电子设备的三防设计

寇松江

（爱科迪信息通讯技术有限公司，北京，100070）

    在电子工业中，三防设计是指防潮湿、防盐雾、防霉菌设计。潮湿、盐雾和霉菌会腐蚀和破坏材料，导致产品的电气性能下降，机械强度降低，严重时会导致设备功能失效。在我国南方和沿海地区使用的，尤其是在户外使用的电子设备必须具备三防设计才能保证其正常工作。

一、 潮湿、盐雾、霉菌对电子设备的破坏

1.潮湿对设备的影响

    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气性能产生破坏。湿气往往溶解有氯化物、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，潮湿还为霉菌的生长提供了有利条件。

2.盐雾对电子设备的破坏

    盐雾的成分主要是NaCl和MgCl₂， NaC1和MgCI₂的显著特点是能从相对干燥的大气中吸附水分，当物体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。

    盐雾是电子设备损坏变质的一个重要原因，水分中溶解的盐具有两个独立的侵蚀作用；① 腐蚀许多金属和无机材料；② 提供一种活性电解质，使不同金属接触时产生电偶腐蚀，并促进具有不同电极电位的电解作用。盐雾主要对在海上和近海处使用的设备有影响，特别是在离海400m和高度约150m范围内，盐雾的腐蚀作用较大。

3.霉菌对电子设备的影响

    霉菌是单细胞xx，生长于植物和与各种普通材料上，靠孢子传播繁殖。霉菌成熟时会散落出大量的孢子，孢子随空气的流动而传播，因此，产品中只要空气中能进入的部分便有可能被霉菌污染。大多数霉菌能在温度26～32℃，相对湿度85°以上的环境中大量繁殖和生长。霉菌能够在暴露于空气中的大多数有机材料表面上生长，其中易受侵蚀的材料有羊毛、皮革、羽毛、术材等，塑料中的增塑剂、有机填料、颜料等也是霉菌的营养品。

    霉菌是潮湿的，当其跨过绝缘表面而繁殖时．可能引起短路。霉菌分泌出的酶对可许多有机物及矿物质有破坏作用。霉菌所造成的危害主要有以下几个方面：① 绝缘材料的绝缘电阻和抗电强度大幅度下降，绝缘材料中量长霉时，绝缘电阻大约下降到原来的1／100，抗电强度降低约65％ ，电容值和介电损耗角增大约3倍，微型电路板上的霉菌还可使线路间短路：② 塑料因增塑剂、填料被霉菌消耗而使塑性变差，加速了老化过程；③ xx橡胶制成的密封件被破坏，导致密封破坏；④因霉菌产生的分泌物对金属材料有电解作用，会对金属材料造成腐蚀破坏；⑤ 玻璃等光学零件，因采用表面镀层，长霉会损害其光学性能；⑥ 漆膜会被穿透．损失了保护作用，造成点腐蚀。

    在适当的温度、湿度和pH值条件下，霉菌几乎可以在任何表面生长．因此霉菌的侵蚀是一个不可忽视的因素。

二、三防设计的总体原则

    现代三防技术涉及到电路、材料、结构、工艺和技术管理的各个方面，必须进行总体设计。综合考虑产品的工作、运输及储存环境，应用先进技术、采用先进材料，精心设计，精心制造，只有这样才能提高其可靠性和环境适应能力。

1.结构设计

（1）选择耐蚀结构形式

    在结构的零部件设计时，要注意控制与腐蚀有关的各种几何因素，有效地将腐蚀控制措施体现到结构设计中去，从各种几何形状组合形式挑选出其中xxx地减轻腐蚀的形式是设计人员必须考虑的问题。

（a）避免采用易积存腐蚀介质、雨水或冷凝水的结构，采用各种行之有效的设计措施进行排水、排液通风。

（b）结构表面的形状应简单，过渡光滑合理，应避免结构过分复杂，随意组合的表面形式会使防腐蚀复杂化。

（c）当不同金属连接时，要考虑电偶腐蚀的影响。I型(暴露)表面的两种金属的电极电位差值应控制在0．25V以内，Ⅱ型(遮蔽)表面的两种金属电极电位差值应控制在0．5v以内。

（d）进行预防应力腐蚀、腐蚀疲劳的设计。

（e）零部件表面应明确规定粗糙度要求。

（f）两个相互连接的零件表面应尽量平直、完整，突出表面的紧固件尽量减少，{zh0}采用埋头铆钉和螺钉，必要时把突出表面的紧固件进行密封保护。

（2）选择易于镀覆的几何形状

    进行结构设计时，要考虑到金属镀覆和化学材料的局限性，选用易于镀覆的几何形状，一般应注意以下各点：

（a）复杂的结构形状会降低涂覆油漆的有效性，故应避免有尖锐凸出物。

（b）零件边缘处应使用圆角，以利于获得厚度适当、附着牢固的油漆涂层。

（c）表面结构应单一、致密、光滑和成型良好。

（d）结构焊缝必须完整、均匀并修平。

2.工艺设计

   工艺防护的主要手段为：镀、涂、密封；其中镀是基础，涂与密封起增强作用。

（1）I型(暴露)表面的防护

    I型(暴露)表面是指当设备处于工作或行进状态时暴露于自然环境的表面，或虽然未暴露于自然环境，但能够受到各种气候因素(温度、雨、冰雹、雪、雨雪、含盐大气、工业大气、阳光直接照射、尘埃、风沙等)直接作用的表面。工作环境比较恶劣，因此，必须选择好的涂覆系统。

    钢铁件采用热浸镀锌或采用喷砂→热浸镀锌→磷化底漆→锶黄底漆→聚氨酯面漆的工艺过程；

    铝合金件采用阳极氧化→聚氨酯清漆或采用导电氧化处理→锶黄底漆→面漆的工艺过程；

    铸件(铸铁或铸铝)采用喷砂→磷化底漆→铁红底漆(锌黄底漆) →面漆的工艺过程。

（2）Ⅱ型(遮蔽)表面的防护

    Ⅱ型(遮蔽)表面是指设备工作时不暴露于自然环境，且不会受到各种气候因素(温度、雨、冰雹、雪、雨雪及阳光直接照射、风沙等)直接作用的表面，Ⅱ型表面的暴露条件与室内环境相当。

    钢铁件采用镀锌彩钝化→锌黄底漆→面漆或采用磷化处理(磷化底漆) →铁红底漆→面漆的工艺过程；

    铝合金件，可采用导电氧化→锌黄底漆→面漆或采用阳极氧化→S01－3聚氨酯清漆的工艺过程。

3.防潮设计

    防潮设计的基本方法是对材料表面进行防潮处理，对元器件乃至整件进行密封、灌封、镶嵌、气体填充或液体填充；暴露的接触面应避免不同金属的接触，尤其要避免活泼金属和稳定金属的接触。可以采用单项或几项综合措施来防止湿气的影响。

    设计方法包括：采用具有防水、防霉、防锈蚀的材料；提供排水疏流系统或空气循环系统，xx湿气聚积物；采用干燥装置吸收湿气；采用保护涂层以防锈蚀；憎水处理以降低产品的吸水性或改变其亲水性能；浸渍、灌注和灌封，塑料封装和密封等。

4.防盐雾设计

    防盐雾设计的基本原则是：采用密封结构；选用耐盐雾材料(不锈钢或以塑料代替金属)；元件部件采用相应的防护措施，涂覆防盐雾涂层；不同金属间接触要防接触腐蚀。

5.防霉菌设计

    克服霉菌危害的主要措施有以下几个方面：选择不易长霉和耐霉性好的材料；将设备严格密封，并使其内部空气保持干燥(相对湿度低于65 )、清洁；设备表面涂覆防霉剂或防霉漆；利用紫外线照射防霉并消灭已生长的霉菌；在密封设备中充以高浓度的臭氧来消灭霉菌。

参考资料

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