CN112752474B - 机箱箱体的润湿改性加工方法及高防护性加固电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机箱箱体的润湿改性加工方法及高防护性加固电子设备，箱体本体的润湿改性加工方法包括：1)采用铝合金拼焊方式组焊机箱本体，组焊成型后铣削加工达到成型尺寸并清理；2)对风道的翅片两面进行加工，加工出微米支柱；3)对微米支柱进行加工，加工出纳米支柱；4)对焊接箱体进行导电氧化镀覆处理；5)对风道翅片通过浸泡或涂刷处理进行低表面能材料修饰，形成连续致密的低表面能涂层；上、下风道盖板的润湿改性加工方法包括1)采用常规的铣削加工方法成型；2)先后采用导电氧化镀覆和油漆涂覆的方法，对盖板进行初级防护处理；3)对盖板漆膜表面通过浸泡/涂刷处理进行修饰，完成盖板表面的润湿改性并实现二级防护处理。本发明提高了设备的防护性能。

Description

机箱箱体的润湿改性加工方法及高防护性加固电子设备
技术领域
本发明属于军用计算机工程应用领域，具体涉及基于润湿改性的适用于恶劣环境的抗电磁干扰、耐高温、高强度，尤其是适用于高湿度、高盐雾环境中的高防护型加固电子设备及应用到该电子设备上的机箱箱体的润湿改性加工方法。
背景技术
在一些高温度、高湿度的恶劣环境中，风冷加固电子设备已经广泛应用并发挥了重要的作用。为提高电子设备的可靠性，加固电子设备通常采用铝、不锈钢等加工材料，采用导电氧化、电化学抛光等镀覆工艺，同时，为满足加固电子设备内部电子元器件的散热需求，设备整体采用内部模块贴壁+外部风机强迫风冷的组合散热设计。但是在高湿度、高盐雾的海洋环境中，该种设计的缺陷依然存在：加固电子设备的风道中空气因温度变化会在壁面冷凝成液滴，大量液滴残留、盐雾等原因会导致风道被腐蚀的情况，腐蚀会蔓延至整个设备，严重情况下将导致设备壳体损毁、内部模块暴露于恶劣环境中而整个设备失效，为设备的可靠性埋下了隐患。由此，应用于高湿度、高盐雾恶劣环境中的基于润湿改性的高防护性加固电子设备成为解决该问题的有效措施。这种基于润湿改性的风冷加固电子设备的优点是不仅抗振动、耐高温，还可以承受高湿、高盐雾等恶劣的海洋环境，可用于航海、户外、化工等诸多领域。
传统的加固电子设备虽然参数指标、抗振性能、电磁兼容性能可以满足用户使用要求，但是结构设计缺点也是明显的：(1)镀覆工艺，尤其是导电氧化和电化学抛光，在高盐雾、高湿热环境中有腐蚀的风险。(2)风道设计存在缺陷，温度交替变化时易产生液滴，壁面阻力大影响液滴排出，液滴与壁面长期接触增大了设备的腐蚀风险，降低了整机的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种机箱箱体的润湿改性加工方法及高防护性加固电子设备。该加工方法可使风道翅片表面形成超疏水表面，可使风道盖板内端面形成疏水表面，从而可降低液滴在风道表面、风道盖板表面的附着力与壁面阻力，便于高湿热环境中液滴在风机形成的气流中快速排出；该加固电子设备稳定可靠、可应用于高湿度、高盐雾恶劣环境中。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案为：
一种机箱箱体的润湿改性加工方法，其特征在于：机箱箱体包括箱体本体和上、下风道盖板；加工方法包括对箱体本体的润湿改性加工及对上、下风道盖板的加工；
箱体本体的润湿改性加工方法包括如下步骤：
1)采用铝合金拼焊方式组焊机箱本体，机箱本体是由顶壁、底壁、左侧壁和右侧壁构成的方形箱体结构，组焊成型后铣削加工达到成型尺寸并清理后，包括加工顶壁和底壁上的翅片，形成通风道；
2)使用激光蚀刻技术对风道的翅片两面进行加工，加工出垂直于翅片表面的微米支柱；
3)使用精雕技术对微米支柱进行加工，在每个微米支柱的四面加工出纳米支柱，使翅片上具备规则的微/纳二级粗糙结构；
4)对焊接箱体进行导电氧化镀覆处理；
5)用Ultra Dry或嵌段共聚物PS-b-PDMS低表面能材料对风道翅片通过浸泡或涂刷处理进行低表面能材料修饰，形成连续致密的低表面能涂层；
上、下风道盖板的润湿改性加工方法包括如下步骤：
1)采用常规的铣削加工方法成型；
2)先后采用导电氧化镀覆和油漆涂覆的方法，对盖板进行初级防护处理；
3)使用Ultra Dry或嵌段共聚物PS-b-PDMS低表面能材料对盖板漆膜表面通过浸泡/涂刷处理进行修饰，完成盖板表面的润湿改性并实现二级防护处理。
进一步的：微米支柱的尺寸为：11×11×20，长×宽×高，单位μm。
进一步的：纳米支柱的尺寸为：20×20×20，长×宽×高，单位nm。
一种高防护性加固电子设备，包括前面板组件、箱体组件、航空插座板组件，前面板组件与机箱组件的前端固定连接，航空插座板组件与箱体组件的后端固定连接，前面板组件上的上进风口与航空插座板组件上的上出风口通过箱体组件顶壁上的上通风道连通，前面板组件上的下进风口与航空插座板组件上的下出风口通过箱体组件底壁上的下通风道连通；其特征在于：所述箱体组件采用基于上述加工方法成型的箱体结构。
进一步的：还包括吸风风扇组件，所述吸风风扇组件安装在航空插座板组件上。
本发明具有的优点和积极效果：
1、本加工方法在机箱箱体焊接加工成型后，在翅片表面先加工出微米支柱，然后在微米支柱表面加工出纳米支柱，使翅片上具备规则的微/纳二级粗糙结构；然后在进行导电氧化镀覆处理和低表面能材料修饰，将机箱表面的润湿性改制成超疏水性，疏水表面在风道表面形成保护膜，将镀层与空气隔绝，在保证机箱内腔整体贯通且密闭(保证机箱的抗电磁干扰性能)的前提下，避免了盐雾与金属镀层接触，从而保证了在高盐雾环境中机箱的耐腐蚀性能，提高加固了电子设备的防护性能。
2、经润湿改性处理后，壁面与液滴的接触角达到150°，大幅降低了壁面对液滴的附着力，同时降低了液滴在壁面上运动时的阻力，使形成的液滴在强迫风冷气流作用下即可快速移动至风道末端且不留痕迹，避免了液滴与壁面长期接触导致内部盐雾离子腐蚀壁面，进一步提高设备的防护性。
3、本加工方法将上、下风道盖板的润湿性改制成疏水性，使其达到疏水状态。在该状态下，降低了壁面对液滴的黏滞阻力，使液滴在微弱晃动/振动下即可脱离，避免长时间接触导致的渗透腐蚀。
4、本加工方法可应用于各种类型的风冷加固计算机中，设备的外型尺寸可根据使用需求，设计成任意尺寸。
5、加固电子设备的机箱采用上述方法加工成型的机箱，便于高湿热环境中液滴在风道形成的气流中快速排出，可顺利通国军标中相关湿热试验，同时风道内部无液体残留，无腐蚀现象发生，适用于高湿热、高盐雾的恶劣环境中。
附图说明
图1是本发明的高防护性加固电子设备的整体结构示意图；
图2是图1中箱体组件的分解图；
图3是图2中具有微/纳二级粗糙结构的箱体上、下壁板结构示意图。
具体实施方式
下面结合图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种高防护性加固电子设备，如图1所示：主要由面板组件2、箱体组件3、航空插座板组件1、吸风风扇组件4组成。
1)整体结构如图1所示。4个组件装配后，将前面板组件、箱体组件、航空插座板组件螺装连接，采用前进风的散热方式，由吸风风扇组件中风机驱动形成完整风路。通过更换各组件的物理形态，可实现对不同尺寸、不同模块数量、不同装载设备的使用要求。
2)箱体组件示意图如图2所示，由具有上风道3.2.1和下风道3.2.2的氩弧焊接成型的箱体3.2、上风道盖板3.1、下风道盖板3.3通过紧固螺钉3.4螺装组成，箱体内部可根据实际使用要求进行设计。箱体的上、下风道使用润湿改性技术，改制成超疏水表面；上、下风道盖板通过润湿改性技术，改制成疏水表面。
箱体本体的润湿改性加工方法为：
1)先采用铝合金拼焊方式，以保证箱体内部密封性，铣削加工达到成型尺寸并清理后，包括加工顶壁和底壁上的翅片，形成通风道；
2)使用激光蚀刻技术对风道的翅片两面进行加工，加工出垂直于翅片表面的微米支柱3.2.3，微米支柱的尺寸为：11×11×20，长×宽×高，单位μm，如图3所示；
3)使用精雕技术对微米支柱进行加工，在每个微米支柱的四面加工出纳米支柱3.2.4，纳米支柱的尺寸为：20×20×20，长×宽×高，单位nm，使翅片上具备规则的微/纳二级粗糙结构，如图3所示；
4)对焊接箱体进行导电氧化镀覆处理，使装配后的电子设备具有导电连续性，保证设备电磁兼容性的要求；
5)用Ultra Dry或嵌段共聚物PS-b-PDMS低表面能材料对风道翅片通过浸泡或涂刷处理进行低表面能材料修饰，形成连续致密的低表面能涂层。
经过上述“激光蚀刻+精雕+镀覆+低表面能材料修饰”方法，在风道翅片上形成“微/纳二级粗糙结构+低表面能材料”的形态，完成对风道表面的润湿改性，使表面成为具有＞150°接触角和＜10°滚动角的超疏水表面。超疏水性表面的存在，一方面在固体壁面与空气间形成保护膜，将镀层与空气隔绝，避免盐雾气体/液滴与金属镀层接触，从而保证在高盐雾环境中机箱的耐腐蚀性能；一方面降低了固体壁面对液滴的黏滞阻力，结合箱体风机的使用，冷凝形成的液滴可以瞬时被移除而不留痕迹，避免液滴与壁面长期接触导致的腐蚀。
上、下风道盖板的润湿改性加工方法包括如下步骤：
1)采用常规的铣削加工方法成型；
2)先后采用导电氧化镀覆和油漆涂覆的方法，对盖板进行初级防护处理；
3)使用Ultra Dry或嵌段共聚物PS-b-PDMS低表面能材料对盖板漆膜表面通过浸泡/涂刷处理进行修饰，完成盖板表面的润湿改性并实现二级防护处理。
使用“无微/纳二级粗糙结构+透明的低表面能材料修饰”的方法，可以在漆膜表面形成透明连续的接触角＞120°的疏水表面，在满足电子设备外观颜色的前提下，降低壁面对液滴的黏滞阻力，使液滴在微弱晃动/振动下即可脱离设备表面，避免液滴长时间接触导致的渗透腐蚀。
通过上述方法，可以大幅提高风冷加固电子设备在高盐雾、高湿度环境中的防护性能。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和图所公开的内容。

Claims (5)

1.一种机箱箱体的润湿改性加工方法，其特征在于：机箱箱体包括箱体本体和上、下风道盖板；加工方法包括对箱体本体的润湿改性加工及对上、下风道盖板的加工；
箱体本体的润湿改性加工方法包括如下步骤：
1)采用铝合金拼焊方式组焊机箱本体，机箱本体是由顶壁、底壁、左侧壁和右侧壁构成的方形箱体结构，组焊成型后铣削加工达到成型尺寸并清理后，包括加工顶壁和底壁上的翅片，形成通风道；
2)使用激光蚀刻技术对风道的翅片两面进行加工，加工出垂直于翅片表面的微米支柱；
3)使用精雕技术对微米支柱进行加工，在每个微米支柱的四面加工出纳米支柱，使翅片上具备规则的微/纳二级粗糙结构；
4)对焊接箱体进行导电氧化镀覆处理；
5)用Ultra Dry或嵌段共聚物PS-b-PDMS低表面能材料对风道翅片通过浸泡或涂刷处理进行低表面能材料修饰，形成连续致密的低表面能涂层；
上、下风道盖板的润湿改性加工方法包括如下步骤：
1)采用常规的铣削加工方法成型；
2)先后采用导电氧化镀覆和油漆涂覆的方法，对盖板进行初级防护处理；
3)使用Ultra Dry或嵌段共聚物PS-b-PDMS低表面能材料对盖板漆膜表面通过浸泡/涂刷处理进行修饰，完成盖板表面的润湿改性并实现二级防护处理。
2.根据权利要求1所述的机箱箱体的润湿改性加工方法，其特征在于：微米支柱的尺寸为：11×11×20，长×宽×高，单位μm。
3.根据权利要求1所述的机箱箱体的润湿改性加工方法，其特征在于：纳米支柱的尺寸为：20×20×20，长×宽×高，单位nm。
4.一种高防护性加固电子设备，包括前面板组件、箱体组件、航空插座板组件，前面板组件与机箱组件的前端固定连接，航空插座板组件与箱体组件的后端固定连接，前面板组件上的上进风口与航空插座板组件上的上出风口通过箱体组件顶壁上的上通风道连通，前面板组件上的下进风口与航空插座板组件上的下出风口通过箱体组件底壁上的下通风道连通；其特征在于：所述箱体组件采用基于权利要求1-3任一所述的一种机箱箱体的润湿改性加工方法成型的箱体结构。
5.根据权利要求4所述的高防护性加固电子设备，其特征在于：还包括吸风风扇组件，所述吸风风扇组件安装在航空插座板组件上。
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