机载电子设备新型防腐蚀设计技术

期刊目录网应用电子技术论文发表2020-05-08 09:50关注(1)

　　针对海洋环境进行机载电子设备腐蚀故障率分析，有必要对设备材料体系、故障现象以及腐蚀机理加以研究，了解微量的腐蚀对机载电子设备产生的功能影响。基于此，本文以机载电子设备防腐设计作为研究对象，结合机载电子设备腐蚀特点了解当前防腐设计存在的问题，通过加强密封设计、干燥除湿以及缓蚀剂防腐等措施实现海洋环境下机载电子设备的有效防腐蚀设计。

机载电子设备新型防腐蚀设计技术

　　关键词：海洋环境;机载电子设备;防腐蚀设计

　　伴随着飞机自动化程度的逐年提升，机载电子设备在飞机的各类系统中应用越来越广泛。如果机载电子设备中某个器件或设备存在故障，整个系统都将受到影响，关键的电子设备如果出现故障，将会导致飞机在运行过程中出现安全事故。机载电子设备在高温高湿以及高盐雾的海洋环境下容易出现腐蚀与老化问题，因此有必要加强对设备的防腐蚀优化设计，保障设备安全运行。

　　1海洋环境下机载电子设备的腐蚀特点

　　1.1海洋环境下的设备腐蚀与机体结构腐蚀的区别分析

　　高温高湿以及高盐雾的海洋环境下，机载电子设备的腐蚀问题和机体结构腐蚀问题有着明显的区别。轻微的腐蚀在设备机体结构上不会产生影响，而机载电子设备将会面临间歇性故障，甚至是完全失效。在承担机械应力的同时，机载电子设备还需要承受着电应力，虽然很多设备已经采用了三防设计，但设备内部元件依然会发生腐蚀问题，这一问题在日常维护时难以发现。比如某个军用飞机的电子设备中，口盖拆开后内部托架已经腐蚀，PCB板局部防护涂层有腐蚀，这是因为三防漆喷涂工艺水平不足，容易发生局部涂层起泡，部分金属部位腐蚀[1]。

　　1.2腐蚀机理研究

　　机载电子设备的材料种类繁多，且应用结构颇为复杂，其中铜、铝以及合金材料被广泛应用。当前电子产品正朝着高集成度和低功耗的方向发展，在海洋高温高湿高盐雾环境下，机载电子设备的金属材料损伤速度将会加快，腐蚀问题所带来的的后果将更加严重，这不仅会让问题的预防措施遇到阻碍，也会时机载电子设备材料面临环境适应性问题。很多机载电子设备属于高集成度元器件或印制电路，这些材料由多种金属与合金组成，容易出现缝隙腐蚀和电偶腐蚀等海洋环境失效问题。因此，由于机载电子设备使用环境的特殊性和多样性，导致材料的环境失效机理十分复杂。

　　2海洋环境下机载电子设备在防腐设计时存在的问题

　　分析海洋环境下机载电子设备在防腐蚀设计过程中存在的几点问题，具体如下：

　　2.1设备防腐蚀设计无法满足海洋环境适应性。很多现役飞机的机载电子设备在设计时都没有对腐蚀环境进行充足考虑，为了满足电子性能而忽视耐防腐性能，选择了容易腐蚀的材料，导致机载电子设备长期暴露在高温度、高湿度以及压力环境下，腐蚀问题日益严重。某型飞机的天线接头在海洋环境下短期使用就出现了严重腐蚀，就是在设计时没有考虑使用环境的例子。

　　2.2机载电子设备在服役环境下的腐蚀机理研究不够深入。飞机成品件生产厂家对机载电子设备的环境考核不全面，对环境因素的影响理解不深，导致机载电子设备容易引发新的故障模式。

　　2.3缺乏针对海洋环境的机载电子设备防护控制技术。当前人们对飞机防腐蚀措施依然以结构材料为研究对象，配备的缓蚀剂主要针对机载电子设备外壳材料，没有对设备内部金属材料进行防护。比如连接器需要经常拆卸检查，在采用缠绕保护带的同时没有其他防护产品。虽然密集缠绕保护带在一定程度上可以降低盐雾对机载电子设备的直接腐蚀，但不能阻止海洋环境的湿气扩散，长期的湿气聚集容易导致机载电子设备频发故障。比如传感器接头部分，处于其对连接状态的要求，无法直接涂覆保护层，因此传感器接头容易产生插针断裂或其他腐蚀问题[2]。

　　3海洋环境下机载电子设备的新型防腐蚀设计研究

　　3.1正确清洗设备，加强干燥除湿

　　对机载电子设备进行海洋环境防腐蚀设计时，应对其腐蚀故障数据加以收集和分析，发掘并利用服役我急机载电子设备腐蚀数据，确定防护较为薄弱的环境和容易发生腐蚀的部位。对机载电子设备进行防腐蚀防护设计的全寿命研究，针对海洋环境的高温高湿高盐雾现状，在故障分析的基础上进行对比环境试验。污染物沉积是导致机载电子设备发生腐蚀问题的重要原因，及时清洗机载电子设备内外的污染物沉积至关重要。污渍有导电可能，如果机载电子设备中的污渍可以导电，它将给设备带来不良的电气路径。如果污渍绝缘，污渍的存在将会干扰机载电子设备正常运行。为做好去污工作，可以采用较为温和的机载电子设备清洁方法，使用清洗液与清洗材料防止设备损坏。关于机载电子设备焊接点与保形涂层的清洗，建议使用去离子水清洗设备，不宜用酸性清洁剂清洗机载电子设备。除了污渍以外，海洋潮湿的空气是引发机载电子设备无法正常工作的重要原因，这一情况将导致系统故障率不断提升。对于机载电子设备来说，除湿干燥是设备在恶劣环境下进行防腐预防的重要措施，在有效减少设备故障率的同时也能提升飞机的完好率。建议在飞机座舱、起落架舱、设备舱以及外翼内腔部分应用除湿干燥设备，比如使用除湿机进行干燥处理。处理时可以将完成过滤与净化之后的干燥空气，通过送风管对潮湿环境下的机载电子设备缝隙与死角内吹风。吹风干燥时建议将温湿度表的传感器对准吹风位置，等到湿度下降到60%以下后可以停止干燥除湿工序[3]。

　　3.2应用缓蚀剂防腐

　　对机载电子设备进行防腐处理是设备为维修处理工作中的一项重要环节。在机载电子设备清洗之后与封存之前，应将存在失效问题或沉浸了腐蚀溶液的机载电子设备元器件喷涂防腐剂。针对机载电子设备的电器插头插座、接线端子板、接线盒等部位，以及共轴连接器内外部分与接地线圈。防腐剂在第一次使用后，应保持30分钟，随后进行第二次防腐剂的涂覆，多数防腐剂涂覆后会在机载电子设备上形成绝缘膜，这层绝缘膜可以起到隔离腐蚀介质的效果。但比如在机载电子设备继电器触点上使用缓蚀剂会增大接触电阻，建议工作人员根据使用说明提出的要求，在不影响机载电子设备正常运行的前提下使用缓蚀剂。

　　3.3对机载电子设备进行密封设计

　　如果机载电子设备不密封，设备长期在高温高湿与高盐雾环境中运行，设备的金属材料很容易腐蚀，非金属材料容易老化和实效，进而影响机载电子设备的使用寿命。如果机载电子设备采取了密封设计，设备内部元器件不仅可以得到有效保护，还能解决三防问题。按照机载电子设备运动状态分类，主要有静密封与动密封两种;按照结构形态分类，主要有可拆式密封和不可拆式密封;按照密封的程度分类，主要有气密和水密两种。如果机载电子设备无需维修，或者设备不容易损坏，比如天线座与防水插件设备，可以使用环氧树脂材料、硅胶材料进行设备的密封与灌封。除了使用密封材料外，也可以采用焊封方式，将机载电子设备放置在封闭盒与机箱中，这样的密封方式不仅防水，也能够提升机载电子设备防霉变与防盐雾的能力。对于机载电子设备静密封的结构设计，适合用于机载电子设备在高低温环境下没有泄露现象，多数密封件属于易损件，应按照要求确定密封件的型号，以便对密封件及时更换。实现机载电子设备静密封的方法主要如下：(1)使用垫片进行密封。按照介质的温度和腐蚀情况确定最佳垫片材料。如果机载电子设备所处的环境温度和压力不高，可以使用非金属软垫片。(2)使用密封剂进行密封。常见的垫料密封有很多种，比如螺纹胶可用在机载电子设备螺纹连接中，结构密封剂可以对机载电子设备的结构缝隙进行填充。(3)使用O形密封圈。该密封材料具有良好的密封性能，且结构简单，拆卸方便，使用寿命较强，O型密封圈可以同时用在静密封与动密封过程中。当静密封的压缩量达到10%时是无法起到水密封作用的，压缩量在18-25%时橡胶反弹力可以对水分子产生密封，如果压缩量超过了30%，密封质量没有太大变化，橡胶如果过度使用将会出现损坏的风险。所以，在机载电子设备静密封设计过程中，应将橡胶变形量控制在20%左右。完成密封之后可以对机载电子设备展开水密试验，比如冲水试验和淋雨试验，按照高湿度、高温度、高盐雾的海洋环境变化情况进行机载电子设备防腐设计的模拟实验，通过实验后的机载电子设备可以使用该密封方法[4]。

　　结束语

　　总而言之，关于机载电子设备腐蚀研究关系到力学、电学、热学以及材料学等学科，从机载电子设备的腐蚀特点出发，了解到元器件在受到微腐蚀情况下对机载电子设备的功能性产生的较大影响。为了使现役飞机机载电子设备的三防设计可以满足海洋环境的适应性要求，应结合实际情况确定机载电子设备的薄弱环节，选择正确的措施改善设备的环境适应性。

　　参考文献

　　[1]王琳,唐庆云.南海海洋环境下机载电子设备的腐蚀及外场防护对策[J].装备环境工程,2019,16(7):8-12.

　　[2]徐磊,柳国祥.热带海洋性气候电子设备三防技术的研究[J].中国设备工程,2018(14):204-205.

　　[3]李培正,陈岱岱.现代海洋电子高新技术产业化研究[J].产业与科技论坛,2018,17(8):13-14.

　　[4]张鹏飞,黄锦.电子设备结构防腐设计中的材料应用分析[J].计算机产品与流通,2018(3):75.

　　作者：张敬锋单位：中国特种飞行器研究所