關(guān)于絕緣介質(zhì)及水對(duì)滅弧室瓷封氧化的探討

宿明超 李啟孝 李一丹 茍嬌嬌 王濤

摘要：真空滅弧室主體零件為銅材，各焊接部位使用的焊料在生產(chǎn)過程中會(huì)存在多種不合格特征，其中滅弧室瓷封顯示黃色、綠色為滅弧室外觀不合格特征之一。

本文根據(jù)滅弧室加工環(huán)境提出兩種滅弧室容易接觸到的介質(zhì)，即水、絕緣介質(zhì)，并進(jìn)行相應(yīng)試驗(yàn)，最終驗(yàn)證莫種介質(zhì)能夠引起滅弧室瓷封顯示黃色、綠色。

關(guān)鍵詞：水;絕緣介質(zhì);黃色;綠色

引言

真空滅弧室主體零件為金屬銅，同時(shí)含有用于絕緣的瓷殼，輔助運(yùn)動(dòng)的波紋管。所有的零件均通過“一次封排”使用焊料進(jìn)行焊接組裝。所謂的“一次封排”就是先把滅弧室的零件組裝（釬焊）成部件，如動(dòng)管芯、靜管芯等，然后按封排的滅弧室圖紙裝配成整管在高真空爐中釬焊、零件去氣，降溫過程中各焊縫被密封。真空滅弧室，瓷封焊接部位使用的焊料含有銀銅原子^[1]。在生產(chǎn)過程中真空滅弧室的銅材氧化大部分顯現(xiàn)為紅色，瓷封處氧化為黃色或綠色，上述幾種氧化在夏季陰雨天發(fā)生頻繁。

滅弧室加工工步較多，加工環(huán)境比較相似，本文提出對(duì)滅弧室直接接觸的兩種介質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)，即水、絕緣介質(zhì)，驗(yàn)證兩種介質(zhì)是否會(huì)引起滅弧室的瓷封發(fā)黃發(fā)綠。

1 ?問題的提出

2015年滅弧室生產(chǎn)過程中出現(xiàn)瓷封有黃綠色的現(xiàn)象。滅弧室瓷封在鍍銀前能夠直接接觸的介質(zhì)主要是絕緣介質(zhì)，在電鍍時(shí)能夠接觸的介質(zhì)為水。早在使用絕緣介質(zhì)之前曾有人對(duì)絕緣介質(zhì)是否會(huì)對(duì)腐蝕性及其他可能的影響進(jìn)行復(fù)雜的研究及論證，結(jié)果是絕緣介質(zhì)沒有腐蝕性，不會(huì)造成損傷等不利因素。根據(jù)生產(chǎn)使用的絕緣介質(zhì)及其他能夠接觸的介質(zhì)在滅弧室上進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證接觸的介質(zhì)能否引起滅弧室瓷封的發(fā)黃發(fā)綠。

2 ?驗(yàn)證過程

在制造業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)場上是無法尋找像實(shí)驗(yàn)室一樣的理想環(huán)境的。我們根據(jù)現(xiàn)場幾個(gè)廠房的實(shí)際情況，模擬一個(gè)相似的環(huán)境。

高濕度環(huán)境的模擬。在滅弧室的瓷封上灑水，并放置一段時(shí)間，進(jìn)行揮發(fā)試驗(yàn)。即直接以溶液的形式并進(jìn)行液體的揮發(fā)，模擬高濕度的環(huán)境。

低濕度環(huán)境的模擬。提高滅弧室瓷封表面的空氣流動(dòng)，減少空氣中的水分子在瓷封表面的停留時(shí)間，以風(fēng)干的形式，模擬低濕度環(huán)境。通過放置在有氣壓差的廠房通道中得以實(shí)現(xiàn)地濕度的環(huán)境。

試驗(yàn)樣品：整管封排后未進(jìn)行任何加工的滅弧室，型號(hào)為我廠生產(chǎn)的TDX-1。滅弧室外觀質(zhì)量正常，瓷封處呈淡淡的銀白色。

試驗(yàn)日期及處置時(shí)間：2015年8月，處置后的試驗(yàn)品放置5天。

試驗(yàn)場地：廠房1通道（通道中有氣壓差引起的空氣流動(dòng)，即有空氣對(duì)流）、廠房2（無空氣對(duì)流）。在兩個(gè)試驗(yàn)場地周圍均有老煉設(shè)備，并且每日正常作業(yè)。

試驗(yàn)介質(zhì)：水（取自清潔區(qū)域的水）、絕緣介質(zhì)（用于滅弧室的老煉）

試驗(yàn)數(shù)量：7種方案各5只產(chǎn)品。

其他說明：兩種介質(zhì)互不相容，且不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

具體方案的實(shí)施及試驗(yàn)結(jié)果如下表：

3 現(xiàn)象分析

3.1 對(duì)比方案1、方案2、方案3，在有水的條件下，進(jìn)行揮發(fā)試驗(yàn)的滅弧室瓷封會(huì)出現(xiàn)發(fā)黃發(fā)綠現(xiàn)象。而絕緣介質(zhì)的介入，沒有使滅弧室瓷封產(chǎn)生發(fā)黃發(fā)綠現(xiàn)象。

3.2 對(duì)比方案4、方案5、方案6，即使在有水的條件下，使用高壓空氣對(duì)瓷封上的水做吹處理，將表面的水去除，不會(huì)產(chǎn)生瓷封黃綠色的現(xiàn)象。在滅弧室瓷封接觸水后，在一段時(shí)間內(nèi)（如5min）將瓷封的水做充分的處理，便不會(huì)產(chǎn)生瓷封發(fā)黃發(fā)綠的現(xiàn)象。

3.3 方案7與方案1、方案4的對(duì)比，說明無對(duì)流的高濕度環(huán)境能夠產(chǎn)生瓷封黃綠色的現(xiàn)象。

4 ?機(jī)理分析

我們知道大氣中78%為氮?dú)猓?1%為氧氣，還有0.94%的稀有氣體與0.03%的其他氣體。稀有氣體與其他氣體其中含有SO₃、HCl、Cl₂等氣體分子。SO₃、HCl遇水成硫酸與鹽酸，Cl₂在宇宙射線、閃電、紫外線、微量元素輻射等作用下會(huì)吸附電子，形成Cl^-離子，在遇到水中的H⁺成鹽酸。

SO₃+H₂O=H₂SO₄

HCL+H₂O=H₃O⁺+CL^-

夏季多陰雨天氣，廠房內(nèi)比較潮濕。同一個(gè)廠房內(nèi)的老煉設(shè)備與檢測設(shè)備在加工過程中會(huì)有電火花的產(chǎn)生。同時(shí)用于滅弧室烘裝測試加工的幾個(gè)廠房中均有用于清潔衛(wèi)生的清洗區(qū)域。

瓷封所使用的焊料含有銀銅原子，其金屬原子容易失去電子，與周圍環(huán)境的酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，金屬失去電子。Cu原子失去電子變成Cu²⁺，同時(shí)Cu在空氣中的H₂O與CO₂的共同作用下生成綠色的CuCO₃·Cu（OH）₂，Cu²⁺在潮濕的環(huán)境下，與空氣中的HCL發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，變成黃色的[CuCl₄]^2-。

真空滅弧室的瓷封之所以顯示黃色、綠色，就是在上述原子及正負(fù)離子的共同作用產(chǎn)生的。在潮濕的環(huán)境及附近有電火花的情況下，銅原子失去電子就會(huì)產(chǎn)生黃綠色的現(xiàn)象。瓷封黃綠的不合格特征是夏季廠房過于潮濕所導(dǎo)致。

5 ?結(jié)語

5.1 ?水能夠?qū)е聹缁∈液缚p處顯黃綠色，但受一定的環(huán)境影響;焊縫接觸水后暴漏空氣時(shí)間越長，黃綠色情況越重;在一定的潮濕環(huán)境下（如陰雨天），滅弧室焊縫處會(huì)顯黃綠色。

5.2 ?滅弧室接觸介質(zhì)后，在5分鐘內(nèi)使用高壓空氣將介質(zhì)吹凈，能夠有效的避免發(fā)黃發(fā)綠現(xiàn)象的發(fā)生。

5.3 當(dāng)前使用的絕緣介質(zhì)不能導(dǎo)致滅弧室的瓷封顯示黃綠色。瓷封黃綠色的不合格特征是夏季廠房過于潮濕所導(dǎo)致。

參考文獻(xiàn)

[1]王季梅主編.真空滅弧室設(shè)計(jì)、制造及其應(yīng)用[M].陜西：西安交通大學(xué)出版社.1993：152-153.