環境試驗 ─ 加速老化試驗


當在設計、評估磁鐵的應用時,除了性能需求之考量外,最重要的就是磁鐵能否在實際的環境中發揮其效能,以及其能持續的時間。環境試驗正是為了此目的而設立的品質管理程序,其針對磁鐵可能面臨的實際環境進行模擬,觀察磁鐵的變化,讓磁鐵能夠真正符合實際運作上的需求及標準。


  加速老化試驗,是在檢測磁鐵時最常用到的環境試驗之一。此系列的試驗利用增加並控制壓力、溫度、濕度及接觸物質等環境條件,加強磁體可能受到的環境影響。換句話說,我們藉由讓磁體暴露在極端的實驗環境中,來模擬磁體長時間在實際環境中可能產生的變化。加速老化試驗能有效縮短檢測時間,同時能一定程度上確保磁鐵能在特定期限與實際環境中的有效運作。常用的加速老化試驗有四種,如下所示:






1.HAST ─ 高加速溫溼度壓力試驗

英文全名為Highly-Accelerated Temperature and Humidity Stress Test,簡稱為HAST,有時被稱為非飽和蒸汽試驗。其之目的在於評估磁體本身對於濕氣的抵抗能力,與抗鏽蝕能力亦高度相關。

  此試驗依產品需求將環境條件設定在較高的溫度、(未飽和)濕度以及氣壓,藉由加高之氣壓使濕氣更快速從磁體表面滲入內部,因此磁體結構和表面的緻密程度成為影響結果之關鍵因素。相關資料可參考JEDEC22-A118文件訂立之條件及標準。

  低失重試驗 (Low Weight Loss Test)是由HAST衍伸出的試驗,因應風力發電、電機與永磁式電機的發展,無鍍層磁體之需求隨之增加,用於評估其耐鏽蝕能力的試驗也愈加受到重視。通過設定之試驗標準則通稱為低失重磁鐵,其環境條件和檢測標準如下:



2.PCT ─ 壓力鍋蒸煮試驗/飽和蒸汽試驗

英文全名為Pressure Cooker Test,簡稱PCT。其之目的同樣於評估磁體耐濕、抗鏽蝕的能力,將成品置於加溫、加壓且飽和溼度之環境,加速其鏽蝕作用,其中磁體鍍層之耐受度為此試驗之重點。

  有別於未飽和溼度條件下的HAST,其環境條件設定於飽和溼度、攝氏120度、2大氣壓力,試驗時間則以24小時為最小時間單位累進。相關資料可參考JESD22-A102-C文件訂立之條件及標準。



3.鹽霧試驗 (SST)

此試驗目的為評估磁體承受腐蝕或鏽蝕的能力,其控制的環境條件以接觸物質為主,能有效地於較短時間內,模擬磁體暴露於自然環境中磁體會產生的變化,於此磁鐵的鍍層材質及厚度扮演關鍵的角色,適用於風力發電、交通電機等應用。

試驗箱內之基本條件為攝氏35度,以濃度5%的氯化鈉水溶液持續噴霧,觀察磁體在其中鏽蝕情況,從而測定其耐蝕度。因應產品不同的使用需求,試驗溫度和時間會有所調整,時間基本上以24小時為一單位,呈倍數累加。相關資料可參照由ASTM國際標準組織於ASTM B-117文件訂立之標準。


4.熱老化試驗 (TAT)

有別於前面提及的試驗以磁體的抗鏽蝕或腐蝕能力為主,熱老化試驗著重於磁體在承受高溫環境後,是否保有相當的磁性能表現,適用需於溫度較高的環境下作業的磁體。試驗中,將成品置於特定溫度烘烤一至兩小時,量測其磁通量下降的程度,其中下降百分比越低,即代表磁體的耐熱程度越佳。