射频碳氟等离子提升环氧树脂沿面耐电性能的研究

• 作者: 王晨旭 吴锡鹏 刘孝平 郭前鑫 高春阳 谢坤 李文栋 张冠军
• 来源期刊: 高压电器
• 关键词: 四氟化碳 射频电容耦合等离子体 表面改性 沿面耐电性能
• 年，卷（期）: 2024,（9）
• 所属期刊栏目: 基于表面工程的沿面性能提升技术
• 页码范围: 133-141
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2023.09.016

摘要

在绝缘系统中复合界面的沿面耐电强度远低于固体、气体或真空侧的击穿场强，这严重限制了电力设备的整体绝缘性能。表面氟化被证明是提升绝缘材料沿面耐电性能的有效手段，其中利用碳氟等离子体对绝缘材料进行表面氟化展现出独特的优势。文中采用CF4射频电容耦合等离子体（capacitively coupled plasma,CCP）对环氧树脂进行表面改性以提升其表面绝缘性能。利用单反相机和光谱仪诊断CCP的放电模式和活性粒子，建立一维流体仿真模型对其电子能量和密度进行分析。通过原子力显微镜、X射线光电子能谱仪、表面电位衰减测量平台、表面电位扫描平台及真空闪络试验平台来评估样品的表面物理化学特性和沿面耐电性能。结果表明，CF4CCP表面处理能在环氧树脂表面引入碳氟基团并促进表面形貌重整。经10 min处理后，样品的真空闪络电压可提高27.6%,C-F的强电负性和表面粗糙度的增加不仅有助于增加表面陷阱密度，抑制二次电子发射雪崩的发展，而且减轻了表面电荷积累，最终提高了环氧树脂的闪络电压。