一、范圍與目的
紫外老化試驗箱（UV-A/UV-B 型）通過冷凝、紫外輻射、淋雨三大模擬工況，再現(xiàn)材料在 365 d 戶外暴露中 90 % 以上的老化因子。規(guī)范三工況的物理模型、參數(shù)設(shè)定及等效性驗證方法，為汽車外飾、建筑涂料、光伏背板及電子封裝行業(yè)提供可重復(fù)的加速老化依據(jù)。
二、規(guī)范性引用文件
GB/T 16422.3-2022 塑料 實驗室光源暴露方法 第3部分：熒光紫外燈
ISO 4892-3:2016 Plastics — Methods of exposure to laboratory light sources — Part 3: Fluorescent UV lamps
ASTM G154-23 Standard Practice for Operating Fluorescent UV Lamp Apparatus for Exposure of Nonmetallic Materials
ASTM D4587-23 Standard Practice for Fluorescent UV-Condensation Exposures of Paint and Related Coatings
三、術(shù)語定義
冷凝周期：試樣表面溫度低于環(huán)境露點，形成連續(xù)液膜的階段；
UVA-340：峰值波長 340 nm，截止 295 nm，用于模擬太陽輻射 300 nm～400 nm 波段；
熱沖擊系數(shù)：ΔT/t，其中 ΔT 為淋雨前后試樣表面溫差，t 為降溫時間常數(shù)。
四、模擬工況 1——冷凝環(huán)境（Condensation）
4.1 形成機理
戶外材料表面 70 % 的潮濕侵蝕源于夜間輻射散熱產(chǎn)生的露水，而非直接降雨。試驗箱底部蓄水池經(jīng) 0.8 kW 浸入式加熱器升溫至 60 ℃±2 ℃，產(chǎn)生 45 g/(m³·h) 飽和水蒸氣；試樣正面暴露于蒸汽中，背面與試驗室空氣接觸，形成 1 ℃～3 ℃ 的內(nèi)外溫差，驅(qū)動水汽在正面持續(xù)冷凝。
4.2 控制參數(shù)
冷凝溫度：50 ℃±2 ℃（黑板溫度）；
相對濕度：≥ 98 %RH（露點溫度 = 干球溫度）；
液膜厚度：20 µm～40 µm（橢圓偏振儀實測）；
持續(xù)時間：4 h～8 h/周期，依材料厚度線性調(diào)整。
4.3 等效驗證
采用 100 µm 鋁箔稱重法：連續(xù)冷凝 4 h，質(zhì)量增量 ≥ 0.25 mg/cm² 視為合格；同時用紅外熱像儀確認試樣表面無干斑。
五、模擬工況 2——紫外輻射（UV Radiation）
5.1 光源選擇
UVA-340：用于戶外老化，0.89 W/(m²·nm)@340 nm，對應(yīng)赤道正午陽光 1.55 W/(m²·nm) 的 0.55 倍；
UVB-313：用于高加速篩選，0.71 W/(m²·nm)@310 nm，短波截止 280 nm，風(fēng)險在于過度脆化。
5.2 輻射劑量與光譜照度
常規(guī)循環(huán)：0.76 W/m²@340 nm，8 h 光照 + 4 h 冷凝，總劑量 15 kJ/(m²·nm)/day；
高輻照模式：1.55 W/m²@340 nm，5 h 光照 + 3 h 冷凝，總劑量 25 kJ/(m²·nm)/day，用于研發(fā)對比。
5.3 校準(zhǔn)與溯源
使用可追溯至 NIST 的光譜輻射計（帶寬 2 nm）每周測定一次，傳感器距燈管表面 50 mm，年衰減率 ≤ 15 %；超出后更換燈管并重新建立基準(zhǔn)曲線。
六、模擬工況 3——淋雨（Water Spray）
6.1 熱沖擊模擬
突然降雨可使金屬涂層表面溫度在 30 s 內(nèi)下降 30 ℃，產(chǎn)生瞬時應(yīng)力。試驗箱通過 0.3 mm 不銹鋼噴嘴陣列（共 12 只，間距 100 mm）在 30 s 內(nèi)將 25 ℃±2 ℃ 去離子水噴淋至試樣表面，流量 2.0 L/(min·m²)，持續(xù) 3 min～5 min。
6.2 化學(xué)侵蝕補充
噴淋水電導(dǎo)率 ≤ 5 µS/cm，避免鹽斑干擾；pH 6.0～7.0，模擬天然雨水；噴淋后立刻進入紫外光照，可再現(xiàn)“濕-干-光”協(xié)同效應(yīng)。
6.3 驗證方法
紅外熱像儀記錄試樣表面 ΔT ≥ 25 ℃，降溫時間常數(shù) t ≤ 60 s；鋁箔沖擊盤收集水量，均勻性 CV ≤ 10 %。
七、三工況耦合循環(huán)示例（汽車外飾件）
Step 1：UVA-340 0.76 W/m²，60 ℃ BPT，4 h；
Step 2：冷凝 50 ℃，4 h；
Step 3：噴淋 3 min，ΔT 28 ℃；
Step 4：紫外續(xù)照 1 h，完成一個 9 h 周期；
連續(xù)運行 20 周期（180 h）≈ 南方戶外 12 個月輻射量（按 GB/T 16422.3 表 C.1 換算）。
八、設(shè)備性能要求
黑板溫度波動 ≤ ±1 ℃；
輻照度均勻度 ≤ ±5 %（九宮格法）；
冷凝干球與露點差 ≤ 0.5 ℃；
噴淋后 5 min 內(nèi)無可見積水殘留。
九、記錄與報告
原始記錄須包含燈管編號、累計點燈時間、輻照實測值、冷凝質(zhì)量增量、噴淋 ΔT 曲線；老化報告給出色差 ΔE、光澤保持率、拉伸強度保持率與暴露時間的關(guān)系，并注明“本試驗采用冷凝-紫外-淋雨三工況循環(huán)”。
冷凝提供持續(xù)液膜，紫外觸發(fā)光氧化，淋雨引入熱沖擊與表面沖刷，三者耦合可復(fù)現(xiàn)戶外 90 % 以上的老化失效模式。實驗室只需精準(zhǔn)控制上述三要素，即可在數(shù)周內(nèi)獲得可重復(fù)的加速老化數(shù)據(jù)，為材料配方篩選、耐候認證與壽命預(yù)測奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
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