Metalliserede keramiske komponenter til New Energy HVDC-kontaktorer: Materialeegenskaber, metalliseringsprocesser og OEM-fremstilling

De metalliserede keramiske komponenter til nye energi-HVDC-kontaktorer bruger 95 %-99 % aluminiumoxidkeramik som det isolerende substrat, hvilket opnår en pålidelig forbindelse mellem de keramiske og metalterminaler gennem Mo-Mn-metallisering, høj-temperatursintring og lodningsprocesser. Denne komponent har en dielektrisk styrke på over 15 kV/mm, isolationsmodstand større end 1000 MΩ og mekanisk styrke i området fra 200 til 500 MPa; den bruges primært i HVDC-kontaktorer til nye energikøretøjer, energilagringssystemer, fotovoltaiske invertere og højspændingsudstyr, hvilket sikrer elektrisk isolation og stabil kredsløbsafbrydelse i højspændings- og{11}højstrømsmiljøer.

 

 

Strømbatterisystemer til nye energikøretøjer skifter fra 400V til 800V højspændingsplatforme-, mens spændingsniveauerne i energilagringssystemer og DC-siden af ​​fotovoltaiske systemer også er støt stigende. HVDC-kontaktorer skal bibeholde stabil isolering under forhold med høj spænding, høj strøm og hyppig skift, samtidig med at de kan modstå mekanisk stød fra kontaktaktivering og termisk stød fra elektriske lysbuer.

 

Som kritiske isolerende strukturelle komponenter af HVDC-kontaktorer består metalliserede keramiske legemer primært af et keramisk substrat og lokaliserede metalliserede lag. Den keramiske sektion giver høj isoleringsydelse og mekanisk støtte, mens de metalliserede områder letter tilslutningen af ​​kobberterminaler, elektroder eller kontaktsamlinger, hvilket muliggør pålidelig elektrisk forbindelse til det keramiske materiale.

 

I praktisk strukturelt design er keramiske kroppe typisk konfigureret som blokke, cylindre eller komplekse former, tilpasset til at passe til kontaktorens indre bue-slukningskammer, terminallayout og monteringsmetode. Nogle designs inkorporerer positioneringshuller, riller og forstærkende strukturer for at forbedre monteringspræcision og mekanisk pålidelighed.

 

Deres primære funktioner omfatter:

 

• Giver stabil isolering og isolering mellem bevægelige og stationære kontakter for at forhindre høj-spændingsnedbrud.
• Tilbyder mekanisk støtte til interne kontaktsamlinger for at sikre langsigtet driftsstabilitet-.
• Facilitering af pålidelige forbindelser mellem de keramiske og metalkomponenter-såsom kobber eller rustfrit stål-via de metalliserede lag.
• Opretholdelse af dimensionsstabilitet i miljøer præget af høje temperaturer, lysbuer og vibrationer.

 

 

De keramiske komponenter i HVDC-kontaktorer kræver høj materialeydelse, der kræver en balance mellem isoleringsegenskaber, elektriske, mekaniske og termiske stabilitetsegenskaber. I øjeblikket er 95 % aluminiumoxid (95 % Al₂O₃) det mest udbredte materiale i de nye energikøretøjer og energilagringssektorer.

 

Alumina keramik tilbyder høj dielektrisk styrke, høj mekanisk styrke og fremragende varmebestandighed. Forøgelse af aluminiumoxidindholdet forbedrer yderligere materialets tæthed, isoleringsevne og modstandsdygtighed over for mekaniske skader.

 

Siliciumnitrid (Si₃N₄)-keramik bruges også i visse højtydende applikationer på grund af deres overlegne termiske stødmodstand og slidstyrke; deres anvendelse i HVDC-kontaktorer forbliver dog relativt begrænset på grund af højere produktionsomkostninger og strenge krav til metalliseringskompatibilitet.

 

Til højspændingssystemer i nye energikøretøjer skal keramiske karosserier typisk opfylde følgende tekniske specifikationer:

 

Disse parametre sikrer, at den keramiske krop opretholder en stabil ydeevne under forhold med spændingsudsving, temperaturcyklusser og mekaniske vibrationer.

 

 

Keramiske materialer kan ikke direkte danne pålidelige bindinger med metaller som kobber, nikkel eller stål; derfor kræves en metalliseringsproces for at etablere et ledende bindelag på den keramiske overflade.

 

Mo-Mn-metalliseringsprocessen bruges almindeligvis til de keramiske kroppe af HVDC-kontaktorer. Denne proces involverer udskrivning af en molybdæn-manganpasta (Mo-Mn) på den keramiske aluminiumoxidoverflade og brænding af den ved høje temperaturer for at danne et metalliseret lag, efterfulgt af nikkelbelægning for at forbedre den efterfølgende slaglodning.

 

Den typiske fremstillingsproces omfatter:

 

Keramisk pulverblanding → Præcisionsformning → Høj-temperatursintring → Overfladeslibning → Mo-Mn-metallisering → Fornikling → Vakuumlodning → Dimensionsinspektion.

 

Blandt disse trin bestemmer høj-temperatursintring tætheden og styrken af ​​det keramiske substrat, mens tykkelsen og vedhæftningsstyrken af ​​det metalliserede lag bestemmer pålideligheden af ​​bindingen mellem keramikken og metallet.

Når man forbinder keramik med metaller, er det vigtigt at styre tilpasningen af ​​termisk ekspansionskoefficienter; ellers kan temperatursvingninger generere resterende spændinger, hvilket fører til keramisk revnedannelse eller delaminering af metallaget.

 

Høj-samlinger mellem keramik og kobberterminaler kan opnås ved hjælp af sølv-kobberlodning, aktiv lodning eller vakuumloddeprocesser, samtidig med at lav kontaktmodstand og stabil elektrisk ledningsevne opretholdes.

 

 

For HVDC-kontaktorkeramiske kroppe fokuserer kunder i den nye energisektor ikke kun på materialeegenskaber, men også på masseproduktionskonsistens og kvalitetssporbarhed.

 

Produktkvaliteten kontrolleres under fremstillingsprocessen gennem dimensionsinspektion, elektrisk ydeevnetest og pålidelighedsverifikation.

 

De vigtigste inspektionspunkter omfatter:

 

 

Til nye energikøretøjsprojekter kan vi levere IATF 16949 kvalitetsstyringssystemdokumentation, PPAP niveau 3-data, materialerapporter og proceskontrolregistreringer efter kundeanmodning.

 

 

Nye energikøretøjer-højspændingssystemer

 

I nye energikøretøjer bruges metalliserede keramiske komponenter primært i:

 

• Vigtigste positive og negative HVDC-kontaktorer til traktionsbatteripakker
• Forud-oplad kontaktorer
• Høj-Power Distribution Units (PDU'er)
• Høj-kontrolmoduler til hurtig-opladningssystemer

 

Under køretøjets drift skal disse keramiske komponenter modstå vibrationer, termisk cyklus (udsættelse for høje og lave temperaturer) og den termiske påvirkning af lysbuer forårsaget af hyppige skift.

 

Energilagringssystemer (ESS)

 

I stor-energilagringskraftværker og kommercielle/industrielle energilagringsenheder administrerer HVDC-kontaktorer forbindelserne mellem batteriklynger, Power Conversion System (PCS) og nettet.

 

Metalliseret keramisk krop giver et stabilt isolerende miljø, der sikrer sikker drift af energilagringssystemer gennem opladnings-afladningscyklusser.

 

PV-invertere og DC-beskyttelsesudstyr

 

Højspændings-DC-siden af ​​fotovoltaiske (PV) systemer fungerer i udendørs miljøer over lange perioder, og kræver komponenter, der er modstandsdygtige over for varme, fugt og miljøets ældning.

 

Metalliserede keramiske komponenterbruges i:

 

• PV invertere
• DC-kombinationsbokse
• Høj-beskyttelsesmoduler

 

 

Xiamen Apollo Stamping Welding Technology Co., Ltd. har specialiseret sig i fremstilling af præcisionskomponenter til nye energikøretøjer, energilagring og kraftelektronik. Virksomheden leverer OEM-tjenester til HVDC-kontaktorkeramiske kroppe, metalliserede keramiske samlinger og relaterede præcisionsstik.

 

Produktionskapaciteter omfatter:

 

• Præcisionsformning af aluminiumoxid keramiske legemer
• Høj-temperatursintring
• Mo-Mn metallisering
• Keramisk-til-metal vakuumlodning
• Præcis dimensionsinspektion
• Masseproduktion kvalitetskontrol

 

Til projekter inden for Tier 1- og Tier 2-forsyningskæderne i den nye energikøretøjsindustri understøtter virksomheden DFM-designgennemgange, prøveudvikling, indsendelse af PPAP Level 3-dokumentation og langsigtet-masseproduktionslevering.

 

For tilpassede krav vedrørende keramiske HVDC-kontaktorhuse, keramiske højspændingsrør eller keramiske samlinger af aluminiumoxid skal du angive produkttegninger, materialespecifikationer og årlige volumenvurderinger til teknisk evaluering.

 

Få OEM ingeniørevaluering for keramiske kroppe