SJ Z 9001.36-1987 基本环境试验规程 第2部分：各种试验 湿热试验导则.pdf

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1、中华人民共和国电子工业推荐性部标准基本环2部分:各种试验温热试验导则Basic environmenal testing Procedures Part2: tests Guidance for amp heat. tests 1 范围和目的SJ/Z 9001.36 87 IEC 68 2 28 ( 1982 ) 一本导则为有关规范如元器件、设备规范制订者，提供在制订规范时如何选用试验方法和试验严酷等级的必要参考资料。温热试验的目的是确寇电气产品在温热环境下(有凝露或无凝露的适应能力，特别是考虑它的电气和机械特性的变化。湿热试验也可以用来检查试验样品的某些抗腐蚀性能。见8.3条。本导则应和SJ

2、/2及IEC标准中关于湿热试验的标准一起使用，即zSJ/2 9001 , 5 ( 1 E C 68一23)试验Ca:稳态湿耐5J/2 9001 , 6 (IEC 68一230)试验DL循环湿热( 12 + 12小时循环。5J/2 9001. 10 (1 EC 68 2 38)试验2/AD:温度/湿度组合循环试验。2 湿热环境的影响产品在贮存、运输和工作期间受到不断变化的空气温度和相对湿度等气候因素的作用。多年的气象测量表明z除了极端气候地区如波斯湾)外，在空气流通的条件下，不会长期地同时出现温度大龄300C、相时握度大於95%在住房和厂房中，可能出现温度大诀别。C，但多数情况下，同时出现的相对

3、湿度比露天的低。在化工厂、冶金厂、矿区、电镀厂和洗衣作坊等的潮湿房间中，情况特殊，在这些地方，温度能高达450 C并长时期伴有100%的相对湿度。然而，某些设备在特殊情况下，在较高温度下也会遇到大于95%的相对湿度。当设备安装在密闭场所中，如车辆、帐蓬或飞机座舱中，尤其有可能出现这样的情况。因为它经过太阳照射造成强烈的加热，并由于通风不良产生的潮气将会永久保留在内部。中华人民共和国电子工业部198711 27批准1 SJ/2 9001.36 81 一具有几个热源的房间，室内不同地点的温度和相对湿度将是不一样的。在不少地方存在着大气污染，这会强化潮湿气候对产品的影响。我们要注意到在温热试验的大气

4、中是没有污染气氛的，所以要研究这种污染的影响就要采用其它合适的试验，例如腐蚀大气试验、民霉试验等。3 定义在本标准中需要应用下列在义。3 1 当产品表面温度低于周围空气的露点温度肘，表面上产生凝结水，这种水是水由蒸气状态聚集成液体状态而戚。3 .2 I吸附当厅品表面温度高于露点温度时，水蒸气分子依附到表面上。.3 .3 吸收水分子在材料内部的权聚。3 .4 扩散由局部压力主引起水分子通过材料的传输。注意扩散导致局部压力平衡，而流通(如通过漏隙，这种漏隙的尺寸要大得足以提供粘滞流或片流通常将最终导致总压力的平衡。3 .5 呼吸由于温度的变化引起空腔内外的空气交换。4 湿度产生的方法4.1 概述目

5、前已有多种具有不同产湿系统和控制方式的潮湿试验箱可供应用。下面介绍了几种主要产湿方法。4 .2 喷水雾法将去离子水用喷雾方法分散成很细的粒子。空气流进入试验箱工作空间前，用这种悬浮水雾湿润，大多数水揣在进入试验室途中蒸发掉了。要避兔直接将水喷入工作空间。这种简单的系统加温迅速，而且维护也方便。但用这种方法时，少量的悬浮水雾将被带到工作空间，.另外，温度的快速变化也难于控制(过冲)。4.3 喷入水蒸气法将热的水蒸气喷入试验箱的工作空间。这种简单的系统加湿迅速，也容易控制蒸气量(用蒸气阀)。但试验箱内较冷的部分可能产生凝露另外，输入蒸气的同时，也输入了热量，这就要加装冷却装置，而这种冷却可能造成去

6、湿效应。4.4 挥发法2 S J/Z9001.36-87 一4 .4 .1 气泡贯穿加湿法将空气吹入盛水容器，形成被蒸气饱和的气泡。这种系统简单。在一定的空气流中，温度可以简单地通过改变水温进行调节。但增湿是通过升高水温来达到，所以会造成工作空间的温度上升，并由于水热容量大，比温度上升会稍迟缓于控制水温的过程。同时气泡破裂时还会产生少量的悬浮水雾被带入工作空间。4.4.2 二面挥发空气通过大面积水表面1m湿。可以采用不同的方法，如重复将空气通过静止水面，或让水流从1二往下流过一个具有反i司空气流动的垂直表面等方法。在这种系统中，限制了悬浮水雾的产生。通过改变水温很容易控制温度。由于水的热容关系

7、，改变湿度有迟缓现Q 4 .5 水溶液法在恒定温度条件下，在一个小的密闭容器内用标准溶掖产生规定的相对温度。SJ/29003 ( 1 E C 260) 非注入式恒寇相对湿度试验箱中简述了惯用的甘油或盐溶液产生温度的方法。这是一种简单而可靠的系统，这种方法一般不适用于散热或极易大量吸潮的试验样品。在设计不良的试验箱中E盐粒可能会沉积在试验样品的表面，如采用钱盐对人的健康还有危害，而且官们对铜合金也会产生应力腐蚀。5 潮湿的5.1 点温度取决于空气中水蒸气的含量。露点、绝对温度和蒸气压之间存在着直接关系。若试验样品送进试验箱时，其表面温度低于试验箱空气的露点温度时，就会产生凝露。因此，假若试验样品

8、不要凝露时，必须将试验样品进行预热处理。在条件试验期间试验样品表面需要凝露时，则空气温度和含水量必须升得足够快，以使表面温度和露点温度有一差异，产生凝如果试验样品具有低的热时间常数，则只有当空气温度快速地上升或相对湿度非常接近100%时才会发生凝露。按试验D和Db规寇的温升速率，很小的试验样品上是不会立的。随着周围温度的下降，在外壳的内通常，凝露只用肉眼观察便能明面的小试验样品。5.2 吸附上可以看见少量的看到。然而，也不总是如此，尤其是对具有粗糙表能够附着于试验样品表面的潮湿量，取决于材料的类型、表面结构和蒸气压力。单独评价吸附的效果是不容易的，因与其同时存在的吸收影响豆为明显。5.3 吸收

9、吸收潮气量的多少，很大程度上取决於周围空气的含水量。吸收的过程稳定地进行到内外达平衡为止。水分子的穿透速度随着温度的升高而增加(见6.1条)。3 SJ/2 9001.36 87 一一一咱一一5.4 扩散在电气工程中常见的扩散例子是水蒸气惨透入有机材料的灌封层，例如进入电容器或半导体内，即是穿过密封材料进入壳内。6 加速6.1 概述试验的目的是尽可能获得与正常佼用环挠下相同的特性变化。通常，加速的目的是这种试验与正常使用条件相比较，能在较短的时间内完成。然而，必需强调的是在这种严酷条件下和正常使用环境下的损坏机理可能不同。在选择试验严酷等级时要考虑到产品的工作和贮存的极限条件。通常，虽然提露和吸

10、附过程所需的时间较短，啕但是吸收和扩散过程所需的时间就相当长长达几千小时一一才能达到平衡状态。当渗透速庭和温度之间的关系已知rH，则可用提高温度的办法达到温热试验的加速。试验D中采用的温度循环通常对吸收和扩散过程没有加速作用。鉴于水蒸气的渗透速度陷温皮的升高而增加，如呆i式坠D中自fl;二挡温度的有效平均值较试验C的温度条件低时，111在试验Dt17j(气吸入过程将会注行得较悔。6.2 加速因子对温热iItg合方法不1可能提出一个普遍有效的加速因子。如果希望知道加速因子，那只能按每一特立产品根据经验来确定。作为对比试验，在试验样品损坏机理不变的情况下，采用较高的加速因于是允许的，而且也是可行的

11、。7 稳态试验与循环试验的比较7.1 试验C:隐态温热试验稳态试验经常用在以泣i反附或吸收起主主运作用的试验i:t。只有扩散而无呼吸作用时，按试验样品的类型和l它的使用场合，可以采用稳态试验也可以采用循环试验。在、多数情况下，用以确定介质材料在站j湿大气中是否能保持所需的电气性能，或者封装是否能确保足够的防护肘，用试验C边行试验。对有些试验样品，;舍、态试验产生的应jJ与循环试验产生的应力非常相似(兑6.1条和7.2 条)，在这些情况下就要从经济角度上选择合适的试验类型。7.2试轮比循环温热何布:飞74jij子凝露起重要作陀，或者用于呼吸作用会加速水蒸气渗透的场合。捡12JLfj33腔的试验样

12、品rc!1有汶有缝隙，最好是用试验Q:密封试验。对vfZJ，。试验样品(没有空腔的，试验C通常是合适的方法。然而，当凝露起重要作用时，要用试验Do一般说，循环试验需要的试验设备价钱辑:司贵。灌主J1宙封NI甘裂缝要通过热!;1力使之扩大时，按合适的试验顺序或某个组合试验，比4 用循环湿热试验更为有效。7 .3 试验顺序和组合试验SJ/Z9001.36-87 确定接缝的严密性或检查发状裂缝的可靠办法是采用个或多个温度循环。然而，在多数情况下，没有必要将温度变化与潮湿大气结合在一起，即这两个条件不必同时产生。当进行试验Nz温度变化的时候，按需要再进行试验C或试验D，则会得到更为严的影响。如果潮湿试

13、验后马上接着进行寒冷试验A，其效果也会增强。具有温差大的试验N比温度变化速率相对慢的试验D，其产生的热应力要大得多。当试验样品是由不同材料组成和具有各种接缝，特别是具有粘合的玻璃接缝的试验样品时，建议采用由几个温热循环和一个寒冷循环组成的组合试验。这种试验在标准SJjZ9001.10 ( 1 E C 682一38)试验ZjAD中加以规定。官与其它循环湿热试验的差别是，在这种试验中，由于在给定的时间内温度变化次数较多，并有较高的上限温度和增加了零下温度，因而增强了试验效果。加速呼吸和裂缝、裂纹所存积水的冰冻作用是这种组合试验主要的作用。强调的是试验ZjAD较其它温热试验花钱要多，只有当采用比较简

14、单的试验C和D不坏作用时，才采用这种试验。潮湿循环中间穿插了寒冷循环是想使任何缺陷中的积水冰冻，并由于冰冻产生膨胀，使这些缺陷造成的故障较正常使用时更快。然而，要强调的是z只有在裂链的尺寸大到使凝聚的水能穿透过去，比时才能发生冰凉作用。正象常见的金属装配件间的密封，或导线联接端间的密封，才有这种裂咄.对于细发状缝隙或多孔性的材料，如塑料封装件，吸收作用是主要的，因而最好采用稳态湿热试验来研究这种作用。8 试验环境对试验样品的8.1 物理特性的改变在潮湿的大气中，材料的机械和光学特性可能改变。例如z膨胀能引起尺寸改变、表面特性变化(如摩擦系数变化、强度改变等。可以用稳态湿热试验，或是用循环湿热试

15、验，以及试验中是否需要凝露来测定这些特性变化。8.2 电气性能的改变8 .2 .1 由于表面吸潮者绝缘材料的表面受到凝露或一寇数量的吸附潮气的影响，则某些电性能就会改变，例如表面电阻降低、损耗角增加、甚至会产生泄漏电流。通常采用试验D来确定这些影响，但如果已知在使用条件下没有凝露，则也可以用试验C来试验。在某些情况下，试验样品必须在条件试验期间接通负荷或进由表面吸潮引起的电性能变化就变得明显了。8.2.2 由于潮气渗透5 。一般在几分钟后，SJ/Z 9001 , 36 87 绝缘材料吸潮后，会产生各种电性能的变化，例如耐电强度降低、绝缘电阻下降，损耗角增大、电容量增大等。由于吸收和扩散的过程需

16、要很长时间，并要在几百小时甚至几千小时后才能达到平衡状态，因此要选用较长的条件试验时间。只有当试验结果和暴露时间的依赖关系为己知时，试验结果的推断才有可能。举例说，塑料封装试验样品用稳态试验C试验56天后看不出问础，可是在6个月后由于大量潮气的吸收或扩散也可能变质。当封装件的功能部件采取了防潮措施，例如半导体钝化或装入干燥剂时，吸潮影响的评价就没有意义了。8.3 大多数腐蚀只有在具有足够数量的潮气时才能产生。提高温度或温度将加速腐蚀作用，蚀变质通常是发生在频繁凝露和重复蒸发的时候(见SJjZ9002 ( IEC355 J 大气腐蚀加速试验问题的评价)。通常，湿热试验不应该用于测定腐蚀效应。但是

17、在金属物表面粘有异物，如焊渣、制造过程中的其它渣物、污物、手印等，这些异物在高温度条件下将产生或加速腐蚀作用。不同金属或金属和非金属材料之间F的接合她在没有污染物的情况下，但有凝露戎存在高，相对湿度时都会)r._U(鹏明明负6 SJ/Z 9001 , 36 87 ，而中一一惰可，.，.-._，-._-电，. , -, ，叮一一. .巳在一喝一一Al 樱述附录Ai理度影响盟我们用图表示了潮湿试验所涉及的鲁木物理过程，并表明了这些过程与试验样品的结构特征或材料之间的关系以及试验的影响效果。在图中的方框中列出了各试验参数的符号。它们是根据现有知识作出的。时间(试验的总时间温度。温度变化6. 0 温度

18、变化速度dOjd t 相对湿度rh 绝对温度ah 试验大气中存在的污染程度PU A2注A2 , l 进入的方式|蜀中第二行标有呼吸的方块是用以表示明气渗入完苦的密封，例如主要入保jft层、容器、软管、管子等的过程。对那些外表面已是绝缘成分的试验样品或其它功25材料的试验样品，这一方块可能不适用，这时期气通过第三行所示的基本机芳H11:千村Z-711iI途径直接进入试验样品。九2.2物理过程见第5条。A2.3影Il向见，第8条。人2.4影响示例园中最后一行列出了这些影响的典型例子?但绝不豆认又;所Uitjjfit例子必然是这些物坷过程所产生的仅有的结果。这一横行中的方决不应该完奄kffj也去考虑

19、，因为不同效果之间的交叉作用不仅是可能的，而且是确实在击的。从左起第四个方块就说明了这一问题，rE1月1立，:itfifJI潮气之间的吃学反应可能导致体积电阻、损耗角等的变化，然而，这是比较明昆的交叉反山之-，当F在还会;17711多其它的交又作用。7 9001 , 36 87 SJ/Z 牛一图响影度湿湿潮境环. . . . 收进入方式呼接直d ah, , l飞 . . . . . . 圳市-11d t Id t i一试验蒋品的机械性能变化A吸收过程。，ah, 。，. . 一一泣如白的非机械性能变化试验样品的非机械性能变fPU rh, 。，ah, 。，ah, 。，U -P一一响一七一-涨了hE

20、剑阳-r-性一一，一问14-AU-eaw一如-d卢d-1一，一:-AU产响一-棉一二碰一8tJJUJUF l非电性能!影响响影电性能影响尺寸影响A(J dt .I-L二二. . 广一,rh,Pu 。，ah, t 。，ah，t 。，ah，。，ah, J 一一h一料7儿一JmJ缸一们干AO一一一一-单一材料一I I一-d 。一一.rh.t.PuI u, dt- 一的一以一面-d界一生,. .57一在京百I-l,ah , t ty-二1土工二-HH-uni-rtT均二工工二三_:_t.:. . . .1t工1体积电阻|材料和潮|腐蚀(磁!表面电阻i化学腐蚀触|电i电阻器l湿的化学l性片粘|率1式绝缘民应导致!合力消失|飞孤!子、损|J蚀 硬度改变i材料(不性铁点、. . 失效开裂影响示例同金标焊锡、心、料间粒志表面涂子的迁移印刷字体|光颜|层标签、色改变传递能力，l l叫llJ飞、17r! l电常数、相角、8 ,_