Накратко

Галванизирането на стъмпинги за автомобилни контакти е критична стъпка за осигуряване на електрическа надеждност, предпазване от корозия и запазване на цялостта на сигнала при сурови условия в превозните средства. Докато Жестока предлага икономично решение за общо използване, Злато и Сребро са задължителни съответно за безопасносензитивни и високоволтови EV приложения, Непрекъснато галванизиране (Reel-to-Reel) е стандарт в индустрията, което осигурява прецизен контрол и възможност за използване на Селективно галванизиране —нанасяне на скъпоценни метали само там, където контактите се свързват—за значително намаляване на разходите. Инженерите трябва да балансират компромисите между Предварително галванизиране (по-евтино, но оставя голи ръбове) и След галванизиране (100% покритие) въз основа на излагането на компонента на влага и вибрации.

Ключови функции на галванизирането при шампираните части за автомобили

В автомобилната среда един шампиран контакт никога не е просто парче метал; той е критичен интерфейс, който трябва да издържи термичен удар, влажност и постоянен механически стрес. Основната функция на галванизирането е да стабилизира контактното съпротивление през целия живот на превозното средство. Без правилната повърхностна обработка, основни метали като мед или месинг биха се окислили бързо, което води до прекъснати вериги или прекъсвани повреди в системи, вариращи от инфотейнмънт до автономно спиране.

Един от най-потайните видове повреди е корозия от триене . Това се случва, когато микродвижения, предизвикани от вибрации на двигателя или топлинно разширение, накарат контактните повърхности да се трият една в друга. Ако галванизирането е твърде меко или лошо сцепено, това движение изтрива защитния оксиден слой, генерирайки отломки, които увеличават съпротивлението. Материали за галванизиране като твърдо злато или паладиево-никел често се изискват за области с висока вибрация, тъй като по-добре устояват на този вид износване в сравнение с мек калай.

Освен електрическите параметри, покритието изпълнява важна бариерна функция. Галванична корозия е голям риск, когато нееднородни метали (например алуминиев кабелен накрайник, съединен с меден контакт) са в присъствието на електролит, като морска сол. Добре подбран слой покритие, като никел, действа като междинна бариера, предотвратявайки образуването на галваничен елемент и осигуряваща структурната цялостност на съединението.

Матрица за избор на материали: калай, злато, сребро и никел

Изборът на подходящ материал за покритие представлява компромис между изискванията за производителност (напрежение, живот на цикъла, температура) и разходите. По-долу е дадено сравнение на стандартните опции, използвани при штамповка в автомобилната индустрия.

Злато продължава да бъде стандарт за сигнали с висока надеждност, тъй като не образува изолиращи оксиди. Въпреки това, неговата цена насочва инженерите към селективно галванизиране методи. Напротив, Сребро се наблюдава възраждане поради електрификацията на превозните средства; неговата превъзходна проводимост минимизира топлообразуването в конекторите за висок ток при ЕП, макар да има риск от помътняване (образуване на сулфид), който трябва да се управлява. За терминали с общо предназначение, Калай и сплави на калай с олово (където е разрешено) осигуряват „достатъчно добро“ решение за статични връзки, които не се изключват често.

Сравнение на процесите: Лента към лента срещу Барабанно срещу На рафт

Методът на производство определя както цената, така и качеството на крайния компонент. Непрекъснато галванизиране (Reel-to-Reel) е доминиращият процес за контактите от стоманени автомобилни части. При този метод стоманената лента се подава през серия галванични вани, преди да бъде нарязана на отделни части. Това позволява Селективно галванизиране (или точково галванизиране), при което скъпоценните метали като злато се нанасят само върху контактната повърхност, докато останалата част от детайла получава евтино фолио или изобщо не се галванизира.

Примерно проучване от CEP Technologies подчертава стойността на този подход: чрез преобразуване на заварен контакт в стоманен селективно позлатен компонент, те елиминираха скъпоструваща вторична операция по заваряване и намалиха употребата на скъпоценни метали, като по този начин подобриха технологичността и намалиха разходите. Тази прецизност е невъзможна при Барабанно галванизиране , където отделни части се обработват чрез търкаляне в барабан. Въпреки че барабанното галванизиране е икономично за покриване на цели части (като винтове или прости скоби) с цинк или калай, съществува риск от заплитане на деликатни штампани рамене и не позволява нанасянето на избирателни зони.

Галванизиране с фиксатори се използва за сложни, крехки или тежки геометрии, които не могат да бъдат обработвани чрез навиване. Частите се монтират на специални приспособления, за да се предотврати повреда. Въпреки че осигурява отличен контрол на качеството, обикновено е твърде бавно и трудоемко за високото производство, характерно за повечето автомобилни терминали.

Предварително срещу последващо галванизиране: дилемата с открития ръб

Фундаментално решение в процеса на штампиране е дали да се нанесе покритие върху суровата лента преди преди штампирането (предварително галванизиране) или върху готовите части след след штампирането (последващо галванизиране). Предварително галванизиране обикновено е по-икономично и по-бързо, тъй като суровината пристига в пресата готова за обработка. Въпреки това, самият процес на штампиране — рязането и пробиването на метала — оголва базовия неметал (обикновено мед или стомана) по отрязаните ръбове.

Този „ситен ръб" може да представлява уязвимост в корозивни среди, потенциално водеща до ръжда или окисление, което прониква под покритието. За приложения в кабината това рядко е проблем. Въпреки това, за сензори под капака на двигателя или за външни сензори, След галванизиране често се изисква запечатване на целия компонент. Отбелязва Kenmode че след галванизацията лентите от штамповани части, обработвани руло-руло, предлагат компромисно решение: осигурява пълно покритие на штампаните ръбове, като същевременно запазва ефективността на непрекъснатата обработка, макар да изисква внимателно проектиране, за да се гарантира, че носещата лента няма да закрива критични области.

Проектиране за галванизация (DFM) за штампани контакти

Успешното галванизиране започва още на чертожната дъска. Инженерите трябва да проектират носещата лента —металния скелет, който задържа частите по време на штампирането—да бъде достатъчно здрава за опъването на линията за галванизиране, но достатъчно гъвкава, за да се насочва през ваните. Пилотни отвори трябва да бъдат точно разположени, за да съвпадне лентата с маските за селективно галванизиране. Ако детайлът е проектиран за барабанно галванизиране, той трябва да има характеристики, които предотвратяват "зацепването" (блокиране на детайлите един към друг), което води до негалванизирани места.

Преходът от прототипен дизайн към реалността на високотонажно струговане често изисква партньор, който разбира тези нюанси. Например, Shaoyi Metal Technology предлага комплексни решения за штампиране, които преодоляват тази пропаст, осигурявайки прецизна обработка от бързо прототипиране до серийно производство, като спазва стандартите IATF 16949. Сътрудничеството с компетентен производител още в началната фаза на проектирането гарантира, че елементи като дренажни отвори (за предотвратяване на задържане на химикали) и контактни геометрии са оптимизирани за избрания метод за галванизиране.

Освен това изборът на материал влияе върху адхезията на покритието. Основни метали като фосфорна бронзова или берилкова мед имат отлични пружинни свойства, но може да изискват подслой от мед, за да се осигури правилното залепване на крайния слой от никел или злато без образуване на мехурчета.

Стандарти и изпитвания в автомобилната индустрия

Валидирането в автомобилния сектор е строго. Спецификациите за галванично покритие се регулират от стандарти като USCAR-2 (Спецификация за работни характеристики на системи за електрически свързвания в автомобили) и ASTM B488 (Стандартна спецификация за електроосаждани покрития от злато). Тези стандарти определят не само дебелината на покритието, но и неговата порьозност, адхезия и твърдост.

Често срещани валидационни изпитвания включват:

• Изпитване със солен мъг (ASTM B117): Подлага компонентите на солена мъгла, за да се тества устойчивостта към корозия. От съществено значение е за проверка дали откритите ръбове или порите не водят до повреда.
• Смесен поток от газове (MFG): Симулира сложни атмосферни замърсители (хлор, сяра, диоксид на азота), за да тества производителността в индустриални или замърсени среди.
• Тест за фретинг корозия: Циклично механично натоварване на контакта при наблюдение на скокове в съпротивлението, осигуряващо покритието да издържа на вибрации от двигателя.
• Тест за лепимост: Потвърждава, че оловно-калатите изводи ще бъдат напълно смачкани по време на монтажа на PCB, дори и след „парно стареене“, което симулира складиране.

Производители като TE Connectivity строго тестват своите DEUTSCH контакти според тези стандарти, като осигуряват надеждна работа при температури от -55°C до 150°C. Посочването на съответствие с тези стандарти в техническия чертеж е единственият начин да се гарантира, че крайната част ще отговаря на високите изисквания за надеждност на съвременните превозни средства.

ЧЗВ: Покрития за автомобилни контакти

1. Каква е разликата между "флеш" злато и "твърдо" злато?

"Флаш" злато е много тънък слой (обикновено 3–5 микрон-инча), използван предимно за предотвратяване на окисляване при части, които ще бъдат леширани или ще имат много нисък брой съединения. "Твърдо" злато е по-дебел слой (30–50 микрон-инча), легиран с малки количества кобалт или никел, за увеличаване на издръжливостта. Твърдото злато е задължително за плъзгащи се контакти или съединители, които често ще се включват и изключват, тъй като флаш златото би се износвало почти веднага.

2. Защо обикновено е необходим подслой?

Подслоят, най-често от никел, изпълнява две ключови функции. Първо, действа като „бариера за дифузия“, предотвратявайки атомите от основния метал (като мед или цинк) да преминават през златния слой и да се окисляват на повърхността, което би нарушило проводимостта. Второ, осигурява твърда и изравнена основа, която подобрява устойчивостта на износване и блясъка на крайния горен слой.

3. Мога ли да използвам сребърен галваничен слой за всички автомобилни съединители?

Въпреки че среброто е най-добрият проводник, то не е универсално решение. То е склонно да "потъмнява" (образува сребърен сулфид), когато е изложено на сера в атмосферата или от гумени уплътнения. Въпреки че това потъмняване е достатъчно проводимо за приложения с високо напрежение (висока сила), като зареждане на ЕП, може да причини проблеми със съпротивлението в вериги с ниско напрежение и слаба сила. Среброто също е податливо на електромиграция в среди с висока влажност, което може да доведе до къси съединения.