一种封装材料冷热循环寿命测试方法技术

本发明专利技术提供了一种封装材料冷热循环寿命的测试方法，包括制备金属嵌件抗开裂试样；将至少3个抗开裂试样置于交变温度箱内，在起始温度下静置5分钟以上，以≥0.1℃/min的速度进行降温，降到终点温度，静置5分钟以上，以≥0.1℃/min的速度进行升温，升温至起始温度，静置5分钟以上，为一个循环。重复上述循环，直至试样发生开裂，计算冷热循环寿命。本发明专利技术的测试方法简单、效率高、精确度高，对封装材料冷热循环寿命评价更加可靠准确。寿命评价更加可靠准确。寿命评价更加可靠准确。

【技术实现步骤摘要】
一种封装材料冷热循环寿命测试方法


[0001]本专利技术属于绝缘材料
，具体涉及一种封装材料冷热循环寿命的测试方法。

技术介绍

[0002]在电力电子设备长期服役过程中，环氧材料、聚氨酯、硅凝胶等封装材料承受电应力、热应力、机械力等多种应力的冲击，这些应力会使封装材料在不同阶段发生不同程度的老化，导致绝缘性能的下降甚至失效。
[0003]随着我国电力系统向超特高压、大容量和电气设备的高性能化发展，其绝缘件所承受的电场强度增大，运行温升逐渐升高，同时还要承受高的机械强度，运行环境复杂严苛，对绝缘件特别是绝缘材料性能提出了更高的要求。
[0004]目前行业内并没有测试封装材料冷热循环寿命的方法。
[0005]专利CN1 11351814A提供了一种环氧材料抗开裂性能的测试方法，该方法将金属嵌件包裹在环氧树脂中，并以恒定速率(0.05
‑
0.1K/min)进行降温，记录试样出现开裂的温度为环氧材料的抗开裂温度，该专利技术可以用于表征环氧材料在低温下的抗开裂性能，但是对于电力电子设备的封装材料在实际工况中经历的冷热循环的环境，并不能进行全面的评价。
[0006]专利CN104833888A提供了一种加热电缆冷热循环寿命测试设备及测试方法，该方法可以快速模拟加热电缆实际使用中的冷热交替循环进行加速老化。但是该设备及测试方法仅针对电缆样品，对于封装材料的冷热循环寿命并不适用。
[0007]专利CN103415586A公开了一种封装材料的冷热循环负荷耐久性的测试方法，该方法将聚对苯二甲酸丁二醇酯板放入模具中制备冷热循环负荷耐久性试验片，然后给与试验片冷热循环的环境负荷，返回常温后测定其剥离强度，获得冷热循环负荷耐久性指标。但是该专利提供的方法测试的性能指标为剥离强度，不能满足封装材料的应用场景，性能指标测试不够直观简洁。且模具中需要用到透明胶带，在后续注塑成型中可能会由于浇注温度高产生不确定因素。
[0008]有鉴于此，开发一种精确、直观、贴合实际工况的封装材料的冷热循环寿命测试方法具有重要意义。

技术实现思路

[0009]本专利技术针对现有技术存在的问题，提供了一种封装材料冷热循环寿命的测试方法，所述方法贴近实际工况，测得结果更加直观、合理。
[0010]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0011]一种封装材料冷热循环寿命的测试方法，包括如下步骤：
[0012](1)将至少3个抗开裂试样置于温度箱内，以高于封装材料应用的设备工况最高温度10
‑
30℃作为起始温度，使试样在所述起始温度下静置一定时间；
[0013](2)以≥0.1℃/min的降温速率进行降温；
[0014](3)以低于封装材料应用的设备工况最低温度10
‑
30℃作为终点温度，当降温至终点温度后，使试样在所述终点温度下静置一定时间；
[0015](4)以跟降温速率一致的升温速率进行升温，直至起始温度，并使试样在所述起始温度下静置一定时间；
[0016](5)重复步骤(2)
‑
(4)，为一个循环，直到样品发生开裂，记录每个开裂样品的循环次数X
n
；
[0017](6)根据每个开裂样品的循环次数Xn计算冷热循环寿命。
[0018]进一步地，所述冷热循环寿命的计算方法为：
[0019]τ＝∑X
n
/n(T
min
～T
max
，x℃/min)
[0020]式中，τ为冷热循环次数，X
n
为测得的每个开裂样品的循环次数，n为测试抗开裂试样的数量，T
min
为终点温度，T
max
为起始温度，x为升/降温速率。
[0021]进一步地，所述抗开裂试样包括试样本体、嵌于所述试样本体的中心处的试样应力模块，所述试样应力模块与所述试样本体的嵌接处形成有应力角，所述试样应力模块与所述试样本体的厚度相同。
[0022]优选地，所述试样应力模块为横截面为多边形的金属板，所述金属板具有一个尖角作为所述应力角，所述金属板的其他角为圆角。
[0023]优选地，所述试样应力模块的横截面为四边形；其中，所述尖角的半径为2.1mm，与所述尖角相对的圆角的半径为10mm，与所述尖角相邻的两个圆角的半径为5mm。
[0024]优选地，所述试样应力模块上设置有4个定位孔，均匀分布于四边形金属板的四个角。
[0025]优选地，所述抗开裂试样为圆柱形结构；进一步优选地，所述圆柱形的高度为10mm，所述圆柱底面直径为100mm，所述试样应力模块的横截面边长为67.4mm。
[0026]进一步地，所述步骤(3)中的降温速率取决于封装材料应用的设备工况条件，如果设备在高低温工况下转换频繁，则可以适当提高降温速率，例如采用降温速率≥5℃/min。
[0027]进一步地，所述步骤(2)中以高于封装材料应用的设备工况最高温度20℃作为起始温度，所述步骤(4)中以低于封装材料应用的设备工况最低温度20℃作为终点温度。
[0028]进一步地，所述试样在起始温度和终点温度下静置的时间为5分钟以上。
[0029]本专利技术对抗开裂试样的尺寸进行了优化，研究中发现，抗开裂试样金属嵌件的尺寸越大，封装材料承受的应力越大，开裂越快，实验结果的不稳定性增加，且耗费的封装材料原料越多。抗开裂试样尺寸过小时，封装材料不容易开裂，会增加试验的时长和难度。经过试验优选后，最终采用本专利技术所述抗开裂试样模具尺寸作为封装材料冷热循环寿命测试用金属嵌件抗开裂试样。
[0030]在后续模具优化改进中，专利技术人发现，采用四个定位孔对金属嵌件进行定位，可以有效避免在高温浇注过程中由于模具膨胀造成嵌件位置偏移等问题，进一步提高结果的准确性。
[0031]相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
[0032]1)本专利技术根据实际工况设置冷热循环寿命的起始温度及终点温度，且采用金属嵌件抗开裂模具制备抗开裂试样，显示效果更为直观且贴近实际工况。
[0033]2)采用循环次数来表征环氧材料的冷热循环寿命，相比采用抗开裂温度更为合理。
[0034]3)针对抗开裂模具进行进一步优化，确定模具尺寸，方便后续试验结果对比；优化定位孔的设计，避免嵌件偏移造成试验结果不准确。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式的技术方案，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1为本专利技术中提供的抗开裂试样的的正视图和侧视图。
[0037]附图标记说明：
[0038]1、试样本体；2、试样应力模块；3、定位孔。
[0039]图2为抗开裂试样冷热循环寿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种封装材料冷热循环寿命的测试方法，包括如下步骤：(1)将至少3个抗开裂试样置于温度箱内，以高于封装材料应用的设备工况最高温度10～30℃作为起始温度，使试样在所述起始温度下静置一定时间；(2)以≥0.1℃/min的降温速率进行降温；(3)以低于封装材料应用的设备工况最低温度10～30℃作为终点温度，当降温至终点温度后，使试样在所述终点温度下静置一定时间；(4)以跟降温速率一致的升温速率进行升温，直至起始温度，并使试样在所述起始温度下静置一定时间；(5)重复步骤(2)
‑
(4)，为一个循环，直到样品发生开裂，记录每个开裂样品的循环次数X
n
；(6)根据每个开裂样品的循环次数Xn计算冷热循环寿命。2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述冷热循环寿命的计算方法为：τ＝∑X
n
/n(T
min
～T
max
，x℃/min)；式中，τ为冷热循环次数，X
n
为测得的每个开裂样品的循环次数，n为测试抗开裂试样的数量，T
min
为终点温度，T
max
为起始温度，x为升/降温速率。3.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琨，杨威，张翀，乔健，陈赟，尹立，颜丙越，张卓，贾晨，刘芮彤，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：