新能源汽车的升级,不只是动力方式从燃油转向电驱。随着高压系统、电驱、电控和热管理不断发展,车内零部件也面临更高的绝缘、耐热、耐磨、散热和稳定性要求。先进陶瓷凭借自身材料特性,正在进入越来越多的车载应用场景。

一、高压与功率系统:既要绝缘,也要扛住高温

新能源汽车高压化之后,电池、电控及高压回路中的部分零部件,需要长期面对高电压、大电流以及由此带来的热量和电弧冲击。在这些位置,陶瓷首先承担的是绝缘和安全保护

  • 直流高压继电器陶瓷壳

高压继电器负责整车高压回路的接通与断开。大电流切断过程中容易产生高温电弧,因此陶瓷壳体需要兼顾绝缘、密封、耐热以及与金属连接等要求高纯增韧氧化铝是此类产品的重要材料基础,部分结构还涉及金属化、镀镍及陶瓷与金属连接等后续工艺。

  • IGBT陶瓷导热基板

IGBT等功率器件工作时会持续产生热量,但同时又需要与其他结构保持可靠的电气隔离。因此,陶瓷基板承担着一个很关键的任务:热要导出去,电不能导过去氧化铝陶瓷基板可作为芯片承载体,并通过表面覆铜完成连接,同时利用陶瓷层实现电气隔离,在绝缘和散热之间取得平衡。

  • 动力电池陶瓷密封圈

动力电池内部既涉及电气连接,也需要兼顾密封和绝缘。陶瓷密封连接件可应用于电池盖板与极柱之间,在形成密封连接的同时,利用陶瓷良好的绝缘性、耐腐蚀性和稳定性,隔绝外界水汽及复杂介质影响,为电芯稳定工作提供保障。

  • 陶瓷熔断器、保险丝壳

高压回路发生短路或过载时,熔断器需要及时切断故障电流。车载熔断器除了要满足高压绝缘和耐热要求,还要承受车辆运行中的冲击和振动。陶瓷壳体不仅能够提供绝缘和耐高温保护,还需要具备较好的强度、密封性和结构可靠性,以保障高压系统在异常工况下及时完成保护。

二、高速运动与热管理:耐磨、低摩擦,还要经得住长期运行

除了高压系统,新能源汽车内部还有大量高速旋转、往复运动以及长期接触冷却介质的零部件。在这些位置,陶瓷的价值更多体现在耐磨、低摩擦、耐高温和耐腐蚀

  • 驱动电机氮化硅轴承

新能源汽车驱动电机向高速化发展,对轴承的摩擦损耗、耐磨性和运行稳定性提出更高要求。氮化硅陶瓷具有重量轻、耐磨、耐高温等特点,在高速旋转工况下可减少摩擦损耗,提升长期运行稳定性。

  • 空调压缩机陶瓷滑片

车载空调压缩机长期处于往复或旋转运动状态。陶瓷滑片具有耐磨、低摩擦等特点,可减少长期运行过程中的磨损和能量损耗,有助于提升热泵空调的使用寿命和运行效率。

  • 热管理系统陶瓷轴、阀

新能源汽车热管理系统中的水泵和阀件,需要长期接触冷却介质,并经历反复启停和温度变化。陶瓷轴、阀类结构件具有耐磨、耐腐蚀和低摩擦等特点,可应用于水泵及流体控制部件。其中,直流微型泵用陶瓷轴可采用氧化铝或氧化锆材料,以适应长期运行和介质接触环境。

 

  • 碳陶刹车盘

制动系统长期面对高温和频繁热循环。碳陶复合材料刹车盘相比传统铸铁刹车盘重量更轻同时具有耐高温和抗热衰减特点,可在高性能制动系统中兼顾制动稳定性与轻量化需求。

三、从功能部件到外观件,陶瓷的应用还在继续延伸

先进陶瓷在汽车中的作用,并不只限于高压和运动结构件。

  • 胎压传感器陶瓷片

汽车传感器长期面对温度变化、振动及复杂环境,对材料稳定性和可靠性要求较高。陶瓷材料可利用自身压敏特性感知压力变化,同时具备耐腐蚀、抗冲击和稳定性较好的特点,可用于胎压及其他压力传感部件。

  • 氧化锆陶瓷汽车钥匙壳

在功能性零部件之外,先进陶瓷也开始进入汽车外观件。氧化锆陶瓷表面细腻、耐磨抗刮,可用于汽车钥匙外壳等部件,在满足耐用性的同时,也提供更好的表面质感。

从电池、电控、电驱,到热管理、传感和外观件,先进陶瓷的车载应用已经覆盖多个不同场景。而当这些产品真正进入汽车系统后,下一步面对的,就不只是“材料性能够不够”。

 

四、真正进入车载系统,陶瓷部件还要跨过哪些“制造关”?

材料性能满足要求,只是第一步。从一块陶瓷材料,到真正能够稳定应用在新能源汽车中的精密零部件,还需要经过材料控制、成型、烧结、精密加工以及表面处理等多个环节。

01 材料性能,要从“达标”变成“稳定”

新能源汽车陶瓷零部件不仅关注强度、导热、热冲击和密封等性能,更重要的是不同批次之间能否保持稳定。材料配方、烧结收缩以及组织一致性,都会影响最终产品的尺寸、强度和后续加工表现。

围绕这一环节,信柏持续开展先进陶瓷材料技术积累,从材料端为后续成型和精密加工提供稳定基础。

02 成型方式,要适配不同结构
继电器壳、熔断器壳、陶瓷轴、基板等产品在尺寸、壁厚、孔位和结构复杂度上差异明显。不同结构需要匹配不同的成型方式,而成型密度是否均匀、尺寸是否稳定,也会直接影响烧结后的产品质量。

依托工艺制造能力,信柏可根据不同结构件特点进行成型与制造工艺匹配,为后续加工预留稳定基础。

03 硬脆材料加工,要把尺寸真正做到位
陶瓷烧结之后硬度高、脆性大,许多关键尺寸无法仅依靠成型直接保证。对于孔径、平面、配合位置和表面质量要求较高的结构件,还需要通过磨削、研磨等精密加工进一步控制。

这也是信柏硬脆材料精密加工能力的重要应用方向,通过对尺寸精度和表面质量的控制,使陶瓷件进一步满足实际装配和使用要求。

04 表面与连接工艺,要完成从“陶瓷件”到“功能部件”的最后一步
高压继电器、动力电池密封连接器以及IGBT基板等产品,并不是单一陶瓷件。根据不同应用,还可能涉及金属化、镀镍、覆铜以及陶瓷与金属连接等工艺,因此对材料、结构和表面处理之间的协同提出了更高要求。

围绕先进陶瓷结构件,信柏持续完善材料技术、工艺制造技术、硬脆材料精密加工技术和表面处理技术,并结合自身结构陶瓷制造基础,推进氧化铝等先进陶瓷材料及相关加工工艺的积累,逐步拓展金属化等相关工艺能力。

从材料性能,到稳定成型,再到精密加工和表面处理,先进陶瓷真正进入车载系统,依赖的不是某一项单独性能,而是一整套制造能力的配合。

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作者 ab, 808