耐海洋环境的电子设备防腐蚀设计陈扬威

耐海洋环境的电子设备防腐蚀设计陈扬威

陈扬威潘超锋

（中电海康集团有限公司杭州汽轮机股份有限公司）

摘要：我国东南沿海环境恶劣，对电子设备的可靠性提出了非常高的要求。从潮湿、霉菌、盐雾等方面分析其腐蚀机理，再通过材料选用、表面处理、结构设计、过程控制等方面进行防腐蚀设计，对我们开展耐海洋环境的电子设备设计具有一定的指导作用。

关键词：防腐蚀；密封

我国东南沿海终年高温、高湿、日照时间长、辐射强烈、季风明显、雨量充沛、空气含盐量高。剧统计西沙的年平均气温26℃，全年大于30℃的高温天气超过140天，全年降雨量达到2500mm。

这对电子设备提出了一个非常高的要求，如何在这样恶劣环境下正常运行。而电子设备是一个复杂而且智能化较高的系统，任何一种元器件、材料的失效，都可导致设备的电气性能下降，机械强度降低，严重时会导致设备功能失效。

针对上述环境特点，本文从潮湿、霉菌、盐雾等方面分析其腐蚀机理及其对设备的影响，再通过材料选用、表面处理、结构设计、过程控制等方面进行防腐蚀设计。

1、腐蚀机理

1.1潮湿影响

潮湿是电子设备损坏变质的主要因素之一，它会对机械性能和电子性能产品破坏。湿气往往溶解有氧化物，硫酸盐和硝酸盐等，能引起或加剧金属的腐蚀。潮湿会降低绝缘材料和电路板的绝缘电阻，增大介质损耗角的正切值，降低绝缘性能，严重时会出现漏电甚至短路。同时，潮湿还为霉菌的生产提供了有利条件。

1.2霉菌影响

霉菌在设备上发芽、生长、繁殖的过程就是它不断腐蚀、破坏设备的过程。霉菌在新陈代谢中能分泌出大量的酵素和有机酸，对材料进行分解反应或老化，影响材料的机械性能和外观。在绝缘材料上生长的霉菌丝含有分水，水具有导电性，因而影响电子设备的电气性能。使绝缘电阻明显降低，通电时造成短路。霉菌丝还可能改变有效电容，使设备的谐振电路不协调。

1.3盐雾影响

海洋大气中富含盐雾，盐雾是由海水中浪花和击岸时的喷散或由于气流卷带海水中的盐分而形成的，盐雾颗粒在1μm～5μm范围内。盐雾对于设备的影响，主要是金属材料和金属镀层的腐蚀，另外对某些绝缘材料也有影响。[1]设备表面附着这些含盐水分时，就会长期保持潮湿状态，除自身的腐蚀作用外，还加剧了潮湿的破坏作用。

2、防腐蚀设计

2.1材料选用

铝合金优选防锈铝5A06、6061，不锈钢为316，钛合金为TA系列；

非金属材料优选固性材料，如酚基、环氧、聚酯、硅酮及聚氨酯；

避免选用不同类型的金属材料之间接触，防止电化偶的影响。不同材料之间的电位差舱内不超过0.5V，舱外不超过0.25V；

常用金属材料耐腐蚀性能对比：钛合金＞纯铝＞防锈铝＞奥氏体不锈钢＞黄铜＞纯铜＞压铸锌合金＞碳钢。

2.2表面处理

铝合金材料，要求导电的零件可采用导电化学氧化处理，无导电要求的零件，一般采用阳极氧化或微弧氧化；

铜合金一般选用钝化、防接触腐蚀的可采用镀锌处理，有导电、钎焊、插拔和防烧伤等要求的可采用镀银、镀金、镀锡等方法；

不锈钢、钛合金一般采用钝化处理；

零件内表面可只涂底漆，外表面应涂底漆和面漆；

印制电路板涂“三防”清漆进行防护。

2.3结构设计

设备需密封设计，可采用焊接或者拼接的方式进行设计。拼接处增加止口和O型圈，可有效达到气密封，如有电磁兼容要求，可选择双峰导电密封条。电连接器与机箱之间垫密封垫，紧固件螺纹设计成盲孔。设备拼接处，螺钉表面，电连接器四周涂密封剂，可有效防止缝隙腐蚀，如图1所示；

图1密封示意图

功耗比较小的设备，内部散热器件应贴在机箱四周壁上。功耗比较大的设备，要安装风机，设计独立风道，内部热量传导到机箱四周，风机吹或抽机箱四周的翅片，使其散热；

设备表面结构应尽量单一、致密、光滑，顶部表面不得有凹槽或者减重腔，减重腔可设置在机箱内部，避免积水腐蚀。如实在有需要，凹槽设计成倾斜，并有排水槽；

密封结构的箱体由于温度、气压变化引起的压力差会造成结构变形、密封效果降低。“呼吸效应”会将水汽带入密封结构内部，引发故障，可采用增加防水透气阀设计；

电缆避免从设备上方或侧上方进入电连接器，电缆应保留足够长度余量设置低位滴水或滴水环，留有余量的电缆能减轻对尾部附件的侧向压力，提高稳定性与维护性；

设备内部印制电路板尽量避免水平安装，防止湿气、冷凝水聚集，沉淀；

设备内部电连接器和线缆之间可采用环氧树脂、硅凝胶等材料进行灌封，使之与大气隔离。

2.4过程控制

车间半成品仓库应保持清洁、干燥，预防雨水及腐蚀性介质侵入，不得存放对金属有害的化学药品和其他物质；

在金属零件上做标记使用的标记笔不应含有石墨等对金属不良影响的成分；

不得赤手接触零件的最终加工表面；

3、结论

本文从潮湿、霉菌、盐雾等方面分析其腐蚀机理，再通过材料选用、表面处理、结构设计、过程控制等方面进行防腐蚀设计，对我们开展耐海洋环境的电子设备设计具有一定的指导作用。

参考文献

[1]舰载电子设备三防设计[J].电子工艺技术，2012，6(19):210-212.

[2]李星.舰载机三防设计技术研究综述[J].装备环境工程，2006，3(4):12-16.