GB/T 31842-2015 电工电子设备机械结构 环境防护设计指南

　　ICS 31.240 K 05

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 31842—2015

　　电工电子设备机械结构

　　环境防护设计指南

　　Mechanicalstructuresforelectrotechnicaland electronicequipment—

　　Guide fordesign ofenvironmentalprotection

　　2015-07-03发布 2016-02-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 31842—2015

　　GB/T 31842—2015

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任 。

　　本标准由全国电工电子设备结构综合标准化技术委员会(SAC/TC34)提出并归 口 。

　　本标准由北京四方继保自动化股份有限公司负责起草 , 国网电力科学研究院 、国电南京自动化股份有限公司 、华为技术有限公司 、中兴通讯股份有限公司 、南京南瑞继保电气有限公司 、许继电气股份有限公司 、中国船舶重工集团公司第七一五研究所 、烽火通信科技股份有限公司 、江苏天港箱柜有限公司 、慈溪奇国电器有限公司 、万控集团有限公司 、天津正本电气股份有限公司参加起草 。

　　本标准主要起草人 :张开国 、田蘅 、张钰 、吴蓓 、张实 、王蔚 、尹东海 、郭胜军 、庞海鸥 、袁丰华 、游汉涛 、巫珏 、江国庆 、马桂昌 、申随章 。

　　电工电子设备机械结构

　　环境防护设计指南

　　1 范围

　　本标准规定了与电工电子设备机械结构环境防护设计有关的术语和定义 、环境条件类别 、环境参数组分类及其严酷程度分级 、环境条件在产品中的应用 、环境设计指南通则 、化学处理层和电镀层的选择及设计 、涂覆层的选择和设计以及其他方面的环境防护设计指南 。

　　本标准适用于电工电子设备机械结构(以下简称机械结构) ,也可供其他电工电子技术领域的机械结构的环境设计参考 。

　　本标准不涉及有关环 境 意 识 及 环 境 保 护 方 面 的 内 容 , 因 而 不 适 用 于 环 境 意 识 和 环 境 保 护 方 面 的设计 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。凡是注 日期的引用文件 ,仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB 3836 爆炸性气体环境用电气设备

　　GB 4208—2008 外壳防护等级(IP代码)

　　GB/T 4796—2008 电工产品环境参数分类及其严酷程度分级

　　GB/T 4797(所有部分) 电工电子产品 自然环境条件

　　GB/T 4798(所有部分) 电工电子产品应用环境条件

　　GB/T 11804—2005 电工电子产品环境条件术语

　　GB 12476(所有部分) 可燃性粉尘环境用电气设备

　　GB/T 18663. 1—2008 电子设备机械结构 公制系列和英制系列的试验 第 1 部分 :机柜 、机架 、

　　插箱和机箱的气候 、机械试验及安全要求

　　GB/T 18663. 2—2007 电子设备机械结构

　　的地震试验

　　GB/T 18663. 3—2007 电子设备机械结构和插箱的电磁屏蔽性能试验

　　GB/T 19183. 5—2003 电子设备机械结构

　　公制系列和英制系列的试验

　　公制系列和英制系列的试验

　　户外机壳 第 3 部分 : 机柜和箱体的气候 、机械试验

　　和安全要求

　　GB/T 19608(所有部分) 特殊环境条件分级

　　GB/T 20138—2006 电器设备外壳对外界机械碰撞的防护等级(IK代码)

　　GB/T 31841—2015 电工电子设备机械结构 电磁屏蔽和静电放电防护设计指南

　　3 术语和定义

　　GB/T 4796—2008和 GB/T 11804—2005界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。为了便于使用 , 以下重复列出了 GB/T 4796—2008和 GB/T 11804—2005 中的一些术语和定义 。

　　GB/T 31842—2015

　　3. 1

　　环境 environment

　　在任何地点 、任何时间都存在的或遇到的自然条件 、诱发条件或二者的总和 。

　　[GB/T 11804—2005,定义 2. 1. 1] 3.2

　　环境条件 environmentalcondition

　　在特定的时间内 ,产品所经受的外部的物理 、化学和生物条件 。

　　[GB/T 11804—2005,定义 2. 1. 6] 3.3

　　环境防护 environmentalprotection

　　为保证产品在各种环境应力下有效地履行功能而进行的研究和采取的各种防护措施 。 [GB/T 11804—2005,定义 2. 1. 3]

　　3.4

　　环境因素 environmentalfactor

　　单独或组合地形成一种环境条件(例如热 、振动)的一种物理 、化学或生物的影响 。

　　[GB/T 11804—2005,定义 2. 1. 7] 3.5

　　环境参数 environmentalparameter

　　描述环境因素的一个或多个物理 、化学或生物的特征(例如温度 、加速度) 。

　　示例 : 环境因素振动 ,是由振动的类型(正弦 、随机) 、加速度和频率等参数来表征的 。

　　[GB/T 11804—2005,定义 2. 1. 8] 3.6

　　环境参数的严酷等级 severity ofenvironmentalparameter

　　表征每个环境参数的量值 。

　　示例 : 正弦振动的严酷等级用加速度( m/s2 )和频率(Hz)来表征 。

　　[GB/T 11804—2005,定义 2. 1. 9] 3.7

　　产品应用条件 productapplication

　　产品所遇到的条件或场所 。

　　示例 : 办公场所 、工业场所 、地面运输 。

　　注 : 应用条件与产品的种类没有关系 ,例如计算机 。

　　[GB/T 4796—2008,定义 3. 5] 3. 8

　　自然环境条件 environmentalconditionsappearing nature

　　由大自然决定的环境条件 。

　　3.9

　　应用环境条件 environmentalconditionsin theapplication

　　由产品使用场所的自然环境和外界诱发的条件决定的环境条件 。

　　注 : 外界诱发的条件可能包括生物 、化学 、机械 、电磁等环境因素 。

　　3. 10

　　应用环境条件类型 typeofenvironmentalconditionsin theapplication

　　按照产品的应用环境或场所区分的环境条件 。

　　注 : 应用环境条件的类型见表 9。

　　3. 11

　　环境条件类别 category ofenvironmentalconditions

　　按照环境因素类型所区分的环境条件 。

　　注 : 环境条件类别见表 10。

　　3. 12

　　环境参数及严酷程度组 group ofenvironmentalparametersand theirseverities

　　描述某种特定用途或目的的一组环境条件 。

　　[GB/T 4796—2008,定义 3. 6]

　　注 1: 完整地描述某一 “环境参数及严酷程度组 ”的要素包括 :

　　— 应用环境条件类型的数字代码 ;

　　— 环境条件类别的字母代码 ;

　　— 环境因素严酷等级的数字代码 。

　　注 2: 环境参数及严酷程度的组合规则见图 1。

　　4 环境条件类别

　　4. 1 气候环境

　　气候环境及其环境因素见表 1。

　　表 1 气候环境及其环境因素

　　表 1 (续)

　　4.2 生物环境

　　生物环境及其环境因素见表 2。

　　表 2 生物环境及其环境因素

　　4.3 化学活性物质环境

　　化学活性物质环境及其环境因素见表 3。

　　表 3 化学活性物质环境及其环境因素

　　4.4 机械活性物质环境

　　机械活性物质环境及其环境因素见表 4。

　　表 4 机械活性物质环境及其环境因素

　　4.5 污染性液体环境

　　污染性液体环境及其环境因素见表 5。

　　表 5 污染性液体环境及其环境因素

　　4.6 机械环境

　　机械环境及其环境因素见表 6。

　　表 6 机械环境及其环境因素

　　4.7 电和电磁干扰环境

　　电和电磁干扰环境及其环境因素见表 7。

　　表 7 电和电磁干扰环境及其环境因素

　　4. 8 爆炸性和易燃环境

　　含有易燃易爆物质的环境 也 属 于 环 境 条 件 的 范 畴 ,此 类 环 境 条 件 的 分 类 及 要 求 参 见 GB 3836和GB 12476。

　　5 环境参数组分类及其严酷程度分级

　　5. 1 一般原则

　　对产品的环境条件的分级一般按照以下原则 :

　　a) 产品在每一使用场所都会暴露于多种不同的单一环境因素中 ;

　　b) 产品暴露于使用场所时 ,各种环境因素的组合对产品的影响尤为重要 ;

　　c) 从标准化的目的出发 ,按照不同的使用场所及其环境因素(参数)组的构成情况 ,规定出不同的严酷程度 ,作为产品环境条件及其严酷程度选择的基础 ;

　　d) 按照产品的使用场所的环境条件 ,选择合适的 、规范化了的环境因素及其严酷程度 ,并通过具有可比性的试验以进行产品的环境适应性评估 。

　　5.2 环境参数的严酷程度分级

　　由于产品使用环境存在很大差异 ,对环境条件及其环境参数的严酷程度进行分级 ,方便了对环境条件的选择以及试验 ,相关的环境条件分类标准见表 8。

　　表 8 环境条件分类标准

　　6 环境条件在产品中的应用

　　6. 1 产品应用环境条件的分类及其代码

　　按照环境条件标准 ,选择产品的应用环境条件是确定产品环境适应性的一个捷径 。产品的应用环境条件的分类及其代码见表 9。

　　表 9 产品应用环境条件类型

　　表 9 (续)

　　6.2 环境条件的类别代码

　　环境条件类别的代码见表 10。

　　表 10 环境条件类别的代码

　　6.3 环境条件及其严酷等级的组合代码

　　环境条件及其严酷等级的组合代码及其排列顺序见图 1。

　　注 1: 严酷等级的数字所表示的可能是一组若干个环境参数的组合 ,参见相应的环境条件标准 。

　　注 2: 某一严酷等级可能还会进一步分为高(H)或低(L) 。

　　图 1 环境条件及其严酷等级的组合代码构成

　　示例 1: 3K5— 有气候防护场所固定使用 ,气候条件 ,严酷等级 5。

　　示例 2: 环境条件组合代号 IE31(3K2/3B1/3C1/3S1/3M1) — 有气候防护场所的固定使用 ;气候条件 2 级 ;生物条件 1 级 ;化学条件 1 级 ;机械活性条件 1 级 ;机械条件 1 级 。

　　6.4 产品应用环境条件的选用

　　6.4. 1 产品应用环境条件选用应考虑的因素

　　包括但不限于 :

　　a) 产品能够在其寿命期间内承受所预期的环境条件的严酷等级并正常工作 。

　　b) 环境因素对产品的影响 :

　　— 受长期的环境应力影响 ,慢慢导致产品劣化 ,工作不正常或失效 ;

　　— 受短时极端环境影响 ,使产品不能正常工作或失效 。

　　c) 极端环境条件的出现可能对产品产生的影响 :

　　— 可能出现在产品的任何寿命时间内 ;

　　— 由于产品使用中的老化 ,虽然在寿命期间内 ,产品也可能在极端环境条件下失效 。

　　d) 极端环境条件可能出现的情况 :

　　— 产品在运行状态下 ;

　　— 产品在非运行状态下 ,例如在运输或贮存期间 。

　　e) 环境参数发生的时间和频率可能对某一参数产生影响 :

　　— 单次环境参数发生的最长持续时间 ;

　　— 事件的次数即频率 。

　　f) 通过适当的防护措施降低严酷环境对产品的损害 :

　　— 分析未加防护措施时产品的防护能力 ;

　　— 增加防护措施后的防护能力及其经济性 ;

　　— 产品在使用 、运输和贮存中附加的限制条件 。

　　g) 产品对环境适应性的试验及其合格评定时 :

　　— 环境参数的选择 ;

　　— 合适的试验方法或组合的试验方法(参见 GB/T 2423) ;

　　— 试验的严酷等级 ;

　　— 试验程序 ;

　　— 合格评定的判据以及可以接受的降级 。

　　h) 选用方法 :

　　— 参照表 9 的序号 3~ 7,依据相应的标准确定产品使用的环境类型 ,并确定其严酷程度 ;

　　— 参照表 9 的序号 1、2、8,依据相应的标准考虑产品在运输 、贮存中影响及其严酷程度 , 以及产品微观环境的影响情况 ,确定相应的严酷程度 ;

　　— 综合上述条件 ,最终确定产品的环境条件及其严酷程度 ;

　　— 在某些技术领域 , 已经按照预期的使用条件在产品标准中确定了相应的环境代码及其严酷程度 ,此时可直接采用该等级 ,并以此进行环境防护设计 。

　　6.4.2 产品应用环境条件的典型实例

　　示例 1: 电力系统继电保护装置(参见 GB/T 14598. 2—2011)

　　气候条件 — -10 ℃ ~ +50 ℃ ,相对湿度 5% ~ 95%(近似于 3K5) ;

　　化学活性物质 — 3C1;

　　机械活性物质 — 3S1;

　　机械环境 — 0 级或 1 级(参见 IEC 60255-21,未用环境代码) ;

　　电磁环境 — 5 级 ,重工业环境(参见 GB/Z 18039. 1—2000,未用环境代码) 。

　　示例 2: 低压开关设备和控制设备(参见 GB 14048. 1—2013)

　　气候条件 — -5 ℃ ~ +40 ℃ ;相对湿度 50%( +40℃时) ,或 90%(20℃时) ;

　　机械环境 — 振动 、冲击 、碰撞在考虑中 ;

　　污染等级 — 3 级 。

　　示例 3: 微型计算机(参见 GB/T 9813)

　　气候条件 — 10 ℃ ~ 35 ℃ ,0 ℃ ~ 40 ℃ , -10 ℃ ~ +55 ℃(可选择) ;相对湿度 20% ~ 90% ;

　　机械环境 — 振动 、冲击 、碰撞均为 1~ 3 级(可选择) ;

　　电磁环境 — 有抗扰度和电磁发射要求 。

　　示例 4: 工业控制屏(参见 UL 508)

　　气候条件 — 0 ℃ ~ 40 ℃ ;

　　其他条件 — 未规定 。

　　示例 5: 电气设备外壳(参见 UL 50,UL 50E)

　　气候条件 — 1, 2, 5, 12, 12K, 和 13(户内) ;3, 3R, 3S, 4, 4X, 6, 和 6P(户外) ;

　　机械条件 — 未规定 ;

　　电磁环境 — 未规定 。

　　示例 6: 以太网交换机(参见 YD/T 1099)

　　气候条件 — 15 ℃ ~ 30 ℃ ,相对湿度 30% ~ 65% ;

　　机械条件 — 未规定 ;

　　电磁环境 — 有电磁发射及抗扰度要求 。

　　示例 7: 通信系统户外机柜(参见 YD/T 1537)

　　气候条件 — -40 ℃ ~ +55 ℃ ,相对湿度 5% ~ 100% ;

　　机械条件 — 按照 GB/T 19183. 5—2003的规定 ;

　　电磁环境 — 分为 3个可选择的等级 ;

　　太阳辐射 — 1 120(1±10%) W/m2 。

　　示例 8: 铁道客车电气控制柜(参见 TB/T 2557)

　　气候条件 — 0 ℃ ~ 50 ℃ , -25 ℃ ~ 45 ℃ , -40 ℃ ~ +50 ℃(可选择) ,相对湿度 90% ;

　　机械条件 — 1 级振动和冲击 ;

　　电磁环境 — 有要求 。

　　7 环境防护设计指南

　　7. 1 环境条件对机械结构的影响

　　环境条件对机械结构可能产生的影响 :

　　a) 外部的固体异物或液体进入内部 ,或对机械结构产生腐蚀 ,或影响电气绝缘 ,或影响设备运行 ;

　　b) 外部的能量冲击对机械结构造成损坏 ;

　　c) 外部环境造成机械结构的应力破坏 ;

　　d) 外部环境造成机械结构的腐蚀性破坏 。

　　环境因素对机械结构的腐蚀及破坏影响见表 11。

　　表 11 环境因素对机械结构的腐蚀及破坏影响

　　表 11 (续)

　　7.2 应用环境条件及其严酷等级的确定

　　机械结构作为电工电子设备的基本防护 ,其应用环境条件可按照以下原则确定 :

　　a) 按照机械结构应用领域的产品标准确定机械结构的应用环境条件(参见 6. 4) ;

　　b) 按照 GB/T 18663. 1—2008的第 4章确定户内机械结构的气候环境和工业大气环境等级 ;

　　c) 按照 GB/T 18663. 2—2007选择机械结构的地震环境 ;

　　d) 按照 GB/T 18663. 3—2007选择机械结构的电磁环境 ;

　　e) 按照 GB 4208—2008确定机械结构对外来固体异物及液体的防护等级 ;

　　f) 按照 GB/T 20138—2006确定机械结构对外来冲击能量的防护等级 ;

　　g) 按照 GB/T 19183. 5—2003确定户外机械结构的应用环境条件 ;

　　h) 机械结构的应用环境条件不应低于产品标准中规定的环境条件 。

　　7.3 环境防护设计基本原则

　　7.3. 1 腐蚀防护设计的一般原则

　　防腐蚀设计的一般原则 :

　　a) 结构外形及其零部件设计宜尽量简单 、光滑 ,便于防腐蚀施工和检修 ;

　　b) 结构设计应避免渗漏水 、冷凝水 、各种残液滞留及沉积物富集而造成腐蚀的发生 ,并能使这些物质自然通畅地排出 ;

　　c) 选择既经济又合理的耐腐蚀性材料 ;

　　d) 选择合适的防腐蚀表面防护措施 ,例如电镀层或涂覆层 ;

　　e) 避免结构组合和连接方法不当而加剧腐蚀 ,特别应考虑连接处的不同金属电极电位造成的电化学腐蚀的影响 ,必要时可采取阴极保护措施 ;

　　f) 设计有效的密封结构对内部进行防护 ;

　　g) 设计并采取适当的工艺方法 ,有针对性地防止或减缓腐蚀 ;

　　h) 选择恰当的零件表面强化技术和热处理状态 , 降低结构材料对腐蚀的敏感性 ;

　　i) 采用缓蚀剂或隔离保护膜等改善局部腐蚀环境条件的措施 ;

　　j) 减小或消除应力集中和残余应力 , 以减缓应力腐蚀的危险 ;

　　k) 采用无余量装配设计 ,避免装配过程修锉造成的结构表面破坏 ;

　　l) 设计良好的通风 ,缓解腐蚀的进程 。

　　7.3.2 机械结构材料的选择

　　材料的选择原则 :

　　a) 全面考虑材料的综合性能和经济性 。 除考虑材料的力学性能(强度 、硬度 、弹性) 、物理性能(导电性 、导热性 、磁性 、光学性能 、密度等) ,冷 、热加工性能和性价比等因素外 ,还要考虑材料的耐蚀性能和可涂镀 、防护特性 。在允许范围内 ,优先考虑材料的耐蚀性能和可涂镀性要求 ;

　　b) 容易产生腐蚀而不容易维修的部位 ,选择高耐蚀性的材料或特殊的防腐处理 。组合件宜使用相同寿命的材料 ;

　　c) 选择腐蚀倾向小的材料和热处理状态 。如优先选用防锈铝 ;

　　d) 钢材中应优选氮 、磷 、硫 、硅等有害杂质含量低的牌号 ;在满足强度设计要求的情况下 ,宜选用含碳量低的钢材 。铝材中应优选铁 、镁 、硅等杂质含量低的合金材料 ; 在青铜中铅的含量应低于 0. 02% ;

　　e) 选择可涂镀 、防护性能好 、工艺性好的材料 。铝合金材料尽量避免使用 H112 CR 状态 2A12硬铝合金 ;铸造铝合金宜选用针孔级别为 1 级 、2 级的可进行镀 液 处 理 的 最 高 级 别 铸 造 铝 合金 。需要注意的是同一牌号 、不同批次的金属材料 ,其镀覆性能和转化膜的外观与质量可能有所不同 ,必要时还要检测材料的可镀涂性能 ;

　　f) 选择应与其邻近的元器件或设备的材料具有相容性的材料 ,如电偶腐蚀的相容性 、非金属材料与金属材料的环境气氛或接触腐蚀的相容性等 ;

　　g) 所选材料应在热膨胀系数 、受外热或自发热时的补偿反应以及化学性质等方面与被密封零件互不抵触 ;

　　h) 非金属材料除和金属材料一样 ,除具有所需的功能特性之外 ,也应具有所需的环境适应性 ,例如耐霉性 、耐高低温 、耐光老化 、耐水 、耐油性等 ;

　　i) 避免选择易产生应力腐蚀开裂的金属材料 ;

　　j) 包括防护材料在内的选择 ,应由设备体系→ 整机→ 分机→ 部件→ 零件的方式系统地进行 ,应考虑材料之间的相容性 。在设计中 ,应处理好元器件材料 、装联材料 、结构材料和防护材料等各类材料之间的相容性及彼此间的组合匹配关系 ,并结合可维修性 ,寿命周期综合成本等因素进行系统优化选择 。

　　7.3.3 化学处理层和电镀层的选择及设计

　　化学处理层和电镀层的选择及设计可参见附录 A。

　　7.3.4 涂覆层的选择和设计

　　涂覆层的选择和设计可参见附录 B。

　　7.3.5 IP 防护设计

　　机械结构的外壳防护(IP)设计见 GB 4208—2008。

　　7.3.6 能量冲击防护设计

　　机械结构的能量冲击防护设计见 GB/T 20138—2006。

　　7.3.7 电磁防护设计

　　机械结构的电磁环境防护设计见 GB/T 31841—2015。

　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　化学处理层和电镀层的选择及设计

　　A. 1 化学处理层和电镀层的选择

　　化学处理层和金属镀层的选择取决于零件的基体材料 、使用环境和工作条件 、防护要求 、金属电化偶 、零件结构 、镀覆工艺性等因素 ,参见图 A. 1。

　　图 A. 1 化学处理层和电镀层的选择

　　A.2 电镀层的使用条件

　　按照零部件的使用 、运输和贮存条件 ,化学处理层和电镀层的使用条件分类见表 A. 1。

　　表 A. 1 电镀层的使用条件分类

　　A.3 化学处理层和电镀层的工艺性设计

　　化学处理层和电镀层的工艺性设计一般按照以下原则进行 :

　　a) 镀覆层的局限性 — 在同一零件上 ,镀覆层是不均匀的 :边缘比中间厚 ,深孔 、小盲孔 、内壁 、缝隙 、毛细孔等不易镀到 。镀覆件的结构设计和镀覆层选择时应充分考虑镀覆层的这些局限性 ;

　　b) 镀覆件的边缘宜采用圆角 ,最小半径为 0. 8 mm;

　　c) 平底槽的内 、外角均宜采用圆角 , 深度不宜超过宽度的 50% 。 推荐采用 U 形槽 , 不宜采用 V形槽 ;

　　d) 宜减少盲孔 ,盲孔的深度宜控制在孔径的 50%之内 ;

　　e) 镀覆件应避免设计成封闭形状 , 以免在镀覆过程滞留残液导致腐蚀 。不可避免时 ,应预留镀液和气体的排放孔 ;

　　f) 带有螺纹连接 、压合 、搭接 、铆接 、点焊 、局部钎焊 、单面焊接等形式的组合件 ,镀覆过程的 ;

　　g) 残液会加速腐蚀 。此类组合件应先镀覆再组合 ,或用密封胶密封后再镀覆 ;

　　h) 镀覆件宜控制孔的深度 , 以避免镀覆不均和残液滞留 。 不可避免时 ,应预留残液和气体的排放孔 ;

　　i) 用型砂或硬模铸造的零件 ,不应采用镀覆防护 , 因为这种方法对于防腐蚀是不可靠的 ;

　　j) 镀覆应在所有的加工工序完成之后进行 ;

　　k) 有配合要求的零件 ,应预留出镀层厚度 ;

　　l) 在镀覆之后 ,外螺纹的中径会比其他部位镀层厚度增大 3 倍 。 因 此 , 螺 纹 配 合 的 镀 层 不 宜 太厚 ,一般控制在 4 μm~ 7 μm;

　　m) 镀覆后的表面粗糙度会降低 1倍 ~ 2倍 ,设计时应考虑这一效果 。

　　镀覆前的粗糙度宜按以下原则确定 :

　　a) 一般的保护镀层 ,表面粗糙度 Ra≤12. 5 μm;

　　b) 一般的装饰性镀层 ,表面粗糙度 Ra≤1. 6 μm;

　　c) 有精度要求的镀层 ,表面粗糙度 Ra≤0. 8 μm;

　　d) 精密的镀金 、镀银 、镀钯 、镀铑和瓷质氧化的镀覆层 ,Ra≤0. 2 μm;

　　e) 螺纹及 3 级以上精度的零件 ,表面粗糙度 Ra≤3. 2 μm。

　　A.4 金属镀层和化学覆盖层的适用范围

　　金属镀层和化学覆盖层的适用范围见表 A. 2。

　　表 A.2 金属镀层和化学覆盖层的适用温度范围

　　表 A.2 (续)

　　A.5 钢铁材料常用的镀层

　　机械结构中钢铁材料常用的镀层见表 A. 3。

　　表 A.3 钢铁零件的镀覆和化学处理要求

　　A.6 铜及铜合金的常用镀层

　　铜及铜合金的常用镀层见表 A. 4。

　　表 A.4 铜及铜合金的常用镀层

　　A.7 铝及铝合金的常用镀层

　　铝及铝合金的常用镀层见表 A. 5。

　　表 A.5 铝及铝合金的常用化学处理层和镀层

　　表 A.5 (续)

　　A. 8 非金属材料的镀层

　　非金属材料(工程塑料)的常用镀层见表 A. 6。

　　表 A.6 非金属材料的常用镀层

　　附 录 B

　　(资料性附录)

　　涂覆层的选择和设计

　　B. 1 涂覆层使用条件的分类

　　涂覆层使用条件的分类及其特征见表 B. 1。

　　表 B. 1 涂覆层使用条件及其特征

　　B.2 涂覆的工艺性设计

　　涂覆件的工艺性设计与电镀件类似 ,参见 A. 3。

　　B.3 油漆涂层

　　B.3. 1 各种油漆涂料的比较

　　各种常用油漆材料的比较见表 B. 2,特种涂层见表 B. 3。

　　表 B.2 常用油漆材料的比较

　　表 B.2 (续)

　　表 B.3 特种涂层

　　表 B.3 (续)

　　B.4 油漆涂层的选用指南

　　油漆涂覆的选用指南参见表 B. 4。

　　表 B.4 油漆涂覆的选用指南

　　B.5 油漆涂层厚度的选择

　　油漆涂层的厚度一般按照表 B. 5进行选择 。

　　表 B.5 油漆涂层的厚度的选择

　　表 B.5 (续)

　　B.6 静电粉末喷涂

　　B.6. 1 特点

　　静电粉末喷涂是利用电晕放电原理 ,使雾化的涂料在高压直流电场作用下带负电 ,并吸附于带正电的基体表面的涂装方法 。

　　静电粉末喷涂具有以下特点 :

　　a) 不含毒性 、不含溶剂和不含挥发有毒性的物质 ,故无中毒 、无火灾 、无废物的排放等公害的问题 ,符合环保要求 ;

　　b) 原材料利用率高 ,喷过的粉末可回收利用 ,最高的利用率可达 99%以上 ;

　　c) 涂覆件经前处理后一次性施工 ,无需底涂层即可得到足够厚度的涂层 ,易实现自动化操作 ,生产效率高 ;

　　d) 涂层致密 , 附着力 、抗冲击强度和韧性好 ,边角覆盖率高 ,具有优良的耐化学药品腐蚀性能和电气绝缘性能 ;

　　e) 粉末涂料存贮 、运输安全方便 。

　　B.6.2 静电粉末喷涂与油漆涂层的比较

　　静电粉末涂层与普通油漆涂层的比较见表 B. 6。

　　表 B.6 静电粉末涂层与普通油漆涂层的比较

　　表 B.6 (续)

　　B.7 电泳涂装

　　B.7. 1 基本原理

　　电泳涂装(electro-coating)是利用外加电场使悬浮于电泳液中的颜料和树脂等微粒定向迁移并沉积于电极之一的基底表面的涂装方法 。 电泳涂装的一般原理如下 :

　　a) 电泳 :在直流电场的作用下 , 电泳漆分散介质中的带电粒子向与其所带电荷相反的电极移动 ,不带电的填料粒子吸附在带电电荷的树脂粒子上随其定向移动 ;

　　b) 电沉积 :带有电荷的粒子到达具有相反极性的电极后逐渐沉积 、放电 ,形成不溶于水的漆膜 。一旦发生电沉积 ,涂覆的工件就会具有一定的绝缘性 , 电沉积会向电力线密度较低的部 位 转移 ,直到涂层达到均匀 ;

　　c) 电渗 : 电渗是电沉积的逆过程 。在电沉积的初始阶段 ,沉积在工件表面的漆膜中的水份从漆膜中渗析出来进入漆液中 。 电渗的作用是将沉积的漆膜脱水 , 以获得致密的漆膜 ;

　　d) 电解 : 当电流通过电泳漆时 ,水发生电解 , 阴极和阳极分别释放出氢气和氧气 。 电解现象会导致电耗增加 、漆膜质量下降 ,应尽量避免之 。

　　B.7.2 电泳涂装的特点

　　电泳涂装具有涂层丰满 、均匀 、平整 、光滑的优点 , 电泳漆膜的硬度 、附着力 、耐腐 、冲击性能 、渗透性能明显优于其他涂装工艺 。

　　电泳涂装具有以下特点 :

　　a) 良好的渗透性 : 电泳涂料在水中完全溶解或乳化 ,配制成的槽液黏度很低 ,很容易浸透到被涂物的袋状构造部位及缝隙中 ,特别适合于异型导电材料的表面涂装 ;

　　b) 涂膜的防腐蚀能力强 : 由于电泳涂装是在电场作用下均匀成膜 , 因此采用电泳涂装法能使工件的内腔 、焊缝 、边缘耐腐蚀性显著提高 ;

　　c) 安全 、环保 :采用水溶性涂料 , 以水为溶解介质 ,节省了大量有机溶剂 , 大大降低了大气污染和环境危害 ,安全卫生 , 同时避免了火灾的隐患 ;

　　d) 涂装效率高 : 由于槽液的固体含量低 、黏度小 , 被涂覆件带出的涂料少 ,尤其是超滤技术的应用 ,实施涂装过程封闭循环 ,涂料回收率高 、涂料损失小 ,涂料的利用率可达 90% ~ 95% ;

　　e) 涂膜质量好 :涂层厚度均匀 , 附着力强 ,工件各个部位如内层 、凹陷 、焊缝等处都能获得均匀 、平滑的漆膜 ,解决了其他涂装方法对复杂形状工件的涂装难题 ;

　　f) 生产效率高 :施工可实现自动化连续生产 ,大大提高劳动效率 。

　　B. 8 无铬锌铝涂层

　　B. 8. 1 一般概况

　　为保护环境以及资源的再利用 ,与传统的达克罗(Dacromet) 相比较 ,金属防腐蚀涂层中不再含有金属铅和铬 ,成为现代涂装防护技术的发展趋势 。无铬锌铝(无铬达克罗)涂层是一种无废气排放 、不添加重金属铬和铅的耐蚀性涂层 。与传统油漆涂层相比具有以下特点 :

　　a) 外观 :锌铬涂层外观银白色 ,有金属感 ;无铬锌铝涂层外观偏灰 ;有机系列的无铬涂层外观银白色 ,有金属感 ;

　　b) 厚度 :无铬锌铝涂层总厚度约 25 μm , 比锌铬涂层厚度约大 12 μm;涂层中没有金属铬和铅 ,不污染环境 ;

　　c) 具有良好的耐腐蚀性 、耐热性 、深涂性能和再涂装性能 ;

　　d) 适用于钢 、铸铁 、铝及其合金 、铁基粉末冶金等多种基体材料的腐蚀防护 ;

　　e) 由于该涂层为高温烘烤成型工艺 ,施工过程中没有产生氨脆的问题 ;

　　f) 无铬锌铝涂层固化温度一般比锌铬涂层固化温度低 ,相对节省能源 ;

　　g) 由于技术上和质量要求等原因 ,无铬锌铝涂层需要加覆封闭层 ,而锌铬涂层多为单层结构 ;

　　h) 无铬锌铝涂层由于厚度与层次结构原因 ,一般要涂 3遍 ~4遍 ,锌铬涂层一般为 2遍 ~ 3遍 ;

　　i) 涂覆在铝及其合金上也不会产生电偶腐蚀 ;

　　j) 无铬锌铝涂层可替代锌铬涂层 ,也可替代部分电镀锌 、电镀镉 、热浸镀锌等镀覆层 。 B. 8.2 无铬锌铝涂层的特性

　　无铬锌铝涂层具有如下特性 :

　　a) 耐蚀性 :对于螺纹零件来说 ,8 μm~ 10 μm 的无铬锌铝涂层可以耐 720 h 盐雾试验不出现红锈 ;而对于非螺纹紧固件则可以达 1 000 h。单纯的无铬锌铝涂层的耐盐雾腐蚀性能稍逊于锌铬涂层 ,但在模拟真实自然环境的循环腐蚀试验中的表现与锌铬涂层相当 ;

　　b) 导电性 :涂层中叠合在一起金属锌 、铝薄片允许电流通过并传导到基体 ;

　　c) 耐热性 :涂层即使经 3 h、300 ℃高温热处理后 ,也保持优异耐蚀性 ;

　　d) 耐有机溶剂 :作为一种无机涂层 ,能够耐受有机溶剂 ;

　　e) 抗双金属腐蚀 :大多数锌层与铝或钢紧密配合时会产生典型的双金属微电池腐蚀 ,而无铬锌铝涂层中的铝鳞片能够消除上述现象的发生 ;

　　f) 无氢脆 :涂覆过程不采用酸洗 ,避免了氢脆的产生 。

　　无铬锌铝涂层与锌铬涂层的对比见表 B. 7。

　　表 B.7 无铬锌铝涂层与锌铬涂层对比

　　B. 8.3 无铬锌铝涂层的表示符号

　　涂层用元素符号“Zn”(锌)加前缀“fl”(薄片) 、后缀“nc”(无铬)表示 。如果需要详细标明技术要求 ,应将涂层的厚度标注于“flZn”的后面 。

　　示例 1: 最低盐雾试验时间为 480 h 的涂层 ,标记为“flZn 480 nc”。

　　示例 2: 最低盐雾试验时间为 720 h, 最小厚度为 8 μm 的涂层 ,标记为“flZn 720 8 μm nc”。

　　B. 8.4 涂层的等级及厚度

　　无铬锌铝涂层的等级及其厚度见表 B. 8。

　　表 B. 8 无铬锌铝涂层的等级及其厚度

　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 2423(所有部分) 电工电子产品环境试验

　　[2] GB/T 4798. 10—2006 电工电子产品应用环境条件 导言

　　[3] GB 14048. 1—2012 低压开关设备和控制设备 第 1部分 :总则(IEC 60947-1:2011,MOD)

　　[4] GB/T 14598. 2—2011 量度继电器和保护装置 第 1部分 :通用要求

　　[5] GB/T 15153. 2—2000 远动设备及系统 第 2部分 :工作条件 第 2 篇 :环境条件(气候 、机械和其他非电影响因素)(IEC 60870-2-2:1996,IDT)

　　[6] GB/Z 18039. 1—2000 电磁兼容 环境 电磁环境的分类(IEC 61000-2-5:1996,IDT)

　　[7] GB/T 18684—2002 锌铬涂层技术条件

　　[8] GJB/Z 594A—2000 金属镀覆层和化学覆盖层选用原则与厚度系列

　　[9] GJB 2635A—2008 军用飞机腐蚀防护设计和控制要求

　　[10] CB/T 3764—1996 金属镀层和化学覆盖层厚度系列及质量要求

　　[11] DL/T 578—2008 水电厂计算机监控系统基本技术条件

　　[12] DL/T 1083—2008 火力发电分散控制系统技术条件

　　[13] DL/T 1092—2008 电力系统安全稳定控制系统通用技术条件

　　[14] DL/T 5226—2005 火力发电厂电力网络计算机监控系统设计技术规定

　　[15] HB 5033—1977 镀层和化学覆盖层的选择原则与厚度系列

　　[16] HB 7671—2000 飞机结构防腐蚀设计要求

　　[17] JB/T 10242—2001 阴极电泳涂装 通用技术规范

　　[18] JB/T 10619—2006 无铬锌铝涂层 技术条件

　　[19] JB/T 10847—2008 可燃性粉尘环境用电气设备 用外壳和限制表面温度保护的设备粉尘防爆插接装置

　　[20] SJ/T 10674—1995 涂料涂覆通用技术条件

　　[21] SJ 20817—2002 电子设备的涂饰

　　[22] SJ 20818—2002 电子设备的金属镀覆与化学处理

　　[23] SJ 20890—2003 电子装备处理与涂装

　　[24] SJ 20910—2004 粉末静电喷涂通用规范

　　[25] SJ 20985—2008 军用电子整机腐蚀防护工艺设计与控制指南

　　[26] IEC 60255-21 Electrical relays—Part21: Vibration, shock, bump and seismic tests on measuring relaysand protection equipment

　　[27] 孟庆龙 . 电器制造技术手册 . 北京 :机械工业出版社 ,2000.