Plašt PFA grijača prirodno mijenja boju od netaknute bijele/prozirne do žućkaste ili jantarne tokom godina rada na visokim{0}}temperaturama (150–200 stepeni). Ovo žutilo je rezultat termičke oksidacije nečistoća u tragovima na krajevima lanca, stvarajući konjugirane karbonilne grupe koje apsorbiraju plavo svjetlo. Paradoksalno, požutjeli PFA često pokazuje veću dielektričnu čvrstoću (15-25 kV/mm) od netaknutog bijelog materijala (10-15 kV/mm). Razlog je to što žutilo korelira s naprednom kristalinom: termičko žarenje povećava kristalnost sa 45% na 55-60%, a regije više kristalnosti imaju manje amorfnih puteva za električno stablo. Požutjeli površinski sloj (debljine 10-50 µm) postaje uređeniji i gušći, djelujući kao dielektrična barijera. Međutim, pretjerano žutilo (tamno smeđe ili crno) ukazuje na degradaciju i smanjenu snagu. Ujednačena svijetložuta nijansa je znak dobro-žaljenog PFA, a ne defekt.
Šta žutilo znači u PFA
PFA je suštinski bezbojan. Žutilo se javlja kroz dva mehanizma:
Oksidacija krajeva lanca: Krajnje grupe u tragovima -CF₂H oksidiraju u -COF (karbonil fluorid) i -COOH (karboksilna kiselina) u prisustvu kiseonika na 150–200 stepeni. Ove grupe apsorbuju ljubičasto/plavo svjetlo (400-450 nm), izgledajući žuto.
Termičko žarenje: Produženo zagrijavanje na 150-200 stepeni omogućava polimernim lancima da se reorganiziraju u savršenije kristalite. Povećana gustina i red raspršuju svjetlost na drugačiji način, dodajući žuti izgled.
Prvih 500-1.000 sati žućenja (svijetložuto) korelira s povećanjem kristalnosti sa 45% na 55%. Ovo isto povećanje kristalnosti poboljšava dielektričnu čvrstoću jer kristalna područja imaju veći napon proboja (≈ 30 kV/mm) od amorfnih područja (≈ 10 kV/mm). Druga faza (tamno žuta do jantarna, 2.000-5.000 sati) može ukazivati na smanjenje molekularne težine i stvaranje praznina, što može smanjiti dielektričnu čvrstoću.
Dielektrična čvrstoća naspram jačine žućenja
| PFA Condition | Izgled | Kristalnost (%) | Dielektrična čvrstoća (kV/mm) | Breakdown Mode | Procjena |
|---|---|---|---|---|---|
| Novo, kao-izvučeno | Bijelo/providno | 42–48 | 12–16 | Stablo kroz amorfne zone | Polazna linija |
| Svijetlo žuta (500-1.500 sati na 180 stepeni) | Blijedo žuta, prozirna | 52–56 | 18–24 | Odloženo stablo, viši prag | Najbolji dielektrik |
| Srednje žuta (2.000–3.000 sati) | Dublje žuta, blago zamagljena | 55–60 | 16–20 | Drveće duž granica sferolita | Još uvijek dobro |
| Tamno žuta/jantarna (4.000–6.000 sati) | Amber, proziran | 58–62 | 12–16 | Praznine ili mikropukotine | Odbija |
| smeđa/crna (pregrijana) | Neprozirno smeđe/crno | 40–50 (degradirano) | 5–10 | Karbonizirane staze | Nije uspjelo |
Grejač koji je postao svetložut nakon 2 godine rada na 180 stepeni verovatno ima bolju dielektričnu čvrstoću (18–24 kV/mm) od potpuno novog grejača (12–16 kV/mm). Nemojte zamijeniti samo na osnovu žute boje.
Zašto veća kristalnost poboljšava dielektričnu čvrstoću
Dielektrični slom u PFA nastaje kada se lavina elektrona širi kroz amorfne regije (manja gustina, slabije veze). Kristalne lamele imaju gusto zbijene lance sa većom gustinom veze, što zahtijeva veće polje za ubrzanje elektrona. Putanja razbijanja mora se kretati oko kristalita, povećavajući efektivnu dužinu puta. U visoko kristalnom PFA (55–60%), srednji slobodni put za elektrone je kraći, a napon proboja je veći. Odnos je približno V_prekid ∝ (kristalnost)^0,5.
Za plašt od PFA debljine 2 mm, probojni napon pri 45% kristalnosti je 25–30 kV (12–15 kV/mm). Pri kristalnosti od 55% raste na 35–45 kV (18–22 kV/mm). Dakle, žutilo od 1000 radnih sati je korisno za električnu izolaciju.
Kada je žutilo loše
Žutilo je znak upozorenja samo kada ga prati:
Površinske pukotine(vidljivo pod povećanjem od 10x)
Blistingili otok
Povećanje neprozirnosti(gubitak translucencije)
Krhkost(plašt puca kada se savija)
Crne karbonske mrlje(praćenje luka)
Ako požutjela PFA ostane glatka, prozirna i fleksibilna, vjerovatno je poboljšana, a ne degradirana. Za grejače koji rade iznad 220 stepeni, žutilo se ubrzava i može dovesti do degradacije u roku od 500 sati.
Primjer polja
Poluprovodnička fabrika je mijenjala sve PFA grijače svake 2 godine, bez obzira na stanje. Mnogi uklonjeni grijači bili su svijetložuti i još uvijek funkcionalni. Testiranje je pokazalo da je njihova dielektrična čvrstoća bila 22 kV/mm u odnosu na . 14 kV/mm za nove grijače. Fab je produžio interval zamjene na 4 godine za grijače koji su ostali prozirni i nenapukli. Električni kvarovi u vezi{8}} grijača nisu se povećali. Fab je uštedio 10.000 dolara godišnje u nepotrebnim zamjenama.
Smjernica za inspekciju
Prilikom pregleda požutjelog PFA grijača:
| Yellow Shade | Ludo? | Žuljevi? | Fleksibilnost? | Akcija |
|---|---|---|---|---|
| Nema/bledo | br | br | Normalno (savija se za 180 stepeni bez pukotina) | Nastavite servis |
| Svijetlo žuta | br | br | Normalno | Nastavak servisa (najbolji dielektrik) |
| Srednje žuta | br | br | Pomalo ukočen | Pratiti godišnje |
| Tamno žuta | br | br | Ukočeno | Razmislite o zamjeni za 1-2 godine |
| Amber | br | br | Krhko (pukotine na krivini od 90 stepeni) | Zamijenite u roku od 6 mjeseci |
| Bilo koja nijansa | Da | Da | N/A | Odmah zamijenite |
Zaključak: Svijetložuti PFA često ima veću dielektričnu čvrstoću
PFA grijač sa žućkastim prozirnim omotačem nakon termičkog starenja često ima veću dielektričnu čvrstoću (18-24 kV/mm) od netaknutog bijelog grijača (12-16 kV/mm) zbog povećane kristalnosti od žarenja. Svijetlo žuta boja od normalnog rada (500-3.000 sati na 150-200 stepeni) je korisna za električnu izolaciju. Ne bacajte grijače samo na osnovu žućenja. Pregledajte ima li pukotina, plikova i lomljivosti. Ako grijač ostane gladak i fleksibilan, žuta je dobra. Samo tamno jantarne, smeđe ili ispucale površine ukazuju na degradaciju. Sudite po mehaničkom integritetu, a ne po boji. Požutjeli grijač može biti vaš najbolji izolator. Čuvajte ga, testirajte ga, vjerujte mu. Ali samo ako se savija bez loma.
