A12.结构件三防设计规范 - 图文

3.3 结构形状与尺寸

合理的结构设计可以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。

避免不均匀和多项性，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均匀一致。

以下对需注意的事项作详细说明： 3.3.1 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型、且内角半径尽可能大（一般折弯半径不能低于0.5㎜，厚度低于1.0㎜的薄板折弯半径不能低于0.3㎜）；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。

3.3.2 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“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2.2～3.4μm；喷砂Ra为1.5～1.8μm。）

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。

3.3.3 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；设备的外罩适当地倾斜，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。

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。

3.3.4 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；不能避免缝隙的部位，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，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，应尽可能薄膜夹缝，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。对于折弯180°的结构（俗称“拍死边”），只允许在镀锌钢板制作的零件上使用。

3.3.5 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，防止滤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。 3.3.6 密封式设计及密封产品的应用应考虑零件上集聚的气密设计 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孔，使腔体内、外压力平衡；或者增加除潮措施（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硅橡胶无缝圈，不允许有缝隙（允许接头进行熔合式连接），不能采用橡胶板、垫密封。

3.3.7 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散发出程度不同的对金属有腐蚀的气体。

3.3.8 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，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进行溶液处理。这些组合应尽可能采用涂漆，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。

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3.3.9 焊接

需要进行溶液处理时，焊接应采用对头焊。若是搭接焊，则应避免间断焊缝（不管是对头焊或搭接焊，都应避免间断焊缝），不采用不封闭的焊缝（即应将重叠区封闭起来，使其不会夹带溶液）；焊接结构的设计应易于操作，以改善焊接质量。

3.3.10 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的设计方案，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或产生裂纹；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。因此我们的弹簧钢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。

3.3.11 避免局部过热或过冷

在换热操作中应避免局部过热。设计换热器等时，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。 3.3.12 控制紧固件数量

尽量减少零件数量、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。

3.3.13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。如接地铜排上的钢质螺钉。

3.4 结构件材料的选择

3.4.1 金属材料 3.4.1.1 Ⅰ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Ⅰ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。

3.4.1.2 Ⅱ型结构件 1）普通承力结构件

一般钣金钢结构件多选用优质冷轧钢板（08、10钢），表面防护可以是电镀（主要是镀锌）或喷涂；若是内部结构件（装配后不易看到的）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3.5㎜的钣金件，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。

若用铝合金件，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，但表面处理必须选择喷涂。

铝压铸件同样可用作承力构件，而锌压铸件则不宜用作受力件。 棒材制作的零件，与同材料牌号的板材零件特点类似。 2）弹性结构零件

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。特殊要求时可选择电镀镍，以满足耐磨要求。

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：除钝化外，不需特别的表面处理。

若要求高导电、高弹性时，推荐选用铍青铜材料，在辅助以适当的表面涂层，既耐腐、又美观，但价格昂贵。

3）装饰性结构零件

装饰性金属结构件主要是指利用金属外表（包括基材和金属镀层）作装饰要求的零件。

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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。

需强调的是：当钢件采用电镀装饰性镀层（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0.8μm）。

4）有导电要求的结构件

如果只有个别部位要求导电，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，铝材则材料任意，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过计算而确定，另外相当而言黄铜耐蚀性好、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。 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1所示：

表1 的选择常用紧固件 可选择的紧固件材料及其表面处理状态 被连接的金属 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 钢镀锌 不锈钢 不锈钢 铜-铜 钢镀锌 不锈钢 不锈钢 6）常用的主要金属材料牌号 如表2所示。实际应用时应配合适当的表面防护处理措施。注意实际应用时还需考虑材料的热处理状态。

表2 结构件常用金属材料 序号 材料类别 材料名 冷轧钢 电镀锌钢板 1 结构用钢板 马氏体不锈钢 奥氏体不锈钢 纯铝板 防锈铝板 2 结构用铝板 硬铝 铝型材 压铸铝合金 3 4 锌压铸件 导电用压铸锌合金 黄铜 材料牌号 推荐材料 08 DX2 可替代材料 08F、08A1、DX2、10F、10 DX3 适用范围 不限 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。 内部装饰件。不适用于外表零件。 外部装饰件。 承受较低载荷的零件，要求导电或导热的零件。不适用于承力构件、或要求表面耐磨的零件。 不限。 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。 不限。 形状复杂件。 形状复杂、且受力不大的零部件，必须进行表面防护。 一般通信设备中使用。不适用于1Cr13 1Cr18Ni9 1100 5A02 2A11 6063 2Cr13、1Cr17 0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti 1060 5052 2A12 6061、6063A、2A11 YZA1Si10Mg(YL104) YZA1Si12(YL102) YZA1Si9Cu4(YL112) ZZnA14Y(YX040) H62 ZZnA14Cu1Y(YX041) H65、H68 7

铜材 纯铜 弹簧钢 5 弹簧件 不锈钢 铍青铜 T2 65Mn 1Cr17Ni7 QBe2 TU1、TU2 T8等 0Cr17Ni7Al、0Cr18Ni9 --- 要求大电流、高散热的零件。 有高导电性要求的零件。 要求高弹性的零件。 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。 同时有高弹性、高导电或导热要求。 3.4.2 常用材料间的特性比较 1）冷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2.8μm）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有了保护层，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，镀锌钢板容易留下难看的高温烧蚀痕迹，除非涂上有机涂层加以掩盖，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(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。 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。

3）铝合金压铸件与锌合金压铸件

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杂零件。铝合金压铸件价格相对较高。

4）黄铜与紫铜

二者的耐蚀性能相似，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选用黄铜。

3.4.3 避免接触腐蚀

相互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：I型结构件小于0.25V，II型结构件小于0.6V。

金属的标准电动序参见表3，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、体系电阻等等因素。）。当存在腐蚀介质时，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4.

表3：常见金属的标准电极电位 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） +1.498 金Au-Au+3 活性金属（或阳极）→ 银Ag-Ag+ +0.799 +0.337 铜Cu-Cu+2 氢H2-H+ 铅Pb-Pb+2 锡Sn-Sn+2 镍Ni-Ni+2 铁Fe-Fe+2 铬Cr-Cr+2 锌Zn-Zn+2 铝Al-Al+3 表4：金属接触偶一般要求 金属、合金及钢镀锌钝铝氧钢镀铜镀钢镀铜不锈铜及其钢镀0 -0.126 -0.136 -0.250 -0.440 -0.744 -0.763 -1.662 钢镀铜镀铜镀铜镀 8