汽车材料的碳弧灯老化试验是一种用于模拟和加速材料在户外阳光、雨水和露水等气候环境因素下老化过程的实验室测试方法。尽管近年来氙灯老化试验已成为主流，但碳弧灯试验（特别是封闭式碳弧灯）在部分行业标准和特定材料评估中仍有应用。
以下是关于汽车材料碳弧灯老化试验的介绍：
1. 什么是碳弧灯老化试验？
原理：利用两根碳棒之间产生的电弧作为光源，模拟太阳光中的紫外（UV）和可见光部分。电弧产生的光谱能量分布与太阳光有相似之处，尤其在紫外区域有较强的输出。
类型：
开放式碳弧灯（Open Flame Carbon Arc）：早期技术，光源暴露在空气中，光谱波动大，与自然日光相关性较差，现已基本被淘汰。
封闭式碳弧灯（Enclosed Carbon Arc / Fadedometer）：碳棒被置于一个由硼硅酸盐玻璃制成的圆柱形滤光罩内，能更好地控制光谱输出，与日光（特别是透过玻璃的日光）有较好的相关性，是前仍被部分标准采用的类型。
2. 在汽车行业中的应用与意义
评估材料耐候性：用于测试汽车内外饰材料在长期光照下的：
颜色变化（褪色、变色）
光泽度下降
粉化、开裂、起泡、脆化等物理性能劣化
主要测试材料：
外饰件：保险杠、格栅、后视镜外壳、灯罩、密封条等（暴露在直射阳光下）。
内饰件：仪表板、门板、座椅面料、顶棚、塑料件等（暴露在透过挡风玻璃的阳光下，光谱以长波UV和可见光为主，封闭式碳弧灯更贴近此环境）。
质量控制与研发：用于新材料筛选、配方优化、供应商质量控制和产品寿命预测。
3. 主要测试标准
汽车制造商通常有自己严格的内部标准，许多仍包含或允许使用碳弧灯方法，尤其是针对内饰材料。常见标准包括：
SAE J1960：美国汽车工程师学会标准，规定了使用封闭式碳弧灯进行汽车外饰材料加速暴露试验的程序。是碳弧灯在汽车行业最著名的标准之一。
GMW 3420（通用汽车）：材料耐候性测试标准，包含多种方法，历史上曾广泛使用碳弧灯，现已更多转向氙灯，但部分材料仍可参考。
TSM 0503G（丰田）：丰田材料标准，包含耐光性测试，部分方法基于碳弧灯。
ES-X6T8800（福特）：福特工程标准，规定了内饰和外饰材料的耐候性要求。
DIN 75220（德国工业标准）：汽车内饰件耐光色牢度测试，使用碳弧灯。
JIS D 0205（日本工业标准）：汽车零件耐候性试验方法。
注意：许多主机厂的新标准已转向氙灯老化试验（如SAE J2527、ISO 4665、GMW 14872等），因其光谱更接近太阳光，控制更精确，结果更可靠。
4. 典型测试条件（以SAE J1960为例）
光源：封闭式碳弧灯
滤光罩：硼硅酸盐玻璃（过滤掉部分短波紫外线）
黑板温度：约63°C
箱体空气温度：约38°C
相对湿度：约50%
喷水周期：周期性喷水（模拟雨水），如18分钟喷水 / 102分钟光照
辐照度：通常不直接控制（与氙灯不同），而是通过温度和时间控制。
测试周期：根据材料和要求，从数百小时到上千小时不等。
5. 试验后评估项目
色差（ΔE）：使用分光光度计测量试验前后颜色变化，ΔE值越小越好。
灰度等级：评估变色和沾色程度（多用于纺织品）。
光泽度保持率：测量表面光泽损失。
外观检查：目视或显微镜检查是否有裂纹、起泡、粉化、剥落等。
机械性能：测试拉伸强度、冲击强度等是否下降。
6. 碳弧灯 vs. 氙灯：主要区别
| 特性 | 封闭式碳弧灯 | 氙灯 |
|---|---|---|
| 光谱分布 | 在350–400nm有较强输出，缺少短波UV和红外，与透过玻璃的日光较接近 | 光谱最接近太阳光，可加滤光片模拟不同环境（户外直射、透过玻璃等） |
| 辐照度控制 | 通常不控制，靠温度和时间 | 可精确控制特定波段的辐照度（如0.35或0.55 W/m² @ 340nm） |
| 相关性 | 与某些内饰材料老化相关性较好 | 与大多数材料的户外老化相关性更优 |
| 标准化程度 | 部分老标准仍在使用 | 现代汽车标准主流，更精确、可重复性好 |
| 应用趋势 | 逐渐被氙灯取代，但在特定领域（如部分内饰测试）仍有使用 | 当前主流，广泛用于全球汽车行业 |
7. 总结与建议
历史地位：碳弧灯是早期人工加速老化技术的代表，在汽车工业发展史上发挥了重要作用。
当前应用：虽然氙灯试验已成为汽车材料耐候性测试的主流和首选，但碳弧灯试验仍在一些传统标准、特定主机厂要求或内饰材料评估中使用。
选型建议：
进行测试前，必须明确客户或标准要求（是碳弧灯还是氙灯）。
对于新产品开发和全球项目，优先参考基于氙灯的标准（如SAE J2527）。
如果标准要求碳弧灯，则需严格按照SAE J1960等规范执行。
局限性认知：需认识到碳弧灯的光谱局限性，其测试结果不能完全代表所有户外老化行为，尤其是对短波紫外线敏感的材料。
结论：汽车材料碳弧灯老化试验是一种经典的加速老化方法，尤其在评估内饰件耐光性方面仍有价值。但随着技术进步，氙灯老化试验因其更高的真实性和可控性，已成为现代汽车行业的标准配置。工程师应根据具体材料、应用场景和客户要求，选择最合适的测试方法。