防设计规范V.docx

1、防设计规范V目的为了使公司设计的电子设备能够符合业界对于结构件的三防技术的一般要求，特制定本规范。范围 公司产品结构件的设计（包括选择外购件）。定义 腐蚀：材料受环境介质的化学作用而发生性能下降，状态改变，直至损坏变质。金属材料在潮湿大气中的腐蚀破坏是电子设备防腐蚀设计重点考虑的问题。非金属材料（主要指高分子材料）在一般大气环境中的老化（大气老化）是电子设备中常见的腐蚀现象。 三防：对“防湿热、防盐雾和防霉菌”的通俗称呼，其最终目的是防止腐蚀。 型结构件：指当设备处于工作状态时，零件表面直接暴露在自然环境中，并且会受到雨、冰雹、雪、日光照射和风沙的直接作用的结构件。 型结构件：指当设备处于工作

2、状态时，其零件表面不直接暴露在自然环境中，或不会受到雨、冰雹、雪、日光照射和风沙的直接作用的结构件。 拉丝：是一种用砂带进行磨削的加工方式。通过砂带对金属表面进行磨削加工，去除金属表面缺陷，以形成具有一定粗糙度、纹路均匀的装饰表面。输入 无输出 无工作程序三防设计总则全过程控制原则：在产品设计的全过程中应始终注意腐蚀控制问题，即在方案论证、技术设计、材料与工艺选择、研制和生产过程中都要考虑腐蚀及其控制。综合控制原则：产品设计时，主要从以下方面综合考虑腐蚀控制问题：环境条件、结构设计、材料选择、金属腐蚀与预防、表面防护、有效的防护包装。防止腐蚀的基本方法：a 采用高耐蚀性材料；b 消除或减弱环境

3、中的腐蚀性因素；c 对不耐蚀材料进行耐蚀性表面处理；d 防腐蚀结构设计；e 电化学保护。防腐蚀设计的基本步骤：在开始结构设计时，首先需要了解或定位产品的工作环境（包括自然环境和诱发环境，参见表一 环境分类）、产品的使用期限，确定产品中各部位结构件的类型，再根据零件的功能目的进行详细的选择、设计。在详细设计过程中，每一个零件都需从结构形状、受力状态、材料、表面防护层、生产加工、装配、储存运输、工作寿命等以及与其相关的环境条件方面加以考虑，以使零件既能满足功能需求、又能达到最佳的防腐蚀状态。新材料或新工艺的选用原则：对于以前产品上未应用过的新材料或新工艺，必须先经过相应的技术认证和工艺试验、并得到

4、生产验证可行后才可在产品上使用。自然环境工业环境和特殊使用环境（诱发环境）温 度 雾 气湿 度 辐 射大气压 真 空降 雨 磁 场风 沙 静电场盐 雾 生物因素温度梯度 加 速 度高 压 高强度噪声瞬态冲击 电 磁 场高能冲击 腐蚀性介质周期振动 固体粉尘随机振动表一 环境分类 结构件分类按照产品工作时所处的自然环境，将结构件分为型结构件和型结构件两类。除安装在室外的设备外表零件外，大多数零件都属于型结构件。（自然环境因素包括温度、湿度、雨、冰雹、含盐大气、工业大气、日光照射、尘埃、风沙等。） 结构设计与三防为防止腐蚀，在产品设计阶段就应当进行合理的防腐蚀结构设计。金属结构设计是否合理，对于接

5、触腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、均匀腐蚀的敏感性影响很大。合理的结构设计使产品的腐蚀减至最小。设计时，不仅要考虑零件本身的结构，同时还应该考虑其与本系统中其它零件相互之间的关系，即考虑产品的整体结构。合理的结构形状a. 结构形状应尽可能简单合理。形状简单的结构件容易采取防腐蚀措施；而形状复杂的结构件，其面积必然增大，与介质的接触机会增多，死角、缝隙、接头处容易使水分积存和使腐蚀介质浓缩，而引起腐蚀。简单的构件还便于排除故障，有利于维修、保养和检查。b. 防止残余水分和冷凝液的积聚。一般来说，没有水分就不会发生腐蚀，残余水分和灰尘积存处，往往是腐蚀严重的部位，因此结构设计应考虑使水分不能积存，而且还

6、应考虑易于涂装和维修。避免不均允和多相性不同的金属、气相空间、热和应力分布不均匀、以及体系中各部位间其它差别，都会引起腐蚀破坏。因此，设计时应努力使整个体系的所有条件尽可能地均匀一致。以下对需注意地事项作详细说明：6.3.1避免尖角（特别是凸出的棱角）也要避免尖锐的凹角；可能的话，拐角处尽量做成流线性、且内角半径尽可能大（一般折弯半径不能低于0.5mm，厚度低于1.0mm的薄板折弯半径不能低于0.3mm）；可能时，应规定加工精度、切口尖角度（或毛刺高度）、倒内圆角尺寸等。6.3.2避免凹凸不平的平面由于“拉丝”或“喷砂”都是使表面粗化而形成一定的装饰纹路，因此除非确实有装饰需要、否则不建议采用

7、“拉丝”或“喷砂”处理；而且只允许在铝材、不锈钢材料表面应用。（目前装饰用的拉丝或喷砂表面粗糙度分别为：拉丝Ra为m；喷砂Ra为m。）应规定预防划痕的措施；规定表面的不平度；规定在制造过程中避免产生深的加工刻痕（或选择适当的装配方法），以防止形成应力集中源。宁可采用简单的、致密的、光滑的表面，并具有理想的外形、布局和转角，而不采用复杂的不规则形状和粗糙表面。要求电镀光亮镀层作装饰的表面，应规定其表面粗糙度Ra不大于m。6.3.3避免积水结构不应形成凹形，减少腐蚀机会。如：平面转接处应向下平滑；设备的外罩恰当地倾斜，使水流走；在可能积水和留存湿气的空间，应开设排水孔和排气孔。如图一、图二所示。图

8、一：转角均设计为圆角、避免尖角图二：凹槽设计开口、利于排水需要表面处理的零件应尽量避免盲孔。若不可避免，孔或槽的深度应尽可能在其宽度（或直径）的50以内，宽度或直径应尽量大。6.3.4避免会进水的缝隙在加工过程中或设备工作时会导致积水的缝隙应尽可能避免。在易积水、凝露、和渗水的结构部位，应避免窄缝；不能避免的部位，应通过改进几何形状、改进配合和表面形状等措施，或加以密封涂覆，以防止腐蚀剂进入。如户外设备外壳的 接合部位、处于户外的螺钉连接部位等。需要进行表面处理的结构件，应尽可能避免夹缝，除非能确保该夹缝不会进入溶液、或者结构上难以实现。如一些搭接点焊的结构应谨慎采用，尤其是需要电镀者。对于折

9、弯180的结构（俗称 “拍死边”，如图4-3-4），只允许在镀锌钢板制作的零件上使用。图三 “拍死边”的结构6.3.5注意防尘机柜、机箱空气入口处应考虑防尘措施，对防尘装置应规定定期除尘制度，防止虑尘器成为灰尘集散的污染源。整机结构中应考虑粉尘能被尽量排出，尽可能避免粉尘在设备内循环。6.3.6密封式设计及密封产品的应用我们在产品中应用密封结构的目的大多是防水，而且只在户外产品上应用，因此不允许设计成气密式结构。这是因为气密设计一旦失效，腔内会由于日晒而增加压力，腔内气体逸出，当夜晚气温下降湿气会进入，周而复始，内部产生积水，形成100蒸汽压使设备受潮失效。应在无水接触的部位考虑设计足够的通风

10、孔，使腔体内、外压力平衡；或者增加除湿措施（例如利用空调的除湿功能）；或者规定产品较短的使用寿命。当采用密封剂或密封垫的密封结构时，并不能达到“彻底”的密封，只能是一个受控制的泄漏、或是渗透率非常小和缓和的情况。密封结构中湿气可以凝结、有机气氛腐蚀将会更严重。这时所用的密封剂或密封垫应是防潮湿、无腐蚀性、抗霉菌、非吸湿性的柔和的材料，以补偿热膨胀和收缩。密封圈可选用永久变形小的高抗撕硅胶无缝圈，不允许密封圈有接缝（允许接头进行熔焊式连接），不能采用橡胶板、垫密封。6.3.7注意有机气氛的影响当采用密封结构时必须注意有机气氛对金属及金属镀层的腐蚀。木材、塑料、橡胶、油漆、胶粘剂等非金属都会发出程

11、度不同的对金属有腐蚀性的气体。6.3.8组合工序的安排带有螺纹连接、压合、搭接、铆接、点焊、单面焊接等组合件，因存在缝隙，原则上不允许进行电化学处理（电镀、阳极化）；不同金属材料组合在一起的组件不能一起进行溶液处理。这些组合件应尽可能采用涂漆，或在电化学处理后进行组合。例如：需要点焊加强筋的门板可采用喷涂；搭接点焊在一起电镀的结构可以先分开电镀再采用铆接的方式；在要求压铆不同材质的螺柱（螺母）时，不能同时进行电镀或氧化处理，如铝板或冷轧钢上有不锈钢螺钉时。6.3.9焊接需进行溶液处理时，焊接应采用对头焊。若是搭接焊，则应避免间断焊接，不采用不封闭的焊缝（即应将重叠区封闭起来，使其不夹带溶液）；

12、焊接结构的设计应易于操作，以改善焊接质量。如图四所示。A.搭接焊, 不好 B. 对头焊, 好C. 断续焊, 不好 D. 连续焊, 好E.不好 F.较好G. 单面焊，不好 H. 双面焊，好图四：焊接方式6.3.10控制应力，避免应力腐蚀机械应力和残余应力是应力腐蚀破裂的必要条件之一，而产生应力腐蚀的有效应力是拉伸应力。暴露在腐蚀介质中的零部件应避免承受过大的机械应力和应力集中，或采取适当的工艺措施消除内应力。宁可让结构件直接受拉或压，而不使其受弯或扭。应优先采用使各零件或部件能装配和配合得精确得设计方案，避免使某一零件因别的零件而过分受力，尤其在焊接、铆接、螺栓孔等部位，同时应注意防止缝隙产生裂

13、纹；应尽可能减少结构加强件和连接件的附加应力。不锈钢和黄铜等属于容易产生应力腐蚀破裂的材料，需注意此问题。“氢脆”更具有破坏性。一般是高强度钢（抗拉强度超过1000Mpa者）在电镀过程中容易出现氢脆现象。因此我们对弹簧钢零件一般不建议进行电镀；当确实要求表面导电或耐磨而选择电镀镍时，必须要求在电镀前消除应力、电镀后进行除氢处理。 6.3.11避免局部过热或过冷在换热操作中应避免局部过热。设计换热器时，应保证有均匀的梯度。温度分布不均匀时会引起局部过热和高腐蚀率。应考虑合适的降温措施，避免散热过度（不应低于环境温度），否则易在较冷部位出现凝露受潮现象。6.3.12控制紧固件数量尽量减少零件数量、

14、减少凸出的紧固件的数量，使结构表面形状简单、光滑。可能时，整体件是最理想的。6.3.13易损件易于腐蚀损坏的零件，在结构上应容易维修和更换。并在维护说明中注明。如接地铜牌上的铜质螺钉。结构件材料的选择6.4.1金属材料a 型结构件尽可能采用最耐腐蚀的金属材料，如防锈铝、不锈钢、镀锌钢等（压铸件也可用于型结构件），且都必须在其表面增加户外型有机涂层。对于奥氏体不锈钢制作的零件，可以不作表面涂覆处理，但仍需注意其耐腐蚀性远低于非金属（包括有机涂层）表面。b 型结构件b-1普通承力结构件一般钣金结构件多选用优质冷轧钢板（08、10钢），表面防护可以是电镀（主要为镀锌）或喷涂；若是内部结构件（装配后不

15、易看到的）可直接应用耐指纹型电镀锌钢板（注意：这种情况下必须要求切口处的锈蚀对功能或产品外观等没有影响）。当同时要求装饰或不适合进行表面处理时，对于受力较小的零件，外表部位可用奥氏体不锈钢、内部可用马氏体不锈钢板（但在沿海地区的无空调环境下，不推荐使用马氏体不锈钢），除钝化处理外、均可以不再作其它表面处理。厚度要求超过3.5mm的钢钣金件，只能选用优质热轧钢板；若其表面不作机械加工处理，则必须采用喷涂的表面处理方式。若用铝钣金件，则可根据允许的材料厚度和受力状态选用防锈铝或纯铝板。型材也可作为承力件。铝型材要求其热处理状态应为T5或T6状态；型钢可直接应用，但表面处理也必须选择喷涂。铝压铸件同

16、样可用作承力件，而锌压铸件则不宜用作承力件。棒材制作的零件，与同材料牌号的板材零件特点类似。b-2弹性结构件一般钢零件可选择弹簧钢材料，如65Mn等，也可用T8等（碳素工具钢）代替。其表面处理应选择磷化（或发蓝）后喷涂有机涂层。特别要求时可选择电镀镍，以满足耐磨的要求。当要求较高的防腐蚀性、弹性要求不高、又要导电时，可选择弹性不锈钢材料。一般常用1Cr17Ni7，在多数情况下需要进行适当的热处理；除钝化以外，不需要特别的表面处理。若要求高导电、高弹性时，推荐选用铍青铜材料，再辅助以适当的表面镀层，既耐饰、又美观，但价格昂贵。b-3装饰性结构件装饰性金属结构件主要是指利用金属外表（包括基材和金属

17、镀层）作装饰要求的零件。对于不承受较大载荷的面板类零件，可选择纯铝或防锈铝材料，表面拉丝或喷砂（注意因纯铝质软，表面极易被划伤）。也可根据零件受力情况、或表面装饰要求而选择其它材料，如碳钢、锌合金压铸件（需表面处理）或者不锈钢。需要强调的是：当钢件采用电镀装饰性镀层（如镀镍、镀铬等）作装饰时，必须特别注意电镀前的表面状态，一般不宜直接利用板材或棒材的材料原始表面进行电镀，否则装饰效果欠佳、耐蚀性能也不好；较好的方式是在设计中明确表面粗糙度、或者指明增加表面加工措施（如机械抛光），以符合均匀、光滑、无外观缺陷的镀前表面质量（表面粗糙度Ra不大于m）。b-4有导电要求的结构件如果只有个别部位要求导

18、电，为提高零件的防腐蚀性，应尽可能设计成局部喷涂的结构件，即：除有导电接触的部位外，其它表面均喷涂上有机涂层。这样，钢件可采用耐指纹镀锌钢板直接进行局部喷涂、也可采用冷轧钢板先镀锌再局部喷涂，前者加工工序较简便；铝件则材料任意，但都必须采用先化学氧化再进行局部喷涂的方式。（注：当局部喷涂采用镀锌钢板时，应让无涂层区域尽量被遮盖；若有较大面积的无涂层区外露，则建议用冷轧板进行镀锌彩色钝化后再喷涂。）在有高导电高可靠性要求的结构中（如导电排等），可选择黄铜或紫铜（应根据电性能要求经计算而确定，另外相对而言黄铜耐蚀性好、强度高、易加工、价格低）。当不同金属表面相接触（连接）时，要注意防止接触腐蚀，参

19、见6.4.1.4节。b-5紧固件（包括垫圈）材料的选择若以控制接触腐蚀为主要考虑因素时，常用紧固件（包括螺钉、螺母、垫圈、铆钉及压铆紧固件）的选择如表二所示：被连接的金属可选择的紧固件材料及其表面处理状态标准紧固件类铆钉压铆紧固件钢钢钢镀锌钢镀锌钢镀锌钢铝钢镀锌铝钢镀锌铝铝钢镀锌铝钢镀锌钢铜钢镀镍不锈钢不锈钢铜铜钢镀镍不锈钢不锈钢表二：常用紧固件的选择b-6常用的主要金属材料牌号如表三所示。实际应用时应配合适当的表面防护处理措施（见附件）。注意实际应用时还需考虑材料的热处理状态。序号材料类别材料名材料牌号使用范围推荐材料可替代材料1结构用钢板冷轧钢0808F、08A1、DX2、10F、10不限

20、电镀锌钢板DX2DX3无外观要求的内部零件；或需局部喷涂的零件。不适用于外观要求较高、或对切口处有高导电可靠性要求的零件。马氏体不锈钢1Cr132Cr13、1Cr17内部装饰件。不适用于外部零件奥氏体不锈钢1Cr18Ni90Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti外部装饰件。2结构用铝材纯铝板11001060承受较低载荷的零件，要求导电或导热的零件。不适用于承力结构、或要求表面耐磨的零件。防锈铝板5A025052不限。硬铝2A112A12需机械加工的零件，但不需以热处理来提高强度。不适用于钣金结构件。铝型材60636061、6063A、2A11不限压铸铝合金YZAlSi12（YL102）YZAlS

21、i10Mg（YL104）YZAlSi9Cu4（YL112）形状复杂件。3锌压铸件压铸锌合金ZZnAl4Y（YX040）ZZnAl4Cu1Y（YX041）形状复杂、且受力不大的零件，必须进行表面防护。4导电用铜材黄铜H62H65、H68一般通信设备中使用。不适用于要求大电流、高散热的零件。纯铜T2TU1、TU2有高导电性要求的零件。5弹簧件弹簧钢65MnT8等要求高弹性的零件。不锈钢1Cr17Ni70Cr17Ni7Al、0Cr18Ni9较低弹性要求、同时要求装饰或导电。不适用于要求高弹性的零件。铍青铜QBe2-同时有高弹性、高导电或导热要求。（附注：表中各材料牌号分别引自GB 13237、GB/

22、T 13818、GB/T 15115、GB/T15675、GB/T3190、GB3270、GB3280、GB/T4231、GB5231、GB5232 等。）表三：结构件常用金属材料c 常用材料间的比较c-1轧钢板与耐指纹镀锌钢板耐指纹镀锌钢板表面有一层薄的锌层（常用型号的锌层厚度约m）和极薄的防手印有机涂层，对钢基体有一定保护作用，但其防护能力很有限，用这种板材制作的零件表面耐蚀能力远不及符合我司质量要求的镀锌彩色钝化的冷轧钢零件。耐指纹镀锌钢板钣金零件的切口断面由于没了保护层，极易出现锈蚀，而对这种缺陷在加工时较难采取措施进行有效防护。当有焊接时，镀锌板容易留下难看的高温烧蚀痕迹，除非涂上有

23、机涂层加以掩盖、否则只能保留而影响外观和该处的导电性；冷轧板零件则可通过打磨后电镀来消除这一现象。当要求局部喷涂（即局部表面要求导电）时，若用冷轧板镀锌后喷涂，则无涂层区域上的彩色外钝化膜会因高温过程而大大降低保护能力；而镀锌钢板上的耐指纹膜一般不会受到影响。因此这种情况下二者表面的耐蚀性能接近。两种材料中冷轧钢板价格较低，但一般需电镀处理，故加工工序多、周期长。c-2纯铝板和防锈铝板一般纯铝材料的耐蚀性能比防锈铝更强。但纯铝强度较低、表面硬度也低，因此纯铝表面更容易被划伤。纯铝价格比防锈铝稍低。c-3铝合金压铸件与锌基合金压铸件二者比较，铝合金压铸件耐蚀性更好、强度较高，适合于制作较大型的复

24、杂零件。铝合金压铸件价格相对较高。c-4黄铜与紫铜二者的耐蚀能力相似，在大气中都有较好的抗蚀性，但会受含硫或氨的大气影响。由于黄铜强度高、易加工、价格低，故在电、热性能都满足要求的情况下可尽量多选用黄铜。d 避免接触腐蚀互相接触的构件最好选用相同的材料。当不能避免不同金属相接触时，应考虑降低互相接触的金属（或镀层）之间的电位差。一般要求相接触的异种金属之间的标准电位差应是：型结构件小于，型结构件小于。金属的标准电动序参见表四，可作为判断接触偶阴阳极的参考。其中电位较负的金属一般为阳极（但在不同环境下，金属的电位有所不同；另外，除了电位差外，还取决于电极极化、体系电阻等因素。）。当存在腐蚀介质时

25、，阳极金属将被加速腐蚀。一般环境条件下允许和不允许的金属电化偶如表四。金属-金属离子平衡（单位活度）电极电位（相对于标准氢电极，25，V）钝性金属（或阴极）活性金属（或阳极） 金 Au-Au+3+银 Ag-Ag+铜 Cu-Cu+2+氢 H2-H+0铅 Pb-Pb+2锡 Sn-Sn+2镍 Ni-Ni+2铁 Fe-Fe+2铬 Cr-Cr+3锌 Zn-Zn+2铝 Al-Al+3表四：常见金属的标准电极电位金属、合金及镀覆层钢镀锌钝化铝氧化钢镀锡铜镀锡钢镀铜+镍+铬不锈钢铜及其合金钢镀镍钢镀铜+镍铜镀镍铜镀银铜镀金钢镀锌钝化铝氧化钢镀锡铜镀锡钢镀铜+镍+铬不锈钢铜及其合金钢镀镍钢镀铜+镍铜镀镍铜镀银铜

26、镀金注：“”：允许接触；“”：不允许接触；“”：接触会有问题，但不很严重（例如有空调的环境中可用）表五：金属接触偶一般要求不能避免电位差较大的金属相接触时，可采用绝缘垫将金属隔开或在两种金属间涂保护层；若要导电时，可另选一种与这两种材料接触腐蚀都较轻微的金属作为镀层或作为中间垫片，或者尽可能扩大阳极性金属的表面积、缩小阴极性金属的表面积。或者在装配完成后，在金属零件表面涂覆有机涂层加以保护。6.4.2 非金属材料a 选材原则非金属材料（包括有机涂料）的选择主要需注意其防潮和抗霉性。应选择经防霉处理过的材料。材料的长霉等级应控制在一级以内（按试验28天）。常用抗霉材料有：陶瓷、云母、玻璃、尼龙、

27、有机玻璃、ABS塑料、聚乙烯、聚碳酸酯等等。纸、木材、塑料薄膜等需注意其吸潮性能，必要时在经过防潮处理后再使用。应选用低吸潮性的材料，避免使用吸潮和多孔材料，并用清漆或树脂浸渍有毛细孔作用的边缘。需特别注意选用不挥发出腐蚀性气体、并与金属无接触腐蚀的材料。为了利于环保、加强材料的回收利用，应选用热塑性材料。b 常用非金属材料推荐的三防性能较好的常用塑胶材料见表六。其它如纸、木材、海绵、屏蔽用材料等详见具体产品的设计规范。类别材料名称材料代号特点适用范围塑料苯乙烯改性有机玻璃PMMA372有极好的透明度。机械强度也较高，有一定的耐热性，耐寒性，耐候性，耐腐蚀，绝缘性能良好。制品尺寸稳定，易成型。

28、缺点是质较脆，易溶于有机溶液，做为透光材料，表面硬度不够，易搽毛。就其综合性能看，优于聚苯乙烯等一般塑料。透明罩/板、灯。苯乙烯-丁二烯-丙稀晴三元共聚物ABSABS是一种三元共聚物，因此兼有三种元素的共同性能，使其具有“坚韧，质硬，刚性”的材料。ABS树脂具有较高的冲击韧性和机械强度，尺寸稳定，耐化学性及电性能良好，易于成型和加工等特点。表面还可电镀；但其耐候性差。另外，ABS与PMMA372有机玻璃熔接性良好，可作双色成型塑胶件。各种内部结构件塑料合金PC/ABS与ABS相比：强度高，电绝缘性较好，吸水率降低。各种面板、承力结构件尼龙PA力学性能优异，冲击韧性好，有弹性，耐磨性和自润滑性好

29、，耐油、抗菌、抗霉，但吸水性强，尺寸稳定性差。固定夹、卡箍，电缆护套，弹性件等。聚碳酸酯PC耐冲击韧性优于一般塑料，尺寸稳定性好，具有优良的综合性能，耐热温度120，耐寒为-100才脆化，耐磨性、耐腐蚀性、耐大气老化性良好，电绝缘性优良，物品精度高。但易产生应力开裂，加工要求较高。面膜等聚苯硫醚PPS极优异热稳定性，耐介质优，自息性，尺寸稳定，抗蠕变性优良，吸水性低，但加工温度高。使用温度-60+220绝缘插座、开关、接线架，耐烙铁焊的嵌件橡胶天然橡胶（防霉型）NR耐磨、电绝缘，阻燃性差；使用温度-60100，长期工作温度6065普通密封圈、垫圈等硅橡胶MQ、MVQ、MPQ或MPVQ耐高温、耐寒、耐光老化，但强度和抗撕裂性较差。使用温度-70260，长期工作温度180200高性能密封圈、垫。