海洋性气候条件下军用电子设备的三防设计

制造技术

海洋性气候条件下军用电子设备的三防设计

■ 黄朝阳 关学刚 苏日华 叶鸿志

洋性气候条件研制的重要任务就是防潮

摘要：

对于军用电子设备服役于海

湿、防霉菌、防盐雾的三防设计。下文

从结构设计、应用材料以及对其表面处

理、功能组件和模块的三防等方面提出

三防设计措施来提高电子设备的可靠性。

防护措施

关键词：

军用电子设备；三防设计；

军用电子设备在恶劣的海洋性气候

环境下工作时，面临的是对设备有极大

破坏的高温、高湿、空气中的腐蚀性物质。

随着军用电子设备朝系统化、智能化及

综合化方向发展，要求设备能在各种恶

劣环境下可以全天候、高可靠地工作，

而这主要取决于设备对恶劣环境的适应

能力。

现代军用电子设备的防腐设计是集

技术管理、设计、研制和制造中质量保

障的综合性技术内容

[1]

。防腐设计涉及

到材料、元器件、电路、结构、工艺等

多方面的工作，是一项综合性系统工程。

防腐设计要在开始研制设备时就进行全

面化、同步化、系统化地考虑，其贯穿

在整个过程，所以应综合各方面因素，

择优确定防腐设计方案。

一、海洋性气候条件下的腐蚀因素

材料受环境介质的化学作用而发生

性能下降、状态改变、甚至损坏变质发

生腐蚀。海洋性气候条件下的腐蚀通常

是电化学腐蚀，通常是由潮湿、盐雾和

霉菌等因素引起。潮湿是引起电子设备

腐蚀的最主要因素。盐分环境下，如果

电子设备暴露其中，在盐分结合潮湿空

气形成盐雾时，由于其所含的氯离子有

较强的活性，就会穿透金属保护膜，让

局部腐蚀如点蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀

中国军转民

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以及缝隙腐蚀等的速度加快，从而对设

备的性能产生不良影响。霉菌吞噬和繁

殖使有机材料绝缘性下降，所产生的有

机酸能生成金属腐蚀和氧化。电化学腐

蚀是造成电子设备结构件中金属材料腐

蚀破坏的最普遍、最常见的腐蚀。电化

学腐蚀的原理是电子从锌板流出，锌板

化合价升高，导致被氧化，发生了腐蚀。

因此，腐蚀防控的方法可采用：（1）合

理的防腐结构设计；（2）控制腐蚀环境；

（3）采用耐蚀覆盖层。

二、合理的防腐结构设计

对军用电子设备环境适应能力影响

最大的是结构设计是否合理，因此，重

视防腐结构设计是防腐设计完善与否的

关键之一。

（一）选择耐蚀基体材料

进行结构设计时，在满足设备性能

或零件功能所要求的物理、机械、电气

等方面的情况下，还应综合考虑材料自

身的使用性能，选用耐蚀性较好的材料。

对于金属材料，优先选用不锈钢和防锈

铝；非金属材料选用耐高温、低温性能

好，吸湿性低，透湿性小，抗霉菌性能

好的材料。

（二）减小接触金属间的电位差

在进行结构设计时，对于异种金属

要尽可能的避免直接性接触，从而让电

偶腐蚀减少。不过在设计的实际过程中，

因为电磁兼容、接地和其他电性能的要

求，也无法完全避免异种金属直接性接

触，针对此种情形，可选用材料为电位

差较小的，无法减小时采取绝缘隔离、

密封等措施进行防护。

（三）合理的结构形状

导致腐蚀主要有缝隙引起，因为在

缝隙处空气中的水、杂质极易聚积后生

成电解质，进而让零件的腐蚀速度加快。

腐蚀最严重的通常是盖板与机箱连接位

置。所以在结构设计中，对于构件，特

别是暴露在外的，要尽可能的让缝隙结

构消除，从而避免水、灰尘及盐雾存积。

一般情况可以考虑密封的方式进行处理，

对于不能进行密封的位置，可考虑别的

方式，如喷漆、涂抹电接触保护剂等。

设计时要尽量选用圆弧过渡设计，支持

镀、涂等防护工艺，保持最佳的表面连

续性。

三、控制腐蚀环境的措施

通过控制腐蚀环境，可以提高设备

的防腐能力，通常采用措施有：（1）结

构件密封处理；（2）采用激光封焊；（3）

对电路系统进行灌封。

（一）对结构件进行密封处理

为了让电子设备整机提升防腐性能，

对于机箱进行设计时结构要优先选用密

封箱体。经过实践得知，在海洋性气候

环境下，选用密封机箱和机柜可以很好

的保护电子设备。对大容积的构件，因

很难做到完全密封，故应尽量不采用气

密式设计，应进行通风孔的合理设计，

这样可让腔体内压力和大气压力维持平

衡状态。由于在气密设计失效时，受日

晒腔内会导致压力增加，使气体逸出；

在气温下降的夜晚时会有湿气进入，周

而复始内部有积水产生，形成100%蒸汽

压，致使电子设备受潮。在必须要予以

气密设计时，容器结构可选用永久性熔

焊气密结构。局部采用的密封圈应选用

永久变形小的硅橡胶“O”形圈，密封圈

不允许有接缝

（二）采用激光封焊

；不宜采用橡胶板、垫密封。

制造技术

电子设备中大量应用微波器件及盒

体，对于微波模块也提出了更高的防护

采用阳极氧化工艺，其优点是氧化膜厚

且致密牢固，防腐蚀性强，但氧化膜绝缘，

要尽量减少气孔。同时采用热喷涂锌、

铝及其合金对钢铁件进行长效防护，是

要求。在某项目中，进行可靠性鉴定试

验的过程中，微波器件故障多次出现，

目前采用的封装方式是不完善的。进行

微波组件防腐设计时密封是的重要技术

措施，为提高典型微波器件的防盐雾能

力，微波模块的防腐可采用激光封焊的

方法进行密封处理，可以有效避免微波

电路的腐蚀。

（三）对电路系统进行灌封

灌封是把树脂（或泡沫）渗透入变

压器、电子组件等电路系统、元件或部

件的所有空隙来予以整体性封装，或将

密封保护材料加在从某个接插件或部件

露出的导线周围的埋封，进而让产品的

防腐性提升

[2]

。通过研究可知，产品在

进行灌封后不仅防潮、防霉、防盐雾的

能力提高了，而且还可承受来自于恶劣

环境的冲击，可让部件保证正常工作。

对于高温、高湿环境的海上或海岛，在

设计电子设备中的高压部分时，让耐压

强度有保证不可采取增大距离，一定要

用固体封装技术来实现

[3]

四、采用耐蚀覆盖层

。

材料除了本身要具有相应的防护性

能外，对其予以保护还可对表面进行来

实现。表面镀涂处理就是在材料表面进

行镀覆或涂装，让一层金属镀层或非金

属镀层覆盖，从而避免直接接触恶劣的

工作环境，进而得到防护。为让零件的

防护能力有保证，一般的保护措施是用

镀层和涂层双保护。

按照设备所处环境的条件、零件材

料具有的特性以及相容性要求，对于金

属零件表面镀覆层与镀覆层厚度要进行

合理选择。对钢制零件优先采用阳极镀

锌钝化或阳极镀铬钝化工艺，其优点是

对海水与盐雾的侵蚀具有很强的防护能

力，有很好的结合能力；铝制零件优先

不导电。其次可采用化学导电氧化工艺，

其氧化膜导电，防腐蚀性较强，可用于

有导电要求零件的表面处理。另外有特

殊要求的可采用化学镀镍、镀银、镀金

等镀涂工艺；对铜与铜合金零件一般采

用钝化处理，如果需要采用镀银工艺则

要求镀银后喷涂电接触固体保护剂。

油漆涂层在非金属覆盖层中用得最

普遍，对设备具有较好的防护作用。油

漆的种类很多，性能各异，漆种的选择

应根据油漆的性能、适应范围以及产品

的外形要求和实际使用环境而定。常用

的油漆是丙烯酸聚氨酯漆和氨基烘干磁

漆。印制板组件的防腐设计是电子设备

可靠性的重要保证，其防腐处理通常以

覆膜技术为主，即对印制电路板、焊点

等涂覆“防腐”漆，对接插件则浸涂电

接触保护剂。“防腐”漆涂覆在印制电

路板上能提高印制电路板在贮存和工作

期间抗恶劣环境（盐雾、潮湿、霉菌）

的能力。

五、实例分析及运用

实例一：在某军用电子设备中，室

外机箱结构设计中为避免出现积水情况，

让缝隙结构及搭接结构消除，防止设备

受到积水、灰尘和盐雾的影响，机箱框

架采用真空炉焊，在盖板与机箱之间采

用耐腐蚀性能优良的导电“O”形圈进行

密封，同时在考虑散热的情况下机箱内

部加入隔离板并且采用带密封圈的不锈

钢连接器，保证了机箱的密封性，保护

机箱内部工作环境。在框架焊接完成后，

采用热处理的方法消除焊接残余应力，

再进行机加工，铝制件进行导电氧化后

喷丙烯酸聚氨酯漆。

实例二：在某军用电子设备中，天

线支架由钢管焊接成桁架结构。焊缝经

常是设备最易产生腐蚀的部位，焊接中

最有效和最经济的防护方法。施工工艺：

钢铁件表面喷砂（丸）处理→喷涂锌、

铝金属涂层→涂刷底层封闭涂料→涂面

层涂料。天线支架焊接完成后，应对支

架进行充气检查，观察焊缝密封性能，

所有焊缝须做无损探伤检测，采用机械

激振的方法消除焊接残余内应力，再进

行机加工。机加工完成后，须对外表面

进行喷砂和热喷铝处理，后底漆和丙烯

酸聚氨酯漆。

六、结语

海洋性气候条件下，电子设备防腐

性能是设备的重要技战术指标之一。明

晰了恶劣环境条件对设备的影响，有效

地进行防腐设计，是提高军用电子设备

可靠性和对抗恶劣环境能力的重要内容。

电子设备的防腐问题，需从设计、工艺

和生产制造各个阶段予以管控，并且要

让设计师增强防腐蚀控制意识，技术水

平要不断提升，方可让防腐设计水平得

以完善和提升，才能真正达到提高可靠

性的目的。

参考文献

Z

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的发展和工艺改进[J].航空精密制造技

术,2008,44(1):52-55.

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（作者单位：中国电子科技集团公司

第五十一研究所）

作者简介：黄朝阳，生于1985年，

男，硕士研究生，工程师，研究方

向：总体工艺设计。

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