傳統汽車的導線都是銅合金導線,線徑的使用由0.35~25mm,每輛汽車的導線使用如果首尾相連約2KM。以一輛B級轎車的重量來估算,導線的重量約25~30KG,汽車每行駛100KM,車輛將消耗近0.1kg的汽油。
導線做為線束重要的組成者,研究如果選用更輕,更可靠的替代產品成為線束輕量化領域的熱門話題。近幾年來,鋁導線、特細導線、合金導線以及混合芯體導線層出不窮,越來越被線束廠家和主機廠所重視。
電源線的輕量化方案
電源線因其承載電流大,線徑粗,端子和導線的拉拔力強,所以利用鋁導線代替銅導線的方案被越來越被線束生產廠家所接受。因為鋁導線其導線特性和銅比較相近,重量比銅更輕。2.3信號線的輕量化方案雖然銅和鋁的導線性能上比較相近,但是其拉伸強度鋁的性能遠不如銅。小線徑的輕量化方案,生產廠家采取的方案百花齊放。
1. 0.75mm鋁導線的應用
有部分廠家沒有放棄鋁導線的使用,繼續研究其合金的拉伸強度是否可以彌補其純鋁導線的不足。例如以某導線生產廠家的鋁導線開發為例。為滿足0.75mm的鋁導線可代替0.5mm的銅導線為目標,設定鋁合金導線的導電率目標滿足58%IACS,拉伸強度目標滿足110MPa。雖然純鋁的導電率能達到62%IACS,但是其拉伸強度只有70MPa。那么就需要在鋁導線內增加第二種金屬,的是Fe,但是分析Fe的比例后發現滿足導電率的要求后加工性能下降。所以繼續增加第三種元素,第三種元素既要滿足加工性能對Fe缺陷的補償即MS要小,又要拉伸強度的固溶量要高,所以Mg恰恰合適。
2.銅合金的特細導線
信號線的導線利用率一直很低,0.5mm/0.35mm的銅導線可以承受10A左右的電流(環境溫度24℃),但是信號線內真正流通的電流往往只有幾毫安,這樣資源的浪費成為很多線束生產廠家關注的焦點。0.13mm2、0.08mm2、0.05mm2導線已經問世,在多家企業應用。
如何降低線徑,使低線徑的導線既能滿足信號傳輸的要求,也能滿足壓接的拉伸強度,端子插入的柱力等是特細銅導線普遍使用和更廣泛推廣的關鍵問題。為了滿足機械性能的要求,在銅導線中增加合金同樣是決此問題的方法。CuSn、CuAg、CuMg和銅包鋼是這幾年來各線束生產廠家青睞的產品。
3.混合材質的特細導線
在成本節約和能源控制方面日系企業一直都是實至名歸的位。早在SUMITOMO研發的一款0.13mm2導線為細的導線,其采取的是用混合材質的方式,采用中心為一種銅材質,外圍為另外一種材質,并且中心和外圍的銅絲線徑也不相同。雖然這種導線也滿足的傳輸的電性能要求,但是缺點也很明顯:制作工藝繁瑣,生產成本高,不能超聲波焊接,端子的壓接屬于非常規性壓接,需要特殊設備。