高温电连接器绝缘件失效分析

doi:10.3785/j.issn.1006-754X.2025.05.108

工程设计学报

2025, Vol. 32

Issue (3): 367-372 DOI: 10.3785/j.issn.1006-754X.2025.05.108

可靠性与保质设计

高温电连接器绝缘件失效分析

钟立强(

),李齐备,郭鸿杰,钱萍,陈文华(

)

浙江理工大学机电产品可靠性分析与测试国家地方联合工程研究中心，浙江杭州 310018

Failure analysis of insulation part for high-temperature electrical connector

Liqiang ZHONG(

),Qibei LI,Hongjie GUO,Ping QIAN,Wenhua CHEN(

)

National and Local Joint Engineering Research Center for Reliability Analysis and Testing of Electromechanical Products, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China

全文: PDF(2045 KB) HTML

摘要：

针对高温环境下绝缘材料易老化裂解乃至碳化，导致高温电连接器绝缘性能下降而不能满足型号装备工作要求的问题，以某型号装备用J58型高温电连接器为研究对象，分析并验证了其聚酰亚胺（polyimide, PI）绝缘件的失效机理。同时，通过高温劣化实验研究了其绝缘性能的变化情况。实验结果表明：PI绝缘件在450 ℃下持续工作30 min后出现了碳化趋势，其绝缘电阻显著下降，但大于5 GΩ，仍可满足某型高超导弹的工作要求。研究结果为高温电连接器的可靠性设计、选用及后期维护决策提供了依据，并有助于提升高超导弹等型号装备的可靠性。

关键词： 高温电连接器; 绝缘性能; 失效机理

Abstract:

Insulating materials tend to age, crack and even carbonize in high-temperature environments, resulting in a decline of insulation performance of high-temperature electrical connector and failure to meet the working requirements of equipment. Taking the J58 high-temperature electrical connector of a certain equipment as the research subject, the failure mechanism of its polyimide (PI) insulation part was analyzed and verified.At the same time, the variation of its insulation performance was investigated through high-temperature deterioration test. The results showed that after the PI insulation part was continuously operated at 450 ℃ for 30 minutes, the insulation part showed carbonization trend, and its insulation resistance decreased significantly, but it was still greater than 5 GΩ, which could still meet the working requirements of a certain type of hypersonic missile.The research results provide a basis for the reliability design, selection and later maintenance decisions of high-temperature electrical connector, which is conducive to enhancing the reliability of equipment such as hypersonic missile.

Key words: high-temperature electrical connector insulating performance failure mechanism

收稿日期: 2025-01-20 出版日期: 2025-07-02

CLC:

TB 114

基金资助: 国家自然科学基金青年科学基金项目(52305151)

通讯作者: 陈文华 E-mail: zlq001@zstu.edu.cn;chenwh @zstu.edu.cn

作者简介: 钟立强（1989—），男，讲师，博士，从事加速退化试验研究，E-mail: zlq001@zstu.edu.cn

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引用本文:

钟立强,李齐备,郭鸿杰,钱萍,陈文华. 高温电连接器绝缘件失效分析[J]. 工程设计学报, 2025, 32(3): 367-372.

Liqiang ZHONG,Qibei LI,Hongjie GUO,Ping QIAN,Wenhua CHEN. Failure analysis of insulation part for high-temperature electrical connector[J]. Chinese Journal of Engineering Design, 2025, 32(3): 367-372.

链接本文:

https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/10.3785/j.issn.1006-754X.2025.05.108 或 https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/Y2025/V32/I3/367

图1 J58型高温电连接器结构示意1、10—线缆罩；2、9—盖板；3—插孔；4、8—壳体；5、6—绝缘件；7—插针。

图2 绝缘件外观

图3 均苯型PI分子结构

性能指标	PI	FX-502玻纤增强酚醛树脂	聚醚醚酮
体积电阻/（Ω·m）	$1016$	$1012$	$1015 ～ 1016$
耐电压/（kV/mm）	25	13	18~23
耐温（短时）/℃	500	400	300

表1 PI与FX-502玻纤增强酚醛树脂、聚醚醚酮的性能对比

图4 PI裂解反应过程示意图

图5 PI交联反应过程示意图

图6 高温电连接器绝缘性能劣化实验平台

图7 绝缘电阻测量点分布

表2 劣化实验前后电阻测量点的绝缘电阻 (GΩ)

表3 绝缘电阻方差分析结果

图8 劣化实验前后绝缘电阻箱线图

图9 劣化实验后绝缘件外观

图10 劣化实验前后绝缘件表面微观形貌

基团	波峰/ $c m - 1$
酰亚胺基团C $? ?$ O键	1 720
酰亚胺基团C—N键	1 380
C—H键	3 100~2 900
C—O—C醚键	1 100~1 000

表4 PI特征基团红外吸收峰

图11 PI红外光谱图

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