海洋大气环境电子设备腐蚀控制技术研究

李猛

摘 要：电子设备在海洋大气等恶劣环境下容易出现腐蚀等问题，导致电子设备出现故障，严重者会出现设备瘫痪等现象。在充分认识海洋大气环境及腐蚀机理的基础上，结合电子设备结构及腐蚀特点开展防腐蚀环境控制技术研究，能够提升电子设备的工程防护能力。

关键词：海洋大气;电子设备;腐蚀;控制

我國幅员辽阔，海洋面积广阔，对于电子设备来说，在海洋大气环境下面临严重的腐蚀问题。电子设备大多结构复杂，集成性高，是现代化设备的重要组成部分。因此，开展电子设备腐蚀控制技术研究具有重要的现实意义和应用价值。

1 海洋大气环境腐蚀机理

海水蒸发会形成含有一定盐分的大气环境，即海洋大气环境，其中盐雾为最主要的特征。盐雾由不同粒径的氯离子、硫酸盐离子、杂质等成分组成，粒径一般小于5 μm，具有扩散距离远、分布范围广的特点[1]。盐雾在飘散过程中，随着水分的逐渐蒸发会形成液滴甚至干盐粒。在我国沿海地区，地面以上三公里区域盐雾浓度最大。

海洋大气环境腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类，前者指的是金属与其接触到的物质之间发生化学反应进而导致腐蚀的现象;后者指的是金属或者合金与电解质溶液接触时出现的原电池反应，海洋大气环境腐蚀多属于电化学腐蚀的范畴。盐雾中的氯离子是强电解质，吸湿能力较强，可以吸附空气中的水分并将其溶解在金属表面，形成原动力微电池系统，从而使金属发生腐蚀。研究显示，盐雾腐蚀与空气湿度呈正相关的变化关系。当空气相对湿度超过70%时，金属表面容易形成水膜，盐雾腐蚀程度高。此外，盐雾腐蚀与空气温度也呈现出正相关的变化关系，在一定温度范围内，温度升高，盐雾粒径变小、氯离子穿透能力增强。在环境温度高于25℃、相对湿度大于65%情况下，盐雾对金属的腐蚀程度较强[2]。

2 电子设备结构及腐蚀特点

从总体结构方面来看，电子设备使用电子元件较多，接点、焊点较多，防护难度大，容易出现腐蚀问题;电子设备元件多为导体、合金等材料，与盐雾作用容易产生电化学腐蚀现象;受散热、维修等因素的制约，电子设备机箱设计难度大，盐雾容易侵入其中，进而产生腐蚀现象。

从设计制造工艺方面来看，电子设备工艺精密，实施腐蚀防护难度大，导致其耐腐蚀能力降低;电子设备接点较多，容易出现微小缝隙，在盐雾腐蚀作用下容易产生缝隙;不同电子器件之间间隙较小，在海洋大气环境下，不同器件之间容易形成微电流回路，出现电化学腐蚀问题;电子设备连接件材质多以铜、铝等金属为主，容易形成电偶腐蚀。

从工作运行特点来看，电子设备线路多、位置分散，腐蚀控制难度大;器件众多，难以实施统一腐蚀控制标准，设备出现故障概率大。

3 防腐控制技术

从材料与结构方面来看。在设备基材的使用上，选择具有较好腐蚀防护能力的材料。综合考虑电子设备的生产工艺、性能等特点，选择适合机箱、线路、壳体的耐腐蚀材料。采用封闭、正压设计，阻止盐雾进入设备内部，避免盐雾腐蚀现象的出现。

从部件与线路方面来看。优先选择防盐雾、耐腐蚀的部件。采用浸涂法，该方法附着力好，不影响器件的工作性能，对盐雾以及水蒸气等具有较好的隔绝性能，阻止其进入部件内部。确保焊点、焊缝平滑无缝隙，螺接面紧密平整，不同连接体连接前进行表面处理。外部电气插头采用密封胶等进行密封处理，防止盐雾、水蒸气进入插头。长线路建议选用密闭、耐腐蚀的电缆，两端进行密封处理;短线路使用具有防护功能的塑料套管、漆包线等材料进行密封。

从结构材料表面防腐方面来看。设备箱体等结构喷涂耐腐蚀材料涂层，降低盐雾等气体与金属结构直接接触的概率。

从防腐介质方面来看。应用防锈油、吸湿干燥剂以及气相缓蚀剂等防腐介质对局部空间内的设备进行保护。需要特别强调的是，气相缓蚀剂在常温下能够缓慢释放出保护性气体，进行减少盐雾等气体的腐蚀。

4 防腐环境控制技术

对于电子设备来说，最有效可靠的腐蚀保护技术是利用降温、除湿等措施将电子设备置于低腐蚀甚至无腐蚀的环境中。常见的防腐环境控制技术包括温湿度环境控制技术、分离除盐技术、盐雾过滤器技术等。

第一，温湿度环境控制技术。从前文海洋大气环境腐蚀机理部分的论述可以知道，高温度、高湿度环境下电子设备腐蚀速度加快，比如温度每提升10℃，腐蚀速度提升近2倍。基于腐蚀机理分析，可以利用降温、除湿等环境控制技术降低金属与氯离子的化学反应速度，现阶段常将温度控制在20℃～25℃之间，相对湿度控制在45%～55%之间[3]。

第二，分离除盐技术。常见的分离除盐技术包括雾化喷淋除盐技术、超重力分离除盐技术以及离心力分离除盐技术等。其中雾化喷淋除盐技术的原理是应用专用设备得到雾化的微小水滴，雾化小水滴与氯离子碰撞、聚集后形成较大的水滴并沉降于水池中。超重力分离除盐技术指的是盐雾等潮湿性气体在转子高速旋转的超重力环境下，盐雾颗粒能够被有效的捕捉到，在排出时实现水、气分离。这种方式具有较高的除盐效率，综合去除率高达99%。离心力分离除盐技术指的是利用旋风分离器将较重的盐雾颗粒分离出来。超重力分离除盐技术对于粒径在3 μm～5 μm的氯离子有较好的分离效果。上述常见的三种分离除盐技术均涉及较多的系统设备，运行维护复杂，费用较高，经济效益性较差。

第三，盐雾过滤器技术。该技术应用玻璃纤维滤纸滤网等将氯离子捕捉到滤网上，适用于船舶设备工作舱、地面各种厂房等区域，具有运行阻力低、使用寿命长等优点，对于防护要求较高的电子设备有着较好的适用性。研究显示，过滤器的过滤效率与盐雾粒径相关，盐雾粒径越大，过滤器过滤效率越高。需要注意的是，风压与过滤效率呈正相关关系，为保证过滤网的安全，使用中不能单纯追求过滤效率。此外，为了避免过滤器纤维被盐雾颗粒溶解，设计时优先选用抗水型玻璃纤维滤纸。

电子设备结构复杂，其腐蚀防护与控制具有较大的难度。在实际操作中，注重优化结构设计，在设计阶段尽可能的规避腐蚀问题。比如，在结构设计阶段，在充分考虑构件布局、性能的前提下，通过设计坡角等方式增加导水槽，避免水分的积存。加大结构密封性的设计，避免机箱内部构件与外部盐雾等潮湿性气体的接触，减少器件的腐蚀程度。合理选择耐腐蚀材料，如对腐蚀不敏感的金属材料等。通过电镀、化学镀等方式在金属表面形成化学稳定性的金属，比如镀镍、 镀锌等，或者通过喷涂油漆、涂料等方式，将外部潮湿环境与金属表面相互隔离。科学应用聚氨酯清漆等“三防”涂料对电子设备进行涂层处理，使其具备防潮、防盐雾的能力。

5 结束语

海洋大气环境对电子设备有着较强的腐蚀影响，采用合理的预防控制措施能够最大程度上减少盐雾等潮湿性气体的影响。一方面需要充分认识到海洋大气环境腐蚀机理，另一方面要结合电子设备的技术特点、防护需求，科学设计并实施具体的防护技术、措施。电子设备的腐蚀防护应该贯穿电子设备设计、生产、使用的全周期，在设计阶段注重优化结构设计，在生产加工阶段加强工艺管控，在使用阶段严格控制环境温度、湿度，加大设备维护的力度，切实提升电子设备的腐蚀防护能力。

参考文献：

[1]王玲，赵全成，杨万均.海洋大气环境对铝合金电连接器壳体腐蚀及电气性能影响[J].装备环境工程，2019，16（05）：90-94.

[2]韩兴存，林德雨，张金伟.复配气相缓蚀剂对多种金属大气腐蚀的综合保护作用研究[J].材料保护，2019，52（01）：47-50.

[3]陈俊航，白子恒，薛伟，等.304不锈钢在青岛污染海洋大气环境中的腐蚀寿命预测模型[J].材料保护，2019，491（12）：55-62.