材料老化测试概要

1、2020/3/18,材料老化测试,AOV,标准技术研发中心,王,维,新,安姆特检测机构,2020/3/18,老化的定义,何谓老化,材料在加工、贮存和使用过程中，由于受内外因素的综,合作用，其性能逐渐变坏，以致最后丧失使用价值，这,种现象就是老化,2020/3/18,影响老化的因素,影响老化的因素有很多，常见的有,2020/3/18,老化研究,老化是一种不可逆的变化，它是材料的通病,通过对材料老化过程的研究，采取适当的防老化措施,提高材料的耐老化的性能，延缓老化的速率，以达到延,长使用寿命的目的,2020/3/18,内容介绍,第一部分：光照老化,第二部分：温度老化,第三部分：盐雾测试,第四部分：

2、机械振动,第五部分：机械冲击,2020/3/18,光照老化,气候和阳光辐照是损害涂料、塑料、油墨及其它高分子,材料的主要原因，这种损害包括失光、褪色、黄变、开,裂、脱皮、脆化、强度降低及分层、即使是室内的光及,通过玻璃窗透射的太阳光也都会使一些材料老化，比如,引起颜料、染料等褪色或变色,光老化测试的目的是什么,通过模拟光长期暴露作用的加速试验，以获得材料耐候,性的结果,2020/3/18,氙灯老化与,UV,老化,什么是氙灯,Xenon lamp,填充氙气的光电管或闪光电灯。其光谱能量分布与阳光中,紫,外,可见光,部分相似,什么是荧光紫外灯,UV lamp,发射,400nm,以下,紫外光,的能量

3、至少占总输出光能,80,的荧,光灯,UV,和氙灯测试的区别,UV,测试主要考虑紫外光对于产品的影响，其波长范围为,300400nm,氙灯测试不仅考虑紫外光的影响，还考虑可,见光的影响，其波长范围为,300800nm,2020/3/18,UV,老化,UV,灯管类型有哪些,共有两种类型的,UV,灯管,UVA-340,UVB-313,不同类型的,UV,灯管用途有何不同,UVA-340,模拟阳光中的紫外线部分，主要用于,户外产品,的,光老化试验,UVB-313,广泛应用于耐久性材料的,快速,节省的测试，会,加速材料的老化,UVA-351,用于,模拟穿过窗玻璃的阳光的紫外线,部分，主要,用于,室内,20

4、20/3/18,UV,老化,一个完整的,UV,测试条件包括哪些,灯管类型,辐照强度,irradiation,非光照类型（冷凝和喷淋,condensation and spray,光照和非光照时的温度,光照和非光照的时间,测试总时间或测试循环次数,2020/3/18,UVA,老化,实验室,UVA-340,灯的辐照度,0.68W/m,2,340nm,相当于,夏季正午,的阳光，得到快速的效,果,1.38W/m,2,340nm,两倍于太阳,最大值，得到快速的效果,0.35W/m,2,340nm,相当于,三月,九月的日光,适合普通测,试或较低,UV,光强的测试,2020/3/18,UVB,老化,实验室,

5、UVB-313,灯的辐照度,0.67W/m,2,340nm,1.23W/m,2,340nm,非常快速的测试，应用于质量控制或耐,久性好的材料测试,0.48W/m,2,340nm UVB-313,灯管执行,SAE J2020,标准时的,长时间光照,2020/3/18,UV,测试标准,UV,常用测试标准有哪些,ASTM G154-2006,非金属材料,UV,荧光灯暴露照射,ISO 4892.3-2006,塑料实验室光源暴晒方法,第,3,部分：荧光,紫外灯,GB/T 16422.3-1997,塑料实验室光源暴晒方法,第,3,部分：荧光,紫外灯,2020/3/18,UV,测试仪器,QUV,紫外线老化机

6、相关测试参数,是多少,黑板温度：光照时5085，黑,暗时4060,辐照强度,0.251.55W/m,2,nm,样品板尺寸,60*95*5mm,共,48,个样品板,2020/3/18,氙灯老化,完整的氙灯测试过程包括哪些,光照，由照射到试样表面的氙弧灯的光谱能量分布,SPD,Spectral Power Distribution,和氙弧灯的辐照度,irradiance,决定,温度，包括试验箱内温度,Chamber Temperature,黑标,准温度,BST,Black Standard Temperature,或黑板温度,BPT,Black Panel Temperature,相对湿度,喷水,

7、2020/3/18,滤光系统,氙灯试验箱的传感器类型和滤镜类型有哪些,氙灯试验箱共有四种类型的传感器以监控辐照强度,340nm,420nm,TUV,300-400nm,QB,光强校准仪,有三种类型的滤镜,Daylight Filter-B/B,日光眼过滤器,Windows Glass Q Filter,窗玻璃过滤器,UV,扩展过滤器,2020/3/18,滤光系统,不同类型的滤镜的作用是什么,日光眼过滤器主要模拟夏日正午时的阳光，可用来测试室,外材料,窗玻璃过滤器主要是模拟透过窗玻璃的阳光，可用来测试,室内材料,光老化测试中的冷凝和喷淋有什么不同,冷凝用来模拟实际生活中露水停留在材料上时的状态，

8、但,是试验设备并不能完全模拟露水，因为露水中含有丰富的,氧；喷淋用来模拟材料在雨水下的状态,2020/3/18,当照晒时间是以小时为单位时，需将其转换为以秒为单位,所以总的接受辐照能量的计算公式为,kJ/m,2,W,m,2,h,1,1000,3600,s,h,kJ/m,2,W/m,2,h,3.6,辐照量,2020/3/18,辐照量,例一：经气候老化研究中心测定，中国海南地区年辐照量为,2800KJ/m2,340nm,，现,AOV,实验室氙灯老化仪辐照度设,定为,0.50W/m2,340nm,，照射方式为连续模式，则，实验,室等效老化时间为,d,h,s,t,65,1556,3600,10,6,5

9、,10,6,5,50,0,10,2800,6,6,3,2020/3/18,试验设备,市场上主要有旋转鼓式和平板式两类老化测试设,备。其中旋转鼓式主要为,ATLAS,生产的,Ci,系列设备,平板式主要为,Q-LAB,生产的,Q-SUN,系列,2020/3/18,氙弧灯老化试验机应实现环境因素的综合控制,光照强度,亮,暗周期变化,黑板温度和干球温度,通过光过滤器后的光谱能量分布,湿度控制,喷淋,以下介绍一下我们的,Q-SUN Xe Spray,氙灯老化试验箱,试验设备,2020/3/18,Q-SUN,产品的介绍,光源,3000W,风冷氙弧灯,氙灯冷却方式：风冷,辐射波长：主要在,300-800nm

10、,中,灯管过滤器：可交换的内外滤光片，可调整光谱能量分,布，以适应不同太阳光谱的模拟试验,辐射强度监测点,340nm,420nm,和,300-400nm,段,平均灯管寿命,1500,小时,2020/3/18,氙弧试验箱,2020/3/18,试验标准,氙灯常用测试标准有哪些,ASTM G155-2005,非金属材料曝光用氙弧灯设备使用标准惯,例,ISO 4892.2-2006,塑料实验室光源暴晒方法,第,2,部分，氙灯,光源,GB/T 16422.2-1999,塑料实验室光源暴露试验方法,第,2,部分,氙弧灯,SAE J2527-2004,用受约束的发光氙弧设备对汽车外部的材料,加速暴露试验方法

11、,2020/3/18,试验标准,SAEJ1885,ISO 105B06-1998,亮周期,暗周期,黑标温度,100,3,黑板温度,89,3,38,2,样品室温度,62,2,38,2,65,3,湿度,50,5),95,6),20,10),环境水,63,4,40,4,辐照强度,0.55,0.01)W/m2,1.2W/m2,2020/3/18,常见缺陷,1,起泡：表面封闭的突起区域,2,变色：材料表面颜色随时间变化二变弱或变浅,3,裂化或裂纹：材料表面可见的微裂或暴露出原底层,的碎裂,4,瑕疵：降解导致的材料表面或内部的不规则现象,5,白化：表面的一种老化现象，表现为全部或局部变,白,2020/3/

12、18,内容介绍,第一部分：光照老化,第二部分：温度老化,第三部分：盐雾测试,第四部分：机械振动,第五部分：机械冲击,高温、低温、恒温恒湿、交变湿热,温度,temperature,的定义,温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分,子热运动的剧烈程度,华氏度,Fahrenhite,和摄氏度,Centigrade,都是用来,计量温度的单位。包括我国在内的世界上很多国家都是用,摄氏度，美国和其他一些英语国家使用华氏度而较少使用,摄氏度。其转换公式为,T,1.8t,32,高温、低温、恒温恒湿、交变湿热,湿度,humidity,的定义,表示大气干燥程度的物理量。在一定的温度下在一定体积的空,气里

13、含有的水气越少，则空气越干燥；水气越多，则空气越潮,湿,空气的干湿程度,叫做“湿度,绝对湿度,absolute humidity,一定体积的空气中含有的水蒸气,的质量，一般其单位是克,立方米,g/m,3,相对湿度,relative humidity,相对湿度是绝对湿度与最高湿度,之间的比，它的值显示水蒸气的饱和度有多高。通常所指的湿,度,80%RH,温湿度计上面显示的湿度等）都是相对湿度,高温、低温、恒温恒湿、交变湿热,温度湿度组合循环与交变湿热及其它湿热测试的主要区别,有,1,温度湿度组合循环测试在给定的时间内，存在着较多次的,温度变化或“呼吸”作用,2,较大的循环温度范围,3,较大的温度变

14、化速率,4,包括多次零度以下的温度变化,高温、低温、恒温恒湿、交变湿热,高温或低温测试主要应用于哪些方面,主要应用于考核电工，电子产品在高温或低温条件下贮存和使,用的适应性,恒温恒湿测试主要应用于哪些方面,主要应用于考核电工电子产品、元件、材料等在恒定湿热条件,下使用和贮存的适应性,交变湿热测试主要应用于哪些方面,主要应用于考核电工电子产品或材料在温度循环变化、产品表,面产生凝露的湿热条件下使用和贮存的适应性,高温、低温、恒温恒湿、交变湿热,温度变化测试主要应用于哪些方面,a,规定转换时间的温度变化，主要应用于确定元件、设备和,其他产品经受环境温度迅速变化的能力,b,规定温度变化速率的温度变化

15、，主要应用于确定元件、设,备和其他产品在环境温度变化的工作能力,c,双液槽法温度变化，主要应用于确定元件、设备或其他产,品经受温度快速变化的能力，主要适用于玻璃,金属组成,的密封件及类似的试验样品,高温、低温、恒温恒湿、交变湿热,高温或低温测试，需确认哪些主要测试条件,温度，升降温速率或时间，测试时间,恒温恒湿测试需确认哪些主要测试条件,温度，湿度，升降温速率或时间，测试时间,规定转换时间的温度变化测试，需确认哪些主要测试条件,温度（低温、高温），保持时间，温度变化速率,高温、低温、恒温恒湿、交变湿热,一般温湿度相关测试中，除了主要测试参数，还有哪些因素需,要确认,a,测试前后的功能测试,b,

16、测试中是否需要通电工作及其他中间测试,c,测试时样品的摆放位置或方向,d,样品通电工作，其发热功率有多大,e,样品外形尺寸及质量,f,与样品接触时，是否需要采取防静电措施,g,其他,高温、低温、恒温恒湿、交变湿热,AOV,最大的温度箱,温度范围,40100,湿度范围,20%98%RH,内箱尺寸,4m*3m*2m,Useful English,高温试验,High temperature test,低温试验,Low temperature test,高低温循环试验,High and low tempertature test,恒定湿热试验,Constant temperature and humi

17、dity test,交变湿热试验,Alternating temperature and humidity test,湿热,Damp heat,潮湿,湿气,Moisture,循环,Cycle,次数,Times,驻留时间,Dwell time,存贮,Storage,冷热冲击、快速温变,什么是温度变化速率,Temperature change rate,温度变化速率表示温度变化快慢的一个量，单位为/min,什么是冷热冲击测试,Thermal shock test,样品从高温环境突然进入低温环境，则认为是冷热冲击,什么是快速温变,Rapid temperature chage,GB/T,IEC,等温

18、度变化测试标准中，规定温变速率的温度变化测,试,Nb,，一般,2/min,需要用快速温变试验箱测试。目前,昆山实验室暂无此类设备,冷热冲击、快速温变,冷热冲击通常有三种方式,1,三箱式冷热冲击（气态）：试验设备有三个箱体，测试过程中样品处,于常温区不动，只是通过高温区与常温区的风门，低温区与常温区的,风门的开关来达到冷热冲击的效果。目前，可靠性实验室现有的设备,即为三箱式，转换时间,3-5min,2,两厢式冷热冲击（气态）：试验设备有两个箱体，样品放在一个吊篮,中，通过吊篮在高温区和低温区的移动达到冷热冲击的效果。两箱式,温度冲击的转换时间比三箱式的要快一些，转换时间,30s,3,两箱式冷热冲

19、击（液态）：试验设备有两个箱体，高温区与低温区分,别盛入硅油，通过吊篮移动达到冷热冲击的效果。（两箱式液态冲击,比两箱式气态冲击的转换速率要快），转换时间,10s,2020/3/18,内容介绍,第一部分：光照老化,第二部分：温度老化,第三部分：盐雾测试,第四部分：机械振动,第五部分：机械冲击,盐雾试验,Salt Spray Test,盐雾的分类,分为中性盐雾、醋酸盐雾、铜加速乙酸盐雾、交变盐雾,四种,中性盐雾和酸性盐雾使用范围,中性盐雾试验适用于金属及其合金、金属覆盖层、有机,覆盖层、阳极氧化膜；乙酸盐雾试验和铜加速乙酸盐雾,试验适用于铜,镍,铬或镍,铬装饰性镀层，也适用于铝,的阳极氧化膜,盐

20、雾试验,Salt Spray Test,交变盐雾使用范围,适用于预定耐受含盐大气的元件或设备，其耐受程度随选用,的严酷等级而定,盐能降低金属零件或非金属零件的性能,金属材料盐腐蚀的机理是电化学腐蚀，而对非金属材料的降,解作用却是由盐与材料复杂的化学反应所引起的。腐蚀速率,在很大程度上取决于对试验样品表面供应的含氧盐溶液的量,样品的温度和环境的温湿度,盐雾试验,Salt Spray Test,盐雾测试需要哪些条件,哪种盐雾，试验箱温度，溶液浓度，测试时间，样品大小,测试中摆放状态是否有特殊要求，是否需要判定等级,盐雾测试样品的寄存要求,避免磕碰，损伤样品表面镀层或涂层等。避免用手直接接,触样品，

21、最好戴手套，以免汗液腐蚀样品。存放环境要求,在标准实验室湿度下,温度1535，相对湿度,4575%RH,盐雾试验,Salt Spray Test,盐雾测试时间能否等效实际使用时间？（例如盐雾测试一,天相当于外面使用一年,不能，由于影响金属腐蚀的因素很多，单一的抗盐雾性能,不能代替抗其他介质的性能，所以测试获得的试验结果不,能作为被试材料在所有使用环境中抗腐蚀性能的直接指南,同时，各种材料在试验中的性能也不能作为这些材料在使,用中的耐蚀性的直接指南,尽管如此，盐雾测试仍可作为检验被试材料有或无防蚀性,能的一种方法,盐雾试验,Salt Spray Test,盐雾等级判定有哪几个标准,主要有,GB/

22、T 6461,ISO 10289,共分为,11,个等级,010,ASTM D 1654,盐雾评级中保护评级与外观评级的差别,保护评级表示覆盖层保护基体金属免遭腐蚀的能力；外,观评级是描述试样的全部外观，包括由暴露所导致的所,有缺陷。评级主要针对的是保护评级,2020/3/18,内容介绍,第一部分：光照老化,第二部分：温度老化,第三部分：盐雾测试,第四部分：机械振动,第五部分：机械冲击,机械振动,Vibration test,什么是振动,振动是机械系统中运动量（位移，速度和加速度,的振荡现象,振动的目的,振动试验的目的是模拟一连串振动现象，测试产品,在寿命周期中，是否能承受运输或使用过程的振动,

23、环境的考验，也能确定产品设计和功能的要求标准,机械振动,振动分几种,分正弦,sinusoidal,振动和随机,random,振动两种,什么是正弦振动,能用一项正弦函数表达其运动规律的周期运动,例如凡是旋转、脉动、振荡所产生的振动均是正弦振动,在船舶、飞机、车辆、空间飞行器上所出现的,机械振动,正弦振动的目的,正弦振动试验的目的是在试验室内模拟电工电子产,品在运输、储存、使用过程中所遭受的振动及其影,响,正弦振动的试验条件由什么确定,由振动频率范围、振动量、试验持续时间（次数,共同确定,机械振动,什么是振动频率范围,振动频率范围表示振动试验由某个频率点到某个频,率点进行往复扫频,如：试验频率范围

24、,5-50Hz,表示由,5Hz,到,50Hz,进行,往复扫频,什么是频率,频率：每秒振动的次数，单位为,Hz,机械振动,什么是振动量,振动量：通常通过加速度和位移来表示,加速度：表示速度对时间倒数的矢量，单位为,gn,或,m/s,2,位移：表示物体相对于某参考系位置变化的矢量，单位为,mm,机械振动,什么是试验持续时间（次数）,振动时间表示整个试验所需时间,次数表示整个试验所需扫频循环次数,什么是扫频循环,扫频循环：在规定的频率范围往返扫描一次,如：5Hz50Hz5Hz，从,5Hz,扫描到,50Hz,后再扫描,到,5Hz,机械振动,什么是重力加速度,物体在地球表面由于重力作用所产生的加速度,1

25、gn=10m/s,2,GB/T 2422-1995,电工电子产品环境试验,术语,机械振动,扫描方式,sweep mode,分几种,线性扫描：是线性的，即单位时间扫过多少赫兹，单位是,Hz/s,或,Hz/min,这种扫描用于寻找共振频率的试验,对数扫描：频率变化按对数变化，扫描率可以是,oct/min,对数扫描的意思是相同的时间扫过的频率倍频程数是相同,的,机械振动,什么是扫描速度,sweep speed,分几种,指从最低频率扫描到最高频率的速度,1,oct/min,多少倍频程每分钟,1oct/min,5Hz,到,10Hz,需,1,分钟,10Hz,到,20Hz,需,1,分钟,2,min/swee

26、p,多少分钟每次扫频,5-500Hz,扫描速度,1,分钟,sweep,表示从,5Hz,到,500Hz,需,1,分钟,3,Hz/s,多少,Hz,每秒,5-10Hz,扫描速度,1Hz/s,表示,5Hz,到,6Hz,需,1,秒,6Hz,到,7Hz,需,1,秒,机械振动,振动试验中试验几个方向？怎么区分方向,除有关规范另有规定外，应在产品的三个互相垂直方,向上进行振动试验,一般定义产品长边为,X,轴向，短边为,Y,轴向，产品正,常摆放上下为,Z,轴向,机械振动,什么是交越频率,交越频率：在振动试验中由一种振动特性量变为另一,种振动特性量的频率。如交越频率由等位移,频率关,系变为等加速度,频率关系时的频

27、率,什么是共振频率,共振频率：产品出现共振的频率,什么是定频振动,定频振动是指在规定的固定频率点上进行各种振动参,数不同量级的试验,机械振动,定频振动主要用于哪方面,1,耐共振频率振动：在产品振动频响检查时发现的,明显共振频率点上，施加规定振动参数振幅的振动,以考核产品耐共振振动的能力,2,耐预定频率振动：在已知的产品使用环境条件振,动频率时，可采用耐预定频率的振动试验。其目的还,是为考核产品在预定危险频率下承受振动的能力,机械振动,什么是随机振动,对未来任何一个给定的时刻，其瞬时值不能预先确定的振动,在一般的运输环境中，对于运送中交通工具所产生的振动环境,是属于随机振动，既使在同一时间内，每

28、个不同的频率下均有,不同的振动量，在执行随机波振动测试时，由于同时间不同频,率皆有振动量值,机械振动,什么是加速度谱密度,Acceleration Spectral Density,表示随机信号的各个频率分量所包的加速度方均值在频域上是怎样,分布的。通常用,ASD,表示，单位,m,2,s,3,或是,m/s,2,2,Hz,什么是功率谱密度,Power Spectrum Density,表示随机信号的各个频率分量所包的功率在频域上是怎样分布的,通常用,PSD,表示，单位,g,2,Hz,加速度谱密度与功率谱密度的换算,1 g,2,Hz=(9.8 m/s,2,2,96.04 m,2,s,3,什么是方均

29、根值,在,f1,和,f2,区间内单值函数的方均根值，是在该区间内的函数值的平,方的平均值的平方根值。通常用,rms,表示,机械振动,正弦振动标准有哪些,GB/T 2423.10-2008,电工电子产品环境试验,第,2,部分,试验方法,试验,Fc,振动,正弦,IEC 60068-2-6-2007,基本环境试验规程,第,2,部分,试验,第,6,节,试验,Fc,振动,正弦波,ISO 8318:2000,包装,满装的运输包装和单元货物,采用可变频的正弦振动试验,GB/T 4857.10-2005,包装,运输包装件基本试验,第,10,部分：正弦变频振动试验方法,随机振动标准有哪些,GB/T 2423.5

30、6-2006,电工电子产品环境试验,第,2,部分：试验方法,试验,Fh,宽带随机,振动（数字控制）和导则,IEC 60068-2-64-2008,基本环境试验规程,第,2-64,部分,试验,试验,Fh,振动、宽带随机抽,样,ASTM D4728-2006,海运集装箱随机振动检测的标准试验方法,GB/T 4857.23-2003,包装,运输包装件,随机振动试验方法,机械振动,金顿,EM-400F2K-30N80,型电磁振动试验机的主要参数,振动类型：正弦、随机,频率范围,1,2000Hz,推力,Fmax=1000N,位移,Amax,p-p,30mm,负重,Mmax=60kg,最大加速度,30gn

31、,平台尺寸,600,600mm,垂直,750,750mm,水平,机械振动,振动试验机扩展平台参数,孔径,M8,孔与孔之间的距离为,5cm,2020/3/18,内容介绍,第一部分：光照老化,第二部分：温度老化,第三部分：盐雾测试,第四部分：机械振动,第五部分：机械冲击,机械冲击,什么是冲击,系统受到瞬态激励，其力、位置、速度或加速度发生突然变化的,现象。冲击是骤然的、剧烈的能量释放、能量转换和能量传递,冲击的持续时间短暂；冲击的过程一次性完成而不呈现周期性,冲击具有的这些特点，决定了产品在流通过程和使用过程中无处,不存在着冲击环境源,通常冲击环境来自弹性体之间的机械撞击。或是指在冲击过程中,遇到

32、的非经常性、非重复性的冲击力,这种冲击力产生的加速度,较大，冲击脉冲持续时间较短,如汽车运行中的制动、跌落、武,器发射时的反冲、炮弹在地面上的爆炸等这些都是冲击现象，也,称冲击环境,机械冲击,什么是冲击效应,机械冲击可能对整个装备的结构和功能完整性产生,有害影响。通常，有害影响的程度随冲击环境的幅值,和持续时间的增大而加大。当冲击的持续时间装备的,固有频率一致或输入冲击环境波形的主要频率部分与,装备固有频率一致时，对装备结构和功能完整性的有,害影响都将放大,机械冲击,冲击的类型及试验室能做那几种冲击（类型）,冲击的类型有,半正弦,梯形波（方波,三角波（前锋锯齿波及后锋锯齿波,实验室购买的冲击设

33、备可完成半正弦波形冲击,机械冲击,试验室冲击设备的能力是多少,1,试验条件,半正弦：加速度,15g 600g,脉冲宽度,2 ms 40ms,2,机台信息,冲击台尺寸,60 cm x 60 cm,螺孔间距,10 cm,孔径,M10,最大承重,100 Kg,机械冲击,做冲击试验需要确定那些条件,1,冲击类型,半正弦,方波,2,冲击加速度,脉冲宽度,速度变化率（方波,3,样品数量,4,样品重量,5,试验轴向,X / Y / Z,或,X,Y,Z,6,试验次数,n,次,轴,或,n,次,面,7,试验样品的大小：小于或等于设备最大尺寸,8,样品的装夹，是否需要设计夹具（特殊夹具需客户提供,机械冲击,冲击试验有那些标准可依据,1. GB/T 2423.5-1995,2. IEC 60068-2-27-2008,3.