什么是材料放气试验测试
航空航天材料及高科技领域对材料性能的要求非常高。航空航天材料及高科技领域对电子元器件的释放特性提出了特别的要求,尤其是在真空环境下。在这种特殊环境中,材料释气(Outgassing)和结构释气是一种常见现象,对高科技设备和航空组件的正常稳定运行具有相当大的影响。
Outgassing放气检测,又称:除气测试、渗气测试、释气测试、漏气测试。目前最常用的Outgassing除气检测规范是ASTM E595美国标准,国内外多数项目都是采用该标准来筛选材料。目前最新版本是ASTM E595-15(2021),在真空环境中除气作用引起的总质量损失和收集的可凝挥发物的标准试验方法。
测试目的
在一种真空环境下释气测试方法,通过该测试来评估材料在高真空、低压和高洁净度等环境下的释气情况,从而筛选材料与管控原物料/进料的品质。随着半导体、电子产业的蓬勃发展,这一测试逐渐广泛应用于科技行业,并从科技制程相关衍伸到厂房、建筑与消防等多个领域,兼顾高洁净度与防火安全等要求。
除气/释放/放气是固体释放气体的过程,特别是在封闭的环境中发生的放气。固体释放气体的原因有很多种。有些会发生相变,导致从固体到气体的转变,并释放出气体。如果材料有缺陷,也会使气体排出。在真空中工作的组织也需要担心出气。气体可能会凝结在设备部件上,妨碍功能。
因此,材料进行Outgassing释气测试(除气测试),以便找出哪种组件在空间中的排气量最少,并采用严格的质量控制,以确保使用的组件按照严格的标准制造,从而减少误差。
释气危害
材料的出气污染影响设备正常稳定运行
热控系统:影响其表面的发射率和吸收率,影响温控系统工作
光学系统:透镜或反射镜等透过率降低,信号强度减少,信噪比下降出气效应通过分子流动和物质迁移而沉积在设备其他部位上造成污染 严重污染会降低观察窗和光学系统的性能,增加电器元件的接触电阻等 影响材料或系统部件的介电性能
适用范围
非金属材料,特别是塑料、纤维、橡胶等高分子材料在热真空环境中会释放气体杂质,释放的气体杂质可能污染临近区域的敏感元件或光学器件的表面,会导致严重的系统故障,同时,如果材料释气过多,会造成本身质量的损失,导致材料的机械性能下降,影响仪器设备的正常使用。可获得的有关释气污染或影响的飞行器正常功能的证据包括:
(1)材料释气的冷凝物,造成光学系统的灵敏度受损;
(2)污染导致的外部热控制表面的退化,使航天器温度升高
(3)“Surveyor1”月球探测器上用来指示方位轴的势能计在月球表面工作100 h后出现故障, 原因是润滑剂释气造成润滑失效,使势能计的转动部分发生冷焊而滞塞。
测试项目
总质量损失(Total Mass Loss):
收缩、位移与龟裂现象
测试环境:125°C,5 x 10-5 torr的真空下24小时,实验前后的测试样品重量变化。
挥发物质冷凝量
(Collected Volatile Condensable Materials):
雾化、附着、腐蚀与损坏现象
测试环境:舱体中装设25°C的冷凝装置,收集在5 x 10-5 torr的压力下,挥发物被冷凝的量。
参数水汽量(Water Vapor Regained):
原/材料或产品吸水能力
测试环境:在 25 ℃ 和 50% 相对湿度下,对样品进行24小时处理,待吸附水蒸汽后,进而测定WVR。
标准号名称发布方
1、ASTM E595-15(2021)
在真空环境中除气作用引起的总质量损失和挥发物质冷凝量的测试方法
美国材料和试验协会标准
2、QJ 1558A-2012
真空条件下材料挥发性能测试方法
国家国防科技工业局
3、GJB 1217A-2009
电连接器试验方法 方法4001 热真空释气
中国人民解放军总装备部
4、GJB 10179-2021
热真空释气试验方法
中央军委装备发展部
5、ECSS-Q-ST-70-02
热真空释气测试
欧空局
6、JSC-SP-R-0022
热空间材料筛选试验方法-热真空释气试验
美国宇航局Johnson宇航中心标准
7、MSFC-SPEC-1443
热空间材料筛选试验方法-热真空释气试验
美国宇航局Marshall宇航飞行器中心