为确保火箭发射后安全，世界上多数航天发射场沿海而建。为提高火箭运力和延长航天器使用寿命，很多滨海发射场建在低纬度地区，如美国的肯尼迪航天中心（北纬28°）、法国的库鲁太空中心（北纬5°）、印度的斯里哈里科塔发射场（北纬13°）、中国海南的文昌航天发射场（北纬19°）等。

发射场内电子电气设备的性能、可靠性与环境有着密切的关系。滨海发射场，特别是位于低纬度的滨海发射场，处于复杂的海洋大气环境中，热带海洋大气环境具有高温、高湿、高盐雾，以及多雷暴、强降水、有热带气旋登陆等气候特点，滨海发射场内电子电气设备长期暴露于湿热、霉菌、盐雾环境中，其物理、化学和力学性能都将受到影响，其性能也可能会发生不可逆的转变，这对发射场内电子电气装备的可靠性提出了严峻的挑战。

发射场内设备众多，如可编程逻辑控制器（PLC）、变频器、继电器、电缆插头、端子排、微机等，可分为电气设备和电子设备。电气设备包括控传动类设备（电机、变频器、调速装置、液压装置等）、控制系统设备（PLC等）、电气仪表设备（测量测控设备、电子流量计等）、供配电设备（变压器、配电柜等）；电子设备一般指由集成电路等电子元器件组成，通过电子技术软件发挥作用的设备。发射场所使用的电子电气设备发生故障将对航天发射任务产生巨大影响，因而这类设备应具有极高的可靠性。而电子电气产品的可靠性受使用环境的影响很大，因此，研究海洋大气环境中电子电气设备的环境适应性，对提高滨海发射场电子电气设备及系统的可靠性和稳定性具有重要意义。

1 海洋大气环境特性

海洋大气环境的高温高湿（即湿热）、盐雾和霉菌等特点是导致电子电气设备腐蚀的主要影响因素，不同类型的电子电气设备由于各自组成材料的不同，其腐蚀特性也各不相同，应根据不同需求采取相应的防护措施。

2 防护技术

防潮湿、防盐雾和防霉菌的设计简称“三防设计”，在军用装备的研制过程中极受重视，现已扩展成防结露、防辐射、防老化、防静电等方面的设计。军事电子电气设备的三防性能已成为重要的技战术指标之一。滨海航天发射场电子电气设备的防护技术主要有两种：涂层防护技术和环境控制防护技术，如图1所示。

图1 滨海航天发射场电子电气防腐蚀技术分类

涂层防护技术通过在电子电路板、电子器件表面涂覆具有适合电性能的防腐蚀涂层，达到防腐蚀目的，该技术可分为传统的电子防护漆（胶）涂覆防护技术和纳米涂层防护技术。

环境控制防护技术主要通过改善区域（局部）环境，最大可能地控制对电子产品有局部腐蚀危害的环境因素如湿度、盐雾等，达到防护电子电气设备的目的，常见的环境控制防护技术包括内循环盐雾控制技术和气相缓蚀剂技术。

涂层防护技术

01 电子防护漆(胶)涂覆防护技术 

在热带海洋大气环境中，电子防护漆（胶）涂覆防护技术是印制电路板的常规防护技术，通过在电路板表面涂覆涂层，避免金属线路和元器件直接与环境气体接触，具有技术工艺成熟、成本低的特点。

电路板表面的防护涂层通常也称为“三防漆（胶）”，具有良好的绝缘、防潮、防漏电、防震、防尘、防腐蚀、防盐雾、防霉、防老化、防硫化、耐电晕等性能。

它是一种以高分子材料为主体，有机溶剂为分散介质的特殊配方涂料。根据美国MIL-I-46058等相关军用标准，电子漆(胶)涂覆防护技术按材料可分为：丙稀酸酯树脂（AR）、环氧(改性)树脂（ER）、有机硅树脂（SR）、聚氨酯（UR）、聚对二甲苯（XY）、FC-氟碳树脂、改性醇酸体系、合成橡胶体系等。掺杂改性等方式可提高防护涂层的性能。研究发现，在传统的氧化涂层涂料中掺杂氧化石墨烯，可以显著增强其防腐蚀性能。涂层的固化方式有很多，主要包括溶剂型室温固化、热风固化、红外固化和紫外光固化等。

根据滨海发射场对盐雾防护的高要求，目前推荐使用的涂层防护体系包括聚氨酯体系、有机硅体系、合成橡胶体系等。这几种涂层防护体系在美国的肯尼迪航天中心、日本种子岛发射场等滨海发射场得到不同程度的应用。其喷涂方式一般采用智能机器自动喷涂。表1为滨海发射场推荐使用的涂层防护体系。

表1 滨海发射场电子电路涂层防护体系

印制电路板是电子电气元件防护的核心载体，为保证电路板防护涂层的可靠性，国内外针对电路板的防护涂层制定了详细的规范标准。国外标准包括美国电子工业联接协会标准（IPC标准）、国际电工委员会标准（IEC标准）和美国军用标准( MIL标准）；国内参照IEC标准、MIL标准和IPC标准也制定了相关规范标准，包括国标(GB)、国军标(GJB)、电子行业标准(SJ)、航天行业标准(QJ)等。表2为国内外电子电路防护涂层的相关标准。

表2 电子电路防护涂层的相关标准

国内外印制电路防护标准中均包括防护涂层环境试验和参数检测，以及湿热、霉菌、盐雾试验参数和规则。其中，要求较为全面的为美国电子工业联接协会制定的IPC-CC-830《印制线路组件用电气绝缘化合物的鉴定及性能》和美国国家军用标准MIL-I-46058《（用于涂覆印制电路组件的）电气绝缘化合物》，其标准检验及测试指标包括：通用要求、材料要求（材料、保质期、固化）、化学要求（傅里叶变换红外光谱测试）、物理要求（黏度、外观、荧光性、防霉菌、柔韧性、易燃性）、电气要求（介质耐压、潮湿环境下的绝缘电阻、热冲击、温度及湿度老化即水解稳定性）、特殊要求。

目前，国内滨海发射场内印制电路板防护涂层的检验及测试还没有完全合适的国家（军用）标准，印制电路板防护涂层的鉴定部分参照IPC和MIL的相关标准进行。

02 纳米涂层防护技术 

当材料的特征尺度降低到纳米尺度时，会因为小尺寸效应、量子效应、界面或表面效应等出现明显不同于宏观尺度材料的性质。把纳米技术与表面工程进行融合的纳米涂层防护技术具有十分广泛的应用前途。

美国纳米材料公司于2000年产业化了第一个产品——纳米铝钛粉涂层粉体，供美国海军使用。有机-无机杂化纳米复合材料是常用的纳米涂料。XU等通过聚合和超声调节纳米结构，制成具有良好热稳定性、超疏水性和高透明度的涂层，在20~90 ℃涂层可保持超疏水性。纳米涂层对电子电路的防护效果不仅决定于涂料本身，而且决定于纳米涂层的形成方式。利用化学气相沉积 (CVD) 工艺的真空镀膜技术是一种固态涂覆技术，也是目前唯一适用于电路板的固态涂覆技术。STADLER等研究了磁场辅助CVD控制薄膜的微观结构。

常见的真空镀膜原理如图2所示。在真空镀膜过程中，固态纳米材料在真空蒸发炉中加热升华成气态，气态纳米材料沿着真空管道进入高温裂解炉中被分解成带自由基的活泼单体，带自由基的活跃单体沿着真空管道进入常温真空沉积室，在电子电路器件表面吸附、沉积、聚合成长链的高聚物，分子均匀一致地涂敷到电子器件腔体及表面。

图2 真空镀膜原理

BTLER等的研究表明，电子基材表面经物化反应生成的完全敷形的聚合物纳米涂层，具有厚度均匀、致密无孔、透明、无张力等特点，且对环境友好，能够防水(IPX7/8)、防潮(55 ℃、95% RH)、防霉（0级）、耐盐雾(5% NaCl，240 h)、耐高低温(-55～+100 ℃)、防酸性气体、耐久性好，在力学性能、隔热性、耐辐射等方面优于三防漆，其介电常数是三防漆的4倍，水气渗透率是三防漆的1%。但纳米涂层的工艺生产成本要远远高于三防漆，故适用于滨海发射场关键电子设备的防护。

环境控制防护技术

01 内循环盐雾控制技术  

内循环盐雾控制技术通过改变电子电气设备运行的微环境，使其工作在恒温、低湿、低盐的大气微环境中，保持电子电气设备稳定运行。低纬度滨海地区湿热、盐雾、霉菌是影响电子电气设备的主要环境因素，金属的临界腐蚀湿度为60％～75％。当相对湿度为80％～95％、温度为25～30 ℃时，霉菌繁殖生长最为旺盛。综合调控微环境中温度、湿度、盐雾等因素能很好地保护电子电气设备，降温和除湿能有效降低氯离子与金属表面的电化学反应速率。CHEN等提出了盐雾沉降速率控制策略，其控制指标一般为：温度20～25 ℃、相对湿度30％～55％。盐雾控制技术是内循环盐雾控制技术的关键，其主要技术原理和特点如表3所示。

表3 内循环盐雾控制技术原理和特点

在以上内循环盐雾控制技术中，盐雾过滤技术成熟，成本相对低，因此较多应用于滨海发射场设备间内。空气净化模块是内循环盐雾过滤技术的核心部件，其空气净化流程如图3所示。

图3 空气净化模块的净化原理

典型的盐雾过滤技术一般由两个滤芯（粗效、高效）和压差传感器构成。粗效滤芯主要用于过滤灰尘和大颗粒的盐分粒子，高效滤芯则用于过滤粒径5 μm左右的盐粒子。

局部空间除湿技术是盐雾过滤技术的另一关键技术。图4为吸附式转轮除湿模块的原理图。该除湿模块采用吸附式转轮除湿，转轮加工成蜂巢状管道结构，以保证进入的潮湿空气能最大面积接触吸湿剂，达到吸附除湿的目的。盐雾过滤技术可配备智能控制系统，实时监控设备盐雾沉降量、进出口湿度、压差等试验参数，根据参数变化实现智能控制。近年国内滨海发射场在通过控制室内温度、湿度等条件降低盐雾影响方面取得了较好的效果。

图4 吸附式转轮除湿模块的原理

02 气相缓蚀剂技术  

气相缓蚀剂技术是用气相缓蚀剂在密封空间内对金属制品进行防锈的技术。第二次世界大战期间，由于该技术成功地解决了武器装备的锈蚀问题，其研究和应用得到快速发展。气相缓蚀剂适用于结构复杂的电子电气设备与构件，是一种非涂装性保护技术，具有防锈期长、操作简单、成本低等特点，在各国滨海发射场放置电子电气设备的封闭小空间内得到广泛应用。

气相缓蚀剂（简称VPI，也称VCI）是该技术的核心，其在常温下能够挥发，抑制金属腐蚀。挥发后的VPI在金属表面发生物理或化学吸附作用，通过改变金属表面电极电位、环境pH、形成络合膜（钝化膜）等方式，达到防腐蚀的目的。气相缓蚀剂能够保护电子电气产品中金属的表面、内腔、管道、沟槽、缝隙等部位，多种缓蚀剂的联用能够达到更优的防护效果。ANSARI等对气相缓蚀剂的分类、特点（包括作用机理）进行了总结，如表4所示。

表4 气相缓蚀剂分类和特点

气相缓蚀剂的基本性能包括挥发性、溶解性、吸附性、缓蚀性和稳定性。LYUBLINSKI等和VALDEZ等研究了气相缓蚀剂的技术应用情况，指出常温饱和蒸气压应控制在(2.7～6.7)×10-2 Pa，一般不超过1.33×10-1 Pa。咪唑啉类衍生物、苯并咪唑类化合物、噻唑类衍生物、三乙醇胺和哌啶等气相缓蚀剂都具有良好的水溶性，可阻滞金属的腐蚀，在滨海发射场内得到不同程度的应用。气相缓蚀剂的评价方法包括：失重法、电化学方法、谱学法（紫外-可见光谱、椭圆偏振光法、拉曼光谱和红外光谱法等）、显微学方法（扫描电镜、透射电镜等)。目前，气相缓蚀剂技术在国内滨海发射场得到了广泛的应用。

结束语

涂层防护技术和环境控制防护技术能够较好地应对滨海航天发射场电子电气装备的腐蚀问题。三防漆（胶）涂覆防护技术是印制线路板组件保护的传统常规技术，纳米涂层防护体系在力学性能、隔热性、光学性能、介电常数等方面优于三防漆，但目前使用成本高。环境控制防护技术通过除湿、降温和盐雾滤除，使发射场工作间内众多电子设备的工作环境得到很好的改善，成熟的气相缓蚀剂技术对发射场内密闭小空间放置的电子电气设备起到了很好的防腐蚀作用。

目前，滨海发射场电子电气设备的腐蚀防护技术在世界范围内得到不同程度的应用，但对其使用效果的量化评估还有待完善，特别是国内的滨海发射场。建议结合防护措施，对发射场内的典型电子电气设备开展服役微环境监测与评价。通过监测微环境中材料的腐蚀速率、环境温湿度、盐粒子浓度，对电子电气设备服役的微环境进行有效准确的评估，量化判定各项腐蚀防护技术的实际效果，并进行技术改进，提高电子电气设备运行的可靠性与服役寿命。