KRATKO

Prevlačenje žigosanih automobilskih kontakata ključan je korak u osiguravanju električne pouzdanosti, sprečavanju korozije i održavanju integriteta signala u teškim uvjetima vožnje. Dok Thins nudi ekonomično rješenje za opću uporabu, Zlato i Srebro su neophodni za sigurnosno kritične i visokonaponske EV primjene, respektivno. Za proizvodnju velikih serija, Kontinuirano prevlačenje (Reel-to-Reel) je industrijski standard, koji nudi preciznu kontrolu i mogućnost korištenja Selektivnom nanošenju prevlake —depozitiranje dragocjenih metala samo tamo gdje se kontakti spoje—kako bi se znatno smanjili troškovi. Inženjeri moraju uravnotežiti kompromise između Prethodnog prevlačenja (jeftinije, ali ostavlja otvorene rubove) i Nakon cinkovanja (100% pokrivenost) temeljeno na izloženosti komponente vlazi i vibracijama.

Ključne funkcije cinkovanja kod automobilskih žičanih dijelova

U automobilskom okruženju, žičani kontakt nikada nije samo komad metala; to je kritično sučelje koje mora izdržati termičke šokove, vlažnost i stalni mehanički napon. Glavna funkcija cinkovanja je stabilizacija otpora kontakta tijekom vijeka trajanja vozila. Bez odgovarajućeg površinskog sloja, osnovni metali poput bakra ili mesinga brzo bi oksidirali, što dovodi do otvorenih strujnih krugova ili povremenih kvarova u sustavima koji se protežu od informacijsko-zabavnih pa do autonomnog kočenja.

Jedan od najkrižnijih oblika kvara je korozija uslijed mikropomicanja . Ovo se događa kada mikropomicanja uzrokovana vibracijama motora ili termičkim širenjem uzrokuju trenje površina kontakata jednih o druge. Ako je cinkovanje premecko ili loše prianjalo, ovim se gibanjem troši zaštitni oksidni sloj, stvarajući otpad koji povećava otpor. Materijali za cinkovanje poput tvrdi zlatni ili paladij-željezni često se specificiraju za zone s visokim vibracijama jer bolje otporni na ovaj mehanizam trošenja u odnosu na meki kosit.

Osim električnih performansi, prevlaka ima važnu barijernu funkciju. Galvanizirana korozija je veliki rizik kada različiti metali (npr. aluminijska žičana priključna stezaljka koja se spaja s bakrenom kontaktom) dođu u dodir s elektrolitom poput slane magle. Pažljivo odabrani sloj prevlake, kao što je nikal, djeluje kao međuslojna barijera koja sprječava stvaranje galvanskog članka, osiguravajući strukturnu integritet spoja.

Matrica za odabir materijala: Kositar, Zlato, Srebro i Nikal

Odabir pravog materijala za prevlaku kompromis je između zahtjeva za performansama (napon, vijek trajanja ciklusa, temperatura) i troškova. U nastavku je usporedba standardnih opcija koje se koriste u automobilskoj kalandriranju.

Zlato nadalje ostaje standard za signale visoke pouzdanosti jer ne stvara izolacijske okside. Međutim, njegova cijena potiče inženjere da se okreću selektivnom nanošenju prevlake tehnikama. Suprotno tome, Srebro doživljava procvat zbog elektrifikacije vozila; njegova izvrsna vodljivost svodi na minimum generiranje topline u spojkama EV-a s visokom strujom, iako nosi rizik crnjenja (nastajanje sulfida) kojega treba upravljati. Za opće svrsne terminala, Kosit i legure kosit-olovo (gdje je dopušteno) pružaju 'dovoljno dobro' rješenje za statične spojeve koji se ne isključuju često.

Usporedba procesa: Reel-to-Reel naspram Barrel i Rack

Način proizvodnje određuje cijenu i kvalitetu gotovog dijela. Kontinuirano prevlačenje (Reel-to-Reel) je dominantni proces za izrađene kontakte za automobilsku industriju. Kod ove metode, izrezani trak se uvodi kroz niz kupki za prevlačenje prije nego što se prereže na pojedinačne dijelove. To omogućuje Selektivnom nanošenju prevlake (ili točkasto prevlačenje), gdje se dragi metali poput zlata nanose samo na kontaktne površine, dok ostatak dijela dobiva jeftiniju prolaznu prevlaku ili uopće nema prevlake.

Studiju slučaja provedena od strane CEP Technologies ističe vrijednost ovog pristupa: preoblikovanjem zavarenog kontakta u izrezani dio s selektivnim nanošenjem zlata eliminirana je skupa sekundarna operacija zavarivanja i smanjena upotreba dragih metala, čime je poboljšana izradivost i smanjena cijena. Ova preciznost nije moguća kod Barrel Plating , gdje se sklopovi obrađuju u bubnju. Iako je prevlačenje u bubnju ekonomično za premazivanje cijelih dijelova (poput vijaka ili jednostavnih spojnica) cinkom ili kositrom, postoji rizik od zapetljavanja nježnih perforiranih krakova, a ne može se primijeniti na određene zone.

Prevlačenje na nosaču rezervirano je za složene, krhke ili teške geometrije koje se ne mogu namotavati. Dijelovi se pričvrste na stezaljke kako bi se spriječila oštećenja. Iako nudi izvrsnu kontrolu kvalitete, općenito je presporo i zahtjevno po pitanju rada za visoku proizvodnju koja je karakteristična za većinu automobilskih terminala.

Prije-prevlačenje nasuprot Nakon-prevlačenju: Problem gole ivice

Osnovna odluka u toku rada kod žigosanja je hoće li se prevlačiti sirovi traka prije žigosanje (Prije-prevlačenje) ili prevlačiti gotovi dijelovi nakon žigosanje (Nakon-prevlačenje). Prethodnog prevlačenja obично je jeftinije i brže, jer sirovina stiže na presu spremna za obradu. Međutim, sam proces žigosanja — rezanje i probijanje metala — otkriva osnovni nepokrivenu površinu metala (obično bakar ili čelik) na rubovima rezanja.

Ovaj "otvoreni rub" može predstavljati ranjivost u korozivnim okruženjima, što potencijalno može dovesti do rđe ili oksidacije koja se širi ispod prevlake. Za aplikacije u kabini, ovo je rijetko problem. Međutim, za senzore ispod haube ili vanjske senzore, Nakon cinkovanja često je potrebno zapečatiti cijeli komponent. Kenmode napominje da traka probušena nakon prevlačenja, koja se namata s kotura na kotač, nudi kompromisno rješenje: osigurava potpunu pokrivenost probušenih rubova i istovremeno održava učinkovitost kontinuiranog procesa, iako zahtijeva pažljivo projektiranje kako bi se osiguralo da nosač ne zaklanja ključne površine.

Projektiranje za prevlačenje (DFM) za kontaktne pločice izrezane utiskivanjem

Uspješno prevlačenje započinje na crtežu. Inženjeri moraju dizajnirati nosač —metalni okvir koji drži dijelove tijekom utiskivanja—dovoljno čvrstog za napetost na liniji za prevlačenje, ali dovoljno fleksibilnog da se lako vodi kroz kupke. Vodične rupe mora biti točno razmaknut kako bi se traka poravnala s maskama za selektivno prevlačenje. Ako je dio konstruiran za prevlačenje u bubnju, mora imati karakteristike koje sprječavaju "gnijezdenje" (zaključavanje dijelova), što uzrokuje neprekrivene točke.

Prijelaz s prototipnog dizajna na stvarnost velikoserijskog kaljenja često zahtijeva partnera koji razumije te nijanse. Na primjer, Shaoyi Metal Technology pruža sveobuhvatna rješenja za kaljenje koja nadopunjuju ovaj jaz, nudeći preciznu izradu od brzog izrađivanja prototipova do masovne proizvodnje, pritom poštujući standarde IATF 16949. Suradnja s kompetentnim proizvođačem već u fazi dizajna osigurava da su značajke poput otvora za odvod (kako bi se spriječilo zarobljavanje kemikalija) i geometrije kontakata optimizirane za odabranu metodu prevlačenja.

Osim toga, odabir materijala utječe na prianjanje prevlake. Osnovni metali poput fosforne bronze ili berilijeve bakre izvrsni su za elastična svojstva, ali možda zahtijevaju bakrenu podlogu kako bi se osiguralo da se konačni sloj nikla ili zlata pravilno pričvrsti bez nicanja mjehurića.

Standardi i ispitivanja u automobilskoj industriji

Provjera u automobilskom sektoru je rigorozna. Specifikacije prevlaka regulirane su standardima kao što su USCAR-2 (Tehnička specifikacija za automobilske električne spojnice) i ASTM B488 (Standardna specifikacija za elektrolitičke prevlake zlata). Ovi standardi propisuju ne samo debljinu prevlake, već i njezinu poroznost, prianjanje i tvrdoću.

Uobičajeni testovi provjere uključuju:

• Test morskom maglom (ASTM B117): Izlaže dijelove slanoj magli radi testiranja otpornosti na koroziju. Neophodan za potvrdu da otvoreni rubovi ili pori ne dovode do otkazivanja.
• Mješoviti tokovi plinova (MFG): Simulira složene atmosferske zagađivače (klor, sumpor, dušik-dioksid) kako bi se testirala učinkovitost u industrijskim ili zagađenim okruženjima.
• Test habanja korozijom: Ciklira kontakt mehanički dok prati skokove otpora, osiguravajući da prevlaka može izdržati vibracije motora.
• Test kaljenja: Potvrđuje da će olovne trake s kaljenjem olova pravilno navlažiti tijekom montaže ploče za tiskane pločice, čak i nakon „starenja parom“ koje simulira skladištenje.

Proizvođači kao što su TE Connectivity temeljito testiraju svoje DEUTSCH kontakte prema ovim standardima, osiguravajući pouzdan rad u rasponu temperatura od -55°C do 150°C. Navođenje sukladnosti s ovim standardima na tehničkom crtežu jedini je način da se jamči da konačni dio zadovoljava zahtjevne ciljeve pouzdanosti modernih vozila.

ČPP: Prevlačenje automobilskih kontakata

1. U čemu je razlika između "tankog" zlata i "tvrdog" zlata?

"Flash" zlato je vrlo tanki sloj (obično 3–5 mikrona) koji se prvenstveno koristi za sprečavanje oksidacije na dijelovima koji će se lemiti ili imaju vrlo niske cikluse spajanja. "Hard" zlato je deblji sloj (30–50 mikrona) legiran s malim količinama kobalta ili nikla radi povećanja izdržljivosti. Hard zlato je potrebno za klizne kontakte ili spojnice koje će se često utikati i izvlačiti, jer bi flash zlato gotovo odmah istrošilo.

2. Zašto je obično potreban podložni sloj?

Podložni sloj, najčešće Nikal, ima dvije ključne uloge. Prvo, djeluje kao "barrera difuzije", sprječavajući atome osnovnog metala (poput bakra ili cinka) da migriraju kroz sloj zlata i oksidiraju na površini, što bi uništilo vodljivost. Drugo, pruža tvrdu, poravnavajuću bazu koja poboljšava otpornost na habanje i sjaj završnog gornjeg sloja.

3. Mogu li koristiti srebrnu prevlaku za sve automobilske spojnice?

Iako je srebro najbolji vodič, ono nije univerzalno rješenje. Sklon je „tamnjenju“ (stvaranju sumpora srebra) kada je izloženo sumporu u atmosferi ili gumenim brtvama. Iako to tamnjenje dovoljno provodi za visokonaponske (visokonapone) primjene poput punjenja električnih vozila, može uzrokovati probleme otpora u niskonaponskim, signalnim krugovima s malom silom. Srebro je također osjetljivo na elektromigraciju u vlažnim uvjetima, što može uzrokovati kratke spojeve.