管窺海洋大氣環境下電子設備的防腐控制技術

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

關鍵詞： 海洋大氣;電子設備;防腐控制

海洋大氣環境存在很多的變化因素，這些因素對電子設備都有一定的腐蝕作用。與傳統金屬設備相比，電子設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生腐蝕，如潮濕天氣、海水的鹽霧、水汽等。因此，電子設備的防腐控制技術成為當前重點探究的問題，想要實現防腐控制，就必須隔絕電子設備與海洋大氣環境的大面積接觸，確保電子設備在密閉可靠的空間下進行運作。

一、海洋大氣環境分析

海洋大氣環境是大氣環境中產生腐蝕現象較為嚴重的環境，由于海洋環境濕度大，并且出現很強的鹽霧及干濕交替現象，因此對電子設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，鈍化膜因此受到局部的損壞，腐蝕現象也隨之而來，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、海洋環境下電子設備腐蝕原理

（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，其質量一般在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生水分蒸發，最后形成微細的鹽粒。鹽霧腐蝕屬于電化學腐蝕，由于鹽霧中存在大量的氯離子，當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且帶有一定的吸濕性，在形成微電池系統的環境下，電荷傳遞形成回路的過程就會發生相對的腐蝕現象。

（2）鹽霧條件。海洋大氣環境下發生鹽霧物質需要一定的條件，主要是與溫度及濕度有著重要的影響。第一，濕度。當海洋環境濕度大于60%且小于70%的時候，金屬表面不易形成水膜，難以發生電解反應，因此腐蝕程度相對較低。當濕度大于70%的時候，水膜達到一定的厚度，電子設備的腐蝕就會很明顯。第二，溫度。大氣環境的溫度與鹽霧腐蝕有著直接的關系，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備進行腐蝕。根據相關實驗表明，當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、電子設備的特點分析

（1）電子部件多。電子設備中含有大量的元器件，這些器件大部分都是導體、半導體、金屬或合金，屬于極易發生電解反應的材料。加上電子元器件本身都是精密部件，當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大。

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

四、在海洋環境下電子設備防腐技術研究

（一）建立完善的頂層預判體系和制度

（1）開展典型環境下電子設備的腐蝕數據收集工作，對采集到的具體數據進行分析、挖掘和利用，確定設備的易腐蝕部位和防護體系中的薄弱環節，明確技術攻關方向和目標，開展關鍵技術研究。

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

（3）電子設備腐蝕防護技術全生命周期研究，對當前電子產品腐蝕問題所面臨的關鍵性技術問題，開展全生命周期腐蝕防護控制研究。結合現有“三防”要求，通過腐蝕故障分析和對比環境試驗，確定是否能夠滿足腐蝕防護的要求，不能滿足的話，找出薄弱環節，提出三防優化設計建議。另一方面，通過防護產品確定最佳防護材料和使用技術條件。在理論研究的基礎上，開展腐蝕防護最佳周期確定方法研究，提出防護技術要求，解決海洋環境下的環境適應性問題。

（二）完善結構設計

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

（1）盡量避免小孔、縫隙和積水的結構形式;

（2）結構焊縫必須完整、勻稱或者適當修平;

（3）盡量避免不同類型金屬接觸，以防止電化學腐蝕的發生;

（4）異種金屬的配合面應設計得可以進行有效隔離;

（5）選擇合適的密封設計，關鍵部件采用密封措施，將金屬與大氣環境進行隔絕。

（三）建立復合防護涂層體系

通過建立防護涂層，可以直接將設備本體與外界腐蝕因素有效隔絕，在設備表面采用雙層防護體系，底漆采用結合力和耐蝕性能良好的環氧聚酰胺涂層，面漆使用耐候性、耐化學介質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的低表面能涂層與面漆結合建立復合防護體系，減少水汽在設備表面的附著時間和概率，復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一。

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

參考文獻：

[1]郁大照，張代國，王琳，等.南海海洋環境下機載電子設備的腐蝕及外場防護對策[J].裝備環境工程，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。