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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。“三防”設(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(kāi)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)。“三防”設(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(wèn)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(wèn)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(wú)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(kāi)來(lái)，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(lèi)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?chē)?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(kāi)關(guān)，隔離開(kāi)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(guò)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(yáng)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(guò)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(shù)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(lái)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(guò)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(wú)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(guò)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(yáng)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(mén)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(guò)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(lèi)及三防等級(jí)要求，選擇適當(dāng)?shù)牟牧蟻?lái)制造零部件。選取材料是三防設(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(wèn)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(wèn)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(lèi)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(jiàn)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(wèn)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(wèn)題都能通過(guò)適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(結(jié)構(gòu)防護(hù))來(lái)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(kāi)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(lèi)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(kāi)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(lèi)。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(lèi)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(yáng)極氧化等。化學(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(yáng)極氧化處理來(lái)達(dá)到防護(hù)的目的。陽(yáng)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(guò)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(shù)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(lèi)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)。