一、范围与目的
紫外老化试验箱（UV-A/UV-B 型）通过冷凝、紫外辐射、淋雨三大模拟工况，再现材料在 365 d 户外暴露中 90 % 以上的老化因子。规范三工况的物理模型、参数设定及等效性验证方法，为汽车外饰、建筑涂料、光伏背板及电子封装行业提供可重复的加速老化依据。
二、规范性引用文件
GB/T 16422.3-2022 塑料 实验室光源暴露方法 第3部分：荧光紫外灯
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、术语定义
冷凝周期：试样表面温度低于环境露点，形成连续液膜的阶段；
UVA-340：峰值波长 340 nm，截止 295 nm，用于模拟太阳辐射 300 nm～400 nm 波段；
热冲击系数：ΔT/t，其中 ΔT 为淋雨前后试样表面温差，t 为降温时间常数。
四、模拟工况 1——冷凝环境（Condensation）
4.1 形成机理
户外材料表面 70 % 的潮湿侵蚀源于夜间辐射散热产生的露水，而非直接降雨。试验箱底部蓄水池经 0.8 kW 浸入式加热器升温至 60 ℃±2 ℃，产生 45 g/(m³·h) 饱和水蒸气；试样正面暴露于蒸汽中，背面与试验室空气接触，形成 1 ℃～3 ℃ 的内外温差，驱动水汽在正面持续冷凝。
4.2 控制参数
冷凝温度：50 ℃±2 ℃（黑板温度）；
相对湿度：≥ 98 %RH（露点温度 = 干球温度）；
液膜厚度：20 µm～40 µm（椭圆偏振仪实测）；
持续时间：4 h～8 h/周期，依材料厚度线性调整。
4.3 等效验证
采用 100 µm 铝箔称重法：连续冷凝 4 h，质量增量 ≥ 0.25 mg/cm² 视为合格；同时用红外热像仪确认试样表面无干斑。
五、模拟工况 2——紫外辐射（UV Radiation）
5.1 光源选择
UVA-340：用于户外老化，0.89 W/(m²·nm)@340 nm，对应赤道正午阳光 1.55 W/(m²·nm) 的 0.55 倍；
UVB-313：用于高加速筛选，0.71 W/(m²·nm)@310 nm，短波截止 280 nm，风险在于过度脆化。
5.2 辐射剂量与光谱照度
常规循环：0.76 W/m²@340 nm，8 h 光照 + 4 h 冷凝，总剂量 15 kJ/(m²·nm)/day；
高辐照模式：1.55 W/m²@340 nm，5 h 光照 + 3 h 冷凝，总剂量 25 kJ/(m²·nm)/day，用于研发对比。
5.3 校准与溯源
使用可追溯至 NIST 的光谱辐射计（带宽 2 nm）每周测定一次，传感器距灯管表面 50 mm，年衰减率 ≤ 15 %；超出后更换灯管并重新建立基准曲线。
六、模拟工况 3——淋雨（Water Spray）
6.1 热冲击模拟
突然降雨可使金属涂层表面温度在 30 s 内下降 30 ℃，产生瞬时应力。试验箱通过 0.3 mm 不锈钢喷嘴阵列（共 12 只，间距 100 mm）在 30 s 内将 25 ℃±2 ℃ 去离子水喷淋至试样表面，流量 2.0 L/(min·m²)，持续 3 min～5 min。
6.2 化学侵蚀补充
喷淋水电导率 ≤ 5 µS/cm，避免盐斑干扰；pH 6.0～7.0，模拟天然雨水；喷淋后立刻进入紫外光照，可再现“湿-干-光”协同效应。
6.3 验证方法
红外热像仪记录试样表面 ΔT ≥ 25 ℃，降温时间常数 t ≤ 60 s；铝箔冲击盘收集水量，均匀性 CV ≤ 10 %。
七、三工况耦合循环示例（汽车外饰件）
Step 1：UVA-340 0.76 W/m²，60 ℃ BPT，4 h；
Step 2：冷凝 50 ℃，4 h；
Step 3：喷淋 3 min，ΔT 28 ℃；
Step 4：紫外续照 1 h，完成一个 9 h 周期；
连续运行 20 周期（180 h）≈ 南方户外 12 个月辐射量（按 GB/T 16422.3 表 C.1 换算）。
八、设备性能要求
黑板温度波动 ≤ ±1 ℃；
辐照度均匀度 ≤ ±5 %（九宫格法）；
冷凝干球与露点差 ≤ 0.5 ℃；
喷淋后 5 min 内无可见积水残留。
九、记录与报告
原始记录须包含灯管编号、累计点灯时间、辐照实测值、冷凝质量增量、喷淋 ΔT 曲线；老化报告给出色差 ΔE、光泽保持率、拉伸强度保持率与暴露时间的关系，并注明“本试验采用冷凝-紫外-淋雨三工况循环”。
冷凝提供持续液膜，紫外触发光氧化，淋雨引入热冲击与表面冲刷，三者耦合可复现户外 90 % 以上的老化失效模式。实验室只需精准控制上述三要素，即可在数周内获得可重复的加速老化数据，为材料配方筛选、耐候认证与寿命预测奠定技术基础。
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