行业观察
工信部主办的、一年一度最具影响力的ICT行业年度盛会“中国国际信息通信展”(PT展)正在北京•国家会议中心火热进行。今年的PT展上,通信人非常自豪的是,我国5G在国际标准贡献、网络能力、生态成熟度方面已经实现了领先,我国5G用户更是超过了全球的70%,三大运营商5G套餐用户数已经超过1.5亿,5G终端累计出货量超过1.2亿。
从PT展直播中,认识一家新的5G领军企业
在10月15日PT展的直播中,主持人手拿一部国产手机的拆解图,其中很多零部件中的所用的合金材料都来自于材料行业中的领先企业、5G用高性能合金材料的佼佼者、全球高端精密合金材料头部企业、国家技术创新示范企业——宁波博威合金材料股份有限公司(下文简称“博威合金”)。
这意味着博威合金很多类型的材料产品已进入到了国内知名终端品牌商的供应体系。博威合金为何能脱颖而出?5G的高速率、低时延、超可靠以及5G终端在小型化、个性化等方面的演进,要求电连接器产品逐渐向高频、高速、小型化、精密化方向发展。而目前绝大多数的铜合金材料在机械性能、导电性能、抗热应力松弛性能、抗高温软化性能、抗腐蚀性能等方面均存在局限性,无法适应连接器的上述发展趋势。目前,国内有不少知名终端品牌商的零部件均采用博威合金的材料产品,说明博威合金自主研发的5G用合金材料得到了业界的高度认可。
比如,在PT展现场直播中,我们看到,国产智能手机在厚度方面看上去很薄,留给SIM卡连接器的设计空间就很小,这就对制造该类型连接器的铜合金材料的厚度以及诸多关键功能提出了比以往高得多的要求,此前的材料“C7025”不再能满足要求,博威合金的boway91000和boway47100就大显身手。智能手机中的BTB连接器也是由于与上述相同的原因需要在制造用材料的选择上进行调整,从而博威合金超细晶的boway52100和boway47100更适合现在的工况设计。此外,智能手机中摄像头调整焦距的零件VCM弹片采用CuTi铜材料,接地弹片也采用Ti铜制造,由于Ti在价格和交期方面的问题,博威合金开发的boway91000填补了国内这一空白领域。在智能手机中,TypeC数据线的重要性不言而喻,博威合金boway47100和boway70250之所以被选中作为TypeC线端的制造用材,是由于线端设计有关“符合USB3.1的标准,插拔需要10000次,要通5A的大电流”的严苛要求,需要材料在具备保证高强度的同时保持较高导电率;博威合金boway18150和boway14415之所以被选中作为TypeC板端的制造用材,是由于其能很好地满足TypeC板端对传导大电流和传导信号的严苛要求。此外,在PT展直播中所展示的国产智能手机,用于防止电信号和磁信号相互串扰的屏蔽罩,主要用的是博威合金的洋白铜材料;射频连接器则采用磷铜材料boway51900。
笔者了解到,博威合金自主研发的高性能合金材料,应用于5G通信领域,成功解决了5G智能手机高传输、快散热、抗辐射等挑战,国内不少5G终端品牌厂商选择了博威合金自主研发与制造的高性能合金材料。比如5G终端产品多功能化、部件高度集中化,给快速散热带来巨大挑战。相比于石墨与热管散热,均温板散热效果好、热阻小、使用寿命长,且均温板拥有良好的平整度,可增大和热源的接触面积,可切实提升散热效率,成为5G终端散热的选择方向之一。然而在5G终端产品轻薄化这一发展趋势之下,均温板的厚度设计从0.4毫米逐渐减薄至0.3毫米及以下,超薄的设计对材料技术、工艺提出更高要求,在博威合金的引领下,以高性能均温板为代表的液冷散热器件成为5G散热的重要解决方案之一。博威联合国内知名手机品牌商共同研发的boway19000,以优异的耐高温性能与良好的蚀刻加工性能,成为5G均温板制造的理想材料,已成功应用于国内主流5G智能手机产品中。
5G更多领域,采用博威合金高性能产品
通过10月15日PT展的直播,笔者了解到,除了5G终端,博威合金的高性能材料产品还在5G基站、智能网联与新能源汽车等诸多领域获得了广泛应用。在PT展直播中,通信领域内的技术专家、权威人士着重介绍了在5G基站中采用博威产品的情况及优异性能表现。这些凸显着博威合金在5G用材料领域的领军性。
我国是全球最大的连接器消费市场和生产基地。国内连接器销售额在2018年首次超过200亿美元,同比增长11%,占全球市场的31%以上,持续保持连接器销售大国地位。近年来,随着5G通信、工业4.0、智能制造等的不断涌现,轨道交通、智能网联与新能源汽车、通讯与数据传输等基础设施建设不断推进,对连接器的需求也日趋旺盛,我国连接器产业保持着良好发展态势,一批连接器企业正在快速成长,但旺盛需求的背后是国产连接器产品以中低端为主、高端产品占有率相对较少。未来3到5年是国内连接器产业发展的关键时期,满足高端连接器市场需求,从连接器消费和生产大国向连接器制造强国迈进,是当今中国连接器企业的时代担当和使命。解决连接器制造用材料是关键之一。据笔者一直以来的观察,博威合金就是这样一家解决了国产化高性能合金材料研发与制造的核心企业。
据悉,凭借领先的线材研发、制造平台,博威合金研发出的高强高导系列铬锆铜合金、高强高耐磨系列青铜合金、中强高塑性黄铜合金、高强高耐腐蚀性白铜合金、全系列环保合金等近百个牌号的高精度合金线材,已在5G通信、汽车制造、消费电子、航空航天、汽车工业、船舶工业等二十多个行业得到成功应用,持续为全球客户创造了盛大价值。在国际环保越来越严格的无铅化大趋势下,博威线材的无铅环保黄铜合金,为客户供应链的无铅化提供了极具性价比的选择,并根据客户在冲压、冷镦、搓丝、切削等方面的加工需求提供系统性完整解决方案。在PT展的直播中,博威合金技术工程师毛巍经理重点介绍了PW26000合金以及锡青铜材料。PW26000合金有着极好的冷变形加工能力,可以承受200%~300%的冷变形加工量,同时具备较强的抗腐蚀性和焊接性。博威合金锡青铜材料最大的特点就是高强中导,抗拉强度最高可以达到1000Mpa左右的同时,具备10-20%的导电率,并具有良好的耐腐蚀性能、耐磨性能和耐热性能,可在恶劣环境、高载荷下及一定的温度范围内提供足够的强度、可以满足汽车制造、航洋工业、航空航天等多种行业的特殊需求。
材料学博士、博威合金高级工程师陈永力介绍,博威合金的棒材产品主要应用于射频连接器和同轴连接器。一方面,博威针对连接器壳体用普通铅黄铜棒材,进行合金成分和生产工艺的优化,严格控制合金中的铁含量,从而将合金的相对磁导率降低到10E-6以下,进而降低连接器在传输5G高频信号的插损、回损和三阶互调,提升信号传输的稳定性和可靠性。另一方面,博威针对连接器材料的环保无铅化趋势,开发出连接器专用无铅黄铜HBi59-1.5和PW5800,其切削性能可达到铅黄铜的90%,获得行业客户的一致好评。
另一款高导电易切削铜合金棒材——碲铜PW14500切削效率可达铅黄铜的90%,是紫铜的4-5倍,而导电性能和导热性能则相当于紫铜的90%。同时还具有抗电弧和耐高温等特性,因此特别适用于大电流连接器,比如移动通信基站的电源模块,以及电动汽车充电枪中。
此外,博威还针对高弹性连接器开发出了PW49160合金棒、线材。PW49160属于Cu-Ni-P系沉淀强化型合金,通过冷加工和固溶时效强化处理获得优良的综合性能。PW49160可达700MPa以上的抗拉强度和高弹性可为连接器提供了可靠的接触力,可以有效降低接触电阻;同时,55%IACS以上的导电率,保证了材料在大电流工况下的低温升和稳定性。PW49160具有优异的耐腐蚀性能,可承受海洋、大气等多种条件的环境腐蚀。此外,优异的加工成型性能是PW49160的另一突出特点。主要表现在两个方面:其一,PW49160的车削效率达到了铅黄铜的80%以上,适合各种内、外回转表面加工,保证零件表面的精度;而良好的高速冷镦成型性,便于较小工件的锻造变形,极大地提升了材料生产利用率。作为高效加工的高强度、高传导合金材料,PW49160广泛应用于航空航天寒夜的高弹性连接器、导电弹簧触点等产品。
铜镍锡合金BearMet350也是一款由博威开发的超高强度合金棒材,强度可达1400MPa,与铍铜C17200相当,是铍铜的理想替代材料。BearMet350不含铅和铍,环保无毒。它具有极其优异的耐腐蚀性能、耐磨性能和耐热性能,可在极端负载和宽温度范围内提供足够的强度、耐用性和稳定性,生产的各种零部件具有更高的可靠性和更高的服役寿命。此外,它完全没有磁性,因此特别适合于制造连接器的内导体,提供更高的插拔力和插拔寿命。BearMet350具有非常优异的耐海水腐蚀性能,使得BearMet350可以制造海洋工程,比如钻井平台、潮汐发电站用于传输电力和控制信号等用途的密封连接器。
在目前的各种5G典型应用之中,车联网(智能网联汽车)应用是最重要的5G应用场景之一,将有望成为5G时代单体规模最大的垂直应用——这是由于,从汽车产业的发展趋势来看,国内汽车产业正在由智能网联化、绿色能源化驱动深刻变革。10月9日的国务院常务会议通过《新能源汽车产业发展规划》,决定支持新能源汽车与能源、交通、信息通信等产业深度融合,推动电动化与网联化、智能化技术互融协同发展,推进标准对接和数据共享;加强充换电基础设施建设,加快形成快充为主的高速公路和城乡公共充电网络。汽车电动化、智能化发展对于汽车连接器以及制造连接器的材料的性能要求不断提高,且远高于现阶段传统汽车的水平。据悉,博威开发的高传导耐高温系列合金——铜镍锡合金boway19026以及铜锆合金boway15100应用于智能汽车的电子连接器等关键部件,解决了智能汽车高灵敏度智能控制、高压电器传输的问题。其他高性能合金解决方案方面,铜铬锆合金boway18150、boway18160、boway18400、boway15100具有高导电(导电率最高达90%IACS)、高强度(抗拉强度最高达600MPa以上)、耐高温(抗高温软化及抗应力松弛性能良好)等优秀性能;铜镍硅合金boway70250、boway19010、boway19005、boway70260等材料具有超高强度、中等导电、优异的抗高温软化性能与抗应力松弛性能,为新能源智能汽车提供了多样化的解决方案。
此外,博威合金研发的PW14500高性能材料,立足新能源汽车“长续航、短补给”发展需求,使能“超大电流充电桩”,更快地增加续航里程,成为汽车快充部件材料的“宠儿”。PW14500主要用作新能源汽车的充电枪公端子、电瓶接线端子材料,以及关键部件的大电流接插件材料,具有良好的导电性能、90%IACS的导电率,可帮助快速完成充电,提高电动汽车的续航能力;同时,极好的灭弧性能延长了充电桩的使用寿命。
为5G发展增质
国内5G正进入大规模商用的关键阶段。连接器等部件是5G网络设备及5G终端里的关键器件,需要采用高性能材料制造以满足需求。从今年的PT展中,博威合金这家在全球拥有9个制造基地和一个资本合作平台,集新材料、新能源等产业于一体的科技型、国际化公司以其诸多款自主研制且成功应用于5G领域的高性能材料亮相。其表示,将继续秉承“引领行业发展,推动时代进步,打造国际一流的博威品牌”这一企业使命,致力于国产化高性能合金材料的研发,为5G发展增质,为客户服务增值。
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