汽车零部件热空气老化测试与湿热老化测试的区别

2025-10-22

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微析研究院

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汽车零部件的可靠性直接关系到整车寿命与安全，热空气老化测试与湿热老化测试是评估其耐环境性能的两大核心手段。二者均聚焦“老化”问题，但在模拟环境、失效机制及适用场景上存在本质差异——前者针对高温低湿场景，考验材料抗热氧化能力；后者针对高温高湿场景，考验热湿协同侵蚀的抵御力。本文从原理、条件、失效模式等维度，系统解析两者的区别，帮助从业者精准匹配测试需求。

测试原理与环境模拟的核心差异

热空气老化测试的本质是“干热环境模拟”：通过持续通入加热的干燥空气，将环境温度维持在较高水平，聚焦温度对材料的直接作用。这种测试相当于把零部件放在“干烤箱”里，模拟发动机舱内长期高温、几乎无湿气的工况——比如排气管周边温度可达120℃以上，此时湿气不是主要老化因素，高温热氧化才是关键。

湿热老化测试则是“热湿协同模拟”：通过控制温度与湿度的组合，营造“又热又潮”的环境。它不仅考虑温度的影响，更强调湿气的渗透作用——类似于南方梅雨季的露天停车场，车身表面温度70℃+空气湿度90%，或者洗车后车门密封条残留的积水导致的高湿环境。

简单来说，热空气老化是“单一热变量的攻击”，考验材料“抗热”能力；湿热老化是“温度+湿度的组合拳”，考验材料“抗热湿协同侵蚀”能力。前者的环境更纯粹，后者更贴近实际使用中的复杂场景。

测试条件的量化差异

热空气老化的温度范围更宽，常见设定为80℃-150℃——比如发动机支架橡胶垫靠近缸体，温度可达100℃以上，测试会模拟这种极端高温。湿度要求极低，通常控制在相对湿度≤60%，甚至通过通入干燥空气降低湿度，避免湿气干扰热氧化进程。

湿热老化的温度稍低，多在60℃-100℃之间，但湿度要求极高，一般为80%RH-95%RH——比如夏季露天停放的车门密封条，温度可达70℃，同时空气湿度高达90%，这就是典型的湿热场景。

此外，热空气测试的持续时间通常根据材料耐热性调整，比如橡胶件多为72小时、168小时（一周）；湿热测试则因湿气渗透需要时间，持续时间更长，常见240小时（10天）或更久。执行细节上，热空气测试要求每小时3-10次新鲜空气交换，确保带走材料降解的挥发性物质；湿热测试则需要封闭环境，控制湿度波动在±2%RH以内，避免空气流通导致湿度下降。

针对的材料失效机制差异

热空气老化的核心失效是“热降解+氧化”：橡胶材料（如三元乙丙橡胶）在高温下，分子链会发生交联或断链——交联过多导致橡胶变硬、失去弹性，断链过多则变脆、开裂；塑料（如聚丙烯）则因热氧化导致分子量下降，表面粉化、变色；硫化橡胶的“返原”现象（硫化程度降低）也是热空气老化的典型结果。

湿热老化的失效机制更复杂，核心是“水解+溶胀+电化学腐蚀”：聚酯类塑料（如PET）的酯键会被水分子破坏，发生水解反应，导致强度急剧下降；橡胶密封条因湿气渗透而溶胀，表面黏腻甚至出现裂纹；金属镀层（如镀锌钢板）则因湿热引发电化学腐蚀，表面出现白锈；复合材料（如碳纤维增强塑料）则可能因层间湿气渗透导致分层。

举个直观例子：同一款橡胶密封圈，热空气老化后硬如塑料，伸长率下降30%；湿热老化后则软黏，表面有细小裂纹，甚至黏在测试架上——这就是两种失效机制的直接区别。

适用的零部件场景差异

热空气老化适用于“高温低湿”场景的零部件，集中在发动机舱内：排气管垫片（接触高温废气）、涡轮增压器软管（承受高温增压空气）、发动机油底壳密封垫（靠近缸体高温）。这些部件很少接触高湿，高温是主要老化诱因。

湿热老化则针对“高温高湿”场景的零部件，涵盖车身内外：车身外部如车门密封条（雨水+暴晒）、行李箱密封条（积水）、车顶行李架塑料件（露天遇雨）；座舱内如仪表盘塑料壳（空调冷凝水导致高湿）、座椅皮革（汗渍+高温）、车窗升降器橡胶导轨（洗车后积水）。

再比如，发动机舱内的燃油管主要受高温影响，热空气老化是必做测试；而车门防水密封条既要耐夏季高温，又要耐雨水高湿，湿热老化更能模拟实际使用环境。

测试标准与执行细节的差异

热空气老化的通用标准有ISO 188《硫化橡胶热空气加速老化试验》、GB/T 3512《硫化橡胶热空气老化试验》，汽车行业专用标准如VW 50180《汽车内饰材料老化测试》中的热空气部分，要求测试箱换气量每小时5次，确保试样周围空气新鲜。

湿热老化的通用标准有ISO 62《塑料浸水后性能测定》、GB/T 15905《橡胶湿热老化试验》，汽车行业标准如GM 9125P《汽车材料环境耐久性测试》中的湿热循环部分，要求试样不接触冷凝水，避免局部过度潮湿。

执行细节上，热空气测试的试样需分散摆放，避免堆叠——堆叠会导致局部热量无法散出，影响测试准确性；湿热测试的试样则放在透气架上，避免底部积水，同时定期校准湿度传感器，确保湿度稳定。

结果评估指标的差异

热空气老化的评估重点是“力学性能+外观”：力学性能看拉伸强度（下降比例）、断裂伸长率（下降比例）、硬度（邵氏硬度变化）——比如橡胶伸长率下降超过30%，判定失效；外观检查开裂、粉化、变色等。

湿热老化的评估更全面，除力学性能外，还要看“质量变化+电性能+腐蚀”：质量变化包括增重（湿气吸收）或减重（水解流失）——塑料增重超过5%说明湿气渗透严重；电性能如绝缘材料的介电常数（升高表示内部有水）；腐蚀情况如金属白锈面积（超过10%不合格）、橡胶霉斑（出现则耐湿热性差）。