電氣電子產(chǎn)品用非金屬材料的性能探討

【摘要】電氣電子非金屬材料的耐熱、耐燃、耐漏電起痕、物理機(jī)械性能是確保電氣安全的重要方面，依照電氣電子產(chǎn)品特征和要求選取合理的材料，是保障電氣電子產(chǎn)品安全性和可靠性的基礎(chǔ)。本文主要對電氣電子產(chǎn)品用非金屬材料的性能進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】電氣電子產(chǎn)品;非金屬材料;性能

引言

在電氣電子產(chǎn)品中，非金屬材料和絕緣材料的耐熱、耐燃、耐電痕化等性能在一定程度上影響著產(chǎn)品的安全性[1]。電氣電子產(chǎn)品試驗(yàn)人員必須熟練掌握試驗(yàn)的相關(guān)技能，還必須深入了解各項(xiàng)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求展開操作，從而起到對材料層層把關(guān)的效果，檢驗(yàn)出不達(dá)標(biāo)的材料，及時(shí)進(jìn)行處理，防止這類產(chǎn)品應(yīng)用在電氣電子設(shè)備中埋下安全隱患。文中以電氣電子非金屬材料的性能為研究依據(jù)，對非金屬材料的耐熱性、耐燃性及耐漏性能展開分析，提出非金屬材料物理機(jī)械性能的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

一、電氣電子產(chǎn)品用非金屬材料的耐熱性能試驗(yàn)

（一）球壓試驗(yàn)

實(shí)施球壓試驗(yàn)是檢測電氣電子產(chǎn)品耐熱性能的試驗(yàn)，用來測試電氣電子產(chǎn)品及其零件部位絕緣材料的耐性性，其中不包含陶瓷在內(nèi)。整個(gè)試驗(yàn)過程采用20n±0.2n的負(fù)荷由半徑為2.5mm的鋼球壓于厚度大于3mm的樣品表層，試驗(yàn)過程的溫度保持1h，經(jīng)過冷卻之后對壓痕的尺寸進(jìn)行測量。依照壓痕尺寸的情況類評(píng)價(jià)樣品處在試驗(yàn)溫度內(nèi)的耐熱情況。相關(guān)規(guī)定表面壓痕的最大的尺寸不得大于2.0mm試為該產(chǎn)品合格。在試驗(yàn)過程中必須注意以下幾點(diǎn)：

①合理控制加熱箱的溫度：在實(shí)際實(shí)驗(yàn)的過程中，必須對加熱箱的溫度進(jìn)行合理掌控，確保加熱箱處于穩(wěn)定的溫度之內(nèi)，保障其熱平衡，尤其是做好開關(guān)門溫度的控制。

②球壓試驗(yàn)裝置：保障壓力球表面處于光滑的狀態(tài)，如果壓力球出現(xiàn)磨損或者不圓滑的情況會(huì)影響實(shí)驗(yàn)樣品的受力，導(dǎo)致整個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)偏差;所選擇的樣品支架必須確保試驗(yàn)樣品處在水平狀態(tài);樣品支架必須有充足的強(qiáng)度來支撐負(fù)載裝置;在試驗(yàn)樣品由加熱箱安裝時(shí)期，樣品支架必須有良好的質(zhì)量來阻止試驗(yàn)溫度不斷減小[2]。

③科學(xué)選取試驗(yàn)樣品：所選擇的的試驗(yàn)樣品不論從大小、厚度都必須符合標(biāo)準(zhǔn)要求，表面不能出現(xiàn)明顯的凹凸。

④測量壓痕：對壓痕測量的方法包含發(fā)射法、投影法、圖像測量法等，可以根據(jù)測量的實(shí)際情況選取合適的辦法。必須注意，不管選用何種方法必須進(jìn)行反復(fù)測量，把多種因素對測量結(jié)果的影響考慮在內(nèi)。確保測量出最正確的壓痕直徑。

（二）維卡軟化溫度

維卡軟化溫度是掌控產(chǎn)品質(zhì)量及判定非金屬材料耐熱性能的主要指標(biāo)之一，試驗(yàn)的過程依照GB/T1633實(shí)施，壓針的橫截面積作為1mm2，經(jīng)過添加負(fù)荷之后，采用烘箱或加熱裕讓樣品快速升溫，如果壓針刺在1mm的樣品深度此時(shí)的溫度為維卡軟化溫度。根據(jù)維卡軟化的溫度數(shù)值，結(jié)合非金屬材料的外觀及加工等不同因素綜合判斷，這是進(jìn)行球壓試驗(yàn)的結(jié)果審核的最初階段。

二、電氣電子產(chǎn)品用非金屬材料的耐燃性能試驗(yàn)

（一）灼熱絲試驗(yàn)

灼熱絲試驗(yàn)就是采用模擬技術(shù)評(píng)測灼熱元件或過載電阻一系列熱源在較短的時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致熱應(yīng)力影響著火的危險(xiǎn)性能。試驗(yàn)所選用的灼熱絲是標(biāo)準(zhǔn)的電阻絲環(huán)，采用電加熱至合適的溫度，確保灼熱絲的頂端接觸樣品上升至規(guī)定的30s內(nèi)之后離開，觀察樣品的燃燒狀況，灼熱絲離開30s之內(nèi)樣品不會(huì)繼續(xù)燃燒且不引燃絹紙則判定該溫度適合灼熱絲試驗(yàn)。灼熱絲試驗(yàn)過程中，試驗(yàn)儀器對結(jié)果產(chǎn)生很大的影響，選用滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的灼熱絲試驗(yàn)裝置，對獲取正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)揮著重要作用。灼熱絲試驗(yàn)主要針對非金屬材料的部件，所考核的對象是其燃燒性能，灼熱絲的可燃性指數(shù)及其起燃溫度基于非金屬材料繪制成標(biāo)準(zhǔn)樣塊，考察材料的燃燒性能。必須注意所選用的材料的厚度，假設(shè)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)只要求接受某一溫度灼熱絲實(shí)驗(yàn)，如果材料的GWFL結(jié)果大于或等于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的溫度值，同時(shí)該材料的厚度不超過實(shí)際運(yùn)用的最小厚度，那么則說明該材料達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)需求。

（二）針焰試驗(yàn)

針焰試驗(yàn)是評(píng)測可能由其他著火元件引起的小火焰對實(shí)驗(yàn)樣品的影響。試驗(yàn)過程采用0.5mm內(nèi)徑的幀產(chǎn)生12mm高的火焰添加在試驗(yàn)樣品表面，觀察樣品燃燒及滴落物的情況。針焰移去之后樣品及鋪底層的余灼時(shí)間必須不超過30s方為合格。電氣電子產(chǎn)品及其部件在出現(xiàn)故障或過載情況出現(xiàn)時(shí)，或許出現(xiàn)過高的溫度或燃燒到周圍的零件。電氣電子產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對非金屬材料的耐燃性提出新的要求。

一般情況下，外部零件實(shí)施5500C的灼熱絲試驗(yàn)或在實(shí)驗(yàn)樣品厚度不大于有關(guān)部件的狀態(tài)下，材料燃燒燈具最少為HB40。那些支撐帶電部分，依照有沒有人照管展開分類，把有人照管的載流設(shè)置在大于0.5A，灼熱絲的溫度設(shè)置為7500C，其工作載流不能大于0.5A。對于無人照管的工作地帶，其工作載流設(shè)置不能大于0.2A，灼熱絲的起燃溫度最少是775oC。如果灼熱絲的后燃時(shí)間大于2S，必須對附近部件實(shí)施針焰試驗(yàn)，不過試驗(yàn)樣品其厚度小于有關(guān)部件，材料燃燒等級(jí)為V-0、V-1的部件不展開針焰試驗(yàn)。分析達(dá)不到針焰試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的因素如下：通常情況下，出現(xiàn)下列兩種情況展開針焰試驗(yàn)：（1）有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格規(guī)定必須實(shí)施針焰試驗(yàn);（2）因非金屬產(chǎn)品的某一部位規(guī)定范圍內(nèi)其他材料展開灼熱絲試驗(yàn)后燃的時(shí)間比2s大，且該部位為設(shè)置火焰屏蔽裝置，則該部位必須實(shí)施針焰試驗(yàn)。第二種情況下展開的針焰試驗(yàn)出現(xiàn)不合格的幾率較多，因展開針焰試驗(yàn)的部位多數(shù)是基于標(biāo)準(zhǔn)未設(shè)置比較高的阻燃要求，因此對產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)沒有把這些部位必須接受針焰試驗(yàn)考慮其中，沒有選用高阻燃的材料進(jìn)行設(shè)計(jì)。所以想要確保針焰試驗(yàn)合理可以從以下幾個(gè)方面入手：首先可以提升與其相關(guān)部位必須展開灼熱絲實(shí)驗(yàn)材料的阻燃等級(jí)，防止灼熱絲試驗(yàn)出現(xiàn)起火或后燃大于2s的情況，由此避免必須采取針焰試驗(yàn)。其次對實(shí)施針焰試驗(yàn)材料的阻燃等級(jí)進(jìn)行提升，確保其阻燃等級(jí)可以經(jīng)得起針焰試驗(yàn)的要求。

三、電氣電子產(chǎn)品用非金屬材料的物理機(jī)械性能試驗(yàn)

（一）非金屬材料的拉伸試驗(yàn)

該試驗(yàn)就是對非金屬材料處在拉伸力的狀態(tài)下，材料出現(xiàn)變形、伸長、出現(xiàn)應(yīng)力，甚至出現(xiàn)斷裂的情況。塑料、泡沫、橡膠分別根據(jù)GB/T 1040、GB/T6344、GB/T528的標(biāo)準(zhǔn)展開操作。進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)根據(jù)把標(biāo)準(zhǔn)樣條夾住其兩頭的夾具分離出現(xiàn)對樣品的拉伸力，夾具的分離速率就是樣品拉伸速率。對樣品在整個(gè)拉伸試驗(yàn)中的受力情況進(jìn)行記錄，在樣品上事先把兩個(gè)標(biāo)記線之間的距離做好，直至樣品出現(xiàn)斷裂，由可以得出測定樣品的拉伸強(qiáng)度。斷裂強(qiáng)度及拉伸斷裂伸長率等相關(guān)性能[3]。

（二）非金屬性材料的彎曲試驗(yàn)

該試驗(yàn)選用三點(diǎn)式的彎曲模型展開，塑料、泡沫材料依照GB/T9341和GB/T8812的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施。試驗(yàn)的過程中在樣品下面設(shè)定長度的兩端之上給予兩個(gè)支撐，處于兩個(gè)支撐點(diǎn)的中心上方采用可控速率的壓頭完成整個(gè)試壓過程，確保樣品出現(xiàn)彎曲變形。對整個(gè)彎曲過程的受力及樣品變形情況進(jìn)行觀察記錄，測出樣品的彎曲強(qiáng)度、模量等數(shù)值。

（三）評(píng)估材料的沖擊性能

沖擊試驗(yàn)就是對材料收到外界的沖擊力出現(xiàn)斷裂的抵抗能力進(jìn)行測試。進(jìn)行沖擊力試驗(yàn)一般有兩種形式，一是懸臂梁沖擊，二是簡支梁沖擊模式。兩種試驗(yàn)方法的區(qū)別是懸臂梁沖擊試驗(yàn)過程中條形樣品會(huì)垂直擺放，把樣品的下半部夾住，擺錘運(yùn)動(dòng)平面與樣條長度方向位于同一個(gè)平面之內(nèi);簡支梁沖擊試驗(yàn)是把樣條平行擺放，兩端支撐力來自沖擊方向的后方，擺錘整個(gè)運(yùn)動(dòng)平面與樣條長度方度方向處于垂直狀態(tài)。樣品可以出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化缺口或沒有缺口。由擺錘沖擊把樣品破壞之后依照擺錘余下的能量測出樣品早破壞消耗的能量值，從而達(dá)到試驗(yàn)樣品的沖擊強(qiáng)度。

四、結(jié)語

電氣電子產(chǎn)品用非金屬材料的不同性能對該產(chǎn)品的安全及可靠性發(fā)揮著不可替代的作用，文中以電氣電子非金屬材料的性能為研究依據(jù)，分析了電氣電子非金屬材料的耐熱、耐熱、耐漏起痕、等相關(guān)性能，為日后合理使用非金屬材料提供了有效依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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[2]閆國卿，許振明.信息存儲(chǔ)介質(zhì)的安全銷毀方法及資源化技術(shù)[J].材料導(dǎo)報(bào)，2013，27（3）：12-17，31.

[3]毛書勤，劉劍，李靜秋等.空間用非金屬材料揮發(fā)特性分析[J].電子工藝技術(shù)，2014，35（3）：167-169.

作者簡介：王佐（1962—），女，湖北襄陽人，工程師，主要從事電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)。