探讨影响耐电痕化指数（PTI）试验结果的细节因素

杨 燕 滕怡玫

（麦可罗泰克（常州）产品服务有限公司，江苏 常州 213031）

0 前言

在电工、电子产品中，固体绝缘材料的应用极为广泛，而耐电痕化指数（PTI：Proof Tracking Index）对于固体绝缘材料的质量控制可作为一种可接受判断标准的方法之一。同时，耐电痕化指数（PTI）试验结果也是中国质量认证中心（CQC）在印制电路板领域认证重要的检测项目。基于这一指标的关键性，能够正确操作试验，给出正确严谨的结果判定就显得尤为重要。以下是笔者依据GB/T 4207-2012《固体绝缘材料耐电痕化指数和相比电痕化指数的测定方法》标准和实验室的一些具体案例，总结分析在检测过程中会影响结果判定的关键环节和应注意的某些细节。

1 试验原理

耐电痕化指数（PTI）测量是指连续5个试样经受50滴液滴期间未电痕化失效和不发生持续燃烧所对应的耐电压数值，以V表示。

被支撑试样上表面几乎为水平面，两电极间施加一电应力，电极间试样表面经受连续电解液滴，直到过电流装置动作，或发生持续燃烧或直到试验通过。本实验主要模拟电气设备在潮湿环境下工作时原材料的耐电痕化性能是差、一般还是优良。在实际工作中，材料的PTI性能指标是考虑产品安全性的重要参数之一（如图1）。

图1 耐漏电起痕试验仪（试验中）

2 环境条件

2.1 试样条件处理

依据GB/T 4207-2012《固体绝缘材料耐电痕化指数和相比电痕化指数的测定方法》标准要求，如无另有规定，试样应在（23±5）℃，（50±10）%RH下保持至少24 h。样品一般在运输过程中，受气候环境影响导致性能不稳定，如果直接进行试验，很可能会出现几个试样数据表现不一致或结果判定不准确的情况。标准规定在（23±5）℃、（50±10）%RH下保持至少24 h的目的也在于使试验样品特性达到稳定状态，从而得出最真实的数据结果。

2.2 试验环境

依据GB/T 4207-2012标准规定，试验应在环境温度23 ℃±5 ℃进行。 同时需要注意的是，试验所用的溶液A，NH4Cl溶液应在23 ℃±1 ℃时，其电阻率为3.95Ω.m±0.05Ω.m。

综上所述：试样的条件处理、试验环境及溶液配制是保证检测结果客观正确的前提。

3 试样要求

试样应光滑，如无擦伤、瑕疵、杂质等。当电解液滴至在试样表面时，如果表面不光滑，电解液可能会顺擦伤纹路延伸或集中，从而导致样品表面试验区域内的瞬时电解液量无法满足标准的要求。

尺寸要求应不小于15 mm×15 mm，规定尺寸要求的主要目的在于确保检测过程中没有电解液流出试样边缘，同时也避免已试验的区域影响到未试验的材料区域。

试样厚度应为3 mm或更厚，若客户提供样品小于3 mm，则应使其所送样品材料可叠加到至少3 mm厚度且所叠样品尺寸最好保持一致。由于PTI试验的试样支撑件载体为厚度不低于4 mm的玻璃板，试验过程中电解液滴至样品时会产生大量热量，热量的耐受也是PTI试验的考察之一。如果直接滴至在薄样品上，产生的热量就会很快被底部玻璃板快速传递分散，失去了样品耐受电解液热量的作用，从而影响试验结果的判定。

4 电解液（NH4Cl溶液）

电解液标准有规定A和B两种溶液，因实际检测案例中以溶液A（NH4Cl溶液）选择居多，故本文电解液即为溶液A。

GB/T 4207-2012规定：NH4Cl溶液的配制应将纯度不小于99.8%的分析纯无水氯化铵（NH4Cl）溶解在电导率不超过1 mS/m的去离子水中。在23 ℃±1 ℃时，NH4CL溶液电阻率为（395±5）Ω.cm。笔者在实际检测过程中发现，NH4Cl溶液的电阻率受温度影响较大，随着溶液电阻率的减小会加速材料的电痕化，所以在配制溶液时，应保证去离子水温度为23 ℃±1 ℃，这一点可通过恒温水浴对配制溶液进行控制。

配制溶液的环境温度应控制在23 ℃±5 ℃，同时溶液配制好后应在其试剂瓶上贴上配制日期（精确到具体时间）、溶液名称、配制人的标识。通常一个完整的PTI试验需要5 h以上，为防止溶液水分的蒸发，笔者建议溶液配制好后最好用铝箔纸或其他材料将溶液瓶口封住，以最大限度的防止溶液蒸发从而影响NH4Cl溶液的电阻率。每次试验前，都应重新配制溶液，且应用电导率仪对溶液进行测量。理论上一次溶液的使用时间不超过8 h。

5 滴液装置的清洗

每次试验前，滴液装置中会有一些上次试验留下的残液，这些残液由于蒸发或某些化学变化，其浓度和电阻率已不满足标准规定要求。因此，在每次试验前必须对滴液装置进行清洗。建议清洗的步骤为：（1）试验前，先将去离子水倒入滴液装置，让去离子水流出大约100滴，以去掉滴液装置中浓度较大的残液；（2）试验开始时，将配置好的正确浓度的溶液装入滴液装置，让溶液先流出大约100滴，从而使得流出溶液的浓度与电阻率符合标准要求。完成以上清洗步骤后，方可正式开始试验。

表1 PTI试验结果示例

6 结果现象的判定

GB/T 4207-2012标准中规定对于结果判定的描述：规定数量的试样（一般推荐试样数为5个）应经受住在第50滴液滴已经滴下后，至少25 s无电痕化失效，无持续燃烧发生。之前笔者实验室在参与CQC比对时，比对结果样品的PTI值普遍偏高。在后续整改时发现，工程师在PTI值的判定完全依赖于漏电起痕试验仪设备的过流装置动作，过流装置动作不再继续，则判定为电痕化失效，但忽略了标准中关于应“无持续燃烧”现象的描述。

在实际案例中发现，某些材料尤其是塑料类产品，经常会出现持续性的燃烧现象但还未达到设备过流装置的动作条件。这个时候往往认为电痕化还未完全失效，但依据标准中对于失效的现象描述这种情况其实样品已经判定为电痕化失效。正是由于对于标准结果判定描述的理解不是很透彻，从而出现PTI值偏高的现象。

在这里强调标准中关于结果判定的描述，是希望工程师在试验过程中还应关注样品有无持续燃烧发生的这一现象细节而不是仅仅依赖于设备过流装置的动作，否则对于样品的PTI值判定是不准确的（见表1）。

7 结语

PTI试验的流程环节较多，对于结果的影响因素也较多。例如：环境温湿度的控制，配制NH4Cl溶液所用的去离子水的电阻率要求，电极的尺寸及磨损程度，工程师的操作等均会对试验结果产生一定影响。笔者本次主要针对在试验过程中，容易忽略的一些细节但也会直接影响结果判定的因素进行阐述，希望对试验人员有所帮助。材料的耐电痕化性能指标（PTI值）是考虑产品安全性的重要参数之一，正是由于这一指标的重要性，更应在测试过程中确保每一步操作、每一个参数都达到标准的规定要求。本着严谨、客观、公正的态度进行试验，真实反应材料本身的PTI值，这样的结果才更具有参考意义。