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在電子工業中,三防設計是指防潮濕、防鹽霧、防霉菌設計。潮濕、鹽霧和霉菌會腐蝕和破壞材料,導致產品的電氣性能下降,機械強度降低,嚴重時會導致設備功能失效。在我國南方和沿海地區使用的,尤其是在戶外使用的電子設備必須具備三防設計才能保證其正常工作。
一、潮濕、鹽霧、霉菌對電子設備的破壞
1、潮濕對設備的影響
潮濕是電子設備損壞變質的主要因素之一,它會對機械性能和電氣性能產生破壞。濕氣往往溶解有氯化物、硫酸鹽和硝酸鹽等,能引起或加劇金屬的腐蝕。潮濕會降低絕緣材料和電路板的絕緣電阻,增大介質損耗角的正切值,降低絕緣性能,嚴重時會出現漏電甚至短路。同時,潮濕還為霉菌的生長提供了有利條件。
2、鹽霧對電子設備的破壞
鹽霧的成分主要是NaCl和MgCl2,NaC1和MgCI2的顯著特點是能從相對干燥的大氣中吸附水分,當物體表面附著這些含鹽水分時,就會長期保持潮濕狀態,除自身的腐蝕作用外,還加劇了潮濕的破壞作用。鹽霧是電子設備損壞變質的一個重要原因,水分中溶解的鹽具有兩個獨立的侵蝕作用;①腐蝕許多金屬和無機材料;②提供一種活性電解質,使不同金屬接觸時產生電偶腐蝕,并促進具有不同電極電位的電解作用。鹽霧主要對在海上和近海處使用的設備有影響,特別是在離海400m和高度約150m范圍內,鹽霧的腐蝕作用較大。
3、霉菌對電子設備的影響
霉菌是單細胞真菌,生長于植物和與各種普通材料上,靠孢子傳播繁殖。霉菌成熟時會散落出大量的孢子,孢子隨空氣的流動而傳播,因此,產品中只要空氣中能進入的部分便有可能被霉菌污染。大多數霉菌能在溫度26~32℃,相對濕度85°以上的環境中大量繁殖和生長。霉菌能夠在暴露于空氣中的大多數有機材料表面上生長,其中易受侵蝕的材料有羊毛、皮革、羽毛、術材等,塑料中的增塑劑、有機填料、顏料等也是霉菌的營養品。霉菌是潮濕的,當其跨過絕緣表面而繁殖時.可能引起短路。霉菌分泌出的酶對可許多有機物及礦物質有破壞作用。霉菌所造成的危害主要有以下幾個方面:①絕緣材料的絕緣電阻和抗電強度大幅度下降,絕緣材料中量長霉時,絕緣電阻大約下降到原來的1/100,抗電強度降低約65%,電容值和介電損耗角增大約3倍,微型電路板上的霉菌還可使線路間短路:②塑料因增塑劑、填料被霉菌消耗而使塑性變差,加速了老化過程;③天然橡膠制成的密封件被破壞,導致密封破壞;④因霉菌產生的分泌物對金屬材料有電解作用,會對金屬材料造成腐蝕破壞;⑤玻璃等光學零件,因采用表面鍍層,長霉會損害其光學性能;⑥漆膜會被穿透.損失了保護作用,造成點腐蝕。適當的溫度、濕度和pH值條件下,霉菌幾乎可以在任何表面生長.因此霉菌的侵蝕是一個不可忽視的因素。
二、三防設計的總體原則
現代三防技術涉及到電路、材料、結構、工藝和技術管理的各個方面,必須進行總體設計。綜合考慮產品的工作、運輸及儲存環境,應用先進技術、采用先進材料,精心設計,精心制造,只有這樣才能提高其可靠性和環境適應能力。
1、結構設計
(1)選擇耐蝕結構形式在結構的零部件設計時,要注意控制與腐蝕有關的各種幾何因素,有效地將腐蝕控制措施體現到結構設計中去,從各種幾何形狀組合形式挑選出其中**有效地減輕腐蝕的形式是設計人員必須考慮的問題。
(a)避免采用易積存腐蝕介質、雨水或冷凝水的結構,采用各種行之有效的 設計措施進行排水、排液通風。
(b)結構表面的形狀應簡單,過渡光滑合理,應避免結構過分復雜,隨意組合的表面形式會使防腐蝕復雜化。
(c)當不同金屬連接時,要考慮電偶腐蝕的影響。I型(暴露)表面的兩種金屬的電極電位差值應控制在0.25V以內,Ⅱ型(遮蔽)表面的兩種金屬電極電位差值應控制在0.5v以內。
(d)進行預防應力腐蝕、腐蝕疲勞的設計。
(e)零部件表面應明確規定粗糙度要求。
(f)兩個相互連接的零件表面應盡量平直、完整,突出表面的緊固件盡量減少,**好采用埋頭鉚釘和螺釘,必要時把突出表面的緊固件進行密封保護。
(2)選擇易于鍍覆的幾何形狀進行結構設計時,要考慮到金屬鍍覆和化學材料的局限性,選用易于鍍覆的幾何形狀,一般應注意以下各點:
(a)復雜的結構形狀會降低涂覆油漆的有效性,故應避免有尖銳凸出物。
(b)零件邊緣處應使用圓角,以利于獲得厚度適當、附著牢固的油漆涂層。
(c)表面結構應單一、致密、光滑和成型良好。
(d)結構焊縫必須完整、均勻并修平。
2、工藝設計
工藝防護的主要手段為:鍍、涂、密封;其中鍍是基礎,涂與密封起增強作用。
(1)I型(暴露)表面的防護I型(暴露)表面是指當設備處于工作或行進狀態時暴露于自然環境的表面,或雖然未暴露于自然環境,但能夠受到各種氣候因素(溫度、雨、冰雹、雪、雨雪、含鹽大氣、工業大氣、陽光直接照射、塵埃、風沙等)直接作用的表面。工作環境比較惡劣,因此,必須選擇好的涂覆系統。鋼鐵件采用熱浸鍍鋅或采用噴砂→熱浸鍍鋅→磷化底漆→鍶黃底漆→聚氨酯面漆的工藝過程;鋁合金件采用陽極氧化→聚氨酯清漆或采用導電氧化處理→鍶黃底漆→面漆的工藝過程;鑄件(鑄鐵或鑄鋁)采用噴砂→磷化底漆→鐵紅底漆(鋅黃底漆)→面漆的工藝過程。
(2)Ⅱ型(遮蔽)表面的防護Ⅱ型(遮蔽)表面是指設備工作時不暴露于自然環境,且不會受到各種氣候因素(溫度、雨、冰雹、雪、雨雪及陽光直接照射、風沙等)直接作用的表面,Ⅱ型 表面的暴露條件與室內環境相當。鋼鐵件采用鍍鋅彩鈍化→鋅黃底漆→面漆或采用磷化處理(磷化底漆)→鐵紅底漆→面漆的工藝過程;鋁合金件,可采用導電氧化→鋅黃底漆→面漆或采用陽極氧化→S01-3聚氨酯清漆的工藝過程。
3、防潮設計
防潮設計的基本方法是對材料表面進行防潮處理,對元器件乃至整件進行密封、灌封、鑲嵌、氣體填充或液體填充;暴露的接觸面應避免不同金屬的接觸,尤其要避免活潑金屬和穩定金屬的接觸。可以采用單項或幾項綜合措施來防止濕氣的影響。設計方法包括:采用具有防水、防霉、防銹蝕的材料;提供排水疏流系統或空氣循環系統,消除濕氣聚積物;采用干燥裝置吸收濕氣;采用保護涂層以防銹蝕;憎水處理以降低產品的吸水性或改變其親水性能;浸漬、灌注和灌封,塑料封裝和密封等。
4、防鹽霧設計
防鹽霧設計的基本原則是:采用密封結構;選用耐鹽霧材料(不銹鋼或以塑料代替金屬);元件部件采用相應的防護措施,涂覆防鹽霧涂層;不同金屬間接觸要防接觸腐蝕。
5、防霉菌設計
克服霉菌危害的主要措施有以下幾個方面:選擇不易長霉和耐霉性好的材料;將設備嚴格密封,并使其內部空氣保持干燥(相對濕度低于65 )、清潔;設備表面涂覆防霉劑或防霉漆;利用紫外線照射防霉并消滅已生長的霉菌;在密封設備中充以高濃度的臭氧來消滅霉菌。
三、使用三防漆時的注意事項
1.在使用三防漆之前,須先將欲涂物件表面的灰塵、潮氣和油污除凈,以便三防漆很好地粘著在線路板表面,使其充分發揮保護效能。
2.在往PCB板上涂覆三防漆時,連接器、軟件插座、插板、開關、散熱器、散熱區域等一般不允許涂覆,可使用專用材料遮蓋。
3.涂覆層的厚度應在0.1mm以上。
4.如果想獲得較厚的圖層,**好通過涂兩層較薄的涂層來獲得,且要在****層完全晾干后再涂第二層。
5.使用噴涂方法時,注意避免產生陰影(元器件下部未涂覆三防漆的部位)。
6.環境要求大部分三防漆產品含有可燃溶劑,應避免高溫和明火。涂覆人員要應注意安全與防護,操作環境應具備足夠的通風條件;應避免長時間吸入蒸汽和長時間與皮膚接觸;涂覆人員應帶防護面具。
7. 修復已涂器件的方法用電烙鐵直接接觸涂層即可去掉原件。裝上新原件后,要使用刷子和溶劑將焊接區域清洗干凈,待干燥后重新用涂料涂覆。
四川監控立桿報道;
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