TL;DR

L'enreixat de contactes automotrius estampats és un pas clau per garantir la fiabilitat elèctrica, prevenir la corrosió i mantenir la integritat del senyal en condicions vehicles severes. Tot i que Estany ofereix una solució econòmica per a ús general, Or i Argent són essencials per a aplicacions d'EV crítiques per a la seguretat i d'altes tensions, respectivament. Per a la fabricació d'alta volumetria, Enreixat de Cinta a Cinta (Continu) és l'estàndard industrial, oferint un control de precisió i la capacitat d'utilitzar Plater selectiu —dipositar metalls preciosos només allà on es connecten els contactes— per reduir significativament els costos. Els enginyers han de compensar els compromisos entre Prerenreixat (més barat, però deixa vores descobertes) i Post-revestiment (cobertura del 100%) segons l'exposició del component a la humitat i a les vibracions.

Funcions clau del revestiment en peces estampades per a automoció

En l'entorn automobilístic, un contacte estampat mai és només una peça de metall; és una interfície crítica que ha de suportar xocs tèrmics, humitat i esforços mecànics constants. La funció principal del revestiment és estabilitzar la resistència de contacte durant tota la vida útil del vehicle. Sense un acabadós superficial adequat, metalls com el coure o el llautó s'oxidarien ràpidament, provocant circuits oberts o fallades intermitents en sistemes que van des del sistema d'entreteniment fins al frenatge autònom.

Un dels modes de fallada més insidiosos és la corrosió per fretting . Això succeeix quan petits moviments causats per vibracions del motor o per dilatació tèrmica fan que les superfícies de contacte es freguin entre si. Si el revestiment és massa tou o té una mala adhesió, aquest moviment desgasta la capa d'òxid protectora, generant residus que augmenten la resistència. Materials de revestiment com or dur o pal·ladi-níquel sovint s'especifiquen per a zones d'alta vibració perquè resisteixen millor aquest mecanisme de desgast que l'estany tou.

Més enllà del rendiment elèctric, el recobriment exerceix una funció vital de barrera. Corrosió galvànica és un risc important quan metalls diferents (per exemple, un terminal de fil d'alumini acoblat amb un contacte de coure) estan en presència d'un electròlit com la boira salina. Una capa de recobriment ben triada, com el níquel, actua com una barrera intermediària per evitar la formació de la cel·la galvànica, assegurant la integritat estructural de la connexió.

Matriu de selecció de materials: Estany, Or, Plata i Níquel

La selecció del material de recobriment adequat és un equilibri entre els requisits de rendiment (voltatge, vida útil, temperatura) i el cost. A continuació es mostra una comparació de les opcions habituals utilitzades en estampació automotriu.

Or continua sent l'estàndard per a senyals d'alta fiabilitat perquè no forma òxids aïllants. Tanmateix, el seu cost porta els enginyers cap a tècniques de plater selectiu pel contrari, Argent està experimentant un ressorgiment degut a la electrificació dels vehicles; la seva conductivitat superior minimitza la generació de calor en connectors EV d’alta corrent, tot i que comporta un risc d’emmagriment (formació de sulfur) que cal gestionar. Per a terminals d’ús general, Aliatges d’estany i estany-plom (on és permès) proporcionar una solució «prou bona» per a connexions estàtiques que no es desconnecten freqüentment.

Comparació de processos: Reel-to-Reel vs. Barrel vs. Rack

El mètode de fabricació determina tant el cost com la qualitat de la peça final. Enreixat de Cinta a Cinta (Continu) és el procés dominant per als contactes automotrius estampats. En aquest mètode, la tira estampada s'alimenta a través d'una sèrie de banys de recobriment abans de ser tallada en peces individuals. Això permet Plater selectiu (o recobriment selectiu), on es dipositen metalls preciosos com l'or només a la zona de contacte, mentre que la resta de la peça rep un recobriment ràpid més econòmic o cap recobriment en absolut.

Un estudi de cas realitzat per CEP Technologies destaca el valor d'aquest enfocament: en redissenyar un contacte soldat en una peça estampada amb recobriment selectiu d'or, van eliminar una operació secundària costosa de soldadura i van reduir l'ús de metalls preciosos, millorant tant la fabricabilitat com el cost. Aquesta precisió és impossible amb Barrel Plating , on les peces soltes es barregen en un tambor. Tot i que el galvanitzat per barril és econòmic per recobrir peces senceres (com cargols o clips simples) amb zinc o estany, comporta el risc d'embullar braços estampats delicats i no pot aplicar zones selectives.

Galvanitzat amb muntura està reservat per a geometries complexes, fràgils o pesades que no es poden enrotllar. Les peces es munten en fixadors per evitar danys. Tot i que ofereix un excel·lent control de qualitat, generalment és massa lent i intensiu en mà d'obra per a la naturalesa de mercat de gran volum de la majoria de terminals automotrius.

Prerevestiment vs. Postrevestiment: El dilema del cantó descobert

Una decisió fonamental en el procés d'estampació és si revestir la tira bruta abans abans de l'estampació (prerevestiment) o revestir les peces acabades després després de l'estampació (postrevestiment). Prerenreixat és normalment més econòmic i ràpid, ja que el material brut arriba a la premsa preparat per ser processat. Tanmateix, l'acció d'estampació — tallar i perforar el metall — exposa el metall base sense revestiment (normalment coure o acer) als extrems cisallats.

Aquesta "vora descoberta" pot ser una vulnerabilitat en ambients corrosius, podent provocar òxid o rovella que avança sota el recobriment. Per a aplicacions a l'habitacle, això rarament és un problema. Tanmateix, per a sensors situats sota el capó o a l'exterior, Post-revestiment sovint es requereix segellar tot el component. Kenmode assenyala que les bandes punxonades post-platí desenrotllant-of-renrotllant ofereixen un terme mitjà: asseguren una cobertura completa de les vores punxonades mantenint alhora l'eficiència del procés continu, encara que calgui un disseny cuidadoso per garantir que la banda portadora no emmascari àrees clau.

Disseny per a Recobriment (DFM) per a Contactes Punxonats

Un bon recobriment comença al tauler de dibuix. Els enginyers han de dissenyar la banda portadora —l'esquelet metàl·lic que subjecta les peces durant el punxonat— prou resistent per suportar la tensió de la línia de recobriment, però prou flexible per poder guiar-se pels bany. Forats guia han de tenir una separació precisa per alinear la tira amb les màscares de galvanitzat selectiu. Si la peça està dissenyada per a un galvanitzat en barril, ha de tenir característiques que evitin el "nesting" (peces que s'enganxen entre si), fet que provoca zones sense galvanitzar.

El pas d’un disseny de prototip a la realitat d’una producció massiva sovint requereix un company que entengui aquestes subtilitats. Per exemple, Shaoyi Metal Technology ofereix solucions integrals d’estampació que tanquen aquesta llacuna, proporcionant fabricació de precisió des del prototipatge ràpid fins a la producció massiva, tot seguint els estàndards IATF 16949. Col·laborar amb un fabricant qualificat durant la fase inicial de disseny assegura que característiques com forats de drenatge (per evitar l’embarrancament de productes químics) i geometries de contacte quedin optimitzades pel mètode de galvanitzat triat.

A més, la selecció de materials influeix en l'adherència del recobriment. Els metalls base com el bronze de fòsfor o el coure de beril·li són excel·lents per a les propietats elàstiques, però poden requerir un recobriment intermedi de coure per garantir que la capa final de níquel o or s'adhereixi correctament sense bombolles.

Normes i proves del sector automobilístic

La validació al sector automobilístic és rigorosa. Les especificacions del recobriment estan regides per normes com la USCAR-2 (Especificació de rendiment per a sistemes de connexió elèctrica automotriu) i la ASTM B488 (Especificació estàndard per a recobriments electrodeposats d'or). Aquestes normes dictaminen no només el gruix del recobriment, sinó també la seva porositat, adherència i duresa.

Les proves de validació habituals inclouen:

• Prova de boira salina (ASTM B117): Sotmet les peces a una boira salina per provar la resistència a la corrosió. Essencial per verificar que les vores descobertes o els porus no provoquin fallades.
• Gasos de Flux Mixt (MFG): Simula contaminants atmosfèrics complexos (clor, sofre, diòxid de nitrogen) per provar el rendiment en entorns industrials o contaminats.
• Prova de Corrosió per Micromoviment: Sotmet el contacte a cicles mecànics mentre es controlen els pics de resistència, assegurant que el recobriment pot suportar la vibració del motor.
• Prova de Soldabilitat: Verifica que les cues recobertes amb estany s'humitegin correctament durant el muntatge a la PCB, fins i tot després d'un «envelliment amb vapor» per simular l'emmagatzematge.

Fabricants com TE Connectivity proven rigorosament els seus contactes DEUTSCH segons aquestes normes, assegurant un funcionament fiable en temperatures que van de -55°C a 150°C. Especificar el compliment d'aquestes normes al plànol tècnic és l'única manera de garantir que la peça final compleixi els objectius de fiabilitat exigents dels vehicles moderns.

PMF: Recobriment de Contactes Automotrius

1. Quina és la diferència entre or "flash" i or "hard"?

l'or "flash" és una capa molt fina (típicament de 3–5 micro-polzades) utilitzada principalment per prevenir l'oxidació en peces que seran soldades o tindran un nombre molt baix de cicles d'acoblament. L'or "dur" és un dipòsit més gruixut (de 30 a 50 micro-polzades) aliat amb petites quantitats de cobalt o níquel per augmentar la durabilitat. L'or dur és necessari per a contactes lliscants o connectors que s'hagin d'endollar i desendollar freqüentment, ja que l'or flash s'acabaria desgastant gairebé immediatament.

2. Per què cal habitualment una subcoba?

Una subcoba, normalment de Níquel, compleix dues funcions essencials. En primer lloc, actua com a "barrera de difusió", impedint que els àtoms del metall base (com el coure o el zinc) migrin a través de la capa d'or i s'oxiden a la superfície, fet que arruïnaria la conductivitat. En segon lloc, proporciona una base dura i uniforme que millora la resistència a l'ús i la brillantor del recobriment final.

3. Puc utilitzar galvanitzat de plata per a tots els connectors automotrius?

Encara que l'argent és el millor conductor, no és una solució universal. Té tendència a «patinar» (formar sulfur de plata) quan està exposat al sofre de l’atmosfera o de juntes de cautxú. Encara que aquest patinat és prou conductor per a aplicacions d’alta tensió (alta força), com la càrrega de vehicles elèctrics, pot causar problemes de resistència en circuits de senyal de baixa tensió i baixa força. L'argent també és susceptible a la electromigració en ambients d’alta humitat, cosa que pot provocar curtcircuits.