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2019中国汽车新材料应用高峰论坛

新能源汽车用铜铝材料论坛,特邀优质整车、零部件、电池、材料生产、回收等企业,共议材料解决方案、共同铸造汽车产业链绿色发展闭环,力争搭建优秀汽车全产业链交流协作平台,引领打造先进的新能源汽车产业集群。

2019中国汽车新材料应用高峰论坛

【铜论坛直播】新型铜合金材料与汽车行业完美结合 前景广阔未来可期

来源:SMM

此次“中国工博会新材料论坛—2019中国汽车新材料应用高峰论坛”专设新能源汽车用铜、铝材料两大论坛,特邀优质整车、零部件、材料生产、加工等企业,共议材料解决方案、共同铸造汽车产业链绿色发展闭环,力争搭建优秀汽车全产业链交流协作平台,引领打造先进的新能源汽车产业集群。其中“2019年中国汽车用铜合金材料技术论坛”也是大咖云集,数位行业资深人士为与会来宾详细分析汽车铜合金材料的行业现状与前景。

喜看稻菽千重浪,遍地英雄下夕烟

乐逢盛会六百人,捕捉机遇互利赢

上海有色金属行业协会与上海汽车工程学会、SMM聚焦产业发展方向,共同举办“中国工博会新材料论坛—2019中国汽车新材料应用高峰论坛”主题会议于2019年9月19日在上海海虹桥绿地铂瑞酒店盛大开幕,参会人数达600人!

此次会议专设新能源汽车用铜、铝材料两大论坛,特邀优质整车、零部件、材料生产、加工等企业,共议材料解决方案、共同铸造汽车产业链绿色发展闭环,力争搭建优秀汽车全产业链交流协作平台,引领打造先进的新能源汽车产业集群。

其中“2019年中国汽车用铜合金材料技术论坛”也是大咖云集,数位行业资深人士为与会来宾详细分析汽车铜合金材料的行业现状与前景。

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嘉宾主题发言

原上海航天技术研究院电子元器件检验中心的高级工程师/杨奋为

发言主题:接触件铜材应用的基础技术研究

【接触件铜材应用基础技术研究目的】原上海航天技术研究院电子元器件检验中心高级工程师杨奋为在《中国工博会新材料论坛—2019中国汽车新材料应用高峰论坛》上表示随着国家供给侧结构性改革深化,人们在充分理解基础材料对保证电连接器产品质量的重要性同时,也越来越认识到选用国产材料替代进口的紧迫性。因为进口材料虽目前能完全满足连接器技术要求,但往往受价格和交货期,特别是受国际形势影响较大。而选择国产材料虽短期内部分质量—致性和可靠性指标尚不能达到产品设计要求,但从战略发展分析考虑必须解决制约我国电连接器发展的瓶颈之一,即解决国产材料选择和来源问题。

【接触件铜材应用概述】在一台典型的设备系统中,总会发现许多错综复杂的连接器等互连器件。它包括普通导线、印刷电路板、印刷电路连接器、背板接线和互连电缆等。通常可将在电子或电气设备上的连接方式分为以下六种类型。一个系统中不一定全部需要这六种连接类型,但肯定包含其中的一种或几种类型:1. 元件内部的连接;2. 元件至印制电路板或导线的连接;3. 同一单机内部框架上印制电路板至导线或其它印制电路板(指框架内)的连接;4. 同一单机箱体内从一个内部框架至另一内部框架之间的连接;5. 由一个单机设备至另一个单机设备的外部连接;6. 系统与系统之间的连接。

【接触件铜材应用基础技术研究实施要点】要点包括1. 改革研究体制;2. 培育研究团队;3. 数据共享合作共赢;4. 跨界联合开展接触件铜材替代进口的系统研究。

【建立“汽车连接器接触件铜材应用基础研究联盟的”建议】学习借鉴发达国家技术集成创新的成功经验,将互联网理念扩展汽车连接器生产和服务领域,促进汽车连接器生产企业的分工细化和专业化,建议建立由接触件铜材研制、生产、应用、标准和质检等单位组成的“汽车连接器接触件铜材应用基础研究联盟”,并相应创建能应用汽车连接器接触件铜材基础研究成果,实现通用接触件工业3.0 自动化大规模量产的的孵化基地兼物流配送中心。可通过国家有关部委组织可行性立题论证,调研汽车连接器接触件铜材生产应用现状,摸清与进口材料差距,招标确定承担项目单位。并由国家投资对承担项目单位现有生产设备和检测手段改造,逐步实现汽车连接器接触件铜材等效替代进口的目标。为有利于接触件生产过程废料回收利用,建议该基地选址最好在铜合金生产企业附近。

 


上海理工大学材料科学与工程学院教授/刘新宽

发言主题:IGBT铜铝复合散热器

【新能源汽车核心—IGBT】上海理工大学材料科学与工程学院教授刘新宽在《中国工博会新材料论坛—2019中国汽车新材料应用高峰论坛》上表示,IGBT占整车成本的7-10%,是除电池之外成本第二高的元件,决定整车的能源效率。2016年全球电动车销量大约200万辆,消耗了大约9亿美元的IGBT管,平均每辆车大约450美元,是电动车里除电池外最昂贵的部件。

【IGBT的关键:散热和背板工艺】自第六代以后,IGBT自身的潜力已经挖掘的差不多了,市场把主要精力转移到IGBT的封装上,也就是散热。车用IGBT的散热效率要求比工业级要高得多,同时还要考虑强振动条件。

【散热的关键是材料】电动车中的电池电压在200V以上,电机功率也较大,要求IGBT的额定电压600V~1200V,额定电流300A以上,如此大的功率致发热多,加之IGBT的结温不能超过125℃,如果热量不能及时散掉,造成的危害是IGBT损坏以致影响到整机的运作

【散热解决方案】第一,提高 IGBT模块内部的导热导电性能、耐受功率循环的能力, IGBT模块内部引线技术经历了粗铝线键合、铝带键合再到铜线键合的过程,提高了载流密度。第二,新的焊接工艺,传统焊料为锡铅合金,成本低廉、工艺简单,但存在环境污染问题。新技术主要有:低温银烧结技术和瞬态液相扩散焊接。第三,改进DBC和模块底板,降低散热热阻,提高热可靠性,减小体积,降低成本等。第四,扩大模块与散热底板间的连接面积,如端子压接技术

【铜铝焊接技术困难】①铝化学活泼,易被氧化生成高熔点的金属氧化物;②铜和铝的导热率高,结晶速度快,易产生气孔;③铜铝物理性能存在较大差异,焊接时易形成脆且硬的金属间化合物,易产生裂纹。

【铜铝散热器焊接现状】1. 散热器形状复杂,铝表面存在致密氧化膜;2. 热管的使用温度限制在250℃以下,只能低温钎焊;3. 目前的方法是在铝表面先电镀Ni,再进行热管与铝钎焊。成本高、污染环境、工艺复杂;4. 胶粘热阻大,不牢靠。

【铜铝低温焊接技术突破】1. 铜铝低温钎焊技术无需电镀Ni,绿色环保,成本大幅降低;2. 生产工艺简单;3. 可以完全利用原有钎焊生产线及设备。

【铜铝散热器高温熔化焊接技术】1.突破了电阻焊、摩擦焊在焊接面积大小方面的局限性;2.焊接强度高,结合面剪切强度大于40MPa;3.可对复杂形状的铜铝件进行焊接;4.无钎焊料,无需真空气氛,无需惰性气体保护;5.焊接速度快,工艺简单,成本低,易实现过程自动化。


宁波兴业盛泰集团有限公司的副总监/洪松柏

发言主题:新型铜合金材料在汽车行业的应用及发展

【汽车行业发展及铜合金的运用】随着科技革命和产业革命的兴起,智能汽车已成为汽车产业发展的战略方向。预计中国新能源汽车市场将大幅增长,到2025年若双积分达标,纯电动与插电式混合动力汽车将分别占比13%与4%。这就为铜及铜合金材料的运用提供了空间和平台。与传统内燃机汽车相比,新能源汽车用铜密度更高,纯电动汽车单车用铜量超过 80kg,是内燃机汽车的三倍左右,除新能源汽车外,充电设施使用的大量电力电缆和装备用铜合金,均对铜消费产生拉动。电动汽车充电基础设施的建设,预测到2020 年新增集中式充换电站超过 1.2 万座,分散式充电桩超过 480 万个,上述领域将拉动铜消费量 16.6 万吨

【在汽车行业发展中的铜合金运用及趋势】无论从传统汽车,还是智能汽车方面,铜及铜合金材料一直在汽车产品部件中得到广泛应用。随着新能源汽车的发展,汽车电子电气架构已全面改进,铜合金材料的运用(尤其是电连接器方面)得到进一步提升,同时对连接器提出了更高要求。传统汽车连接器为低压连接器,然而新能源汽车连接器多为高压连接器,工作电压的范围从传统汽车的14V提升至400~600V,而连接器正是其关键部位。

【未来汽车用铜合金发展趋势与产品方向】洪松柏表示,伴随着物联网、大数据、智能化、5G、工业4.0、无人驾驶、远程医疗等新兴领域和新经济的到来,对传感器的应用空间极其庞大。连接器和传感器的相辅相成的天然融合将会是必然趋势,未来更多连接器将会以模块化,小型化,功能化的面貌出现在市场。未来高性能合金也将会具有更薄的厚度,更高的机械性能,更高的导电率。


铜陵高铜科技有限公司的总经理高维林

发言主题:汽车连接器用铜合金材料

【铜合金(板带)材料的简介-特点和用途】铜陵高铜科技有限公司总经理高维林在《中国工博会新材料论坛—2019中国汽车新材料应用高峰论坛》上表示铜合金(板带)材料的特点:(1)铜加工领域中,合金品种最多,制造难度最大。(2)易于冲压和弯曲加工成各种形状,因此用途极其广泛。并且需要针对不同的用途,要明确具体的特性要求,选择最适合的合金。

【汽车用铜合金(板带)材料的要求特性】主要是根据电流的大小:电流越大,部件尺寸相对越大,主要是要求导电率要求高,而对其他特性要求相对不高;电流较小,部件尺寸相对小,要求强度高,相应的弯曲成形性好。

【汽车连接器(线束端子)用铜合金材料的要求特性】1.为了保障端子的形状和尺寸精度:要求铜合金材料具有极其良好的弯曲加工型(特别是能满足打线弯曲要求);2.为了保障弹簧部有足够的接触压力以及端子组装时的强度要求:铜合金材料要有足够的强度(特别是垂直于轧制方向(TD方向)的强度);3.由于线束端子放在汽车引擎室等高温环境,要求铜合金材料具有极其良好的耐应力松弛性;4.由于线束端子传递微信号,对铜合金材料的导电性要求不高。(一般20-40%IACS左右)。

【汽车连接器用(线束端子)铜合金材料选择上的注意点】1. 耐应力松弛性比强度更重要:线束雌雄端子之间为了保持信号的稳定性,必须维持一定的接触压力。线束端子在引擎室等比较高的温度下,应力会松弛(类似蠕变现象),造成接触不良,信号失灵等。通过合理设计,可以选择强度相对小,耐应力松弛性好的铜合金。提高接触安定性的同时,减低材料的采购成本。

【汽车连接器用(线束端子)铜合金材料选择上的注意点】2.要注意铜合金板材的强度异方形:强度的方向性: 由于制造工艺不同,铜合金的强度一般是有异方性的。即,沿板条轧制方向(LD)和宽度方向(TD)的强度是不同的。现在材料质保书上通常使用的是轧制方向(LD)的强度。需要根据实际使用情况来判断强度。

【汽车连接器用(线束端子)铜合金材料选择上的注意点】3. 要注意弯曲加工性的异方形:铜合金板带是通过轧制加工的,因此弯曲加工性有显著的异方性(平行于轧制方向和垂直于轧制方向的弯曲加工性有很大差异,即GW和BW)。线束(雌性)端子要求:1).铜合金板带在轧制(LD)方向要就具有异常优异的弯曲加工性。2).垂直于轧制方向(TD)的弹簧部分的弯曲加工性可以稍微差一点。(因为弹簧部宽度较小,有利于弯曲加工)。3).箱型端子需要打线弯曲时,铜合金板带材的加工硬化率不能高。


有研工程技术研究院有限公司先进铜合金材料与制备加工技术研究所博士彭丽军

发言主题:高性能铜合金材料及其在汽车领域中的应用

中国铜加工发展现状】铜及铜合金是国民经济建设和高新技术发展的重要基础材料,中国已经连续十年成为世界铜材生产和消费大国。海洋工程装备用大直径高耐蚀铜合金管材、高端电子设备用高性能铜合金镀膜丝线材、新一代极大规模集成电路高密度引线框架和高端电子元器件精密接插件制造用Cu-Ni(-Co)-Si、Cu-Ci-Zi等材料目前主要依靠进口。大而不强,普通产品产能过剩,高端产品依赖进口是目前的现状。

高性能铜合金材料及汽车领域中应用】据国际铜业协会统计,传统汽车内燃机用铜23公斤,混合电动汽车用铜40公斤,插电混合电动汽车用铜60公斤,电动汽车用铜83公斤。国务院《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》到2020年,纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆。

高性能铜合金材料广泛地应用于汽车的散热系统、电子电力系统、制动系统及液压等系统,是汽车的重要元器件的关键基础原材料,汽车行业已成为铜合金材料重要的应用领域之一;随着汽车向着电动化、智能化方向发展,对铜合金材料的综合性能提出更高的要求。鉴于材料成本和车型材料固定化,目前汽车元器件材料主要以黄铜、青铜和部分C70250合金为主。高性能铜合金的推广使用,需要在产-学-研-用四方的共同努力下进行,共同推进汽车行业和铜加工行业向高端方向发展。


宁波博威合金材料股份有限公司研发中心研发主任唐宁

发言主题:高端合金材料助推汽车产业技术进步


现场报道:SMM新闻组


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