你在電子工業(yè)中，“三防”設(shè)計(jì)是指防潮濕、防鹽霧、防霉菌設(shè)計(jì)。我國(guó)幅員遼闊，電子產(chǎn)品使用環(huán)境極其復(fù)雜，尤其是在沿海地帶的戶外使用的電子產(chǎn)品，必須具備完善的“三防”設(shè)計(jì)才能保證其正常工作?！叭馈痹O(shè)計(jì)是電子產(chǎn)品在各種不同的環(huán)境中正常運(yùn)行的重要保證，產(chǎn)品開發(fā)研制時(shí)即應(yīng)從電路設(shè)計(jì)、材料應(yīng)用、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)等諸方面進(jìn)行系統(tǒng)性的“三防”設(shè)計(jì)。
在電氣化應(yīng)用日益廣泛的現(xiàn)代社會(huì)里，電子工業(yè)的蓬勃發(fā)展是一個(gè)必然的趨勢(shì)?！叭馈痹O(shè)計(jì)的完善在電子產(chǎn)品的整個(gè)系統(tǒng)中顯得特別重要。
任何電子產(chǎn)品都是在一定的環(huán)境下工作的，而潮濕、鹽霧和霉菌會(huì)降低材料的絕緣強(qiáng)度，引起漏電、短路，從而導(dǎo)致電子故障和事故。因此，必須采取防止或減少環(huán)境條件對(duì)電子產(chǎn)品可靠性的不利影響，以保證電子產(chǎn)品工作中的各項(xiàng)性能，增加產(chǎn)品在惡劣環(huán)境中運(yùn)行的可靠性。
在絕大部分電子產(chǎn)品的整機(jī)設(shè)計(jì)中，“三防”設(shè)計(jì)都是非常關(guān)鍵的。本文綜合的分析了“三防”問題的產(chǎn)生的機(jī)理和實(shí)際“三防”設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)。
“三防”問題產(chǎn)生的機(jī)理
1、潮濕
當(dāng)空氣相對(duì)濕度大于80%時(shí)，電子產(chǎn)品中的有機(jī)和無機(jī)材料構(gòu)件由于受潮將增加重量、膨脹、變形，金屬結(jié)構(gòu)件腐蝕也會(huì)加速。如果絕緣材料選用及工藝處理不當(dāng)，則絕緣電阻會(huì)迅速下降，以致絕緣被擊穿。為保證電子產(chǎn)品的可靠性，防潮濕設(shè)計(jì)顯得特別重要。
2、鹽霧
鹽霧指懸浮在大氣中的氣溶液狀的Na2O粒子。它的形成主要是因?yàn)轱L(fēng)引起海面擾動(dòng)和漲、落潮時(shí)，海水相互間的沖擊和海浪拍擊海岸，致使很多海浪粒子拖入空中，水分發(fā)蒸后，留下一些極小的鹽粒，在大氣團(tuán)的平流和紊流交換作用下，這些鹽粒在空氣中散開來，并隨風(fēng)流動(dòng)形成沿海地區(qū)鹽霧。鹽霧與潮濕空氣結(jié)合時(shí)，其中所含的直徑很小的氯離子對(duì)金屬保護(hù)膜有穿透作用。鹽和水結(jié)合能使材料導(dǎo)電，故可使絕緣電阻降低，引起金屬電蝕、化學(xué)腐蝕加速，使金屬件與電鍍件受到破壞。在鹽霧環(huán)境中，各類端子搭接處腐蝕較為明顯：銅-銅接頭腐蝕比較輕；鋁-鋁接頭的腐蝕就很嚴(yán)重；銅-鋁接頭處則明顯可看出，鋁接頭側(cè)通常會(huì)白色斑斑，并有燒傷的痕跡。如果不加以預(yù)防，會(huì)造成空氣開關(guān)，隔離開關(guān)、接觸器，變壓器等設(shè)備的正常工作。
3、霉菌
霉菌在一定溫度、濕度（一般溫度在25℃~35℃，相對(duì)濕度在80%以上）的環(huán)境條件，繁殖生長(zhǎng)迅速，其分泌物形成的斑點(diǎn)影響產(chǎn)品外觀。這些分泌物所含的弱酸會(huì)使電工儀表的金屬細(xì)線腐蝕斷裂，損壞電路功能。尤其在光學(xué)檢測(cè)相關(guān)的儀器上長(zhǎng)霉，會(huì)使玻璃的反射和透光性能明顯下降，破壞光學(xué)性能。
霉菌在新陳代謝中能分泌出大量的酵素和有機(jī)酸，對(duì)材料進(jìn)行分解反應(yīng)或老化．影響材料的機(jī)械性能和外觀。特別是不抗霉菌的材料最容易被霉菌分解，并作為它的食物而直接被破壞，導(dǎo)致材料物理性能的明顯惡化。在絕緣材料上生長(zhǎng)的霉菌絲含有水分，水具有導(dǎo)電性，因而影響電子產(chǎn)品及材料的電氣性能。有時(shí)菌絲層會(huì)越過絕緣材料形成電氣回路，使絕緣材料的絕緣電阻明顯降低．通電時(shí)容易造成短路，燒壞儀器。菌絲還可能改變有效電容．而使設(shè)備的諧振電路不協(xié)調(diào)。這可能給某些電氣設(shè)備造成嚴(yán)重故障。菌絲還可能改變有效電容，而使設(shè)備的諧振電路不協(xié)調(diào)。這可能給某些電氣產(chǎn)品造成嚴(yán)重故障。
電子產(chǎn)品內(nèi)部的元器件材質(zhì)一般分為金屬與非金屬。金屬在水、鹽霧、霉菌的環(huán)境中會(huì)加快氧化腐蝕；非金屬在太陽光、氧、鹽霧以及粉塵中也會(huì)加快腐蝕。因此，必須采取防止發(fā)生氧化反應(yīng)的措施，防止環(huán)境因素對(duì)電氣產(chǎn)品因機(jī)械性能的變化導(dǎo)致電性能發(fā)生變化并對(duì)其造成破壞。“三防”設(shè)計(jì)就是調(diào)查產(chǎn)品在貯存、運(yùn)輸和工作過程中可能遇到潮濕、鹽霧、霉菌等環(huán)境影響因素，以便研究對(duì)策，采取有效措施，設(shè)計(jì)和制造耐環(huán)境的電氣產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的可靠性，這也是“三防”設(shè)計(jì)基本出發(fā)點(diǎn)。
關(guān)于“三防”設(shè)計(jì)的具體考慮
1 防潮濕設(shè)計(jì)
（1）采用噴涂、浸漬、灌封、憎水等工藝對(duì)重要器件進(jìn)行防水處理。
（2） 采用吸濕性較低的電子元器件和結(jié)構(gòu)材料。
（3）對(duì)局部防潮要求高的器件采用密封結(jié)構(gòu)。
（4） 改善整機(jī)使用環(huán)境，如采用空調(diào)、安裝加熱去濕裝置等。
（5） 對(duì)電子線路板表面浸涂丙稀酸膜層保護(hù)劑或硅酮樹脂膜層保護(hù)劑，避免潮氣的侵入。
（6） 對(duì)不經(jīng)常使用的設(shè)備，應(yīng)在電氣機(jī)柜內(nèi)放置適量干燥劑，然后用防塵罩套好。
2 防霉設(shè)計(jì)
（1） 控制環(huán)境條件來抑制霉菌生長(zhǎng)，例如采用防潮、通風(fēng)、降溫等措施。在機(jī)體內(nèi)部較關(guān)鍵的位置使用防霉涂層和封裝防霉劑。經(jīng)過完善的防霉處理的電氣產(chǎn)品能夠在平均溫度為30℃（86℉）、濕度為80%的環(huán)境中持續(xù)三年抑制霉菌生長(zhǎng)。
（2） 采用抗霉材料，如皮革含有天然有機(jī)物，極易受霉菌侵蝕。而無機(jī)礦物材料，則不易長(zhǎng)霉。
（3） 防霉包裝，對(duì)內(nèi)裝物進(jìn)行防潮，以降低包裝容器內(nèi)的相對(duì)濕度，并對(duì)包裝材料進(jìn)行防霉處理等。
3 防鹽霧設(shè)計(jì)
（1）采用密封結(jié)構(gòu)
① 電氣產(chǎn)品盡可能安裝在室內(nèi)，對(duì)于室外的電氣產(chǎn)品，外殼應(yīng)采用熱鍍鋅板和不銹鋼板。
② 電氣機(jī)柜達(dá)到IP54以上的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于一些大功率的電氣產(chǎn)品，可以采用水冷方式，避免因風(fēng)道設(shè)計(jì)造成的防護(hù)等級(jí)降低的情況，使電氣器件工作在一個(gè)密封的柜體中，減少鹽霧的侵蝕。
（2）采用鹽霧能力強(qiáng)的材料和工藝
① 緊固件及其它配件，采用不銹鋼材質(zhì)。
② 在電氣設(shè)備安裝時(shí)，可在導(dǎo)電端子搭接處接觸面涂敷導(dǎo)電膏，這樣可以有效的抗鹽霧腐蝕。
③ 用硅膠絕緣子取代瓷絕緣子。在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，瓷絕緣子上的沉積物被電離，形成導(dǎo)電性薄膜，產(chǎn)生電暈放電，使瓷絕緣子表面溫度產(chǎn)生不均勻升高，從而導(dǎo)致絕緣子爆裂。而硅膠絕緣子具有體積小、重量輕、耐污性能好；不需零值測(cè)量；所需的爬距比瓷和玻璃絕緣子所需爬距平均少30％。
④ 關(guān)鍵的金屬結(jié)構(gòu)件，全部采用熱鍍鋅板或不銹鋼板，增強(qiáng)防鹽霧腐蝕能力，提高機(jī)械使用壽命。
隨著我國(guó)電氣行業(yè)研制技術(shù)日趨成熟，各種電氣產(chǎn)品其使用地域不斷擴(kuò)展，使用條件越加惡劣。相應(yīng)的對(duì)電氣產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性的考核更加全面和嚴(yán)格，防潮濕、防鹽霧、防霉菌試驗(yàn)已經(jīng)成為考核其環(huán)境適應(yīng)性不可缺少的重要試驗(yàn)。深入了解自然界的“潮濕、鹽霧、霉菌”現(xiàn)象，分析它們?cè)囼?yàn)機(jī)理，對(duì)比現(xiàn)有電氣產(chǎn)品試驗(yàn)的結(jié)果，可對(duì)電氣的“三防”設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。
為了提高電氣產(chǎn)品的“三防”設(shè)計(jì)的可靠性，必須在方案論證與確定及設(shè)計(jì)階段就考慮產(chǎn)品的環(huán)境防護(hù)。環(huán)境防護(hù)的第一步是確定產(chǎn)品的工作環(huán)境，第二步是確定在這種環(huán)境條件下所用的元器件及材料的性能。若是這種性能不能滿足產(chǎn)品可靠性要求或處于臨界狀態(tài)量，就要采取環(huán)境防護(hù)措施，并且選擇耐環(huán)境的元器件和材料等。
通過以上分析可知，“三防”的重要性顯得十分突出。我們所要做的就是將電氣產(chǎn)品完善的“三防”設(shè)計(jì)在我們平時(shí)的電氣設(shè)計(jì)和機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)。
我們?cè)O(shè)計(jì)的一款戶外型太陽能控制器就充分考慮到“三防”設(shè)計(jì)的要求。 對(duì)其進(jìn)行“三防”處理的具體內(nèi)容包括：(a)對(duì)于箱體表面采用酸洗磷化處理后進(jìn)行靜電噴涂一層致密的塑粉層，經(jīng)高溫固化后可有效地對(duì)箱體表面進(jìn)行防護(hù)；(b)門鎖采用不銹鋼材質(zhì)；(c)蓋板和箱體之間采用自?shī)A緊橡膠密封圈；(d)內(nèi)部的控制線路板噴“三防漆”；(e)進(jìn)、出線采用防水端子密封等。
關(guān)于電子結(jié)構(gòu)三防的技術(shù)措施
1 材料防護(hù)
材料防護(hù)主要是指正確、合理地選取材料，并通過對(duì)材料(包括金屬材料和非金屬材料)輔以一定的工藝處理措施，以進(jìn)一步提高材料的耐環(huán)境變化能力。根據(jù)電子產(chǎn)品的實(shí)際使用環(huán)境分類及三防等級(jí)要求，選擇適當(dāng)?shù)牟牧蟻碇圃炝悴考＿x取材料是三防設(shè)計(jì)的第一步，也是關(guān)鍵的一步。
惡劣環(huán)境中工作的電子產(chǎn)品，面臨著鹽霧、銹蝕、霉菌、老化等各種環(huán)境問題，為了使電子產(chǎn)品能夠適應(yīng)各種惡劣環(huán)境，應(yīng)盡量選用耐腐蝕性好的金屬材料和不長(zhǎng)霉菌、耐老化的非金屬材料。耐腐蝕性好的金屬材料主要有，鋁合金、奧氏體型不銹鋼、鈦合金、金、鎳等，考慮到經(jīng)濟(jì)因素，通常選用鋁合金、不銹鋼、鈦合金等再涂覆金屬層或非金屬層。
選用材料時(shí)，應(yīng)了解材料的相容性問題，掌握材料的腐蝕機(jī)理、破壞肜式等。以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)能避免某些危險(xiǎn)性大的腐蝕形式，防止不同材料彼此相互作用、相互影響而引起腐蝕、老化等。因而根據(jù)材料的相容性合理地選擇鍍層以及不同類型金屬的合理選用是極為重要的。兩種材料的電位差越大腐蝕越嚴(yán)重。設(shè)計(jì)中，在同一種結(jié)構(gòu)中盡量選用同一種金屬材料，或者應(yīng)選用電極電位相近的材料，而且兩種材料的電位差應(yīng)小于0．25 V，否則在結(jié)構(gòu)上要采取相應(yīng)的防護(hù)措施，如表1中列出了常見可以相容(接觸)的一般材料。
當(dāng)下，軍用電子產(chǎn)品正朝著輕小型機(jī)動(dòng)方向發(fā)展，產(chǎn)品中許多零部件都將采用工程塑料制成，再要注意材料的霉菌和老化問題。選用環(huán)境適應(yīng)性較好的工程塑料，如聚碳酸酯、ABS、有機(jī)玻璃等。
2 結(jié)構(gòu)防護(hù)
結(jié)構(gòu)防護(hù)與材料防護(hù)同樣重要，在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，大多數(shù)的問題都能通過適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(結(jié)構(gòu)防護(hù))來避免。設(shè)計(jì)中，對(duì)局部部件或整機(jī)采取密封或半密封措施，將設(shè)備(或部件)與外界環(huán)境相隔離。各種箱體全部用鋁合金焊成一整體，機(jī)箱側(cè)板與箱體的連接處均加有導(dǎo)電橡膠制成的密封圈，機(jī)箱的外表面防護(hù)涂覆。為了避免由于機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力、積水或雜質(zhì)等引起的腐蝕，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還應(yīng)采取以下措施：
（1）避免積水結(jié)構(gòu)。產(chǎn)品的外型恰當(dāng)?shù)貎A斜，盡量減少孔、槽等，在可能積水和留存濕氣的空間開設(shè)排水和排氣孔，并避免凹凸不平的表面等。
（2）濕度較大的氣候環(huán)境下，盡量避免采用點(diǎn)焊、鉚接、螺紋緊固等結(jié)構(gòu)形式，優(yōu)先選用板金結(jié)構(gòu)或整體澆鑄機(jī)箱的結(jié)構(gòu)形式，以避免形成縫隙腐蝕，同時(shí)在能形成縫隙腐蝕處加以密封處理或加密封襯墊。
（3）同一種結(jié)構(gòu)中，如使用了不同類型的金屬，則應(yīng)在其中一種金屬上鍍涂上允許與第二種金屬相接觸的金屬鍍層，或兩種金屬材料均鍍上同一種金屬鍍層，或在兩種金屬之間涂絕緣保護(hù)層或放置襯墊，此時(shí)應(yīng)兼顧設(shè)備的電磁兼容性要求。
（4）在有可能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂開的情況下，應(yīng)注意避免引起應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)形式，并采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧┫齼?nèi)應(yīng)力。
（5）最容易發(fā)生腐蝕和最大腐蝕部位加厚構(gòu)件尺寸，通常稱為“腐蝕裕度”，一般取預(yù)期壽命所需量的兩倍。對(duì)于易受腐蝕損壞而必須經(jīng)常維護(hù)和更換的零件，應(yīng)從結(jié)構(gòu)上保證易于維修、更換。
3 工藝防護(hù)
除了從材料防護(hù)和結(jié)構(gòu)防護(hù)兩方面采取措施外．還應(yīng)采取工藝防護(hù)措施，以進(jìn)一步提高產(chǎn)品的三防能力。工藝防護(hù)我們通常采用的方法是表面化學(xué)覆蓋層及金屬和非金屬覆蓋層。按產(chǎn)品工作時(shí)所處的環(huán)境，我們將結(jié)構(gòu)件分為I型結(jié)構(gòu)件和Ⅱ型結(jié)構(gòu)件兩大類。I型結(jié)構(gòu)件表面在產(chǎn)品處于工作或行徑狀態(tài)時(shí)，其表面直接暴露在自然環(huán)境中或受自然環(huán)境岡素直接作用。Ⅱ型結(jié)構(gòu)件表面存產(chǎn)品處于工作或行徑狀態(tài)時(shí)，其表面不直接暴露在自然環(huán)境中。對(duì)于兩種不同類型的構(gòu)件表面應(yīng)采取不同的工藝防護(hù)措施。
（1）化學(xué)覆蓋層
用電化學(xué)或化學(xué)的方法使結(jié)構(gòu)件表面生產(chǎn)某種化合物而形成覆蓋層，以達(dá)到抗環(huán)境因素影響的目的。常用的方法有氧化、鈍化、磷化、陽極氧化等?；瘜W(xué)覆蓋層對(duì)I型和Ⅱ型表面都適用。
有色金屬及其合金通常采取化學(xué)氧化或陽極氧化處理來達(dá)到防護(hù)的目的。陽極氧化膜具有多孔性和絕緣性，有較強(qiáng)的吸附能力，可作為油漆的底層，涂漆后，可大大提高其耐腐蝕性。化學(xué)氧化膜除了具有較強(qiáng)的耐腐蝕性和吸附能力外，還能導(dǎo)電，所以經(jīng)常用于需要釋放靜電器件的表面處理。黑色金屬通常采用氧化和磷化處理。
（2）金屬和非金屬覆蓋層
金屬覆蓋層主要是通過電鍍、化學(xué)鍍、熱浸鍍、熱噴鍍等方法獲得。就是在耐環(huán)境能力差的結(jié)構(gòu)件表面覆蓋一層耐環(huán)境能力較強(qiáng)的金屬涂層，以提高整個(gè)構(gòu)件的三防能力。金屬覆蓋層對(duì)I型和Ⅱ型表面都適用。常用的金屬鍍層有鋅、鎳、銅、鉻、金等。選擇鍍層時(shí)，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品所要使用的環(huán)境要求，同時(shí)兼顧基體材料的特性以及材料的相容性要求。
非金屬覆蓋層有油漆涂覆層和塑料涂覆層。油漆涂覆層在非金屬覆蓋層中應(yīng)用的最為普遍，它具有一定的流動(dòng)性，能夠在物體表面形成一層連續(xù)薄膜，因而具有較好的防護(hù)作用。塑料涂覆層是采用環(huán)氧和聚乙烯等耐環(huán)境性能優(yōu)良的樹脂涂覆于被保護(hù)物表面。非金屬覆蓋層通常針對(duì)I型表面。
三防漆的種類很多，性能各異，漆種的選用應(yīng)根據(jù)油漆的性能、適用范圍以及產(chǎn)品的外形要求和實(shí)際使用環(huán)境而定。對(duì)于產(chǎn)品表面通常采用丙烯酸漆和聚氨脂漆，這兩種漆色擇優(yōu)、保光、保色性、耐水、耐磨性好，具有突出的抗大氣腐蝕性和三防性能，且耐熱性較高，附著力強(qiáng)。
掃一掃關(guān)注一品
