電連接器耐霉菌要求及試驗方法探討

韓繼先，于慧敏

(沈陽興華航空電器有限責任公司，遼寧 沈陽 110144)

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電連接器耐霉菌要求及試驗方法探討

韓繼先，于慧敏

(沈陽興華航空電器有限責任公司，遼寧 沈陽 110144)

闡述了霉菌的生長條件，指出營養物質是霉菌生長的基礎。描述了霉菌在電連接器上的破壞作用及機理。通過對電連接器標準的分析對比，指出標準中關于耐霉菌性能規定存在的問題。按美軍標的規定，列舉出了不同耐霉菌性能的材料，并指出了對耐霉菌材料單獨進行霉菌試驗的誤區。對比國內耐霉菌試驗方法，總結了各試驗方法的適用性及差異性，從而建議在設備和材料上采用不同的試驗方法。

電連接器；耐霉菌；試驗方法

電連接器作為基本的電子元器件，在各類電氣設備和電子系統中能夠形成電氣連接和信號傳遞，是構成一個完整系統必不可少的電氣元件。尤其是在軍用設備中，電連接器的質量直接影響整體裝備的性能。軍用電連接器在整個壽命期內的貯存、運輸和使用各個階段，均會遭受各種惡劣環境條件的作用，霉菌侵蝕就是其中一個重要影響因素，因此，耐霉菌要求是軍用電連接器三防要求的重要組成之一，是重要的技術指標。

本文從電連接器產品的試驗方法等角度出發，論述軍用電連接器耐霉菌存在的問題。

1　霉菌生長條件及破壞作用

1.1生長條件

霉菌是自然界中的微生物，其孢子微小，可在空氣中浮動，空氣中應用的設備、元器件和材料等可能會受到孢子的污染，在合適的溫濕度條件下，孢子會繁殖成霉菌。

霉菌生長所需的營養物質是產品長霉的基礎，各種微生物對營養物質要求千差萬別，霉菌所需的營養物質主要包括碳素化合物、氮素化合物、水分、無機鹽類和生長素等。

霉菌的生長不僅需要營養物質，而且與溫度、濕度和氧氣等因素密切相關。溫度在25～35 ℃、相對濕度在90%～100%的條件最適宜霉菌生長；當相對濕度降至80%～85%，霉菌生長變得緩慢甚至停滯[1]。

1.2破壞作用

霉菌在代謝過程中，會分泌出大量酵素和有機酸，從而對材料進行破壞。

隨著塑料、橡膠、涂料和密封材料等有機高分子材料在軍用電連接器上的應用越來越多，霉菌對電連接器的腐蝕和破壞影響也日益突出。霉菌對武器裝備的影響機理包括破壞效應、物理效應和健康美學效應等3個方面[2]，對電連接器的破壞作用主要表現在如下幾點：1)對電連接器中的不耐霉菌材料直接侵蝕，從中吸取營養物質，促進生長，使基材分解；2)電連接器中的耐霉菌材料，主要是被霉菌分泌的代謝產物(如有機酸等)侵蝕，如金屬腐蝕、玻璃蝕刻、塑料和其他材料著色或降解等；3)電連接器中的材料受霉菌作用，直接或間接導致電氣或電子系統的損壞；4)裝備長霉會導致人的生理問題，影響產品外觀。

2　電連接器耐霉菌要求探討

目前，占較大市場份額的符合美軍標的電連接器國家軍用標準見表1，該標準對于電連接器的耐霉菌性能提出了要求。

表1　部分電連接器標準中對于耐霉菌的要求

從表1可知，在以美軍標為基礎轉化的國軍標電連接器執行標準中，對耐霉菌要求只是在對電連接器所選用材料要求的條款中提出，而在電連接器成品性能中并未提及，同時在產品鑒定試驗項目中也沒有耐霉菌項目。在所列舉的大多數標準中，僅有“質量保證規定”中對耐霉菌提出了驗證要求。據此可歸納為如下幾點。

1)只在材料要求中提出，在其他條款中未提及要求，即使在“質量保證規定”條款中提及，也是要求材料要符合相應要求。此類產品應認定為只要材料符合耐霉菌要求，而設備不再進行驗證。如符合GJB598A—1996、GJB4337—2002和GJB7245—2011的產品。

該類電連接器成品不需進行耐霉菌考核，只要在產品設計之初，選擇符合防霉要求的材料且需要時能提供相關驗證報告即可。當然，材料達到耐霉菌要求是保證設備達到耐霉菌要求的基本條件。

2)既對材料進行要求，又在“質量保證規定”條款中要求取得防霉菌合格證書(如果沒有特別指出，質量保證規定是針對整體電連接器的質量要求)，此類電連接器不但材料需要耐霉菌，整體也要達到耐霉菌要求。如符合GJB599A—1993、GJB1438A—2006的產品。

即使在電連接器設計時，選擇耐霉菌的材料，也無法保證電連接器成品符合耐霉菌要求，因為在整個工藝過程中，零件可能會受到污染，降低材料的耐霉菌性能；因此，在電連接器進行全項目試驗時，整體進行耐霉菌性能測試也是有必要的。這不但驗證所用材料的耐霉菌性能，也是驗證產品結構設計合理性的檢測手段。

3)美軍標中有對整體產品的耐霉菌性能存在要求，而在轉化為國軍標時，該要求去除或進行更改。如符合GJB598A—1996、GJB2446—1995的產品。

4)產品標準在規定耐霉菌要求時，規定的耐霉菌等級不明確；同時，采用的驗證標準也存在一定的爭議。

電連接器作為電子元器件的一種，種類繁多，且多以系列形式存在，同系列的電連接器結構、材料和工藝均相同，只存在尺寸差異。即使不同類產品，由同一生產單位生產制造，在材料的選擇方面也存在相似之處；因此，在耐霉菌指標上，如果以材料驗證為主，裝備次之，這樣同種材料的耐霉菌報告可在多種產品上通用，不但質量可控，而且可以大幅降低生產成本和管理成本。即使對電連接器成品進行驗證，同類型產品，即結構、材料和工藝均相同，可選一典型產品作為代表，其耐霉菌驗證可覆蓋整系列產品。耐霉菌試驗應由專業人員和設備進行操作，費用昂貴，出于降耗和環保角度考慮，應該采用有效可行的方式進行該項檢測。

3　材料的耐霉菌性能探討

美軍標MIL-HDBK-454B的準則4中，列出了耐霉菌和不耐霉菌這2類材料(見表2)，并明確指出，選用耐霉菌材料時，在應用前不需要做耐霉菌驗證。

表2　材料耐霉菌性能

注：帶“*”號數據顯示在特定條件下可被微生物侵蝕，但在軍工應用方面，它屬于耐霉菌材料一類。

從表2可以看出，耐霉菌性能好的材料集中在金屬、無機材料和部分有機材料，而不耐霉菌材料全部是有機材料，這主要是因為有機材料為霉菌的生長提供了營養物質。

在進行耐霉菌驗證時，筆者認為還存在1個誤區：當對一些明顯耐霉菌材料(如金屬、陶瓷和玻璃等)制成的零件單獨進行檢測時，在此類材料的成分中，不含有霉菌賴以生存的營養物質，霉菌無法生存；但其表面如受霉菌影響，使其在制造、貯存、運輸和使用期間其表面積聚灰塵，沾染油污、汗跡和其他污穢物，霉菌利用這些物質獲取營養進行生長發育，并產生各種有機酸類物質和其他代謝產物，從而破壞和損傷材料[3]。零件表面的外來物質在實際生產和應用過程中不可避免，且來源、種類隨機性大，不可復現，因此，單獨對耐霉菌材料進行驗證無實際指導意義。但在電連接器產品整體進行耐霉菌試驗后，應對金屬、無機材料等霉菌惰性材料進行檢查，因為在不抗霉菌的其他材料上繁殖的霉菌，會分泌出各種有機酸類物質和其他代謝產物，對材料和產品造成明顯的破壞或損傷。

4　耐霉菌試驗方法探討

電連接器的標準規范中關于對產品整體和材料耐霉菌性能的驗證方法，內容不盡相同，而且差異較大。對目前國內標準中，進行耐霉菌驗證的標準要求進行了對比(見表3)。

通過對比可知，在所列的幾種試驗方法中，霉菌試驗的溫度大多選取24～30 ℃，相對濕度大多選取95%±5%。這是因為大多數霉菌生長的理想條件是溫度為18～35 ℃，相對濕度為90%～100%。同時，為保證試驗箱內的溫濕度均勻和不影響霉菌生長，多數均對風速進行了控制，且在滿足試驗箱(室)內溫濕度平衡要求的前提下，盡量采用較小風速[4]。GJB150.10—1986和HB5830.13—1986的試驗條件相同，對溫濕度進行了分階段調整，應該是考慮到了霉菌生長不同階段的條件變化，為霉菌的生長提供最佳的環境條件。但是在GJB150.10A—2009中將條件進行了調整，這是因為在合適溫濕度范圍內的條件變化，對霉菌的生長整體影響不明顯。因此，從試驗條件上來說，4種試驗方法具有一定的通用性。

菌種是霉菌試驗中一個至關重要的因子，合理的選取試驗菌種，是保證霉菌試驗有效性的一個關鍵因素[5]。在菌種選取方面，應著重考慮分布范圍廣，比較穩定，長期以來在設備和材料上出現頻率高，對所有材料具有較強的侵蝕性或對某種材料具有較強侵蝕性。因此，適用于不同環境下的試驗方法所選擇的菌種具有區域性，比如適用于艦船電子設備的元器件及材料的GJB4.10—1983中所選的菌種，就是根據我國沿海實際菌種收集分離的結果。黑曲霉、黃曲霉、雜色曲霉、繩狀青霉和球毛殼霉等5種菌種具有代表性，在世界范圍內分布廣泛，具有穩定的形態特征。在最新版的美軍標MIL-STD-810G中，仍然選用此5類菌種。另外，根據設備長期所處環境的不同，可以增加其他菌種，新版GJB150.10A—2009中就增加了1組菌種供選擇(見表3)。

在很多電連接器的標準中均提到按GJB150.10的規定對材料進行驗證，但此點是不合適的，因為等效于MIL-STD-810的GJB150.10—1986的適用對象是“軍用設備”，而不適用于材料，特別是在GJB150.10A—2009中對此進行了明確的限制規定。基體材料的檢測應采用其他材料檢測方法，如土埋、純培養、混合培養和平板試驗等方法[6]，但筆者認為該類試驗方法適合對材料基本耐霉菌性能的確定，而不適合于材料應用過程中的檢測，因為材料在成型裝配成產品后，要受到外殼等結構零部件的防護，而該類試驗方法過于嚴格，應選擇與設備整體使用環境條件相近的試驗方法進行考核。

在美軍標中，分別有專用于材料或設備的霉菌試驗標準，而國內目前還不完善，雖然個別標準包括材料試驗，但也有應用限制。如GJB4.10—1986雖然包括對材料的檢測，但其限制在“艦船用電子設備上的材料”，且菌種較多，同時不完全包含典型的5種菌種，不具有典型性。表3中提到的HB5830.13 —1986做了適用于材料試驗的規定，菌種的選擇與國軍標和美軍標相符，具有代表性，再對試驗條件進行稍加調整，適用范圍放寬，可以作為通用要求在大范圍內推廣應用。

表3　國內耐霉菌試驗方法對比

5　結語

綜上所述，可以得出如下結論。

1)部分軍用電連接器執行的標準在耐霉菌指標方面規定不清晰，未明確該要求是針對材料還是針對產品整體，存在的爭議導致實際操作具有難度。

標準在修訂時應考慮到性能、成本和環保等多方面，不應一蹴而就。

2)目前，材料耐霉菌的試驗方法多借用設備的考核方法，急需完善形成獨立的標準，以適合相同條件下原材料的應用考核要求。

3)單獨對金屬、無機材料等耐霉菌材料進行檢測無實際意義。

4)就目前電連接器耐霉菌考核而言，整體設備推薦采用GJB150.10A—2009進行驗證，原材料推薦采用HB5830.13—1986進行驗證。

[1] 陳丹明，傅耘，祝耀昌,等.防霉技術在產品壽命期中的應用[J].航天器環境工程，2008，25(5)：474-478.

[2] 王麗.霉菌試驗及其標準介紹[J].航空標準化與質量，2001(3)：38-42.

[3] 陳丹明,李金國,蘇興榮,等.軍用電子裝備的防霉[J].裝備環境工程，2006，3(4)：78-81.

[4] 金月.霉菌試驗方法的對比分析[J].環境技術,1998(5)：19-21.

[5] 李果.兩種霉菌試驗標準的剖析和試驗結果的比較[J].環境技術,2008(4)：6-11.

[6] 中國人民解放軍總裝備部電子信息基礎部.GJB150.10A—2009 軍用裝備試驗室環境試驗方法 第10部分：霉菌試驗[S].北京：總裝備部軍標出版發行部，2009.

責任編輯鄭練

StudyontheFungusResistanceRequirementsandtheFungusTestMethodoftheElectricalConnector

HANJixian,YUHuimin

(ShenyangXinghuaAero-electricApplianceCo.,Ltd.,Shenyang110144,China)

Thegrowthconditionsofmouldarestated,andthepreconditionofthegrowthofthemouldispointedout.Thedamageeffectandmechanismofmoldonelectricalconnectorisdescribed.Throughtheanalysisandcomparisonoftheelectricalconnectorstandard,thestandardispointedoutthattheproblemoftheexistenceoftheresistancetothemouldisstated.AccordingtotheprovisionsoftheU.S.militarystandard,listoutthedifferentresistancetotheperformanceofthematerial,andpointoutthattheindividualoftheresistancetomoldmaterialvalidationerrors.Tocomparetheapplicabilityandthedifferenceofthetestmethod,andsuggestthatthedifferentequipmentandmaterialsshouldbeusedindifferenttestmethods.

electricalconnectors,fungusresistance,testmethod

V216.5

B

韓繼先(1977-)，男，高級工程師，工程碩士，主要從事新材料應用等方面的研究。

2015-12-17