欢迎光临广东皓天检测仪器有限公司网站!
诚信促进发展,实力铸就品牌
服务热线:

19175269088

P产品分类RODUCT CATEGORY

资料下载 / down 您的位置:网站首页 > 资料下载 > 《高温老化试验箱老化时间与产品寿命关系研究》

《高温老化试验箱老化时间与产品寿命关系研究》

发布时间: 2025/9/12  点击次数: 14次      文件下载    图片下载    

高温老化试验箱老化时间与产品寿命关系研究

在电子电器、新能源电池、汽车零部件等领域,产品长期暴露在高温环境中易出现性能衰减、功能失效等问题,其寿命与高温环境下的老化过程密切相关。高温老化试验作为加速产品失效、预判使用寿命的关键手段,能帮助企业提前发现产品设计缺陷与材料短板。东莞皓天深耕环境试验设备领域十余年,依托自主研发的高精度高温老化试验箱,针对 “老化时间与产品寿命关系" 展开系统性研究,建立科学的寿命评估模型,为各行业产品可靠性设计、质量管控提供核心技术支撑,且所有试验流程严格符合GB/T 2423.2-2021《环境试验 第 2 部分:试验方法 试验 B:高温》 、IEC 60068-2-2、JEDEC JESD22-A104 等国际国内标准。

一、试验核心原理

高温老化试验的本质是利用 “加速老化效应"—— 在可控的高温环境下,加速产品内部材料的化学老化(如聚合物降解、金属氧化)、物理性能劣化(如绝缘层软化、焊点脱落)及电性能衰减(如电容漏电流增大、电阻阻值漂移),通过缩短试验周期,快速模拟产品在长期使用中的寿命损耗过程。东莞皓天高温老化试验箱采用 “精准控温 - 均匀温场 - 实时监测" 三位一体的试验架构,确保老化过程与实际使用场景的相关性:
  1. 精准控温系统:搭载进口 PID 温控器与双组加热器,控温范围覆盖 - 40℃~200℃(特殊定制款可达 300℃),控温精度 ±0.5℃,温度波动度≤±1℃,可精准设定不同老化温度梯度(如 40℃、60℃、80℃、100℃),满足不同材质产品的老化试验需求;

  1. 均匀温场设计:采用多风道循环结构与 360° 旋转风叶,配合箱内多点温度传感器(每 50L 容积至少设置 1 个测温点),确保箱内温场均匀度≤±2℃,避免局部高温导致的试验偏差,真实还原产品整体老化状态;

  1. 多参数监测模块:箱内集成电压、电流、电阻、温度等多维度传感器,采样频率达 5Hz,实时采集产品在老化过程中的性能参数变化(如锂电池容量衰减率、芯片工作电压稳定性),并同步传输至数据采集系统,为后续寿命分析提供完整数据支撑。

二、老化时间与产品寿命关系的研究方法

为建立老化时间与产品寿命的量化关系,东莞皓天采用 “多温度梯度并行试验 + 数据拟合分析" 的研究方案,以新能源锂电池(某型号 18650 动力电池)、电子元器件(某型号 MLCC 电容)为典型试验样本,具体流程如下:

(一)试验样本与参数设定

  1. 样本选择:选取同一批次、同一规格的试验样本(如锂电池 50 节、MLCC 电容 100 个),分为 5 组,每组 10-20 个样本,确保样本一致性;

  2. 温度梯度设定:根据产品实际使用环境(如锂电池在车载环境中高温度约 60℃,工业电子元件在设备内部高温度约 80℃),设定 5 个老化温度梯度:40℃(常温加速)、60℃(中度加速)、80℃(强加速)、100℃(加速)、120℃(极限加速);

  3. 老化时间规划:针对每个温度梯度,设定不同的老化时间节点(如 100h、200h、500h、1000h、2000h),在每个节点对样本进行性能检测,记录关键参数变化。

(二)数据采集与分析模型

  1. 性能衰减曲线绘制:通过试验箱的实时监测系统,记录不同温度下样本性能随老化时间的衰减趋势 —— 以锂电池为例,记录每 100h 的容量保持率(初始容量为 100%,容量降至 80% 视为寿命终点);以 MLCC 电容为例,记录每 200h 的容值偏差率(容值偏差超过 ±10% 视为失效);

  2. Arrhenius 方程拟合:基于加速老化理论,采用 Arrhenius 方程(L(T)=L0×e^(Ea/(kT)) ,其中 L (T) 为某温度下的产品寿命,L0 为常数,Ea 为活化能,k 为玻尔兹曼常数,T 为温度)对试验数据进行拟合,计算出产品的活化能 Ea,建立 “老化温度 - 老化时间 - 产品寿命" 的数学模型;

  3. 寿命验证与修正:将拟合得出的寿命预测值与实际长期使用数据(如某车企提供的 3 年车载锂电池使用数据)对比,修正模型参数,使预测误差控制在 ±5% 以内。例如,通过试验得出:该型号锂电池在 60℃老化 1000h,容量保持率降至 80%,对应实际使用环境(25℃)下的寿命约为 5 年,与车企实际验证数据一致。

    三、东莞皓天高温老化试验箱的技术优势

    相较于传统老化试验设备,东莞皓天研发的高温老化试验箱在 “老化时间与产品寿命关系研究" 中具备三大核心优势,确保试验数据的科学性与可靠性:
    1. 宽范围、高精度的温控能力:设备支持 - 40℃~300℃宽温域调控,控温精度达 ±0.5℃,温度波动度≤±1℃,可精准模拟从常温到高温的不同老化环境,满足不同行业产品的加速老化需求(如新能源汽车电池的高温循环老化、航空电子元件的极限高温老化);

    2. 多维度数据采集与分析系统:内置工业级数据采集卡,可同时监测 32 路电压、电流信号及 16 路温度信号,支持数据实时存储(存储容量≥100 万组)、曲线动态显示(如性能衰减曲线、温度变化曲线),并自带数据分析软件,可自动生成 Arrhenius 拟合曲线、寿命预测报告,无需额外借助第三方软件,提升研究效率;

    1. 安全可靠的试验保障设计:箱内配备超温保护(温度超过设定值 5℃时自动断电)、过载保护(电流超过额定值 10% 时自动切断电源)、防爆设计(针对易燃易爆样本,如锂电池,配备惰性气体保护系统),同时箱门采用双层钢化玻璃与耐高温密封胶条,确保试验过程安全,避免因高温、样本失效导致的设备损坏或安全事故。

    四、应用场景与客户价值

    东莞皓天高温老化试验箱及 “老化时间与产品寿命关系研究" 方案已广泛应用于电子电器、新能源、汽车、航空航天等领域,为客户提供从试验设备到技术服务的一站式解决方案:
    • 电子电器行业:为华为、小米等企业提供芯片、电容、电阻的老化试验,通过研究老化时间与寿命的关系,优化产品材料选型与电路设计,将产品故障率降低 30% 以上;

    • 新能源行业:为宁德时代、比亚迪等动力电池企业提供高温老化试验,建立电池老化寿命模型,助力企业预判电池在不同使用环境下的寿命(如车载环境、储能环境),为电池 pack 设计、BMS(电池管理系统)算法优化提供数据支撑;

    • 汽车行业:为广汽、长安汽车等企业提供汽车零部件(如车载显示屏、传感器、线束)的高温老化测试,模拟零部件在发动机舱、底盘等高温区域的使用场景,提前发现老化失效风险,确保汽车零部件在整车生命周期内(约 10 年 / 20 万公里)的可靠性;

    • 航空航天行业:为中航工业集团提供航空电子元件的极限高温老化试验,研究环境下元件的老化寿命,保障航空设备在高空高温环境下的稳定运行。

      所有试验设备均通过国家计量认证(CMC),试验数据可作为产品认证(如 CE、UL、CQC)、质量仲裁的有效依据,帮助客户缩短产品研发周期(将新产品可靠性验证周期从 1 年缩短至 3 个月)、降低研发成本(减少因寿命评估不准确导致的试错成本),提升产品市场竞争力。

      高温烤箱.jpg