海监船载光电设备结构与工艺防护技术的研究

王 芳，葛清忠，张小波

（1.山东省海洋生态环境与防灾减灾重点实验室，山东青岛 266033；2.国家海洋局北海海洋技术保障中心，山东青岛 266033）

近年来，随着海监队伍的不断壮大，海监船只的不断列装，船载的光电设备也逐渐增多（如图1），船载的光电设备是海监执法的重要装备，然而恶劣的海洋气候环境（高温、高湿、空气中的腐蚀性物质、盐雾和各种霉菌）以及由此而引发的某些生物性因素对船载光电装备具有极大的破坏性，直接影响到设备的电导、磁导、电感、电容、电子发射、电屏蔽和磁屏蔽等参量的改变，海上光电设备的三防性能已成为整机的重要技术指标之一。随着科学技术的发展，电子设备发展到了大多采用微型元器件密集结构，体积薄小，金属稍有腐蚀，对电器性能、力学性能等都有影响［1］。因此，加强船载光电设备的防腐、防潮、防霉的三防设计研究已刻不容缓。

现代光电设备的防护，不单纯是一项工艺技术，而是一项系统工程，需要总体、电路、结构、工艺等的共同配合，恰当的防护定位、合理的电路设计、良好的结构形式，先进的三防工艺是提高光电设备三防性能的根本保证。

1 海上环境的腐蚀特征

图1 海监船载华之洋光电系统

海上的相对湿度一般为70%～90%，甚至更高；海上的大气温度一般不超过40℃，舱内与外界温差5～8℃，设备表面在潮湿的海洋大气中会吸附一层水膜，这层水膜吸附到20～30分子层厚时，就形成了化学腐蚀所必需的电解质膜，这种富含盐分的电解质膜对裸露的金属表面有很强的腐蚀性［2］。

海洋的湿热环境为霉菌的滋生提供了有利的条件。霉菌以电子设备中的有机物为养料，吸收水分并分泌有机酸，破坏绝缘并加速腐蚀，霉菌本身还会引起电路短路。另外它对光学镜头的镀膜会造成不可修复的破坏，所以防腐蚀、防潮湿、防霉菌、抗盐雾是舰载光电设备设计时必须考虑的问题。

2 结构防护设计

在光电设备的结构设计中，大多数的腐蚀问题可通过适当的结构设计来避免。

2.1 耐腐蚀材料的选择

在设计海监船载的光电设备时，就综合考虑材料的物理、电气、化学、加工性能、机械等特性后优先考虑选用耐腐蚀性好的高强度铝合金，对于关键受力构件选用比重小、机械性能好、防腐性能优良的钛合金；对于易锈、易损的重要构件选用不锈钢，非受力为主的构件选用耐蚀性好的非金属材料。

海监船只常年在海上进行执法工作，对于海监船载的光电设备要根据使用环境和在船上不同安装位置选取相应的耐腐蚀材料。光电设备的底座经常与海水接触，选用在海水中稳定的铜合金；在甲板和舱室的设备则选用耐蚀钢、不锈钢和铝材等耐大气腐蚀的廉价材料。正确合理选材也是光电设备防潮防霉设计的主要方法，材料的防潮防霉性能主要取决于材料本身的性质。不长霉、耐老化的非金属材料有聚四氟乙烯、聚碳酸酯、改性聚苯乙烯、有机玻璃和硅橡胶等，可以视情况选取，在不能满足防护要求时则必须对材料进行有效的涂层和覆盖保护。

2.2 合理的结构形式设计

（1）结构设计时易腐蚀部位的机构截面厚度尽量相近，因为截面厚度不一致时，一但温度变化或机械负载下，薄弱部位发生形变，材料晶格扭曲而产生应力腐蚀，严重时能产生电参数变化［3］。

（2）对裸露零部件优先选用含少量钼不锈钢材料。一般的不锈钢在海水中，钝态容易受到破坏，引起严重的点腐蚀，只有含少量钼才有抗海水腐蚀的作用。

（3）室外构件尽可能消除缝隙和凹坑结构，避免出现积水，减少不必要的开口，并在可能积水处开排水孔，利于维护擦拭；整机外壳应设计为不积水外形。

（4）光学镜头前端加窗口玻璃，并在窗口玻璃的外面镀三防膜；在镜筒上设置干燥器组件，并方便更换。

（5）设计传感器的密封壳体，充入干燥氮气，可有效防止海上水汽进入。

（6）外露的焊接结构，焊缝的结构尽可能连续，以免存水；室外露天设备尽可能采用水密结构，舱内设备采用全密封结构，对要求高的设备采用气密式结构。

（7）为防不相容的金属接触而发生电化学腐蚀，结构设计时尽量避免，无法防止时采取补救办法，如采取绝缘材料隔离设计措施，用双金属连接等。

2.3 严格控制外购部件三防设计

对外购件及特殊材料的订购，严格按三防技术要求进行，并严格按技术协议和验收条件检验。

3 工艺防护设计

（1）整机裸露部分要求对钢材料进行磷化处理，对铜材料进行镀镉、除氢处理，对铝及铝合金进行阳极氧化处理，保证其表面生成保护层。然后在外表面喷涂防腐环氧瓷漆，并喷涂AV15缓蚀剂以提高抗腐蚀能力。

（2）线路板的三防工艺要求喷涂三防保护漆，线路板的三防漆选用DBS－6101三防保护剂，该产品因为引进了有机硅氧烷单位，具有突出的防潮和防盐雾性能。

（3）对所有接插件表面涂DJB－823电接触保护剂，该产品具有优良的防腐蚀性能、优良的润滑性能和优良的电气性能三大性能。它是一种导电三防漆，可使电接触稳定可靠，且不影响导电性、绝缘性以及高频特性，一般三防漆不具备这种性能。

（4）机箱的三防选用DJB－823固体薄膜保护剂，DJB－823固体薄膜保护剂不仅使用于接插件和开关上，而且也适用于有色金属的抗腐蚀能力，可防湿热盐雾、霉菌、工业大气等。

（5）对于多芯电缆插头由于导线多、焊点密集，电装完成后，难以清洗干净助焊剂，极易受到环境影响，发生腐蚀、短路现象。为此要首先对灌注部位进行清洁，并覆盖DBS－6101三防保护剂，然后进行硅胶灌封，并在电装时采用热缩套管封装。各光学组件在装调好后要用硅橡胶密封，防止进入空气。

（6）主机与电控柜的连接电缆，建议采用海监船专用电缆，该电缆有耐盐雾、耐高温、防水、高强度、抗老化等特点。

4 结 语

舰载光电设备的结构与工艺防护技术所涉及的内容是相当复杂和广泛的，但必须要在产品的生产、装配、调试和周转运输中的各个环节加以关注，引起重视，才能真正达到提高设备可靠性的目的，满足海上环境的使用要求。

1 宋立辉.舰载电子设备三防设计［J］.电子工艺技术，1998（6）：10～12.

2 防护技术编写组.电子设备金属腐蚀与防护技术［M］.北京：中国标准出版社，1988.

3 王信义，等.机械制造工艺学［M］.北京：北京理工大学出版社，1990.