關于絕緣介質及水對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過程中會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。

本文根據滅弧室加工環境提出兩種滅弧室容易接觸到的介質，即水、絕緣介質，并進行相應試驗，最終驗證莫種介質能夠引起滅弧室瓷封顯示黃色、綠色。

關鍵詞：水;絕緣介質;黃色;綠色

引言

真空滅弧室主體零件為金屬銅，同時含有用于絕緣的瓷殼，輔助運動的波紋管。所有的零件均通過“一次封排”使用焊料進行焊接組裝。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]。在生產過程中真空滅弧室的銅材氧化大部分顯現為紅色，瓷封處氧化為黃色或綠色，上述幾種氧化在夏季陰雨天發生頻繁。

滅弧室加工工步較多，加工環境比較相似，本文提出對滅弧室直接接觸的兩種介質進行試驗，即水、絕緣介質，驗證兩種介質是否會引起滅弧室的瓷封發黃發綠。

1 ?問題的提出

2015年滅弧室生產過程中出現瓷封有黃綠色的現象。滅弧室瓷封在鍍銀前能夠直接接觸的介質主要是絕緣介質，在電鍍時能夠接觸的介質為水。早在使用絕緣介質之前曾有人對絕緣介質是否會對腐蝕性及其他可能的影響進行復雜的研究及論證，結果是絕緣介質沒有腐蝕性，不會造成損傷等不利因素。根據生產使用的絕緣介質及其他能夠接觸的介質在滅弧室上進行試驗，驗證接觸的介質能否引起滅弧室瓷封的發黃發綠。

2 ?驗證過程

在制造業的生產現場上是無法尋找像實驗室一樣的理想環境的。我們根據現場幾個廠房的實際情況，模擬一個相似的環境。

高濕度環境的模擬。在滅弧室的瓷封上灑水，并放置一段時間，進行揮發試驗。即直接以溶液的形式并進行液體的揮發，模擬高濕度的環境。

低濕度環境的模擬。提高滅弧室瓷封表面的空氣流動，減少空氣中的水分子在瓷封表面的停留時間，以風干的形式，模擬低濕度環境。通過放置在有氣壓差的廠房通道中得以實現地濕度的環境。

試驗樣品：整管封排后未進行任何加工的滅弧室，型號為我廠生產的TDX-1。滅弧室外觀質量正常，瓷封處呈淡淡的銀白色。

試驗日期及處置時間：2015年8月，處置后的試驗品放置5天。

試驗場地：廠房1通道（通道中有氣壓差引起的空氣流動，即有空氣對流）、廠房2（無空氣對流）。在兩個試驗場地周圍均有老煉設備，并且每日正常作業。

試驗介質：水（取自清潔區域的水）、絕緣介質（用于滅弧室的老煉）

試驗數量：7種方案各5只產品。

其他說明：兩種介質互不相容，且不會發生化學反應。

具體方案的實施及試驗結果如下表：

3 現象分析

3.1 對比方案1、方案2、方案3，在有水的條件下，進行揮發試驗的滅弧室瓷封會出現發黃發綠現象。而絕緣介質的介入，沒有使滅弧室瓷封產生發黃發綠現象。

3.2 對比方案4、方案5、方案6，即使在有水的條件下，使用高壓空氣對瓷封上的水做吹處理，將表面的水去除，不會產生瓷封黃綠色的現象。在滅弧室瓷封接觸水后，在一段時間內（如5min）將瓷封的水做充分的處理，便不會產生瓷封發黃發綠的現象。

3.3 方案7與方案1、方案4的對比，說明無對流的高濕度環境能夠產生瓷封黃綠色的現象。

4 ?機理分析

我們知道大氣中78%為氮氣，21%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，廠房內比較潮濕。同一個廠房內的老煉設備與檢測設備在加工過程中會有電火花的產生。同時用于滅弧室烘裝測試加工的幾個廠房中均有用于清潔衛生的清洗區域。

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，與周圍環境的酸發生化學反應，金屬失去電子。Cu原子失去電子變成Cu²⁺，同時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⁺在潮濕的環境下，與空氣中的HCL發生化學反應，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離子的共同作用產生的。在潮濕的環境及附近有電火花的情況下，銅原子失去電子就會產生黃綠色的現象。瓷封黃綠的不合格特征是夏季廠房過于潮濕所導致。

5 ?結語

5.1 ?水能夠導致滅弧室焊縫處顯黃綠色，但受一定的環境影響;焊縫接觸水后暴漏空氣時間越長，黃綠色情況越重;在一定的潮濕環境下（如陰雨天），滅弧室焊縫處會顯黃綠色。

5.2 ?滅弧室接觸介質后，在5分鐘內使用高壓空氣將介質吹凈，能夠有效的避免發黃發綠現象的發生。

5.3 當前使用的絕緣介質不能導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致。

參考文獻

[1]王季梅主編.真空滅弧室設計、制造及其應用[M].陜西：西安交通大學出版社.1993：152-153.