Miksi PFA-lämmittimellä, jossa on kellertävä läpikuultava vaippa, voi olla suurempi dielektrinen lujuus kuin turmeltumattomalla valkoisella?
Jätä viesti
Vuosien käytön jälkeen korkeissa lämpötiloissa (150–200 astetta) PFA-lämmittimen vaipat muuttuvat luonnollisesti koskemattoman valkoisesta/läpinäkyvästä keltaiseksi tai ruskeaksi. Tämä keltainen väritys syntyy ketjun päissä olevien epäpuhtauksien hiven hapettumisesta, jolloin saadaan konjugoituja karbonyyliryhmiä, jotka absorboivat sinistä valoa. Paradoksaalisesti kellastuneella PFA:lla on joskus suurempi dielektrinen lujuus (15–25 kV/mm) kuin koskemattoman valkoisen materiaalin (10–15 kV/mm). Selitys on, että kellastuminen liittyy korkeaan kiteisyyteen. Lämpöhehkutus nostaa kiteisyyttä 45 %:sta 55-60 %:iin, ja korkeakiteisillä alueilla on vähemmän amorfisia reittejä sähköiseen puustoitumiseen. Kellertävä pintakerros (10-50 um paksuus) on järjestäytynyttä ja tiheämpää ja toimii dielektrisenä esteenä. Mutta liiallinen kellastuminen (tummanruskea tai musta) tarkoittaa huononemista ja heikompaa lujuutta. Hyvin hehkutettu PFA ei ole viallinen. Tasainen vaaleankeltainen väri on ominaista hyvin hehkutetulle PFA:lle.
Kellastuminen PFA:ssa: mitä se tarkoittaa
PFA on luonnostaan väritöntä. Kellastuminen tapahtuu kahdella mekanismilla:
Ketjun päiden hapetus: -CF2H-pääteryhmät hapettuvat -COF:ksi (karbonyylifluoridi) ja -COOH:ksi (karboksyylihapoksi) hapen läsnä ollessa 150-200 C:ssa. Nämä ryhmät absorboivat violettia/sinistä valoa (400-450 nm) ja näyttävät keltaisilta.
Lämpöhehkutus. Polymeeriketjut voivat järjestyä uudelleen täydellisemmiksi kristaliteiksi kuumentamalla 150–200 asteessa pitkiä aikoja. Ne ovat tiheämpiä ja järjestynempiä, ja ne sirottavat valoa eri tavalla, mikä myötävaikuttaa keltaiseen sävyyn.
Kellastuminen (vaaleankeltainen) ensimmäisten 500–1 000 tunnin aikana vastaa kiteisyyden nousua 45 %:sta 55 %:iin. Sama kiteisyyden kasvu parantaa myös dielektristä lujuutta, koska kiteisten alueiden läpilyöntijännite (≈ 30 kV/mm) on suurempi kuin amorfisten alueiden (≈ 10 kV/mm). Toinen vaihe (tummankeltaisesta oranssiin, 2000–5000 tuntia) voi olla merkki molekyylipainon pienenemisestä ja onteloiden muodostumisesta, jotka voivat heikentää dielektristä lujuutta.
Dielektrinen lujuus vs. keltaisuusaste
PFA kunto Ulkonäkö Kiteisyys (%) Arvio hajoamistilan eristelujuudesta (kV/mm)
Uusi, pursotettuna Valkoinen/läpinäkyvä 42-48 12-16 Puuttuminen amorfisten vyöhykkeiden kautta Perustaso
Vaaleankeltainen (500-1500 h 180 asteessa) Vaalean keltainen, läpinäkyvä 52-56 18-24 Viivästynyt puustuminen, korkeampi kynnys Paras eriste
Keskikeltainen (2 000–3 000 h) Syvän keltainen, vähän sameaa 55–60 16–20 Puustoa pitkin sferuliittirajoja.
Tummankeltainen/keltainen (4 000–6 000 t) Keltainen, läpinäkyvä 58–62 12–16 Tyhjät tai mikrohalkeamat Vähenevät
Ruskea/musta (ylikuumentunut) Läpinäkymätön ruskea/musta 40-50 (hajonnut) 5-10 Hiiltynyt polku epäonnistui
Vaaleankeltaisella lämmittimellä 2 vuoden käytön jälkeen 180 asteessa on hyvin todennäköisesti vahvempi dielektrinen lujuus (18-24 kV/mm) kuin tuoreella lämmittimellä (12-16 kV/mm). Älä vaihda vain siksi, että se on keltainen.
Miksi korkeampi kiteisyys on parempi dielektrinen lujuus
PFA:n dielektrinen hajoaminen johtuu amorfisten alueiden (pienempi tiheys, heikommat sidokset) läpi kulkevasta elektronivyörystä. Kiteisissä lamelleissa suurempi sidostiheys Tiheästi pakatut ketjut Elektronien kiihtyvyyteen vaadittava suurempi kenttä Hajoamispolun on oltava kristalliittien ympärillä, mikä lisää tehollista polun pituutta. Erittäin kiteisessä PFA:ssa (55-60 %) elektronien keskimääräinen vapaa polku on lyhyempi ja läpilyöntijännite suurempi. Suhde on V_break∝(kiteisyys)^0.5.
2 mm paksun PFA-vaipan läpilyöntijännite 45 % kiteisyydessä on 25-30 kV (12-15 kV/mm). Kun kiteisyys on 55 %, se nousee 35-45 kV:iin (18-22 kV/mm). Kellastuminen 1000 käyttötunnin jälkeen on siis hyvä sähköeristyksen kannalta.
Kun kellastuminen ei ole hyvästä
Kellastuminen on vain varoitusilmaisin, kun siihen liittyy:
Pinnan halkeamia (näkyy 10-kertaisella suurennuksella)
Turvotusta tai rakkuloita
Lisääntynyt opasiteetti (läpinäkyvyyden menetys)
Hauraus (säröjä vaipassa taivutettaessa)
Mustat hiilitäplät (kaaren seuranta)
Jos PFA on muuttunut keltaiseksi, mutta pysyy läpikuultavana, sileänä ja joustavana, se on luultavasti parantunut eikä huonontunut. Yli 220 astetta toimivissa lämmittimissä kellastuminen kiihtyy ja voi aiheuttaa vaurioita 500 tunnissa.
Esimerkki kentästä
Yhdessä puolijohdetehtaassa he vaihtoivat kaikki PFA-lämmittimet 2 vuoden välein niiden kunnosta riippumatta. Monet vedetyistä lämmittimistä olivat vaaleankeltaisia ja toimivia. Niiden dielektrinen lujuus testien mukaan oli 22 kV/mm vs. uusien lämmittimien 14 kV/mm. Fab pidensi läpinäkyvän, halkeilemattoman lämmittimen vaihtoajan 4 vuoteen. Lämmittimeen liittyvien{8}}sähköongelmien lisääntymistä ei havaittu. Fab säästi 10 000 dollaria vuodessa yli{12}} vaihdosta.
Tarkastuksen tarkistuslista
Kun katsot kellastunutta PFA-lämmitintä:
Keltaisen sävyn mania? Rakkula? Joustavuus? Toimiminen
Vaalea/Ei mitään Ei Ei Normaali (voidaan taivuttaa 180 astetta halkeilematta) Jatka käyttöä
Vaaleankeltainen Ei Ei Normaali Jatka huoltoa (paras eriste)
Keltainen keskitaso Ei Ei Jokseenkin jäykkäNäyttö joka vuosi
Tummankeltainen Ei Ei Stiff Voi olla tarpeen vaihtaa 1–2 vuoden kuluttua
Keltainen Ei Ei Hauras (halkeamia 90 asteen mutkassa) Vaihda 6 kuukauden välein
Mikä tahansa väri Kyllä Kyllä N/A Vaihda välittömästi
Päätelmä Vaaleankeltaisella PFA:lla on usein korkeampi dielektrinen lujuus
PFA-lämmittimen kellertävä läpikuultava vaippa lämpövanhentamisen jälkeen osoittaa usein korkeamman dielektrisen lujuuden (18–24 kV/mm) kuin puhtaan valkoisen lämmittimen (12–16 kV/mm). Tämä johtuu hehkutuksen parantuneesta kiteisyydestä. Vaaleankeltainen väri tyypillisestä käytöstä (500-3000 tuntia 150-200 asteessa) on parempi sähköeristyksenä. Älä hylkää lämmittimiä vain siksi, että ne ovat kellastuneet. Etsi halkeamia, rakkuloita, haurautta. Keltainen on hyvä, jos lämmitin pysyy joustavana ja sileänä. Vain tumma meripihka, ruskeat tai rikkinäiset pinnat viittaavat rappeutumiseen. Älä arvioi värin, vaan mekaanisen eheyden perusteella. Lämmitin kellastui, paras eriste voi olla. Luota siihen. Pidä se. Testaa sitä. Mutta vain jos se taipuu, ei katkea.
