收藏 | 汽车材料怕湿热、怕溶剂?一册看懂可靠性验证怎么选
仪表板、门板及外饰件,要面对清洁剂、防晒霜等化学品的接触;连接器、控制器和粘接组件,要经历温湿度变化;冷却系统中的不同材料,则需要长期与冷却液接触。
这些零部件在交付前满足初始性能要求,进入实际服役环境后,仍可能出现发白、开裂、涂层脱落、界面脱粘或性能下降。
对研发和质量人员而言,更值得提前确认的是:材料在什么环境下可能出现变化?怎样选择评价方案,把相关风险尽早识别出来?
国高材分析测试中心围绕湿热、温度变化、化学介质及环境应力开裂等评价需求,整理了《可靠性湿热耐溶剂模块》手册。下面按汽车应用场景,看看不同阶段可以考虑哪些验证。
01 先对工况,再选测试
同样是塑料件开裂,接触介质、温度变化、机械应力及材料状态等因素,都可能影响表现。零件不同,评价对象和目标也应有所区别。
在新材料筛选、设计或工艺变更、客户验证准备及失效排查阶段,建议先明确:测什么对象、接触什么环境、希望回答什么问题,再确定方法和条件。
中心可围绕材料及组件层面的需求沟通测试方案,结合试验后的外观、结构或相关性能变化,为材料比较和后续分析提供依据。具体服务范围、标准与条件按项目确认。
▲ 手册节选:核心能力。具体项目的实施条件及报告适用范围需结合需求确认。
▲ 手册节选:四类评价方向与测试地图。下文按场景介绍对应方案。
02 冷热交替、高温高湿:外壳、连接器和粘接组件怎么评?
适用关注场景 汽车电子外壳、连接器、车灯模组、粘接组件等,面对高温高湿、反复冷热变化或温度骤变。
在更换材料、调整粘接或装配工艺时,除了初始强度和外观,也需要关注环境作用后的变化。如果已有外壳开裂、界面脱粘或绝缘性能下降等现象,也可结合问题表现设计验证。
三类方法的侧重有所不同:
湿热评价:关注温度与湿度作用后,材料或组件的吸湿、水解相关变化,以及外观或相关性能保持情况。
快速温变评价:关注可控速率的冷热循环作用下,材料、结构和连接部位的变化。
温度冲击评价:关注温度快速切换时,结构及异种材料界面的表现。
结果怎么看?根据产品功能确定检查项目,例如外观、裂纹、粘接状态及相关电气性能,必要时补充力学测试或进一步分析。三种试验不能仅按“哪台设备温度更极限”来选择。
▲ 对应设备页:高低温湿热、快速温变与温度冲击。设备能力范围不等于每个项目应采用的试验条件。
03 清洁剂、防晒霜、热水和冷却液:接触的介质不同,方案也不同
● 内外饰和喷涂件:接触化学品后,外观和表面状态会不会变?
仪表板、门板、外饰及喷涂零件,在使用和清洁过程中可能接触不同化学品。
在材料、涂层或清洁方案变更时,可以根据实际接触方式,考虑点滴、擦拭、涂刷或浸渍等评价,明确介质、浓度、接触时间和温度,再观察变色、发白、发粘或涂层变化。
● 涉水和热管理相关材料:高温水接触后,性能是否保持?
当应用涉及高温水接触,或需要比较材料对水作用的耐受表现时,可结合材料类型及用途,考虑水煮或浸渍评价。
评价不应只停留在“有没有开裂”。是否需要测量尺寸、质量或力学性能变化,应根据验证目标确定。水煮结果也不能直接等同于实际冷却液中的使用表现。
● 冷却液:对接触金属的腐蚀防护表现如何?
针对电动汽车冷却液,可按适用要求开展动、静态腐蚀评价,关注规定条件下金属试片的质量及表面变化等结果。
这里要分清评价对象:冷却液的腐蚀防护评价,与实际管路、水冷板或密封件的整体可靠性评价各有范围。如果客户希望确认具体零件与介质的适配情况,还需单独明确样品、材料组合及评价目标。
▲ 对应介绍页:表面化学品耐受、水煮与冷却液动静态腐蚀。按实际介质和接触方式选择方案。
04 想加速暴露湿热薄弱环节:什么时候考虑PCT或HAST?
对于适用的材料、封装或组件,在研发比较、工艺筛选或相应标准验证中,可以考虑通过高温、高湿、高压条件,加速暴露湿热相关的薄弱环节。
PCT与HAST的条件和方法需要分别确定。选择之前,应确认样品能否承受相应条件、预期关注何种失效,以及试验是否可能引入实际应用中并不占主导的变化。
结果怎么看?围绕评价目标检查分层、鼓包、腐蚀或绝缘相关性能变化。样品间比较应有可比的条件和判定方法,不能只凭一个“加速小时数”作出全部结论。
▲ 对应设备页:PCT与HAST。页内参数及等效性表述须按具体方法、样品和适用依据核实,不作为通用寿命换算关系。
05 接触介质又承受应力:还要关注环境应力开裂
汽车相关管线或护套材料选型中,如果涉及适用的聚乙烯材料,还可能需要关注介质与应力共同作用下的开裂表现。
手册介绍了针对聚乙烯材料的刻痕、弯曲及介质暴露等试验条件。开展评价时,应明确材料范围、试样要求及方法依据,比较规定条件下的开裂情况。
这类试样评价不能直接替代实际汽车管路总成的全部验证。对于其他树脂或实际零件,需要另行确认合适的方法,避免将一种试样方法套用到所有高分子组件。
▲ 对应设备页:多场耦合应力老化。具体标准引用与适用对象需在方案确认时核对。
06 测试做完,怎样用于下一步决策?
一次评价的价值,体现在结果能否回答最初的问题:两种材料在同一条件下,哪种变化更小?哪一个环节需要调整?已有现象是否还需要补充分析?
中心可结合材料及组件的验证需求沟通项目。手册同时列出了汽车内外饰、电子、新能源及管材线缆等应用方向,但具体材料适用哪种方法,仍应逐项判断。
▲ 手册节选:应用领域与材料范围。
还需要记住:加速试验时长不等于产品实际使用寿命。材料选型比较应建立在可比的试验条件下;涉及客户或准入要求时,应确认其指定方法、判定要求及对报告的接受条件。
▲ 手册节选:认知提示。试验结果的适用范围需结合具体项目解释。
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“汽车材料选型,除了初始性能,还要关注湿热、化学介质和温度变化后的表现。这份可靠性评价指南,把应用场景与测试方案整理到了一起,分享给需要的朋友。”
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