海監船載光電設備結構與工藝防護技術的研究

王 芳，葛清忠，張小波

（1.山東省海洋生態環境與防災減災重點實驗室，山東青島 266033；2.國家海洋局北海海洋技術保障中心，山東青島 266033）

近年來，隨著海監隊伍的不斷壯大，海監船只的不斷列裝，船載的光電設備也逐漸增多（如圖1），船載的光電設備是海監執法的重要裝備，然而惡劣的海洋氣候環境（高溫、高濕、空氣中的腐蝕性物質、鹽霧和各種霉菌）以及由此而引發的某些生物性因素對船載光電裝備具有極大的破壞性，直接影響到設備的電導、磁導、電感、電容、電子發射、電屏蔽和磁屏蔽等參量的改變，海上光電設備的三防性能已成為整機的重要技術指標之一。隨著科學技術的發展，電子設備發展到了大多采用微型元器件密集結構，體積薄小，金屬稍有腐蝕，對電器性能、力學性能等都有影響［1］。因此，加強船載光電設備的防腐、防潮、防霉的三防設計研究已刻不容緩。

現代光電設備的防護，不單純是一項工藝技術，而是一項系統工程，需要總體、電路、結構、工藝等的共同配合，恰當的防護定位、合理的電路設計、良好的結構形式，先進的三防工藝是提高光電設備三防性能的根本保證。

1 海上環境的腐蝕特征

圖1 海監船載華之洋光電系統

海上的相對濕度一般為70%～90%，甚至更高；海上的大氣溫度一般不超過40℃，艙內與外界溫差5～8℃，設備表面在潮濕的海洋大氣中會吸附一層水膜，這層水膜吸附到20～30分子層厚時，就形成了化學腐蝕所必需的電解質膜，這種富含鹽分的電解質膜對裸露的金屬表面有很強的腐蝕性［2］。

海洋的濕熱環境為霉菌的滋生提供了有利的條件。霉菌以電子設備中的有機物為養料，吸收水分并分泌有機酸，破壞絕緣并加速腐蝕，霉菌本身還會引起電路短路。另外它對光學鏡頭的鍍膜會造成不可修復的破壞，所以防腐蝕、防潮濕、防霉菌、抗鹽霧是艦載光電設備設計時必須考慮的問題。

2 結構防護設計

在光電設備的結構設計中，大多數的腐蝕問題可通過適當的結構設計來避免。

2.1 耐腐蝕材料的選擇

在設計海監船載的光電設備時，就綜合考慮材料的物理、電氣、化學、加工性能、機械等特性后優先考慮選用耐腐蝕性好的高強度鋁合金，對于關鍵受力構件選用比重小、機械性能好、防腐性能優良的鈦合金；對于易銹、易損的重要構件選用不銹鋼，非受力為主的構件選用耐蝕性好的非金屬材料。

海監船只常年在海上進行執法工作，對于海監船載的光電設備要根據使用環境和在船上不同安裝位置選取相應的耐腐蝕材料。光電設備的底座經常與海水接觸，選用在海水中穩定的銅合金；在甲板和艙室的設備則選用耐蝕鋼、不銹鋼和鋁材等耐大氣腐蝕的廉價材料。正確合理選材也是光電設備防潮防霉設計的主要方法，材料的防潮防霉性能主要取決于材料本身的性質。不長霉、耐老化的非金屬材料有聚四氟乙烯、聚碳酸酯、改性聚苯乙烯、有機玻璃和硅橡膠等，可以視情況選取，在不能滿足防護要求時則必須對材料進行有效的涂層和覆蓋保護。

2.2 合理的結構形式設計

（1）結構設計時易腐蝕部位的機構截面厚度盡量相近，因為截面厚度不一致時，一但溫度變化或機械負載下，薄弱部位發生形變，材料晶格扭曲而產生應力腐蝕，嚴重時能產生電參數變化［3］。

（2）對裸露零部件優先選用含少量鉬不銹鋼材料。一般的不銹鋼在海水中，鈍態容易受到破壞，引起嚴重的點腐蝕，只有含少量鉬才有抗海水腐蝕的作用。

（3）室外構件盡可能消除縫隙和凹坑結構，避免出現積水，減少不必要的開口，并在可能積水處開排水孔，利于維護擦拭；整機外殼應設計為不積水外形。

（4）光學鏡頭前端加窗口玻璃，并在窗口玻璃的外面鍍三防膜；在鏡筒上設置干燥器組件，并方便更換。

（5）設計傳感器的密封殼體，充入干燥氮氣，可有效防止海上水汽進入。

（6）外露的焊接結構，焊縫的結構盡可能連續，以免存水；室外露天設備盡可能采用水密結構，艙內設備采用全密封結構，對要求高的設備采用氣密式結構。

（7）為防不相容的金屬接觸而發生電化學腐蝕，結構設計時盡量避免，無法防止時采取補救辦法，如采取絕緣材料隔離設計措施，用雙金屬連接等。

2.3 嚴格控制外購部件三防設計

對外購件及特殊材料的訂購，嚴格按三防技術要求進行，并嚴格按技術協議和驗收條件檢驗。

3 工藝防護設計

（1）整機裸露部分要求對鋼材料進行磷化處理，對銅材料進行鍍鎘、除氫處理，對鋁及鋁合金進行陽極氧化處理，保證其表面生成保護層。然后在外表面噴涂防腐環氧瓷漆，并噴涂AV15緩蝕劑以提高抗腐蝕能力。

（2）線路板的三防工藝要求噴涂三防保護漆，線路板的三防漆選用DBS－6101三防保護劑，該產品因為引進了有機硅氧烷單位，具有突出的防潮和防鹽霧性能。

（3）對所有接插件表面涂DJB－823電接觸保護劑，該產品具有優良的防腐蝕性能、優良的潤滑性能和優良的電氣性能三大性能。它是一種導電三防漆，可使電接觸穩定可靠，且不影響導電性、絕緣性以及高頻特性，一般三防漆不具備這種性能。

（4）機箱的三防選用DJB－823固體薄膜保護劑，DJB－823固體薄膜保護劑不僅使用于接插件和開關上，而且也適用于有色金屬的抗腐蝕能力，可防濕熱鹽霧、霉菌、工業大氣等。

（5）對于多芯電纜插頭由于導線多、焊點密集，電裝完成后，難以清洗干凈助焊劑，極易受到環境影響，發生腐蝕、短路現象。為此要首先對灌注部位進行清潔，并覆蓋DBS－6101三防保護劑，然后進行硅膠灌封，并在電裝時采用熱縮套管封裝。各光學組件在裝調好后要用硅橡膠密封，防止進入空氣。

（6）主機與電控柜的連接電纜，建議采用海監船專用電纜，該電纜有耐鹽霧、耐高溫、防水、高強度、抗老化等特點。

4 結 語

艦載光電設備的結構與工藝防護技術所涉及的內容是相當復雜和廣泛的，但必須要在產品的生產、裝配、調試和周轉運輸中的各個環節加以關注，引起重視，才能真正達到提高設備可靠性的目的，滿足海上環境的使用要求。

1 宋立輝.艦載電子設備三防設計［J］.電子工藝技術，1998（6）：10～12.

2 防護技術編寫組.電子設備金屬腐蝕與防護技術［M］.北京：中國標準出版社，1988.

3 王信義，等.機械制造工藝學［M］.北京：北京理工大學出版社，1990.