热带海洋性气候电子设备三防技术的研究

　　摘要：本文简要阐述了热带海洋性气候下常用的防腐蚀材料、防腐蚀技术以及相关的防腐蚀性能试验及分析。

　　关键词：热带海洋性气候,三防技术,研究

　　三防设计是根据不同的使用环境进行针对性的防护设计，就一般而言，常见环境中以海洋性气候的防护最为严苛，而海洋性气候中以热带海洋性气候的要求最高。热带海洋性气候中防护困难最大的主要是在强日照、高温、高湿条件下的盐雾腐蚀。以下主要从我们在热带海洋性气候三防工作中的一些经验进行探讨。

　　1防腐材料

　　在热带海洋性气候条件下室外设备的外部，一般主要采用钛合金和奥氏体不锈钢，而奥氏体不锈钢中316L不锈钢的应用越来越广泛。钛合金材料。钛合金适合在潮湿大气和海水介质中工作，其抗蚀性能远优于不锈钢，对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强，对于碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等方面具有优良的耐腐蚀能力。

　　实际上钛合金也是热带海洋性气候中被广泛应用的代表性耐腐蚀材料。在钛合金使用中，应避免钛合金对其它金属的接触腐蚀(电偶腐蚀)。316L不锈钢。316L不锈钢属于奥氏体不锈钢，316L为美国ASTM标准的牌号，对应于国标牌号为022Cr17Ni12Mo2，广泛应用于沿海设备和海洋船舶工业。

　　为了有效验证316L不锈钢的性能，我们进行了一系列的摸底试验，由试验结果可见，316L不锈钢原材料本身的耐盐雾性能良好，满足热带海洋性气候的要求(调研相关单位的实际经验，一般耐盐雾试验超过500h，可基本满足热带海洋性气候使用环境下5年的使用寿命)，增加钝化后抗点蚀的能力明显增强。焊接后进行盐雾试验出现锈蚀，但实物锈蚀程度轻微，且盐雾试验时间为1296h远大于500h的要求，所以焊接后的316L不锈钢能够满足热带海洋性气候的使用要求。

　　而焊接后经长时间盐雾试验只出现少量腐蚀，我们分析主要是与奥氏体不锈钢的材料组织特点相关。对于奥氏体不锈钢，温度450～800℃的范围为敏化温度区间，在这一温度段停留时间过长会使材料晶粒内部的碳向晶界扩散并可与Cr形成Cr23C6沉淀于晶界，使得晶界处形成贫铬区，从而可发生明显的晶间腐蚀现象。

　　热弯温度在500～800℃之间处于敏化温度区间范围内，会形成晶界的贫铬区，从而使材料的耐腐蚀性大幅下降。而焊接过程升温、降温比较快，在敏化温度区间停留时间很短，由于碳的扩散与Cr23C6的形成是一个过程，在较短时间内产生的Cr23C6较少，所以焊接后耐蚀性下降较小。

　　防水透气膜。防水透气膜应用于防水透气阀，防水透气阀具有透气功能但又不透水(最深可耐2m水深)的功能，通常应用于密封机箱的防凝露，使机箱内外的压力平衡。防水透气阀具有防水、防尘的功能，对设备的保护可以达到IP67级;防水透气阀具有阻止细小的盐结晶进入密封体内的功能，可以减少盐雾对航海通信设备的腐蚀。

　　2防护技术

　　2.1微弧氧化

　　在热带海洋性气候，虽然防腐蚀上钛合金、奥氏体不锈钢的应用较为广泛，但铝合金也应用较多，为保证铝合金的有效防护，一般常采用的防护办法为微弧氧化。微弧氧化技术是将铝、镁、钛等金属及其合金置于一定的电解液体系中，利用化学方法，使材料表面在电解液中产生火花放电斑点，在热化学、等离子体化学和电化学的共同作用下，在轻金属表面生成陶瓷膜层的方法，其耐蚀性能已满足6年以上的海洋飞溅区应用要求并获得应用验证，众多部件已应用于沿海、岛礁等装备。

　　事实上微弧氧化耐盐雾腐蚀性能，跟膜层厚度、基材本身耐蚀性、膜层是否封闭处理等相关性很大。一般来说在一定膜层厚度情况下，基材为3A21(防锈铝)比2A12(硬铝)更耐腐蚀，在一定范围内氧化膜厚度越厚则更耐腐蚀。我们对膜层厚度为20～30μm，基材为ZL101A(铸铝101A)的试件进行了盐雾试验，528h后试件表面未发现变化。

　　同时，我们又考察了微弧氧化表面喷漆的工艺性及耐蚀性，材料为2A12(硬铝)进行微弧氧化，氧化膜层30μm，底漆为TB06-9锌黄丙烯酸聚氨酯底漆，面漆为TS96-61橙红色氟聚氨酯半光磁漆。经试验后，氧化膜层与漆层的结合力良好，盐雾试验1296h后试件表面无明显变化。该试验主要考察微弧氧化膜层与漆层的结合力，同时考察了所选的耐腐蚀漆种的耐盐雾能力。

　　2.2涂料防护

　　由于铝合金耐蚀性差，除采用微弧氧化进行防护外，我们还在油漆类产品中挑选耐腐蚀的漆种，以便增加耐蚀性防护。我们选择了氟聚氨酯漆，根据厂家资料耐盐雾超过1000h，在上述微弧氧化中我们对硬铝2A12微弧氧化+氟聚氨酯漆的摸底试验，其耐盐雾试验时间超过了1296h(盐雾试验后漆面无明显变化)。除铝合金外其它金属材料也可采用喷漆方式增加耐腐蚀性，但应注意漆层与材料的结合力，必要时对基材增加喷砂工序使基材表面变粗糙，从而增加与漆层的结合力。

　　2.3四元化学镀技术

　　可应用于钢、铝等材料的防护，镀层维氏硬度在HV500-750之间，镀层致密与基材结合良好、耐蚀性强，经盐雾试验528h镀层无明显变化。我们采用65Mn、20钢进行了相关试验，分别以15、20、25μm的镀层进行盐雾试验的时间为528h，其中15μm经过孔隙封闭处理，20、25μm镀层无封闭处理。其中15μm镀层192h时出现白色物质但未见红锈(据厂家解释为孔隙封闭物质泛出)，528h后仍未见红锈，20、25μm镀层528h后未发现明显变化。

　　2.4牺牲阳极保护

　　牺牲阳极保护又名牺牲阳极保护法、牺牲阳极的阴极保护法，是利用原电池的原理，防止金属腐蚀的方法。具体方法是将还原性强的金属作为保护极，与被保护的金属相连构成原电池，还原性强的金属将发生氧化还原反应而牺牲消耗，被保护的金属免于被腐蚀。牺牲阳极保护法，需要结构设计时单独设计导电通路，表面涂料的导电性、零件与零件之间的绝缘衬垫等(如橡胶垫圈等)都会对导电通路造成影响，另外，由于各零件采用多种不同电位的材料，将会增加设计的难度，需要进行复杂的仿真计算，设计成本较高。

　　3结语

　　随着在沿海使用设备的不断增加，对热带海洋性气候的耐腐蚀提出了更高的要求，以上是我们在工作中的一些积累和经验，随着三防技术的不断发展，新材料、新技术将不断涌现，热带海洋性三防技术将获得长足的发展和提高。

　　参考文献:

　　[1]SJ20985-2008，军用电子整机腐蚀防护工艺设计与控制指南[S].

　　[2]GJB/Z594A，金属镀覆层和化学覆盖层选择原则与厚度系列[S].

　　[3]GJB3617-99，军用设备海洋气候、水文极值[S].

　　[4]电子科学研究院.电子设备三防技术手册[M].兵器工业出版社,2000.

　　相关期刊推荐：《兵器知识》(Ordnance Knowledge)中华人民共和国发行的月刊杂志，创刊于1979年，由中国兵工协会主办，《兵器知识》杂志社编辑出版，主管单位为中国科学技术协会，主办单位为中国兵工学会。