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Cab 试验:依据 IEC 60068-2-78 的恒定湿热试验

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在 IEC 60068 湿度试验组中,Cab 试验(根据 IEC 60068-2-78 的稳定热湿度)是最详细的,但也是最容易被误解的:许多人用它来“测量产品的湿度”,而试验的真正目标是评估湿度对材料、绝缘和电路的长期影响。

本文解释了 Cab 试验的用途、它与 Db 和 Cy 有何不同、如何正确编写试验请求以及导致结果无法与标准进行比较的错误。

1. Cab 试验回答什么问题?

Cab 是湿热稳态试验:将样品放置在试验过程中温度和相对湿度保持恒定的室内,并且水分在样品表面呈非凝结形式。试验题回答:

  • 当材料长时间吸收水分时,绝缘性是否仍然足够?
  • 电路、触点和焊接材料在潮湿和电压的影响下是否会发生电化学腐蚀?
  • 聚合物材料、粘合剂、标签和涂层是否剥落、膨胀或变色?
  • 在炎热和潮湿的环境中使用数百至数千小时后,产品是否仍保持功能?

要点:Cab 是稳态试验,因此不会产生循环应力。如果产品的风险来自反复的膨胀和收缩 — 焊点破裂、昼夜循环中的冷凝、湿气渗透到密封外壳中 — 那么稳定性试验就无法捕捉到这种风险。

2. Cab 与 Db 和 Cy 有何不同?

特点 Cab (60068-2-78) DB (60068-2-30) 赛 (60068-2-67)
条件的性质 热量、湿度稳定,无凝露 湿度和热循环,有冷凝期 稳定的热量和湿度,加速形成
主要对象 一般产品和组件 产品、组件、成套设备 主要组件
压力产生 吸湿、电化学腐蚀、绝缘劣化 添加热循环应力和表面凝结 在较高的粗糙度水平下快速吸收水分
时间 长,在稳定条件下以天为单位测量 多个 24 小时循环 数百至上千小时
什么时候使用? 需要长期稳定的证据,定量比较 需要模拟真实潮湿的热带环境 需要缩短评估组件可靠性的时间

这三个试验不可互换。如果合同写的是 Cab,则 Db 结果不能用来得出其他结论,反之亦然。文章中详细介绍了如何读取和编写试验代码正确阅读 IEC 60068 试验代号。

电子样品放置在架子上的湿热实验室
在用于 Cab 试验之前,必须验证热湿室的温度和湿度均匀性。

3. 实施顺序

  1. 初始稳定性:将样品置于标准条件下,检查外观,测量潮湿敏感参数(绝缘电阻、漏电流)以建立比较基准。
  2. 将样品放入试验箱中:根据需要维持供电或断电状态;明确说明,因为这是一个强烈影响电化学腐蚀的变量。
  3. 切换到试验条件:将温度和湿度提高到指定水平。需要控制传输速度以避免不必要的冷凝 — 使用 Cab,可以避免样品上的冷凝。
  4. 保持稳定:在指定时间内将温度和湿度保持在公差范围内,并连续记录数据。
  5. 选取时检查:根据要求,可以在间隔之间检查功能,但必须限制打开试验箱,因为它会扰乱条件。
  6. 恢复:将样品置于标准条件下,按规定浓缩、干燥后进行最终检验。
  7. 结论:试验前按照约定的标准与原始基准进行比较。

4. 严重程度和持续时间

IEC 60068-2-78 提供多种温度-湿度-时间组合可供选择;实践中常见的水平是湿热,温度约为 40°C,相对湿度非常高(约 93% RH),持续时间从几天到几十天不等。选择正确的组合必须来自于实际的使用环境,而不是习惯 — 文中提出了根据使用环境选择试验的原则。根据使用环境选择环境试验。具体数值需要逐字与应用时的标准进行比较。

请求中包含的元素 对结果的影响
温度和相对湿度 确定吸湿率和腐蚀机制
维护时间 对于吸湿材料,时间是主要变量,而不是温度
电源状态 使用引起电化学腐蚀和闪络的电压进行试验
恢复条件 判断绝缘参数重新测量是否有效
是否覆盖样品以保护样品 正确评估涂层、标签和粘合剂的有效性
试验箱内温度和湿度数据随时间变化的图表
随着时间的推移,温度-湿度记录证明试验条件在允许的公差范围内。

5. 如何评估:通过测量什么来查看湿度的影响

目视检查不足以得出湿度试验的结论。您应该选择对湿度敏感的参数并在之前和之后进行测量:

  • 绝缘电阻——对材料表面和内部水分最敏感的指标。
  • 漏电流在规定的工作电压或试验电压下。
  • 功能衰退— 传感器错误、信号丢失、组件功能丢失。
  • 外观有分类— 严重程度(无损伤、轻微损伤、不可接受的损伤)。

最常见的错误是在从试验箱中取出样品后,当表面仍然潮湿时立即测量绝缘电阻。结果反映的是表面的水分,并不反映产品的实际变质情况。

6. 常见错误以及如何避免

  • 编写“湿度试验”,无需记录试验代码、温度、湿度或时间— 结果无法与标准进行比较。
  • 在表面仍湿润时测量绝缘性能——错误的结论太糟糕了(或者好得不容忽视)。
  • 忽略电源状态— 完全丧失评估电偶腐蚀风险的能力。
  • 使用 Cab 然后总结热带环境— 真实环境有昼夜循环,需要 Db 或热湿度组合。
  • 多次打开试验箱以检查功能— 干扰湿度并产生意外的凝结。
  • 未记录样品在试验箱中的位置— 湿度因地点而异,在比较样品时会引起争议。
技术人员测量湿度试验后样品的绝缘电阻
测量绝缘参数是评估热湿试验结果的决定性步骤。

7. 常见问题

Cab 是否会导致样品凝结?

Cab 的目标是使样品在稳定期间不出现冷凝。当温度变化或打开试验箱时可能会发生冷凝;因此,需要明确转移率和恢复处理。

湿热试验需要给样品供电吗?

取决于目标。无动力试验评估材料和结构的防潮性能;使用电源进行试验可以评估电化学腐蚀、漏电流和闪络。许多程序都需要两种不同形式的状态。

样本会受到影响多久?

没有通用的答案:这取决于材料、严重程度以及是否有保护涂层。因此,时间必须由处方者根据评价目的来选择,并且结果只有在试验的时间范围内才有意义。

可以用 85/85 代替 Cab 吗?

这是湿度试验系列的两种不同变体:一种是用于许多组件的高严酷水平下的稳定热湿度,一种是用于一般产品的环境水平下的稳定热湿度。如果要求不允许,则不应互换使用;文章末尾的“相关文章”部分讨论了湿热结果解释的局限性。

潮湿试验后,样品是否再次正常运行并通过?

还不够。水分试验通常旨在评估长期变化;样品可以在试验后立即重新运行,但之后可能会迅速降解。合格判据必须通过测量参数的允许变化来预先确定,而不仅仅是“仍然可以运行”。

可以在一个室中试验多个样品吗?

是的,如果确认试验箱的均匀性并且记录清楚地说明了每个样品的位置。有必要避免让样品互相阻塞,改变局部的水分交换。

八、结论

Cab 试验是评估稳态条件下湿度长期影响的标准试验。仅在需要记录样品的试验代码、温度、湿度、时间和供电状态时有效;同时,记录必须包含一段时间内的状况数据以及试验前后湿度敏感参数的测量结果。

在将 Cab 放入试验程序之前,应完成三件事: 确认实验室符合 IEC 60068-3-6 标准;明确规定恢复条件和测量时间;并与客户就基于测量参数而不是视觉感知的合格判据达成一致。

参考资料

  • IEC 60068-2-78 — Cab 试验:湿热、稳态。
  • IEC 60068-2-30 — 试验 Db:热湿循环。
  • IEC 60068-2-67 — Cy 试验:稳定的热量和湿度,主要针对组件的加速形式。
  • IEC 60068-3-6 和 60068-3-11 — 气候室的承受能力验证和不确定性计算。
  • IEC 60068-1 — 一般规定和指南。
  • TCVN 7699-2-78 — 相应的国家版本(如果已发布)。

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