復(fù)合新材料助力連接器向高頻高壓邁進(jìn)

【嗶哥嗶特導(dǎo)讀】在連接器穩(wěn)定性、高傳輸性不斷發(fā)展之下，對金屬材料的高強(qiáng)高導(dǎo)性能要求也越來越高。在此趨勢下，復(fù)合金屬新材料應(yīng)運(yùn)而生，助力連接器向高頻高壓邁進(jìn)。

金屬材料是連接器中的重要組成，連接器的穩(wěn)定性、高傳輸性等電氣性能都離不開高導(dǎo)高強(qiáng)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(yīng)用提出了新挑戰(zhàn)。在各種需求拉動下，復(fù)合金屬材料應(yīng)運(yùn)而生。

復(fù)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(fù)合方式形成的冶金結(jié)合的金屬材料。與單一的金屬材料相比，復(fù)合金屬材料最大的優(yōu)勢是可以通過金屬性能之間的結(jié)合而實(shí)現(xiàn)取長補(bǔ)短的效果，極大程度改善單一金屬材料容易出現(xiàn)的抗氧化性能、熱膨脹、斷裂韌性、沖擊韌性、導(dǎo)電性、耐腐蝕差等缺點(diǎn)。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展強(qiáng)勁、AI大模型競爭火熱、消費(fèi)電子開始回暖......在大數(shù)據(jù)與人工智能時代，高速互連技術(shù)正在成為推動世界前進(jìn)的關(guān)鍵核心技術(shù)。順應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，第三屆中國互連技術(shù)與產(chǎn)業(yè)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(xiàn)場采訪了深圳市深汕特別合作區(qū)中金嶺南新材料公司總經(jīng)理章應(yīng)，共同探討了連接器新材料發(fā)展方向,中金嶺南率先在行業(yè)內(nèi)推出兩個系列的復(fù)合金屬材料，一種是鋁銅系復(fù)合材料，實(shí)現(xiàn)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(fù)合材料，利用金合金和鈀合金高的抗氧化及耐磨性，代替?zhèn)鹘y(tǒng)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(yè)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(nèi)卷的情況下，單一的銅材逐漸失去優(yōu)勢。

據(jù)悉，在連接器新材料的運(yùn)用上，目前較為熱門的應(yīng)用是在汽車連接器端子上的銅鋁復(fù)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(xiàn)在中金嶺南將原先的磷青銅改為鋁復(fù)合磷青銅材料——鋁與銅相結(jié)合一方面可以發(fā)揮鋁輕量化的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)線材高能量密度的小型化，實(shí)現(xiàn)散熱系統(tǒng)的輕量化，另一方面還能繼續(xù)保持銅材原本具有的高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性、低接觸電阻等方面優(yōu)勢。

與單純的銅材或鋁材相比，鋁與銅結(jié)合的復(fù)合金屬材料導(dǎo)電率、導(dǎo)電性等性能可以根據(jù)所適用的場景進(jìn)行調(diào)配，更加靈活運(yùn)用。而且與傳統(tǒng)銅材相比，鋁在滿足輕質(zhì)、優(yōu)良散熱性的特點(diǎn)外，價格還更加低廉，采用成本更低。章應(yīng)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(fā)展也是非常有意義的?！?/p>

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(jié)合的材料運(yùn)用還相對較少。不過針對這樣的情況，中金嶺南已經(jīng)有相應(yīng)的措施，根據(jù)章應(yīng)介紹，當(dāng)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(dāng)鋁線一出來就直接把鋁焊接進(jìn)去，就相當(dāng)于將異種金屬材料焊接轉(zhuǎn)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(xiàn)的問題。

另外，中金嶺南還推出了一款超薄貴金屬復(fù)合材料，中金嶺南采用多次復(fù)合技術(shù)和熱處理調(diào)控技術(shù)，成功開發(fā)出高導(dǎo)銅合金，金合金和鈀合金的復(fù)合材料，其金層和鈀層的厚度達(dá)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(yè)在高壓、大電流的應(yīng)用提供了可靠的連接方案。

復(fù)合金屬材料實(shí)則相當(dāng)于一個萬能公式，可以根據(jù)實(shí)際場景應(yīng)用需求，自主調(diào)配各類材料的比例，實(shí)現(xiàn)客戶訂制化設(shè)計的需求。因此新材料的不斷推出都可以作為復(fù)合材料的原材料，形成更具優(yōu)勢的組合。

盡管有了合適的辦法，但目前從復(fù)合金屬材料領(lǐng)域來看，依舊是由歐美市場壟斷為主，尚未實(shí)現(xiàn)復(fù)合金屬材料國產(chǎn)替代化。其實(shí)這主要是由于復(fù)合材料在冶煉過程中需要突破較大的技術(shù)難題，章應(yīng)向《國際線纜與連接》舉例：“例如有的銅合金的再結(jié)晶溫度需要在800度左右，但鋁的熔點(diǎn)在600多度。此時就會產(chǎn)生技術(shù)難點(diǎn)。需要考量工程師在材料設(shè)計和結(jié)構(gòu)上做優(yōu)化的能力。同時復(fù)合材料需要多種技術(shù)結(jié)合，如根據(jù)材料的要求不同，需要采用孔型復(fù)合、冷復(fù)合、熱復(fù)合及溫軋復(fù)合，中金嶺南是唯一在國內(nèi)具備有該技術(shù)的廠家”

最主要的難點(diǎn)是在于材料本身的性能問題，章應(yīng)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(qiáng)度等，都需要很好的熱處理、壓延、拉矯及分切技術(shù)?！?/p>

需要滿足這些技術(shù)就要運(yùn)用到高端的設(shè)備，而國內(nèi)在設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)上依舊處于空白期，中金嶺南目前實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)都是采用國外進(jìn)口設(shè)備——這種情況還需要眾多國內(nèi)企業(yè)齊心協(xié)力才能去克服難題。

隨著互連技術(shù)的高速發(fā)展，可靈活調(diào)配的復(fù)合金屬材料優(yōu)勢顯而易見。未來隨著技術(shù)難點(diǎn)的突破，國替化進(jìn)程的加快，復(fù)合金屬材料的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏鼮閺V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(chǎn)品向更高性能邁進(jìn)。

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審核編輯 黃宇