計算機防潮加固技術(shù)

摘要：潮濕環(huán)境對計算機的材料及性能都將產(chǎn)生一定的影響，為了提高軍用計算機的可靠性，必須對其進行防潮加固設(shè)計。本文對計算機防潮加固技術(shù)的材料選擇、處理措施等方面進行了探究，以期為同行提供參考。

關(guān)鍵詞：計算機;防潮加固;材料選擇;三防

1.防潮加固技術(shù)

1.1防潮加固的必要性

軍用計算機及其外設(shè)始終都會受到潮濕空氣的侵蝕。在潮濕環(huán)境下，元器件或材料表面凝聚一層水膜，并滲透到材料內(nèi)部，可以使得材料老化，并造成絕緣材料的表面電導(dǎo)率增加，體積電阻率降低，介質(zhì)損耗增加，導(dǎo)致零部件電氣短路、漏電或擊穿等。潮濕還能加速金屬機箱及機構(gòu)件的電化學銹蝕，在有鹽霧和酸堿等腐蝕性物質(zhì)的空氣作用下，金屬的腐蝕更加嚴重，如鍍鋅層在高溫、高濕的條件下會產(chǎn)生大量白色腐蝕物。腐蝕從金屬表面開始逐步深入內(nèi)部，使金屬材料的機械性能變壞甚致失效;用于導(dǎo)電的金屬零件也將劇烈降低導(dǎo)電性能，增加損耗或產(chǎn)生接觸不良。另外，潮濕在一定溫度下能促使霉菌的生長，并引起非金屬材料霉爛[1]。因此，為了提高軍用計算機的可靠性，必須對其進行防潮加固設(shè)計。

1.2防潮加固措施

防潮加固設(shè)計就是根據(jù)其失效機理，從結(jié)構(gòu)設(shè)計、元器件、材料選件及實施工藝等方面采取適合的措施。防潮加固設(shè)計的基本方法有以下五種：

（1）采用高耐潮濕材料;（2）消除或減弱環(huán)境中的潮濕性因素;

（3）對不耐潮濕的材料進行耐潮濕表面處理。（4）防潮結(jié)構(gòu)設(shè)計。（5）電化學防護。有時候采用一種方法很難達到實際效果，應(yīng)將幾種方法結(jié)合使用，以獲得經(jīng)濟而有效的結(jié)果。

2 材料選擇

2.1金屬材料種類

a） 黑色金屬：Cr18Ni10Mo2含少量鉬的不銹鋼有較高大耐腐蝕性。b） 鋁及鋁合金：防銹鋁的抗腐蝕性好;硬鋁注意應(yīng)力腐蝕;鍛鋁有晶間腐蝕傾向，強度高，耐腐蝕性不高;鑄鋁耐腐蝕性，力學、工藝性好。c） 銅及銅合金：白銅是工業(yè)銅合金中耐腐蝕性最優(yōu)者。d） 鎳合金和鈦合金：最優(yōu)越的抗海水腐蝕性能材料是哈氏合金C（Hastelloy C，Ni-18Cr-16Mo-4W）和鈦合金。

2.1.1金屬材料選擇原則

a）綜合考濾，不一味追求強度，兼顧耐腐蝕性和經(jīng)濟性。b）確定材料腐蝕種類和方向。c）對材料要求質(zhì)量檢驗。d）金屬材料的表面狀況，光潔度，形狀，應(yīng)力等。熱處理消除應(yīng)力提高抗腐蝕能力。e）注意不同材料的相容性，避免引起電偶腐蝕。f）盡量采用同種材料。g）合理選擇材料降低互相接觸金屬（或金屬鍍層）之間電位差，一般規(guī)定電位差〈0.25v。在一些苛刻條件下此值甚至于更低。h）當必須把不允許接觸的材料裝配在一起時，采取隔離措施。鍍金屬鍍層，涂覆絕緣保護層，絕緣襯墊等。擴大陽極性金屬表面。

2.1.2非金屬材料選擇原則

a）在密閉設(shè)備中使用的非金屬材料不應(yīng)該釋放有害及揮發(fā)性氣體，以免引起氣氛腐蝕。b）具有低吸潮性。注意不能共同使同的材料。c）按GJB80-96推薦選擇使用非金屬材料。

2.2消除或減弱環(huán)境中的潮濕性因素

采用封裝或密封結(jié)構(gòu)可以消除或減弱環(huán)境中的潮濕性因素。如采用密封機箱形式。

2.2.1表面處理

表面涂覆是軍用計算機及其外設(shè)最常用的金屬防腐蝕方法。表面涂覆就是在零件表面涂覆一層金屬或非金屬層。根據(jù)構(gòu)成覆蓋層物質(zhì)的不同，可將覆蓋層分為金屬覆蓋層、化學覆蓋層、涂料覆蓋層三類[2]。

對于非金屬材料，則采用“三防”處理的方式進行，具體要求見附錄。

2.2.2防潮結(jié)構(gòu)設(shè)計

防潮結(jié)構(gòu)設(shè)計原則如下：a）合理確定腐蝕環(huán)境下的應(yīng)力。b）正確選擇腐蝕裕度.c）腐蝕使壁變薄，通常壁厚取予期壽命的兩倍。在強度保證情況下，如一部件用10年，10年最大腐蝕量為0.32mm壁厚設(shè)計成0.64mm。d）避免采用不同金屬，防止電偶腐蝕。e）采用封裝或密封結(jié)構(gòu)。f）避免積水結(jié)構(gòu)。g）緊固件推薦采用不銹鋼螺釘、螺母、彈簧墊圈。h）氣密結(jié)構(gòu)應(yīng)使用變形小的“O”形硅橡膠密封圈，不得采用橡膠板、墊密封。i）點焊，鉚接結(jié)構(gòu)應(yīng)加以密封涂覆，此結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用電鍍，以防電鍍液滲入縫隙而帶來隱患。j）注意散熱問題，避免使用能釋放有害及揮發(fā)性氣體的有機物質(zhì)。定期通電加熱驅(qū)除潮氣，使用吸潮劑。

2.2.3電化學防護

在金屬表面鍍覆蓋層使金屬于周圍腐蝕介質(zhì)隔離開來，避免腐蝕。對于加固機外殼及內(nèi)部結(jié)構(gòu)件一般進行電鍍、氧化、發(fā)黑處理，防止金屬材料銹蝕，外殼還進行噴漆處理。

3 湘計海盾公司三防工藝技術(shù)及其發(fā)展狀況

考慮到公司產(chǎn)品長期處在高溫、高濕、空氣中的腐蝕物質(zhì)、鹽霧以及各種霉菌等惡劣的氣候環(huán)境中，金屬材料極易受到腐蝕，非金屬材料也極易老化、失效、霉爛。為提高公司產(chǎn)品的耐候性，改善其儲存、使用的環(huán)境，須對其采取三防防護措施處理。

3.1三防的重要性

隨著國內(nèi)外三防工藝技術(shù)的發(fā)展，三防（防潮、防鹽霧及防霉菌）在軍民產(chǎn)品中起著重要的作用，是確保產(chǎn)品有效工作的重要工藝措施，特別是對產(chǎn)品質(zhì)量所產(chǎn)生的重大影響已被供需雙方所認清，其所帶來的經(jīng)濟效益和社會效益也得到了普遍認同，近年來已被越來越多的單位所接受，在同行業(yè)中形成了共識[3]。

公司三防工藝作為特種工藝，經(jīng)多年發(fā)展，公司領(lǐng)導(dǎo)的逐漸重視，有關(guān)單位的審查及監(jiān)督，已發(fā)展為從工藝到操作、實施的完整體系，并就三防工藝及技術(shù)展開了專項課題研究，在保證產(chǎn)品三防防護質(zhì)量及生產(chǎn)進度的前提下，提升了公司三防工藝技術(shù)。

3.2常用工藝方法

公司產(chǎn)品三防防護處理時，常用工藝方法有保護涂覆、元器件粘固、灌封及接插件防護等。具體環(huán)境條件及常用設(shè)備、材料要求，設(shè)備操作方法，常用工藝方法，產(chǎn)品三防圖冊等內(nèi)容詳見《三防生產(chǎn)作業(yè)工藝手冊》。

3.2.1保護涂覆

保護涂覆是公司成熟的工藝方法之一。有***膜層保護劑噴涂工藝、***聚氨酯清漆噴涂工藝及整機三防工藝等，典型工藝流程如圖1。

1）***膜層保護劑噴涂工藝

該工藝適用于經(jīng)調(diào)試合格后的各種印制電路板的三防處理，具體詳見OKUU0.005.335《***膜層保護劑噴涂工藝規(guī)程》，規(guī)定了其噴涂技術(shù)要求及工藝過程。選用膜層保護劑為高品質(zhì)進口三防漆，屬于SR型（有機硅樹脂）系列，是一種柔軟的、透明的、經(jīng)改進的、硅酮樹脂膜層保護劑，可采用噴、浸、刷等方式。滿足美國和歐洲的最高防御標準，滿足國家軍用設(shè)備及艦船電子設(shè)備環(huán)境試驗要求。

經(jīng)該工藝處理后的各種印制電路板，能抵御惡劣環(huán)境對電路和元器件的影響，同時增加由于元器件通過涂層與基板粘接的機械強度和可靠性，可達到長期防潮、防霉、防鹽霧腐蝕的作用，并能防止由于溫度驟然變化所引起的“凝露”使焊點間漏導(dǎo)增加、短路甚至于擊穿，還可防止高壓電路導(dǎo)線間“爬電”。已成功應(yīng)用在某單位的Ds25服務(wù)器，XXX顯示疊加板，惠普rx2660（1.6GHz）服務(wù)器等微波電路產(chǎn)品上，在公司多年的產(chǎn)品應(yīng)用中尚無用戶反饋失效信息。

2）***聚氨酯清漆噴涂工藝

該工藝適用于航天系列產(chǎn)品各類印制電路板、印制電路組裝件（工作頻率不超過600MHz）及非金屬制品的三防處理。具體詳見OKUU0.005.329《***聚氨酯清漆噴涂工藝規(guī)程》，規(guī)定了其噴涂技術(shù)要求、工藝過程、質(zhì)量保證及交貨準備。選用***聚氨酯清漆為三防漆，該漆為天津油漆廠制造，屬燈塔牌聚氨酯航空航天三防漆系列，符合津Q/HG4946-95技術(shù)標準，具有突出的防潮、防鹽霧及防霉菌性能，附著力強、耐水、耐磨，漆膜堅硬，豐滿光亮，表面呈淺黃色。已成功應(yīng)用在載人航天器產(chǎn)品上。

3）整機三防工藝

該工藝適用于公司產(chǎn)品的各類結(jié)構(gòu)件、線纜等的三防處理，具體詳見OKUU0.005.369《整機三防工藝規(guī)程》，規(guī)定了整機三防涂覆技術(shù)要求及工藝過程。

用***桶裝膜層保護劑和***聚氨酯清漆作為三防涂料。除客戶要求外，按公司三防工藝要求來選擇三防涂料，即一般產(chǎn)品用***桶裝膜層保護劑，航天器產(chǎn)品用***聚氨酯清漆。已成功應(yīng)用在某些單位的電子柜、顯控臺、交換機及ATR機箱等產(chǎn)品上。

3.2.2元器件粘固

為提高元器件的抗振動、安裝穩(wěn)定性與可靠性，采用元器件粘固工藝。適用于體積較大、質(zhì)量較大、質(zhì)心較高、或引線支撐力比較薄弱、或柔性導(dǎo)線連接、或需要嚴格防止與印制電路板產(chǎn)生振動響應(yīng)放大的元器件。典型工藝流程如圖2。

公司采用***硅橡膠對元器件進行固定，具體詳見OKUU0.005.011《器件加固通用工藝規(guī)程》及OKUU0.005.236《三防板卡點膠規(guī)定》，規(guī)定了粘固對象、粘固位置及粘固方法等。

3.2.3灌封

為提高公司產(chǎn)品抗振動、抗沖擊及抗惡劣環(huán)境的能力，密封性能及絕緣能力，加強整體結(jié)構(gòu)，縮小體積。通常對公司產(chǎn)品中的顯示設(shè)備（如顯像管、液晶屏）、PCB（A）、接線柱和連接器等進行灌封處理。典型工藝流程如圖3。

公司采用***硅橡膠對產(chǎn)品進行灌封。具體詳見OKUU0.005.067《管頭灌封作業(yè)指導(dǎo)書》、OKUU0.005.085《液晶顯示屏灌封工藝規(guī)程》及OKUU0.005.061《電纜灌封工藝規(guī)程》等工藝文件指導(dǎo)生產(chǎn)操作。

3.2.4接插件防護

為保證公司產(chǎn)品各部件之間的電連接性能的的可靠性，采用DJB-823保護劑涂覆工藝。DJB-823保護劑是一種人工合成的含有金屬緩蝕劑和潤滑劑等多種化學成份的新型潤滑保護材料，呈淡黃色中性固體蠟狀物質(zhì) （本身非蠟），不溶于水和單一的有機溶劑），符合GJB1300-91規(guī)定，具有優(yōu)良的潤滑性能和抗硫化、氧化、潮濕、鹽霧、霉菌等腐蝕性能，能“既絕緣又導(dǎo)電”。典型工藝流程如圖4。

具體操作方法詳見OKUU0.005.014《DJB-823保護劑涂覆通用工藝規(guī)程》。主要應(yīng)用于印制板的接插部位、導(dǎo)軌，曝露在外的插頭、插座，電源開關(guān)、鍍金、鍍銀插件，以及軟線、彈簧、焊片、連接插件等的保護涂覆。

3.3三防過程確認

為檢驗公司三防過程狀態(tài)，規(guī)范三防過程的實際操作，按有關(guān)單位要求，進行了三防過程確認。

1）在1999年6月～7月期間，用海用CRT顯示器的部件、螺釘、面板把手及印制電路板等樣品，進行了三防漆噴涂并檢驗合格，送檢中國賽寶試驗室可靠性研究分析中心，按GJB4.10-83和GJB4.11-83標準進行試驗，符合要求，并出具了檢測報告。

2）在2007年11月～2008年4月期間，選用印制電路板、鑄鋁、鍛鋁、硬鋁、防銹鋁等試驗件，進行了三防漆噴涂并檢驗合格，送檢中國賽寶試驗室可靠性研究分析中心及公司試驗室，按GJB150.9-86、GJB150.10-86和GJB150.11-86標準進行了濕熱、霉菌和鹽霧試驗，符合要求，并出具了檢測報告。

3）應(yīng)某單位某型號產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性要求，在2008年4月～2008年6月期間，選用了機箱、研華主板、內(nèi)存、電源、鋁制結(jié)構(gòu)件及不銹鋼板等樣品，經(jīng)三防處理并檢驗合格后，在其單位指定的試驗中心按GJB150.10-86和GJB150.11-86進行了霉菌（28天）及鹽霧（96h）試驗，符合要求，并出具環(huán)境試驗報告。

3.4三防生產(chǎn)過程控制

1）三防生產(chǎn)過程全部由持證（特種工藝）上崗人員進行操作，每道工序都經(jīng)過嚴格的檢驗，合格后方可轉(zhuǎn)入下一道工序。2）每道工序都有相應(yīng)的工藝文件全面的指導(dǎo)生產(chǎn)。3）工藝人員全面跟蹤產(chǎn)品的三防生產(chǎn)，對出現(xiàn)的問題及時解決，使整個產(chǎn)品三防生產(chǎn)工藝得到有效的控制。4）三防生產(chǎn)中使用的通用、專用測試設(shè)備全部經(jīng)過檢定計量、標定。按公司程序文件QP/HD019-2002《監(jiān)視和測量裝置控制程序》要求對檢驗與生產(chǎn)共用的測試用儀器進行了精度驗證，確保測試產(chǎn)品數(shù)據(jù)的真實有效。5）三防生產(chǎn)現(xiàn)場按《生產(chǎn)現(xiàn)場管理制度》實行6S管理，其目的是對三防生產(chǎn)現(xiàn)場的多余物進行有效的控制，以求保障工作環(huán)境的整潔、有序，提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

6）為避免三防生產(chǎn)操作人員、檢驗人員及相關(guān)人員，在生產(chǎn)、檢驗等過程中，因接觸主板或芯片，造成主板或芯片損壞，影響產(chǎn)品質(zhì)量，要求生產(chǎn)、檢驗及相關(guān)人員必須戴靜電環(huán)、穿潔凈服。7）質(zhì)量巡檢員對整個三防生產(chǎn)過程進行巡檢，并配合工藝人員，隨時對三防生產(chǎn)現(xiàn)場的工藝情況進行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正，督促相關(guān)人員及時處理，并協(xié)同有關(guān)部門制訂相應(yīng)的措施予以預(yù)防[4]。8）每道工序均按有關(guān)的工藝規(guī)程配有三防記錄卡，在每道工序完成前或后，都須自己認真地自檢、互檢和專檢，并一一記錄在三防記錄卡、產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤卡上。9）對三防生產(chǎn)中出現(xiàn)的不合格品，嚴格按公司程序文件QP/HD004-2002《不合格品控制程序》要求進行審理，未經(jīng)審理的產(chǎn)品不得轉(zhuǎn)入下道工序，并要求相關(guān)部門分析故障原因，采取有效的糾正措施，原因不清、措施無效、未做到舉一反三不得轉(zhuǎn)入下道工序。

3.5三防專項課題研究

近年來，就三防工藝及技術(shù)展開了專項課題研究，如噴涂工藝持續(xù)改進、內(nèi)存條、硬盤三防實施、三防漆對塑封芯片散熱性能影響研究、三防漆對鋁制結(jié)構(gòu)件散熱性能影響研究等課題，不斷提升我公司三防工藝技術(shù)水平，為客戶提供更高防護能力的產(chǎn)品。

另外，在公司三防工藝發(fā)展的道路上，我公司積極和相關(guān)科研院所溝通交流，如成都電子10所，天津8357所，北京航天五院等，邀請專家到公司對某型號產(chǎn)品三防工作進行現(xiàn)場討論指導(dǎo)和指導(dǎo)，并對相關(guān)設(shè)計、生產(chǎn)、工藝人員進行三防工藝培訓(xùn)。

4.結(jié)束語

上述保護涂覆、元器件粘固、灌封及接插件防護等三防防護措施是公司成熟的、已定型的、在過去批生產(chǎn)中廣泛使用的工藝方法，完全能夠滿足各有關(guān)單位系列產(chǎn)品三防生產(chǎn)所必需的工藝質(zhì)量保證能力。

參考文獻

[1]余韜.計算機硬件日常使用及維護原則[J].信息與電腦（理論版），2018，{4}（19）：40-42+45.

[2]代新亮.新時期計算機維護策略研究[J].山西青年，2017，{4}（08）：265.

[3]吳訓(xùn)濤，孫偉.提高武器裝備三防性能的思考[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2021，57（04）：143-145.

[4]胡俊杰.淺談機柜設(shè)備三防工藝設(shè)計的研究[J].科技信息，2011，{4}（15）：512+503.

作者簡介：舒碧香（1976.07——）男，漢族，籍貫：湖南雙峰，職稱：工程師，學歷：本科，主要研究方向：抗惡劣環(huán)境加固電子設(shè)備結(jié)構(gòu)開發(fā)設(shè)計。