耐海洋環(huán)境的電子設備防腐蝕設計陳揚威

耐海洋環(huán)境的電子設備防腐蝕設計陳揚威

摘要：我國東南沿海環(huán)境惡劣，對電子設備的可靠性提出了非常高的要求。從潮濕、霉菌、鹽霧等方面分析其腐蝕機理，再通過材料選用、表面處理、結構設計、過程控制等方面進行防腐蝕設計，對我們開展耐海洋環(huán)境的電子設備設計具有一定的指導作用。關鍵詞：防腐蝕；密封我國東南沿海終年高溫、高濕、日照時間長、輻射強烈、季風明顯、雨量充沛、空氣含鹽量高。劇統(tǒng)計西沙的年平均氣溫26℃，全年大于30℃的高溫天氣超過140天，全年降雨量達到2500mm。這對電子設備提出了一個非常高的要求，如何在這樣惡劣環(huán)境下正常運行。而電子設備是一個復雜而且智能化較高的系統(tǒng)，任何一種元器件、材料的失效，都可導致設備的電氣性能下降，機械強度降低，嚴重時會導致設備功能失效。針對上述環(huán)境特點，本文從潮濕、霉菌、鹽霧等方面分析其腐蝕機理及其對設備的影響，再通過材料選用、表面處理、結構設計、過程控制等方面進行防腐蝕設計。1、腐蝕機理1.1潮濕影響潮濕是電子設備損壞變質的主要因素之一，它會對機械性能和電子性能產(chǎn)品破壞。濕氣往往溶解有氧化物，硫酸鹽和硝酸鹽等，能引起或加劇金屬的腐蝕。潮濕會降低絕緣材料和電路板的絕緣電阻，增大介質損耗角的正切值，降低絕緣性能，嚴重時會出現(xiàn)漏電甚至短路。同時，潮濕還為霉菌的生產(chǎn)提供了有利條件。1.2霉菌影響霉菌在設備上發(fā)芽、生長、繁殖的過程就是它不斷腐蝕、破壞設備的過程。霉菌在新陳代謝中能分泌出大量的酵素和有機酸，對材料進行分解反應或老化，影響材料的機械性能和外觀。在絕緣材料上生長的霉菌絲含有分水，水具有導電性，因而影響電子設備的電氣性能。使絕緣電阻明顯降低，通電時造成短路。霉菌絲還可能改變有效電容，使設備的諧振電路不協(xié)調。1.3鹽霧影響海洋大氣中富含鹽霧，鹽霧是由海水中浪花和擊岸時的噴散或由于氣流卷帶海水中的鹽分而形成的，鹽霧顆粒在1μm～5μm范圍內。鹽霧對于設備的影響，主要是金屬材料和金屬鍍層的腐蝕，另外對某些絕緣材料也有影響。[1]設備表面附著這些含鹽水分時，就會長期保持潮濕狀態(tài)，除自身的腐蝕作用外，還加劇了潮濕的破壞作用。2、防腐蝕設計2.1材料選用鋁合金優(yōu)選防銹鋁5A06、6061，不銹鋼為316，鈦合金為TA系列；非金屬材料優(yōu)選固性材料，如酚基、環(huán)氧、聚酯、硅酮及聚氨酯；避免選用不同類型的金屬材料之間接觸，防止電化偶的影響。不同材料之間的電位差艙內不超過0.5V，艙外不超過0.25V；常用金屬材料耐腐蝕性能對比：鈦合金＞純鋁＞防銹鋁＞奧氏體不銹鋼＞黃銅＞純銅＞壓鑄鋅合金＞碳鋼。2.2表面處理鋁合金材料，要求導電的零件可采用導電化學氧化處理，無導電要求的零件，一般采用陽極氧化或微弧氧化；銅合金一般選用鈍化、防接觸腐蝕的可采用鍍鋅處理，有導電、釬焊、插拔和防燒傷等要求的可采用鍍銀、鍍金、鍍錫等方法；不銹鋼、鈦合金一般采用鈍化處理；零件內表面可只涂底漆，外表面應涂底漆和面漆；印制電路板涂“三防”清漆進行防護。2.3結構設計設備需密封設計，可采用焊接或者拼接的方式進行設計。拼接處增加止口和O型圈，可有效達到氣密封，如有電磁兼容要求，可選擇雙峰導電密封條。電連接器與機箱之間墊密封墊，緊固件螺紋設計成盲孔。設備拼接處，螺釘表面，電連接器四周涂密封劑，可有效防止縫隙腐蝕，如圖1所示；圖1密封示意圖功耗比較小的設備，內部散熱器件應貼在機箱四周壁上。功耗比較大的設備，要安裝風機，設計獨立風道，內部熱量傳導到機箱四周，風機吹或抽機箱四周的翅片，使其散熱；設備表面結構應盡量單一、致密、光滑，頂部表面不得有凹槽或者減重腔，減重腔可設置在機箱內部，避免積水腐蝕。如實在有需要，凹槽設計成傾斜，并有排水槽；密封結構的箱體由于溫度、氣壓變化引起的壓力差會造成結構變形、密封效果降低。“呼吸效應”會將水汽帶入密封結構內部，引發(fā)故障，可采用增加防水透氣閥設計；電纜避免從設備上方或側上方進入電連接器，電纜應保留足夠長度余量設置低位滴水或滴水環(huán)，留有余量的電纜能減輕對尾部附件的側向壓力，提高穩(wěn)定性與維護性；設備內部印制電路板盡量避免水平安裝，防止?jié)駳狻⒗淠奂?，沉淀；設備內部電連接器和線纜之間可采用環(huán)氧樹脂、硅凝膠等材料進行灌封，使之與大氣隔離。2.4過程控制車間半成品倉庫應保持清潔、干燥，預防雨水及腐蝕性介質侵入，不得存放對金屬有害的化學藥品和其他物質；在金屬零件上做標記使用的標記筆不應含有石墨等對金屬不良影響的成分；不得赤手接觸零件的最終加工表面；3、結論本文從潮濕、霉菌、鹽霧等方面分析其腐蝕機理，再通過材料選用、表面處理、結構設計、過程控制等方面進行防腐蝕設計，對我們開展耐海洋環(huán)境的電子設備設計具有一定的指導作用。Ref