SHRNUTÍ

Povlakování stříhaných automobilových kontaktů je kritickým krokem pro zajištění elektrické spolehlivosti, prevenci koroze a udržení integrity signálu za náročných podmínek provozu vozidla. Zatímco Plech nabízí nákladově efektivní řešení pro běžné použití, Zlato a Stříbro jsou nezbytné pro bezpečnostně kritické aplikace a aplikace s vysokým napětím u elektromobilů (EV), Povlakování typu cívka na cívku (kontinuální) je průmyslovým standardem, nabízí přesnou kontrolu a možnost použití Selektivního plátování —nanášení drahých kovů pouze tam, kde dochází ke styku kontaktů—čímž se výrazně snižují náklady. Inženýři musí vyvažovat kompromisy mezi Předpovlakováním (levnější, ale ponechává holé hrany) a Po povlaku (100% pokrytí) na základě expozice součástky vůči vlhkosti a vibracím.

Kritické funkce povlaků u lisovaných automobilových dílů

Ve vozidlovém prostředí není lisovaný kontakt nikdy jen kus kovu; jedná se o kritické rozhraní, které musí odolávat tepelným šokům, vlhkosti a trvalému mechanickému namáhání. Hlavní funkcí povlaku je stabilizace přechodového odporu po celou dobu životnosti vozidla. Bez vhodného povrchového úpravy by základní kovy, jako měď nebo mosaz, rychle oxidovaly, což by vedlo k přerušení obvodu nebo k občasným poruchám ve systémech od zábavních až po autonomní brzdové systémy.

Jedním z nejzáludnějších režimů poruch je fretting koróze . K této poruše dochází, když mikropohyby způsobené vibracemi motoru nebo tepelnou roztažností způsobí tření kontaktových ploch o sebe. Pokud je povlak příliš měkký nebo špatně přilnavý, tento pohyb otře ochrannou oxidační vrstvu a vytváří nečistoty, které zvyšují odpor. Materiály pro povlaky, jako jsou tvrdé zlato nebo palladium-nikl jsou často určeny pro oblasti s vysokým otřesem, protože lépe odolávají tomuto druhu opotřebení než měkké cínové povlaky.

Kromě elektrických vlastností plášť plní důležitou bariérovou funkci. Galvanická koroze představuje velké riziko, když jsou různorodé kovy (např. hliníkový svorkový drát spojený s měděným kontaktem) ve styku s elektrolytem, jako je mořská mlha. Správně vybraná vrstva povlaku, například niklová, působí jako mezibariéra, která brání vzniku galvanického článku a zajišťuje strukturní integritu spoje.

Matice výběru materiálu: Cín, zlato, stříbro a nikl

Výběr vhodného materiálu pro povlak představuje kompromis mezi požadavky na výkon (napětí, životnost, teplota) a náklady. Níže je uvedeno srovnání běžných možností používaných při tváření součástí pro automobilový průmysl.

Zlato zůstává standardem pro vysoce spolehlivé signály, protože nemě tvoří izolační oxidy. Náklady však vedou inženýry k používání selektivního plátování technik. Naopak Stříbro se opět prosazuje kvůli elektrifikaci vozidel; jeho vynikající vodivost minimalizuje tvorbu tepla ve vysokoproudých konektorech EV, avšak hrozí riziko matnutí (tvorba sulfidů), které je nutno řídit. Pro běžné svorky Cín a slitiny cínu se olovem (pokud je to povoleno) poskytují „dostatečně dobré“ řešení pro statická spojení, která se často neodpojují.

Porovnání procesů: Reel-to-Reel vs. Buben vs. Rám

Výrobní metoda určuje jak náklady, tak kvalitu finální součásti. Povlakování typu cívka na cívku (kontinuální) je dominantní proces pro lisované automobilové kontakty. Při této metodě se pás s vystřiženými díly posouvá sérií niklovacích lázní, než jsou rozřezány na jednotlivé díly. To umožňuje Selektivního plátování (nebo selektivní niklování), kdy jsou vzácné kovy jako zlato nanášeny pouze na kontaktní plochu, zatímco zbytek součástky dostane levnější povrchovou úpravu nebo žádné niklování vůbec.

Studii případu od CEP Technologies zvýrazňuje hodnotu tohoto přístupu: přepracováním svařovaného kontaktu na lisovanou součástku se selektivním zlatým povrchem eliminují nákladnou sekundární operaci svařování a snížili využití vzácných kovů, čímž zlepšili jak výrobnost, tak náklady. Tato přesnost je nemožná u Barrel plating , kde volné díly jsou promětány v bubnu. I když bubnové niklování je ekonomické pro povrchovou úpravu celých dílů (např. šroubů nebo jednoduchých spon) zinkem nebo cínem, hrozí riziko poškození jemných lisovaných ramen zapletením a nelze aplikovat selektivní zóny.

Rack Plating je vyhrazeno pro složité, křehké nebo těžké geometrie, které nelze navíjet. Díly jsou upevněny na přípravcích, aby se zabránilo poškození. I když nabízí vynikající kontrolu kvality, obecně je příliš pomalý a náročný na práci pro vysokoodmotážní komoditní charakter většiny automobilových kontaktů.

Předplátování vs. Následné plátování: Dilema holého okraje

Základní rozhodnutí ve stříhacím procesu je, zda plátovat syrový pásek před před stříháním (předplátování) nebo plátovat hotové díly po po stříhání (následné plátování). Předpovlakováním je obvykle ekonomičtější a rychlejší, protože surový materiál dorazí do lisu připravený ke zpracování. Stříhací operace – řezání a děrování kovu – však odhalí nepokovený základní kov (obvykle měď nebo ocel) na střižných hranách.

Tento „holý okraj“ může být zranitelným místem v korozivním prostředí, což může vést k rezavění nebo oxidaci postupující pod povlak. U aplikací v kabině to většinou problém není. U senzorů umístěných pod kapotou nebo venku však Po povlaku je často vyžadováno k utěsnění celé součástky. Kenmode uvádí že povrchová úprava po galvanickém pokovování pásů ve vinutích nabízí kompromis: zajišťuje plné pokrytí okrajů vystřižených dílů a zároveň udržuje efektivitu nepřetržitého procesu, i když vyžaduje pečlivý návrh, aby nosný pás nezakrýval kritické oblasti.

Navrhování pro galvanické pokovování (DFM) kontaktních prvků

Úspěšné galvanické pokovování začíná na kreslícím prkně. Inženýři musí navrhnout nosný pás —kovovou kostru, která drží díly během stříhání—tak, aby byla dostatečně pevná pro tah v linkách s galvanickým pokovením, ale zároveň dostatečně ohebná, aby ji bylo možné vést lázněmi. Vedoucí otvory musí být přesně rozmístěny, aby byl pás správně zarovnán s maskami pro selektivní pokovování. Pokud je díl navržen pro bubnové pokovování, musí mít prvky, které zabraňují "zasekávání" (vzájemnému zaklesnutí dílů), které způsobuje nepokovené plochy.

Přechod od návrhu prototypu ke skutečnosti sériové výroby často vyžaduje partnera, který tyto nuance rozumí. Například, Shaoyi Metal Technology poskytuje komplexní řešení tváření, která tento rozdíl naplňují, a nabízí přesnou výrobu od rychlého prototypování až po sériovou výrobu, a to v souladu se standardy IATF 16949. Spolupráce s kvalifikovaným výrobcem již v fázi návrhu zajišťuje optimalizaci prvků, jako jsou odvodňovací otvory (za účelem prevence zachycení chemikálií) a tvarové geometrie kontaktů, a to pro zvolenou metodiku povlakování.

Dále ovlivňuje přilnavost povlaku výběr materiálu. Základní kovy, jako je fosforová bronz nebo berylliová měď, vykazují vynikající pružné vlastnosti, ale mohou vyžadovat měděnou mezivrstvu, aby se zajistilo správné přichycení konečné vrstvy niklu či zlata bez vzniku puchýřů.

Automobilové průmyslové normy a zkoušení

Ověřování v automobilovém průmyslu je přísné. Specifikace povlaků jsou řízeny standardy, jako jsou USCAR-2 (Výkonnostní specifikace pro automobilové elektrické konektory) a ASTM B488 (Standard Specification for Electrodeposited Coatings of Gold). Tyto normy stanovují nejen tloušťku povlaku, ale také jeho pórovitost, přilnavost a tvrdost.

Běžné ověřovací testy zahrnují:

• Zkouška působením solné mlhy (ASTM B117): Součásti jsou vystaveny slanému mlhovému prostředí za účelem testování odolnosti proti korozi. Je nezbytná pro ověření, že holé hrany či póry nevedou ke vzniku poruch.
• Zkouška směsným proudícím plynem (MFG): Simuluje složité atmosférické znečištění (chlor, síra, oxid dusičitý) za účelem testování výkonu v průmyslovém nebo znečištěném prostředí.
• Zkouška otěrové korozí: Mechanické cyklování kontaktu při sledování špiček odporu, aby se zajistilo, že povlak vydrží vibrace motoru.
• Zkouška pájitelnosti: Ověřuje, že cínem pokovené konečky budou správně smáčet během montáže do tištěných spojů, i po „parním stárnutí“, které simuluje skladování.

Výrobci jako TE konektivita důkladně testují své DEUTSCH kontakty podle těchto norem, čímž zajišťují spolehlivý provoz v teplotním rozmezí od -55 °C do 150 °C. Uvedení shody s těmito normami na technickém výkresu je jediným způsobem, jak zajistit, že finální díl splní přísné požadavky na spolehlivost moderních vozidel.

Často kladené otázky: Povlaky automobilových kontaktů

1. Jaký je rozdíl mezi „flash“ zlatem a „hard“ zlatem?

„Flash“ zlato je velmi tenká vrstva (obvykle 3–5 mikropalců) používaná primárně k zabránění oxidaci na dílech, které budou pájeny nebo mají velmi nízký počet zapojovacích cyklů. „Hard“ zlato je silnější vrstva (30–50 mikropalců) slitovaná malým množstvím kobaltu nebo niklu za účelem zvýšení odolnosti. Tvrdé zlato je vyžadováno u kluzných kontaktů nebo konektorů, které budou často zapojuvány a vypojovány, protože flash zlato by se okamžitě opotřebovalo.

2. Proč je obvykle vyžadován mezivrstva (underplate)?

Podvrstva, nejčastěji z niklu, plní dvě klíčové funkce. Za prvé působí jako „bariéra proti difuzi“, která brání atomům základního kovu (např. mědi nebo zinku) v pronikání skrz vrstvu zlata a oxidaci na povrchu, což by poškodilo vodivost. Za druhé poskytuje tvrdý vyrovnávací základ, který zlepšuje odolnost proti opotřebení a lesk konečného nátěru.

3. Lze použít stříbrnou pokovovací vrstvu pro všechny automobilové konektory?

Ačkoli je stříbro nejlepším vodičem, není univerzálním řešením. Má sklon k „zčernání“ (tvorbě sulfidu stříbrného) při vystavení síře v atmosféře nebo z pryžových těsnění. Ačkoli toto zčernání je dostatečně vodivé pro aplikace s vysokým napětím (vysokou silou), jako je nabíjení EV, může způsobit problémy s odporem v obvodech signálových s nízkým napětím a nízkou silou. Stříbro je také náchylné k elektromigraci ve vlhkém prostředí, což může vést ke zkratům.