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            復合新材料助力連接器向高頻高壓邁進

                作者:宏拓新軟件
                發布日期:2024-01-29         
            閱讀:35     
             
             

            金屬材料是連接器中的重要組成,連接器的穩定性、高傳輸性等電氣性能都離不開高導高強金屬材料的支撐。高壓大電流傳輸需求上升、高頻高速傳輸要求漸增,連接器的不斷迭代升級給金屬材料的應用提出了新挑戰。在各種需求拉動下,復合金屬材料應運而生。

            復合金屬材料顧名思義即是將兩種或者兩種以上的金屬材料通過軋制復合方式形成的冶金結合的金屬材料。與單一的金屬材料相比,復合金屬材料最大的優勢是可以通過金屬性能之間的結合而實現取長補短的效果,極大程度改善單一金屬材料容易出現的抗氧化性能、熱膨脹、斷裂韌性、沖擊韌性、導電性、耐腐蝕差等缺點。

            連接器材料

            中金嶺南復合金屬材料產品

            智能網聯汽車發展強勁、AI大模型競爭火熱、消費電子開始回暖......在大數據與人工智能時代,高速互連技術正在成為推動世界前進的關鍵核心技術。順應產業發展趨勢,第三屆中國互連技術與產業大會以高速互連為主題舉辦,《國際線纜與連接》記者特意在大會現場采訪了深圳市深汕特別合作區中金嶺南新材料公司總經理章應,共同探討了連接器新材料發展方向,中金嶺南率先在行業內推出兩個系列的復合金屬材料,一種是鋁銅系復合材料,實現汽車線速鋁代銅,降低汽車整車成本;另外一種是超薄貴金屬復合材料,利用金合金和鈀合金高的抗氧化及耐磨性,代替傳統的鍍金、鍍鈀材料,大幅度提高連接器的可靠性。

            在汽車連接器端子及線束方面,行業先前所采用的大多是銅和銅之間焊接的金屬材料,由于銅材價格較高且比重大,在汽車輕量化和競爭愈加內卷的情況下,單一的銅材逐漸失去優勢。

            據悉,在連接器新材料的運用上,目前較為熱門的應用是在汽車連接器端子上的銅鋁復合金屬材料。原本連接器端子一般采用的是磷青銅作為原材料,現在中金嶺南將原先的磷青銅改為鋁復合磷青銅材料——鋁與銅相結合一方面可以發揮鋁輕量化的特點,實現線材高能量密度的小型化,實現散熱系統的輕量化,另一方面還能繼續保持銅材原本具有的高強度、高導電性、高導熱性、低接觸電阻等方面優勢。

            與單純的銅材或鋁材相比,鋁與銅結合的復合金屬材料導電率、導電性等性能可以根據所適用的場景進行調配,更加靈活運用。而且與傳統銅材相比,鋁在滿足輕質、優良散熱性的特點外,價格還更加低廉,采用成本更低。章應表示:“一個整車成本算下來可以降低約5000元左右,這對于汽車的輕量化發展也是非常有意義的。

            但銅和鋁焊接存在兩個方面的問題,第一個是鋁銅焊接會存在電化腐蝕;其次就是鋁和銅焊接的時候會形成金屬化物。因此,目前在汽車連接器端子中鋁和銅結合的材料運用還相對較少。不過針對這樣的情況,中金嶺南已經有相應的措施,根據章應介紹,當前突破這兩個問題的方法可以是在連接器端子做成以后,當鋁線一出來就直接把鋁焊接進去,就相當于將異種金屬材料焊接轉換成同種金屬材料焊接,便可以很好解決不同金屬材料焊接出現的問題。

            另外,中金嶺南還推出了一款超薄貴金屬復合材料,中金嶺南采用多次復合技術和熱處理調控技術,成功開發出高導銅合金,金合金和鈀合金的復合材料,其金層和鈀層的厚度達到1μ以下,最薄可以做到0.25μ。與電鍍材鍍金、鍍鈀比,其耐磨性、抗電弧性能得到大幅度提高,而由于金層極薄,又保證了低成本的特性,將是連接器尤其是高端連接器可靠的連接材料,為連接器行業在高壓、大電流的應用提供了可靠的連接方案。

            復合金屬材料實則相當于一個萬能公式,可以根據實際場景應用需求,自主調配各類材料的比例,實現客戶訂制化設計的需求。因此新材料的不斷推出都可以作為復合材料的原材料,形成更具優勢的組合。

            連接新材料

             

            連接器新材料

            中金嶺南復合金屬材料產品

            盡管有了合適的辦法,但目前從復合金屬材料領域來看,依舊是由歐美市場壟斷為主,尚未實現復合金屬材料國產替代化。其實這主要是由于復合材料在冶煉過程中需要突破較大的技術難題,章應向《國際線纜與連接》舉例:“例如有的銅合金的再結晶溫度需要在800度左右,但鋁的熔點在600多度。此時就會產生技術難點。需要考量工程師在材料設計和結構上做優化的能力。同時復合材料需要多種技術結合,如根據材料的要求不同,需要采用孔型復合、冷復合、熱復合及溫軋復合,中金嶺南是唯一在國內具備有該技術的廠家”

            最主要的難點是在于材料本身的性能問題,章應表示:“例如我們需要生成一個所生成的材料是一個0.25mm的合金材料,需要在壓延等過程中如何均勻用力控制好材料厚度、強度等,都需要很好的熱處理、壓延、拉矯及分切技術。

            需要滿足這些技術就要運用到高端的設備,而國內在設備研發生產上依舊處于空白期,中金嶺南目前實現這些技術都是采用國外進口設備——這種情況還需要眾多國內企業齊心協力才能去克服難題。

            隨著互連技術的高速發展,可靈活調配的復合金屬材料優勢顯而易見。未來隨著技術難點的突破,國替化進程的加快,復合金屬材料的應用領域將更為廣泛。這給連接器廠商們也釋放出良好的信號:新金屬材料的加持下將助力連接器產品向更高性能邁進。

             

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