沈麗敏

（廣東產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，廣州 510330）

制冷系統(tǒng)用漆包線，也叫耐氟利昂漆包線，顧名思義就是能夠耐得住以氟利昂為冷凍劑的一種漆包線，一般用于制冷系統(tǒng)中的壓縮機(jī)，是冰箱、空調(diào)壓縮機(jī)的關(guān)鍵部件。耐氟利昂漆包線與壓縮機(jī)共同密封于制冷循環(huán)系統(tǒng)中，在電機(jī)運(yùn)行過程中，絕緣材料直接承受制冷劑、壓縮機(jī)一冷一熱的溫差作用。對于普通漆包線，就會在壓縮機(jī)冷熱的工作狀態(tài)下，被冷凍劑漲破，使漆膜遭到破壞，失去絕緣性。因此，通過進(jìn)行耐冷凍劑試驗(yàn)，可以判斷絕緣材料品質(zhì)的好壞以及可以發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)工藝是否存在缺陷。文章主要論述了耐冷凍劑試驗(yàn)的試驗(yàn)原理、方法和規(guī)定要求，在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上分析了耐冷凍劑試驗(yàn)不合格的原因及產(chǎn)生的影響。

1 耐冷凍劑試驗(yàn)定義及原理

1.1 定義

耐冷凍劑性能用置于冷凍劑中的漆包線漆膜的萃取物數(shù)量和擊穿電壓表示。

1.2 試驗(yàn)原理

1.2.1 萃取

將盛有漆包線試樣的虹吸杯置于壓力釜中，然后將一定量的制冷劑注入已抽過真空的試驗(yàn)壓力釜里面，再給壓力釜底部加溫，在達(dá)到制冷劑的臨界溫度前，試驗(yàn)壓力釜里面的壓力隨著溫度的增加而增加。此時(shí)，試驗(yàn)壓力釜里面除有制冷劑的液體外，還將有制冷劑的氣體存在。當(dāng)制冷劑的氣體遇到溫度較低的物體時(shí)，就會冷凝成液體滴入虹吸杯，當(dāng)虹吸杯的液體液面超過虹吸管的高度時(shí)，虹吸杯的液體就會流入到試驗(yàn)壓力釜的底部。制冷劑則在虹吸杯里周而復(fù)始地進(jìn)行“液-氣-液”的變化。試驗(yàn)結(jié)果測量置于高溫和壓力作用下的冷凍劑中的漆包線試樣的萃取物。

1.2.2 擊穿電壓

將試樣置于壓力釜中，測量置于高溫和壓力作用下的冷凍劑中的漆包線試樣的擊穿電壓。

2 耐冷凍劑試驗(yàn)依據(jù)

耐冷凍劑試驗(yàn)的主要方法有GB/T 4074.4—2008/IEC 60851-4：2005《繞組線試驗(yàn)方法第4 部分：化學(xué)性能》、IEC 60851-4：2016《繞組線試驗(yàn)方法 第4 部分：化學(xué)性能》。

本文主要測試的樣品名稱及型號規(guī)格為200 級聚酰胺酰亞胺復(fù)合聚酯或聚酯亞胺漆包銅圓線，Q（ZY/XY）-2/2001.0500 mm，執(zhí)行的判定依據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 6109.20—2008/IEC 60317-13：1997《漆包圓繞組線第20部分：200級聚酰胺酰亞胺復(fù)合聚酯或聚酯亞胺漆包銅圓線》，試驗(yàn)方法依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 4074.4—2008/IEC 60851-4：2005《繞組線試驗(yàn)方法第4部分：化學(xué)性能》。

3 測量設(shè)備及試驗(yàn)方法

3.1 測量設(shè)備

檢測制冷系統(tǒng)用漆包線的主要儀器包括容器、加熱裝置、虹吸杯和冷凝裝置，如圖1 所示。

圖1 耐冷媒試驗(yàn)裝置

3.2 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)使用一氯二氟甲烷（冷凍劑R22）作為冷凍劑，三氯三氟乙烷（R113）作為淋洗液。

3.3 萃取

3.3.1 試樣的制備

1）取8 個(gè)試樣，每個(gè)試樣含有（0.6+0.1）g 漆膜，分別卷繞成70 圈的線圈。

2）將試樣在（150+3）℃的強(qiáng)迫通風(fēng)烘箱中處理15min。

3）冷卻30 min 后，稱重8 個(gè)試樣，精確至0.000 1 g，記錄初始總質(zhì)量M1。

3.3.2 試驗(yàn)程序

1）將8 個(gè)試樣置于虹吸杯中，虹吸杯懸掛在壓力釜頂蓋的冷凝器下面，裝好壓力釜，在壓力釜中注入（700+25）g 的冷凍劑。

2）壓力釜加熱至（75+5）℃，調(diào)節(jié)冷凝器水流量，使虹吸杯的回流次數(shù)保持在每小時(shí)20～25 次。萃取時(shí)間為6 h。

3）萃取結(jié)束后，冷卻壓力釜?？捎美鋬鰟嚎s機(jī)和回收系統(tǒng)等方法從壓力釜中回收冷凍劑，然后排氣并打開壓力釜。

4）用約定的淋洗液（三氯三氟乙烷-R113）淋洗試樣和虹吸杯，每次100 mL，沖洗2 次。蒸發(fā)淋洗液直至壓力釜底部剩余（5+1）mm。

5）將上述萃取液倒入預(yù)先干燥并稱重的鋁質(zhì)稱量皿中；再用15 mL 淋洗液沖洗壓力釜，并倒入鋁質(zhì)稱量皿中。

6）在（150+3）℃溫度下干燥蒸發(fā)60～65 min，放置于干燥器中冷卻至室溫。

7）稱重盛有殘留萃取物的稱量皿，精確到0.000 1 g，稱得的質(zhì)量減去同一只稱量皿的最初質(zhì)量，其差值即為8 個(gè)試樣的萃取物總質(zhì)量M2。

8）用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)方法除去線圈試樣上的絕緣。將裸導(dǎo)體在（150+3）℃溫度下干燥（15+1）min，然后在干燥器中冷卻至室溫。稱重并精確至0.000 1 g，8 個(gè)導(dǎo)體總質(zhì)量為M3。

3.3.3 試驗(yàn)結(jié)果

通過表1 結(jié)果可以得出，該漆包線樣品的萃取物含量為0.2%，試驗(yàn)結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 Q（ZY/XY）-2/2001.0500 mm 萃取試驗(yàn)結(jié)果

3.4 擊穿電壓

3.4.1 試樣的制備

將制備好的試樣（圖2）放在壓力釜中，測量置于高溫和壓力作用下的冷凍劑中的試樣的擊穿電壓。

圖2 擊穿電壓試樣

3.4.2 試驗(yàn)程序

1）將試樣放在（150+3）℃烘箱中處理4 h，然后置于注入（1 400+50）g 冷凍劑的壓力釜中。將壓力釜加熱至（75+5）℃，保持（72+1）h。

2）試驗(yàn)結(jié)束后，冷卻壓力釜并排氣。當(dāng)壓力釜內(nèi)壓力小于0.2 MPa 絕對值時(shí)，打開壓力釜并在25～30 s 內(nèi)將試樣轉(zhuǎn)移至（150+3）℃烘箱中，加熱（10+1）min，從烘箱中取出試樣冷卻至室溫。

3）按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求制備試樣，測量擊穿電壓。

3.4.3 試驗(yàn)結(jié)果

通過表2 結(jié)果可以得出，該漆包線樣品的5 個(gè)擊穿電壓值分別為9 875、10 250、9 480、11 230、9 110 V，試驗(yàn)結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

表2 Q（ZY/XY）-2/2001.0500 mm 擊穿電壓試驗(yàn)結(jié)果

4 3 種萃取試驗(yàn)的試樣制備

三氯乙烯、甲醇和一氯二氟甲烷萃取的試驗(yàn)當(dāng)中，為確保漆包線的試樣線圈漆膜重量能夠達(dá)到國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，有足夠重量，比如，如果后絕緣漆包線分別為0.5 mm 和1 mm，那么試樣線圈重量分別不應(yīng)低于80 g與100 g。此試樣容量較大，若是使用圓棒，不以其他措施作為保障進(jìn)行繞制試樣的話，那么其外形尺寸難以達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)，并且試樣線圈也不容易從圓棒上取下?；诖?，設(shè)計(jì)了2 個(gè)鋁制芯，將其固定在繞線機(jī)圓周上，繞制試樣線圈，這樣就能夠有效解決上述問題。為避免試樣線圈內(nèi)漆包線表面雜質(zhì)粘附會導(dǎo)致最終的試驗(yàn)數(shù)據(jù)有誤差，工作人員進(jìn)行繞制線圈期間，就可以在口罩紗布上噴灑酒精，然后用來對線樣表面進(jìn)行擦拭，試樣線圈繞制完成之后，再使用正庚烷進(jìn)行浸泡和清洗。

4.1 三氯乙烯萃取試驗(yàn)

三氯乙烯萃取試驗(yàn)裝置的主要構(gòu)成零件為脂肪抽出筒，其上面為球蛇形冷凝管，下面則為平底燒瓶，本套裝置采用的為甘油浴加熱控制系統(tǒng)。

按照國家的相關(guān)規(guī)定和要求，脂肪抽出筒中的三氯乙烯最多15 min 需要虹吸一次，時(shí)間為4 h。通常而言，甘油溫度如果能夠始終控制在130~140℃的話，是能夠達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)的。若虹吸之間間隔的時(shí)間低于10 min，工作人員就可根據(jù)需求降低甘油溫度。若虹吸之間相距時(shí)間大于15 min，那么就可借助玻璃纖維布類織品，把脂肪抽出筒的中間部位進(jìn)行包裹，避免繼續(xù)用高溫甘油。如果溫度較高，超過了規(guī)定的要求，那么三氯乙烯溶液就可能從冷凝管當(dāng)中沖出，形成安全事故，嚴(yán)重則會威脅人身安全。

萃取結(jié)束之后，工作人員就要取出試樣，繼續(xù)保持相應(yīng)溫度要求，對燒瓶進(jìn)行加熱，把三氯乙烯蒸餾虹吸到另外一個(gè)干凈的燒瓶之中，以待下次試驗(yàn)的時(shí)候使用。蒸餾即將結(jié)束的時(shí)候，工作人員務(wù)必要將燒瓶內(nèi)的溶液蒸干，不可留下溶液，否則會粘附于燒瓶內(nèi)，后續(xù)不好提取，而且也會影響到試驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

為有效規(guī)避玷污導(dǎo)致的試驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差，筆者認(rèn)為試驗(yàn)人員可以使用鑷子，也可以戴上比較干凈的汗布手套，對已經(jīng)完成稱重試樣與存放萃取物的燒杯進(jìn)行處理。這里需要注意的是，帶有萃取物的燒杯在干燥之前，需要蓋上培養(yǎng)皿，也可以是同類型的其他蓋子，以防電熱鼓風(fēng)箱中的雜物落入瓶內(nèi)，影響后續(xù)的試驗(yàn)。

4.2 一氯二氟甲烷萃取試驗(yàn)

一氯二氟甲烷萃取試驗(yàn)過程中，需要借助玻璃裝置，并且所需的充氣節(jié)門是需要另外添加的。其中在高壓鋼瓶中的一氯二氟甲烷氣體在通過節(jié)門進(jìn)入玻璃容器的過程中，能夠與含有干冰的玻璃容器接觸面發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而立即冷凝成液體，通過冷凝處理能夠切實(shí)提高一氯二氟甲烷的純度和精度，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)試驗(yàn)優(yōu)化，與此同時(shí)，還能夠降低一氯二氟甲烷的損失，降低操作難度，方便實(shí)驗(yàn)人員操作和上手，最終能夠取得預(yù)期的試驗(yàn)效果。

其中需要注意的是，帶冷指型的冷凝器上玻璃容器內(nèi)需要不斷加入干冰，以此來保證干冰是附著在玻璃容器表面的。為進(jìn)一步優(yōu)化冷卻效果，需要在干冰中融入一定比例的甲醇。但是由于甲醇具有一定的毒性，會危害到試驗(yàn)人員的身體健康，此時(shí)，便可以利用無毒的酒精來替代原來的甲醇，進(jìn)而能夠在避免傷害試驗(yàn)人身體健康的同時(shí)，取得同樣的試驗(yàn)效果。一般情況下，在試驗(yàn)過程中需要約6 kg 的干冰，以此來保證試驗(yàn)效果。

在完成萃取裝置安裝之后，需要在充入一氯二氟甲烷之前在玻璃容器內(nèi)部加滿干冰和100 mL 的無毒酒精，并且需要將裝置充氣節(jié)門以下部位移入干冰中預(yù)冷30 min，之后再沖入200 mL 的一氯二氟甲烷，在完成以上內(nèi)容之后才能夠?qū)⒄麄€(gè)裝置移出，并置于酒精液體中。

其中為保證一氯二氟甲烷能夠在間隔15 min 進(jìn)行一次虹吸，需要用酒精加溫。在玻璃容器中有部分冰霜凝結(jié)后，需要用酒精噴霧器進(jìn)行噴霧來融化掉凝結(jié)的冰霜，避免因?yàn)楸Y(jié)而影響虹吸效果。在進(jìn)行6 h 萃取之后，可以將玻璃融入放置于水中，其目的在于盡快揮發(fā)掉一氯二氟甲烷，在剩下30 mL 之后，需要將其迅速導(dǎo)入鋁坩堝或是玻璃燒杯中，其中需要注意的是以上應(yīng)經(jīng)過專門的處理，避免試樣和萃取物受到玷污的處理方法與上述的三氯乙烯萃取方法相同。

4.3 一氯二氟甲烷溶劑法及發(fā)泡法試驗(yàn)

一氯二氟甲烷溶劑法與發(fā)泡法試驗(yàn)需要1.3 L 的氧氣鋼瓶，并且需要在鋼瓶中充入3/4 的一氯二氟甲烷，若是瓶中含有少量一氯二氟甲烷會增加操作難度。其中可以先將掛有試樣的鋼瓶密封抽真空，之后，再將其置于干冰中冷卻，最后再沖入一氯二氟甲烷。

依據(jù)國際規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)可知，試樣從冷凍劑中取出最后需要在30 s 內(nèi)完成溶劑法鉛筆硬度試驗(yàn)，并且還需要25~30 s 時(shí)間內(nèi)將其移動放置到電熱鼓風(fēng)烘干箱中完成發(fā)泡法試驗(yàn)。在此過程中，會因?yàn)槠靠诳趶竭^小而無法順利取出鋼瓶，進(jìn)而耽誤試驗(yàn)時(shí)間。除此之外，若是在常溫狀態(tài)下打開之后，則會使得一氯二氟甲烷立即揮發(fā)掉，進(jìn)而影響試驗(yàn)結(jié)果，由此可知，若是完全依據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的時(shí)間是很難順利完成試驗(yàn)的。

可以將試驗(yàn)鋼瓶放置于干冰中，再打開瓶蓋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在開展本次實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以利用以上2 個(gè)試驗(yàn)中使用過的一氯二氟甲烷繼續(xù)使用。除此之外，鋼瓶需要密封保存，方便下次開展相關(guān)試驗(yàn)使用。為優(yōu)化實(shí)驗(yàn)步驟與過程，實(shí)驗(yàn)人員可以嘗試同時(shí)開展一氯二氟甲烷萃取法、溶劑法、發(fā)泡法這3 個(gè)試驗(yàn)，這樣，能夠有效節(jié)約資源和節(jié)省時(shí)間。

5 影響耐冷凍劑試驗(yàn)的因素

5.1 絕緣漆材料本身的質(zhì)量原因

生產(chǎn)中使用不符合規(guī)定要求的絕緣漆，使漆膜的強(qiáng)度難以耐抗冷凍劑和電機(jī)冷熱交換的作用，從而引起漆膜起泡、脫落或開裂。材料本身存在的質(zhì)量問題也是導(dǎo)致耐冷凍劑試驗(yàn)不合格的重要原因之一。

5.2 生產(chǎn)工藝存在缺陷

在生產(chǎn)制造的過程中，由于操作不當(dāng)造成漆膜固化過度或固化不足，從而會導(dǎo)致漆膜彈性不好，使漆包線在壓縮機(jī)一冷一熱的溫差作用后，漆膜容易發(fā)泡導(dǎo)致不合格。

5.3 測量結(jié)果造成偏差

實(shí)踐表明，一切試驗(yàn)測量結(jié)果均具有誤差。因此作為從事檢測工作的專業(yè)技術(shù)人員有必要了解誤差的種類，分析這些誤差產(chǎn)生的原因及影響因素，以便在工作過程中采取針對性的措施，最大限度地以減少和消除誤差。

1）儀器誤差。耐冷媒試驗(yàn)裝置應(yīng)定期進(jìn)行設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)、校準(zhǔn)，以確保設(shè)備狀態(tài)運(yùn)行有效。

2）人為誤差。由于試驗(yàn)人員操作不當(dāng)、不規(guī)范所引起的的誤差。例如，樣品制備不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求，稱重時(shí)天平操作不當(dāng)導(dǎo)致讀數(shù)不準(zhǔn)確等，都會引起測量結(jié)果誤差。

3）試驗(yàn)方法誤差。試驗(yàn)人員應(yīng)掌握正確的檢測方法，掌握儀器設(shè)備操作的正確性，關(guān)注檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和判定依據(jù)的正確性，提升檢測能力，以減少和消除因選擇方法不當(dāng)而造成的測量結(jié)果誤差。

6 結(jié)論

總而言之，嚴(yán)格按照耐冷凍劑試驗(yàn)的測量方法，排除或減小各種與耐冷凍劑試驗(yàn)有關(guān)的影響因素進(jìn)行準(zhǔn)確的測量，可以發(fā)現(xiàn)耐氟利昂漆包線絕緣漆材料的優(yōu)劣和生產(chǎn)工藝中的缺陷，保證出廠和投入使用的產(chǎn)品質(zhì)量，以避免由于產(chǎn)品的原因?qū)е陆^緣性能受破壞而出現(xiàn)短路，甚至導(dǎo)致電機(jī)燒毀，保障電器的使用安全和財(cái)產(chǎn)安全。綜上所述，準(zhǔn)確測量耐冷凍劑試驗(yàn)研究在整個(gè)電器使用過程中占據(jù)重要地位，為此，需要在分析耐冷凍劑試驗(yàn)定義及原理、耐冷凍劑試驗(yàn)依據(jù)的基礎(chǔ)上，分析影響耐冷凍劑試驗(yàn)的因素，并積極開展3 種萃取試驗(yàn)，從而能夠?yàn)楹笃岚€絕緣漆材料的生產(chǎn)提供理論依據(jù)。