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　　銅導(dǎo)線一直以來(lái)是汽車電氣系統(tǒng)中傳輸動(dòng)力與信號(hào)電流的主要載體。隨著各國(guó)法規(guī)對(duì)節(jié)能環(huán)保要求的不斷提高, 以及行業(yè)內(nèi)成本壓力的持續(xù)上升, 尋找輕量化和低成本導(dǎo)體替代銅導(dǎo)線已成為行業(yè)的趨勢(shì)，目前行業(yè)內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大線徑的鋁導(dǎo)線替代銅導(dǎo)線的技術(shù)方案，本文主要探討銅端子與鋁導(dǎo)線連接的3個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。

　　一、鋁導(dǎo)體表面存在氧化膜

　　鋁導(dǎo)體和氧之間具有很強(qiáng)的親和力。即便在常溫下, 與空氣接觸的瞬間其表面就會(huì)形成致密的三氧化二鋁 (Al2O3 )。 這層氧化膜僅為 2nm 厚, 卻緊密地與鋁基材表面相結(jié)合。與銅導(dǎo)體相比, 雖然鋁導(dǎo)體上的氧化膜阻止了氧向其內(nèi)部擴(kuò)散, 并在大氣中起到了良好的抗腐蝕保護(hù)作用。但是其良好的絕緣效果, 阻止了電子從一個(gè)鋁基材導(dǎo)體向另一個(gè)鋁基材導(dǎo)體移動(dòng), 即電子只能在鋁基材本體內(nèi)移動(dòng)。

　　正因?yàn)檫@一特點(diǎn), 鋁導(dǎo)線端部在去除絕緣護(hù)套后, 接觸空氣的鋁導(dǎo)體表面形成了氧化膜。 如圖1所示, 鋁導(dǎo)體中的電子只能在單根鋁絲中移動(dòng), 而無(wú)法在鋁絲與鋁絲之間移動(dòng)。 如果在一束鋁芯線中存在部分?jǐn)嘟z現(xiàn)象, 那么這些斷絲中的電子運(yùn)動(dòng)就被阻斷, 相比于斷絲前的鋁導(dǎo)線, 其電阻值將會(huì)增加, 導(dǎo)電性能將會(huì)降低。

　　圖 1 電子在銅導(dǎo)體和鋁導(dǎo)體中的移動(dòng)軌跡

　　與之相比, 銅基材導(dǎo)體表面在空氣中不會(huì)迅速形成致密的氧化膜, 因而即便是出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象, 斷絲中的電子仍可以借道其他銅絲向前運(yùn)動(dòng)。因此從定性的角度講, 銅導(dǎo)線在出現(xiàn)一定比例的斷絲時(shí), 雖然導(dǎo)電性能有所下降, 但仍能滿足使用的要求。

　　二、銅鋁導(dǎo)體接觸部位存在電化學(xué)腐蝕

　　圖 2 為不同金屬材料在海水中的電化學(xué)勢(shì)排序, 可以看到銅金屬和鋁金屬在海水中存在化學(xué)電位差。當(dāng)這兩種金屬同時(shí)存在于一種電解液中時(shí)就會(huì)形成原電池, 進(jìn)而產(chǎn)生電化學(xué)反 應(yīng)。處于低電勢(shì)的鋁材質(zhì)中的鋁原子將會(huì)離開(kāi)晶格并失去電子, 從而形成水合離子。長(zhǎng)期處于這種環(huán)境中的鋁導(dǎo)體將會(huì)被逐步蠶食殆盡, 這種現(xiàn)象被稱作電化學(xué)腐蝕。

　　圖 2 不同金屬材料在海水中的電化學(xué)勢(shì)排序

　　當(dāng)空氣中的濕度較大或含有鹽化的雜質(zhì)時(shí), 就會(huì)形成理想的電解液環(huán)境, 銅端子與鋁導(dǎo)線直接接觸的部位就形成了以鋁 為負(fù)極、 銅為正極的原電池。如圖 3 所示, 如果連接部位處理不當(dāng), 將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕, 從而失去銅鋁連接的電氣性能和機(jī)械性能。

　　三、鋁導(dǎo)線在端子壓接部位的電化學(xué)腐蝕案例

　　3 鋁導(dǎo)線電氣性能與機(jī)械強(qiáng)度弱于銅導(dǎo)線

　　在相同線徑條件下的鋁導(dǎo)線導(dǎo)電率要弱于銅導(dǎo)線, 因此必須使用比銅導(dǎo)線線徑更大的鋁導(dǎo)線, 以降低其阻值達(dá)到與銅導(dǎo)線等效的電氣性能。

　　此外, 鋁導(dǎo)體的抗拉強(qiáng)度、硬度等機(jī)械性能都要弱于銅導(dǎo)體, 因此不適合加工成鋁端子與車上的其他部件連接, 只能考慮采用銅端子與鋁導(dǎo)線連接, 但是連接部位容易出現(xiàn)機(jī)械損傷或疲勞損傷, 因此在應(yīng)用時(shí)必須采取相應(yīng)的保護(hù)措施。