IEC 60068-2-14-2023 中文版（环境试验 第 2-14 部分：试验 N：温度变化）

IEC60068-2-14:2023中文版（环境试验第2-14部分：试验N：温度变化）前言本标准由国际电工委员会第104技术委员会（环境条件、分类及试验方法）制定，为IEC60068-2-14的第7版正式发布版本，发布时间为2023年7月，全面替代2009年发布的第6版标准，属于技术性修订版本。本次版本更新相较于旧版标准，完成多项核心技术优化与内容完善，主要变更内容包括：优化标准配套示意图示，提升内容可读性与规范性；更新温度变化试验的样品温度判定规则、试验严酷等级及温度容差要求；修订Na、Nb两类核心温度变化试验的试验报告标准化要求，强化试验数据的可追溯性与统一性。IEC60068系列标准为电工电子产品环境试验的通用基础标准，本部分专注于温度变化专项试验，为全球各类电气、电子元器件、设备及相关制品的温度适应性验证提供统一、可重复、可对比的实验室试验方法。引言温度变化试验的核心目的是评定各类试验样品在环境温度单次或连续多次快速变化条件下的耐受能力与性能稳定性，仅针对温度动态变化引发的产品失效效应开展验证，不用于单独评定高温、低温恒定环境造成的产品影响。恒定高温、低温环境的验证需遵循IEC60068-2-1、IEC60068-2-2对应标准要求。温度变化试验对样品产生的影响，主要由高低温调节区间、样品恒温暴露时长、温度切换变化速率、试验循环次数、样品换热特性、材料导热系数、结构尺寸及内部温度响应速率等核心因素共同决定。本标准通过标准化各类试验参数，模拟产品在储存、运输、使用场景中遭遇的昼夜温差、季节温度更替、工况启停温度突变、户外极端温度切换等真实环境应力，通过加速试验方式暴露产品潜在结构缺陷、材料失效及电气性能异常问题。本标准全程提供试验参数选型指导，适配消费电子、工业控制、汽车电子、航空航天、通信设备等多领域产品的可靠性验证需求，所有试验流程均满足实验室重复性、对比性及工程落地性要求。1范围本文件为IEC60068环境试验系列标准的第2-14部分，规定了三类标准化温度变化试验方法，适用于各类电工电子元器件、整机设备及其他工业制品，用于验证样品耐受环境温度快速动态变化的能力。本标准定义的试验均为可控加速试验，通过设定标准化的温度切换、恒温暴露及循环参数，精准复现温度变化引发的各类失效模式，包括材料热膨胀系数不匹配产生的机械应力、焊点开裂、封装分层、密封失效、电气短路、金属腐蚀、材料疲劳脆化等问题。试验所需的样品恒温暴露时长无固定统一值，需根据样品材质、结构尺寸、热容量、散热特性确定，以样品整体完全达到温度稳定为核心判定依据。本标准仅针对温度动态变化应力开展验证，不涵盖湿度、振动、盐雾等复合环境应力影响，复合应力验证需结合IEC60068系列其他配套标准。2规范性引用文件下列引用文件为本文件不可或缺的组成部分，其中标注日期的引用文件，仅对应版本适用；未标注日期的引用文件，采用最新有效版本（含所有修订增补内容）。核心引用文件为IEC60068（所有部分）《环境试验》系列标准，涵盖环境试验通用术语、设备要求、基础判定规则等通用内容。3术语和定义本标准沿用IEC60068系列通用术语定义，同时新增、细化温度变化试验专属核心术语，统一行业判定标准，关键术语定义如下：1.标准测试大气温度（TSTD）：实验室标准测试环境温度区间，取值15℃～35℃，为试验初始、结束及样品检测的基准环境温度。2.高温调节温度（TB）：试验设定的高温恒温暴露基准温度，可根据产品需求设定强化高温调节温度（TBi）。3.低温调节温度（TA）：试验设定的低温恒温暴露基准温度，可根据产品需求设定强化低温调节温度（TAd）。4.样品温度温差（ΔTs）：试验样品关键测温点温度与试验介质（空气、液体）温度的差值，为判定温度稳定的核心指标。5.温度稳定时间（ts）：样品从进入设定温度环境至达到温度稳定所需的时长，首次循环从实验室环境温度开始计时的稳定时间标注为ts*。6.恒温暴露时间（t1）：样品在高温、低温设定工况下，持续恒温暴露的有效时长。7.转移时间（t2）：双箱试验法中，样品从高温试验箱转移至低温试验箱（或反向转移）的全程时长。8.温度变化速率（dTR）：单箱试验法中，试验箱内介质温度的平均变化速率。9.温度容差（±σT）：温度切换动态过程中试验介质温度的允许偏差；恒定恒温阶段的温度容差标注为±σTconst。4符号本标准所用全部符号、参数代号均与前文术语一一对应，所有参数单位、定义统一规范，全程无歧义复用，所有试验参数计算、记录、报告编写均需严格采用本标准规定符号，确保行业数据统一互通。5通用试验准则5.1实际环境温度变化特征各类电工电子产品在储存、运输、运行过程中普遍面临温度动态变化，非通电状态下，设备外壳、外部元器件的温度变化速率远快于内部核心部件，易形成产品内外温度梯度，长期累积会引发结构应力、性能衰减等问题。自然环境中的温度变化分为缓慢渐变（昼夜、季节温差）与突发骤变（户外设备雨雪降温、室内外环境切换）两类，本标准三类试验方法分别对应不同真实环境应力特征。5.2温度变化试验设计原理本标准包含Na、Nb、Nc三类温度变化试验，所有试验均采用高低温交替循环模式，完整试验循环流程为：实验室常温环境→第一设定温度（高温/低温）恒温暴露→切换至第二设定温度（低温/高温）恒温暴露→回归实验室常温环境。单次完整切换循环即为一次试验周期，所有试验严酷等级均由循环次数、温度区间、变化速率等参数组合定义。5.3核心试验参数体系温度变化试验的完整参数体系包含实验室环境条件、高低温调节温度、恒温暴露时长、温度切换参数（转移时间/变化速率）、试验循环次数五大核心维度。试验参数设定需充分结合样品自身特性，包括产品热响应速度、导热系数、比热容、结构尺寸、质量密度等，若样品特性参数未知，需提前通过试验测定，避免参数设定不合理导致试验失效或结果失真。标准明确，高低温试验温度原则上需在产品常规储存、工作温度极限范围内，仅特殊验证场景可超出常规温度区间，用于强化试验严酷度，实现加速可靠性验证。所有试验均为加速应力试验，实验室设定的温度变化频次、严酷程度远高于自然环境，可快速筛选产品潜在缺陷。5.4试验选型与适用场景三类试验方法对应不同失效机理与应用场景，需根据产品实际工况与验证目标选型：1.Na试验（规定转换时间快速温度变化）：以极短的样品转移时间实现温度骤变，产生最大产品内部温度梯度，侧重验证热冲击引发的结构开裂、封装分层、焊点失效等致命缺陷，适用于汽车发动机舱电子设备、军用装备、航空航天电子、户外通信基站等耐受极端温度突变的产品。2.Nb试验（规定速率温度渐变试验）：以可控恒定速率实现温度升降，产品整体温度同步变化，侧重验证长期温度循环引发的材料疲劳、性能衰减，适用于消费电子、家用电器、常规工业控制设备等承受昼夜、季节缓慢温差的产品。3.Nc试验（双液浴快速温度变化试验）：采用液体介质换热，换热效率极高，温度冲击效果最严苛，仅适用于玻璃金属密封件、密封型精密元器件等防水、耐液体浸泡的特殊制品，不适用于开放式、易受液体侵蚀的产品。本系列试验不用于评定产品在恒定高低温工况下的稳态性能差异，仅用于验证温度动态变化过程及循环应力带来的产品性能、结构变化。5.5恒温暴露时长选型规则恒温暴露时长t1的设定必须长于样品温度稳定时间ts，确保样品核心区域与表面完全达到试验设定温度，消除温度滞后对试验结果的影响。温度稳定的判定标准为：样品关键测温点与试验介质的温度差值稳定在3K～5K范围内，测温点需选取样品热质量最大、温度响应最慢的核心位置，保证判定准确性。暴露时长从样品完全进入试验环境的瞬间开始计时，双箱法试验中，当转移时间t2≤0.05ts时，转移时间对试验结果的影响可忽略不计，该规则仅适用于Na双箱试验。5.6试验适用限制样品自身的材料导热性、热容分布、结构尺寸、表面积会直接决定其内部温度变化速率，同温度试验条件下，不同规格、材质的样品会产生不同的温度梯度与应力响应。大体积样品内部温度变化幅度远小于表面，易出现表层与内层应力差异，试验设计需充分考虑该特性。Nc液浴试验存在明确适用限制，因液体介质会直接接触样品表面，仅可用于密封型、耐液体侵蚀样品，非密封、易吸水、易被液体腐蚀的样品禁止采用该试验方法，特殊场景需更换专用惰性液体介质，并充分考量液体换热特性对试验严酷度的影响。同时，温度变化试验为单一应力试验，无法模拟温度与振动、湿度耦合的复合失效场景，复合可靠性验证需搭配其他环境试验开展。6初始与最终检测要求6.1通用要求所有样品在开展温度变化试验前后，必须完成标准化性能与外观检测，试验前检测用于确认样品初始状态完好、性能参数达标，排除样品初始缺陷对试验结果的干扰；试验后检测用于判定温度循环应力是否引发产品失效、性能衰减、结构损坏，所有检测需在标准大气环境（15℃～35℃）下完成。6.2初始检测对试验样品开展全面检测，包含外观目视检查、结构完整性检查、电气性能参数测试、机械性能测试等，有特殊验证要求的产品可增加X射线检测、超声扫描等无损检测手段，完整记录样品初始参数与状态，形成试验原始基线数据。6.3最终检测样品完成全部试验循环及恢复流程后，重复初始检测的全部项目，逐一对比试验前后的外观、结构、电气、机械性能参数，精准识别温度变化引发的各类缺陷与性能偏差，所有检测数据需完整留存，作为试验结果判定的核心依据。7试验Na：规定转换时间的快速温度变化（双箱空气法）7.1试验概述本试验采用双独立试验箱结构，分别维持恒定高温、恒定低温工况，通过快速人工或机械转移样品的方式，实现极短时间内的温度骤变，最大化激发产品内外温度梯度，模拟极端冷热冲击工况，验证产品抗热冲击能力。7.2试验操作流程7.2.1试验设备要求：需配备两台独立温控试验箱，分别实现高低温恒定控制，箱内温度均匀性、稳定性满足标准容差要求，无明显温度波动与气流扰动。设备需具备温度实时监控功能，可全程记录箱内介质温度与监控样品温度。7.2.2样品安装固定：样品需按照实际应用工况的安装方式、固定姿态放置，不得随意悬空、堆叠，多样品同时试验时，需保证样品之间、样品与箱壁之间留有充足间隙，确保气流流通、温度换热均匀，避免相互干扰导致温度响应异常。7.2.3试验严酷等级：严酷等级由高低温温度区间、恒温暴露时长、转移时间、循环次数组合确定，所有参数需根据产品规范或试验需求选定，温度容差、稳定判定规则严格遵循本标准5.5条款要求。7.2.4预处理：试验前需将样品置于标准实验室大气环境中完成预处理，消除样品储存、运输过程中的温湿度残留应力，保证样品初始状态统一，预处理时长根据样品热容量确定，确保样品完全恢复至常温稳定状态。7.2.5试验循环流程：首先将常温样品放入第一温度试验箱，恒温暴露至样品温度完全稳定，维持设定暴露时长；随后在规定转移时间内快速将样品转移至另一温度试验箱，重复恒温稳定与暴露流程；完成高低温交替即为单次循环，持续完成设定的全部循环次数。转移过程中样品暴露于实验室常温环境，全程记录实际转移时间、样品温度变化数据。7.3样品恢复全部试验循环完成后，将样品置于标准实验室大气环境中静置恢复，直至样品温度、性能状态完全回归稳定，消除试验残留温度应力，恢复完成后再开展最终检测，避免残留应力影响检测结果准确性。7.4规范信息要求产品专项规范中需明确Na试验的全部核心参数，包含高低温设定温度、允许温度容差、恒温暴露时长、最大允许转移时间、试验循环次数、样品安装方式、预处理与恢复要求、失效判定标准等，确保试验方案可落地、可复现。8试验Nb：规定变化速率的温度渐变试验（单箱法）8.1试验概述本试验采用单台可编程温变试验箱，按照设定的恒定温度变化速率，自动完成升温、恒温、降温、恒温的连续循环过程，无人工样品转移操作，温度变化均匀平缓，重点验证长期温度循环疲劳应力对产品结构、性能的累积影响。8.2试验操作流程8.2.1试验设备要求：采用高精度可编程温度试验箱，可精准控制恒定的温度升降速率，全程温度波动、偏差满足标准容差要求，设备可实时记录温度变化曲线、运行时长，支持连续循环运行。8.2.2样品安装固定：样品安装姿态、固定方式贴合实际使用场景，保证箱内气流可均匀覆盖样品所有表面，避免局部换热不均导致样品温度响应偏差，多样品试验时合理排布，杜绝遮挡与相互干扰。8.2.3试验严酷等级与容差：严酷等级由高低温极限温度、温度变化速率、恒温暴露时长、循环次数组成，标准明确了不同温度区间、变化速率对应的介质温度动态容差与恒温容差，试验过程中需严格匹配对应容差要求，确保试验精度。8.2.4预处理：与Na试验预处理要求一致，统一样品初始状态，消除前期环境应力残留，保证试验初始条件标准化。8.2.5温度稳定判定：升温、降温阶段结束后，需等待样品温度达到稳定状态，方可开始恒温计时，稳定判定规则与本标准通用规则一致，以样品核心测温点温度差值为判定依据。8.3试验循环流程样品置于常温试验箱内，设备启动预设程序，以规定速率升温至设定高温，恒温暴露规定时长；随后以相同速率降温至设定低温，恒温暴露对应时长，完成单次完整循环。全程自动运行，无需人工干预，持续完成设定循环次数，全程记录温度曲线、稳定时长、运行参数。8.4样品恢复与规范要求试验结束后，样品在标准大气环境下静置恢复至状态稳定，再开展最终性能检测。产品规范中需明确温度变化速率、高低温极限、循环次数、容差要求、失效判定依据等核心信息，保障试验标准化执行。9试验Nc：双液浴快速温度变化试验9.1试验概述本试验采用高低温液体介质浴槽完成温度切换，依托液体高效换热特性，实现样品极速温度变化，热冲击严酷度最高，仅适用于密封型、耐液体浸泡的精密制品，如玻璃金属密封元器件、密封传感器等。9.2试验操作流程9.2.1试验设备：配备独立高低温液浴槽，介质温度可恒定控制，温度均匀性良好，具备快速样品升降、切换机构，可实现样品快速浸入、取出，减少切换时长。常用介质为纯水，特殊样品可选用惰性专用液体。9.2.2试验严酷等级：由液浴高低温温度、浸泡恒温时长、切换速度、循环次数确定，需根据密封产品的耐受特性设定，避免超出产品极限应力导致非真实失效。9.2.3试验流程：预处理后的样品快速浸入高温液浴槽，恒温稳定浸泡规定时长后，极速转移至低温液浴槽持续浸泡，交替循环完成设定次数。试验结束后取出样品，清理表面残留介质，置于标准环境下恢复干燥、稳定。10试验结果判定与报告要求10.1结果判定准则试验后对比样品试验前后的外观、