管窺海洋大氣環(huán)境下電子設(shè)備的防腐控制技術(shù)

摘 要： 作為現(xiàn)代化操作的重要工具，電子設(shè)備具有很強的安全性及準(zhǔn)確性，在各個行業(yè)都具備重要的作用和意義。中國沿海城市較多，為確保電子設(shè)備能在海洋環(huán)境下正常、安全、準(zhǔn)確地進行日常數(shù)據(jù)采集、信息交互等工作，本文通過對天氣變化及海洋條件多變性、電子設(shè)備與傳統(tǒng)金屬設(shè)備差異性的分析，探究如何在海洋大氣環(huán)境下做好電子設(shè)備的防腐控制技術(shù)。

關(guān)鍵詞： 海洋大氣;電子設(shè)備;防腐控制

海洋大氣環(huán)境存在很多的變化因素，這些因素對電子設(shè)備都有一定的腐蝕作用。與傳統(tǒng)金屬設(shè)備相比，電子設(shè)備的部件及線路較多，這些電子元件更容易受到大氣變化產(chǎn)生腐蝕，如潮濕天氣、海水的鹽霧、水汽等。因此，電子設(shè)備的防腐控制技術(shù)成為當(dāng)前重點探究的問題，想要實現(xiàn)防腐控制，就必須隔絕電子設(shè)備與海洋大氣環(huán)境的大面積接觸，確保電子設(shè)備在密閉可靠的空間下進行運作。

一、海洋大氣環(huán)境分析

海洋大氣環(huán)境是大氣環(huán)境中產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象較為嚴(yán)重的環(huán)境，由于海洋環(huán)境濕度大，并且出現(xiàn)很強的鹽霧及干濕交替現(xiàn)象，因此對電子設(shè)備及金屬部件都有很大的影響。海洋大氣中的氯離子含量很高，很多金屬在海水中很難建立起有效的鈍態(tài)，鈍化膜因此受到局部的損壞，腐蝕現(xiàn)象也隨之而來，除了氯離子的影響外，還存在濕度、鹽霧、pH值、含氧度等重要因素。

二、海洋環(huán)境下電子設(shè)備腐蝕原理

（1）鹽霧形成。鹽霧是以多種不同的微顆粒離子混合存在的物質(zhì)，其質(zhì)量一般在10-11～10-5mg之間，顆粒直徑在20um以下。這些微顆粒會隨著氣流擴散而發(fā)生水分蒸發(fā)，最后形成微細(xì)的鹽粒。鹽霧腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕，由于鹽霧中存在大量的氯離子，當(dāng)氯離子吸收一定水分的時候，就會電離出金屬陽離子和非金屬陰離子。同時，氯離子是一種很強的電解質(zhì)且?guī)в幸欢ǖ奈鼭裥裕谛纬晌㈦姵叵到y(tǒng)的環(huán)境下，電荷傳遞形成回路的過程就會發(fā)生相對的腐蝕現(xiàn)象。

（2）鹽霧條件。海洋大氣環(huán)境下發(fā)生鹽霧物質(zhì)需要一定的條件，主要是與溫度及濕度有著重要的影響。第一，濕度。當(dāng)海洋環(huán)境濕度大于60%且小于70%的時候，金屬表面不易形成水膜，難以發(fā)生電解反應(yīng)，因此腐蝕程度相對較低。當(dāng)濕度大于70%的時候，水膜達到一定的厚度，電子設(shè)備的腐蝕就會很明顯。第二，溫度。大氣環(huán)境的溫度與鹽霧腐蝕有著直接的關(guān)系，溫度會影響到鹽霧微顆粒的大小，從而影響到這些微顆粒是否能夠穿透設(shè)備進行腐蝕。根據(jù)相關(guān)實驗表明，當(dāng)達到一定溫度的情況下，鹽霧微顆粒就會變小，穿透力也會增強。

三、電子設(shè)備的特點分析

（1）電子部件多。電子設(shè)備中含有大量的元器件，這些器件大部分都是導(dǎo)體、半導(dǎo)體、金屬或合金，屬于極易發(fā)生電解反應(yīng)的材料。加上電子元器件本身都是精密部件，當(dāng)鹽霧微顆粒達到一定程度就會穿透到這些元器件中，器件之間的間隙小很容易形成電流通路，因此防腐的難度相當(dāng)大。

（2）機箱封閉弱。為了滿足日常檢修及散熱需求，電子設(shè)備機箱及外殼封閉性不強，加大了防腐控制的難度。當(dāng)機箱封閉性不夠的時候，潮濕及鹽霧現(xiàn)象就會更容易進入電子設(shè)備中，從而引起設(shè)備內(nèi)部的腐蝕。

四、在海洋環(huán)境下電子設(shè)備防腐技術(shù)研究

（一）建立完善的頂層預(yù)判體系和制度

（1）開展典型環(huán)境下電子設(shè)備的腐蝕數(shù)據(jù)收集工作，對采集到的具體數(shù)據(jù)進行分析、挖掘和利用，確定設(shè)備的易腐蝕部位和防護體系中的薄弱環(huán)節(jié)，明確技術(shù)攻關(guān)方向和目標(biāo)，開展關(guān)鍵技術(shù)研究。

（2）開展人工加速試驗驗證，獲得典型區(qū)域及電子產(chǎn)品加速試驗的基本剖面。通過環(huán)境試驗對比，確定海洋環(huán)境特征故障模式和故障機理，建立腐蝕關(guān)系模型。

（3）電子設(shè)備腐蝕防護技術(shù)全生命周期研究，對當(dāng)前電子產(chǎn)品腐蝕問題所面臨的關(guān)鍵性技術(shù)問題，開展全生命周期腐蝕防護控制研究。結(jié)合現(xiàn)有“三防”要求，通過腐蝕故障分析和對比環(huán)境試驗，確定是否能夠滿足腐蝕防護的要求，不能滿足的話，找出薄弱環(huán)節(jié)，提出三防優(yōu)化設(shè)計建議。另一方面，通過防護產(chǎn)品確定最佳防護材料和使用技術(shù)條件。在理論研究的基礎(chǔ)上，開展腐蝕防護最佳周期確定方法研究，提出防護技術(shù)要求，解決海洋環(huán)境下的環(huán)境適應(yīng)性問題。

（二）完善結(jié)構(gòu)設(shè)計

結(jié)構(gòu)形式對設(shè)備耐候性的影響是非常顯著的，不良的結(jié)構(gòu)形式可以說是一種先天性缺陷并且很難在后天進行彌補。結(jié)構(gòu)設(shè)計的前端就要考慮所采用的材料和結(jié)構(gòu)形式必須有表面處理等防護工藝技術(shù)的支持。設(shè)計時需要遵循的原則有：

（1）盡量避免小孔、縫隙和積水的結(jié)構(gòu)形式;

（2）結(jié)構(gòu)焊縫必須完整、勻稱或者適當(dāng)修平;

（3）盡量避免不同類型金屬接觸，以防止電化學(xué)腐蝕的發(fā)生;

（4）異種金屬的配合面應(yīng)設(shè)計得可以進行有效隔離;

（5）選擇合適的密封設(shè)計，關(guān)鍵部件采用密封措施，將金屬與大氣環(huán)境進行隔絕。

（三）建立復(fù)合防護涂層體系

通過建立防護涂層，可以直接將設(shè)備本體與外界腐蝕因素有效隔絕，在設(shè)備表面采用雙層防護體系，底漆采用結(jié)合力和耐蝕性能良好的環(huán)氧聚酰胺涂層，面漆使用耐候性、耐化學(xué)介質(zhì)及耐久性較好的脂肪族聚氨酯涂層。同時可以考慮將采用仿生技術(shù)的低表面能涂層與面漆結(jié)合建立復(fù)合防護體系，減少水汽在設(shè)備表面的附著時間和概率，復(fù)合防護涂層的建立同時需要兼顧多方面因素，不僅要考慮其防腐蝕性能，還要考慮其耐候性、抗菌性、耐久性等多種性能的平衡統(tǒng)一。

總而言之，海洋大氣環(huán)境對電子設(shè)備的腐蝕無法完全避免，一是電子設(shè)備本身因提升功能/性能指標(biāo)而犧牲防腐蝕能力，二是大氣環(huán)境的隨機變化對電子設(shè)備防腐蝕能力提出更高考驗。因此，在防控過程中，需要根據(jù)認(rèn)真分析不同電子設(shè)備的特點及工藝，從各種有效的防控技術(shù)進行反復(fù)試驗及總結(jié)，采取合理的防護措施，不斷優(yōu)化及調(diào)整腐蝕防護技術(shù)方案，從而提高電子設(shè)備的防腐質(zhì)量及技術(shù)能力。

參考文獻：

[1]郁大照，張代國，王琳，等.南海海洋環(huán)境下機載電子設(shè)備的腐蝕及外場防護對策[J].裝備環(huán)境工程，2019（7）：8-12.

作者簡介： 周雯（1989—），女，湖南衡陽人，就職于中國電子科技集團公司第二十研究所，工程師。