楊 燕 滕怡玫

（麥可羅泰克（常州）產(chǎn)品服務(wù)有限公司，江蘇 常州 213031）

0 前言

在電工、電子產(chǎn)品中，固體絕緣材料的應(yīng)用極為廣泛，而耐電痕化指數(shù)（PTI：Proof Tracking Index）對于固體絕緣材料的質(zhì)量控制可作為一種可接受判斷標(biāo)準(zhǔn)的方法之一。同時(shí)，耐電痕化指數(shù)（PTI）試驗(yàn)結(jié)果也是中國質(zhì)量認(rèn)證中心（CQC）在印制電路板領(lǐng)域認(rèn)證重要的檢測項(xiàng)目?；谶@一指標(biāo)的關(guān)鍵性，能夠正確操作試驗(yàn)，給出正確嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕Y(jié)果判定就顯得尤為重要。以下是筆者依據(jù)GB/T 4207-2012《固體絕緣材料耐電痕化指數(shù)和相比電痕化指數(shù)的測定方法》標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)驗(yàn)室的一些具體案例，總結(jié)分析在檢測過程中會影響結(jié)果判定的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和應(yīng)注意的某些細(xì)節(jié)。

1 試驗(yàn)原理

耐電痕化指數(shù)（PTI）測量是指連續(xù)5個(gè)試樣經(jīng)受50滴液滴期間未電痕化失效和不發(fā)生持續(xù)燃燒所對應(yīng)的耐電壓數(shù)值，以V表示。

被支撐試樣上表面幾乎為水平面，兩電極間施加一電應(yīng)力，電極間試樣表面經(jīng)受連續(xù)電解液滴，直到過電流裝置動作，或發(fā)生持續(xù)燃燒或直到試驗(yàn)通過。本實(shí)驗(yàn)主要模擬電氣設(shè)備在潮濕環(huán)境下工作時(shí)原材料的耐電痕化性能是差、一般還是優(yōu)良。在實(shí)際工作中，材料的PTI性能指標(biāo)是考慮產(chǎn)品安全性的重要參數(shù)之一（如圖1）。

圖1 耐漏電起痕試驗(yàn)儀（試驗(yàn)中）

2 環(huán)境條件

2.1 試樣條件處理

依據(jù)GB/T 4207-2012《固體絕緣材料耐電痕化指數(shù)和相比電痕化指數(shù)的測定方法》標(biāo)準(zhǔn)要求，如無另有規(guī)定，試樣應(yīng)在（23±5）℃，（50±10）%RH下保持至少24 h。樣品一般在運(yùn)輸過程中，受氣候環(huán)境影響導(dǎo)致性能不穩(wěn)定，如果直接進(jìn)行試驗(yàn)，很可能會出現(xiàn)幾個(gè)試樣數(shù)據(jù)表現(xiàn)不一致或結(jié)果判定不準(zhǔn)確的情況。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在（23±5）℃、（50±10）%RH下保持至少24 h的目的也在于使試驗(yàn)樣品特性達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，從而得出最真實(shí)的數(shù)據(jù)結(jié)果。

2.2 試驗(yàn)環(huán)境

依據(jù)GB/T 4207-2012標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，試驗(yàn)應(yīng)在環(huán)境溫度23 ℃±5 ℃進(jìn)行。 同時(shí)需要注意的是，試驗(yàn)所用的溶液A，NH4Cl溶液應(yīng)在23 ℃±1 ℃時(shí)，其電阻率為3.95Ω.m±0.05Ω.m。

綜上所述：試樣的條件處理、試驗(yàn)環(huán)境及溶液配制是保證檢測結(jié)果客觀正確的前提。

3 試樣要求

試樣應(yīng)光滑，如無擦傷、瑕疵、雜質(zhì)等。當(dāng)電解液滴至在試樣表面時(shí)，如果表面不光滑，電解液可能會順擦傷紋路延伸或集中，從而導(dǎo)致樣品表面試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)的瞬時(shí)電解液量無法滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。

尺寸要求應(yīng)不小于15 mm×15 mm，規(guī)定尺寸要求的主要目的在于確保檢測過程中沒有電解液流出試樣邊緣，同時(shí)也避免已試驗(yàn)的區(qū)域影響到未試驗(yàn)的材料區(qū)域。

試樣厚度應(yīng)為3 mm或更厚，若客戶提供樣品小于3 mm，則應(yīng)使其所送樣品材料可疊加到至少3 mm厚度且所疊樣品尺寸最好保持一致。由于PTI試驗(yàn)的試樣支撐件載體為厚度不低于4 mm的玻璃板，試驗(yàn)過程中電解液滴至樣品時(shí)會產(chǎn)生大量熱量，熱量的耐受也是PTI試驗(yàn)的考察之一。如果直接滴至在薄樣品上，產(chǎn)生的熱量就會很快被底部玻璃板快速傳遞分散，失去了樣品耐受電解液熱量的作用，從而影響試驗(yàn)結(jié)果的判定。

4 電解液（NH4Cl溶液）

電解液標(biāo)準(zhǔn)有規(guī)定A和B兩種溶液，因?qū)嶋H檢測案例中以溶液A（NH4Cl溶液）選擇居多，故本文電解液即為溶液A。

GB/T 4207-2012規(guī)定：NH4Cl溶液的配制應(yīng)將純度不小于99.8%的分析純無水氯化銨（NH4Cl）溶解在電導(dǎo)率不超過1 mS/m的去離子水中。在23 ℃±1 ℃時(shí)，NH4CL溶液電阻率為（395±5）Ω.cm。筆者在實(shí)際檢測過程中發(fā)現(xiàn)，NH4Cl溶液的電阻率受溫度影響較大，隨著溶液電阻率的減小會加速材料的電痕化，所以在配制溶液時(shí)，應(yīng)保證去離子水溫度為23 ℃±1 ℃，這一點(diǎn)可通過恒溫水浴對配制溶液進(jìn)行控制。

配制溶液的環(huán)境溫度應(yīng)控制在23 ℃±5 ℃，同時(shí)溶液配制好后應(yīng)在其試劑瓶上貼上配制日期（精確到具體時(shí)間）、溶液名稱、配制人的標(biāo)識。通常一個(gè)完整的PTI試驗(yàn)需要5 h以上，為防止溶液水分的蒸發(fā)，筆者建議溶液配制好后最好用鋁箔紙或其他材料將溶液瓶口封住，以最大限度的防止溶液蒸發(fā)從而影響NH4Cl溶液的電阻率。每次試驗(yàn)前，都應(yīng)重新配制溶液，且應(yīng)用電導(dǎo)率儀對溶液進(jìn)行測量。理論上一次溶液的使用時(shí)間不超過8 h。

5 滴液裝置的清洗

每次試驗(yàn)前，滴液裝置中會有一些上次試驗(yàn)留下的殘液，這些殘液由于蒸發(fā)或某些化學(xué)變化，其濃度和電阻率已不滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求。因此，在每次試驗(yàn)前必須對滴液裝置進(jìn)行清洗。建議清洗的步驟為：（1）試驗(yàn)前，先將去離子水倒入滴液裝置，讓去離子水流出大約100滴，以去掉滴液裝置中濃度較大的殘液；（2）試驗(yàn)開始時(shí)，將配置好的正確濃度的溶液裝入滴液裝置，讓溶液先流出大約100滴，從而使得流出溶液的濃度與電阻率符合標(biāo)準(zhǔn)要求。完成以上清洗步驟后，方可正式開始試驗(yàn)。

表1 PTI試驗(yàn)結(jié)果示例

6 結(jié)果現(xiàn)象的判定

GB/T 4207-2012標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定對于結(jié)果判定的描述：規(guī)定數(shù)量的試樣（一般推薦試樣數(shù)為5個(gè)）應(yīng)經(jīng)受住在第50滴液滴已經(jīng)滴下后，至少25 s無電痕化失效，無持續(xù)燃燒發(fā)生。之前筆者實(shí)驗(yàn)室在參與CQC比對時(shí)，比對結(jié)果樣品的PTI值普遍偏高。在后續(xù)整改時(shí)發(fā)現(xiàn)，工程師在PTI值的判定完全依賴于漏電起痕試驗(yàn)儀設(shè)備的過流裝置動作，過流裝置動作不再繼續(xù)，則判定為電痕化失效，但忽略了標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于應(yīng)“無持續(xù)燃燒”現(xiàn)象的描述。

在實(shí)際案例中發(fā)現(xiàn)，某些材料尤其是塑料類產(chǎn)品，經(jīng)常會出現(xiàn)持續(xù)性的燃燒現(xiàn)象但還未達(dá)到設(shè)備過流裝置的動作條件。這個(gè)時(shí)候往往認(rèn)為電痕化還未完全失效，但依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中對于失效的現(xiàn)象描述這種情況其實(shí)樣品已經(jīng)判定為電痕化失效。正是由于對于標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果判定描述的理解不是很透徹，從而出現(xiàn)PTI值偏高的現(xiàn)象。

在這里強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于結(jié)果判定的描述，是希望工程師在試驗(yàn)過程中還應(yīng)關(guān)注樣品有無持續(xù)燃燒發(fā)生的這一現(xiàn)象細(xì)節(jié)而不是僅僅依賴于設(shè)備過流裝置的動作，否則對于樣品的PTI值判定是不準(zhǔn)確的（見表1）。

7 結(jié)語

PTI試驗(yàn)的流程環(huán)節(jié)較多，對于結(jié)果的影響因素也較多。例如：環(huán)境溫濕度的控制，配制NH4Cl溶液所用的去離子水的電阻率要求，電極的尺寸及磨損程度，工程師的操作等均會對試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生一定影響。筆者本次主要針對在試驗(yàn)過程中，容易忽略的一些細(xì)節(jié)但也會直接影響結(jié)果判定的因素進(jìn)行闡述，希望對試驗(yàn)人員有所幫助。材料的耐電痕化性能指標(biāo)（PTI值）是考慮產(chǎn)品安全性的重要參數(shù)之一，正是由于這一指標(biāo)的重要性，更應(yīng)在測試過程中確保每一步操作、每一個(gè)參數(shù)都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求。本著嚴(yán)謹(jǐn)、客觀、公正的態(tài)度進(jìn)行試驗(yàn)，真實(shí)反應(yīng)材料本身的PTI值，這樣的結(jié)果才更具有參考意義。