چرا بخاری PFA با غلاف شفاف مایل به زرد ممکن است استحکام دی الکتریک بالاتری نسبت به یک بخاری سفید بکر داشته باشد؟

پس از سال ها استفاده در دماهای بالا (150 تا 200 درجه)، غلاف بخاری PFA به طور طبیعی از سفید / شفاف به زرد یا کهربایی تغییر می کند. این رنگ زرد از اکسیداسیون حرارتی ناخالصی های کمیاب در انتهای زنجیره ایجاد می شود تا گروه های کربونیل مزدوج ایجاد شود که نور آبی را جذب می کنند. به طور متناقض، PFA زرد شده گاهی اوقات دارای استحکام دی الکتریک بالاتری (15-25 کیلوولت بر میلی متر) نسبت به مواد سفید بکر (10-15 کیلوولت بر میلی متر) است. توضیح این است که زرد شدن مربوط به بلورینگی زیاد است. بازپخت حرارتی بلورینگی را از 45% به 55-60% افزایش می‌دهد و نواحی با کریستالین بالا مسیرهای بی‌شکل کمتری برای درختکاری الکتریکی دارند. لایه سطحی مایل به زرد (ضخامت 10{18}}50 میلیون متر) سازمان یافته تر و متراکم تر است و به عنوان یک مانع دی الکتریک عمل می کند. اما زردی بیش از حد (قهوه ای تیره یا سیاه) به معنای زوال و استحکام کمتر است. PFA خوب آنیل شده معیوب نیست. رنگ زرد کم رنگ یکنواخت مشخصه PFA خوب آنیل شده است.

زرد شدن در PFA: معنی آن چیست
PFA به طور طبیعی بی رنگ است. زرد شدن از طریق دو مکانیسم اتفاق می افتد:

اکسیداسیون انتهای زنجیره ای: گروه های انتهایی -CF2H در حضور اکسیژن در دمای 150-200 درجه سانتیگراد به -COF (کربونیل فلوراید) و -COOH (اسید کربوکسیلیک) اکسید می شوند. این گروه ها نور بنفش/آبی (زرد 400-450 نانومتر) را جذب می کنند و ظاهر می شوند.

آنیل حرارتی. زنجیره‌های پلیمری می‌توانند با حرارت دادن در دمای 150 تا 200 درجه برای دوره‌های طولانی، دوباره به کریستال‌های کامل‌تری تبدیل شوند. آنها متراکم تر و منظم تر هستند و نور را به طور متفاوتی پراکنده می کنند که به رنگ زرد کمک می کند.

زرد شدن (زرد روشن) در 500-1000 ساعت اول مربوط به افزایش بلورینگی از 45٪ به 55٪ است. همین افزایش در بلورینگی، استحکام دی الکتریک را نیز بهبود می بخشد، زیرا ولتاژ شکست نواحی کریستالی (≈ 30 کیلوولت بر میلی متر) بزرگتر از نواحی آمورف (≈ 10 کیلو ولت بر میلی متر) است. مرحله دوم (زرد تیره تا کهربایی، 2000-5000 ساعت) می تواند نشانه کاهش وزن مولکولی و ایجاد حفره هایی باشد که می تواند قدرت دی الکتریک را کاهش دهد.

قدرت دی الکتریک در مقابل درجه زرد شدن
بلورینگی ظاهری وضعیت PFA (%) ارزیابی قدرت دی الکتریک حالت شکست (kV/mm)
جدید، به صورت اکسترود شده سفید/نیمه شفاف 42-48 12-16 درختکاری از طریق مناطق بی شکل پایه
زرد روشن (500-1500 ساعت در 180 درجه سانتیگراد) زرد کم رنگ، شفاف 52-56 18-24 درختکاری با تاخیر، آستانه بالاتر بهترین دی الکتریک
زرد متوسط ​​(2000-3000 ساعت) زرد عمیق، مه کم 55–60 16–20 درختان در امتداد مرزهای کروی هنوز خوب است
زرد تیره/کهربایی (4000–6000 ساعت) کهربایی، شفاف 58–62 12–16 فضای خالی یا ریزترک در حال کاهش
قهوه ای/سیاه (بیش از حد گرم شده) قهوه ای مات/سیاه 40-50 (تخریب شده) 5-10 مسیرهای کربنی شده ناموفق
بخاری زرد روشن بعد از 2 سال کار در دمای 180 درجه به احتمال زیاد قدرت دی الکتریک قوی تری (18-24 کیلو ولت بر میلی متر) نسبت به بخاری تازه (12-16 کیلو ولت بر میلی متر) دارد. فقط به دلیل زرد بودن آن را تعویض نکنید.

چرا بلورینگی بالاتر استحکام دی الکتریک بهتر است
شکست دی الکتریک در PFA به دلیل حرکت بهمن الکترونی در مناطق بی شکل (چگالی کمتر، پیوندهای ضعیف تر) است. چگالی بیشتر پیوندها در تیغه‌های کریستالی زنجیره‌های فشرده شده متراکم میدان بالاتر مورد نیاز برای شتاب الکترون مسیر شکست باید در اطراف کریستالیت‌ها باشد و طول مسیر موثر را افزایش دهد. در PFA بسیار کریستالی (55-60%) میانگین مسیر آزاد الکترونها کوتاهتر و ولتاژ شکست بزرگتر است. رابطه V_break∝(بلورانه)^0.5 است.

ولتاژ شکست برای غلاف PFA با ضخامت 2 میلی متر در بلورینگی 45% 25-30 کیلوولت (12-15 کیلو ولت بر میلی متر) است. در بلورینگی 55 درصد به 35-45 کیلوولت (18-22 کیلوولت بر میلی متر) افزایش می یابد. پس زرد شدن بعد از 1000 ساعت کارکرد برای عایق الکتریکی خوب است.

وقتی زرد شدن خوب نیست
زرد شدن تنها زمانی یک نشانگر هشدار دهنده است که با موارد زیر همراه باشد:

ترک های سطحی (قابل مشاهده با بزرگنمایی 10×)

تورم یا تاول

افزایش شفافیت (از دست دادن شفافیت)

شکنندگی (ترک در غلاف هنگام خم شدن)

لکه های کربن سیاه (ردیابی قوس)

اگر PFA زرد شده باشد اما نیمه شفاف، صاف و انعطاف پذیر باقی بماند، احتمالاً بهبود یافته و تخریب نمی شود. برای بخاری هایی که بیش از 220 درجه کار می کنند، زردی تسریع می شود و ممکن است در 500 ساعت باعث آسیب شود.

نمونه میدان
در یک کارخانه نیمه هادی، آنها هر 2 سال یکبار تمام بخاری های PFA را بدون توجه به شرایط آنها تغییر دادند. بسیاری از بخاری های کشیده شده به رنگ زرد روشن و در حال کار بودند. آزمایشات نشان داد که قدرت دی الکتریک آنها 22 کیلو ولت بر میلی متر در مقابل 14 کیلو ولت بر میلی متر برای بخاری های جدید بود. فاب زمان تعویض بخاری شفاف و بدون ترک را به 4 سال افزایش داد. هیچ افزایشی در مشکلات الکتریکی مربوط به بخاری- مشاهده نشد. Fab 10000 دلار در سال با بیش از{12} جایگزینی صرفه جویی کرد.

چک لیست بازرسی
وقتی به بخاری PFA زرد شده نگاه می کنید:

شیدایی سایه زرد؟ تاول؟ انعطاف پذیری؟ بازیگری
رنگ پریده/هیچ نه خیر معمولی (می توان آن را 180 درجه بدون ترک خم کرد) ادامه عملیات
زرد روشن خیر نه عادی ادامه خدمات (بهترین دی الکتریک)
زرد متوسط ​​نه خیر مانیتور تا حدودی سفت و سخت هر سال
زرد تیره خیر نه سفت ممکن است طی 1 تا 2 سال تعویض شود
کهربا بدون شکننده (ترک در خمیدگی 90 درجه) هر 6 ماه یکبار تعویض کنید
هر رنگی بله بله خیر خیر بلافاصله تعویض کنید
نتیجه گیری PFA زرد روشن اغلب دارای قدرت دی الکتریک بالاتری است
یک غلاف شفاف مایل به زرد در بخاری PFA پس از پیری حرارتی اغلب قدرت دی الکتریک بالاتری (18-24 kV/mm) نسبت به یک بخاری سفید خالص (12-16 kV/mm) نشان می دهد. این به دلیل افزایش بلورینگی با بازپخت است. رنگ زرد روشن از عملکرد معمولی (500-3000 ساعت در 150-200 درجه) برای عایق الکتریکی ترجیح داده می شود. بخاری ها را فقط به این دلیل که زرد شده اند رد نکنید. به دنبال ترک، تاول، شکنندگی باشید. اگر بخاری انعطاف پذیر و صاف بماند، رنگ زرد خوب است. فقط سطوح کهربایی تیره، قهوه ای یا شکسته نشان دهنده انحطاط است. نه از روی رنگ، بلکه با یکپارچگی مکانیکی قضاوت کنید. بخاری زرد شده بهترین عایق شما ممکن است باشد. بهش اعتماد کن نگهش دار تستش کن اما فقط در صورت خم شدن، نه شکستن.