电镀塑料汽车手柄件断裂原因分析

    针对部分电镀塑料汽车手柄件在开／关耐久性试验过程中发生断裂的问题开展了试验研究。采  用红外光谱仪(IR)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)和扫描电子显微镜(SEM)对  断裂手柄和未断裂手柄塑料部分的材质、结构和微观形态等进行分析，查明了断裂原因，并提出了  相应的改进意见。

    ■  中国电器科学研究院  彭坚  陶友季胡利芬

    肖  立    骆丽琼

    甲公司为乙公司设计、生产塑料汽车手柄，在对手柄件进行开／关耐久性试验过程中发现，少数手柄经耐久性试验2 000次后断裂，而大部分手柄直到试验50 000次都未断裂。为查明问题原因，从手柄上取塑料样品，进行了有关试验研究。

1试验部分

1.1试验样品

    手柄的塑料部分为PC/ABS合金。

1.2试验仪器

    a红外光谱仪( IR)：Nexus 670，美国Nicolet公司。

    b差示扫描量热仪( DSC)：DSC 204，德国NETZSCH公司。

    c．热重分析仪( TGA)：TG 209，德国NETZSCH公司。

    d．扫描电子显微镜(SEM)：JEOL JSM-6330F，日本电子株式会社。

1.3试验方法

    a．用Nexus 670测得样品的红外光谱图。仪器的分辨率为4 cm-1，扫措次数为32。采用KBr压片制样（刮取样品与KBr混合、压成片后测红外光谱）。

    b用DSC 204测得样品的玻璃化转变温度

（Tg）。样品用量为5—10 mg，在N2(N2的流量为60 mL/min)保护下测试，升温速率为10 0C/min，测试执行IS0 1，I357标准。

    c用TG 209进行样品的热失重分析。样品用量为5—10 mg，保护气和吹扫气均为N2，流量分别为1 0mL/min和20 mL/min，升温速率为20 0C/min，测试执行IS0 11358标准。

    d采用SEM研究由开／关耐久性试验造成的断裂面和其他部位的微观形态，除开／关试验造成的断裂面外，其他断面均由液氮冷冻后脆断产生。

2结果与讨论

2.1红外光谱分析

    图1是断裂手柄和合格手柄的局部照片，断裂位置见图中标识。

2.2差示扫描量热分析

    图3是手柄塑料的DSC曲线，根据该曲线可以得出塑料组分的玻璃化转变温度（Tg），见表1。低温处为ABS的Tg，高温处为PC的Tg。由图3可见，断裂手柄和合格手柄的塑料组分的Tg无明显差别，这也证明断裂手柄和合格手柄的塑料组分基本没有大的区别。

2.3热失重分析

图4是手柄塑料的TGA曲线，由该曲线可以求出塑料的起始分解温度和820℃时的样品残余量(见表2)。TGA曲线呈反“S”形，只出现一个“阶梯”，表明断裂手柄和合格手柄塑料中无严重相分离。从表2可知，断裂手柄塑料样品的分解残余量比合格手柄的略高，表明两种手柄塑料的组成略有差别。

2.4扫描电子显微镜分析

    将断裂手柄经开／关耐久性试验造成的断裂面命名为断面1，与断面1相应的合格手柄的断面命名为断面3，图5是断面1和断面3的SEM照片。由图5可见，虽然是相应部位，但断面形态有很大不同。断裂手柄塑料的分散相呈较大颗粒分散，分散相的分散性、ABS和PC界面的粘结性均相对较差，这是导致手柄容易断裂的主要原因。

将断裂手柄的不同于断面1部位的断面命名为断面2，与断面2相应的合格手柄的断面命名为断面4，图6为断面2和断面4的SEM照片。由图6可见，合格手柄和断裂手柄的非支撑部位断面都比较均匀；比较同一手柄的不同断面的SEM照片（图5a与图6a，图5b与图6b），可以发现不同断面的形态差别较大，在开／关耐久试验过程中发生断裂的部位（如断面1和断面3）的形态相对较不稳定，这可能与注塑时原料在模具不同位置的流动性不同有关。

3结束语

    无论是断裂手柄还是合格手柄，非支撑部位断面较均匀，说明电镀工艺对塑料件的内部结构没有影响；成型手柄模具的结构不合理导致了原料在模具中心流动不均匀，特别是支撑部位的断裂位置离模具注塑流道口较远，这些均与手柄断裂有关系。为此，建议改变模具流道口位置，使支撑位置离流道口更近；修改模具，使流道弯角更加圆滑；同时，注意控制注塑温度相模具温度，使工艺更加稳定。采取这些措施后，可以使支撑部位的形态更稳定，强度增加，不易断裂。