為確保火箭發射后安全，世界上多數航天發射場沿海而建。為提高火箭運力和延長航天器使用壽命，很多濱海發射場建在低緯度地區，如美國的肯尼迪航天中心（北緯28°）、法國的庫魯太空中心（北緯5°）、印度的斯里哈里科塔發射場（北緯13°）、中國海南的文昌航天發射場（北緯19°）等。

發射場內電子電氣設備的性能、可靠性與環境有著密切的關系。濱海發射場，特別是位于低緯度的濱海發射場，處于復雜的海洋大氣環境中，熱帶海洋大氣環境具有高溫、高濕、高鹽霧，以及多雷暴、強降水、有熱帶氣旋登陸等氣候特點，濱海發射場內電子電氣設備長期暴露于濕熱、霉菌、鹽霧環境中，其物理、化學和力學性能都將受到影響，其性能也可能會發生不可逆的轉變，這對發射場內電子電氣裝備的可靠性提出了嚴峻的挑戰。

發射場內設備眾多，如可編程邏輯控制器（PLC）、變頻器、繼電器、電纜插頭、端子排、微機等，可分為電氣設備和電子設備。電氣設備包括控傳動類設備（電機、變頻器、調速裝置、液壓裝置等）、控制系統設備（PLC等）、電氣儀表設備（測量測控設備、電子流量計等）、供配電設備（變壓器、配電柜等）；電子設備一般指由集成電路等電子元器件組成，通過電子技術軟件發揮作用的設備。發射場所使用的電子電氣設備發生故障將對航天發射任務產生巨大影響，因而這類設備應具有極高的可靠性。而電子電氣產品的可靠性受使用環境的影響很大，因此，研究海洋大氣環境中電子電氣設備的環境適應性，對提高濱海發射場電子電氣設備及系統的可靠性和穩定性具有重要意義。

1 海洋大氣環境特性

海洋大氣環境的高溫高濕（即濕熱）、鹽霧和霉菌等特點是導致電子電氣設備腐蝕的主要影響因素，不同類型的電子電氣設備由于各自組成材料的不同，其腐蝕特性也各不相同，應根據不同需求采取相應的防護措施。

2 防護技術

防潮濕、防鹽霧和防霉菌的設計簡稱“三防設計”，在軍用裝備的研制過程中極受重視，現已擴展成防結露、防輻射、防老化、防靜電等方面的設計。軍事電子電氣設備的三防性能已成為重要的技戰術指標之一。濱海航天發射場電子電氣設備的防護技術主要有兩種：涂層防護技術和環境控制防護技術，如圖1所示。

圖1 濱海航天發射場電子電氣防腐蝕技術分類

涂層防護技術通過在電子電路板、電子器件表面涂覆具有適合電性能的防腐蝕涂層，達到防腐蝕目的，該技術可分為傳統的電子防護漆（膠）涂覆防護技術和納米涂層防護技術。

環境控制防護技術主要通過改善區域（局部）環境，最大可能地控制對電子產品有局部腐蝕危害的環境因素如濕度、鹽霧等，達到防護電子電氣設備的目的，常見的環境控制防護技術包括內循環鹽霧控制技術和氣相緩蝕劑技術。

涂層防護技術

01 電子防護漆(膠)涂覆防護技術 

在熱帶海洋大氣環境中，電子防護漆（膠）涂覆防護技術是印制電路板的常規防護技術，通過在電路板表面涂覆涂層，避免金屬線路和元器件直接與環境氣體接觸，具有技術工藝成熟、成本低的特點。

電路板表面的防護涂層通常也稱為“三防漆（膠）”，具有良好的絕緣、防潮、防漏電、防震、防塵、防腐蝕、防鹽霧、防霉、防老化、防硫化、耐電暈等性能。

它是一種以高分子材料為主體，有機溶劑為分散介質的特殊配方涂料。根據美國MIL-I-46058等相關軍用標準，電子漆(膠)涂覆防護技術按材料可分為：丙稀酸酯樹脂（AR）、環氧(改性)樹脂（ER）、有機硅樹脂（SR）、聚氨酯（UR）、聚對二甲苯（XY）、FC-氟碳樹脂、改性醇酸體系、合成橡膠體系等。摻雜改性等方式可提高防護涂層的性能。研究發現，在傳統的氧化涂層涂料中摻雜氧化石墨烯，可以顯著增強其防腐蝕性能。涂層的固化方式有很多，主要包括溶劑型室溫固化、熱風固化、紅外固化和紫外光固化等。

根據濱海發射場對鹽霧防護的高要求，目前推薦使用的涂層防護體系包括聚氨酯體系、有機硅體系、合成橡膠體系等。這幾種涂層防護體系在美國的肯尼迪航天中心、日本種子島發射場等濱海發射場得到不同程度的應用。其噴涂方式一般采用智能機器自動噴涂。表1為濱海發射場推薦使用的涂層防護體系。

表1 濱海發射場電子電路涂層防護體系

印制電路板是電子電氣元件防護的核心載體，為保證電路板防護涂層的可靠性，國內外針對電路板的防護涂層制定了詳細的規范標準。國外標準包括美國電子工業聯接協會標準（IPC標準）、國際電工委員會標準（IEC標準）和美國軍用標準( MIL標準）；國內參照IEC標準、MIL標準和IPC標準也制定了相關規范標準，包括國標(GB)、國軍標(GJB)、電子行業標準(SJ)、航天行業標準(QJ)等。表2為國內外電子電路防護涂層的相關標準。

表2 電子電路防護涂層的相關標準

國內外印制電路防護標準中均包括防護涂層環境試驗和參數檢測，以及濕熱、霉菌、鹽霧試驗參數和規則。其中，要求較為全面的為美國電子工業聯接協會制定的IPC-CC-830《印制線路組件用電氣絕緣化合物的鑒定及性能》和美國國家軍用標準MIL-I-46058《（用于涂覆印制電路組件的）電氣絕緣化合物》，其標準檢驗及測試指標包括：通用要求、材料要求（材料、保質期、固化）、化學要求（傅里葉變換紅外光譜測試）、物理要求（黏度、外觀、熒光性、防霉菌、柔韌性、易燃性）、電氣要求（介質耐壓、潮濕環境下的絕緣電阻、熱沖擊、溫度及濕度老化即水解穩定性）、特殊要求。

目前，國內濱海發射場內印制電路板防護涂層的檢驗及測試還沒有完全合適的國家（軍用）標準，印制電路板防護涂層的鑒定部分參照IPC和MIL的相關標準進行。

02 納米涂層防護技術 

當材料的特征尺度降低到納米尺度時，會因為小尺寸效應、量子效應、界面或表面效應等出現明顯不同于宏觀尺度材料的性質。把納米技術與表面工程進行融合的納米涂層防護技術具有十分廣泛的應用前途。

美國納米材料公司于2000年產業化了第一個產品——納米鋁鈦粉涂層粉體，供美國海軍使用。有機-無機雜化納米復合材料是常用的納米涂料。XU等通過聚合和超聲調節納米結構，制成具有良好熱穩定性、超疏水性和高透明度的涂層，在20~90 ℃涂層可保持超疏水性。納米涂層對電子電路的防護效果不僅決定于涂料本身，而且決定于納米涂層的形成方式。利用化學氣相沉積 (CVD) 工藝的真空鍍膜技術是一種固態涂覆技術，也是目前唯一適用于電路板的固態涂覆技術。STADLER等研究了磁場輔助CVD控制薄膜的微觀結構。

常見的真空鍍膜原理如圖2所示。在真空鍍膜過程中，固態納米材料在真空蒸發爐中加熱升華成氣態，氣態納米材料沿著真空管道進入高溫裂解爐中被分解成帶自由基的活潑單體，帶自由基的活躍單體沿著真空管道進入常溫真空沉積室，在電子電路器件表面吸附、沉積、聚合成長鏈的高聚物，分子均勻一致地涂敷到電子器件腔體及表面。

圖2 真空鍍膜原理

BTLER等的研究表明，電子基材表面經物化反應生成的完全敷形的聚合物納米涂層，具有厚度均勻、致密無孔、透明、無張力等特點，且對環境友好，能夠防水(IPX7/8)、防潮(55 ℃、95% RH)、防霉（0級）、耐鹽霧(5% NaCl，240 h)、耐高低溫(-55～+100 ℃)、防酸性氣體、耐久性好，在力學性能、隔熱性、耐輻射等方面優于三防漆，其介電常數是三防漆的4倍，水氣滲透率是三防漆的1%。但納米涂層的工藝生產成本要遠遠高于三防漆，故適用于濱海發射場關鍵電子設備的防護。

環境控制防護技術

01 內循環鹽霧控制技術  

內循環鹽霧控制技術通過改變電子電氣設備運行的微環境，使其工作在恒溫、低濕、低鹽的大氣微環境中，保持電子電氣設備穩定運行。低緯度濱海地區濕熱、鹽霧、霉菌是影響電子電氣設備的主要環境因素，金屬的臨界腐蝕濕度為60％～75％。當相對濕度為80％～95％、溫度為25～30 ℃時，霉菌繁殖生長最為旺盛。綜合調控微環境中溫度、濕度、鹽霧等因素能很好地保護電子電氣設備，降溫和除濕能有效降低氯離子與金屬表面的電化學反應速率。CHEN等提出了鹽霧沉降速率控制策略，其控制指標一般為：溫度20～25 ℃、相對濕度30％～55％。鹽霧控制技術是內循環鹽霧控制技術的關鍵，其主要技術原理和特點如表3所示。

表3 內循環鹽霧控制技術原理和特點

在以上內循環鹽霧控制技術中，鹽霧過濾技術成熟，成本相對低，因此較多應用于濱海發射場設備間內。空氣凈化模塊是內循環鹽霧過濾技術的核心部件，其空氣凈化流程如圖3所示。

圖3 空氣凈化模塊的凈化原理

典型的鹽霧過濾技術一般由兩個濾芯（粗效、高效）和壓差傳感器構成。粗效濾芯主要用于過濾灰塵和大顆粒的鹽分粒子，高效濾芯則用于過濾粒徑5 μm左右的鹽粒子。

局部空間除濕技術是鹽霧過濾技術的另一關鍵技術。圖4為吸附式轉輪除濕模塊的原理圖。該除濕模塊采用吸附式轉輪除濕，轉輪加工成蜂巢狀管道結構，以保證進入的潮濕空氣能最大面積接觸吸濕劑，達到吸附除濕的目的。鹽霧過濾技術可配備智能控制系統，實時監控設備鹽霧沉降量、進出口濕度、壓差等試驗參數，根據參數變化實現智能控制。近年國內濱海發射場在通過控制室內溫度、濕度等條件降低鹽霧影響方面取得了較好的效果。

圖4 吸附式轉輪除濕模塊的原理

02 氣相緩蝕劑技術  

氣相緩蝕劑技術是用氣相緩蝕劑在密封空間內對金屬制品進行防銹的技術。第二次世界大戰期間，由于該技術成功地解決了武器裝備的銹蝕問題，其研究和應用得到快速發展。氣相緩蝕劑適用于結構復雜的電子電氣設備與構件，是一種非涂裝性保護技術，具有防銹期長、操作簡單、成本低等特點，在各國濱海發射場放置電子電氣設備的封閉小空間內得到廣泛應用。

氣相緩蝕劑（簡稱VPI，也稱VCI）是該技術的核心，其在常溫下能夠揮發，抑制金屬腐蝕。揮發后的VPI在金屬表面發生物理或化學吸附作用，通過改變金屬表面電極電位、環境pH、形成絡合膜（鈍化膜）等方式，達到防腐蝕的目的。氣相緩蝕劑能夠保護電子電氣產品中金屬的表面、內腔、管道、溝槽、縫隙等部位，多種緩蝕劑的聯用能夠達到更優的防護效果。ANSARI等對氣相緩蝕劑的分類、特點（包括作用機理）進行了總結，如表4所示。

表4 氣相緩蝕劑分類和特點

氣相緩蝕劑的基本性能包括揮發性、溶解性、吸附性、緩蝕性和穩定性。LYUBLINSKI等和VALDEZ等研究了氣相緩蝕劑的技術應用情況，指出常溫飽和蒸氣壓應控制在(2.7～6.7)×10-2 Pa，一般不超過1.33×10-1 Pa。咪唑啉類衍生物、苯并咪唑類化合物、噻唑類衍生物、三乙醇胺和哌啶等氣相緩蝕劑都具有良好的水溶性，可阻滯金屬的腐蝕，在濱海發射場內得到不同程度的應用。氣相緩蝕劑的評價方法包括：失重法、電化學方法、譜學法（紫外-可見光譜、橢圓偏振光法、拉曼光譜和紅外光譜法等）、顯微學方法（掃描電鏡、透射電鏡等)。目前，氣相緩蝕劑技術在國內濱海發射場得到了廣泛的應用。

結束語

涂層防護技術和環境控制防護技術能夠較好地應對濱海航天發射場電子電氣裝備的腐蝕問題。三防漆（膠）涂覆防護技術是印制線路板組件保護的傳統常規技術，納米涂層防護體系在力學性能、隔熱性、光學性能、介電常數等方面優于三防漆，但目前使用成本高。環境控制防護技術通過除濕、降溫和鹽霧濾除，使發射場工作間內眾多電子設備的工作環境得到很好的改善，成熟的氣相緩蝕劑技術對發射場內密閉小空間放置的電子電氣設備起到了很好的防腐蝕作用。

目前，濱海發射場電子電氣設備的腐蝕防護技術在世界范圍內得到不同程度的應用，但對其使用效果的量化評估還有待完善，特別是國內的濱海發射場。建議結合防護措施，對發射場內的典型電子電氣設備開展服役微環境監測與評價。通過監測微環境中材料的腐蝕速率、環境溫濕度、鹽粒子濃度，對電子電氣設備服役的微環境進行有效準確的評估，量化判定各項腐蝕防護技術的實際效果，并進行技術改進，提高電子電氣設備運行的可靠性與服役壽命。