电气电子产品用非金属材料的性能探讨

【摘要】电气电子非金属材料的耐热、耐燃、耐漏电起痕、物理机械性能是确保电气安全的重要方面，依照电气电子产品特征和要求选取合理的材料，是保障电气电子产品安全性和可靠性的基础。本文主要对电气电子产品用非金属材料的性能进行分析。

【关键词】电气电子产品;非金属材料;性能

引言

在电气电子产品中，非金属材料和绝缘材料的耐热、耐燃、耐电痕化等性能在一定程度上影响着产品的安全性[1]。电气电子产品试验人员必须熟练掌握试验的相关技能，还必须深入了解各项评定标准，依照相关标准要求展开操作，从而起到对材料层层把关的效果，检验出不达标的材料，及时进行处理，防止这类产品应用在电气电子设备中埋下安全隐患。文中以电气电子非金属材料的性能为研究依据，对非金属材料的耐热性、耐燃性及耐漏性能展开分析，提出非金属材料物理机械性能的试验标准。

一、电气电子产品用非金属材料的耐热性能试验

（一）球压试验

实施球压试验是检测电气电子产品耐热性能的试验，用来测试电气电子产品及其零件部位绝缘材料的耐性性，其中不包含陶瓷在内。整个试验过程采用20n±0.2n的负荷由半径为2.5mm的钢球压于厚度大于3mm的样品表层，试验过程的温度保持1h，经过冷却之后对压痕的尺寸进行测量。依照压痕尺寸的情况类评价样品处在试验温度内的耐热情况。相关规定表面压痕的最大的尺寸不得大于2.0mm试为该产品合格。在试验过程中必须注意以下几点：

①合理控制加热箱的温度：在实际实验的过程中，必须对加热箱的温度进行合理掌控，确保加热箱处于稳定的温度之内，保障其热平衡，尤其是做好开关门温度的控制。

②球压试验装置：保障压力球表面处于光滑的状态，如果压力球出现磨损或者不圆滑的情况会影响实验样品的受力，导致整个实验结果出现偏差;所选择的样品支架必须确保试验样品处在水平状态;样品支架必须有充足的强度来支撑负载装置;在试验样品由加热箱安装时期，样品支架必须有良好的质量来阻止试验温度不断减小[2]。

③科学选取试验样品：所选择的的试验样品不论从大小、厚度都必须符合标准要求，表面不能出现明显的凹凸。

④测量压痕：对压痕测量的方法包含发射法、投影法、图像测量法等，可以根据测量的实际情况选取合适的办法。必须注意，不管选用何种方法必须进行反复测量，把多种因素对测量结果的影响考虑在内。确保测量出最正确的压痕直径。

（二）维卡软化温度

维卡软化温度是掌控产品质量及判定非金属材料耐热性能的主要指标之一，试验的过程依照GB/T1633实施，压针的横截面积作为1mm2，经过添加负荷之后，采用烘箱或加热裕让样品快速升温，如果压针刺在1mm的样品深度此时的温度为维卡软化温度。根据维卡软化的温度数值，结合非金属材料的外观及加工等不同因素综合判断，这是进行球压试验的结果审核的最初阶段。

二、电气电子产品用非金属材料的耐燃性能试验

（一）灼热丝试验

灼热丝试验就是采用模拟技术评测灼热元件或过载电阻一系列热源在较短的时间内导致热应力影响着火的危险性能。试验所选用的灼热丝是标准的电阻丝环，采用电加热至合适的温度，确保灼热丝的顶端接触样品上升至规定的30s内之后离开，观察样品的燃烧状况，灼热丝离开30s之内样品不会继续燃烧且不引燃绢纸则判定该温度适合灼热丝试验。灼热丝试验过程中，试验仪器对结果产生很大的影响，选用满足标准要求的灼热丝试验装置，对获取正确的实验结果发挥着重要作用。灼热丝试验主要针对非金属材料的部件，所考核的对象是其燃烧性能，灼热丝的可燃性指数及其起燃温度基于非金属材料绘制成标准样块，考察材料的燃烧性能。必须注意所选用的材料的厚度，假设产品的标准只要求接受某一温度灼热丝实验，如果材料的GWFL结果大于或等于产品标准内的温度值，同时该材料的厚度不超过实际运用的最小厚度，那么则说明该材料达到标准需求。

（二）针焰试验

针焰试验是评测可能由其他着火元件引起的小火焰对实验样品的影响。试验过程采用0.5mm内径的帧产生12mm高的火焰添加在试验样品表面，观察样品燃烧及滴落物的情况。针焰移去之后样品及铺底层的余灼时间必须不超过30s方为合格。电气电子产品及其部件在出现故障或过载情况出现时，或许出现过高的温度或燃烧到周围的零件。电气电子产品标准对非金属材料的耐燃性提出新的要求。

一般情况下，外部零件实施5500C的灼热丝试验或在实验样品厚度不大于有关部件的状态下，材料燃烧灯具最少为HB40。那些支撑带电部分，依照有没有人照管展开分类，把有人照管的载流设置在大于0.5A，灼热丝的温度设置为7500C，其工作载流不能大于0.5A。对于无人照管的工作地带，其工作载流设置不能大于0.2A，灼热丝的起燃温度最少是775oC。如果灼热丝的后燃时间大于2S，必须对附近部件实施针焰试验，不过试验样品其厚度小于有关部件，材料燃烧等级为V-0、V-1的部件不展开针焰试验。分析达不到针焰试验标准的因素如下：通常情况下，出现下列两种情况展开针焰试验：（1）有关标准严格规定必须实施针焰试验;（2）因非金属产品的某一部位规定范围内其他材料展开灼热丝试验后燃的时间比2s大，且该部位为设置火焰屏蔽装置，则该部位必须实施针焰试验。第二种情况下展开的针焰试验出现不合格的几率较多，因展开针焰试验的部位多数是基于标准未设置比较高的阻燃要求，因此对产品设计时没有把这些部位必须接受针焰试验考虑其中，没有选用高阻燃的材料进行设计。所以想要确保针焰试验合理可以从以下几个方面入手：首先可以提升与其相关部位必须展开灼热丝实验材料的阻燃等级，防止灼热丝试验出现起火或后燃大于2s的情况，由此避免必须采取针焰试验。其次对实施针焰试验材料的阻燃等级进行提升，确保其阻燃等级可以经得起针焰试验的要求。

三、电气电子产品用非金属材料的物理机械性能试验

（一）非金属材料的拉伸试验

该试验就是对非金属材料处在拉伸力的状态下，材料出现变形、伸长、出现应力，甚至出现断裂的情况。塑料、泡沫、橡胶分别根据GB/T 1040、GB/T6344、GB/T528的标准展开操作。进行试验时根据把标准样条夹住其两头的夹具分离出现对样品的拉伸力，夹具的分离速率就是样品拉伸速率。对样品在整个拉伸试验中的受力情况进行记录，在样品上事先把两个标记线之间的距离做好，直至样品出现断裂，由可以得出测定样品的拉伸强度。断裂强度及拉伸断裂伸长率等相关性能[3]。

（二）非金属性材料的弯曲试验

该试验选用三点式的弯曲模型展开，塑料、泡沫材料依照GB/T9341和GB/T8812的相关标准实施。试验的过程中在样品下面设定长度的两端之上给予两个支撑，处于两个支撑点的中心上方采用可控速率的压头完成整个试压过程，确保样品出现弯曲变形。对整个弯曲过程的受力及样品变形情况进行观察记录，测出样品的弯曲强度、模量等数值。

（三）评估材料的冲击性能

冲击试验就是对材料收到外界的冲击力出现断裂的抵抗能力进行测试。进行冲击力试验一般有两种形式，一是悬臂梁冲击，二是简支梁冲击模式。两种试验方法的区别是悬臂梁冲击试验过程中条形样品会垂直摆放，把样品的下半部夹住，摆锤运动平面与样条长度方向位于同一个平面之内;简支梁冲击试验是把样条平行摆放，两端支撑力来自冲击方向的后方，摆锤整个运动平面与样条长度方度方向处于垂直状态。样品可以出现标准化缺口或没有缺口。由摆锤冲击把样品破坏之后依照摆锤余下的能量测出样品早破坏消耗的能量值，从而达到试验样品的冲击强度。

四、结语

电气电子产品用非金属材料的不同性能对该产品的安全及可靠性发挥着不可替代的作用，文中以电气电子非金属材料的性能为研究依据，分析了电气电子非金属材料的耐热、耐热、耐漏起痕、等相关性能，为日后合理使用非金属材料提供了有效依据。

参考文献

[1]周国东，邵文东，胡海滨等.非金属材料在交叉支撑转向架上的应用[J].铁道车辆，2011，49（1）：8-14.

[2]闫国卿，许振明.信息存储介质的安全销毁方法及资源化技术[J].材料导报，2013，27（3）：12-17，31.

[3]毛书勤，刘剑，李静秋等.空间用非金属材料挥发特性分析[J].电子工艺技术，2014，35（3）：167-169.

作者简介：王佐（1962—），女，湖北襄阳人，工程师，主要从事电子产品设计、工艺设计。