電子產(chǎn)品三防設(shè)計培訓資料

一.三防的基本概念1。三防的定義：

防濕熱、防霉菌、防鹽霧腐蝕。（簡稱：防潮、防霉、防鹽霧或三防）2。對三防定義的理解1）國外通稱為防腐蝕技術(shù)2）“三防”的真實含義：凡是由大氣（候）環(huán)境或設(shè)備的平臺環(huán)境而引起的設(shè)備所有故障都屬于“三防”防護的范疇。而不僅限于防潮、防霉、防鹽霧。三防設(shè)計4.3三防設(shè)計

1)定義

根據(jù)電子設(shè)備壽命期環(huán)境剖面及三防等級要求,對其系統(tǒng)設(shè)備和某些特定單元及部件采取的防濕熱,防霉菌,防鹽霧腐蝕的設(shè)計思想,設(shè)計方法和防護工藝措施.

2)原則a..將三防設(shè)計納入到系統(tǒng)和設(shè)備的功能設(shè)計中,避免單純的工藝防護和事后補救措施.b.按規(guī)范設(shè)計，避免設(shè)計的隨意性。c.三防新設(shè)計,新工藝,新材料必須經(jīng)試驗、評審并制定典型工藝規(guī)范。d.設(shè)備及關(guān)鍵部件的三防性能,須按軍標中有關(guān)規(guī)定進行試驗,以滿足必需的環(huán)境適應性要求.。e.跟蹤設(shè)備在(使用)壽命期內(nèi)所出現(xiàn)的三防問題。

4.6主要術(shù)語4.6.1相關(guān)術(shù)語1）壽命期環(huán)境剖面（Lifecycleenvironmentprofile----LCEP）LCEP用以表征設(shè)備在整個壽命期內(nèi)會暴露于其中的環(huán)境或環(huán)境的綜合，LCEP應包括以下內(nèi)容：

a。從設(shè)備出廠驗收、運輸、貯存、使用、維修直到報廢所遇到的環(huán)境應力的綜合；b。每個壽命期階段的環(huán)境條件相對和絕對限期出現(xiàn)的次數(shù)及頻度的可能性。c。LCEP是設(shè)備制造商在設(shè)計前應了解的信息,包括：使用或部署的地域；設(shè)備要安裝、貯存或運輸平臺；有關(guān)相同或類似的設(shè)備在此平臺環(huán)境條件下應用狀況。

LCEP應由設(shè)備制造商的三防專家制定，是設(shè)備三防設(shè)計和環(huán)境試驗剪裁的主要依據(jù)，它對要研制的設(shè)備在真實環(huán)境下的性能和幸存性方面的設(shè)計提供依據(jù)。它是個動態(tài)文件，一旦得到新的信息，它它應當定期修訂更新。

LCEP應在設(shè)備的設(shè)計規(guī)格書中環(huán)境要求部分出現(xiàn)。

主要術(shù)語2）平臺環(huán)境（Platformenvironment）

設(shè)備由于被連接到或裝載于某一平臺上后而經(jīng)受的環(huán)境條件。平臺環(huán)境是由此平臺和任何環(huán)境控制系統(tǒng)誘發(fā)或強迫作用造成的結(jié)果。

3）誘發(fā)環(huán)境（Inducedenvironment）

主要是指人為的或設(shè)備產(chǎn)生的某一局部環(huán)境條件，也指自然環(huán)境強迫作用和設(shè)備的物理化學特性綜合影響造成的任何內(nèi)部條件。4）環(huán)境適應性（Environmentaladaptability）

電子設(shè)備、整機、分機、元器件以及材料在預期的環(huán)境中實現(xiàn)其功能的能力。

主要術(shù)語

4.6.2.環(huán)境類型和三防等級

環(huán)境類型防護等級環(huán)境(自然)類型的說明民用軍品A類A二級溫濕度受控的室內(nèi)或被密封的有限空間內(nèi).B類B

一級不受控的環(huán)境,偶爾會R.H100%如倉庫,地下室,戶外簡單遮蔽等.C類C惡劣環(huán)境如：海上艦船,島嶼或距離海岸,鹽堿地3.7Km；冶煉，化工，皮革廠1~3Km受有害物質(zhì)（酸，堿，鹽。SO2H2S等）侵蝕。

D類D

暴露在高真空和高輻射下.(高沖擊、振動）4.6.3結(jié)構(gòu)件分類-----按所處環(huán)境劃分

1)“Ⅰ”型表面和“Ⅱ”型表面分類

定義Ⅰ型(暴露)表面

TypeⅠ(exposed)surfacesⅠ型表面是指當設(shè)備處于工作或行進狀態(tài)時,直接暴露在自然環(huán)境中的表面或能受自然環(huán)境因素直接作用的表面。自然環(huán)境因素包括：溫度,濕度,雨,雪,鹽霧,日光及風沙等。例如，直接暴露在上述環(huán)境中任何設(shè)備的外表面都是Ⅰ型表面。

Ⅱ型(遮蔽)表面TypeⅡ(sheltered)surfacesⅡ型表面是指當設(shè)備處于工作或行進狀態(tài)時,不直接暴露在自然環(huán)境中的表面，并且不會受到雨,雪,日光及風沙等直接作用的表面。如電子設(shè)備方倉的內(nèi)表面，戶外機柜的內(nèi)表面及內(nèi)部的結(jié)構(gòu)件。

結(jié)構(gòu)件分類-----按所處環(huán)境劃分2)結(jié)構(gòu)件分類

a.Ⅰ型結(jié)構(gòu)件：處于Ⅰ型面的結(jié)構(gòu)件。b.Ⅱ型結(jié)構(gòu)件：處于Ⅱ型面的結(jié)構(gòu)件。5.環(huán)保設(shè)計-----指令及禁用物質(zhì)文件(指令)WEEEDirective(歐盟議會和歐盟理事會關(guān)于報廢電子電氣設(shè)備指令)DirectiveoftheEuropeanParliamentandoftheCouncilonWasteElectricalandElectronicEquipmentRoHS(歐盟議會和歐盟理事會關(guān)于在電氣電子設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令)

DirectiveoftheEuropeanParliamentandoftheCouncilontheRestrictionoftheUseofCertainHazardousSubstancesinElectricalandEquipment.從2006年7月歐盟市場禁用以下物質(zhì)：鉛汞六價鉻鎘多溴聯(lián)苯(PBB)聚溴二苯醚(PBDE)等6種有毒物質(zhì)。環(huán)保設(shè)計----回收率、環(huán)保標識回收率回收率增加至設(shè)備重量的75%以上。組件、材料和物質(zhì)再利用和再循環(huán)將增加至設(shè)備重量的65%以上。環(huán)保標識為便于分類收集生產(chǎn)者對投放市場的電子電氣設(shè)備印有適當標志。標識：環(huán)保、分離回收、回收材料、設(shè)備分拆、包裝材料等標識。環(huán)保設(shè)計----禁用物質(zhì)的限量序號禁用物質(zhì)極限含量（PPm）1石棉及石棉化合物02氯氟烴和碳鹵化合物（一、二級臭氧耗損物）03鹵代二惡英和呋喃04鉛及其化合物(乙酸鉛、硝酸鉛、硫酸鉛）8005汞及其化合物1006鎘及其化合物757六價鉻及其化合物9008多溴聯(lián)苯（PBB）及其衍生物如多溴聯(lián)苯醚（PBDE）多溴聯(lián)苯氧化物（PBDO）9009多氯聯(lián)苯及其衍生物（PCTS）56.三防的主要案例6.1三防設(shè)計的重要性及典型案例分析.根據(jù)多年的統(tǒng)計分析：事故中屬設(shè)計不當或設(shè)計錯誤占80%由加工或工藝問題占20%

6.2造成三防事故的主要原因：沒有設(shè)計規(guī)范的支撐、造成設(shè)計的隨意性；對產(chǎn)品的（壽命期）環(huán)境剖面缺乏了解；認識上的片面：把三防技術(shù)僅看作是工藝問題；缺乏對三防（自上而下）管理的力度。三防失效案例一：選材錯誤海上（艦船用）電子設(shè)備模塊材料選用LY12（2A12），軍檢濕熱240h，長白粉。采用噴三防漆保護。海上使用一年后，漆層底部長白粉（誤認為長霉）應選用LF系列防銹鋁合金或者LD31（6063）；不選硬鋁。LY-12硬鋁潮濕試驗后腐蝕圖片鑄鋁在潮濕環(huán)境下腐蝕圖片有色金屬材料的選用----鋁

幾種鋁合金性能比較材料抗張強度Mpa抗蝕性(無包鋁)中性鹽霧試驗(h)機械加工性能H112OT4T5T65A06295315＞100切削性好光潔度高變形小6061271＞100切削性好光潔度高變形小6063164210＞100切削性好光潔度高變形小2A12235235405＜24切削性差變形大三防失效案例二：電偶腐蝕鈦合金天線行架與鋁合金接觸，在沿海工作不到一年，由于電偶腐蝕而散架，無法修復。鋁合金蓋板與鍍銀件接觸導致鋁合金腐蝕。鍍銀模塊于鋁合金底座接觸，導致鋁底座腐蝕。鍍銀器件安裝在鋁合金面板上，濕熱試驗后導致鋁面板腐蝕，器件外殼改為鍍鎳后，通過試驗。SMA高頻連接器，用鍍鋅螺釘，在濕熱環(huán)境6個月后，彩鋅螺釘生銹，應選用不銹鋼緊固件。腐蝕案例三防失效案例三：應力腐蝕海軍某艦，天線采用鋼管焊接涂漆，二年后焊接處銹蝕而斷裂。C類環(huán)境焊接處應力腐蝕三防失效案例四：工藝設(shè)計（流程）錯誤機柜側(cè)門鍍彩鋅后噴烘漆或噴粉（內(nèi)側(cè)未噴或局部需導電而保護），濕熱試驗后鍍鋅部位長白粉。鍍鋅表面絲印文字符號，經(jīng)高溫烘拷后，彩鋅鈍化膜失效，濕熱后長白粉。三防失效案例五：對環(huán)境剖面了解不夠在東南沿海、海南等鹽霧地區(qū)工作的電子設(shè)備PCBA斷線、器件失效。該地區(qū)濕熱、鹽霧沉降量大或塵土中含鹽而導致電化學腐蝕的結(jié)果。C類環(huán)境鋁合金選用不當腐蝕C類環(huán)境緊固件及結(jié)構(gòu)件銹蝕C類環(huán)境設(shè)備的緊固件銹蝕情況C類環(huán)境電纜橡膠密封套開裂漏水C類環(huán)境波導法蘭漏水、結(jié)構(gòu)件銹蝕三防失效案例六：設(shè)計思想海岸、艦船大、中型密封腔（如天線罩）積水這是因為：暴露于大氣的密封件不可靠；一旦密封失效，內(nèi)部積水形成R·H100%應設(shè)計成開放式結(jié)構(gòu)，可采用防水透氣閥（壓力平衡器）使內(nèi)腔與大氣相通。三防失效案例七：不規(guī)范設(shè)計某埋地設(shè)備由于采用平墊（拼接）造成雨季漏水。正確設(shè)計：低應力壓縮密封，應采用“O”形圈或“D”形圈，不采用平墊。三防失效案例八：戶外結(jié)構(gòu)件銹蝕戶外設(shè)備（C類、B類環(huán)境）鋼結(jié)構(gòu)件銹蝕；緊固件銹蝕。解決方案：采用奧氏體不銹鋼采用熱浸鋅（噴鋅或噴鋁）+噴漆（底漆+面漆150~200微米）重防護體系。緊固件選用不銹鋼（奧氏體）。C類環(huán)境鋼結(jié)構(gòu)件銹蝕戶外鋼結(jié)構(gòu)件(C類環(huán)境)腐蝕嚴重

B、B類環(huán)境鋼結(jié)構(gòu)件工藝處理不當導致銹蝕三防失效案例九：包裝(儲存)失效

某廠軍品顯示器線路板采用鋁塑真空包裝,儲存在長江流域（有霉雨季），二年后、發(fā)現(xiàn)有長霉：

扁平電纜表面嚴重長霉；減振橡膠板（不是硅橡膠）有白色點狀霉點；連接器塑料件長霉；紙標簽（涂漆）長霉；鋁合金結(jié)構(gòu)件長白粉。原因：可能是熱壓封口處漏氣，潮濕氣進入，濕熱的局部環(huán)境在高溫環(huán)境下長霉。案例十:C類環(huán)境材料與器件失效熱縮套管長霉某些熱縮套管在高濕熱環(huán)境下會長霉,對這類材料需進行優(yōu)選.2.連接器銹蝕在C類環(huán)境下,連接器不可采用鋁合金鍍鎳,因為鎳層對鋁基體而言是陰極鍍層.鋁合金會被腐蝕.應采用奧氏體不銹鋼殼體.

案例十一:

C類環(huán)境下微波器件密封失效腐蝕案例

工作在C類環(huán)境的微波器件通常是被密封在殼體內(nèi)，即由C類環(huán)境轉(zhuǎn)為A類或B類環(huán)境。當密封失效后，微波器件將被腐蝕。C類環(huán)境密封失效微波器件腐蝕C類環(huán)境下密封失效微波器件腐蝕腐蝕分析

三防失效案例十二：

選材重于防護(工藝)用于C類環(huán)境的結(jié)構(gòu)材料采用鋁合金的總成本(包括維護成本和風險)要優(yōu)于鋼構(gòu)件.某些結(jié)構(gòu)件采用不銹鋼會更合算.采用工程塑料復合材料(SMC),由于可批量生產(chǎn)和耐蝕性好,是降低成本的方向.典型案例分析1.3簡單的總結(jié)必須按設(shè)計規(guī)范設(shè)計-----做到有章可循,有法可依,減少設(shè)計上的隨意性.選材重于防護(工藝).設(shè)計思想(方法論)重于設(shè)計技術(shù).需注意的幾個問題:電偶腐蝕應力腐蝕縫隙腐蝕處理好降低成本與維護成本(可靠性成本)的關(guān)系.注重整個壽命期環(huán)境剖面的防護.二.環(huán)境(自然)適應性設(shè)計1.環(huán)境條件分類

a.按自然氣候分：如濕熱、干熱、暖溫、寒溫、寒冷……b.按產(chǎn)品所處狀態(tài)：如運輸、貯存、使用等；c.按產(chǎn)品使用場合：室內(nèi)、室外、艦船、車載、機載……d.按環(huán)境因素的屬性：如氣候、機械、生物、電磁、特殊介質(zhì)…第四種分類法是70年代后期國際電工委員會推薦的分類法，適合于電工、電子產(chǎn)品。環(huán)境(自然)適應性設(shè)計

2.氣候類型與環(huán)境因素氣候類型

日平均值的多年平均值低溫℃高溫℃當RH≥95%時最高溫度(℃)最高絕對濕度(g/m3)恒定濕熱+17+33+3132濕熱+12+35+2827極干熱+8+43+2624中等干熱+0+35+2422干熱-10+35+2320暖溫-15+30+2017寒溫-29+29+1815寒冷-45+25+1312極冷-55+26+18143.環(huán)境因素及其影響3.環(huán)境因素及其影響3.1溫度3.2濕度3.3粉塵3.4鹽霧3.5游離腐蝕性氣體(SO2H2SSO3-)3.6霉菌3.7昆蟲,嚙齒動物3.8太陽輻射（紫外線、臭氧）3.1溫度的影響環(huán)境因素影響因子典型故障模式高溫材料熱老化加速金屬氧化結(jié)構(gòu)變化設(shè)備過熱絕緣失效觸點電阻變大EMIS材料電阻變壞元器件(IC)損壞,焊點脫開,著火等導熱脂,潤滑脂流失,失效.橡膠,塑料膨脹,變形.機械故障(卡死)低溫凝露,結(jié)冰脆裂物理收縮元器件失效導致性能變壞；橡膠,塑料及元器件失效；結(jié)構(gòu)變化,引起泄漏；某些器件在超過其限度后性能下降或失效。溫度沖擊機械應力結(jié)構(gòu)件失效,焊接,焊點開裂,粘接和灌封件損壞，涂層開裂、脫層等。溫度的影響1）溫度有利一面

高溫對驅(qū)潮濕有利，并可防止凝露及露點的產(chǎn)生。2）負面影響

當設(shè)備工作時會產(chǎn)生熱量，機柜內(nèi)部氣壓升高而氣體外溢。而不工作時氣溫下降，則外部濕氣及污染物會進入機柜內(nèi)。3.2濕度設(shè)備和工程材料腐蝕過程中,水是主要的介質(zhì).當大氣中RH＜20%幾乎所有腐蝕現(xiàn)象都停止.因此防潮是三防中最重要的一環(huán).當RH達到60%時,設(shè)備表面層會形成2~4個水分子厚的水膜.當有污染物溶入時,會有化學反應產(chǎn)生.當RH達到80%時,會有5~20個分子厚的水膜,各種分子都可自由活動當有碳元素存在,可能產(chǎn)生電化學反應.臨界濕度`(CriticalR·H）-----一種物質(zhì)明顯吸收水份的濕度。例如：a。氯化鈉：當在20℃時，CRH為75%b。鐵或鋼：當在20℃時，CRH為65%c。鋅合金：當在20℃時，CRH為70%水分子很小，足以能穿透某些高分子材料的網(wǎng)狀分子間隙而進入內(nèi)部或通過涂層的針孔而達到底層金屬產(chǎn)生腐蝕。3.2.1潮濕和冷凝對電子設(shè)備而言，潮濕是以三種形式存在：雨水，冷凝和水汽。水是電解質(zhì)，能溶解大量的腐蝕性離子對金屬產(chǎn)生腐蝕。當設(shè)備的某一處的溫度低于“露點”（溫度）時，該處表面：結(jié)構(gòu)件或PCBA會有凝露產(chǎn)生。影響電路板的主要是凝露和灰塵，當凝露的水分蒸發(fā)后，污染物就會以一圈的形式殘留在電路板上，其中硫酸鹽占的比例為25~60%，這一圈將是吸附潮濕，腐蝕PCB及器件的源頭。潮濕同時是酶菌、鹽霧的載體。潮濕+灰塵+鹽霧.是PCBA最大的腐蝕劑.

密封容器內(nèi)產(chǎn)生凝露的機理相對濕度(%)

絕對濕度(g/m3

)1002510183050801209080706050403020-100102030405060

容器內(nèi)溫度℃3.2.2濕熱對設(shè)備的影響破壞防護渡層，加速電化學腐蝕；結(jié)構(gòu)件銹蝕，影響外觀及功能；對電路板（PCBA）可產(chǎn)生電流泄漏、信號串擾、枝晶生長、導線斷開；絕緣材料受潮使絕緣電阻和耐壓水平下降，造成短路、爬電、飛弧甚至于火災。射頻接口對潮濕更敏感；微波器件功率下降，甚至于失效；EMIS襯墊/鋁合金產(chǎn)生電化學腐蝕而EMC失效。3.3粉塵粗塵：粗粉塵是直徑在2.5~15微米的不規(guī)則顆粒,一般不會引起故障,電弧等問題.但影響連接器的接觸.細塵：細塵是直徑小于2.5微米的不規(guī)則顆粒,細塵落在PCBA（單板）上有一定的附著力，須通過防靜電刷才可除去。細塵的腐蝕性很大，尤其是當含有腐蝕性的酸、堿、鹽時，當RH大于60%時，能透過阻焊膜或敷形涂層將銅導線腐蝕斷開。粉塵+鹽霧+濕熱對PCBA的腐蝕最大-----C類區(qū)域常見的案例。3.3.1粉塵的成份大氣中的污染物有三種存在形態(tài)：以氣體形式（H2S）；懸浮的有機或無機酸（硫酸、鹽酸）；離子懸浮棵粒物。所有這三類形態(tài)都依賴于潮濕才起腐蝕作用。氣態(tài)腐蝕物在大氣存在時間很短，會產(chǎn)生化學反應或被地表吸收。而懸浮的顆粒吸附離子污染物沉降于電子設(shè)備的內(nèi)部而造成故障。這是野外電子設(shè)備失效的共同之處。細塵中可溶性鹽類的含量：不同地域含量差別較大，沿海和被污染環(huán)境最高含量可達20%以上。3.3.2細塵的成份分析沿海某城市的一次細塵分析物質(zhì)含碳有機物硫酸根離子碳元素物ＮＨ４

ＮＯ３未知物含量％３１２８９８６１８3.3.3污染物來源１）硫酸根離子酸雨---主要是燃煤產(chǎn)生SO2導致酸雨。鉛---酸蓄電池的排放氣體化工廠、電鍍廠的排放物。2）鹵素（氯離子）的來源海洋大氣環(huán)流，海風夾帶的鹽霧可深入大陸20~50Km，懸浮于空氣被風扇帶入設(shè)備內(nèi)部。土壤中含有鹽堿（地）或在鹽湖沙漠區(qū)域，沙塵中含有鹽堿。3.3.4粉塵的危害及防護粉塵的危害性由于粉塵沉降在PCBA表面,產(chǎn)生電化學腐蝕,故障率增加.粉塵+濕熱+鹽霧對PCBA損害最大,沿海、沙漠（鹽堿地）、淮河以南霉雨季節(jié)化工、礦區(qū)附近地區(qū)，電子設(shè)備故障最多。2）粉塵的防護密封或半密封防塵網(wǎng)-----必需定期更換（須有備件及操作規(guī)程）定期清潔處理（刷除或清洗）3.4鹽霧鹽霧的形成

鹽霧是海浪、潮汐及大氣環(huán)流（季風）氣壓、日照等自然因素造成，會隨風飄落至內(nèi)陸，其濃度隨離海岸距離而遞減，通常離海岸1Km處為岸邊的1%（但臺風期會吹向更遠）。2）鹽霧的危害性使金屬結(jié)構(gòu)件鍍層破壞；加速電化學腐蝕速度導致金屬導線斷裂、元器件失效。3）類似的腐蝕源手汗中有鹽、尿素、乳酸等化學物質(zhì)，對電子設(shè)備回產(chǎn)生與鹽霧同樣的腐蝕作用，因此在裝配或使用過程中應戴手套，不可裸手觸摸鍍層。焊劑中有鹵素及酸性物，應進行清洗，并控制其殘留濃度。3.5有害氣體大氣中污染物存在的形式以氣體形式,如H2SSO2O3CONH3懸浮的有機酸和無機酸；離子懸浮棵粒；這三種形態(tài)都依賴于潮濕才能起腐蝕作用。局部微環(huán)境的有害氣體橡膠、塑料、油漆、PVC導線、包裝材料釋放的有害氣體；有害氣體：H2SSO2

乙酸、甲醛、有機氣氛、揮發(fā)性有機硅類氣氛等。RTV硅橡膠固化時釋放的有害氣體

------在密封機箱內(nèi),禁用雙組份縮合型硅橡膠；慎用RTV單組份硅橡膠。3.5.1有害氣體的危害性1)銀層變色

H2S、SO2及其它含硫氣氛在潮濕和紫外線作用下使鍍銀件產(chǎn)生化學反應生成Ag2S。2）加速銀離子遷移

在潮濕和有電位差的條件下，銀離子會發(fā)生遷移，而H2S、SO2會加速其遷移，結(jié)果是厚膜電路引線間短路而造成災難性后果。3）鍍層陰極鍍層：

在潮濕條件下通過孔隙腐蝕底層金屬；在電路板有電位差情況下會產(chǎn)生枝晶生長、造成短路、電弧和潛在的失火源。陽極鍍層：

對鍍鋅等陽極鍍層會破壞鈍化膜從而加速腐蝕。4）貴金屬觸點“中毒”

3.6霉菌1)霉菌的危害霉菌吞噬和繁殖使有機材料絕緣性下降,損壞而失效.霉菌的代謝產(chǎn)物是有機酸,影響絕緣性及抗電強度而產(chǎn)生電弧.長霉表面影響外觀.防范盡量選用不長霉的材料;如必須加防霉劑需考慮其它因素.3.7昆蟲、噬齒動物（鼠害）啃噬電纜,破壞結(jié)構(gòu),破壞絕緣.墊窩引起短路.鼠尿引起腐蝕.-----在實際案例中,由鼠害導致的設(shè)備失效比想象的要多.3.8太陽輻射(紫外線、臭氧)光老化是對戶外產(chǎn)品中非金屬材料的重要試驗項目,很多材料（如橡膠、塑料）在戶外會因紫外線、臭氧作用而降解、失效。2）實驗方法：大氣暴露試驗：真實、簡單、環(huán)境多樣性、但試驗周期長。人工加速試驗：快速、與大氣暴露試驗有較好的對應關(guān)系。3）加速實驗材料：紫外線ASTMG53使用UVB310nm4h/60℃；4h/50℃共1000h。

臭氧ASTMD518暴露70小時。試樣：氙燈GB12527—90（附錄A）1006h

臭氧GB12527—90（附錄A）70h合格：不降解、無龜裂、強度變化±30%三.三防設(shè)計技術(shù)

結(jié)構(gòu)件材料和工藝選擇A、B、C類環(huán)境下設(shè)計（選材）須遵守的原則；各類環(huán)境下常見的腐蝕問題和設(shè)計應注意事項。1.A（D）類環(huán)境；2.B類環(huán)境；3.C類環(huán)境。

三防設(shè)計技術(shù)

1.A類環(huán)境防護（D類環(huán)境）1.A類環(huán)境的防護1.1A類環(huán)境防護的概述A類防護的材料和工藝選擇范圍廣泛.A類防護的重點在于：

1)合理的選用材料.2)局部噴涂。

3)金屬（鍍鋅層）絲印。

4)EMC材料的接觸腐蝕。

5)運輸、儲存環(huán)境剖面的不可預見性。1.2金屬材料的選用---a黑色金屬

a-1

鋼板（常用品種）

分類常用牌號1冷軋鋼板碳素結(jié)構(gòu)鋼0808F2熱軋鋼板碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235ASPHC（薄板＜2.5mm）3預鍍鋼板電鍍鋅（耐指紋）DX24熱浸鋅5覆鋁鋅板（熱浸鍍鋁鋅合金）鋁的含量不同，其性能有差異6鍍錫板（馬口鐵）7不銹鋼板奧氏體（普通、鏡面、磨砂、拉絲）303、304、316、1Cr18Ni9Ti8彈簧鋼帶65錳、不銹鋼65MnSUS301（1Cr17Ni17）黑色金屬材料的選用和防護基材表面處理防護原理耐蝕性（中性鹽霧試驗）注意事項預鍍鋼板（預鍍）預鍍鋅膜厚1~3微米熱鍍鋅膜厚5~20微米平板面24h無腐蝕限A類使用，切口邊會銹蝕，須隱蔽。冷軋板或鋼件電鍍鋅鍍層厚6~12微米（A）鍍鋅鎳層10微米（B、C）Cr+6鈍化-----168hCr+3鈍化-----72/48h對手汗敏感；高溫鈍化層破壞耐蝕下降。鍍銅+鎳Fe/Ep.Cu20Ni3048~72h耐磨、裝飾鍍銅+鎳+鉻Fe/Ep.Cu20Ni30Cr0,348~72h耐磨不銹鋼鈍化選用奧氏體材料48h優(yōu)選304、316或1Cr18Ni9Ti鋼板（件）磷化（或鍍鋅）+噴漆、（噴粉）厚度80~120微米500h戶外構(gòu)件需熱浸鋅+有機涂層（重防護）b。有色金屬材料的選用----鋁B-1鋁及鋁合金選用鋁及鋁合金的耐蝕性：純鋁＞防銹鋁＞鍛鋁＞壓鑄鋁＞硬鋁硬鋁（合金鋁）通常表面有一層包鋁層（純鋁）保護基體材料，當機加工后，基體裸露由于銅元素的分部，在貧銅區(qū)會產(chǎn)生凹蝕坑及“白粉”狀腐蝕物。因此，在濕熱環(huán)境下應用硬鋁如2A12等的加工件（破壞包鋁層）要非常慎重。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點及功能要求鋁及鋁合金的選用原則是：無承力要求及導電件選用純鋁；有一般承力要求的鈑金件可選用防銹鋁；鋁型材及機加工件例如：屏蔽盒可選用鍛鋁6061或6063；壓鑄鋁合金應選用YL102，而盡量不用ADC12（含銅）。

b-2幾種鋁合金性能比較

材料抗張強度Mpa抗蝕性(無包鋁)中性鹽霧試驗(h)機械加工性能H112OT4T5T65A06295315＞100切削性好光潔度高變形小6061271＞100切削性好光潔度高變形小6063164210＞100切削性好光潔度高變形小2A12235235405＜24切削性差變形大b-3鋁及鋁合金

鋁材分類型號及狀態(tài)應用場合新型號鋁板純鋁1100—H24非受力件，耐蝕好防銹鋁Al--Mg5A065052---H32中等受力件，耐蝕好鍛鋁Al-Mg-Si6061—T6厚板機加工件型材鍛鋁Al-Mg-Si6063、6061高強度用6061—T6棒材鍛鋁60616063壓鑄鋁合金（Al-Si）壓鑄鋁合金（Al-Si-CU）YL102,A360,ENAC-43400耐蝕性好，流動性差ADC12,A380耐蝕性差，流動性好強度好B-4鍛鋁6061和6063的性能化學成份力學性能型號CuMgMnFeSiZnTiCr60610.15~0.40.8~1.2≤0.15≤0.70.4~0.8≤0.25≤0.150.04~0.356063≤0.10.45~0.7≤0.10≤0.350.2~0.6≤0.10≤0.100≤0.10型號及狀態(tài)抗張強度屈服點伸長率N/mm2N/mm2%6061T626524586063T516011086063T6205（241）177（230）8（15.2）b-5鋁合金的涂覆與防護表面處理防護原理耐蝕性（中性鹽霧試驗）注意事項鋁板壓鑄鋁無色化學氧化鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜，低于1μ，致密100h無腐蝕48h表面導電陽極氧化膜厚大于6微米240h以上（不能）表面不導電化學鍍鎳化學鍍膜層均勻通常用其特殊功能而不要求耐蝕性；當膜厚30微米時，有可能通過96h?？珊感藻兘?鍍銀鎳底層起屏蔽保護作用鍍金：72h無腐蝕；釬焊不要求鍍銀：不要求，應考慮防變色。無特別要求，必須鎳底層。噴涂(漆)有機涂層500h以上無蝕點c有色金屬材料的選用---銅、鋅材料型號表面處理耐蝕性注意事項紫銅(純銅)T2-M(Y)T3-Y(M)鈍化,鍍鎳,鍍錫,鍍銀,鍍金良好高導電或?qū)崃慵S銅(銅鋅)H62鈍化,鍍鎳,鍍錫,,鍍銀,鍍金良好緊固件,一般導電及連接器用青銅(銅錫磷)(鈹銅)QSn6.5-0.4-YQBe2-Y鈍化,鍍銀,鍍金良好電連接,EMC,連接器白銅(銅鎳)BZn18-18良A類環(huán)境下屏蔽罩(可焊)壓鑄鋅合金ZZnA14YZZnA14Cu1Y鍍錫,鍍鎳或噴漆.良C類環(huán)境下,不可靠壓鑄鎂合金AZ91D化學轉(zhuǎn)化,微弧氧化,噴涂.24,240,500小時(鹽霧)對有重量特別要求的構(gòu)件,但須考慮到接觸腐蝕問題.1.3A類環(huán)境結(jié)構(gòu)、工藝要求電鍍、氧化件要避免深凹、盲孔及積水結(jié)構(gòu)；在前處理時，盲孔內(nèi)會截留腐蝕性液體而不易清除。應避免夾縫結(jié)構(gòu)，以防儲留腐蝕液。組合工序的安排：帶有螺紋連接、壓合、搭接、鉚接、點焊等組合件，原則上不允許進行電化學處理（電鍍、陽極化）；不同類金屬材料的組合件不能在一起進行溶液處理。應盡可能采用涂漆或在電化學處理后進行組合。鍍鋅層須考慮的潛在問題：經(jīng)鉻酸鹽鈍化處理的鍍鋅層零件，其使用溫度不得超過71℃。這對于有噴漆局部保護的零件不適用，會使裸露的鋅層鈍化膜失效。

A類環(huán)境結(jié)構(gòu)、工藝要求“氫脆”

高強度鋼（抗拉強度超過1050MPa）在電鍍過程中會出現(xiàn)氫脆現(xiàn)象。彈性零件一般不建議電鍍，由于環(huán)境或特殊要求（導電、耐磨等）必須電鍍時，電鍍前應消除應力，電鍍后進行除氫處理。電鍍后立即將零件置于177℃~204℃下烘烤5小時，然后進行鈍化處理。成型、淬火后，零件應在149℃~260℃下烘拷30分鐘，以消除應力，然后進行清理和鍍覆。A類環(huán)境結(jié)構(gòu)、工藝要求電偶腐蝕不同金屬的接觸電位差在A類環(huán)境應控制在0.4V.A類環(huán)境的設(shè)備須考慮到運輸、儲存時所會遇到的B、C類環(huán)境剖面A類環(huán)境結(jié)構(gòu)、工藝要求6）關(guān)于PCBA的防護軍用電子設(shè)備PCBA需進行敷形保護涂覆.

a.要考慮運輸,儲存,維修時可能遇到B,C類環(huán)境.b.提高可靠性及環(huán)境適應性能力.1.4A類環(huán)境防護的設(shè)計在A類環(huán)境的防護設(shè)計中有以下幾個問題須特別注意：鍍鋅件局部噴涂或絲印后,經(jīng)高溫烘烤鍍鋅件鈍化膜會失效,濕熱后產(chǎn)生白粉.EMC屏蔽材料與所接觸的金屬(鋁或鍍鋅層)都超過了允許的最大電位差(0.4V).電解板(鍍鋅層)與導電布(鎳鍍層)間的電位差是0.9V.鋁合金導電氧化與導電布(鎳鍍層)間的電位差是0.45V~0.6V.鋁合金導電氧化與導電橡膠之間的電位差是0.6~0.7V.非金屬材料的應用不規(guī)范自身長霉的材料；選用膠粘劑不當；散發(fā)出有害氣體的材料---如某些橡膠中有”硫”不符合環(huán)保等法規(guī)要求的有害材料.對某些外購件的環(huán)境適應性控制不當緊固件鍍層的選擇與質(zhì)量其它

1.5

D類空間環(huán)境的防護1.5D類空間環(huán)境的防護1)D類空間環(huán)境的特點上升/再入階段高沖擊、振動、噪聲。暴露于高真空和高輻射下。入軌后，可當成“A類環(huán)境”。

空間環(huán)境的防護2).防沖擊、振動。組裝

組裝電路板時，器件應盡量靠近ＰＣＢ板底部。敷形涂覆

如果允許，涂覆層的厚度增加到１００～２５０微米，使器件底部與基板通過涂層連成一體，可增強設(shè)備的抗振能力。局部加固

某些器件重量大于７克，并靠自身引線支撐，例如電容器等。須用ＲＴＶ硅橡膠進行局部加固?？臻g環(huán)境的防護３)對微環(huán)境的控制處于空間環(huán)境的電子設(shè)備，均需密封結(jié)構(gòu)。必須對微環(huán)境中有害氣體嚴格控制。橡膠：橡膠件須進行二段硫化工藝。ＰＶＣ：ＰＶＣ導線內(nèi)有各類添加助劑、有低分子物逸出在空間電子設(shè)備中不采用。硅脂：選用ＳＥ－４４９０ＣＶ低分子揮發(fā)物最低。ＲＴＶ硅橡膠：應在室溫下放置４８小時后，于

60~６５℃烘6~８小時。其它：

空間環(huán)境的防護４)抗輻射性由于空間環(huán)境輻射強度比地面強，有機高分子材料應選用耐輻射強的材料。塑料：聚稀烴材料如ＰＥ、ＰＰ、ＡＢＳ、聚甲醛、聚四氟乙稀等耐輻射性能不良。ＰＣ中等。聚砜、聚酰亞胺、聚苯硫醚（PPS）耐輻射性能好。橡膠：苯撐硅橡膠最好。經(jīng)定量輻射后，其強度下降２６％、伸長率下降４３％；而其它橡膠強度及伸長率下降在７０％以上?？臻g環(huán)境的防護5)入軌后,設(shè)備處于穩(wěn)態(tài)環(huán)境,可看成是A類環(huán)境。2.B類環(huán)境防護2.B類環(huán)境的防護2.1B類環(huán)境防護的概述B類環(huán)境防護由于對環(huán)境剖面的復雜性很難定位，同時又要考慮成本因素，因此是最困難的。所以在軍品防護等級上只分二級（B類和C類合為一級防護）。所有對A類環(huán)境的防護要求，在B類環(huán)境中都必須滿足，同時還有更高的要求。B類環(huán)境防護的重點是正確選用防護材料和工藝。B類環(huán)境剖面（極端環(huán)境）的特點是：長時間的濕熱環(huán)境；濕熱+灰塵；濕熱+灰塵+鹽霧B類環(huán)境的舉例：溫濕度不受控的室內(nèi)；地下室；戶外簡單遮蔽；一般環(huán)境的戶外設(shè)備。2.2B類環(huán)境防護的特點由于有室外設(shè)備,結(jié)構(gòu)件分為：“Ⅰ”型結(jié)構(gòu)件和“Ⅱ”型結(jié)構(gòu)件二類除安裝在戶外設(shè)備的外表及附件外，其它的大多數(shù)零、部件屬于“Ⅱ”型結(jié)構(gòu)件。“Ⅰ”型結(jié)構(gòu)件除奧氏體不銹鋼，所有的金屬件都須采用有機涂層覆蓋。戶外“Ⅰ”型面的緊固件,應采用不銹鋼(奧氏體)材料會更可靠.2.3B類環(huán)境的防護方法戶外設(shè)備的涂層系統(tǒng)應采用：噴粉：聚酯系列，不采用環(huán)氧系列。惡劣環(huán)境可噴雙層粉系列（PZ660+D34/35PZ770+D34/35）噴漆：采用丙稀酸或丙稀酸/聚氨酯體系、有機氟涂料。戶外鋼結(jié)構(gòu)件有可能盡量考慮采用熱浸鋅+噴涂有機涂層防護體系如：底座、承力彎角件、埋地部分等極易腐蝕部分。室內(nèi)設(shè)備主要考慮在長期濕熱環(huán)境下的防銹蝕和灰塵+鹽霧的極端環(huán)境下的防護。壓鑄鋁件的化學氧化（無色）在濕熱環(huán)境下會腐蝕成“白粉”狀，ADC12會更嚴重，有可能應在無需導電部分噴漆。2.4B類環(huán)境戶外機柜及模塊的防護暴露在Ⅰ型面的所有構(gòu)件，應避免積水。盡可能消除縫隙，防止水、灰塵和鹽霧的沉積。大型機柜密封條的拼接處應在水流的下方，并用室溫硫化硅橡膠粘接、膩平。防止?jié)B水。結(jié)構(gòu)上應防止門的應力變形，形成縫隙?？刂破帘尾牧吓c金屬材料的接觸腐蝕。防止機柜內(nèi)部由于溫差而產(chǎn)生凝露。小型機箱或模塊的防水密封襯墊，應采用高抗撕硅橡膠模壓成型。不應采用膠條拼接。拼接件經(jīng)受不住環(huán)境老化而失效。有屏蔽要求，處于Ⅰ型面的模塊，應選用模壓的雙峰導電襯墊，可避免導電膠條對鋁模塊的電偶腐蝕。2.5B類環(huán)境PCBA的防護

PCBA的防護考慮到B類環(huán)境的剖面，PCBA應進行敷形保護涂覆。

。2.6B類環(huán)境的防護盡量不用預鍍板，如果有局部噴涂（接地或?qū)щ姡┮幚砗媒佑|腐蝕及切口邊的銹蝕問題。重視防塵設(shè)計：在B類環(huán)境的室內(nèi)設(shè)備，良好的防塵設(shè)計是保證設(shè)備可靠工作的重要條件。防塵網(wǎng)屬易損件，應設(shè)計成方便更換，易于清理并有詳細的操作規(guī)程。屏蔽材料與金屬接觸腐蝕的規(guī)避，應遵守0.25V的規(guī)定.材料選用：按規(guī)范選用。未經(jīng)試驗的或預計有問題的材料，應經(jīng)試驗后優(yōu)選并制訂規(guī)范再應用。3.C類環(huán)境的防護3.1C類環(huán)境的特點腐蝕介質(zhì)鹽霧鹽堿粉塵有害氣體及酸霧、酸雨。C類環(huán)境的典型地區(qū)東南沿海、海島、艦船；沙漠（鹽堿湖）、鹽堿濕地及周邊?；S、皮革廠、礦山、冶煉廠、火電廠周邊；海外：東南亞、西亞、中東、印度及加勒比沿海地區(qū)

這一帶區(qū)域或高溫、高濕、高鹽霧。晝夜溫差大或環(huán)境污染嚴重。處于該區(qū)域的通訊電子設(shè)備、安裝結(jié)構(gòu)件、緊固件、天饋系統(tǒng)屬于C類環(huán)境“Ⅰ”型面。在該環(huán)境剖面，金屬的腐蝕速度比一般地區(qū)高幾倍~幾十倍。3.2C類環(huán)境的選材與防護1)C類防護主要依靠材料的選擇（用于Ⅰ型結(jié)構(gòu)件）可選材料選用主要用途及防護工藝鋁合金可優(yōu)選主體結(jié)構(gòu)材料.a化學氧化噴戶外粉(漆)；b陽極化，噴戶外粉（或漆）不銹鋼可優(yōu)選（奧氏體）緊固件、主體結(jié)構(gòu)、附件。鈍化或噴漆碳鋼慎選安裝附件。簡單的主體構(gòu)件。熱浸鋅、噴漆。其它金屬慎選，須配合嚴格工藝配套件，表面應噴漆或用套管防護。C類環(huán)境的選材2)不銹鋼的選用選用奧氏體材料，如：1Cr18Ni9；1Cr18Ni9Ti；

0Cr18Ni9；0Cr17Ni12Mo2奧氏體不銹鋼無磁性；要求鈍化處理，通過中性鹽霧試驗48小時無腐蝕；緊固件須定點供貨；每枇次應進行鹽霧試驗檢測。C類環(huán)境的選材３)非金屬材料的選用涂料：噴粉選用聚酯料（或采用雙層粉系列）；油漆選用丙稀酸或丙稀酸/聚氨脂,氟碳涂料。密封材料：

橡膠-----硅橡膠、乙丙橡膠、氯丁橡膠。密封膠-----RTV硅橡膠。防水膠帶-----EPR。塑料：要求耐候性好、耐紫外線及耐低溫。

如：PC、PET、PVC等。

(選用PC時應注意：應力開裂的問題。）C類環(huán)境的防護４)結(jié)構(gòu)形式的要求及安裝后工藝處理要避免凸出的棱角和尖銳的切邊（應打磨成圓角）再進行防護處理。安裝件的折彎半徑應是板厚的1倍以上，以避免應力太大而產(chǎn)生應力腐蝕。避免縫隙腐蝕；采用連續(xù)焊，在焊接部位須噴二道底漆及二道面漆（盡量減少針孔率）。安裝后的涂漆工藝：

a.當Ⅰ型面上有導電連接部位時，應盡可能設(shè)計成永久性連接：即在裝配完成后涂覆有機涂層或灌注密封膠。

b.C類環(huán)境中現(xiàn)場安裝后，須在所有裝配緊固件部位及漆層破損處進行補漆處理。

C.補漆工藝：用汽油搽洗表面，用細砂布打磨欲噴漆面，再次用汽油搽拭，用噴罐漆（汽車維修用）噴一次。10分鐘后再噴一次。C類環(huán)境的防護５)倒圓角：

C類環(huán)境下，所有Ⅰ型面結(jié)構(gòu)件的金屬外部棱邊應該倒成圓角，以利于獲得適當厚度的涂敷層（電鍍或熱浸鋅層、噴粉層或噴漆層的厚度）。金屬的銳邊上涂層是達不到設(shè)計要求的厚度。通常倒圓角半徑在3.18mm左右.

6）緊固件的防護6）緊固件的防護

a.電偶（腐蝕）的相容性---遵守雙金屬接觸電位小于0.25V的規(guī)定。

金屬結(jié)構(gòu)件材料(鍍層)緊固件材料(鍍層)電鍍鋅(鈍化層)鍍鋅或鋅鎳合金(鈍化)鋅/鉻膜（達克羅）（奧氏體不銹鋼）鋁合金化學氧化金、銀奧氏體不銹鋼（鈍化）鎳、化學鎳

緊固件的防護b.當結(jié)構(gòu)件材料與緊固件材料電位不相容時（大于0.25V）電鍍鋅（鈍化層）-1.10V0.90V

鋁合金化學氧化層-0.75V----------------------------------------奧氏體不銹鋼緊固件-0.20V0.55V如合解決采用”濕”裝配

用LOCT–222或LOCT–242

用環(huán)氧底漆H06-2(黑色金屬采用鐵紅,鋁合金采用