管窥海洋大气环境下电子设备的防腐控制技术

摘 要： 作为现代化操作的重要工具，电子设备具有很强的安全性及准确性，在各个行业都具备重要的作用和意义。中国沿海城市较多，为确保电子设备能在海洋环境下正常、安全、准确地进行日常数据采集、信息交互等工作，本文通过对天气变化及海洋条件多变性、电子设备与传统金属设备差异性的分析，探究如何在海洋大气环境下做好电子设备的防腐控制技术。

关键词： 海洋大气;电子设备;防腐控制

海洋大气环境存在很多的变化因素，这些因素对电子设备都有一定的腐蚀作用。与传统金属设备相比，电子设备的部件及线路较多，这些电子元件更容易受到大气变化产生腐蚀，如潮湿天气、海水的盐雾、水汽等。因此，电子设备的防腐控制技术成为当前重点探究的问题，想要实现防腐控制，就必须隔绝电子设备与海洋大气环境的大面积接触，确保电子设备在密闭可靠的空间下进行运作。

一、海洋大气环境分析

海洋大气环境是大气环境中产生腐蚀现象较为严重的环境，由于海洋环境湿度大，并且出现很强的盐雾及干湿交替现象，因此对电子设备及金属部件都有很大的影响。海洋大气中的氯离子含量很高，很多金属在海水中很难建立起有效的钝态，钝化膜因此受到局部的损坏，腐蚀现象也随之而来，除了氯离子的影响外，还存在湿度、盐雾、pH值、含氧度等重要因素。

二、海洋环境下电子设备腐蚀原理

（1）盐雾形成。盐雾是以多种不同的微颗粒离子混合存在的物质，其质量一般在10-11～10-5mg之间，颗粒直径在20um以下。这些微颗粒会随着气流扩散而发生水分蒸发，最后形成微细的盐粒。盐雾腐蚀属于电化学腐蚀，由于盐雾中存在大量的氯离子，当氯离子吸收一定水分的时候，就会电离出金属阳离子和非金属阴离子。同时，氯离子是一种很强的电解质且带有一定的吸湿性，在形成微电池系统的环境下，电荷传递形成回路的过程就会发生相对的腐蚀现象。

（2）盐雾条件。海洋大气环境下发生盐雾物质需要一定的条件，主要是与温度及湿度有着重要的影响。第一，湿度。当海洋环境湿度大于60%且小于70%的时候，金属表面不易形成水膜，难以发生电解反应，因此腐蚀程度相对较低。当湿度大于70%的时候，水膜达到一定的厚度，电子设备的腐蚀就会很明显。第二，温度。大气环境的温度与盐雾腐蚀有着直接的关系，温度会影响到盐雾微颗粒的大小，从而影响到这些微颗粒是否能够穿透设备进行腐蚀。根据相关实验表明，当达到一定温度的情况下，盐雾微颗粒就会变小，穿透力也会增强。

三、电子设备的特点分析

（1）电子部件多。电子设备中含有大量的元器件，这些器件大部分都是导体、半导体、金属或合金，属于极易发生电解反应的材料。加上电子元器件本身都是精密部件，当盐雾微颗粒达到一定程度就会穿透到这些元器件中，器件之间的间隙小很容易形成电流通路，因此防腐的难度相当大。

（2）机箱封闭弱。为了满足日常检修及散热需求，电子设备机箱及外壳封闭性不强，加大了防腐控制的难度。当机箱封闭性不够的时候，潮湿及盐雾现象就会更容易进入电子设备中，从而引起设备内部的腐蚀。

四、在海洋环境下电子设备防腐技术研究

（一）建立完善的顶层预判体系和制度

（1）开展典型环境下电子设备的腐蚀数据收集工作，对采集到的具体数据进行分析、挖掘和利用，确定设备的易腐蚀部位和防护体系中的薄弱环节，明确技术攻关方向和目标，开展关键技术研究。

（2）开展人工加速试验验证，获得典型区域及电子产品加速试验的基本剖面。通过环境试验对比，确定海洋环境特征故障模式和故障机理，建立腐蚀关系模型。

（3）电子设备腐蚀防护技术全生命周期研究，对当前电子产品腐蚀问题所面临的关键性技术问题，开展全生命周期腐蚀防护控制研究。结合现有“三防”要求，通过腐蚀故障分析和对比环境试验，确定是否能够满足腐蚀防护的要求，不能满足的话，找出薄弱环节，提出三防优化设计建议。另一方面，通过防护产品确定最佳防护材料和使用技术条件。在理论研究的基础上，开展腐蚀防护最佳周期确定方法研究，提出防护技术要求，解决海洋环境下的环境适应性问题。

（二）完善结构设计

结构形式对设备耐候性的影响是非常显著的，不良的结构形式可以说是一种先天性缺陷并且很难在后天进行弥补。结构设计的前端就要考虑所采用的材料和结构形式必须有表面处理等防护工艺技术的支持。设计时需要遵循的原则有：

（1）尽量避免小孔、缝隙和积水的结构形式;

（2）结构焊缝必须完整、匀称或者适当修平;

（3）尽量避免不同类型金属接触，以防止电化学腐蚀的发生;

（4）异种金属的配合面应设计得可以进行有效隔离;

（5）选择合适的密封设计，关键部件采用密封措施，将金属与大气环境进行隔绝。

（三）建立复合防护涂层体系

通过建立防护涂层，可以直接将设备本体与外界腐蚀因素有效隔绝，在设备表面采用双层防护体系，底漆采用结合力和耐蚀性能良好的环氧聚酰胺涂层，面漆使用耐候性、耐化學介质及耐久性较好的脂肪族聚氨酯涂层。同时可以考虑将采用仿生技术的低表面能涂层与面漆结合建立复合防护体系，减少水汽在设备表面的附着时间和概率，复合防护涂层的建立同时需要兼顾多方面因素，不仅要考虑其防腐蚀性能，还要考虑其耐候性、抗菌性、耐久性等多种性能的平衡统一。

总而言之，海洋大气环境对电子设备的腐蚀无法完全避免，一是电子设备本身因提升功能/性能指标而牺牲防腐蚀能力，二是大气环境的随机变化对电子设备防腐蚀能力提出更高考验。因此，在防控过程中，需要根据认真分析不同电子设备的特点及工艺，从各种有效的防控技术进行反复试验及总结，采取合理的防护措施，不断优化及调整腐蚀防护技术方案，从而提高电子设备的防腐质量及技术能力。

参考文献：

[1]郁大照，张代国，王琳，等.南海海洋环境下机载电子设备的腐蚀及外场防护对策[J].装备环境工程，2019（7）：8-12.

作者简介： 周雯（1989—），女，湖南衡阳人，就职于中国电子科技集团公司第二十研究所，工程师。