IEC 60068-2-14-2023 中文版（環境試驗 第 2-14 部分：試驗 N：溫度變化）

IEC60068-2-14:2023中文版（環境試驗第2-14部分：試驗N：溫度變化）前言本標準由國際電工委員會第104技術委員會（環境條件、分類及試驗方法）制定，為IEC60068-2-14的第7版正式發布版本，發布時間為2023年7月，全面替代2009年發布的第6版標準，屬于技術性修訂版本。本次版本更新相較于舊版標準，完成多項核心技術優化與內容完善，主要變更內容包括：優化標準配套示意圖示，提升內容可讀性與規范性；更新溫度變化試驗的樣品溫度判定規則、試驗嚴酷等級及溫度容差要求；修訂Na、Nb兩類核心溫度變化試驗的試驗報告標準化要求，強化試驗數據的可追溯性與統一性。IEC60068系列標準為電工電子產品環境試驗的通用基礎標準，本部分專注于溫度變化專項試驗，為全球各類電氣、電子元器件、設備及相關制品的溫度適應性驗證提供統一、可重復、可對比的實驗室試驗方法。引言溫度變化試驗的核心目的是評定各類試驗樣品在環境溫度單次或連續多次快速變化條件下的耐受能力與性能穩定性，僅針對溫度動態變化引發的產品失效效應開展驗證，不用于單獨評定高溫、低溫恒定環境造成的產品影響。恒定高溫、低溫環境的驗證需遵循IEC60068-2-1、IEC60068-2-2對應標準要求。溫度變化試驗對樣品產生的影響，主要由高低溫調節區間、樣品恒溫暴露時長、溫度切換變化速率、試驗循環次數、樣品換熱特性、材料導熱系數、結構尺寸及內部溫度響應速率等核心因素共同決定。本標準通過標準化各類試驗參數，模擬產品在儲存、運輸、使用場景中遭遇的晝夜溫差、季節溫度更替、工況啟停溫度突變、戶外極端溫度切換等真實環境應力，通過加速試驗方式暴露產品潛在結構缺陷、材料失效及電氣性能異常問題。本標準全程提供試驗參數選型指導，適配消費電子、工業控制、汽車電子、航空航天、通信設備等多領域產品的可靠性驗證需求，所有試驗流程均滿足實驗室重復性、對比性及工程落地性要求。1范圍本文件為IEC60068環境試驗系列標準的第2-14部分，規定了三類標準化溫度變化試驗方法，適用于各類電工電子元器件、整機設備及其他工業制品，用于驗證樣品耐受環境溫度快速動態變化的能力。本標準定義的試驗均為可控加速試驗，通過設定標準化的溫度切換、恒溫暴露及循環參數，精準復現溫度變化引發的各類失效模式，包括材料熱膨脹系數不匹配產生的機械應力、焊點開裂、封裝分層、密封失效、電氣短路、金屬腐蝕、材料疲勞脆化等問題。試驗所需的樣品恒溫暴露時長無固定統一值，需根據樣品材質、結構尺寸、熱容量、散熱特性確定，以樣品整體完全達到溫度穩定為核心判定依據。本標準僅針對溫度動態變化應力開展驗證，不涵蓋濕度、振動、鹽霧等復合環境應力影響，復合應力驗證需結合IEC60068系列其他配套標準。2規范性引用文件下列引用文件為本文件不可或缺的組成部分，其中標注日期的引用文件，僅對應版本適用；未標注日期的引用文件，采用最新有效版本（含所有修訂增補內容）。核心引用文件為IEC60068（所有部分）《環境試驗》系列標準，涵蓋環境試驗通用術語、設備要求、基礎判定規則等通用內容。3術語和定義本標準沿用IEC60068系列通用術語定義，同時新增、細化溫度變化試驗專屬核心術語，統一行業判定標準，關鍵術語定義如下：1.標準測試大氣溫度（TSTD）：實驗室標準測試環境溫度區間，取值15℃～35℃，為試驗初始、結束及樣品檢測的基準環境溫度。2.高溫調節溫度（TB）：試驗設定的高溫恒溫暴露基準溫度，可根據產品需求設定強化高溫調節溫度（TBi）。3.低溫調節溫度（TA）：試驗設定的低溫恒溫暴露基準溫度，可根據產品需求設定強化低溫調節溫度（TAd）。4.樣品溫度溫差（ΔTs）：試驗樣品關鍵測溫點溫度與試驗介質（空氣、液體）溫度的差值，為判定溫度穩定的核心指標。5.溫度穩定時間（ts）：樣品從進入設定溫度環境至達到溫度穩定所需的時長，首次循環從實驗室環境溫度開始計時的穩定時間標注為ts*。6.恒溫暴露時間（t1）：樣品在高溫、低溫設定工況下，持續恒溫暴露的有效時長。7.轉移時間（t2）：雙箱試驗法中，樣品從高溫試驗箱轉移至低溫試驗箱（或反向轉移）的全程時長。8.溫度變化速率（dTR）：單箱試驗法中，試驗箱內介質溫度的平均變化速率。9.溫度容差（±σT）：溫度切換動態過程中試驗介質溫度的允許偏差；恒定恒溫階段的溫度容差標注為±σTconst。4符號本標準所用全部符號、參數代號均與前文術語一一對應，所有參數單位、定義統一規范，全程無歧義復用，所有試驗參數計算、記錄、報告編寫均需嚴格采用本標準規定符號，確保行業數據統一互通。5通用試驗準則5.1實際環境溫度變化特征各類電工電子產品在儲存、運輸、運行過程中普遍面臨溫度動態變化，非通電狀態下，設備外殼、外部元器件的溫度變化速率遠快于內部核心部件，易形成產品內外溫度梯度，長期累積會引發結構應力、性能衰減等問題。自然環境中的溫度變化分為緩慢漸變（晝夜、季節溫差）與突發驟變（戶外設備雨雪降溫、室內外環境切換）兩類，本標準三類試驗方法分別對應不同真實環境應力特征。5.2溫度變化試驗設計原理本標準包含Na、Nb、Nc三類溫度變化試驗，所有試驗均采用高低溫交替循環模式，完整試驗循環流程為：實驗室常溫環境→第一設定溫度（高溫/低溫）恒溫暴露→切換至第二設定溫度（低溫/高溫）恒溫暴露→回歸實驗室常溫環境。單次完整切換循環即為一次試驗周期，所有試驗嚴酷等級均由循環次數、溫度區間、變化速率等參數組合定義。5.3核心試驗參數體系溫度變化試驗的完整參數體系包含實驗室環境條件、高低溫調節溫度、恒溫暴露時長、溫度切換參數（轉移時間/變化速率）、試驗循環次數五大核心維度。試驗參數設定需充分結合樣品自身特性，包括產品熱響應速度、導熱系數、比熱容、結構尺寸、質量密度等，若樣品特性參數未知，需提前通過試驗測定，避免參數設定不合理導致試驗失效或結果失真。標準明確，高低溫試驗溫度原則上需在產品常規儲存、工作溫度極限范圍內，僅特殊驗證場景可超出常規溫度區間，用于強化試驗嚴酷度，實現加速可靠性驗證。所有試驗均為加速應力試驗，實驗室設定的溫度變化頻次、嚴酷程度遠高于自然環境，可快速篩選產品潛在缺陷。5.4試驗選型與適用場景三類試驗方法對應不同失效機理與應用場景，需根據產品實際工況與驗證目標選型：1.Na試驗（規定轉換時間快速溫度變化）：以極短的樣品轉移時間實現溫度驟變，產生最大產品內部溫度梯度，側重驗證熱沖擊引發的結構開裂、封裝分層、焊點失效等致命缺陷，適用于汽車發動機艙電子設備、軍用裝備、航空航天電子、戶外通信基站等耐受極端溫度突變的產品。2.Nb試驗（規定速率溫度漸變試驗）：以可控恒定速率實現溫度升降，產品整體溫度同步變化，側重驗證長期溫度循環引發的材料疲勞、性能衰減，適用于消費電子、家用電器、常規工業控制設備等承受晝夜、季節緩慢溫差的產品。3.Nc試驗（雙液浴快速溫度變化試驗）：采用液體介質換熱，換熱效率極高，溫度沖擊效果最嚴苛，僅適用于玻璃金屬密封件、密封型精密元器件等防水、耐液體浸泡的特殊制品，不適用于開放式、易受液體侵蝕的產品。本系列試驗不用于評定產品在恒定高低溫工況下的穩態性能差異，僅用于驗證溫度動態變化過程及循環應力帶來的產品性能、結構變化。5.5恒溫暴露時長選型規則恒溫暴露時長t1的設定必須長于樣品溫度穩定時間ts，確保樣品核心區域與表面完全達到試驗設定溫度，消除溫度滯后對試驗結果的影響。溫度穩定的判定標準為：樣品關鍵測溫點與試驗介質的溫度差值穩定在3K～5K范圍內，測溫點需選取樣品熱質量最大、溫度響應最慢的核心位置，保證判定準確性。暴露時長從樣品完全進入試驗環境的瞬間開始計時，雙箱法試驗中，當轉移時間t2≤0.05ts時，轉移時間對試驗結果的影響可忽略不計，該規則僅適用于Na雙箱試驗。5.6試驗適用限制樣品自身的材料導熱性、熱容分布、結構尺寸、表面積會直接決定其內部溫度變化速率，同溫度試驗條件下，不同規格、材質的樣品會產生不同的溫度梯度與應力響應。大體積樣品內部溫度變化幅度遠小于表面，易出現表層與內層應力差異，試驗設計需充分考慮該特性。Nc液浴試驗存在明確適用限制，因液體介質會直接接觸樣品表面，僅可用于密封型、耐液體侵蝕樣品，非密封、易吸水、易被液體腐蝕的樣品禁止采用該試驗方法，特殊場景需更換專用惰性液體介質，并充分考量液體換熱特性對試驗嚴酷度的影響。同時，溫度變化試驗為單一應力試驗，無法模擬溫度與振動、濕度耦合的復合失效場景，復合可靠性驗證需搭配其他環境試驗開展。6初始與最終檢測要求6.1通用要求所有樣品在開展溫度變化試驗前后，必須完成標準化性能與外觀檢測，試驗前檢測用于確認樣品初始狀態完好、性能參數達標，排除樣品初始缺陷對試驗結果的干擾；試驗后檢測用于判定溫度循環應力是否引發產品失效、性能衰減、結構損壞，所有檢測需在標準大氣環境（15℃～35℃）下完成。6.2初始檢測對試驗樣品開展全面檢測，包含外觀目視檢查、結構完整性檢查、電氣性能參數測試、機械性能測試等，有特殊驗證要求的產品可增加X射線檢測、超聲掃描等無損檢測手段，完整記錄樣品初始參數與狀態，形成試驗原始基線數據。6.3最終檢測樣品完成全部試驗循環及恢復流程后，重復初始檢測的全部項目，逐一對比試驗前后的外觀、結構、電氣、機械性能參數，精準識別溫度變化引發的各類缺陷與性能偏差，所有檢測數據需完整留存，作為試驗結果判定的核心依據。7試驗Na：規定轉換時間的快速溫度變化（雙箱空氣法）7.1試驗概述本試驗采用雙獨立試驗箱結構，分別維持恒定高溫、恒定低溫工況，通過快速人工或機械轉移樣品的方式，實現極短時間內的溫度驟變，最大化激發產品內外溫度梯度，模擬極端冷熱沖擊工況，驗證產品抗熱沖擊能力。7.2試驗操作流程7.2.1試驗設備要求：需配備兩臺獨立溫控試驗箱，分別實現高低溫恒定控制，箱內溫度均勻性、穩定性滿足標準容差要求，無明顯溫度波動與氣流擾動。設備需具備溫度實時監控功能，可全程記錄箱內介質溫度與監控樣品溫度。7.2.2樣品安裝固定：樣品需按照實際應用工況的安裝方式、固定姿態放置，不得隨意懸空、堆疊，多樣品同時試驗時，需保證樣品之間、樣品與箱壁之間留有充足間隙，確保氣流流通、溫度換熱均勻，避免相互干擾導致溫度響應異常。7.2.3試驗嚴酷等級：嚴酷等級由高低溫溫度區間、恒溫暴露時長、轉移時間、循環次數組合確定，所有參數需根據產品規范或試驗需求選定，溫度容差、穩定判定規則嚴格遵循本標準5.5條款要求。7.2.4預處理：試驗前需將樣品置于標準實驗室大氣環境中完成預處理，消除樣品儲存、運輸過程中的溫濕度殘留應力，保證樣品初始狀態統一，預處理時長根據樣品熱容量確定，確保樣品完全恢復至常溫穩定狀態。7.2.5試驗循環流程：首先將常溫樣品放入第一溫度試驗箱，恒溫暴露至樣品溫度完全穩定，維持設定暴露時長；隨后在規定轉移時間內快速將樣品轉移至另一溫度試驗箱，重復恒溫穩定與暴露流程；完成高低溫交替即為單次循環，持續完成設定的全部循環次數。轉移過程中樣品暴露于實驗室常溫環境，全程記錄實際轉移時間、樣品溫度變化數據。7.3樣品恢復全部試驗循環完成后，將樣品置于標準實驗室大氣環境中靜置恢復，直至樣品溫度、性能狀態完全回歸穩定，消除試驗殘留溫度應力，恢復完成后再開展最終檢測，避免殘留應力影響檢測結果準確性。7.4規范信息要求產品專項規范中需明確Na試驗的全部核心參數，包含高低溫設定溫度、允許溫度容差、恒溫暴露時長、最大允許轉移時間、試驗循環次數、樣品安裝方式、預處理與恢復要求、失效判定標準等，確保試驗方案可落地、可復現。8試驗Nb：規定變化速率的溫度漸變試驗（單箱法）8.1試驗概述本試驗采用單臺可編程溫變試驗箱，按照設定的恒定溫度變化速率，自動完成升溫、恒溫、降溫、恒溫的連續循環過程，無人工樣品轉移操作，溫度變化均勻平緩，重點驗證長期溫度循環疲勞應力對產品結構、性能的累積影響。8.2試驗操作流程8.2.1試驗設備要求：采用高精度可編程溫度試驗箱，可精準控制恒定的溫度升降速率，全程溫度波動、偏差滿足標準容差要求，設備可實時記錄溫度變化曲線、運行時長，支持連續循環運行。8.2.2樣品安裝固定：樣品安裝姿態、固定方式貼合實際使用場景，保證箱內氣流可均勻覆蓋樣品所有表面，避免局部換熱不均導致樣品溫度響應偏差，多樣品試驗時合理排布，杜絕遮擋與相互干擾。8.2.3試驗嚴酷等級與容差：嚴酷等級由高低溫極限溫度、溫度變化速率、恒溫暴露時長、循環次數組成，標準明確了不同溫度區間、變化速率對應的介質溫度動態容差與恒溫容差，試驗過程中需嚴格匹配對應容差要求，確保試驗精度。8.2.4預處理：與Na試驗預處理要求一致，統一樣品初始狀態，消除前期環境應力殘留，保證試驗初始條件標準化。8.2.5溫度穩定判定：升溫、降溫階段結束后，需等待樣品溫度達到穩定狀態，方可開始恒溫計時，穩定判定規則與本標準通用規則一致，以樣品核心測溫點溫度差值為判定依據。8.3試驗循環流程樣品置于常溫試驗箱內，設備啟動預設程序，以規定速率升溫至設定高溫，恒溫暴露規定時長；隨后以相同速率降溫至設定低溫，恒溫暴露對應時長，完成單次完整循環。全程自動運行，無需人工干預，持續完成設定循環次數，全程記錄溫度曲線、穩定時長、運行參數。8.4樣品恢復與規范要求試驗結束后，樣品在標準大氣環境下靜置恢復至狀態穩定，再開展最終性能檢測。產品規范中需明確溫度變化速率、高低溫極限、循環次數、容差要求、失效判定依據等核心信息，保障試驗標準化執行。9試驗Nc：雙液浴快速溫度變化試驗9.1試驗概述本試驗采用高低溫液體介質浴槽完成溫度切換，依托液體高效換熱特性，實現樣品極速溫度變化，熱沖擊嚴酷度最高，僅適用于密封型、耐液體浸泡的精密制品，如玻璃金屬密封元器件、密封傳感器等。9.2試驗操作流程9.2.1試驗設備：配備獨立高低溫液浴槽，介質溫度可恒定控制，溫度均勻性良好，具備快速樣品升降、切換機構，可實現樣品快速浸入、取出，減少切換時長。常用介質為純水，特殊樣品可選用惰性專用液體。9.2.2試驗嚴酷等級：由液浴高低溫溫度、浸泡恒溫時長、切換速度、循環次數確定，需根據密封產品的耐受特性設定，避免超出產品極限應力導致非真實失效。9.2.3試驗流程：預處理后的樣品快速浸入高溫液浴槽，恒溫穩定浸泡規定時長后，極速轉移至低溫液浴槽持續浸泡，交替循環完成設定次數。試驗結束后取出樣品，清理表面殘留介質，置于標準環境下恢復干燥、穩定。10試驗結果判定與報告要求10.1結果判定準則試驗后對比樣品試驗前后的外觀、