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结构件三防设计规范
一、 前言
严酷环境条件会引起电子设备中金属和非金属材料发生腐蚀、老化、霉烂、性能显著下降等各方面的破坏，如何提高电子设备的可靠性,是电子设备的重要课题。
电子设备的“三防”性能已成为系统整机重要的技术指标之一。现代“三防”技术的范畴，已不单纯是一项工艺技术的实施，而应当涉及到电路、结构、工艺和综合性的技术管理等方面，其中结构设计是将“三防”贯彻到产品设计中的关键，必须重视“三防设计”，而并非单纯的在产品完成后进行“三防防护”。
现在的三防是以提高产品的环境可靠性为目标，内容包括防水、防潮、防结露、防盐雾、防霉、防腐蚀、防老化、防振、防静电、防高压击穿、防污染、防风沙、防积雪、防裹冰、防鼠害等等，确切地说应称为环境防护技术。
钢铁零件的失效形成主要有以下几种：弹性或塑性变形、磨损、断裂和腐蚀。
金属腐蚀的定义：金属由于和外围介质发生化学作用或电化学作用而引起的破坏叫做腐蚀。
钢铁及其合金属黑色金属，此类黑色金属占金属总产量的90%以上，其腐蚀产物主要是能用肉眼观察到的附着在表面的棕黄或棕红色的锈，因此，钢铁类金属及其制品在大气中的腐蚀又称锈蚀。金属在高温下腐蚀称为氧化，其腐蚀产物是氧化皮，如热轧钢板和棒料、锻件、热处理后的表面氧化皮等到。在酸、碱、盐等强烈腐蚀性介质中引起的金属破坏仍称为腐蚀。通常腐蚀与锈蚀无严格区别，金属生锈就是腐蚀。
0、定义
0.1、腐蚀corrosion
由于材料与环境的反应，引起材料的破坏与变质，并可导致材料或由其组成的结构的功能受到损伤。
0.2、腐蚀损伤corrosion damage
材料或由它们作为组成部分的技术体系的功能遭受的有害腐蚀效应。
0.3、腐蚀的预防与控制corrosion protection and control
人为地对腐蚀体系施加影响与改变，以减轻腐蚀损伤。
0.4、腐蚀的分类
0.4.1、按环境分类
1．湿蚀：水溶液腐蚀、大气腐蚀、土壤腐蚀、化学药品腐蚀；
2．干蚀：高温氧化、硫腐蚀、氢腐蚀、液态金属腐蚀、熔盐腐蚀；
3．微生物腐蚀：细菌腐蚀、真菌腐蚀、硫化菌腐蚀、藻类腐蚀等。
0.4.2、按腐蚀产物的破坏形式分类
1．全面腐蚀：均匀或不均匀的分布于整个金属表面；
2．部腐蚀：孔蚀、点蚀、斑蚀、颖隙腐蚀、丝状腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、氢脆、腐蚀疲劳、冲刷腐蚀、湍流腐蚀、气蚀等。
0.4.3、按腐蚀的机理分类
1．化学腐蚀： O2、H2S、SO2、C12、酸气等腐蚀，高温氧化，在非电解质液体——酒精、苯、汽油、煤油、润滑油等中的腐蚀；
2． 电化学腐蚀：
（1） 微电池腐蚀
（2）原电池腐蚀：电偶腐蚀、杂散电流腐蚀、浓差电池腐蚀。
如：潮湿空气中的大气腐蚀，酸、碱、盐溶液和海水中腐蚀，土壤腐蚀，不同金属接触处的腐蚀，其它电解质溶液中的腐蚀。
0.5、影响金属锈蚀的主要因素
0.5.1、金属锈蚀的内部因素
从热力学角度而言，金属和它的腐蚀产物相比，具有较高的能量，是不稳定的，有自发的向低能量的腐蚀产物转化的趋势，即金属发生锈蚀是自然现象。工业中绝大多数的金属是多组分的合金，金相组织不同、含有杂质、机加工变形不均匀、应力分布不均匀等，这些物理的、化学的和电化学的不均匀性，当表面遇到腐蚀介质或表面形成水膜，不可避免地会发生化学或电化学腐蚀。
0.5.2、金属腐蚀的外部因素
⑴．相对温度的影
空气中相对湿度越高，金属表面水膜越厚，空气中的氧透过水膜到金属表面作用。相对湿度达到一定数值时，腐蚀速度大幅上升，这个数值称为临界相对湿度，钢的临界相对湿度约为70%。
⑵．温度的影响
环境温度与相对湿度关联，干燥的环境（沙漠）下，气温再高金属也不容易锈蚀。当相对湿度达到临界值时，温度的影响明显加剧，温度每增加10℃，锈蚀速度提高两倍。因此，在湿热带或雨季，气温越高，锈蚀越严重。
⑶．氧气的影响
没有水和氧气，金属就不会生锈，空气中20%体积是氧气，它是无孔不入的。
⑷．大气其它物质的影响
大气中含有盐雾、二氧化硫、硫化氢和灰尘时，会加速腐蚀，因此，不同环境下受腐蚀的大小差别是明显的，城市高于农村；工业区高于生活区；沿海高于内陆；高粉尘高于低粉尘。
0.5.3、加工过程中的锈蚀因素
原材料已锈蚀，加工后未能完成去除；加工中接触了切削液，润滑剂等工艺材料；酸洗后中和清洗不当；热处理氧化脱碳或残盐清洗不净；检查、搬运和装配时操作者留下的手汗；去应力或去氢退火不当；工序间和封存防锈不适宜等。
0.6、防止金属生锈的主要方法
0.6.1、选择耐蚀材料
主要是采用有色金属合金和不锈钢。
0.6.2、金属表面预制金属（合金）或非金属覆盖层
1．转化膜：发黑（发蓝）、磷化、阳极氧化；
2．表面合金化：渗氮、渗锌、渗硅、渗铝、渗铬等；
3．金属覆盖层：电镀金属、喷涂金属、热浸镀、化学镀等；
4．非金属覆盖层：搪瓷、陶瓷、油漆、塑料、橡胶等；
5．涂覆防锈材料：防锈水、切削液、气相缓蚀剂、可剥塑料、防锈油、防锈脂等。
0.6.3、阴极保护法
以牺牲阳极而保护阴极的电化学法。如在海水中，以镁块作阳极与钢板联在一起，通以电流使钢板变成阴极得以保护。地下管道和化工设备，也是外另一个阳极并通电使钢件（阴极）得到保护。
0.6.4、控制环境防蚀
⑴．采用除湿机和加湿降低温度，相对湿度控制在低于60~70%，金属锈蚀减慢；相对湿度低于60%时，非金属不会发霉变质；
⑵．充氮或真空包装封存可延缓锈蚀；
⑶．包装内置缓蚀剂；
⑷．钢铁制品在电炉加热（高温）时，炉内形成保护气氛或真家加热。
综上所述，防止金属锈蚀的方法很多，应考虑诸多因素后判断选择，如：零件的工作环境、零件的服役条件、生产的安全性、对环境的污染程度、制造成本等。
1、应具备三防意识
“三防”意识很重要，三防设计的失误不会马上表现出来，所以很难采取补救措施，一旦产品在使用过程中出现三防问题将很严重。必须意识到：产品三防性能是产品功能的重要组成部分，结构件三防设计质量是结构件设计质量的重要组成部分，三防性能指标是产品的一项不可忽视的非常重要的指标。
2、术语和定义
2.1 三防：即防湿热、防霉菌、防盐雾。（其最终目的是防止腐蚀）
2.2 Ⅰ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。
2.3 Ⅱ型结构件：指当设备处于工作状态时，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。
2.4 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，并形成具有一定粗糙度、纹路均匀的装饰表面。
二、结构设计中的“三防”设计
1. 设计准则
产品设计前，根据设备预期的环境条件及其“三防”等级，提出需解决的关键性课题，使“三防”贯彻到产品设计之中,其中包括:
(1)正确选用材料，包括金属材料、非金属材料；
(2)合理的结构设计和可行的加工工艺；
(3)合理选择金属镀层和化学覆盖层；
(4)选用有效合理的防护体系。
2. 设计内容
安装的电子设备，针对其使用环境，具体的“三防”设计有以下几方面：
2.1 材料选择
材料选用的合理性不但影响设备的耐候性，还影响设备的使用和制造成本。不锈钢材料较铁合金材料有较高的耐候性，虽其价格较高，但其表面处理难度和费用较铁合金材料低得多(约低100元/m2)。因此，从性价比来考虑，比表面较大的薄板件(3mm以下)和接头、铰链等摩擦部位一般推荐使用耐候材料。
在结构设计中，优选经认证或经多年实践证明是可靠的金属材料和非金属材料。对选用的新材料，特别注意考虑其可靠性、工艺稳定性、供应的可能性。在电子设备中的材料选择中，主要从以下方面进行论述：
1)铝合金屏蔽盒的材料选择
在结构件设计中，屏蔽盒的材料常选用硬铝LY12-CZ，该材料属于铝-铜-镁系合金，该合金的耐蚀性能比防锈铝低。
防锈铝LF6，该材料属于铝-镁系合金，该合金耐蚀性好，与纯铝耐蚀性相近。在工业城市和海洋大气中均有较高的耐腐蚀性，在淡水、海水、有机酸、乙醇、汽油及浓硫酸中的耐腐蚀性也很好。
将材料硬铝LY12-CZ和防锈铝LF6-R在导电氧化后作盐雾试验，LY12-CZ在48h后即开始长出白色腐蚀斑点，防锈铝LF6-R在168h后才开始腐蚀。因此，在屏蔽盒设计中，尽可能选用防锈铝LF6，当必需用硬铝LY12-CZ时，在导电氧化后应将不需导电的部分进行保护。
2)印制板基材的选择
印制板基材选用性能较好的FR-4型覆铜板，其电性能和工艺性能以及吸湿性明显优于普通板材。
3)密封橡胶材料
橡胶密封材料除对耐油性有要求的密封件选用丁晴橡胶外，一般的密封圈尽量选用高抗撕硅橡胶FG-50。
4)导电橡胶条（圈）
为兼顾系统对设备的电磁兼容性要求，在面板、后门、转接板和机柜搭接处或盒体及其盖板搭接处的密封橡胶条，选用导电橡胶条（圈）。通常选用硅橡胶基材的，其中填充的导电微粒有纯银、碳黑、铜镀银、铝镀银、定向金属丝、石墨等。
定向金属丝（蒙乃尔合金）导电橡胶条（圈）的电磁屏蔽原理是橡胶条的定向金属丝刺破金属表面的氧化层,从而实现2个零件间的电接触，它具有很好的电磁屏蔽性。但在与铝、钢件接触时会产生电化偶腐蚀，不宜选用。
在纯银、铜镀银、铝镀银等填充微粒的硅橡胶导电橡胶条（圈）中，铝镀银导电橡胶条（圈）能达到很好的导电性，提供较高的屏蔽效果，并且电化偶腐蚀最小，同时能提供较好的水汽密封。
2.2 合理的结构形式和表面镀涂层设计
结构形式对设备耐候性的影响非常大，不良的结构形式是一种先天性缺陷，很难在以后弥补。结构设计的同时就要考虑所设计的材料和结构形式有没有表面处理等工艺技术的支持。对于良好的结构设计，不会积水藏灰，没有缝隙尖角，结构简洁流畅，防护处理有方。在电子设备的结构设计中,设计是否合理，对环境适应能力的影响最大，也最主要。
1）对于电子设备，机柜设计是提高电子设备可靠性的重要环节。现有的机柜设计有2种：
① 敞开式机柜
空气中的盐雾、尘埃、霉菌和潮气等有害物质均可能侵入机柜内部，对电子元器件构成危害，尤其是在高湿、高盐雾、高温的恶劣环境下，这种危害将更加突出。
②密闭机柜
能较好地改善外界有害物质的侵入，但无法真正达到密闭，所以密闭机柜不可避免地存在凝露问题。只要机柜内存在潮气，当机内温度低于凝露温度时，凝露的产生将不可避免。凝露现象将产生腐蚀，影响电气性能或烧坏元器件，更严重的是降低绝缘电阻，甚至出现短路。要解决密闭机柜这一问题，需要复杂的背附式气—液热交换器的冷却系统。
③半密封机柜
1)为避免密闭机柜和敞开式机柜的缺点，在电子设备中采用半密封防滴式设计，它适用于无空调舱室，有冷凝水、滴水舱室或类似场所。具体措施是:在机柜顶部开口处采用密封处理，以防止滴水进入机柜内部；面板、后门、转接板和机柜搭接处采用橡胶条（圈）密封；底部设置有通风孔，后门板上开设百页窗。
2)结构上尽量避免积水结构,在可能积水和留存湿气的空间，应开设排水孔和排气孔，并避免凹凸不平的平面。
3)铸铝零件重点在于涂覆防护。其外表面的涂层体系设计为：喷砂-导电氧化-喷涂麦道底漆1～2道-喷涂丙烯酸聚氨酯面漆1～2道，涂层厚度室内设备大于60μm，室外设备大于120μm。零件内壁除螺纹和有接地要求的部位外，喷涂聚氨酯漆。
4)除螺纹外钢件的镀锌层厚度大于等于30μm，并进行钝化处理。
5)结构上避免2个零件进行焊接后再作电镀处理。
6)尽量采用相同的金属接触，以防止电化偶腐蚀，如必需2种金属接触时，选用电偶值接近的金属。在设计电子设备时，要求电化偶差值应控制小于0.25V。
7)由于在金属电化偶中，阳极指数较高的金属对阳极指数较低的金属来说是阳极，当存在电介质时，阳极金属易于遭到腐蚀。如阴极零件的面积明显地大于阳极零件，则阳极零件接触表面的腐蚀会加剧，因此选择金属间接触零件材料（镀层）时，将小零件确定为电化偶中的阴极零件。
2.3 选择有效的防护体系
1）印制电路板的“三防”处理
印制电路板要求印制阻焊膜, 电装调试完后，一般印制板组装调试结束后其两面喷涂“三防”漆1～2次，印制板两面作“三防”处理，低频喷涂聚氨酯漆S01-3。
针对工作在L波段的高频电路及电路板，SD1-3漆无法满足要求，为解决该类电路板在高温、高湿下的防护特殊要求，在经过大量的论证、各种比较试验后，选用新型的高频弹塑性涂覆料GA-C系有机硅树脂，它具有优良的高频电性能，与F4B（聚四氟乙烯玻璃纤维板）基板的附着力较好，涂覆于F4B基板经-65℃～+125℃ 50次循环温度冲击不开裂，不脱层，它的抗腐蚀性能等同于美国的DC-12577涂料。
2）模块的防护
钳装后，除插头座、接地面等外，单元模块外表面喷涂氨酯漆S01-3。
3）电缆附件防护
密封和半密封插头的电缆在插头和电缆的连接处套热缩套管。装有密封插头的电缆应灌硅橡胶，再套热缩套管密封处理。
4）整机的“三防”处理
整机机柜在调试完毕后，除需导电的部分及已作了防护处理的零部件外,其余部分，包括裸露的金属连接点的周围喷涂氨酯漆S01-3等。
2.4、完整、可靠的表面处理及改善环境条件
表面处理层是阻止腐蚀、老化的屏障，尖角、缝隙处是表面处理最忌讳的地方。恰当地运用表面处理工艺是提高材料耐候性的重要手段。
当环境的湿度低于65％时，绝大多数金属的腐蚀速度都会迅速下降，甚至可以不考虑施加防护措施，因此如果控制了环境的湿度，防护变得很简单。如高频电路的防护目前还没有更好的办法，采取密封的方式，将电路与大气隔绝，腐蚀介质就得不到更新，腐蚀就得到了控制。环境控制必须考虑产品生命周期的全过程，如工作方舱的空调系统可以降低方舱内的湿度，但如果在非工作期间(运输、储存、停机)方舱内的湿度和环境就区别不大，因此机箱、机柜、插件等的三防处理很必要。
最后将三防技术总结成四句话：优化结构，优选材料；表面处理，密封干燥。
3、三防设计要求
3.1三防设计总则
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。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。
在开始结构设计时，首先要了解或定位产品的工作环境（包括自然环境和诱发环境）、产品的使用期限（普通通信产品的三防有效寿命为十年），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、并使整个产品能通过三防试验评价。
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、并得到生产验证可行后才可在产品上使用。
3.2 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Ⅰ型结构件和Ⅱ型结构件两类。处安装在室外的设备外表零件外，大多数零件大都属于Ⅱ型结构件。
（自然环境因素包括温度、湿度、雨、雪、冰雹、含盐大气、工业大气、日光直接照射、尘埃、风沙等。）
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。
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。
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
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
材料牌号
适用范围
推荐材料
可替代材料
1
结构用钢板
冷轧钢
08
08F、08A1、DX2、10F、10
不限
电镀锌钢板
DX2
DX3
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
1Cr13
2Cr13、1Cr17
内部装饰件。不适用于外表零件。
奥氏体不锈钢
1Cr18Ni9
0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti
外部装饰件。
2
结构用铝板
纯铝板
1100
1060
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。
防锈铝板
5A02
5052
不限。
硬铝
2A11
2A12
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
6063
6061、6063A、2A11
不限。
压铸铝合金
YZA1Si12(YL102)
YZA1Si10Mg(YL104)
YZA1Si9Cu4(YL112)
形状复杂件。
3
锌压铸件
压铸锌合金
ZZnA14Y(YX040)
ZZnA14Cu1Y(YX041)
形状复杂、且受力不大的零部件，必须进行表面防护。
4
导电用铜材
黄铜
H62
H65、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
T2
TU1、TU2
有高导电性要求的零件。
5
弹簧件
弹簧钢
65Mn
T8等
要求高弹性的零件。
不锈钢
1Cr17Ni7
0Cr17Ni7Al、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。
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）
活性金属（或阳极）→
金Au-Au+³
+1.498
银Ag-Ag+
+0.799
铜Cu-Cu+²
+0.337
氢H2-H+
0
铅Pb-Pb+²
-0.126
锡Sn-Sn+²
-0.136
镍Ni-Ni+²
-0.250
铁Fe-Fe+²
-0.440
铬Cr-Cr+²
-0.744
锌Zn-Zn+²
-0.763
铝Al-Al+³
-1.662
表4：金属接触偶一般要求
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
×
×
○
○
○
√
√
√
√
√
√

铜镀金
×
×
○
○
○
○
○
○
○
√
√
√
注：“√”：允许接触；
“×”：不允许接触；
“○”：接触会有问题，但不是很严重（例如有空调的环境中可用）
当不能避免电位差较大的金属接触时，可采用绝缘垫将金属隔开或在两种金属间涂保护层；若需要导电时，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。
3.4.4 非金属材料
3.4.4.1 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GB2423.16试验28天）。常用抗霉材料有：陶瓷、云母、玻璃、尼龙、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。
3.4.4.2 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5。
表5 结构件常用非金属材料
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。机械强度也较好，有一定的耐热性，耐寒性，耐候性，耐腐蚀，有较好的电气绝缘性能。制品尺寸稳定，易成型。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-苯烯晴三元共聚物
ABS
ABS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，易于成型和机加工等特点。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，可作双色成型塑件。是无定型聚合物，是一种通用型工程塑料，也称“通用塑料”，（MBS称为透明ABS），ABS易吸湿，比重为1.05g/cm3（比水略重），收缩率低（0.60% ）,尺寸稳定，易于成型加工。
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，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。
聚笨磺醚
PPS
极优异热稳定性，耐介质优，自熄性，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-60℃～100℃，长期工作温度60℃～65℃。
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-70℃～