热湿老化测试(Thermal and Humidity Aging Test)是一种通过模拟高温高湿环境,评估材料或产品在长期湿热条件下性能变化和耐久性的实验方法。以下是该测试的详细说明:
一、测试目的
评估材料/产品的耐湿热老化性能:通过加速老化过程,模拟实际使用环境中高温高湿对材料的长期影响(如腐蚀、变形、性能衰减等)。
验证可靠性:确保产品在极端环境下的稳定性,例如电子元器件、汽车零部件、光伏组件、橡胶制品等。
改进设计与工艺:通过测试结果优化材料选择、涂层工艺或产品结构设计。
二、测试原理
在高温高湿环境下,水分子渗透到材料内部,可能引发以下问题:
物理性能变化:如膨胀、收缩、脆化、软化等。
化学反应加速:如氧化、水解、降解等。
机械性能劣化:如拉伸强度、弹性模量下降。
外观缺陷:如起泡、开裂、变色、霉变等。
三、常见测试条件
根据行业标准和材料特性,测试条件可能不同。以下为常见参数:
行业/材料 | 温度(℃) | 湿度(RH) | 测试时间 |
---|---|---|---|
双85测试 | 85 | 85% | 1000小时(典型) |
电子元器件 | 60~85 | 85% | 100~1000小时 |
硫化橡胶 | 70~100 | 90%~95% | 24~720小时 |
光伏组件 | 85 | 85% | 1000小时 |
PCB电路板 | 65~80 | 90%~95% | 48~168小时 |
建筑材料 | 40~80 | 70%~95% | 72~720小时 |
四、测试设备
湿热老化试验箱
温度范围:室温至100℃(部分可至150℃)。
湿度范围:20%~98% RH。
控制精度:温度 ±0.5℃,湿度 ±1.5% RH。
升降温速率:1~3℃/min(部分设备支持快速循环)。
功能:精确控制温度和湿度,模拟恒定或循环的湿热环境。
关键参数:
典型型号:高低温湿热交变试验箱(如GB/T 2423系列、IEC 60068标准设备)。
辅助设备
拉力试验机:测量材料拉伸强度、断裂伸长率等力学性能。
硬度计:评估橡胶或塑料的硬度变化。
盐雾试验箱:结合盐雾测试评估电化学腐蚀(如金属部件)。
五、测试步骤
以硫化橡胶热湿老化测试为例(参考标准:ASTM D573):
样品制备
按标准尺寸切割试样(如100×100×原厚 mm)。
打磨表面并记录初始性能(如拉伸强度、硬度、质量)。
预处理
在标准环境(23±2℃,50±5% RH)下调节至恒重(质量变化<0.1%/24h)。
老化处理
将试样放入湿热试验箱,设置目标温度和湿度(如70℃/95% RH)。
持续暴露至规定时间(如72小时)。
后处理
取出试样,在标准环境平衡2小时。
重新测量性能指标(拉伸强度、硬度、质量等)。
结果分析
拉伸强度变化率 ≤ 20%(部分行业要求更严格)。
外观无明显裂纹、起泡或霉变。
计算性能变化率:
判定标准:
六、典型应用场景
电子行业
PCB电路板:评估高温高湿下焊点可靠性(参考标准:JESD22-A108)。
LED灯具:测试湿热环境下的光衰和密封性(参考标准:IEC 60920)。
汽车行业
散热器:验证冷却系统密封性和抗腐蚀能力(参考标准:QC/T 468-2010)。
橡胶密封件:评估长期湿热环境下的耐老化性能(参考标准:ISO 1817)。
新能源领域
光伏组件:双85测试(85℃/85% RH)评估功率衰减和封装材料劣化(参考标准:IEC 61215)。
新能源电池:模拟湿热环境下的容量保持率和安全性(参考专利:CN119846502A)。
建筑材料
塑料型材:测试长期湿热下的尺寸稳定性和抗变形能力。
涂料/涂层:评估附着力、耐黄变性能。
七、注意事项
设备校准:定期校验温湿度传感器和控制精度。
样品代表性:确保样品均匀性和数量(通常≥3个平行样)。
环境控制:避免外部振动、气流干扰试验箱内部均匀性。
安全防护:高温高湿环境下操作需注意防烫、防滑。
八、相关标准
国际标准:
IEC 60068-2-67(恒定湿热试验)。
ASTM D573(橡胶热老化测试)。
ISO 4892-3(塑料湿热老化测试)。
中国标准:
GB/T 2423.3(电工电子产品基本环境试验规程)。
QC/T 468-2010(汽车散热器试验方法)。
通过热湿老化测试,可以有效预测材料或产品在长期使用中的性能变化,为质量控制和研发改进提供科学依据。