环境适应性是产品重要质量特性之一。产品耐环境能力优劣主要取决于其选用的材料、构件、元器件、零部件等耐环境的能力和结构设计、工艺设计时采取的耐环境措施是否完整、有效。高温、潮湿、盐雾和霉菌等环境因素会破坏材料、使材料发生退化，如导致材料的机械强度、产品的电气性能降低，严重时会导致失效。了解自然环境对产品质量可靠性的影响，采取必要的防潮、防盐雾、防霉菌控制措施，有利于提高产品环境适应能力，降低维修成本。
一、自然环境对产品的影响
自然气候环境对产品影响的主要因素有：温度、湿度、低气压、太阳辐射、雨、雪、盐雾、冰雹和风沙等，对贮存状态的产品影响最大的气候因素是温度和湿度。据统计，在产品故障中，由温度引起的占22.2%，由振动引起的占11.38%，由潮湿引起的占10%，由沙尘引起的占4.16%，由盐雾引起的占1.94%，由冲击引起的占1.11%，由其他原因引起的故障占47.3%。环境因素对产品质量可靠性的影响不容忽视。
1）高温易加速元器件、零部件失效
高温对产品的主要影响有：填充物和密封条损坏、失效；润滑剂变质，粘度降低，润滑作用减小；电子、电路稳定性下降，仪表灵敏度降低，指示失灵；高分子材料和绝缘材料老化，性能降低。经验证明，随着环境温度的升高，大多数电子元器件性能会恶化，最终失效。
2）潮湿和盐雾导致产品故障率高、腐蚀严重
潮湿和盐雾环境主要对构成产品的材料产生影响，使材料的外观和物理化学性能发生劣化，从而使设备的性能下降甚至损坏，比如绝缘材料在潮湿的环境下，吸湿后绝缘性能明显降低；继电器的金属接触片被湿空气腐蚀后，导电性能下降等，从而引发设备故障，造成损失。盐雾、盐水本身是很好的电解质，当金属元件受到盐雾的侵蚀时，很容易发生电化学反应而加速腐蚀。盐雾、盐水还促进非金属材料的老化，防护涂镀层的加速破坏。
3）
霉菌会直接侵蚀天然材料或合成材料等不耐霉材料，使有机材料（如塑料、橡胶等）发暗、剥蚀和降解，绝缘材料的绝缘电阻和抗电强度大幅度下降等，也能损害金属材料，金属材料会因霉菌新陈代谢的分泌物的电解作用，造成腐蚀破坏。光学系统生霉后，光学玻璃表面受到霉菌侵蚀，增加光的散射，降低光的透过率，使视场模糊，造成整个仪器的分辨率下降，光学性能降低，影响光电仪器的使用寿命，严重的甚至报废。
二、典型环境因素相互之间影响分析
一些环境自身特性和相互之间存在着各种耦合或依赖作用，会导致加剧或减弱彼此对产品的影响，表1列出了高温、低温、湿度、盐雾、霉菌等自然环境因素之间的相互影响和对产品的影响。
表1 典型环境因素相互之间的影响
环境因素
影响
高温
湿度
高温会增大潮气的浸透率，加速产品物理和化学性能的退化
低温
高温与低温形成的温度冲击比单纯高温或低温的影响还要大，会加快产品性能的退化
盐雾
高温会增大盐雾对产品的腐蚀速率
霉菌
霉菌等微生物的生长需要比较高的湿度，但是在71℃以上，霉菌等微生物就不能生长了
低温
湿度
湿度随着温度的降低而降低，但是低温会引起潮气凝结；当温度足够低时，潮气就变成霜或冰
盐雾
低温能降低盐雾的腐蚀速度
霉菌
低温影响霉菌的生长，在零度以下，霉菌保持在假死状态
湿度
盐雾
高湿度会减小盐雾的浓度，但这同盐的腐蚀作用无关
霉菌
湿度有助于霉菌等微生物的生长，但不会增大它们的影响
盐雾
霉菌
这是一个不相容的组合
因此，在产品设计过程中不仅要考虑单一环境因素影响，还要考虑环境因素之间相互作用对产品的影响，采取相应的设计预防措施。
三、产品“三防”设计措施
所谓“三防”设计是指防潮湿、防盐雾、防霉菌设计。在产品设计过程中，应结合使用环境特点从结构设计、材料优选、环境控制等方面采取预防控制措施。仪器、设备在长期贮存过程中，应注意定期进行检查，发现问题及时调整和维护。
1、防潮湿设计
湿气往往溶解有氯化物、硫酸盐和硝酸盐等，能引起或加剧金属的腐蚀，影响产品的物理和化学性能。在设计上可采取以下措施进行防潮。
（1）选用防水、防霉、防锈蚀材料，并采用圆形边缘，使保护涂层均匀。
（2）提供排水疏流系统或除湿装置，消除湿气聚集物。
（3）采取干燥装置吸收湿气。
（4）采用密封垫等密封器件。
（5）应用保护涂层以防锈蚀。
（6）憎水处理以降低产品吸水性或改变其亲水性能。
（7）浸渍处理，用高强度和绝缘性能好的涂料来填充某些绝缘材料。
（8）灌注和灌封处理，用环氧树脂、蜡类、沥青、不饱和聚酯树脂、硅橡胶等，通过加热融化后注入元器件本身或元器件与外壳的空间、引线孔的孔隙，冷却后自行固化封闭。
2、防盐雾设计
盐雾是导致设备、零部件、元器件损坏的另一个重要环境因素，水分中溶解的盐具有两个独立的侵蚀作用：一是腐蚀金属和无机材料；二是提供一种活性电解质，使不同金属接触时产生电偶腐蚀，并促进具有不同电动势或在不同电压下的金属的电解作用。主要的防盐雾腐蚀措施有如下几种：
（1）电镀。在钢铁零件表面镀上铅锡合金或锌锡合金，防止盐雾侵蚀。
（2）涂覆。对暴露在盐雾中容易受侵蚀的部位和材料采用抗盐雾腐蚀能力较强、附着力较好的涂料进行喷涂保养。
（3）合理选用金属材料。选用在大气条件下化学性能稳定或耐盐腐蚀材料的金属材料，如不锈钢等。
（4）密封装置。对存在缝隙和连接部分的盖口、蒙皮、紧固件等地方加强密封，并通过使用缓蚀剂等措施提高设备的抗盐雾能力。
（5）控制环境温度和相对湿度。温度每升高10℃，腐蚀速度可提高2～3倍，电解质的导电率可提高10%～20%，当相对湿度RH大于70%时，盐类发生潮解作用，形成电解液膜，发生化学腐蚀。
3、防霉菌设计
霉菌在产品上发芽、生长、繁殖的过程，就是它不断腐蚀、破坏产品的过程。防霉菌设计主要从材料、元器件选择，防霉处理、环境控制等方面采取措施。
（1）选用防霉能力好的材料和元器件。尽量选择非霉菌营养材料及吸水性小、抗腐蚀性强的材料。
（2）防霉处理。采用防霉剂处理零部件或设备，以及纺织包装物；在密封前，电子元器件、材料用足够强度的紫外线辐照，防止和抑杀霉菌。
（3）装配和使用操作过程中注意避免手汗、污物等污染产品表面等。
（4）控制产品贮存环境的温度湿度，一般低于10℃、高于40℃都不是霉菌生成适宜的温度。
（5）控制环境条件抑制霉菌生长。在电子设备、部件或光学仪器内部放置干燥剂并将其密封，保持内部干燥、清洁。
结论
环境因素是导致产品故障的重要原因之一。产品在全寿命周期中可能会遇到各种严酷环境条件，因此，环境适应性设计是保证产品可靠性的重要基础。在产品设计过程中要明确使用环境条件，分析各种环境及其组合对产品可靠性所带来的不利影响，采取针对性的预防措施，这些措施包括设计措施和使用过程中预防措施，并对采取的各项预防设计措施进行验证，最终消除或降低各类环境因素对产品可靠性的不利影响，达到提高产品质量可靠性的目的。
本文已发表在兵工质量杂志
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