TL;DR

스탬핑된 자동차 접점의 도금은 전기적 신뢰성을 보장하고 부식을 방지하며 혹독한 차량 운용 조건에서 신호 무결성을 유지하는 데 중요한 단계입니다. 비록 진 일반적인 용도에 있어 경제적인 솔루션을 제공하지만, 금 그리고 실버 각각 안전 관련 및 고전압 EV 응용 분야에 필수적입니다. 대량 생산의 경우, 리드-투-릴(연속형) 도금 이 산업 표준으로, 정밀한 제어 기능과 접촉부가 맞물리는 위치에만 귀금속을 증착하는 선택 도금 을 가능하게 하여 비용을 크게 절감할 수 있습니다. 엔지니어는 사전 도금 (저렴하지만 노출된 가장자리가 남음)과 도금 후 처리 (100% 도포) 부품이 습기와 진동에 노출되는 정도에 기반함.

자동차 성형 부품에서 도금의 주요 기능

자동차 환경에서 성형된 접점은 단순한 금속 조각이 아니라 열충격, 습기 및 지속적인 기계적 스트레스를 견뎌내야 하는 핵심 인터페이스입니다. 도금의 주요 목적은 차량 수명 동안 접점 저항을 안정적으로 유지하는 것입니다. 구리나 황동과 같은 기본 금속에 적절한 표면 마감이 없다면 급속히 산화되어 인포테인먼트 시스템부터 자율 제동 시스템까지 다양한 시스템에서 개방 회로 또는 간헐적인 고장을 유발할 수 있습니다.

가장 교묘한 고장 모드 중 하나는 미동 부식(fretting corrosion) 입니다. 엔진 진동이나 열팽창에 의해 발생하는 미세한 움직임이 접촉면 상호 간에 마찰을 일으킬 때 이 현상이 발생합니다. 도금층이 너무 부드럽거나 접착력이 낮은 경우 이러한 움직임으로 인해 보호 산화막이 마모되고 잔여물이 생성되며, 이로 인해 저항이 증가하게 됩니다. 니켈 또는 주석과 같은 도금 재료는 단단한 금 또는 팔라듐-니켈 진동이 심한 구역에서는 부드러운 주석보다 이러한 마모 메커니즘에 더 잘 견디기 때문에 종종 지정된다.

전기적 성능을 넘어서, 도금은 중요한 장벽 기능을 수행한다. 갈바닉 부식 서로 다른 금속(예: 알루미늄 와이어 단자와 구리 접점)이 염수 분무와 같은 전해질 환경에 있을 경우 큰 위험이 발생한다. 니켈과 같은 적절한 도금층은 부식 전지의 형성을 방지하는 중간 장벽 역할을 하여 연결부의 구조적 무결성을 보장한다.

재료 선택 매트릭스: 주석, 금, 은, 니켈

올바른 도금 재료를 선택하는 것은 성능 요구사항(전압, 수명 사이클, 온도)과 비용 사이의 타협이다. 아래는 자동차 스탬핑 공정에서 사용되는 표준 옵션들의 비교이다.

금 절연성 산화물을 형성하지 않기 때문에 고신뢰성 신호용으로 표준을 유지하고 있으나, 비용 문제로 인해 엔지니어들이 선택 도금 기술 쪽으로 전환하도록 유도하고 있다. 반면에, 실버 차량의 전동화로 인해 재부상하고 있으며, 뛰어난 전도성 덕분에 고전류 EV 커넥터에서의 발열을 최소화하지만 변색(황화물 생성) 위험이 있어 관리가 필요하다. 일반 목적 단자의 경우, 주석 및 주석-납 합금 (허용되는 지역에서) 자주 분리되지 않는 정적 연결에 대해 '충분히 양호한' 해결책을 제공한다.

공정 비교: 리드투리드 방식 대 배럴 방식 대 랙 방식

제조 방법은 최종 부품의 비용과 품질 모두를 결정합니다. 리드-투-릴(연속형) 도금 스탬프된 자동차 접점에서 지배적인 공정입니다. 이 방법에서는 스탬프 스트립이 개별 부품으로 절단되기 전에 일련의 도금 욕을 통과합니다. 이를 통해 선택 도금 (또는 부분 도금) 방식이 가능해지며, 금과 같은 귀금속을 그냥 접점 부위에만 도포하고, 나머지 부품 부분에는 저렴한 플래시 도금을 하거나 아예 도금을 하지 않을 수 있습니다.

사례 연구에 따르면 CEP Technologies 이러한 접근 방식의 가치를 강조했습니다. 용접된 접점을 선택적 금 도금이 가능한 스탬프 부품으로 재설계함으로써 고비용의 2차 용접 공정을 제거하고 귀금속 사용량을 줄여 제조 용이성과 비용 모두를 개선했습니다. 이러한 정밀도는 배럴 도금 에서는 불가능합니다. 드럼 안에서 낱개 부품들을 회전시키는 배럴 도금은 아연이나 주석으로 전체 부품(나사나 단순 클립 등)을 도금하는 데는 경제적이지만, 섬세한 스탬프 암들이 꼬일 위험이 있으며 선택적 도금 영역을 적용할 수 없습니다.

랙 도금 는 감을 수 없는 복잡하거나 취약하며 무거운 형상의 부품을 위해 예약되어 있습니다. 부품은 손상을 방지하기 위해 고정구에 장착됩니다. 우수한 품질 관리를 제공하지만 일반적으로 대부분의 자동차 단자들이 요구하는 대량 생산 특성에는 너무 느리고 노동 집약적입니다.

프리플레이팅(Pre-Plating)과 포스트플레이팅(Post-Plating): 베어 엣지(Bare Edge)의 딜레마

스탬핑 공정에서 기본적인 결정 사항 중 하나는 원자재 스트립에 도금을 할 것인지 여부입니다 이전 스탬핑 전 도금 (프리플레이팅) 또는 완제품 부품에 도금 후 스탬핑 후 도금 (포스트플레이팅) 사전 도금 은 일반적으로 원자재가 프레스로 들어올 때 바로 가공할 수 있는 상태이기 때문에 비용 효율적이며 더 빠릅니다. 그러나 스탬핑 공정—금속 절단 및 펀칭—은 전단된 엣지에서 도금되지 않은 기반 금속(일반적으로 구리 또는 강철)을 노출시킵니다.

이러한 '베어 엣지(Bare edge)'는 부식성 환경에서 약점이 될 수 있으며, 도금 아래로 확산되는 녹이나 산화를 유발할 수 있습니다. 실내 적용의 경우 이는 거의 문제가 되지 않지만, 엔진룸 내부 또는 외부 센서의 경우 도금 후 처리 전체 부품을 밀봉하기 위해 종종 필요로 한다. 켄모드는 도금 후 스트립 스탬핑을 리어-투-리어 방식으로 처리하는 것이 중간적인 해결책이라고 언급한다. 이 방법은 스탬프 가장자리까지 완전히 도금할 수 있도록 보장하면서도 연속 공정의 효율성을 유지하지만, 캐리어 스트립이 중요한 영역을 가리지 않도록 신중한 설계가 필요하다.

스탬프된 접점용 도금 설계 (DFM)

성공적인 도금은 설계 단계에서부터 시작된다. 엔지니어는 스탬핑 중 부품을 고정하는 역할을 하는 캐리어 스트립 — 도금 라인의 장력에 견딜 만큼 강하면서도 도금 욕을 통과할 수 있을 만큼 유연한 — 을 설계해야 한다. 피로트 홀 선택 도금 마스크와 스트립이 정확하게 정렬되도록 정밀한 간격을 가져야 한다. 배럴 도금을 위한 설계일 경우, 부품들이 서로 '끼워짐(nesting)' 되는 것을 방지할 수 있는 특징이 포함되어야 하며, 그렇지 않으면 도금되지 않은 부분이 생길 수 있다.

시제품 설계에서 대량 생산용 스탬프 공정으로 전환하려면 이러한 세부 사항을 이해하는 협력업체가 종종 필요하다. 예를 들어, 소이 메탈 테크놀로지 이러한 격차를 해소하기 위해 IATF 16949 기준을 준수하면서 급속 시제품 제작부터 대량 생산에 이르기까지 정밀 가공을 제공하는 종합 스탬핑 솔루션을 제공합니다. 설계 초기 단계에서 역량 있는 제조업체와 협력하면 배수구(화학물질 갇힘 방지용) 및 접점 형상과 같은 특징들이 선택된 도금 방식에 맞게 최적화될 수 있습니다.

또한, 재료 선택은 도금 부착성에 영향을 미칩니다. 인청동 또는 베릴륨 구리와 같은 기본 금속은 스프링 특성에 탁월하지만 최종 니켈 또는 금 도금층이 벗겨짐 없이 정확히 부착되도록 하기 위해선 구리 언더플레이트가 필요할 수 있습니다.

자동차 산업 표준 및 시험

자동차 분야에서의 검증은 매우 엄격합니다. 도금 사양은 USCAR-2 (자동차 전기 커넥터 시스템 성능 사양) 및 ASTM B488 (전기 도금 금 코팅에 대한 표준 사양). 이러한 표준은 도금 두께뿐 아니라 다공성, 부착력 및 경도를 규정합니다.

일반적인 검증 시험에는 다음이 포함됩니다:

• 염수 분무 시험(ASTM B117): 부품을 염무에 노출시켜 내식성을 테스트합니다. 노출된 가장자리나 기공이 고장으로 이어지지 않는지 확인하는 데 필수적입니다.
• 혼합 유동 가스(MFG): 산업 환경이나 오염된 환경에서의 성능을 테스트하기 위해 염소, 황, 이산화질소와 같은 복잡한 대기 오염 물질을 시뮬레이션합니다.
• 미세 진동 부식 시험(Fretting Corrosion Test): 접점에 기계적 사이클링을 가하면서 저항 급상승을 모니터링하여 도금이 엔진 진동을 견딜 수 있는지 확인합니다.
• 납땜성 시험: 저장 상태를 시뮬레이션하기 위해 '스팀 에이징' 후에도 주석 도금된 테일이 PCB 조립 중 적절히 납땜되는지 확인합니다.

제조업체들처럼 TE Connectivity dEUTSCH 접점은 이러한 기준에 따라 엄격하게 테스트되어 -55°C에서 150°C의 온도 범위에서도 신뢰성 있는 작동이 보장됩니다. 최종 부품이 현대 자동차의 높은 신뢰성 요구 사항을 충족한다는 것을 보장하는 유일한 방법은 도면에 이러한 표준 준수를 명시하는 것입니다.

자주 묻는 질문: 자동차 접점 도금

1. '플래시(flash)' 금과 '하드(hard)' 금의 차이는 무엇인가요?

'플래시' 금은 납땜용 부품이나 결합 횟수가 매우 적은 부품의 산화 방지를 목적으로 하는 매우 얇은 층(일반적으로 3~5 마이크로 인치)입니다. '하드' 금은 내구성을 높이기 위해 소량의 코발트 또는 니켈과 합금된 두꺼운 도금층(30~50 마이크로 인치)입니다. 슬라이딩 접점이나 자주 연결 및 분리되는 커넥터에는 하드 금이 필요하며, 플래시 금은 거의 즉시 마모될 수 있습니다.

2. 왜 일반적으로 언더플레이트(underplate)가 필요한가요?

니켈을 주로 사용하는 언더플레이트는 두 가지 중요한 역할을 수행합니다. 첫째, 기판 금속(예: 구리 또는 아연)의 원자가 금 층을 통과하여 표면에서 산화되는 것을 막아주는 '확산 차단층'의 역할을 합니다. 이러한 산화는 전도성을 손상시킬 수 있습니다. 둘째, 최종 상위 도금층의 마모 저항성과 광택을 향상시키는 단단하고 균일한 기초층을 제공합니다.

3. 모든 자동차 커넥터에 은 도금을 사용할 수 있습니까?

은은 최고의 전도체이지만 보편적인 해결책은 아닙니다. 대기 중의 황이나 고무 가스켓으로부터 발생하는 황에 노출될 경우 '변색'(황화은 생성)이 쉽게 발생합니다. 이 변색층은 EV 충전과 같은 고전압(강한 접촉력) 응용 분야에서는 충분히 전도되지만, 저전압·저접촉력 신호 회로에서는 저항 문제를 일으킬 수 있습니다. 또한 은은 고습도 환경에서 전계 이동(electromigration)이 발생하기 쉬워 단락 사고를 유발할 수 있습니다.