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电工电子设备三防技术综述


电工电子设备在制造、运输、服役过程中经受着各种环境因素的作用,其中潮湿、盐雾和霉菌这三种对设备的影响最大。
人们把电工电子设备的防潮湿、防霉菌、防盐雾称为三防,随着产品应用范围的扩大,三防现已扩展为系统和设备的综合性环境防护,是一项涵盖结构、材料、工艺以及管理的综合性系统工程。
1 典型环境因素对产品的影响
环境条件是三防防护设计的基础,设计师必须对各种环境类型及环境因素的作用进行掌握,并以此进行针对性的三防防护设计。
2 三防技术体系
三防技术体系作为三防工作的支撑和保障,涵盖了三防设计、三防工艺、技术管理、三防试验、包装运输和产品运维,贯穿于产品的整个生命阶段。
2. 1 三防设计
2. 1. 1 结构设计
1)总体设计:产品的安装布局应远离腐蚀性介质,同时要避免不同设备之间可能发生的腐蚀介质泄漏。要有良好的排水、通风措施。
2)分系统设计:易蚀部位集中并设计为可更换结构;减少积水、积尘的结构;减少焊接和螺栓连接等易形成缝隙的结构;避免形成电偶腐蚀的结构。
3)零件设计:形状简单,减少尖角、孔洞,采取防应力腐蚀、疲劳腐蚀措施。零件表面粗糙度要适宜防护处理。
2. 1. 2 元器件选型
1)根据产品三防性能要求,对关键元器件进行三防选型和涂覆、灌封等防护处理。
2)对已选型元器件进行三防试验,摸底三防性能,筛选出合格品。
3)严格控制元器件的质量,固化生产工艺,加强对生产过程及供应商的常规性、持续性质量监管。
2. 1. 3 材料选型
1)金属材料的选择。
a. 在易发生腐蚀和维护不便的部位选择高耐腐蚀性的材料,如铝合金、奥氏体不锈钢、钛合金等。
b. 选择腐蚀倾向小的材料和热处理状态。一般高强度钢(抗拉强度超过1000Mpa),在电镀时易出现“氢脆”现象;
c. 选用杂质含量低的材料。杂质会影响金属材料抗应力腐蚀和均匀性腐蚀的能力,特别是高强度钢、铝、镁合金材料的这种倾向显著。
2)非金属材料选择的关键因素是其防潮、防霉、防老化性能,此外还有防虫鼠咬。
a. 常用的三防性能较好的非金属材料有:聚碳酸酯、PC/ABS、有机玻璃等。
b. 塑料抗酸、碱的能力较强。
c. 热塑性塑料易受风化、潮湿、温度和微生物分解作用而变质。
d. 热固性材料包括酚醛塑料、环氧塑料、氨基、不饱和聚酯、醇酸塑料等,作为电子器件耐腐蚀、抗风化、耐霉菌侵蚀。
e. 氟碳化合物,具有良好的介电特性,无吸潮性,以及对周围环境的抵御力,在电子设备中广泛应用,如聚四氟乙烯。
f. 涂料。环氧树脂耐腐蚀性较好,常用作底漆,聚氨酯、丙烯酸酯耐候性较好,一般作为面漆使用,脂肪族聚酯和氟碳类树脂的耐候性优越,特别是氟碳涂料,常用在防腐要求高的场合。
2. 2 三防工艺
1)合理的加工工艺、热处理工艺、表面处理工艺可以提高材料及产品对环境的抵御力。如采用热处理可以有效改善金属的金相组织,消除内部应力和应变。
2)使用喷丸、滚轧等方法消除零部件中的残余应力。
3)对焊缝进行喷砂处理,表面粗糙度40 ~ 70μm,表面清洁度Sa 3. 0 级,并根据应用环境选择合适的涂层体系。对焊缝间隙及难以打磨处理的部位,涂覆聚乙烯类或其他焊缝密封胶,提高耐蚀性。
4)电镀、喷涂、表面钝化可以提高金属的耐蚀性。
5)印制板密封、涂覆和灌封是有效的防潮、防腐蚀措施。
6)温控、除尘工艺可以有效地改善户外产品的工作环境。
7)在拆装紧固件、结构件时,应配套手套,避免汗渍侵蚀;应采用适当的力矩,避免破坏结构和涂镀层。
2. 3 三防管理
三防管理贯穿产品设计、工艺、制造、采购、质检、检测、包装运输、运维全生命阶段。
通过对三防工作中的关键节点进行管控和监督,降低潜在的风险和隐患,有效地保证三防工作。
2. 4 三防试验
三防试验主要包括湿热试验、霉菌试验和盐雾试验等项目,是检验产品三防性能、设计和工艺技术措施的正确性的手段,是保障产品三防性能必不可缺的重要环节。
电工电子产品环境试验试验方法及要求参考GB/T 2423系列和GJB 150A 系列标准。
我国特殊环境条件下的产品环境试验基本要求和主要试验项目参考GB/T 19607-2004 附录A。
2. 5 三防包装运输
产品在交付给客户的过程中,会经历不同的运输环境。运输方式、运输工具、人员技能水平、季节气候、装卸条件、现场储存条件都会对产品的三防性能产生影响。在运输过程中出现的磕碰、划伤、振动冲击造成的应力集中等,都将成为未来锈蚀的隐患。
设计师应根据产品三防包装要求进行包装防护设计,GB/T 4798. 1 和GB/T 4798. 2 分别给出了贮存和运输的环境条件参数,在使用时应结合实际情况进行参考。
包装运输设计的可靠性需要经过试验进行验证,GB/T4857 给出了运输包装件的试验要求和试验方法。
2. 6 三防运行维护
在长期环境因素作用下,产品的材料、涂镀层等可能出现性能下降、脱落、局部锈蚀、霉变等情况,对此应设置合理的维护计划,延长使用寿命。
3 结论
如今电工电子设备三防已成为一项综合性的系统工程,建立三防技术体系,才能保障这个庞大工程的顺利完成。

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