Защита эа от воздействия влажности

Лекция № 10. Защита эа от воздействия влажности

От прямого воздействия влаги ЭА, как правило, не защищена и не должна эксплуатироваться в этих условиях. Однако на работающую аппара­туру воздействуют пары влаги окружающего воздуха или какой-либо иной газовой среды, в которой эксплуатируется аппаратура. В техническом зада­нии на разработку всегда указывается относительная влажность воздуха. Нормальной влажностью считается относительная влажность 60...75 % при температуре +20.. .25 °С.

Возможна конденсация водяных паров на холодных поверхностях кон­струкции как внутри аппаратуры, так и снаружи. Выпадение росы (конден­сация) вызывается понижением температуры, которое практически всегда имеет место при отключении и последующем хранении аппаратуры. Напри­мер, если в течение дня влажность внутри ЭА составляла 70, 50 и 35 %, то точка росы оказывается соответственно на 5, 10 и 15 °С ниже температур, которые имели место днем внутри ЭА.

Интенсивное нагревание переохлажденной аппаратуры перед приведе­нием ее в рабочее состояние также приводит к конденсации влаги на холод­ных элементах конструкции. В результате движения потоков воздуха влага будет осаждаться на одних и тех же местах. Капли конденсата будут сте­каться в поддон конструкции и собираться в местах «ловушек влаги». В ре­зультате аппаратура будет находиться под постоянным воздействием влаги.

При длительном воздействии высокой влажности металлические конст­рукции подвергаются коррозии, органические материалы — набуханию и гидролизу. Продуктом гидролиза являются органические кислоты, разру­шающие органические материалы и вызывающие интенсивную коррозию металлических несущих конструкций. Наличие во влажной атмосфере про­мышленных газов и пыли приводит к прогрессирующей коррозии. В резуль­тате создания благоприятных условий для образования плесени воздействие влаги может многократно усилиться.

Хотя параметры аппаратуры при этом не изменяются, однако коррозия недопустима, поскольку ухудшает внешний вид изделия, а с течением вре­мени рыхлая окисная пленка может оказаться в гнездовых контактах соеди­нителей, что приводит к трудно устранимым отказам.

Существенно влияние влажности на электрические соединения. При по­вышенной влажности корродируют проводники, на разъемных контактах появляются налеты, ухудшающие их качество, отказывают паяные соедине­ния, особенно если они загрязнены.

Слоистые диэлектрики, поглощая влагу, меняют параметры и характе­ристики. Образование на печатных платах водяной пленки приводит к сни­жению сопротивления изоляции диэлектриков, появлению токов утечки, электрическим пробоям, механическим разрушениям (поломкам, разрывам, заклиниванию) вследствие набухания-высыхания материала. Из-за погло­щения влаги значительно уменьшается электрическая прочность, что осо­бенно сказывается на работоспособности высоковольтных узлов, вызывая их возгорание. Влажность ускоряет разрушение лакокрасочных покрытий, нарушает герметизацию и целостность заливки элементов влагозащитными материалами. За Ъ-4 года эксплуатации при относительной влажности ниже 20 % и температуре +30 °С полностью высыхает изоляция проводов, в ре­зультате чего она становится ломкой, меняет свойства.

Защита аппаратуры от воздействия влажности осуществляется соответ­ствующими материалами, покрытиями, применением усиленной вентиляции сухим воздухом, поддерживанием внутри изделий более высокой темпера­туры, чем температура окружающей среды, использованием поглотителей влаги, разработкой герметичной аппаратуры.

Рекомендуемые материалы

Даже в относительно несложных конструкциях ЭА используются раз­личные материалы. Коррозия протекает более интенсивно при контактиро­вании материалов с существенно различными электрохимическими потен­циалами. Металл с отрицательным потенциалом гальванической пары будет разрушаться и тем быстрее, чем больше разница их электрохимических по­тенциалов. Электрохимические потенциалы металлов в пресной и морской воде представлены в табл. 2.1.

Таблица 2.1. Электрохимические потенциалы металлов

Если по тем или иным причинам невозможно заменить металлы с высокой разницей электрохимических потенциалов, то на них наносятся защитные по­крытия. Применяются металлические, химические и лакокрасочные покрытия.

Металлические покрытия образуют с основным материалом детали кон­тактную пару. В зависимости от полярности потенциала различаю! покры­тия анодные (отрицательный потенциал покрытия по отношению к основ­ному металлу) и катодные (положительный потенциал покрытия). При кор­розии может разрушаться как основной металл детали, так и покрытие. Разрушение происходит из-за наличия пор в покрытиях, повреждений в ви­де сколов, царапин, трещин, возникающих в процессе эксплуатации, и будут тем интенсивнее, чем больше разница электрохимических потенциалов ме­жду основным металлом и покрытием. При анодном покрытии вследствие коррозии разрушается само покрытие, основной материал детали не подвер­гается разрушению. При катодном покрытии все происходит наоборот.

В качестве материалов покрытий наибольшее распространение получи­ли никель, медь, цинк, кадмий, олово и серебро. Толщина покрытия выбира­ется в зависимости от материала и способа нанесения покрытия. Для улуч­шения механических и защитных свойств покрытий рекомендуются к при­менению многослойные покрытия из разнородных материалов.

Полученное химическим способом покрытие менее прочно, чем покры­тие металлическое. Образующаяся при этом защитная пленка химически пассивна, устойчива, имеет хороший декоративный вид. Толщина покрытия обычно равна от 1... 15 мкм.

Оксидирование — получение окисной пленки на стали, алюминии и его сплавах. Такое покрытие имеет хороший внешний вид, антикоррозионные свойства, но непрочно и микропористо. Последнее свойство покрытия по­зволяет его использовать как грунт под окраску.

Анодирование — декоративное покрытие алюминия и его сплавов элек­трохимическим способом. Защитная пленка химически устойчива, обладает высокими электроизоляционными свойствами, надежно защищает от корро­зии, может быть окрашена.

Фосфатирование — процесс образования на стали защитной пленки с высокими антикоррозионными и электроизоляционными свойствами, хоро­шей адгезией. Получаемое покрытие пористо и недостаточно прочно. Фос­фатные пленки используются как грунт под окраску.

Лакокрасочные покрытия защищают детали от коррозии. Как недоста­ток следует отметить низкую механическую прочность и термостойкость. Этот вид покрытия применяется для окрашивания каркасов, кожухов, лице­вых панелей приборов и т. п. Качественный внешний вид изделия обеспечи­вается многослойным окрашиванием. Толщина лакокрасочного покрытия колеблется от 20 до 200 мкм. В табл. 2.2 приведены группы лакокрасочных покрытий и виды воздействий, которым они противостоят.

Таблица 2.2. Группы лакокрасочных покрытий

Лаковое покрытие толщиной 80.., 130 мкм защищает плату с компонен­тами от влажности. Недостатком лаковых покрытий является то, что они требуют высокой чистоты производственных процессов и усложняют заме­ну неисправных компонентов. При эксплуатации покрытия скалываются, ломаются, шелушатся и загрязняют контакты электрических соединителей. Пары воды, попадая под покрытия, конденсируются и уменьшают электри­ческое сопротивление между разобщенными цепями. При высыхании по­крытия образующиеся мосты из лака между рядом расположенными выво­дами компонентов передают механические напряжения на выводы и паяные соединения, вызывая короткие замыкания между рядом расположенными выводами, увеличивая вероятность отказа паяных контактов.