海洋環境下機載電子設備的新型防腐蝕設計技術

張敬鋒

（中國特種飛行器研究所，湖北 荊門448035）

伴隨著飛機自動化程度的逐年提升，機載電子設備在飛機的各類系統中應用越來越廣泛。如果機載電子設備中某個器件或設備存在故障，整個系統都將受到影響，關鍵的電子設備如果出現故障，將會導致飛機在運行過程中出現安全事故。機載電子設備在高溫高濕以及高鹽霧的海洋環境下容易出現腐蝕與老化問題，因此有必要加強對設備的防腐蝕優化設計，保障設備安全運行。

1 海洋環境下機載電子設備的腐蝕特點

1.1 海洋環境下的設備腐蝕與機體結構腐蝕的區別分析

高溫高濕以及高鹽霧的海洋環境下，機載電子設備的腐蝕問題和機體結構腐蝕問題有著明顯的區別。輕微的腐蝕在設備機體結構上不會產生影響，而機載電子設備將會面臨間歇性故障，甚至是完全失效。在承擔機械應力的同時，機載電子設備還需要承受著電應力，雖然很多設備已經采用了三防設計，但設備內部元件依然會發生腐蝕問題，這一問題在日常維護時難以發現。比如某個軍用飛機的電子設備中，口蓋拆開后內部托架已經腐蝕，PCB 板局部防護涂層有腐蝕，這是因為三防漆噴涂工藝水平不足，容易發生局部涂層起泡，部分金屬部位腐蝕[1]。

1.2 腐蝕機理研究

機載電子設備的材料種類繁多，且應用結構頗為復雜，其中銅、鋁以及合金材料被廣泛應用。當前電子產品正朝著高集成度和低功耗的方向發展，在海洋高溫高濕高鹽霧環境下，機載電子設備的金屬材料損傷速度將會加快，腐蝕問題所帶來的的后果將更加嚴重，這不僅會讓問題的預防措施遇到阻礙，也會時機載電子設備材料面臨環境適應性問題。很多機載電子設備屬于高集成度元器件或印制電路，這些材料由多種金屬與合金組成，容易出現縫隙腐蝕和電偶腐蝕等海洋環境失效問題。因此，由于機載電子設備使用環境的特殊性和多樣性，導致材料的環境失效機理十分復雜。

2 海洋環境下機載電子設備在防腐設計時存在的問題

分析海洋環境下機載電子設備在防腐蝕設計過程中存在的幾點問題，具體如下：

2.1 設備防腐蝕設計無法滿足海洋環境適應性。很多現役飛機的機載電子設備在設計時都沒有對腐蝕環境進行充足考慮，為了滿足電子性能而忽視耐防腐性能，選擇了容易腐蝕的材料，導致機載電子設備長期暴露在高溫度、高濕度以及壓力環境下，腐蝕問題日益嚴重。某型飛機的天線接頭在海洋環境下短期使用就出現了嚴重腐蝕，就是在設計時沒有考慮使用環境的例子。

2.2 機載電子設備在服役環境下的腐蝕機理研究不夠深入。飛機成品件生產廠家對機載電子設備的環境考核不全面，對環境因素的影響理解不深，導致機載電子設備容易引發新的故障模式。

2.3 缺乏針對海洋環境的機載電子設備防護控制技術。當前人們對飛機防腐蝕措施依然以結構材料為研究對象，配備的緩蝕劑主要針對機載電子設備外殼材料，沒有對設備內部金屬材料進行防護。比如連接器需要經常拆卸檢查，在采用纏繞保護帶的同時沒有其他防護產品。雖然密集纏繞保護帶在一定程度上可以降低鹽霧對機載電子設備的直接腐蝕，但不能阻止海洋環境的濕氣擴散，長期的濕氣聚集容易導致機載電子設備頻發故障。比如傳感器接頭部分，處于其對連接狀態的要求，無法直接涂覆保護層，因此傳感器接頭容易產生插針斷裂或其他腐蝕問題[2]。

3 海洋環境下機載電子設備的新型防腐蝕設計研究

3.1 正確清洗設備，加強干燥除濕

對機載電子設備進行海洋環境防腐蝕設計時，應對其腐蝕故障數據加以收集和分析，發掘并利用服役我急機載電子設備腐蝕數據，確定防護較為薄弱的環境和容易發生腐蝕的部位。對機載電子設備進行防腐蝕防護設計的全壽命研究，針對海洋環境的高溫高濕高鹽霧現狀，在故障分析的基礎上進行對比環境試驗。污染物沉積是導致機載電子設備發生腐蝕問題的重要原因，及時清洗機載電子設備內外的污染物沉積至關重要。污漬有導電可能，如果機載電子設備中的污漬可以導電，它將給設備帶來不良的電氣路徑。如果污漬絕緣，污漬的存在將會干擾機載電子設備正常運行。為做好去污工作，可以采用較為溫和的機載電子設備清潔方法，使用清洗液與清洗材料防止設備損壞。關于機載電子設備焊接點與保形涂層的清洗，建議使用去離子水清洗設備，不宜用酸性清潔劑清洗機載電子設備。

除了污漬以外，海洋潮濕的空氣是引發機載電子設備無法正常工作的重要原因，這一情況將導致系統故障率不斷提升。對于機載電子設備來說，除濕干燥是設備在惡劣環境下進行防腐預防的重要措施，在有效減少設備故障率的同時也能提升飛機的完好率。建議在飛機座艙、起落架艙、設備艙以及外翼內腔部分應用除濕干燥設備，比如使用除濕機進行干燥處理。處理時可以將完成過濾與凈化之后的干燥空氣，通過送風管對潮濕環境下的機載電子設備縫隙與死角內吹風。吹風干燥時建議將溫濕度表的傳感器對準吹風位置，等到濕度下降到60%以下后可以停止干燥除濕工序[3]。

3.2 應用緩蝕劑防腐

對機載電子設備進行防腐處理是設備為維修處理工作中的一項重要環節。在機載電子設備清洗之后與封存之前，應將存在失效問題或沉浸了腐蝕溶液的機載電子設備元器件噴涂防腐劑。針對機載電子設備的電器插頭插座、接線端子板、接線盒等部位，以及共軸連接器內外部分與接地線圈。防腐劑在第一次使用后，應保持30 分鐘，隨后進行第二次防腐劑的涂覆，多數防腐劑涂覆后會在機載電子設備上形成絕緣膜，這層絕緣膜可以起到隔離腐蝕介質的效果。但比如在機載電子設備繼電器觸點上使用緩蝕劑會增大接觸電阻，建議工作人員根據使用說明提出的要求，在不影響機載電子設備正常運行的前提下使用緩蝕劑。

3.3 對機載電子設備進行密封設計

如果機載電子設備不密封，設備長期在高溫高濕與高鹽霧環境中運行，設備的金屬材料很容易腐蝕，非金屬材料容易老化和實效，進而影響機載電子設備的使用壽命。如果機載電子設備采取了密封設計，設備內部元器件不僅可以得到有效保護，還能解決三防問題。按照機載電子設備運動狀態分類，主要有靜密封與動密封兩種；按照結構形態分類，主要有可拆式密封和不可拆式密封；按照密封的程度分類，主要有氣密和水密兩種。如果機載電子設備無需維修，或者設備不容易損壞，比如天線座與防水插件設備，可以使用環氧樹脂材料、硅膠材料進行設備的密封與灌封。除了使用密封材料外，也可以采用焊封方式，將機載電子設備放置在封閉盒與機箱中，這樣的密封方式不僅防水，也能夠提升機載電子設備防霉變與防鹽霧的能力。

對于機載電子設備靜密封的結構設計，適合用于機載電子設備在高低溫環境下沒有泄露現象，多數密封件屬于易損件，應按照要求確定密封件的型號，以便對密封件及時更換。實現機載電子設備靜密封的方法主要如下：

（1）使用墊片進行密封。按照介質的溫度和腐蝕情況確定最佳墊片材料。如果機載電子設備所處的環境溫度和壓力不高，可以使用非金屬軟墊片。

（2）使用密封劑進行密封。常見的墊料密封有很多種，比如螺紋膠可用在機載電子設備螺紋連接中，結構密封劑可以對機載電子設備的結構縫隙進行填充。

（3）使用O 形密封圈。該密封材料具有良好的密封性能，且結構簡單，拆卸方便，使用壽命較強，O 型密封圈可以同時用在靜密封與動密封過程中。當靜密封的壓縮量達到10%時是無法起到水密封作用的，壓縮量在18-25%時橡膠反彈力可以對水分子產生密封，如果壓縮量超過了30%，密封質量沒有太大變化，橡膠如果過度使用將會出現損壞的風險。所以，在機載電子設備靜密封設計過程中，應將橡膠變形量控制在20%左右。完成密封之后可以對機載電子設備展開水密試驗，比如沖水試驗和淋雨試驗，按照高濕度、高溫度、高鹽霧的海洋環境變化情況進行機載電子設備防腐設計的模擬實驗，通過實驗后的機載電子設備可以使用該密封方法[4]。

結束語

總而言之，關于機載電子設備腐蝕研究關系到力學、電學、熱學以及材料學等學科，從機載電子設備的腐蝕特點出發，了解到元器件在受到微腐蝕情況下對機載電子設備的功能性產生的較大影響。為了使現役飛機機載電子設備的三防設計可以滿足海洋環境的適應性要求，應結合實際情況確定機載電子設備的薄弱環節，選擇正確的措施改善設備的環境適應性。