一、什么是濕熱試驗(yàn)

濕熱試驗(yàn)技術(shù)主要用在：

1、探索潮濕環(huán)境對(duì)產(chǎn)品的影響（開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)階段的研究性試驗(yàn)）。

2、鑒定產(chǎn)品的防潮性能（研制、生產(chǎn)階段的質(zhì)量檢查或型式試驗(yàn)）。

3、評(píng)價(jià)產(chǎn)品在潮濕環(huán)境下使用的安全可靠性（安全或可靠性試驗(yàn)）。

試驗(yàn)后判定的主要指標(biāo)一般是檢查產(chǎn)品的電性能和機(jī)械性能，也檢查某些樣品的腐蝕情況。

濕熱試驗(yàn)一般有三種類(lèi)型，其中，恒定濕熱試驗(yàn)主要適用于一般電工電子產(chǎn)品，應(yīng)力嚴(yán)酷度等級(jí)較低，試驗(yàn)設(shè)備要求也不高。

交變濕熱試驗(yàn)適用于環(huán)境比較惡劣復(fù)雜的產(chǎn)品，軍標(biāo)里的濕熱試驗(yàn)其實(shí)也是交變濕熱，適用于復(fù)雜環(huán)境或可能將要使用到這類(lèi)環(huán)境的軍工產(chǎn)品或通訊產(chǎn)品。交變濕熱或濕熱試驗(yàn)對(duì)溫度、濕度、持續(xù)時(shí)間和循環(huán)周期的要求都比恒定濕熱嚴(yán)酷，軍標(biāo)的濕熱試驗(yàn)更嚴(yán)酷。所以，如果一個(gè)產(chǎn)品做過(guò)交變濕熱或軍標(biāo)要求的濕熱試驗(yàn)，就沒(méi)有必要再做恒定濕熱試驗(yàn)了。一般重要關(guān)鍵的產(chǎn)品或軍工設(shè)備，在制訂可靠性試驗(yàn)方案或編寫(xiě)試驗(yàn)大綱時(shí)，也不會(huì)選擇恒定濕熱試驗(yàn)。三種濕熱試驗(yàn)嚴(yán)酷度順序，從低到高為“恒定濕熱”小于“交變濕熱”小于“（軍標(biāo)的）濕熱”。要注意，嚴(yán)酷度并不是項(xiàng)目越多越好。

表一  不同類(lèi)型濕熱試驗(yàn)之間比較

二、濕熱試驗(yàn)條件的物理現(xiàn)象

在濕熱試驗(yàn)中，溫度和濕度共同作用，會(huì)形成一些物理現(xiàn)象并使樣品表面或內(nèi)部受潮。

1、吸附現(xiàn)象：

氣體分子（在濕熱試驗(yàn)中指水蒸氣分子）在空間運(yùn)動(dòng)時(shí)可能碰撞固體物質(zhì)（樣品）的表面，當(dāng)一定數(shù)量的分子連續(xù)碰在固體表面，在它重新回到空間之前，要在固體（樣品）表面“停留”一定長(zhǎng)的時(shí)間。這時(shí)，氣體在表面上的濃度高于它在空間中的濃度，從而產(chǎn)生凝結(jié)。這種氣體在固體表面上“停留”的現(xiàn)象稱(chēng)之為吸附。因此，吸附也可以說(shuō)是氣體在固體表面上凝結(jié)和蒸發(fā)的一個(gè)中間過(guò)程。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，氣體吸附量與固體物質(zhì)的性質(zhì)、溫度及平衡時(shí)氣體的壓力三者有關(guān)。溫度愈低、壓力愈高，則吸附量就愈大。（感興趣的同學(xué)可以去研究一下函數(shù)關(guān)系式）

物理吸附是由范德華引力引起的，吸附層一般為多分子層。吸附速度較快,吸附時(shí)所需能量也較小，一般在低溫下便能進(jìn)行。在濕熱試驗(yàn)中以物理吸附現(xiàn)象居多。

2、凝露現(xiàn)象：

凝露實(shí)際上也是水分子在樣品上的吸附現(xiàn)象，但它是在試驗(yàn)溫度上升時(shí)產(chǎn)生的。在升溫階段，樣品表面溫度低于周?chē)諝饴饵c(diǎn)溫度時(shí)，水蒸氣便會(huì)在樣品表面凝結(jié)成液體形成水珠。在交變濕熱試驗(yàn)的升溫階段，由于樣品的熱慣性，使它的溫度上升滯后于試驗(yàn)箱的溫度。因此，表面便產(chǎn)生了凝露現(xiàn)象。這種表面凝露量的多少，取決于樣品本身的熱容量大小，以及升溫速度和升溫階段的相對(duì)濕度，在交變濕熱試驗(yàn)的降溫階段，封閉外殼的內(nèi)壁也會(huì)出現(xiàn)凝露現(xiàn)象。

3、擴(kuò)散現(xiàn)象：

擴(kuò)散是分子運(yùn)動(dòng)的一種物理現(xiàn)象。在擴(kuò)散過(guò)程中，分子總是從濃度大的地方遷移到濃度小的地方。濕熱試驗(yàn)時(shí)，空氣中水蒸氣向濃度較低的材料內(nèi)部擴(kuò)散的速度可以用菲克定律表示出來(lái)。所以，濕熱試驗(yàn)中由擴(kuò)散引起的潮氣侵入，除了取決于試驗(yàn)條件中的絕對(duì)濕度與溫度，還與樣品的材質(zhì)有關(guān)。

4、吸收現(xiàn)象（也稱(chēng)為流通現(xiàn)象）。

水蒸氣進(jìn)入材料內(nèi)，一般都是通過(guò)空隙。水蒸氣通過(guò)間隙的速度取決于孔的尺寸。如果孔隙的尺寸小于水分子的直徑，水蒸氣便不能進(jìn)入。由于水蒸氣在空間是與空氣混合存在的，所以它的進(jìn)入速度與水蒸氣和空氣的混合比例也有很大關(guān)系。將水蒸氣和空氣比例為1:1時(shí)，相當(dāng)于80℃空氣飽和狀態(tài)下的水氣量作為界限。高于這個(gè)界限的稱(chēng)為高蒸氣壓力，低于這個(gè)界限的稱(chēng)為低蒸氣壓力，然后將水蒸氣進(jìn)入空隙的機(jī)理分別進(jìn)行討論：

①低蒸氣壓力下水氣進(jìn)入機(jī)理：在溫度和水蒸氣壓力都不變的情況下（相當(dāng)于恒定濕熱試驗(yàn)），水蒸氣進(jìn)入空隙主要是由于擴(kuò)散作用，其速度主要取決于空隙中的空氣阻力（滲透系數(shù)）和空隙尺寸（空隙的大小雖然也影響進(jìn)入速率，但并不嚴(yán)重）。當(dāng)溫度變化（相當(dāng)于交變濕熱試驗(yàn)）時(shí)，空隙兩邊的水蒸氣壓力差強(qiáng)迫含有水蒸氣的空氣通過(guò)。這時(shí)進(jìn)入速率不但與空隙阻力和空隙尺寸有關(guān)，還與空隙兩端的水蒸氣壓力差也有關(guān)。由此可見(jiàn)，恒定濕熱試驗(yàn)與交變濕熱試驗(yàn)的作用機(jī)理是不一樣的。

②高蒸氣壓力條件下，水蒸氣進(jìn)入速度與空隙直徑有關(guān)，當(dāng)空隙直徑小于水分子的平均自由路程時(shí)，水蒸氣進(jìn)入為分子流；當(dāng)空隙直徑大于平均自由路程時(shí)，進(jìn)入速度為粘性流，空隙直徑處于上述二者之間時(shí)為過(guò)渡流。在高蒸氣壓力下，水蒸氣進(jìn)入速度隨空隙大小變化說(shuō)明，如果提高溫度來(lái)加速潮氣進(jìn)入，對(duì)不同空隙尺寸將會(huì)有不同的速率，其加速倍數(shù)將是不一樣的。

綜上所述，水蒸氣通過(guò)吸收現(xiàn)象的進(jìn)入，取決于溫度和水蒸氣壓力（絕對(duì)濕度）及材料的材質(zhì)。

5、呼吸作用：

我們將封閉樣品內(nèi)空腔中溫度變化引起的內(nèi)外空氣交流，稱(chēng)之為呼吸作用。在交變濕熱試驗(yàn)的降溫階段，由于溫度急劇下降，引起封閉空腔內(nèi)的空氣溫度下降或空腔內(nèi)壁的凝露都會(huì)使腔內(nèi)壓力降低，形成抽吸現(xiàn)象，吸入外界的潮濕空氣，因此，降溫階段的呼吸作用吸入潮氣量的多少，與溫度變化速率和絕對(duì)濕度有關(guān)。這種呼吸現(xiàn)象不僅僅發(fā)生在試驗(yàn)溫度交變時(shí)，當(dāng)具有封閉外殼的樣品，如封閉型旋轉(zhuǎn)電機(jī)在間歇運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，殼內(nèi)線圈發(fā)熱或冷卻的反復(fù)交替變化，也會(huì)發(fā)生呼吸作用。在潮濕條件下使用的電機(jī)產(chǎn)品，由于這種呼吸作用吸入潮氣，長(zhǎng)期凝結(jié)成水在殼內(nèi)積聚起來(lái)，也是屢見(jiàn)不鮮的。

三、潮濕對(duì)不同類(lèi)型的樣品產(chǎn)生的劣化效應(yīng)

樣品受潮的形式一般有二種：一種是表面受潮，它通常是由凝露和表面吸附引起的；另一種是體積受潮，它是由水蒸氣擴(kuò)散和吸收現(xiàn)象引起的。有時(shí)吸附在樣品表面的水分達(dá)到一定程度，也會(huì)加快體積受潮的速度。對(duì)有空腔的封閉類(lèi)型的樣品，其內(nèi)部雖然不直接接觸高濕條件，但由于試驗(yàn)溫度的變化造成的呼吸作用，會(huì)使外部的潮氣通過(guò)間隙或裂縫進(jìn)入內(nèi)部，造成內(nèi)部受潮。同時(shí)，擴(kuò)散和吸收現(xiàn)象也可以使潮氣通過(guò)縫隙進(jìn)入封閉殼內(nèi)。此外，對(duì)于某些有機(jī)材料的外殼，當(dāng)擴(kuò)散現(xiàn)象所引起的吸潮達(dá)到穩(wěn)定以后，潮氣便可以穿過(guò)外殼滲透進(jìn)入殼內(nèi)。表面和體積受潮造成樣品的劣化效應(yīng)，指機(jī)械性能（尺寸和強(qiáng)度）和非機(jī)械性能（電性能和其他性能）；兩種變化。

四、濕熱試驗(yàn)條件與實(shí)際潮濕環(huán)境間的關(guān)系

濕熱試驗(yàn)的溫濕度條件一般是模擬實(shí)際環(huán)境中較為罕見(jiàn)的條件，且其作用持續(xù)時(shí)間也比實(shí)際環(huán)境中要長(zhǎng)得多。所以從模擬性來(lái)說(shuō)，它較自然條件嚴(yán)酷，對(duì)樣品是有加速作用的。根據(jù)上面討論的幾種物理現(xiàn)象所引起的受潮機(jī)理可以看出，不同材料和結(jié)構(gòu)的樣品，試驗(yàn)結(jié)果是不完全一樣的。所以，一個(gè)普遍通用的人工濕熱試驗(yàn)方法要求取統(tǒng)一的加速系數(shù)是困難的。只有對(duì)某一特定或單一性質(zhì)的樣品，經(jīng)過(guò)分析和試驗(yàn)比較后，才能確定一個(gè)較為合適的加速系數(shù)。濕熱環(huán)境的分級(jí)與試驗(yàn)嚴(yán)酷等級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，是多年來(lái)沒(méi)有完全解決的問(wèn)題。人工濕熱試驗(yàn)方法的嚴(yán)酷等級(jí)是由試驗(yàn)條件和試驗(yàn)周期數(shù)組成的。試驗(yàn)條件一般對(duì)應(yīng)于樣品實(shí)際使用環(huán)境條件，而試驗(yàn)周期數(shù)的選擇比較復(fù)雜。通常，試驗(yàn)周期數(shù)是根據(jù)樣品的特征及濕熱對(duì)其主要機(jī)理影響綜合分析以后確定的。一般要與自然或現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行試驗(yàn)的結(jié)果對(duì)比，找出相互之間的關(guān)系后，才能選擇合適的周期數(shù)。但是，到目前為止，即使在國(guó)際上也尚未得出一個(gè)普遍適用的數(shù)學(xué)模式，來(lái)表達(dá)人工濕熱試驗(yàn)與自然條件間的關(guān)系。所以，雖然在試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)中推薦了優(yōu)先選用的周期數(shù)，但在實(shí)際應(yīng)用中，仍然存在著許多問(wèn)題。

濕熱試驗(yàn)周期的多少是產(chǎn)品長(zhǎng)期貯存周期最可靠的依據(jù)。現(xiàn)有認(rèn)識(shí)表明，特別是在庫(kù)存中，影響腐蝕的基本的和最重要的因素是庫(kù)房中的相對(duì)濕度。在相對(duì)濕度低時(shí)，隨溫度的增加，腐蝕速度增加并不快。它們遵循著這樣一個(gè)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式：

式中：A——銹蝕度

H——相對(duì)濕度（%）

t ——大氣溫度（℃）

k ——與金屬材料的種類(lèi)有關(guān)的常數(shù)

按這個(gè)關(guān)系式，可得到不同金屬材料在不同條件下的銹蝕度。按這個(gè)關(guān)系式，大氣中相對(duì)濕度（H）為65%時(shí)，銹蝕度A=0，也就是說(shuō)金屬材料在這種條件下不會(huì)銹蝕。但相對(duì)濕度大于65%時(shí)，金屬就會(huì)銹蝕，并隨濕度、溫度的增加，銹蝕度急劇增加。

無(wú)論是長(zhǎng)期貯存還是加速腐蝕試驗(yàn)，另一種常見(jiàn)的是點(diǎn)狀基體腐蝕。大多數(shù)是由于浸漆、包裝生產(chǎn)過(guò)程中的磕碰、熔洞過(guò)程中的“夾雜”（大多數(shù)為夾鐵）、沖壓過(guò)程中由于磕碰、劃傷造成的“夾灰”，而在表面處理前未能發(fā)現(xiàn)修復(fù)的表面。因而點(diǎn)狀銹蝕也是最難杜絕的一種腐蝕源。交變濕熱試驗(yàn)中降溫階段的呼吸作用，對(duì)某些類(lèi)型的樣品來(lái)說(shuō)是較為明顯的，因此，在試驗(yàn)方法中特別強(qiáng)調(diào)了降溫速度和濕度的問(wèn)題。交變濕熱中較大的溫度變化幅度、降溫時(shí)較高的相對(duì)濕度以及高濕持續(xù)作用時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)加劇絕緣受潮。

五、濕熱試驗(yàn)的意義

恒定濕熱通過(guò)先升溫再升濕（先降濕再降溫）的方法避免產(chǎn)生凝露，主要是通過(guò)高溫高濕環(huán)境下樣品對(duì)水汽吸附、吸收和擴(kuò)散等作用，造成產(chǎn)品失效。

交變濕熱則是在高濕條件下，利用溫度循環(huán)引起的凝露和干燥的交替過(guò)程，使進(jìn)入樣品內(nèi)部的水汽產(chǎn)生呼吸作用，從而使腐蝕過(guò)程加速。

六、濕熱試驗(yàn)中斷處理

1、恒定濕熱試驗(yàn)

測(cè)試過(guò)程中遇到突然停電等特殊原因造成試驗(yàn)被迫中斷的情況時(shí)，建議按照以下方式操作：

1）如果在中斷過(guò)程中箱內(nèi)環(huán)境條件沒(méi)有超過(guò)允許的誤差范圍，此時(shí)中斷的時(shí)間應(yīng)作為總試驗(yàn)時(shí)間的一部分（一般為瞬間斷電后及時(shí)通電恢復(fù)箱內(nèi)環(huán)境）；

2）當(dāng)中斷過(guò)程期間試驗(yàn)條件低于允許誤差下限，那么應(yīng)重新達(dá)到要求的試驗(yàn)環(huán)境，并剔除誤差范圍以外的測(cè)試時(shí)間，一直進(jìn)行到完成規(guī)定的試驗(yàn)時(shí)間；

3）如果出現(xiàn)過(guò)試驗(yàn)的情況，建議最好停止試驗(yàn)，重新用新的樣品進(jìn)行試驗(yàn)，若經(jīng)過(guò)相關(guān)技術(shù)人員的判定，認(rèn)為超過(guò)要求的試驗(yàn)條件不會(huì)直接造成試驗(yàn)樣品特性的破壞，或者該樣品為可修復(fù)的產(chǎn)品，那么可以按照第二條處理，如果在以后的試驗(yàn)中出現(xiàn)樣品失效，那么應(yīng)該認(rèn)為該項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效。

2、交變濕熱（耐濕試驗(yàn)）試驗(yàn)方法

1）設(shè)備級(jí)濕熱試驗(yàn)

測(cè)試過(guò)程中遇到突然停電等特殊情況造成試驗(yàn)中斷時(shí)，建議按照以下方式操作：

①如果在中斷過(guò)程中箱內(nèi)環(huán)境條件沒(méi)有超過(guò)允許的誤差范圍，此時(shí)中斷的時(shí)間應(yīng)作為總試驗(yàn)時(shí)間的一部分；

②當(dāng)中斷過(guò)程中箱內(nèi)環(huán)境條件低于允許誤差下限時(shí)，那么應(yīng)該從中斷前最后一個(gè)有效循環(huán)的結(jié)束點(diǎn)重新開(kāi)始繼續(xù)試驗(yàn)（即中斷點(diǎn)所在的循環(huán)無(wú)效）；

③如果出現(xiàn)過(guò)試驗(yàn)的情況，建議最好停止試驗(yàn)，重新用新的樣品進(jìn)行試驗(yàn)，若經(jīng)過(guò)相關(guān)技術(shù)人員的判定，認(rèn)為超過(guò)要求的試驗(yàn)條件不會(huì)直接造成試驗(yàn)樣品特性的破壞，或者該樣品為可修復(fù)的產(chǎn)品，那么可以將箱內(nèi)環(huán)境恢復(fù)至要求環(huán)境條件并繼續(xù)試驗(yàn)，如果在以后的試驗(yàn)中出現(xiàn)樣品失效，那么應(yīng)該認(rèn)為該項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效。

2).器件級(jí)濕熱試驗(yàn)

測(cè)試過(guò)程中遇到突然停電等特殊情況造成試驗(yàn)中斷時(shí)，在完成規(guī)定循環(huán)次數(shù)之前（不包括最后一次循環(huán)），如發(fā)生了不多于一次的意外試驗(yàn)中段，可重做該循環(huán)。若在最后一次循環(huán)期間出現(xiàn)意外的試驗(yàn)中段，除要求重做該循環(huán)外還要求再進(jìn)行一次無(wú)中斷的循環(huán)。任何中斷超過(guò) 24 h 都要求從頭至尾重做試驗(yàn)。

七、濕熱試驗(yàn)有效工作空間的確定

濕熱試驗(yàn),包括恒定濕熱試驗(yàn)、交變濕熱試驗(yàn)、溫度/濕度組合循環(huán)試驗(yàn)。

GB/T 2423.3恒定濕熱試驗(yàn)，規(guī)定溫度容差為士2℃。

GB/T2423.9Cb恒定濕熱試驗(yàn)4個(gè)溫度等級(jí)規(guī)定的溫度容差為士2℃、相對(duì)濕度容差為士3%。

GB/T 2423.4交變濕熱試驗(yàn)所規(guī)定的上限溫度時(shí)：溫度容差為士2%，相對(duì)濕度容差為士3%；下限溫度時(shí)溫度容差為士3℃；相對(duì)濕度要求95%。

GB/T 2423.34ZD溫度/濕度組合循環(huán)試驗(yàn)中潮濕暴lu循環(huán)的上限溫度時(shí)，溫度容差為士2℃，相對(duì)濕度容差為土3%。相對(duì)濕度是一個(gè)與溫度有關(guān)的參數(shù)，箱內(nèi)溫度不同，相對(duì)濕度也不同，相對(duì)濕度差別大小還與它的加濕方式、風(fēng)速、控制精度等有關(guān)。加濕方式和空氣流通速度一般是固定的，控制精度也只能通過(guò)良好的維護(hù)、保養(yǎng)和正確的操作程序加以保證。它的有效工作空間一般要比高溫試驗(yàn)的有效工作空間小一些，因?yàn)橹挥行〉臏夭詈托〉臏囟炔▌?dòng)才能保證相對(duì)濕度的差別保持在較小的數(shù)值上。

GB/T 2423.3指出：為使本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的相對(duì)濕度容差保持在要求的范圍內(nèi)，工作空間內(nèi)任何兩點(diǎn)的溫差，在任一瞬時(shí)都不應(yīng)大于1℃，短期的溫度波動(dòng)也必需保持在較小的范圍內(nèi)。確定各種濕熱試驗(yàn)有效空間，也必需通過(guò)相對(duì)濕度的測(cè)量加以判斷。以確保在進(jìn)行各種濕熱試驗(yàn)時(shí)，被試樣品始終保持在規(guī)定容差范圍內(nèi)。