶劑，清洗效果與氟利昂溶劑相似，對環境影響卻比較低)與原用無水乙醇進行對比，清洗使用控制變量方式，分別使用兩種不同的清洗劑在相同清洗流程下對該型號繼電器(密封前)進行清洗，在清洗后靜置貯存在相同環境，并定期使用參數測試設備對繼電器接觸電阻進行測試，記錄測試數據并對數據進行分析，接觸電阻數據見下表1。

表1 使用不同清洗介質接觸電阻測試數據統計

測試結果表明，在相同清洗流程前提下，三種清洗劑對繼電器接觸部分(觸點簧片接觸位置)的清洗效果及清洗后的接觸穩定性有明顯的差異，1#清洗劑的清洗效果更佳。

選用的某型號鹵代烴清洗劑對清洗繼電器有較優的效果，因此在后續驗證中將此清洗劑作為主要試驗清洗劑。

4.2 不同清洗流程驗證

在前文敘述中已表明，在現階段繼電器清洗的主要目的是對接觸部分(觸點簧片接觸位置)的表面有機膜與氧化膜進行去除，而針對中小功率繼電器，常用的無水乙醇手工刷洗及簡單的等離子清洗[2]起到的效果并不明顯，因此在本次驗證中，選擇3.1中驗證較優的代氟利昂清洗劑并使用不同清洗流程進行對比驗證，驗證方案[3][4]如下：

方案①清洗劑熱浴清洗→無水乙醇漂洗→去離子水流動刷洗→脫水、普通焙烘→等離子清洗；方案②無水乙醇熱浴清洗→無水乙醇漂洗→去離子水流動刷洗→脫水、普通焙烘→等離子清洗；方案③清洗劑熱浴清洗→無水乙醇漂洗→去離子水流動刷洗→脫水、真空焙烘→等離子清洗；方案④無水乙醇浸泡刷洗→無水乙醇漂洗→脫水、普通焙烘。

為驗證經不同清洗條件清洗后的產品在后續產品正常使用壽命周期內接觸可靠性的差異，對四種清洗方案的繼電器產品進行中等電流壽命次數提高試驗，并在試驗后測試接觸電阻。使用MINITAB軟件對測試結果進行箱線圖分布分析，結果如下圖1所示。

圖1 不同清洗方案接觸電阻箱線圖分析

經過熱浴清洗的幾個方案在經過篩選后繼電器接觸電阻基本較為穩定，同時，使用1#代氟利昂環保型清洗劑進行清洗的方案1與方案3的繼電器接觸電阻要略低于其他兩個方案。按GJB65B《有可靠性指標的電磁繼電器總規范》[5]中等電流分組試驗要求，對不同清洗方案的產品進行中等電流壽命試驗后對比測試接觸電阻變化情況，結果表明采用方案3(使用1#代氟利昂環保型清洗介質+真空焙烘)清洗的繼電器接觸電阻的穩定性及變化率優于其他幾種方案。

5 結束語

隨著繼電器整體生產工藝水平的發展，對繼電器清洗工序有越來越高的要求，這也是軍工武器裝備發展對配套元器件產品的質量和工藝提升的必然趨勢，優化和改善繼電器的清洗迫在眉睫。

通過采用控制變量方法，對傳統清洗工藝方法進行調整，并在過程中選用環保型清洗劑，優化清洗方案，有效提升電磁繼電器接觸可靠性，從而實現清洗工序質量提升的要求。