Materialien für metallisierte Keramikkomponenten in Fahrzeugen mit neuer Energie: Mögliche Anwendungen

In Elektrofahrzeugen spielen Hochleistungs-Verpackungsgeräte eine Schlüsselrolle bei der Steuerung der Fahrzeuggeschwindigkeit sowie bei der Speicherung und Umwandlung von Wechselstrom und Gleichstrom. Doch hochfrequente thermische Zyklen stellen strenge Anforderungen an die Wärmeableitung elektronischer Verpackungen. Gleichzeitig erfordern die Komplexität und Vielfalt der Arbeitsumgebung, dass Verpackungsmaterialien aus metallisierten Keramikkomponenten eine gute Temperaturwechselbeständigkeit und hohe Festigkeit aufweisen, um eine unterstützende Rolle zu spielen.

Zu den wichtigsten Keramiksubstraten, die derzeit massenhaft hergestellt und weit verbreitet sind, gehören Al₂O₃, BeO, SiC, Si₃N₄, AlN usw. Unter ihnen gilt Siliziumnitrid im In- und Ausland weithin als das beste metallisierte Keramikmaterial mit Gesamtleistung wie hoher Wärmeleitfähigkeit und hoher Zuverlässigkeit. Aber insgesamt sind sowohl Si₃N₄- als auch AlN-Keramiksubstrate im Hinblick auf Eigenschaften wie Wärmeleitfähigkeit, Verschleißfestigkeit und mechanische Eigenschaften zu Substratmaterialien geworden, die in der Zukunft Aufmerksamkeit verdienen. 

Elektronische Steuerungstechnik ist ein wichtiger Maßstab für den Entwicklungsstand neuer energiesparender Elektrofahrzeuge. Hochspannungs-DC-Keramikmetallisierungsrelais sind die Kernkomponenten elektronischer Steuerungssysteme. Hochspannungs-DC-Vakuumrelais verfügen über Vakuumkammern, die mit Metall und Keramik abgedichtet sind. Keramik-Metall-Isolatoren sind verschiebbar zwischen beweglichen Kontaktkomponenten und Stößelstangen verbunden. Dadurch bleibt eine gute elektrische Isolierung der beweglichen und statischen Kontakte mit dem Magnetkreissystem erhalten, das aus Teilen wie den magnetischen Jochplatten und Eisenkernen des Relais besteht, unabhängig davon, ob diese ein- oder ausgeschaltet sind. Dies gewährleistet die Lichtbogenunterbrechungsfähigkeit des Relais beim Schalten von Hochspannungs-Gleichstromlasten. Lichtbögen sind die Hauptursache für die Selbstentzündung von Fahrzeugen. Nur Relaisprodukte mit „lichtbogenfreiem“ Schalten können das Problem der „Selbstentzündung“ grundsätzlich lösen.

Während sich die Automobilindustrie weiterentwickelt und die Anforderungen der Menschen an Fahrzeuge hinsichtlich Umweltschutz, Energieeffizienz, Sicherheit und Komfort immer weiter steigen, verändern sich auch die Automobilmaterialien ständig. Insbesondere im Zuge der Elektrifizierung hat das Systemdesign von Autos bahnbrechende Veränderungen erfahren. Fortschrittliche keramische Metallisierungsmaterialien kommen bei der Anwendung neuer Energiefahrzeugteile langsam zum Vorschein.

Fortschrittliche metallisierte Keramikmaterialien bestehen aus ionischen oder kovalenten Bindungen. Sie verfügen daher über hervorragende Eigenschaften wie hohe Festigkeit, hohe Härte, hohe Temperaturbeständigkeit, Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und gute Biokompatibilität. Da es sich bei den meisten Keramikpulvern jedoch um ionische oder kovalente Verbindungen handelt, erfordern herkömmliche Sinterverfahren zur Herstellung dichter Metallisierungskeramikmaterialien höhere Sintertemperaturen und längere Haltezeiten. Dies führt zwangsläufig zu Kornvergröberungen und Restporen, die wiederum die Leistungsfähigkeit keramischer Werkstoffe beeinträchtigen.

Um solche Probleme zu lösen, ist das Sintern das wichtigste Glied. Derzeit bleibt die Frage, wie eine schnelle Verdichtung von Materialien bei niedrigeren Sintertemperaturen erreicht und Keramikblöcke hergestellt werden können, die völlig porenfrei sind, eine gleichmäßige Struktur, feine Körner und verstärkte Korngrenzen aufweisen, ein ständiges Ziel der Materialwissenschaftler von Metallized Ceramics. Die Innovation der Keramiksinterausrüstung und -technologie ist der wichtigste Faktor für die weitere Verbesserung der Leistung fortschrittlicher Keramikmaterialien.

In diesem Zusammenhang sind unsere Keramikmetallisierungen eine Schlüssellösung. Diese Komponenten kombinieren die hervorragenden Eigenschaften von Hochleistungskeramik mit der Leitfähigkeit von Metallen und eignen sich daher hervorragend für die anspruchsvollen Umgebungen von Fahrzeugen mit neuer Energie. Sie können in elektronischen Hochspannungsgehäusen eingesetzt werden, wo ihre hohe Wärmeleitfähigkeit-aus hochwertigen Keramiksubstraten wie Si₃N₄ und AlN-eine effiziente Wärmeableitung während hochfrequenten thermischen Zyklen gewährleistet. Aufgrund ihrer hohen mechanischen Festigkeit und Temperaturschockbeständigkeit eignen sie sich auch ideal für die Unterstützung und den Schutz wichtiger elektronischer Teile unter komplexen Arbeitsbedingungen.​

Darüber hinaus unsereMetallisierte Keramikkomponentenwerden mithilfe fortschrittlicher Sintertechnologien hergestellt, die die Probleme traditioneller Prozesse berücksichtigen. Sie erreichen eine hohe Verdichtung bei relativ niedrigen Temperaturen, was zu feinen und gleichmäßigen Körnern mit minimalen Poren führt. Dadurch bleiben nicht nur die inhärenten Vorteile von Keramik erhalten, sondern auch eine gleichbleibende Leistung gewährleistet, was sie zu einer zuverlässigen Wahl für verschiedene kritische Teile in Fahrzeugen mit neuer Energie macht. Da die Automobilindustrie weiterhin in Richtung Elektrifizierung voranschreitet, werden unsere Metallisierungskeramiken eine immer wichtigere Rolle bei der Verbesserung der Effizienz, Sicherheit und Haltbarkeit von Fahrzeugen mit neuer Energie spielen.