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一一.三防的基本概念三防的基本概念1。三防的定义：。三防的定义：防湿热、防霉菌、防盐雾腐蚀。防湿热、防霉菌、防盐雾腐蚀。（简称：防潮、防霉、防盐雾或三防）（简称：防潮、防霉、防盐雾或三防）2。对三防定义的理解。对三防定义的理解 1）国外通称为）国外通称为 防腐蚀防腐蚀 技术技术 2）“三防三防”的真实含义：的真实含义：凡是由凡是由大气（候）环境大气（候）环境或或设备的平台环境设备的平台环境而引起而引起的设备所有故障都属于的设备所有故障都属于“三防三防”防护的范畴。而不仅限防护的范畴。而不仅限于防潮、防霉、防盐雾。于防潮、防霉、防盐雾。1 三防设计三防设计4.3 三防设计三防设计 1)定义定义 根据电子设备寿命期环境剖面及三防等级要求根据电子设备寿命期环境剖面及三防等级要求,对其系统设备和某些特定单元及部对其系统设备和某些特定单元及部件采取的防湿热件采取的防湿热,防霉菌防霉菌,防盐雾腐蚀的设计思想防盐雾腐蚀的设计思想,设计方法和防护工艺措施设计方法和防护工艺措施.2)原则原则a.将三防设计纳入到系统和设备的功能设计中将三防设计纳入到系统和设备的功能设计中,避免单纯的工艺防护和事后补救避免单纯的工艺防护和事后补救措施措施.b.按规范设计，避免设计的随意性。按规范设计，避免设计的随意性。c.三防新设计三防新设计,新工艺新工艺,新材料必须经试验、评审并制定典型工艺规范。新材料必须经试验、评审并制定典型工艺规范。d.设备及关键部件的三防性能设备及关键部件的三防性能,须按军标中有关规定进行试验须按军标中有关规定进行试验,以满足必需的环以满足必需的环境适应性要求境适应性要求.。e.跟踪设备在跟踪设备在(使用使用)寿命期内所出现的三防问题。寿命期内所出现的三防问题。2 4.6 主要术语主要术语4.6.1 相关术语相关术语1）寿命期环境剖面寿命期环境剖面（Life cycle environment profile-LCEP）LCEP用以表征设备在整个寿命期内会暴露于其中的环境或环境的用以表征设备在整个寿命期内会暴露于其中的环境或环境的综合，综合，LCEP应包括以下内容：应包括以下内容：a。从设备出厂验收、运输、贮存、使用、维修直到报废所遇到的环境应力。从设备出厂验收、运输、贮存、使用、维修直到报废所遇到的环境应力 的综合；的综合；b。每个寿命期阶段的环境条件相对和绝对限期出现的次数及频度的可能性。每个寿命期阶段的环境条件相对和绝对限期出现的次数及频度的可能性。c。LCEP是设备制造商在设计前应了解的信息是设备制造商在设计前应了解的信息,包括：包括：l使用或部署的地域；使用或部署的地域；l设备要安装、贮存或运输平台；设备要安装、贮存或运输平台；l有关相同或类似的设备在此平台环境条件下应用状况。有关相同或类似的设备在此平台环境条件下应用状况。LCEP应由设备制造商的三防专家制定，是设备三防设计和环境试验剪裁的主要依应由设备制造商的三防专家制定，是设备三防设计和环境试验剪裁的主要依据，它对要研制的设备在真实环境下的性能和幸存性方面的设计提供依据。它是个动据，它对要研制的设备在真实环境下的性能和幸存性方面的设计提供依据。它是个动态文件，一旦得到新的信息，它它应当定期修订更新。态文件，一旦得到新的信息，它它应当定期修订更新。LCEP应在设备的设计规格书中环境要求部分出现。应在设备的设计规格书中环境要求部分出现。3 主要术语主要术语2）平台环境（）平台环境（Platform environment）设备由于被连接到或装载于某一平台上后而经受的环境条件。平台设备由于被连接到或装载于某一平台上后而经受的环境条件。平台环境是由此平台和任何环境控制系统诱发或强迫作用造成的结果。环境是由此平台和任何环境控制系统诱发或强迫作用造成的结果。3）诱发环境（）诱发环境（Induced environment）主要是指人为的或设备产生的某一局部环境条件，也指自然环境强主要是指人为的或设备产生的某一局部环境条件，也指自然环境强迫作用和设备的物理化学特性综合影响造成的任何内部条件。迫作用和设备的物理化学特性综合影响造成的任何内部条件。4）环境适应性（）环境适应性（Environmental adaptability）电子设备、整机、分机、元器件以及材料在预期的环境中实现其功电子设备、整机、分机、元器件以及材料在预期的环境中实现其功能的能力。能的能力。4 主要术语主要术语 4.6.2.环境类型和三防等级环境类型和三防等级环境类型环境类型 防护等级防护等级环境环境(自然自然)类型的说明类型的说明民用民用 军品军品 A类类A二级二级温湿度受控的室内或被密封的有限温湿度受控的室内或被密封的有限空间内空间内.B类类B 一级一级不受控的环境不受控的环境,偶尔会偶尔会R.H 100%如如仓库仓库,地下室地下室,户外简单遮蔽等户外简单遮蔽等.C类类C恶劣环境如：恶劣环境如：海上舰船海上舰船,岛屿或距离海岸岛屿或距离海岸,盐碱盐碱地地3.7Km；冶炼，化工，皮革；冶炼，化工，皮革厂厂13Km 受有害物质（酸，碱，盐。受有害物质（酸，碱，盐。SO2 H2S 等）侵蚀。等）侵蚀。D类类 D 暴露在高真空和高辐射下暴露在高真空和高辐射下.(高冲击、振动）高冲击、振动）54.6.3 结构件分类结构件分类-按所处环境划分按所处环境划分 1)“”型表面和型表面和“”型表面型表面分类分类 定义定义 型型 (暴露暴露)表面表面 Type(exposed)surfaces型表面是指当设备处于工作或行进状态时型表面是指当设备处于工作或行进状态时,直接暴露直接暴露在自然环境中的表面或能受自然环境因素直接作用的在自然环境中的表面或能受自然环境因素直接作用的表面。自然环境因素包括：温度表面。自然环境因素包括：温度,湿度湿度,雨雨,雪雪,盐雾盐雾,日光日光及风沙等。例如，直接暴露在上述环境中任何设备的及风沙等。例如，直接暴露在上述环境中任何设备的外表面都是外表面都是型表面。型表面。型型(遮蔽遮蔽)表面表面Type(sheltered)surfaces型表面是指当设备处于工作或行进状态时型表面是指当设备处于工作或行进状态时,不直接暴不直接暴露在自然环境中的表面，并且不会受到雨露在自然环境中的表面，并且不会受到雨,雪雪,日光及风日光及风沙等直接作用的表面。如电子设备方仓的内表面，户沙等直接作用的表面。如电子设备方仓的内表面，户外机柜的内表面及内部的结构件。外机柜的内表面及内部的结构件。6 结构件分类结构件分类-按所处环境划分按所处环境划分2)结构件分类结构件分类 a.型结构件：处于型结构件：处于型面的结构件。型面的结构件。b.型结构件：处于型结构件：处于型面的结构件。型面的结构件。7 5.环保设计环保设计-指令及禁用物质指令及禁用物质文件文件(指令指令)lWEEE Directive(欧盟议会和欧盟理事会关于报废电子电气欧盟议会和欧盟理事会关于报废电子电气 设备指令设备指令)Directive of the European Parliament and of the Council on Waste Electrical and Electronic Equipment lRoHS(欧盟议会和欧盟理事会关于在电气电子设备中限制使用某些有害欧盟议会和欧盟理事会关于在电气电子设备中限制使用某些有害物质指令物质指令)Directive of the European Parliament and of the Council on the Restriction of the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical and Equipment.从从2006年年7月欧盟市场禁用以下物质：月欧盟市场禁用以下物质：l铅铅l汞汞l六价铬六价铬l镉镉l多溴联苯多溴联苯(PBB)l聚溴二苯醚聚溴二苯醚(PBDE)等等6种有毒物质。种有毒物质。8 环保设计环保设计-回收率、环保标识回收率、环保标识回收率回收率l回收率增加至设备重量的回收率增加至设备重量的 75%以上。以上。l组件、材料和物质再利用和再循环将增加至设备重量的组件、材料和物质再利用和再循环将增加至设备重量的65%以以上。上。环保标识环保标识l为便于分类收集生产者对投放市场的电子电气设备印有适当标为便于分类收集生产者对投放市场的电子电气设备印有适当标志。志。l标识：环保、分离回收、回收材料、设备分拆、包装材料等标标识：环保、分离回收、回收材料、设备分拆、包装材料等标识。识。9 环保设计环保设计-禁用物质的限量禁用物质的限量序号序号禁用物质禁用物质极限含量（极限含量（PPm）1石棉及石棉化合物石棉及石棉化合物02氯氟烃和碳卤化合物氯氟烃和碳卤化合物（一、二级臭氧耗损物）（一、二级臭氧耗损物）03卤代二恶英和呋喃卤代二恶英和呋喃04铅及其化合物铅及其化合物(乙酸铅、硝酸铅、硫酸铅）乙酸铅、硝酸铅、硫酸铅）8005汞及其化合物汞及其化合物1006镉及其化合物镉及其化合物 757六价铬及其化合物六价铬及其化合物9008多溴联苯（多溴联苯（PBB）及其衍生物）及其衍生物如多溴联苯醚（如多溴联苯醚（PBDE）多溴联苯氧化物（多溴联苯氧化物（PBDO）9009多氯联苯及其衍生物（多氯联苯及其衍生物（PCTS）510 6.三防的主要案例三防的主要案例6.1 三防设计的重要性及典型案例分析三防设计的重要性及典型案例分析.根据多年的统计分析：根据多年的统计分析：l事故中属设计不当或设计错误占事故中属设计不当或设计错误占 80%l由加工或工艺问题占由加工或工艺问题占20%6.2 造成三防事故的主要原因：造成三防事故的主要原因：没有设计规范的支撑、造成设计的随意性；没有设计规范的支撑、造成设计的随意性；对产品的（寿命期）环境剖面缺乏了解；对产品的（寿命期）环境剖面缺乏了解；认识上的片面：把三防技术仅看作是工艺问题；认识上的片面：把三防技术仅看作是工艺问题；缺乏对三防（自上而下）管理的力度。缺乏对三防（自上而下）管理的力度。11 三防失效案例一：三防失效案例一：选材错误选材错误l海上（舰船用）电子设备模块材料选用海上（舰船用）电子设备模块材料选用LY12（2A12），军检湿热），军检湿热240h，长白粉。，长白粉。采用喷三防漆保护。采用喷三防漆保护。l海上使用一年后，漆层底部长白粉（误认为长海上使用一年后，漆层底部长白粉（误认为长霉）霉）l应选用应选用LF系列防锈铝合金或者系列防锈铝合金或者LD31（6063）；不选硬铝。不选硬铝。12LY-12硬铝潮湿试验后腐蚀图片硬铝潮湿试验后腐蚀图片13 铸铝在潮湿环境下腐蚀图片铸铝在潮湿环境下腐蚀图片14有色金属材料的选用有色金属材料的选用-铝铝 几种铝合金性能比较几种铝合金性能比较材料材料抗张强度抗张强度 Mpa抗蚀性抗蚀性(无包铝无包铝)中性盐雾中性盐雾试验试验 (h)机械加工性能机械加工性能H112 O T4 T5 T65A06295315100切削性好切削性好 光洁度高光洁度高变形小变形小6061271100切削性好切削性好 光洁度高光洁度高变形小变形小6063164210100切削性好切削性好 光洁度高光洁度高变形小变形小2A12235235405 24切削性差切削性差 变形大变形大15三防失效案例二：三防失效案例二：电偶腐蚀电偶腐蚀l钛合金天线行架与铝合金接触，在沿海工作不到一年，钛合金天线行架与铝合金接触，在沿海工作不到一年，由于电偶腐蚀而散架，无法修复。由于电偶腐蚀而散架，无法修复。l铝合金盖板与镀银件接触导致铝合金腐蚀。铝合金盖板与镀银件接触导致铝合金腐蚀。l镀银模块于铝合金底座接触，导致铝底座腐蚀。镀银模块于铝合金底座接触，导致铝底座腐蚀。l镀银器件安装在铝合金面板上，湿热试验后导致铝面镀银器件安装在铝合金面板上，湿热试验后导致铝面板腐蚀，器件外壳改为镀镍后，通过试验。板腐蚀，器件外壳改为镀镍后，通过试验。lSMA高频连接器，用镀锌螺钉，在湿热环境高频连接器，用镀锌螺钉，在湿热环境6个月后，个月后，彩锌螺钉生锈，应选用不锈钢紧固件。彩锌螺钉生锈，应选用不锈钢紧固件。16 腐蚀案例腐蚀案例17三防失效案例三：三防失效案例三：应力腐蚀应力腐蚀l海军某舰，天线采用钢管焊接涂漆，二年后焊海军某舰，天线采用钢管焊接涂漆，二年后焊接处锈蚀而断裂。接处锈蚀而断裂。18 C类环境焊接处应力腐蚀类环境焊接处应力腐蚀19三防失效案例四：三防失效案例四：工艺设计（流程）错误工艺设计（流程）错误l机柜侧门镀彩锌后喷烘漆或喷粉（内侧未喷或机柜侧门镀彩锌后喷烘漆或喷粉（内侧未喷或局部需导电而保护），湿热试验后镀锌部位长局部需导电而保护），湿热试验后镀锌部位长白粉。白粉。l镀锌表面丝印文字符号，经高温烘拷后，彩锌镀锌表面丝印文字符号，经高温烘拷后，彩锌钝化膜失效，湿热后长白粉。钝化膜失效，湿热后长白粉。20三防失效案例五：三防失效案例五：对环境剖面了解不够对环境剖面了解不够l在东南沿海、海南等盐雾地区工作的电子设备在东南沿海、海南等盐雾地区工作的电子设备PCBA断线、器件失效。断线、器件失效。l该地区湿热、盐雾沉降量大或尘土中含盐而导该地区湿热、盐雾沉降量大或尘土中含盐而导致电化学腐蚀的结果。致电化学腐蚀的结果。2122C类环境铝合金选用不当腐蚀类环境铝合金选用不当腐蚀23 C类环境紧固件及结构件锈蚀类环境紧固件及结构件锈蚀24C类环境设备的紧固件锈蚀情况类环境设备的紧固件锈蚀情况25C类环境电缆橡胶密封套开裂漏水类环境电缆橡胶密封套开裂漏水26C类环境波导法兰漏水、结构件锈蚀类环境波导法兰漏水、结构件锈蚀27三防失效案例六：三防失效案例六：设计思想设计思想l海岸、舰船大、中型密封腔（如天线罩）积水海岸、舰船大、中型密封腔（如天线罩）积水这是因为：暴露于大气的密封件不可靠；一旦这是因为：暴露于大气的密封件不可靠；一旦密封失效，内部积水形成密封失效，内部积水形成RH100%l应设计成开放式结构，可采用防水透气阀（压应设计成开放式结构，可采用防水透气阀（压力平衡器）使内腔与大气相通。力平衡器）使内腔与大气相通。28三防失效案例七：三防失效案例七：不规范设计不规范设计l某埋地设备由于采用平垫（拼接）造成雨季漏某埋地设备由于采用平垫（拼接）造成雨季漏水。水。l正确设计：正确设计：低应力压缩密封，应采用低应力压缩密封，应采用“O”形圈或形圈或“D”形圈，不采用平垫。形圈，不采用平垫。29三防失效案例八：三防失效案例八：户外结构件锈蚀户外结构件锈蚀l户外设备（户外设备（C类、类、B类环境）钢结构件锈蚀；类环境）钢结构件锈蚀；紧固件锈蚀。紧固件锈蚀。l解决方案：解决方案：采用奥氏体不锈钢采用奥氏体不锈钢采用热浸锌（喷锌或喷铝）采用热浸锌（喷锌或喷铝）+喷漆（底漆喷漆（底漆+面漆面漆150200微米）重防护体系。微米）重防护体系。紧固件选用不锈钢（奥氏体）。紧固件选用不锈钢（奥氏体）。30 C类环境钢结构件锈蚀类环境钢结构件锈蚀31户外钢结构件户外钢结构件(C类环境类环境)腐蚀严重腐蚀严重32 B、B类环境钢结构件工艺处理不当导致锈蚀类环境钢结构件工艺处理不当导致锈蚀33三防失效案例九：包装三防失效案例九：包装(储存储存)失效失效 某厂军品显示器线路板采用铝塑真空包装某厂军品显示器线路板采用铝塑真空包装,储存在储存在长江流域（有霉雨季），二年后、发现有长霉：长江流域（有霉雨季），二年后、发现有长霉：a)扁平电缆表面严重长霉；扁平电缆表面严重长霉；b)减振橡胶板（不是硅橡胶）有白色点状霉点；减振橡胶板（不是硅橡胶）有白色点状霉点；c)连接器塑料件长霉；连接器塑料件长霉；d)纸标签（涂漆）长霉；纸标签（涂漆）长霉；e)铝合金结构件长白粉。铝合金结构件长白粉。f)原因原因：可能是热压封口处漏气，潮湿气进入，湿热的局部可能是热压封口处漏气，潮湿气进入，湿热的局部环境在高温环境下长霉。环境在高温环境下长霉。34案例十案例十:C类环境材料与器件失效类环境材料与器件失效1.热缩套管长霉热缩套管长霉2.某些热缩套管在高湿热环境下会长霉某些热缩套管在高湿热环境下会长霉,对这类材料需进行优选对这类材料需进行优选.2.连接器锈蚀连接器锈蚀 在在C类环境下类环境下,连接器不可采用铝合金镀镍连接器不可采用铝合金镀镍,因为镍层对铝基体而言是阴极镀层因为镍层对铝基体而言是阴极镀层.铝合金会铝合金会被腐蚀被腐蚀.应采用奥氏体不锈钢壳体应采用奥氏体不锈钢壳体.353637 案例十一案例十一:C类环境下微波器件密封失效腐蚀案例类环境下微波器件密封失效腐蚀案例 工作在工作在C类环境的微波器件通常是被密封类环境的微波器件通常是被密封在壳体内，即由在壳体内，即由C类环境转为类环境转为A类或类或B类环境。类环境。当密封失效后，微波器件将被腐蚀。当密封失效后，微波器件将被腐蚀。38 C类环境密封失效微波器件腐蚀类环境密封失效微波器件腐蚀39C类环境下密封失效微波器件腐蚀类环境下密封失效微波器件腐蚀40 腐蚀分析腐蚀分析41 42 三防失效案例十二：三防失效案例十二：选材重于防护选材重于防护(工艺工艺)l用于用于C类环境的结构材料采用铝合金的总成本类环境的结构材料采用铝合金的总成本(包括维护成本和风险包括维护成本和风险)要优于钢构件要优于钢构件.l某些结构件采用不锈钢会更合算某些结构件采用不锈钢会更合算.l采用工程塑料复合材料采用工程塑料复合材料(SMC),由于可批量生由于可批量生产和耐蚀性好产和耐蚀性好,是降低成本的方向是降低成本的方向.43 典型案例分析典型案例分析1.3 简单的总结简单的总结必须按设计规范设计必须按设计规范设计-做到有章可循做到有章可循,有法可依有法可依,减少设计减少设计上的随意性上的随意性.选材重于防护选材重于防护(工艺工艺).设计思想设计思想(方法论方法论)重于设计技术重于设计技术.需注意的几个问题需注意的几个问题:l电偶腐蚀电偶腐蚀l应力腐蚀应力腐蚀l缝隙腐蚀缝隙腐蚀l处理好降低成本与维护成本处理好降低成本与维护成本(可靠性成本可靠性成本)的关系的关系.l注重整个寿命期环境剖面的防护注重整个寿命期环境剖面的防护.44二二.环境环境(自然自然)适应性设计适应性设计1.环境条件分类环境条件分类 a.按自然气候分：如湿热、干热、暖温、寒温、寒冷按自然气候分：如湿热、干热、暖温、寒温、寒冷 b.按产品所处状态：如运输、贮存、使用等；按产品所处状态：如运输、贮存、使用等；c.按产品使用场合：室内、室外、舰船、车载、机载按产品使用场合：室内、室外、舰船、车载、机载 d.按环境因素的属性：如气候、机械、生物、电磁、特殊按环境因素的属性：如气候、机械、生物、电磁、特殊介质介质 第四种分类法是第四种分类法是70年代后期国际电工委员会推荐的分年代后期国际电工委员会推荐的分类法，适合于电工、电子产品。类法，适合于电工、电子产品。45 环境环境(自然自然)适应性设计适应性设计2.气候类型与环境因素气候类型与环境因素气候类型气候类型 日平均值的多年平均值日平均值的多年平均值低温低温 高温高温 当当RH95%时时 最高温度最高温度 ()最高绝对湿度最高绝对湿度 (g/m3)恒定湿热恒定湿热+17+33+3132湿湿 热热+12+35+2827极干热极干热+8+43+2624中等干热中等干热+0+35+2422干干 热热-10+35+2320暖暖 温温-15+30+2017寒寒 温温-29+29+1815寒寒 冷冷-45+25+1312极极 冷冷-55+26+181446 3.环境因素及其影响环境因素及其影响3.环境因素及其影响环境因素及其影响 3.1 温度温度 3.2 湿度湿度 3.3 粉尘粉尘 3.4 盐雾盐雾 3.5 游离腐蚀性气体游离腐蚀性气体(SO2 H2S SO3-)3.6 霉菌霉菌 3.7 昆虫昆虫,啮齿动物啮齿动物 3.8 太阳辐射（太阳辐射（紫外线、臭氧）紫外线、臭氧）473.1 温度的影响温度的影响环境因素环境因素影响因子影响因子 典型故障模式典型故障模式高温高温l材料热老化材料热老化l加速金属氧化加速金属氧化l结构变化结构变化l设备过热设备过热绝缘失效绝缘失效触点电阻变大触点电阻变大 EMIS材料电阻变坏材料电阻变坏元器件元器件(IC)损坏损坏,焊点脱开焊点脱开,着火等着火等导热脂导热脂,润滑脂流失润滑脂流失,失效失效.橡胶橡胶,塑料膨胀塑料膨胀,变形变形.机械故障机械故障(卡死卡死)低温低温凝露凝露,结冰结冰脆裂脆裂物理收缩物理收缩元器件失效元器件失效导致性能变坏；导致性能变坏；橡胶橡胶,塑料及元器件失效；塑料及元器件失效；结构变化结构变化,引起泄漏；引起泄漏；某些器件在超过其限度后性能下降或失效。某些器件在超过其限度后性能下降或失效。温度温度冲击冲击机械应力机械应力结构件失效结构件失效,焊接焊接,焊点开裂焊点开裂,粘接和灌封件损坏，涂粘接和灌封件损坏，涂层开裂、脱层等。层开裂、脱层等。48 温度的影响温度的影响1）温度有利一面）温度有利一面 高温对驱潮湿有利，并可防止凝露及露点的产生。高温对驱潮湿有利，并可防止凝露及露点的产生。2）负面影响）负面影响 当设备工作时会产生热量，机柜内部气压升高而气体当设备工作时会产生热量，机柜内部气压升高而气体外溢。而不工作时气温下降，则外部湿气及污染物会外溢。而不工作时气温下降，则外部湿气及污染物会进入机柜内。进入机柜内。49 3.2 湿度湿度l设备和工程材料腐蚀过程中设备和工程材料腐蚀过程中,水是主要的介质水是主要的介质.当大气中当大气中RH20%几乎所有腐蚀现象都停止几乎所有腐蚀现象都停止.因此防潮是三防中最重要的一环因此防潮是三防中最重要的一环.l当当RH达到达到60%时时,设备表面层会形成设备表面层会形成 24 个水分子厚的水膜个水分子厚的水膜.当有污染当有污染物溶入时物溶入时,会有化学反应产生会有化学反应产生.l当当RH达到达到 80%时时,会有会有 520个分子厚的水膜个分子厚的水膜,各种分子都可自由活动各种分子都可自由活动 当有碳元素存在当有碳元素存在,可能产生电化学反应可能产生电化学反应.l临界湿度临界湿度(Critical RH）-一种物质明显吸收水份的湿度。一种物质明显吸收水份的湿度。例如：例如：a。氯化钠：当在。氯化钠：当在20 时，时，CRH为为 75%b。铁或钢：当在。铁或钢：当在20 时，时，CRH为为 65%c。锌合金：当在。锌合金：当在20 时，时，CRH为为 70%l水分子很小，足以能穿透某些高分子材料的网状分子间隙而进入内部或水分子很小，足以能穿透某些高分子材料的网状分子间隙而进入内部或通过涂层的针孔而达到底层金属产生腐蚀。通过涂层的针孔而达到底层金属产生腐蚀。50 3.2.1 潮湿和冷凝潮湿和冷凝l对电子设备而言，潮湿是以三种形式存在：雨水，冷对电子设备而言，潮湿是以三种形式存在：雨水，冷凝和水汽。凝和水汽。l水是电解质，能溶解大量的腐蚀性离子对金属产生腐水是电解质，能溶解大量的腐蚀性离子对金属产生腐蚀。蚀。l当设备的某一处的温度低于当设备的某一处的温度低于“露点露点”（温度）时，该处（温度）时，该处表面：结构件或表面：结构件或PCBA会有凝露产生。会有凝露产生。l影响电路板的主要是凝露和灰尘，当凝露的水分蒸发影响电路板的主要是凝露和灰尘，当凝露的水分蒸发后，污染物就会以一圈的形式残留在电路板上，其中后，污染物就会以一圈的形式残留在电路板上，其中硫酸盐占的比例为硫酸盐占的比例为2560%，这一圈将是吸附潮湿，这一圈将是吸附潮湿，腐蚀腐蚀PCB及器件的源头。及器件的源头。l潮湿同时是酶菌、盐雾的载体。潮湿同时是酶菌、盐雾的载体。l潮湿潮湿+灰尘灰尘+盐雾盐雾.是是PCBA最大的腐蚀剂最大的腐蚀剂.51 密封容器内产生凝露的机理密封容器内产生凝露的机理相相对对湿湿度度(%)绝对湿度绝对湿度 (g/m3 )100 2 5 10 18 30 50 80 120 90 80 70 60 50 40 30 20-100102030405060 容器内温度容器内温度 52 3.2.2 湿热对设备的影响湿热对设备的影响l破坏防护渡层，加速电化学腐蚀；破坏防护渡层，加速电化学腐蚀；l结构件锈蚀，影响外观及功能；结构件锈蚀，影响外观及功能；l对电路板（对电路板（PCBA）可产生电流泄漏、信号串扰、枝）可产生电流泄漏、信号串扰、枝晶生长、导线断开；晶生长、导线断开；l绝缘材料受潮使绝缘电阻和耐压水平下降，造成短路、绝缘材料受潮使绝缘电阻和耐压水平下降，造成短路、爬电、飞弧甚至于火灾。爬电、飞弧甚至于火灾。l射频接口对潮湿更敏感；射频接口对潮湿更敏感；l微波器件功率下降，甚至于失效；微波器件功率下降，甚至于失效；lEMIS衬垫衬垫/铝合金产生电化学腐蚀而铝合金产生电化学腐蚀而EMC失效。失效。53 3.3 粉尘粉尘l粗尘粗尘：粗粉尘是直径在粗粉尘是直径在2.515微米的不规则颗粒微米的不规则颗粒,一一般不会引起故障般不会引起故障,电弧等问题电弧等问题.但影响连接器的接触但影响连接器的接触.l细尘：细尘：细尘是直径小于细尘是直径小于2.5微米的不规则颗粒微米的不规则颗粒,细尘落细尘落在在PCBA（单板）上有一定的附着力，须通过防静电（单板）上有一定的附着力，须通过防静电刷才可除去。刷才可除去。l细尘的腐蚀性很大，尤其是当含有腐蚀性的酸、碱、细尘的腐蚀性很大，尤其是当含有腐蚀性的酸、碱、盐时，当盐时，当RH大于大于60%时，能透过阻焊膜或敷形涂层将时，能透过阻焊膜或敷形涂层将铜导线腐蚀断开。铜导线腐蚀断开。l粉尘粉尘+盐雾盐雾+湿热对湿热对PCBA的腐蚀最大的腐蚀最大-C类区域常见类区域常见的案例。的案例。54 3.3.1 粉尘的成份粉尘的成份l大气中的污染物有三种存在形态大气中的污染物有三种存在形态：以气体形式以气体形式（H2S）；悬浮的有机或无机酸（硫酸、盐酸）；离）；悬浮的有机或无机酸（硫酸、盐酸）；离子悬浮棵粒物。所有这三类形态都依赖于潮湿才起腐子悬浮棵粒物。所有这三类形态都依赖于潮湿才起腐蚀作用。蚀作用。l气态腐蚀物在大气存在时间很短，会产生化学反应或气态腐蚀物在大气存在时间很短，会产生化学反应或被地表吸收。而悬浮的颗粒吸附离子污染物沉降于电被地表吸收。而悬浮的颗粒吸附离子污染物沉降于电子设备的内部而造成故障。这是野外电子设备失效的子设备的内部而造成故障。这是野外电子设备失效的共同之处。共同之处。l细尘中可溶性盐类的含量：不同地域细尘中可溶性盐类的含量：不同地域 含量差别较大，含量差别较大，沿海和被污染环境最高含量可达沿海和被污染环境最高含量可达20%以上。以上。553.3.2 细尘的成份分析细尘的成份分析l沿海某城市的一次细尘分析沿海某城市的一次细尘分析物质物质含碳有机物含碳有机物硫酸根离子硫酸根离子碳元素物碳元素物未知物未知物含量含量 563.3.3 污染物来源污染物来源）硫酸根离子）硫酸根离子l酸雨酸雨-主要是燃煤产生主要是燃煤产生SO2导致酸雨。导致酸雨。l铅铅-酸蓄电池的排放气体酸蓄电池的排放气体l化工厂、电镀厂的排放物。化工厂、电镀厂的排放物。2）卤素（氯离子）的来源卤素（氯离子）的来源l海洋大气环流，海风夹带的盐雾可深入大陆海洋大气环流，海风夹带的盐雾可深入大陆2050Km，悬浮，悬浮于空气被风扇带入设备内部。于空气被风扇带入设备内部。l土壤中含有盐碱（地）或在盐湖沙漠区域，沙尘中含有盐碱。土壤中含有盐碱（地）或在盐湖沙漠区域，沙尘中含有盐碱。573.3.4 粉尘的危害及防护粉尘的危害及防护1)粉尘的危害性粉尘的危害性l由于粉尘沉降在由于粉尘沉降在PCBA表面表面,产生电化学腐蚀产生电化学腐蚀,故障率增加故障率增加.l粉尘粉尘+湿热湿热+盐雾对盐雾对PCBA损害最大损害最大,沿海、沙漠（盐碱地）、沿海、沙漠（盐碱地）、淮河以南霉雨季节化工、矿区附近地区，电子设备故障最淮河以南霉雨季节化工、矿区附近地区，电子设备故障最多。多。2）粉尘的防护粉尘的防护l密封或半密封密封或半密封l防尘网防尘网-必需定期更换（须有备件及操作规程）必需定期更换（须有备件及操作规程）l定期清洁处理（刷除或清洗）定期清洁处理（刷除或清洗）583.4 盐雾盐雾1)盐雾的形成盐雾的形成 盐雾是海浪、潮汐及大气环流（季风）气压、日照等自然因素造成，盐雾是海浪、潮汐及大气环流（季风）气压、日照等自然因素造成，会随风飘落至内陆，其浓度随离海岸距离而递减，通常离海岸会随风飘落至内陆，其浓度随离海岸距离而递减，通常离海岸1Km处处为岸边的为岸边的 1%（但台风期会吹向更远）。（但台风期会吹向更远）。2）盐雾的危害性盐雾的危害性l使金属结构件镀层破坏；使金属结构件镀层破坏；l加速电化学腐蚀速度导致金属导线断裂、元器件失效。加速电化学腐蚀速度导致金属导线断裂、元器件失效。3）类似的腐蚀源）类似的腐蚀源l手汗中有盐、尿素、乳酸等化学物质，对电子设备回产生与盐雾手汗中有盐、尿素、乳酸等化学物质，对电子设备回产生与盐雾同样的腐蚀作用，因此在装配或使用过程中应戴手套，不可裸手同样的腐蚀作用，因此在装配或使用过程中应戴手套，不可裸手触摸镀层。触摸镀层。l焊剂中有卤素及酸性物，应进行清洗，并控制其残留浓度。焊剂中有卤素及酸性物，应进行清洗，并控制其残留浓度。593.5 有害气体有害气体1)大气中污染物存在的形式大气中污染物存在的形式l以气体形式以气体形式,如如 H2S SO2 O3 CO NH3l悬浮的有机酸和无机酸；悬浮的有机酸和无机酸；l离子悬浮棵粒；离子悬浮棵粒；这三种形态都依赖于潮湿才能起腐蚀作用这三种形态都依赖于潮湿才能起腐蚀作用。2)局部微环境的有害气体局部微环境的有害气体l橡胶、塑料、油漆、橡胶、塑料、油漆、PVC导线、包装材料释放的有害气体；导线、包装材料释放的有害气体；l有害气体：有害气体：H2S SO2 乙酸、甲醛、有机气氛、挥发性有乙酸、甲醛、有机气氛、挥发性有机硅类气氛等。机硅类气氛等。lRTV硅橡胶固化时释放的有害气体硅橡胶固化时释放的有害气体 -在密封机箱内在密封机箱内,禁用双组份缩合型硅橡胶；慎用禁用双组份缩合型硅橡胶；慎用RTV单单组份硅橡胶。组份硅橡胶。60 3.5.1 有害气体的危害性有害气体的危害性1)银层变色银层变色 H2S、SO2及其它含硫气氛在潮湿和紫外线作用下使镀银件产生化学反应生成及其它含硫气氛在潮湿和紫外线作用下使镀银件产生化学反应生成 Ag2S。2）加速银离子迁移加速银离子迁移 在潮湿和有电位差的条件下，银离子会发生迁移，而在潮湿和有电位差的条件下，银离子会发生迁移，而H2S、SO2会加速其迁移，结果是厚膜电路引线间短路会加速其迁移，结果是厚膜电路引线间短路而造成灾难性后果。而造成灾难性后果。3）镀层镀层l阴极镀层：阴极镀层：在潮湿条件下通过孔隙腐蚀底层金属；在电路板有电位差情况下会产生枝晶生长、造成短路、电弧在潮湿条件下通过孔隙腐蚀底层金属；在电路板有电位差情况下会产生枝晶生长、造成短路、电弧和潜在的失火源。和潜在的失火源。l阳极镀层阳极镀层：对镀锌等阳极镀层会破坏钝化膜从而加速腐蚀。对镀锌等阳极镀层会破坏钝化膜从而加速腐蚀。4）贵金属触点贵金属触点“中毒中毒”613.6 霉菌霉菌1)霉菌的危害霉菌的危害l霉菌吞噬和繁殖使有机材料绝缘性下降霉菌吞噬和繁殖使有机材料绝缘性下降,损坏而失损坏而失效效.l霉菌的代谢产物是有机酸霉菌的代谢产物是有机酸,影响绝缘性及抗电强度影响绝缘性及抗电强度而产生电弧而产生电弧.l长霉表面影响外观长霉表面影响外观.2)防范防范l尽量选用不长霉的材料尽量选用不长霉的材料;l如必须加防霉剂需考虑其它因素如必须加防霉剂需考虑其它因素.623.7 昆虫、噬齿动物（鼠害）昆虫、噬齿动物（鼠害）l啃噬电缆啃噬电缆,破坏结构破坏结构,破坏绝缘破坏绝缘.l垫窝引起短路垫窝引起短路.l鼠尿引起腐蚀鼠尿引起腐蚀.-在实际案例中在实际案例中,由鼠害导致的设备失效比由鼠害导致的设备失效比想象的要多想象的要多.633.8 太阳太阳 辐射辐射(紫外线、臭氧紫外线、臭氧)1)光老化光老化2)是对户外产品中非金属材料的重要试验项目是对户外产品中非金属材料的重要试验项目,很多材料（如橡胶、塑料）在很多材料（如橡胶、塑料）在户外会因紫外线、臭氧作用而降解、失效。户外会因紫外线、臭氧作用而降解、失效。2）实验方法实验方法：n大气暴露试验：真实、简单、环境多样性、但试验周期长。大气暴露试验：真实、简单、环境多样性、但试验周期长。n人工加速试验：快速、与大气暴露试验有较好的对应关系。人工加速试验：快速、与大气暴露试验有较好的对应关系。3）加速实验加速实验p材料：紫外线材料：紫外线 ASTM G53 使用使用UVB310nm 4h/60；4h/50 共共1000h。臭臭 氧氧 ASTM D518 暴露暴露70小时。小时。p试样：氙试样：氙 灯灯 GB 1252790（附录（附录A）1006 h 臭臭 氧氧 GB 1252790（附录（附录A）70 h p合格：不降解、无龟裂、强度变化合格：不降解、无龟裂、强度变化30%64 三三.三防设计技术三防设计技术 结构件材料和工艺选择结构件材料和工艺选择lA、B、C类环境下设计（选材）须遵守的原则；类环境下设计（选材）须遵守的原则；l各类环境下常见的腐蚀问题和设计应注意事项。各类环境下常见的腐蚀问题和设计应注意事项。1.A（D）类环境；）类环境；2.B类环境；类环境；3.C类环境。类环境。65 三防设计技术三防设计技术 1.A类环境防护类环境防护 （D 类类 环境）环境）66 1.A类环境的防护类环境的防护1.1 A类环境防护的概述类环境防护的概述nA类防护的材料和工艺选择范围广泛类防护的材料和工艺选择范围广泛.nA类防护的重点在于：类防护的重点在于：1)合理的选用材料合理的选用材料.2)局部喷涂。局部喷涂。3)金属（镀锌层）丝印。金属（镀锌层）丝印。4)EMC材料的接触腐蚀。材料的接触腐蚀。5)运输、储存环境剖面的不可预见性。运输、储存环境剖面的不可预见性。671.2 金属材料的选用金属材料的选用-a 黑色金属黑色金属 a-1 钢板（常用品种）钢板（常用品种）分类分类 常用牌号常用牌号1冷轧钢板冷轧钢板碳素结构钢碳素结构钢08 08F2热轧钢板热轧钢板碳素结构钢碳素结构钢Q235A SPHC（薄板（薄板2.5mm）3预镀钢板预镀钢板电镀锌电镀锌 （耐指纹）（耐指纹）DX24热浸锌热浸锌5覆铝锌板覆铝锌板 （热浸镀铝锌合金）（热浸镀铝锌合金）铝的含量不同，其性能有差异铝的含量不同，其性能有差异6镀锡板镀锡板 （马口铁马口铁）7不锈钢板不锈钢板奥氏体奥氏体（普通、镜面、磨砂、拉丝）普通、镜面、磨砂、拉丝）303、304、316、1Cr18Ni9Ti8弹簧钢带弹簧钢带65锰、不锈钢锰、不锈钢65Mn SUS301（1Cr17Ni17）68 黑色金属材料的选用和防护黑色金属材料的选用和防护基材基材表面处理表面处理防护原理防护原理 耐蚀性耐蚀性（中性盐雾试验）（中性盐雾试验）注意事项注意事项预镀钢预镀钢板板（预镀）（预镀）预镀锌膜厚预镀锌膜厚 13 微米微米热镀锌膜厚热镀锌膜厚 520微米微米平板面平板面24h无腐蚀无腐蚀限限A类使用，切口边会类使用，切口边会锈蚀，须隐蔽。锈蚀，须隐蔽。冷冷轧轧板板或或钢件钢件电镀锌电镀锌镀层厚镀层厚 612微米（微米（A）镀锌镍层镀锌镍层10微米（微米（B、C）Cr+6钝化钝化-168hCr+3钝化钝化-72/48h对手汗敏感；高温钝化对手汗敏感；高温钝化层破坏耐蚀下降。层破坏耐蚀下降。镀铜镀铜+镍镍Fe/Ep.Cu20 Ni304872h耐磨、装饰耐磨、装饰镀铜镀铜+镍镍+铬铬Fe/Ep.Cu20 Ni30 Cr0,34872h耐磨耐磨不锈钢不锈钢钝化钝化选用奥氏体材料选用奥氏体材料48 h优选优选304、316或或 1Cr18Ni9Ti钢板钢板（件）（件）磷化（或镀磷化（或镀锌）锌）+喷漆、喷漆、（喷粉）（喷粉）厚度厚度 80120 微米微米500 h户外构件需热浸锌户外构件需热浸锌+有机有机涂层（重防护）涂层（重防护）69 b。有