GB/T40540-2021
航天器用导热硅脂规范
Specificationforsiliconegreasethermalfillerofspacecraft
- 中国标准分类号（CCS）V13
- 国际标准分类号（ICS）49.025.99
- 实施日期2022-03-01
- 文件格式PDF
- 文本页数12页
- 文件大小872.75KB
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航天器用导热硅脂规范
国家标准 GB/T40540一2021 航天器用导热硅脂规范 Speeiieationforsiliconegreasethermalfilerofspaeeeraft 2021-08-20发布 2022-03-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花管理委员会国家标准
GB/40540一2021 前 言 本文件按照GB/T1.1一2020<标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草
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本文件由全国宇航技术及其应用标准化技术委员会(SAC/TC425)提出并归口
本文件起草单位;北京空间飞行器总体设计部,航天标准化研究所
本文件主要起草人:苗建印、李文君、任校志、王录、刘畅、李国广,米眠、吴琪、许冬彦、任驰、李航宇 林海波、张兴超、周静怡、郑伟
GB/40540一2021 航天器用导热硅脂规范 范围 本文件规定了航天器用导热硅脂的技术要求、检验方法、检验规则、包装和标志,运输和贮存
本文件适用于航天器用导热硅脂(以下简称导热硅脂)的检验、交收和使用
规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款
其中注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于 本文件
GB/T269润滑脂和石油脂锥人度测定法 GB/T8928固体和半固体石油沥青密度测定法 GB/T34517航天器用非金属材料真空出气评价方法 HG/T25025201硅脂 SH/T0324润滑脂钢网分油测定法(静态法》 术语和定义 GB/T269和GB/T34517界定的以及下列术语和定义适用于本文件
3.1 接触传热系数thermalcontactcondctaneecerrieient 两接触面之间单位面积、单位温差、单位时间的传热量,单位为w/m=
K
3.2 可凝挥发物含量colectedvolatlecomdensablematerialcntent;CvCM 材料取样在规定的温度和真空条件下,经过给定的温度和时间所收集的表面上可凝结的挥发物的 质量与样品的初始质量的比值,通常以百分比表示 注:可凝挥发物含量的英文缩写CVCM为国内通用使用规则
3.3 总质量损失率toamassIssrate;IM 含有可凝挥发物的材料的取样,在规定的温度和真空条件下,给定的时间内损失的总质量与样品的 初始质量的比值,通常以百分比表示
注，总质量损失率的英文缩写TML为国内通用使用规则 技术要求 4.1组成 导热硅脂为有机硅材料化合物和氧化锌等无机填料的组合物
GB/T40540一2021 4.2性能 4.2.1颜色和外观 导热硅脂一般为白色均质膏状物,无颗粒状物质及其他杂质
4.2.2密度 导热硅脂的密度一般小于4.0×10kg/m
4.2.3锥入度 mm)250(0.1mm 导热硅脂的锥人度为170(0.1 4.2.4分油量 导热硅脂的分油量不大于1.0%
4.2.5可凝挥发物含量(CVCMI 导热硅脂的CVCM不大于0.1%
4.2.6总质量损失率(TML 导热硅脂的TML不大于1.0%
4.2.7接触传热系数 按照附录A的测量方法,导热硅脂接触传热系数应不小于2.0×10'w/nmK).
4.2.8耐辐射性能 导热硅脂经过辐照试验后,接触传热系数应符合4.2.7的要求
4.2.9耐冷热交变性能 导热硅脂经过热循环后,接触传热系数应符合4.2.7的要求
5 检验方法 5.1颜色和外观 在导热硅脂不同位置选取三份少量样品,涂于洁净的玻璃片(或色泽均匀的金属片上,目视观察
5.2密度 按GB/T8928规定测定
5.3锥入度 按GB/T269的规定测定 5.4分油量 按SH/T0324的规定测定
GB/40540一2021 5.5可凝挥发物含量(CVCM) 按GB/T34517的规定测定
5.6总质量损失率(TML) 按GB/T34517的规定测定 5.7接触传热系数 按附录A的规定测定
5.8耐辐射性能 辐照试验;辐照总剂量,剂量率依据任务书规定的技术条件执行
5.9热循环试验 热循环试验;按照如下条件执行或者依据任务书规定的技术条件执行
鉴定级热循环试验条件为: 压力:正常环境压力; aa b 高温;80C或工作温度上限+15C(容差;0C一4C); c 低温:一100C或工作温度下限-15(容差;一4C0C); d 15C/ 平均升降温速率;3C/min- /min; e 高低温保持时间;4h或达到平衡温度 循环次数:25.5次
检验规则 6.1检验分类 本文件规定的检验分为: 鉴定检验; a b 交收检验
6.2检验条件 6.2.1检验环境条件 除另有规定外,应在下列环境条件下进行检验 温度:15C一35C a b)相对湿度:不大于90%; 气压:当地实验室大气压; c d 照度:>300lx 6.2.2检验仪器及设备一般要求 检验用仪器及设备应满足如下要求: 检验用仪器及设备应经计量部门检定合格,并在有效期内 a b 检验用仪器及设备的量程和精度应满足产品测试要求
GB/T40540一202 被测参数的额定值(或设置量额定值)应在其量程(或设置量可调范围)的1/32/3范围内
6.3鉴定检验 6.3.1导热硅脂在生产过程中首件,配方,工艺改变,及停产两年以上重新生产时应进行鉴定检验
6.3.2鉴定检验项目,要求和方法见表1
6.3.3鉴定检验时,从鉴定用产品不同位置随机选取三份样品,样品的颜色和外观符合4.2.1的要求 三份样品的平均值对应表1规定的检验项目(颜色和外观除外)符合4.2.24.2.9的要求,则判定为合 格
如不满足要求,则判定为不合格
6.4交收检验 6.4.1交收检验时,从同批次产品不同位置随机选取三份样品,样品的颜色和外观符合4.2.1的要求 三份样品对应表1规定的检验项目(颜色和外观除外)符合4.2.24.2.9的要求,判定为合格
如不满 足要求,则判定为不合格
6.4.2交收检验的项目、要求和方法见表1
表1检验项目和方法 序号 项目 鉴定检验 交收检验 要求 检验方法 颜色和外观 4.2.1 5,5.1 密度 4.2.2 5.5.2 4.2.3 5.5.3 锥人度 4.2.4 5.5.4 分油量 CVCM 4.2.5 5.5.5 TML. 4.2.6 5.5.6 接触传热系数 4.2.7 5.5.7 辐照 4.2.8 5.5.8 耐冷热交变性能 4.2.9 5.5.9 注 为必检项目.O为可选项目-为不检项目
包装和标志 7.1包装 导热硅脂应包装于清洁、干燥、封闭的容器中,包装量一般不大于1kg,容器的材质可以是塑料、金 属等不易碎容器
应附带使用说明书,具体使用说明参见附录B 7.2标志 导热硅脂的标志应在产品包装容器上,包括以下内容: 产品名称; a b) 批次; 产品净重; c d)生产单位名称,生产日期,有效期
GB/40540一2021 运输和贮存 8.1运输 包装完毕的导热硅脂可通过公路、铁路、水路或航空运输,属于非危险物质
8.2贮存 8.2.1贮存条件 导热硅脂的贮存条件应符合如下要求: 气压:当地大气压力; b温度:-15笔40C; c 相对湿度;不大于90%
8.2.2贮存期限 自生产完成之日起,导热硅脂地面贮存有效期为三年
已开封使用后的导热硅脂再次密封贮存,产 品有效期不变
GB/T40540一2021 附 录 A 规范性) 接触传热系数测量方法 A.1测量原理 本方法适用于金属固体接触界面添加填充材料时,在一定压力温度范围及接触面积的条件下接触 传热系数的测量
当热量通过两个部件的接触界面并达到热稳定状态时,测量出通过接触界面的热流密度和接触界 面两侧的温度降,按照公式(A.l)计算该界面接触传热系数 dr/da). h
=" (A.1 T 式中 h
接触传热系数,单位为瓦每平方米开[w/mK)]; 金属柱体热导率,单位为瓦每米开[w/mK)] 金属柱体温度梯度平均值,单位为开每米(K/m); dT/dr) AT 接触界面温度降,单位为开(K)
A.2测量环境 实验室环境条件要求如下 温度:10C35C; a b湿度:20%一80%; 气压当地实验室大气压力 A.3测量条件 测量条件要求如下 确保试样在真空环境,压力优于10-2Pa; a) b 试样接触界面温度范围为:一100C一80C; 压力:试样接触界面压力范围为:0Pa30×10Pa,针对仪器设备安装用导热填料,推荐测试 c 压力为2×10Pa; d 通过试样接触界面最大热流密度不大于100w/er A.4试样制备 试样直径25mm,长0mm金属柱体两件-每个金属杜体上钻有五个直径1n mm,深12.5mm安装 热电偶的小孔,其分布如图A.1所示
当测量金属固体表面直接接触的传热系数时,试样为与所测金属相同材质,接触界面的平面度和粗 糙度均与所测表面状态一致
当测量金属固体表面之间添加填充材料的接触传热系数时,可在金属柱体接触表面上涂一层厚度 不大于0.1nmm的填充材料
GB/40540一2021 单位为毫米 33 63 7n 标引序号说明: -接触表面; -埋人热电偶的小孔 图A.1金属柱体上热电偶安装位置 A.5测量仪器及装置" 测量仪器应满足测量精度和量程的要求,经过二级以上计量部门检定合格,并在有效期内使用
测 量装置由本体,试验台架、加压系统、加热系统、测温系统、冷却系统组成,测量装置示意图如图A.2所 示,其中 测量装置的本体由金属柱体及隔热装置组成
隔热装置确保金属柱体上为一维热流; a b 加压系统由步进电机、轴承和压力传感器组成 加热系统由电加热器、稳压电源、控温仪组成 d 测温系统由热电偶、测温仪组成 冷却系统由冷却器、制冷机、冷却液循环装置组成
e
GB/T40540一2021 标引序号说明: 加压装置 测试样品 -隔热材料 隔热装置 电加热器; 冷却器及冷却液管路 金属柱体; 隔热材料
热电偶 图A.2测量装置示意图 A.6测量步骤 测量步骤如下 用酒精清洗金属柱体接触端面 a b 安装测量装置及样品,调节接触压力符合测量要求; 通恒温冷却液，接通加热器电源及控温仪,并设定加热器温度值; c 使加压、加热、,测温、冷却系统处于正常工作状态; d 待金属柱体达到热稳定状态后,采集并记录测量数据
热稳定的判据是在半小时的时间间隔 e 内,各点的温度变化值小于0.1C,稳定后所测量的温度作为计算用数据
A.7 数据处理 用试验数据计算每个金属柱体的温度梯度平均值(dT/dz)m,再分别乘以各自的热导率入,得到的 热流密度应当非常接近,计算接触传热系数时,采取他们的平均值
若计算出的两个热流密度相差大于 10%时,说明试样上不是一维导热或测量有误,应改进试验
接触界面温度降AT
以金属柱体热稳定状态的温度分布作图外推求出,如图A.3所示
根据得到 的热流密度和温度降,按公式(1)计算接触传热系数
GB/40540一2021 测点位置 图A.3外推求出接触界面温度降示意图 A.8测量误差 在满足下列条件时,接触热阻系数测量的相对误差应优于士6%: 金属柱体热导率的测量相对误差应不大于3% a b 金属柱体轴向温度测量相对误差应不大于1.3%; 金属柱体上测温点之间距离相对误差应不大于0.3%
GB/T40540一2021 录 附 B 资料性) 航天器用导热硅脂使用说明 B.1功能与用途 B.1.1导热硅脂的适用温度范围为一100C80C
B.1.2导热硅脂用于航天器仪器设备的安装,电子设备内部大功率器件的安装
B.2导热硅脂填充要求 B.2.1导热硅脂在使用前应搅拌均匀,目测无游离状态的油存在
B.2.2导热硅脂应均匀的涂覆在两个配合面的接触区域
B.2.3导热硅脂将安装界面填充满,且厚度尽可能薄(实际接触面积应不小于配合面涂覆面积的 75%)
设备安装表面和将要安装设备的航天器部件表面之间的导热硅脂总厚度一般应不超过 0.2mm，元器件安装表面和结构表面的导热硅脂总厚度应不超过0.1mm. B.2.4以设备安装为例,在设备安装表面和航天器部件表面重合后,用手轻推设备,使其在航天器部件 安装面内前后左右稍微搓动,以便导热硅脂充满两表面的间隙
元器件可参考以上方法实施
B.2.5安装紧固螺钉时,拧紧力矩 安总 装技术要求的规定,用力应均匀,逐步拧紧
B.2.6为保证导热硅脂充分填充界面间隙,可按B.2.1B.2.4的要求试装设备,然后拆下设备,检查重 叠的导热硅脂面积是否超过设备安装面积的75%,确认满足要求后再正式安装
B.2.7 设备及元器件安装后,应查看安装面周边是否有导热硅脂溢出,如边缘无明显溢出,则应重新 安装
B.2.8用浸有无水乙醇的无纺布清除设备周围的导热硅脂
B.2.9设备及元器件安装后,如需要维修更换,用浸有无水乙醇的不产生多余物、不导电的材料,如无 纺布等清除导热硅脂,清除后目测清洁,无残留物 B.3注意事项 B.3.1对可凝挥发物、油类等敏感的仪器及设备,在航天器上安装时不建议使用导热硅脂
如光学设 备附近及内部的安装面禁止使用导热硅脂,微波开关附近及内部的安装面不应使用导热硅脂,热控的二 次表面镜及多层面膜附近禁止使用导热硅脂,以及技术要求中或接口数据单中明确指明不应使用导热 硅脂的安装面等情况
导热结构设计上应保证正确安装后,两导热面之间在外力作用下不会产生位移,尤其避免垂直 B.3.2 导热面方向的位移破坏导热硅脂涂覆状态的位移 0
航天器用导热硅脂规范解读
航天器是一种极为复杂的机械系统，其各个部件之间需要进行导热传递，以保证航天器的正常工作。而导热硅脂则是一种重要的导热介质，广泛应用于航天器和其他高科技设备中。为了保证航天器的安全运行，我国制定了航天器用导热硅脂规范GB/T40540-2021，对航天器用导热硅脂的性能、质量和使用进行了详细规定。
首先，该规范对航天器用导热硅脂的基本性能指标做出了规定，包括导热系数、热稳定性、电气性能、机械性能等方面。其中，导热系数是导热硅脂最基本的性能指标之一，直接影响着导热效果。因此，该规范对导热系数的测试方法和要求进行了详细介绍。
其次，该规范还对航天器用导热硅脂的质量控制做出了严格要求。例如，对导热硅脂的外观、粘度、杂质等方面都制定了相应的检验方法和标准。此外，该规范还对导热硅脂的包装、储存和使用等环节做出了详细规定，以保证导热硅脂在运输、存储和使用过程中不受污染和损坏。
最后，该规范对航天器用导热硅脂的选型和使用进行了指导。规范要求在选择导热硅脂时要考虑航天器工作环境的温度、压力、辐射等因素，并根据实际需要选择合适的型号和品牌。在使用过程中，也要注意导热硅脂的涂敷方法和涂敷厚度等细节问题，以确保导热效果和航天器的安全稳定运行。
总之，航天器用导热硅脂是一种重要的导热介质，对航天器的正常工作具有至关重要的作用。GB/T40540-2021为航天器用导热硅脂的性能、质量和使用提供了科学规范和操作指南，也为我国航天事业的发展做出了积极贡献。
