Воздействие влаги на металлы и изоляционные материалы
имеет разную природу, но одинаковый конечный результат — разрушение исходной
структуры материала В металлах это происходит за счет коррозии, в изоляционных
материалах — за счет влагопоглощения
Термодинамической причиной коррозии является
переход корродирующего металла из менее стабильного состояния, в котором он
используется в конструкции РЭА, в более стабильное первоначальное состояние, из
которого он был получен (в виде окислов, сульфидов, карбонатов и т. п.). На
скорость коррозии влияют: концентрационная поляризация, перенапряжение и
пассивность металлов.
Чисто химическая коррозия происходит во время
реакции сухого газа с металлом при высокой температуре (окалина на поверхности
стали). Наличие влаги — причина электрохимической коррозии, реакции которой
идут при низких температурах.
Коррозия может быть равномерной (по всей
поверхности изделия), неравномерной (например, за счет повреждения защитного
слоя и образования затем отверстий в металле) и межкристаллической
(распространение вдоль границ кристаллов н разрывов их структуры).
Влага является причиной и различных побочных
явлений, увеличивающих дестабилизирующее воздействие пыли и биологических
факторов.
Влияние влаги на изоляционные
материалы определяется отсутствием изоляционных
пластмасс, которые могут противостоять воздействию влаги. Низкокачественные
изоляционные материалы с макроскопическими порами или трещинами поглощают влагу
за счет капиллярных эффектов. В высококачественных изоляционных материалах
(используемых обычно в РЭА) определяющим фактором влагопоглощения является
диффузия. При процессах герметизации важен третий режим — проникновение (режим
переноса влаги через полупрозрачную оболочку).
Диффузия — поглощение изоляционным материалом
(растворителем) растворяемого вещества (паров воды) до полного уравнивания
давлений в окружающей среде и внутри изоляционного материала, после чего
процесс поглощения влаги прекращается .
Проникновение водяных паров через пленку
включает в себя три стадии: проникновение влаги через поверхность пленки со стороны
повышенной концентрации влаги; диффузия влаги от наружной поверхности пленки к
внутренней; выход влаги через внутреннюю поверхность пленки в область
пониженной концентрации влаги. Свойства поверхности пленки оказывают
существенное влияние.
Процесс диффузии определяется в основном
свойствами, формой и размером изоляционной детали при наличии разности давлений
водяных паров в среде и детали. Процесс проникновения определяется в основном
разницей степени концентрации водяных паров между наружной и внутренней
поверхностями перегородки.
За счет достаточно высокой электропроводности
воды по сравнению с электропроводностью изоляционного материала при диффузии
влаги имеет место существенное (на 2…4 порядка) падение сопротивления изоляции,
рост tg δ и изменение относительной диэлектрической постоянной.
При поглощении или отдаче влаги (набухание и
усадка) происходит изменение объема и размеров изоляционных деталей, что может
быть причиной возникновения заметных механических напряжений в материале.
Иногда это приводит к ускоренному и увеличенному влагопоглощению (из-за
трещин), нарушению механической прочности элементов или их работоспособности.
Сухое тепло и сухой холод. Некоторые сплавы меди
при t < — 20°С (253 К) склонны к холодной
хрупкости. Термореактивные изоляционные материалы сохраняют свою форму до
момента разрушения из-за термохимической цепной реакции разложения.
Термопластические — при температурной перегрузке сначала становятся эластичными
и текучими и только после этого разрушаются. Термочувствительны и многие
резины.
Смазочные материалы при низкой температуре
увеличивают свою вязкость и могут совсем застыть. При высокой температуре
вязкость смазки уменьшается и смазка может совсем испариться.
Изменение температуры детален особенно сложной
формы и из разнородных материалов может быть причиной значительных механических
напряжений и даже разрушений (гальванического или лакокрасочного покрытия, слоя
глазури и т. п.).
Способы защиты от влаги.
1.
Покрытие лаком
2.
Покрытие герметиком
3.
Применение не гигроскопичных материалов
4.
Применение устойчивых к коррозии материалов
5.
Применение антикоррозийных покрытий (Al, Ti, Zn, Cr)
6.
Применение защитных плёнок
7.
Пропитка гигроскопичных материалов специальными смолами
8.
Заливка влагостойкими компаундами, но при их
использовании изделие становится непригодным для ремонта, ухудшается режим. При
усадке компаунда элементы испытывают механическое напряжение, поэтому
используются отдельные элементы
9.
Опрессовка – прессование порошками, ухудшается тепловой
режим и изделие также становится непригодным для ремонта
10. Перфорация
корпуса для испарения влаги
11. Влагопоглащающие
прокладки в корпусе
12. Кондиционирование
помещения
13. Вентиляция
подсушенным воздухом
14. Герметизация. Может быть полной или частичной. Лучше применять частичную.
Максимальная опасность — не относительно крупные
частицы пыли и песка (у них меньше острых граней), а мелкие, взвешенные в
атмосфере, с величиной зерна 1 ... 40 мкм. Результаты их воздействия в
подшипниках и механизмах — падение точности, заедания; в зазорах с контактами —
препятствие нормальной работе реле и переключателей; на поверхности
изоляционных деталей из-за гигроскопичности — паразитная проводимость; на
поверхности металлических деталей — увеличение скорости коррозии.
Во всех случаях в тропических условиях пыль
может быть питательной средой для плесневых микроорганизмов. Пыль в пустыне
из-за высокого содержания кварца более твердая и абразивная
При значительной запыленности, повышенной
температуре пыли, наличии кислорода и источника энергии — пыль взрывается, что
может быть причиной больших разрушений. Оптимальные условия работы контактов в
РЭА — обеспыливание воздуха и поддержание постоянной влажности.
Защита от пыли и песка.
1.
На стыках корпуса должны быть предусмотрены фетровые
или резиновые прокладки
2.
Защита перфорации корпуса сеткой
3.
Фильтры вентиляционных отверстий
4.
Подбор смазывающих материалов – смазка не должна быть
густой
5.
В корпусе предусмотреть лабиринты с пропиткой
6.
Защитные покрытия (лаковые)
7.
Поддерживать постоянную влажность в помещении, учитывая
что пыль гигроскопична
8.
Герметизация диэлектрика или всего устройства.
Солнечная
радиация — электромагнитное и корпускулярное излучение Солнца.
Электромагнитная
составляющая солнечной радиации распространяется со скоростью света и проникает
в земную атмосферу. До земной поверхности солнечная радиация доходит в виде
прямой и рассеянной радиации. Спектральный диапазон электромагнитного излучения
Солнца очень широк — от радиоволн до рентгеновских лучей — однако максимум его
интенсивности приходится на видимую (жёлто-зелёную) часть спектра.
Существует
также корпускулярная часть солнечной радиации, состоящая преимущественно из
протонов, движущихся от Солнца со скоростями 300—1500 км/с (Солнечный ветер).
Во время солнечных вспышек образуются также частицы больших энергий (в основном
протоны и электроны), образующие солнечную компоненту космических лучей.
Энергетический
вклад корпускулярной составляющей солнечной радиации в её общую интенсивность
невелик по сравнению с электромагнитной. Поэтому в ряде приложений термин
«солнечная радиация» используют в узком смысле, имея в виду только её
электромагнитную часть.
Количество солнечной радиации зависит от
высоты солнца, времени года, прозрачности атмосферы. Для измерения солнечной
радиации служат актинометры и пиргелиометры.
Различают две группы воздействия PC: фотолитическое и
фотоокислительное (перегрев). Фотолитическое характеризуется избирательным
поглощением солнечных лучей в полосах поглощения. Воздействие фотонов приводит
к отрыву фотоэлектронов и разрыву молекулярных связей. Следствием этого
является изменение цвета ряда полимерных материалов, хрупкость и потеря
прочности, нарушение лакокрасочных покрытий.
Фотоокислительное воздействие PC — разрыв химических связей при одновременном
воздействии излучения, воздействие кислорода, воздуха и влаги. Результат —
усиленная коррозия (особенно в условиях тропического климата)
Перегрев РЭА до 25 ... 30 К от поглощения
энергии солнечных лучей происходит за счет: непосредственного излучения Солнца;
излучения, рассеянного и отраженного атмосферой; теплых слоев воздуха,
излучения от грунта, теплопроводности воздуха и грунта.
Специфическим видом воздействий, которым
подвергается РЭА и ее материалы, являются воздействие СВЧ излучений.
Количество
солнечной радиации зависит от высоты солнца, времени года, прозрачности
атмосферы. Для измерения солнечной радиации служат актинометры и пиргелиометры.
·
Изменяется
цвет полимерных материалов
· Защитные покрытия теряют свою прочность и становятся
хрупкими
· Происходит усиленное старение материалов
· За счёт поглощения лучистой энергии происходит перегрев радиоаппаратуры
· Под воздействием радиации происходит уход параметров
Защита от солнечной радиации.
К
биологическим факторам относятся микроорганизмы, насекомые, грызуны, животные и
птицы.
Влияние
микроорганизмов: плесень, грибы.
Плесень.
Плесень
разрушает органические диэлектрики, усиливает коррозию и попадая на плату может
вызвать короткое замыкание. Поражая стёкла плесень может вызвать изменение его
оптических свойств.
Плесень
развивается в помещениях с повышенной влажностью и пониженной освещённостью.
Изоляционные материалы
на основе целлюлозы при воздействии плесневых грибков ухудшают свои
механические и электрические параметры и могут даже разрушиться.
Насекомые.
Попадая внутрь
вызывают несанкционированное срабатывание контактов. Термиты проедают
древесину, пластмассу с древесным наполнителем и высокомолекулярные
искусственные соединения. Изоляция на основе целлюлозы является питательной
средой для термитов и микроорганизмов. Остатки насекомых так же являются питательной
средой для развития микроорганизмов. Насекомые редко
повреждают РЭА. Наиболее опасны для РЭА, работающей в тропических условиях,
термиты. Они поедают преимущественно древесину, поэтому опасны для приборов,
имеющих деревянные детали и пластмассы с древесными наполнителями и
установленных в деревянных строениях.
Грызуны.
Кабели в пластмассовой и не армированной
резиновой изоляции могут повреждать грызуны (крысы, мыши). Для защиты изоляции
применяют стальную оплетку, но обычно повреждения кабеля и проводов грызунами
не превышают 2%, поэтому целесообразнее устранить случайное повреждение, чем
применять дорогостоящие защитные мероприятия.
Аппаратуру
необходимо защищать от неправомерного включения и выключения.
Способы защиты от биологических факторов.
Плесень.
Насекомые:
Грызуны: