海洋大氣環境電子設備腐蝕控制技術研究

李猛

摘 要：電子設備在海洋大氣等惡劣環境下容易出現腐蝕等問題，導致電子設備出現故障，嚴重者會出現設備癱瘓等現象。在充分認識海洋大氣環境及腐蝕機理的基礎上，結合電子設備結構及腐蝕特點開展防腐蝕環境控制技術研究，能夠提升電子設備的工程防護能力。

關鍵詞：海洋大氣;電子設備;腐蝕;控制

我國幅員遼闊，海洋面積廣闊，對于電子設備來說，在海洋大氣環境下面臨嚴重的腐蝕問題。電子設備大多結構復雜，集成性高，是現代化設備的重要組成部分。因此，開展電子設備腐蝕控制技術研究具有重要的現實意義和應用價值。

1 海洋大氣環境腐蝕機理

海水蒸發會形成含有一定鹽分的大氣環境，即海洋大氣環境，其中鹽霧為最主要的特征。鹽霧由不同粒徑的氯離子、硫酸鹽離子、雜質等成分組成，粒徑一般小于5 μm，具有擴散距離遠、分布范圍廣的特點[1]。鹽霧在飄散過程中，隨著水分的逐漸蒸發會形成液滴甚至干鹽粒。在我國沿海地區，地面以上三公里區域鹽霧濃度最大。

海洋大氣環境腐蝕分為化學腐蝕和電化學腐蝕兩類，前者指的是金屬與其接觸到的物質之間發生化學反應進而導致腐蝕的現象;后者指的是金屬或者合金與電解質溶液接觸時出現的原電池反應，海洋大氣環境腐蝕多屬于電化學腐蝕的范疇。鹽霧中的氯離子是強電解質，吸濕能力較強，可以吸附空氣中的水分并將其溶解在金屬表面，形成原動力微電池系統，從而使金屬發生腐蝕。研究顯示，鹽霧腐蝕與空氣濕度呈正相關的變化關系。當空氣相對濕度超過70%時，金屬表面容易形成水膜，鹽霧腐蝕程度高。此外，鹽霧腐蝕與空氣溫度也呈現出正相關的變化關系，在一定溫度范圍內，溫度升高，鹽霧粒徑變小、氯離子穿透能力增強。在環境溫度高于25℃、相對濕度大于65%情況下，鹽霧對金屬的腐蝕程度較強[2]。

2 電子設備結構及腐蝕特點

從總體結構方面來看，電子設備使用電子元件較多，接點、焊點較多，防護難度大，容易出現腐蝕問題;電子設備元件多為導體、合金等材料，與鹽霧作用容易產生電化學腐蝕現象;受散熱、維修等因素的制約，電子設備機箱設計難度大，鹽霧容易侵入其中，進而產生腐蝕現象。

從設計制造工藝方面來看，電子設備工藝精密，實施腐蝕防護難度大，導致其耐腐蝕能力降低;電子設備接點較多，容易出現微小縫隙，在鹽霧腐蝕作用下容易產生縫隙;不同電子器件之間間隙較小，在海洋大氣環境下，不同器件之間容易形成微電流回路，出現電化學腐蝕問題;電子設備連接件材質多以銅、鋁等金屬為主，容易形成電偶腐蝕。

從工作運行特點來看，電子設備線路多、位置分散，腐蝕控制難度大;器件眾多，難以實施統一腐蝕控制標準，設備出現故障概率大。

3 防腐控制技術

從材料與結構方面來看。在設備基材的使用上，選擇具有較好腐蝕防護能力的材料。綜合考慮電子設備的生產工藝、性能等特點，選擇適合機箱、線路、殼體的耐腐蝕材料。采用封閉、正壓設計，阻止鹽霧進入設備內部，避免鹽霧腐蝕現象的出現。

從部件與線路方面來看。優先選擇防鹽霧、耐腐蝕的部件。采用浸涂法，該方法附著力好，不影響器件的工作性能，對鹽霧以及水蒸氣等具有較好的隔絕性能，阻止其進入部件內部。確保焊點、焊縫平滑無縫隙，螺接面緊密平整，不同連接體連接前進行表面處理。外部電氣插頭采用密封膠等進行密封處理，防止鹽霧、水蒸氣進入插頭。長線路建議選用密閉、耐腐蝕的電纜，兩端進行密封處理;短線路使用具有防護功能的塑料套管、漆包線等材料進行密封。

從結構材料表面防腐方面來看。設備箱體等結構噴涂耐腐蝕材料涂層，降低鹽霧等氣體與金屬結構直接接觸的概率。

從防腐介質方面來看。應用防銹油、吸濕干燥劑以及氣相緩蝕劑等防腐介質對局部空間內的設備進行保護。需要特別強調的是，氣相緩蝕劑在常溫下能夠緩慢釋放出保護性氣體，進行減少鹽霧等氣體的腐蝕。

4 防腐環境控制技術

對于電子設備來說，最有效可靠的腐蝕保護技術是利用降溫、除濕等措施將電子設備置于低腐蝕甚至無腐蝕的環境中。常見的防腐環境控制技術包括溫濕度環境控制技術、分離除鹽技術、鹽霧過濾器技術等。

第一，溫濕度環境控制技術。從前文海洋大氣環境腐蝕機理部分的論述可以知道，高溫度、高濕度環境下電子設備腐蝕速度加快，比如溫度每提升10℃，腐蝕速度提升近2倍。基于腐蝕機理分析，可以利用降溫、除濕等環境控制技術降低金屬與氯離子的化學反應速度，現階段常將溫度控制在20℃～25℃之間，相對濕度控制在45%～55%之間[3]。

第二，分離除鹽技術。常見的分離除鹽技術包括霧化噴淋除鹽技術、超重力分離除鹽技術以及離心力分離除鹽技術等。其中霧化噴淋除鹽技術的原理是應用專用設備得到霧化的微小水滴，霧化小水滴與氯離子碰撞、聚集后形成較大的水滴并沉降于水池中。超重力分離除鹽技術指的是鹽霧等潮濕性氣體在轉子高速旋轉的超重力環境下，鹽霧顆粒能夠被有效的捕捉到，在排出時實現水、氣分離。這種方式具有較高的除鹽效率，綜合去除率高達99%。離心力分離除鹽技術指的是利用旋風分離器將較重的鹽霧顆粒分離出來。超重力分離除鹽技術對于粒徑在3 μm～5 μm的氯離子有較好的分離效果。上述常見的三種分離除鹽技術均涉及較多的系統設備，運行維護復雜，費用較高，經濟效益性較差。

第三，鹽霧過濾器技術。該技術應用玻璃纖維濾紙濾網等將氯離子捕捉到濾網上，適用于船舶設備工作艙、地面各種廠房等區域，具有運行阻力低、使用壽命長等優點，對于防護要求較高的電子設備有著較好的適用性。研究顯示，過濾器的過濾效率與鹽霧粒徑相關，鹽霧粒徑越大，過濾器過濾效率越高。需要注意的是，風壓與過濾效率呈正相關關系，為保證過濾網的安全，使用中不能單純追求過濾效率。此外，為了避免過濾器纖維被鹽霧顆粒溶解，設計時優先選用抗水型玻璃纖維濾紙。

電子設備結構復雜，其腐蝕防護與控制具有較大的難度。在實際操作中，注重優化結構設計，在設計階段盡可能的規避腐蝕問題。比如，在結構設計階段，在充分考慮構件布局、性能的前提下，通過設計坡角等方式增加導水槽，避免水分的積存。加大結構密封性的設計，避免機箱內部構件與外部鹽霧等潮濕性氣體的接觸，減少器件的腐蝕程度。合理選擇耐腐蝕材料，如對腐蝕不敏感的金屬材料等。通過電鍍、化學鍍等方式在金屬表面形成化學穩定性的金屬，比如鍍鎳、 鍍鋅等，或者通過噴涂油漆、涂料等方式，將外部潮濕環境與金屬表面相互隔離。科學應用聚氨酯清漆等“三防”涂料對電子設備進行涂層處理，使其具備防潮、防鹽霧的能力。

5 結束語

海洋大氣環境對電子設備有著較強的腐蝕影響，采用合理的預防控制措施能夠最大程度上減少鹽霧等潮濕性氣體的影響。一方面需要充分認識到海洋大氣環境腐蝕機理，另一方面要結合電子設備的技術特點、防護需求，科學設計并實施具體的防護技術、措施。電子設備的腐蝕防護應該貫穿電子設備設計、生產、使用的全周期，在設計階段注重優化結構設計，在生產加工階段加強工藝管控，在使用階段嚴格控制環境溫度、濕度，加大設備維護的力度，切實提升電子設備的腐蝕防護能力。

參考文獻：

[1]王玲，趙全成，楊萬均.海洋大氣環境對鋁合金電連接器殼體腐蝕及電氣性能影響[J].裝備環境工程，2019，16（05）：90-94.

[2]韓興存，林德雨，張金偉.復配氣相緩蝕劑對多種金屬大氣腐蝕的綜合保護作用研究[J].材料保護，2019，52（01）：47-50.

[3]陳俊航，白子恒，薛偉，等.304不銹鋼在青島污染海洋大氣環境中的腐蝕壽命預測模型[J].材料保護，2019，491（12）：55-62.