針對部分電鍍塑料汽車手柄件在開／關耐久性試驗過程中發(fā)生斷裂的問題開展了試驗研究。采  用紅外光譜儀(IR)、差示掃描量熱儀(DSC)、熱重分析儀(TGA)和掃描電子顯微鏡(SEM)對  斷裂手柄和未斷裂手柄塑料部分的材質、結構和微觀形態(tài)等進行分析，查明了斷裂原因，并提出了  相應的改進意見。

    ■  中國電器科學研究院  彭堅  陶友季胡利芬

    肖  立    駱麗瓊

    甲公司為乙公司設計、生產塑料汽車手柄，在對手柄件進行開／關耐久性試驗過程中發(fā)現(xiàn)，少數(shù)手柄經耐久性試驗2 000次后斷裂，而大部分手柄直到試驗50 000次都未斷裂。為查明問題原因，從手柄上取塑料樣品，進行了有關試驗研究。

1試驗部分

1.1試驗樣品

    手柄的塑料部分為PC/ABS合金。

1.2試驗儀器

    a紅外光譜儀( IR)：Nexus 670，美國Nicolet公司。

    b差示掃描量熱儀( DSC)：DSC 204，德國NETZSCH公司。

    c．熱重分析儀( TGA)：TG 209，德國NETZSCH公司。

    d．掃描電子顯微鏡(SEM)：JEOL JSM-6330F，日本電子株式會社。

1.3試驗方法

    a．用Nexus 670測得樣品的紅外光譜圖。儀器的分辨率為4 cm-1，掃措次數(shù)為32。采用KBr壓片制樣（刮取樣品與KBr混合、壓成片后測紅外光譜）。

    b用DSC 204測得樣品的玻璃化轉變溫度

（Tg）。樣品用量為5—10 mg，在N2(N2的流量為60 mL/min)保護下測試，升溫速率為10 0C/min，測試執(zhí)行IS0 1，I357標準。

    c用TG 209進行樣品的熱失重分析。樣品用量為5—10 mg，保護氣和吹掃氣均為N2，流量分別為1 0mL/min和20 mL/min，升溫速率為20 0C/min，測試執(zhí)行IS0 11358標準。

    d采用SEM研究由開／關耐久性試驗造成的斷裂面和其他部位的微觀形態(tài)，除開／關試驗造成的斷裂面外，其他斷面均由液氮冷凍后脆斷產生。

2結果與討論

2.1紅外光譜分析

    圖1是斷裂手柄和合格手柄的局部照片，斷裂位置見圖中標識。

2.2差示掃描量熱分析

    圖3是手柄塑料的DSC曲線，根據該曲線可以得出塑料組分的玻璃化轉變溫度（Tg），見表1。低溫處為ABS的Tg，高溫處為PC的Tg。由圖3可見，斷裂手柄和合格手柄的塑料組分的Tg無明顯差別，這也證明斷裂手柄和合格手柄的塑料組分基本沒有大的區(qū)別。

2.3熱失重分析

圖4是手柄塑料的TGA曲線，由該曲線可以求出塑料的起始分解溫度和820℃時的樣品殘余量(見表2)。TGA曲線呈反“S”形，只出現(xiàn)一個“階梯”，表明斷裂手柄和合格手柄塑料中無嚴重相分離。從表2可知，斷裂手柄塑料樣品的分解殘余量比合格手柄的略高，表明兩種手柄塑料的組成略有差別。

2.4掃描電子顯微鏡分析

    將斷裂手柄經開／關耐久性試驗造成的斷裂面命名為斷面1，與斷面1相應的合格手柄的斷面命名為斷面3，圖5是斷面1和斷面3的SEM照片。由圖5可見，雖然是相應部位，但斷面形態(tài)有很大不同。斷裂手柄塑料的分散相呈較大顆粒分散，分散相的分散性、ABS和PC界面的粘結性均相對較差，這是導致手柄容易斷裂的主要原因。

將斷裂手柄的不同于斷面1部位的斷面命名為斷面2，與斷面2相應的合格手柄的斷面命名為斷面4，圖6為斷面2和斷面4的SEM照片。由圖6可見，合格手柄和斷裂手柄的非支撐部位斷面都比較均勻；比較同一手柄的不同斷面的SEM照片（圖5a與圖6a，圖5b與圖6b），可以發(fā)現(xiàn)不同斷面的形態(tài)差別較大，在開／關耐久試驗過程中發(fā)生斷裂的部位（如斷面1和斷面3）的形態(tài)相對較不穩(wěn)定，這可能與注塑時原料在模具不同位置的流動性不同有關。

3結束語

    無論是斷裂手柄還是合格手柄，非支撐部位斷面較均勻，說明電鍍工藝對塑料件的內部結構沒有影響；成型手柄模具的結構不合理導致了原料在模具中心流動不均勻，特別是支撐部位的斷裂位置離模具注塑流道口較遠，這些均與手柄斷裂有關系。為此，建議改變模具流道口位置，使支撐位置離流道口更近；修改模具，使流道彎角更加圓滑；同時，注意控制注塑溫度相模具溫度，使工藝更加穩(wěn)定。采取這些措施后，可以使支撐部位的形態(tài)更穩(wěn)定，強度增加，不易斷裂。