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防霉技术在军用电子装备中的应用

2018-01-26 15:03:49
作者:本网发布
来源:《腐蚀防护之友》

军用电子装备在整个寿命期内的贮存、运输和使用各个阶段均会遭受各种恶劣环境条件的作用。在各种恶劣环境条件中,作为生物环境条件的霉菌是引起军用电子装备腐蚀和破坏的一个重要因素。

    军用电子装备在整个寿命期内的贮存、运输和使用各个阶段均会遭受各种恶劣环境条件的作用。在经受长时间恶劣环境条件的作用后,组成电子装备的材料和结构必然会受到腐蚀和破坏,严重影响电子装备的使用寿命和作战效能。在各种恶劣环境条件中,作为生物环境条件的霉菌是引起军用电子装备腐蚀和破坏的一个重要因素。

    我国东南沿海、岭南地区、长江中下游地区、重庆、四川等地终年大部分时间温暖潮湿,霉菌极易在电子装备的面板、仪器仪表,绝缘材料、有机涂料、通信器材、印制板、非金属元器件、光学器材等各种材料和结构表面生长,进而产生霉变和腐蚀,造成它们性能劣化 ,元器件失效、结构破坏,部件失灵、功能丧失、光学器材无法使用等严重后果,有的甚至诱发严重事故,造成巨大的经济损失和军事损失。

    随着塑料、橡胶、涂料、密封材料、纺织纤维等材料在军事电子装备上的应用越来越多,霉菌对电子装备的腐蚀和破坏也将显得越来越突出。防霉技术越来越受到人们关注。本文就如何提高军用电子装备的防霉抗霉能力,防止或减少霉菌对它们的腐蚀和破坏谈谈自己的看法。

    产品长霉的条件

    产品长霉的前提是产品能为霉菌生长提供营养物质。产品为霉菌生长提供营养物质的途径主要有两种:一种是产品直接为霉菌生长提供营养物质,另一种是产品制造、运输、贮存和使用过程中,表面积聚的灰尘、污染的油污、汗迹和其他污秽作为霉菌生长的营养物质。霉菌的生长不仅需要营养物质,而且与温度、湿度、氧气等因素密切相关。温度在 25 ~ 35℃,相对湿度在90% ~ 100% 的条件最适宜霉菌的生长,相对湿度降至 80% ~ 86%,霉菌生长变得缓慢甚至停滞。当产品处于温暖潮湿的生长环境中,附着在产的表面的霉菌孢子开始萌发,发育成菌丝,菌丝利用营养物质进行生长,滋生的霉菌最终对产品造成不同程度的危害。消除或控制与霉菌生长密切相关的任何一个因素,霉菌生长就会受到极大的抑制产品也就不会受到霉菌侵蚀和破坏。

 

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    防霉结构设计

    防霉结构设计是产品总体设计的组成部分。合理的结构设计能有效消除或减弱霉菌赖以生存的环境条件,抑制霉菌生长,从而提高军用产品的防霉抗霉能力,防霉结构设计应围绕着消除或隔离霉菌生长所需的营养条件和环境条件展开,包括消除和隔离可能附着在产品表面的营养源、控制或降低温度湿度条件,断绝霉菌生长条件。

    产品的结构设计的完整、简洁、流畅。所有的构件尤其是暴露在外的构件能避免积水藏灰,焊缝连接的位置不宜在顶部、且焊缝尽量连续;设计中应注重弧度的运用,零部件间的衔接可采用足够的圆弧过度,棱角和边缘可设计成圆角,这样既能避免应力腐蚀,同时又可便于产品的工艺防护处理,提高产品的镀涂覆工艺质量;对大容积的结构件,设计时应充分考虑设备的通风,强化空气流通功能,保持设备内空气干燥,防止产品或器件受潮或积水。

    密封设计是一种较为理想的防霉结构设计,只要需要和可能尽量采用密封设计。进行气密密封设计时,容器应采用永久性熔焊气密结构,局部采用的密封圈应选用永久变形小的硅橡胶“O”型圈,不允许密封圈有接缝,不能采用橡胶板、垫密封。为保证密封效果,往往还在密封壳体内充入惰性气体。军用产品中的高压期器件或部件、变压器、阻流圈、接插件、电路板以及有特殊要求的元器件往往还采用灌封处理,既能提高其防霉防腐性能,又提高了可靠性。

    选择抗霉材料

    如上所述,霉菌生长必需要营养物质。缺乏可利用的营养物质,霉菌也就无法生存。霉菌对军用电子装备的影响最主要的是通过对组成装备的材料直接侵蚀和破坏来实现的。对于不抗霉材料,霉菌可直接把材料中某些组分作为营养物质,侵蚀和破坏材料。对于抗霉材料,如金属材料和某些有机材料,霉菌无法从材料中获取营养物质,缺乏可利用的营养物质霉菌也无法生长。因此,为了提高军用产品的防霉抗菌能力,在产品设计时,在不改变产品性能和功能的前提下,应尽可能的选择抗霉材料,当不得不使用不抗霉菌材料时,则应对其进行适当的防霉处理,提高其抗霉能力。

    印制线路板及组件、电缆高频插座头、电子产品的元件、部件及电子设备的密封常用硅橡胶、环氧树脂作为密封材料进行灌封;高压器件或部件、变压器、阻流圈、小电机定子等常用环氧树脂进行灌封来达到密封目的;夹层、铆接缝隙及其它结构的缝内或表面、密封防漏,以及使用密封垫圈密封,常用弹性橡胶和聚氨酯等作为密封材料。但环氧树脂,聚氨酯和弹性橡胶大多为不抗霉材料,使用前往往通过添加防霉剂来提高其抗霉能力。表 1 列出了对霉菌敏感性不同的材料,其中Ⅰ类属于不能为霉菌生长提供营养物质的材料,是抗菌材料:Ⅱ类属于不抗霉材料,选用时需要通过霉菌试验确定其抗霉程度后在一定防霉内使用:Ⅲ类为霉菌易感材料,不推荐使用。

    工艺防护

    工艺防护是提高军用电子装备环境适应性的有效措施。对军用电子设备中使用的金属和非金属材料表面镀覆金属层,或在基体材料表面的金属和非金属材料表面镀覆有机涂层,能显著提高军用电子设备耐受各种恶劣环境条件的适应能力,延长使用寿命。在表面处理工艺方法中,采用最普遍、最经济、最有效的涂覆有机层。

    涂料是一种以树脂或油脂制成的有机高分子为主体的胶体聚合物溶液涂覆于金属或非金属表面,形成坚韧、附着牢固并具有一定功能膜层的材料。涂料中增塑剂、纤维素、润滑油、稳定剂和着色剂以及某些树脂能为霉菌提供可利用的营养物质,在温暖潮湿的环境下,霉菌很容易在涂层表面生长,腐蚀和破坏涂层,使涂层失去防护或绝缘作用,从而降低电子设备的使用寿命,影响其性能。因此,使用涂层的军用电子设备,其抗霉能力强弱,主要取决于是否选用了防霉涂料。军用电子设备常用的防霉涂料见表 2。

    值得注意的是,涂料应当配套使用。底漆是涂层系统的最重要基础,用以涂料作为底漆应用在不同基材上则涂覆效果很不一样,与基材的附着力也不一样。涂料的配套使用要求底漆与基材材料之间以及底漆与面漆之间具有良好的结合力相互之间不产生不良反应。

    使用防霉剂

    使用防霉剂是防止材料和涂料霉变十分有效的方法。由于防霉剂抗菌谱比较宽,霉菌不容易对其产生抗性,因此被广泛使用。当军用电子装备因特殊需要必须选用不耐霉材料或涂料时,可通过使用防霉剂来提高他们的防霉抗菌性能。防霉剂的种类繁多,它们的性能和防霉效果各异。理想的防霉剂应当具有如下特点:

    (1)高效,广谱、长效;

    (2)低毒,对于人体无毒,无刺激,不产生过敏等作用,不污染周围环境;
 
    (3)具有良好的耐热性和耐候性;
    
    (4)物理化学稳定性好,难溶于水,适用较宽的 pH 值和温度范围;

    (5)溶解性,分散性优良,不影响材料或产品的基本性能和颜色;
 
    (6)使用方便,价格低廉。

 

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    目前还不存在没有缺点的防腐剂。实践证明,多组分防霉剂混合使用其防霉效果比单组好,将防霉剂直接添加对到材料中是简单易行的方法,添加量也很容易控制,防霉时效也长,因此大多采用这种方法,但由于受材料、防霉剂的相容性及加工工艺的限制,防霉剂在材料或涂料中的分散性能稍差,其抗霉防霉性能受到一些影响。表 3 是目前防霉效果好、性能稳定、低毒、应用广泛的防霉剂。

    除此之外,采用通风排湿,使用干燥剂吸潮,密闭围封,降温以及化学药剂熏蒸等方法也能收到较好的防霉效果。

    结语

    防霉是军用电子设备的三防技术的重要组成部分。防霉结构设计和抗霉材料的优选是提高军用电子设备防霉性能的关键,必须纳入产品的总体设计当中并从设计阶段开始时考虑。工艺防护能有效提高军用电子设备环境适应能力,恰当地运用镀涂覆等表面处理工艺是提高电子设备结构和材料抗霉性能的重要手段。为了提高镀涂覆工艺质量,提高防护性能,必须对工艺技术的全过程进行严密的科学的控制和管理。在材料和涂料中添加防霉剂,一方面能抑制或杀死霉菌,另一方面又能改变或降低材料和涂料的性能,利弊兼有。为了更好地提高军用电子设备的防霉抗霉能力,应不断研究和开发新型抗霉材料,不断发展新工艺新技术,不断开发相容性好,性能更加稳定的高效无毒防霉剂。同时,在产品寿命期内恶劣环境条件,定期维护,抑制霉菌生长。

 

资料来源:知网

标签: 防霉技术, 军用电子装备, 军用装备

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