某大型雷达电源连接器的防护优化

孙艮芝

(中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽 合肥，230009)



某大型雷达电源连接器的防护优化

孙艮芝

(中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽 合肥，230009)

摘要：某大型雷达是我军主战雷达之一，其可靠性将直接关系到我国防空网的严密性。其核心部件的近百个DAM采用风冷设计，在实际部署使用过程中，由于其风机电源连接器插芯腐蚀导致风机组件报故。通过对该电源连接器的工况进行深入细致的分析和研究，找到了问题症结，优化了该电源连接器的密封、防护工艺，有效地提高了其环境适应性能，在实际的部署应用中，为该大型雷达的正常工作提供了有力保障。

关键词：电源连接器；海洋环境；防护优化

某大型雷达在北海某站服役，作为其核心部件的近百个DAM采用风冷设计，分别通过1个电源连接器给其中的2个额定电压为24 V、额定电流为810 mA的轴流风机提供直流电源，实现风控。2年后，监控显示DAM的温度出现异常，进一步检查发现轴流风机不能正常工作。本文通过对该电源连接器的故障现象进行深入分析和研究，找到了问题症结以及改进的方法，进一步完善了该插芯的防护工艺，在后期使用过程中取得了不错的效果。

1故障现象

经检查，故障有3类现象(见图1)。

图1　插芯腐蚀现象

现象1：2个轴流风机都不能正常工作。用手轻碰电源线，电源芯线与插芯分离，插芯及芯线有明显的腐蚀或放电烧蚀现象，零线未见腐蚀。

现象2：只有1个轴流风机不能正常工作。用手轻碰电源线，一根电源线与插芯分离，插芯及芯线有明显的腐蚀或放电烧蚀严重，另一根线缆与插芯不分离，再用力手拉，有的芯线与插芯不分离，有的分离，但芯线都有腐蚀现象，零线未见腐蚀。

现象3：2个轴流风机都正常工作。同样存在2种情况，一种是用手拉电源线，芯线与插芯分离，插芯有明显的腐蚀现象；另一种是用手拉电源线，芯线与插芯不分离，插芯有明显的腐蚀现象。

2问题分析

2.1海洋环境因素影响

2.1.1盐雾

盐雾中的氯化物是一种强电解质，在海洋环境的高温作用下，以气态形式存在，具有很强的渗透性，可以进入各细小的缝隙，温度降低时则会在所依附的表面形成一层连续的电解液膜，大大增强了金属表面液膜的导电性，促进了电化学腐蚀，能使许多金属表面防护层遭到破坏而失去保护作用，甚至引起打火、短路，致金属导线断裂、元器件失效或无法正常工作。

2.1.2湿度

湿度的波动和大气尘埃中的吸湿性杂质容易引起水分凝结，金属在大气中的腐蚀速率和相对湿度的关系曲线上存在1个拐点，当相对湿度低于拐点值时，金属腐蚀速度可以忽略；当相对湿度超过这个拐点值时，腐蚀就明显发生，这个拐点被称为临界相对湿度[1]。在相对湿度<75%的情况下，腐蚀速率增加很慢；但是当相对湿度约为75%时，腐蚀速率突然增大，并随相对湿度增加而进一步增大，且污染情况愈严重，增加趋势愈大。

2.2电化学腐蚀

金属接触到电解质溶液，发生原电池效应，比较活泼的金属原子失去电子而被氧化，腐蚀过程中有电流产生，叫做电化学腐蚀。电化学腐蚀是一种类似于电池中反应原理的电解过程。产生电化学腐蚀必须具备4个要素：电解质、阳极、阴极和电流通道(见图2)[2]。当4个必要条件同时具备时，就会发生腐蚀。

图2　产生电化腐蚀必须具备的4个要素

该电源连接器在半开放环境中使用，工作状态时尾部向上，封线体上端有凹槽，芯线与芯线、芯线与封线体间有间隙，易积潮积水，并通过间隙往下沉积，形成更强电解质的腐蚀介质；插芯为铜基镀金件，镀金层本身是不会发生腐蚀的，但因镀金层受成本和力学性能限制，厚度<2.5 μm[3]，存在孔隙，底部的铜基形成阳极，而镀金属层形成阴极；最后，由于涂金层、界面、铜基材和电解质都具有导电性，电流通道便形成了。

高温会加速电化学腐蚀。当电源电流通过时，会使连接器的电接触部位被腐蚀断裂，导致短路[4]，并伴随出现放电打火现象，既破坏了芯线和插芯的镀层和基材，又加速了腐蚀；同时，在放电打火时，如果瞬间电流超过了轴流风机的额定电流，就会造成风机失效。

3解决方案

为防止该电源连接器插芯腐蚀，应至少消除4个条件中的1项。结合实际，应从如下几个方面进行改进。

1)密封优化。密封设计失效及改进如图3所示。芯线与连接器尾塞间采用广泛用于密封、涂覆和小型元器件粘合的703胶进行密封，该胶具有优良的耐老化、防潮、电绝缘、流动性和抗电弧性能，可使插芯尾部焊接线缆处形成密闭的干燥环境，有效避免水气等易腐蚀环境的形成，不能形成腐蚀介质，切断电化腐蚀发生的动力学链，从而起到有效防腐的作用。

图3　密封设计失效及改进

2)防护优化。腐蚀速度与腐蚀生成物有关。铜腐蚀物多微孔，使得水继续渗透，而且它还会与水发生反应生成更多的化合物，能进一步加快腐蚀。镍腐蚀物则不透水汽，紧紧附着在金属表面，形成一层水汽阻挡层，镍的电化腐蚀往往得到了自我抑制。利用镀层分析仪对腐蚀的电源连接器插芯进行镀层分析，结果(见图4)显示，只有主要为增强产品导电性能的镀金层，没有中间的镀镍防护镀层。

图4　腐蚀插芯镀层检测结果

在防护改进方面，该电源连接器插芯设计增加了中间防护镀镍层，同时明确规定镀金层厚度≥3 μm，以提升产品环境适应性能，起到有效的防腐蚀作用。

4结语

通过对某大型雷达在天线阵面通电过程中出现DAM风机组件故障现象的原因进行分析，确定了海洋大气、湿度、温度及温度差对腐蚀的影响机理，有针对性地采取了密封改进、防护改进以及线缆改进等措施，有效地提高了电源连接器防护性能，在实际的部署应用中，为该大型雷达的正常工作提供了有利保障。

参考文献

[1] 冯绍彬，冯丽婷.钢丝化学镀铜工艺及铜层钝化防锈处理[J].金属制品，1999(4):20-21.

[2] Lees P W，闻春国.高可靠性连接器的防腐问题[J].机电元件，1996(1):20-22.

[3] 张勇强.铜基体镀金层大气变色机理分析及对策[J].机电元件，2011(2):12-19.

[4]章文捷.军用电子设备电连接器的防护[J].电子工艺技术，2005(5):292-293.

责任编辑郑练

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

中图分类号：TN 60

文献标志码:A

收稿日期：2015-11-17

作者简介：孙艮芝(1975-)，女，工程师，主要从事雷达产品运行保障等方面的研究。