某大型雷達(dá)電源連接器的防護(hù)優(yōu)化

孫艮芝

(中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所，安徽 合肥，230009)

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某大型雷達(dá)電源連接器的防護(hù)優(yōu)化

孫艮芝

(中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所，安徽 合肥，230009)

摘要：某大型雷達(dá)是我軍主戰(zhàn)雷達(dá)之一，其可靠性將直接關(guān)系到我國防空網(wǎng)的嚴(yán)密性。其核心部件的近百個DAM采用風(fēng)冷設(shè)計，在實際部署使用過程中，由于其風(fēng)機(jī)電源連接器插芯腐蝕導(dǎo)致風(fēng)機(jī)組件報故。通過對該電源連接器的工況進(jìn)行深入細(xì)致的分析和研究，找到了問題癥結(jié)，優(yōu)化了該電源連接器的密封、防護(hù)工藝，有效地提高了其環(huán)境適應(yīng)性能，在實際的部署應(yīng)用中，為該大型雷達(dá)的正常工作提供了有力保障。

關(guān)鍵詞：電源連接器；海洋環(huán)境；防護(hù)優(yōu)化

某大型雷達(dá)在北海某站服役，作為其核心部件的近百個DAM采用風(fēng)冷設(shè)計，分別通過1個電源連接器給其中的2個額定電壓為24 V、額定電流為810 mA的軸流風(fēng)機(jī)提供直流電源，實現(xiàn)風(fēng)控。2年后，監(jiān)控顯示DAM的溫度出現(xiàn)異常，進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)軸流風(fēng)機(jī)不能正常工作。本文通過對該電源連接器的故障現(xiàn)象進(jìn)行深入分析和研究，找到了問題癥結(jié)以及改進(jìn)的方法，進(jìn)一步完善了該插芯的防護(hù)工藝，在后期使用過程中取得了不錯的效果。

1故障現(xiàn)象

經(jīng)檢查，故障有3類現(xiàn)象(見圖1)。

圖1　插芯腐蝕現(xiàn)象

現(xiàn)象1：2個軸流風(fēng)機(jī)都不能正常工作。用手輕碰電源線，電源芯線與插芯分離，插芯及芯線有明顯的腐蝕或放電燒蝕現(xiàn)象，零線未見腐蝕。

現(xiàn)象2：只有1個軸流風(fēng)機(jī)不能正常工作。用手輕碰電源線，一根電源線與插芯分離，插芯及芯線有明顯的腐蝕或放電燒蝕嚴(yán)重，另一根線纜與插芯不分離，再用力手拉，有的芯線與插芯不分離，有的分離，但芯線都有腐蝕現(xiàn)象，零線未見腐蝕。

現(xiàn)象3：2個軸流風(fēng)機(jī)都正常工作。同樣存在2種情況，一種是用手拉電源線，芯線與插芯分離，插芯有明顯的腐蝕現(xiàn)象；另一種是用手拉電源線，芯線與插芯不分離，插芯有明顯的腐蝕現(xiàn)象。

2問題分析

2.1海洋環(huán)境因素影響

2.1.1鹽霧

鹽霧中的氯化物是一種強(qiáng)電解質(zhì)，在海洋環(huán)境的高溫作用下，以氣態(tài)形式存在，具有很強(qiáng)的滲透性，可以進(jìn)入各細(xì)小的縫隙，溫度降低時則會在所依附的表面形成一層連續(xù)的電解液膜，大大增強(qiáng)了金屬表面液膜的導(dǎo)電性，促進(jìn)了電化學(xué)腐蝕，能使許多金屬表面防護(hù)層遭到破壞而失去保護(hù)作用，甚至引起打火、短路，致金屬導(dǎo)線斷裂、元器件失效或無法正常工作。

2.1.2濕度

濕度的波動和大氣塵埃中的吸濕性雜質(zhì)容易引起水分凝結(jié)，金屬在大氣中的腐蝕速率和相對濕度的關(guān)系曲線上存在1個拐點，當(dāng)相對濕度低于拐點值時，金屬腐蝕速度可以忽略；當(dāng)相對濕度超過這個拐點值時，腐蝕就明顯發(fā)生，這個拐點被稱為臨界相對濕度[1]。在相對濕度<75%的情況下，腐蝕速率增加很慢；但是當(dāng)相對濕度約為75%時，腐蝕速率突然增大，并隨相對濕度增加而進(jìn)一步增大，且污染情況愈嚴(yán)重，增加趨勢愈大。

2.2電化學(xué)腐蝕

金屬接觸到電解質(zhì)溶液，發(fā)生原電池效應(yīng)，比較活潑的金屬原子失去電子而被氧化，腐蝕過程中有電流產(chǎn)生，叫做電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕是一種類似于電池中反應(yīng)原理的電解過程。產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕必須具備4個要素：電解質(zhì)、陽極、陰極和電流通道(見圖2)[2]。當(dāng)4個必要條件同時具備時，就會發(fā)生腐蝕。

圖2　產(chǎn)生電化腐蝕必須具備的4個要素

該電源連接器在半開放環(huán)境中使用，工作狀態(tài)時尾部向上，封線體上端有凹槽，芯線與芯線、芯線與封線體間有間隙，易積潮積水，并通過間隙往下沉積，形成更強(qiáng)電解質(zhì)的腐蝕介質(zhì)；插芯為銅基鍍金件，鍍金層本身是不會發(fā)生腐蝕的，但因鍍金層受成本和力學(xué)性能限制，厚度<2.5 μm[3]，存在孔隙，底部的銅基形成陽極，而鍍金屬層形成陰極；最后，由于涂金層、界面、銅基材和電解質(zhì)都具有導(dǎo)電性，電流通道便形成了。

高溫會加速電化學(xué)腐蝕。當(dāng)電源電流通過時，會使連接器的電接觸部位被腐蝕斷裂，導(dǎo)致短路[4]，并伴隨出現(xiàn)放電打火現(xiàn)象，既破壞了芯線和插芯的鍍層和基材，又加速了腐蝕；同時，在放電打火時，如果瞬間電流超過了軸流風(fēng)機(jī)的額定電流，就會造成風(fēng)機(jī)失效。

3解決方案

為防止該電源連接器插芯腐蝕，應(yīng)至少消除4個條件中的1項。結(jié)合實際，應(yīng)從如下幾個方面進(jìn)行改進(jìn)。

1)密封優(yōu)化。密封設(shè)計失效及改進(jìn)如圖3所示。芯線與連接器尾塞間采用廣泛用于密封、涂覆和小型元器件粘合的703膠進(jìn)行密封，該膠具有優(yōu)良的耐老化、防潮、電絕緣、流動性和抗電弧性能，可使插芯尾部焊接線纜處形成密閉的干燥環(huán)境，有效避免水氣等易腐蝕環(huán)境的形成，不能形成腐蝕介質(zhì)，切斷電化腐蝕發(fā)生的動力學(xué)鏈，從而起到有效防腐的作用。

圖3　密封設(shè)計失效及改進(jìn)

2)防護(hù)優(yōu)化。腐蝕速度與腐蝕生成物有關(guān)。銅腐蝕物多微孔，使得水繼續(xù)滲透，而且它還會與水發(fā)生反應(yīng)生成更多的化合物，能進(jìn)一步加快腐蝕。鎳腐蝕物則不透水汽，緊緊附著在金屬表面，形成一層水汽阻擋層，鎳的電化腐蝕往往得到了自我抑制。利用鍍層分析儀對腐蝕的電源連接器插芯進(jìn)行鍍層分析，結(jié)果(見圖4)顯示，只有主要為增強(qiáng)產(chǎn)品導(dǎo)電性能的鍍金層，沒有中間的鍍鎳防護(hù)鍍層。

圖4　腐蝕插芯鍍層檢測結(jié)果

在防護(hù)改進(jìn)方面，該電源連接器插芯設(shè)計增加了中間防護(hù)鍍鎳層，同時明確規(guī)定鍍金層厚度≥3 μm，以提升產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性能，起到有效的防腐蝕作用。

4結(jié)語

通過對某大型雷達(dá)在天線陣面通電過程中出現(xiàn)DAM風(fēng)機(jī)組件故障現(xiàn)象的原因進(jìn)行分析，確定了海洋大氣、濕度、溫度及溫度差對腐蝕的影響機(jī)理，有針對性地采取了密封改進(jìn)、防護(hù)改進(jìn)以及線纜改進(jìn)等措施，有效地提高了電源連接器防護(hù)性能，在實際的部署應(yīng)用中，為該大型雷達(dá)的正常工作提供了有利保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 馮紹彬，馮麗婷.鋼絲化學(xué)鍍銅工藝及銅層鈍化防銹處理[J].金屬制品，1999(4):20-21.

[2] Lees P W，聞春國.高可靠性連接器的防腐問題[J].機(jī)電元件，1996(1):20-22.

[3] 張勇強(qiáng).銅基體鍍金層大氣變色機(jī)理分析及對策[J].機(jī)電元件，2011(2):12-19.

[4]章文捷.軍用電子設(shè)備電連接器的防護(hù)[J].電子工藝技術(shù)，2005(5):292-293.

責(zé)任編輯鄭練

Protection Improvement of Power Supply Connectors in a Large Radar

SUN Genzhi

(38thInstitution of CETC, Hefei 230009, China)

Abstract：A large radar is one of the main weapons in commission of our army. Its dependability has great compact influence on the rigorousness of our aerial defence. Being made up of nearly one hundred DAM, the kernel parts introduce air-cooling frame. In the at actual work, the cauterization of pins of the electrical source linker results in the failure of the unit. Through carefully investigating on the condition of the electrical source linker, the cause is found. By optimizing the airproof way and improving the shield process of the electrical source linker, it is effectually adaptable to the environment. It eventually ensures the large radar work normally.

Key words:electrical source linker, ocean environment, shield improvement

中圖分類號：TN 60

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

收稿日期：2015-11-17

作者簡介：孫艮芝(1975-)，女，工程師，主要從事雷達(dá)產(chǎn)品運行保障等方面的研究。