摘要 接觸件銅材品質(zhì)是決定連接器電接觸可靠性的關(guān)鍵因素。為改變我國(guó)高可靠連接器接觸件銅材長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口局面，本文在闡述接觸件銅材應(yīng)用現(xiàn)狀和與進(jìn)口材料差距基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了“卡脖子”關(guān)鍵接觸件銅材替代進(jìn)口的意義和難點(diǎn)，并提出為實(shí)現(xiàn)接觸件替代進(jìn)口目標(biāo)的具體舉措建議。
關(guān)鍵詞 接觸件 銅材 替代 進(jìn)口
1引言
我國(guó)連接器產(chǎn)業(yè)自2016年起，一直保持世界第一制造大國(guó)地位。但制造高可靠連接器的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料，接觸件銅材長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口。產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈不能“自主可控”，存在“大而不強(qiáng)”“全而不精”“韌中有脆”的問(wèn)題，亟待改造提升。產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈在關(guān)鍵時(shí)刻不能掉鏈子，這是大國(guó)經(jīng)濟(jì)必須具備的重要特征。習(xí)總書(shū)記強(qiáng)調(diào)：為保障我國(guó)產(chǎn)業(yè)安全和國(guó)家安全，要著力打造自主可控、安全可靠的產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈，力爭(zhēng)重要產(chǎn)品和供應(yīng)渠道都至少有一個(gè)替代來(lái)源，形成必要的產(chǎn)業(yè)備份系統(tǒng)。
黨的二十屆三中全會(huì)審議通過(guò)“中共中央關(guān)于全面深化改革，推進(jìn)中國(guó)式現(xiàn)代化的決定”，對(duì)“健全提升產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈韌性和安全水平制度”作出系統(tǒng)部署，明確指出“抓緊打造自主可控的產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈”，并提出了一系列具體保障措施。
撰寫(xiě)本文目的是為貫徹黨的二十屆三中全會(huì)精神，試圖在闡述接觸件銅材應(yīng)用現(xiàn)狀和與進(jìn)口材料差距基礎(chǔ)上，分析“卡脖子”關(guān)鍵接觸件銅材替代進(jìn)口的意義和難點(diǎn)，并研討實(shí)現(xiàn)“替代進(jìn)口”目標(biāo)采取的具體舉措。
2接觸件銅材在連接器上的應(yīng)用
2.1接觸件功能和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)
接觸件是連接器的關(guān)鍵零件。它將來(lái)自連接器尾部所連電線和電纜的電壓或信號(hào)傳遞到與其相配的連接器對(duì)應(yīng)接觸件上。連接器可分離性是區(qū)別于其他元件的特性或本質(zhì)。插針、插孔接觸件插合接觸界面和與電線電纜端接界面的不確定性，是影響電接觸可靠性的關(guān)鍵因素。電接觸界面某些離散區(qū)域的形成，真正接觸并起傳導(dǎo)作用區(qū)域的構(gòu)成，決定了連接器電接觸可靠性。
連接器接觸件電接觸界面可分為動(dòng)態(tài)接觸界面和靜態(tài)接觸界面兩類(lèi)（圖1）。接觸件動(dòng)態(tài)接觸界面有彈性（針孔）插合、彈簧針或毛鈕扣等結(jié)構(gòu)形式，其中彈性（針孔）插合接觸件可分為彈性孔和彈性針二類(lèi)：彈性插孔（開(kāi)槽式、片簧式、冠簧式或線簧式等）對(duì)應(yīng)剛性插針；彈性插針（絞線式或片簧式等）對(duì)應(yīng)剛性插孔。每個(gè)接觸件前端是（針孔）插合的動(dòng)態(tài)電接觸界面部位，后端是與導(dǎo)線、印制板等端接的靜態(tài)電接觸界面部位。端接分為可分離（對(duì)接或夾接等）和不可分離（焊接、壓接、穿刺、繞接、表面貼裝或壓入等）二種結(jié)構(gòu)形式。
圖1 連接器接觸件電接觸界面結(jié)構(gòu)分類(lèi)
1.2 接觸件銅材對(duì)連接器性能影響
銅材是制作連接器關(guān)鍵零件“接觸件”（俗稱(chēng)端子或接插件）的基礎(chǔ)材料，接觸件銅材品質(zhì)直接影響連接器的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、彈性、壽命、尺寸穩(wěn)定性、工藝成形性、耐環(huán)境和可電鍍等性能。在影響電接觸可靠性的所有因素中，接觸件銅材品質(zhì)是最根本的（表1）。
表1 接觸件銅材對(duì)連接器性能影響
1.3 接觸件銅材應(yīng)用現(xiàn)狀
連接器產(chǎn)品現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)僅規(guī)定了接觸件的工作直徑、鍍金層厚度、分離力和保持力等主要技術(shù)參數(shù)，并未規(guī)定銅合金接觸件材料牌號(hào)、規(guī)格和狀態(tài)。例如國(guó)軍標(biāo)GJB1216[電連接器接觸件總規(guī)范規(guī)定：最高工作溫度125℃接觸件一般使用銅合金，沒(méi)有規(guī)定材料類(lèi)別。有些連接器產(chǎn)品總規(guī)范雖規(guī)定插孔接觸件選用鈹銅或磷青銅，但又規(guī)定與詳細(xì)規(guī)范不一致時(shí)，以詳細(xì)規(guī)范為準(zhǔn)。
銅合金中添加鋅、鋁、錫、錳、鎳等元素固溶強(qiáng)化提高強(qiáng)度之同時(shí)，一般都會(huì)降低導(dǎo)電率。在導(dǎo)電率-抗拉強(qiáng)度關(guān)系圖中，不同合金系銅合金處于不同位置。發(fā)達(dá)國(guó)家憑借濃厚的應(yīng)用基礎(chǔ)研究實(shí)力，對(duì)接觸件銅材應(yīng)用基礎(chǔ)研究十分重視和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)。例如在德國(guó)Wieland“連接器用銅帶”產(chǎn)品樣本中，顯示了各種接觸件牌號(hào)銅合金在導(dǎo)電－強(qiáng)度圖中位置（圖2）[1]。對(duì)具有相同冷加工成型性（900好方向，r/t=0.5），具有高熱應(yīng)力松弛性（標(biāo)識(shí)為紅色）和具有超細(xì)晶粒（標(biāo)識(shí)為藍(lán)色）的銅合金都有詳細(xì)說(shuō)明。用戶(hù)可根據(jù)接觸件設(shè)計(jì)所需導(dǎo)電性、強(qiáng)度和工藝成型性等要求，準(zhǔn)確選用銅材。
圖2 德國(guó)Wieland銅合金在導(dǎo)電率-抗拉強(qiáng)度關(guān)系圖中位置
接觸件選材時(shí)，應(yīng)以銅材的表面質(zhì)量、尺寸偏差、導(dǎo)電性、屈服強(qiáng)度、延伸率、抗熱應(yīng)力松弛、疲勞強(qiáng)度、耐熱性、成型性、耐蝕性、可電鍍性和可焊性等特性綜合考慮。其中導(dǎo)電性、屈服強(qiáng)度、抗熱應(yīng)力松弛和成型性四個(gè)特性尤為重要。連接器接觸件常用銅及銅合金牌號(hào)、特性和應(yīng)用（見(jiàn)表2）。
純銅（C12200等）是高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱應(yīng)用首選材料。應(yīng)用于電纜、總線、免焊接等接觸件。＞1.5mm厚銅板沖壓電流導(dǎo)體，用螺釘端接，對(duì)接觸件正壓力沒(méi)特殊要求。
高銅含量合金有鐵銅、碲銅、鉻鋯銅等；鐵銅（C19400等）是同時(shí)需較高強(qiáng)度和高導(dǎo)電的首選材料，常應(yīng)用于引線框架等。碲銅（C14500等）具有優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、抗電蝕性、易切削性和冷熱加工性，用于充電樁、新能源汽車(chē)、太陽(yáng)能發(fā)電站連接器接觸件。鉻鋯銅（C18150等）高導(dǎo)電、中強(qiáng)度、高抗應(yīng)力松弛、抗高溫軟化，用于5G通訊基站、大電流、新能源汽車(chē)連接器接觸件彈性插孔和引線框架等。
黃銅（C26000、C27000等）因添加鋅，價(jià)格相對(duì)較低，添加其他元素后的特殊黃銅（C42500、C68800等），有助于提高強(qiáng)度和熱性能，但會(huì)降低耐低溫性能、易應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂、電焊有引起鋅蒸發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。故黃銅和特殊黃銅一般用于非關(guān)鍵接觸件。
磷青銅（C51100、C51900、C52100等）是銅和錫合金，具有良好的強(qiáng)度、成形性和一定抗熱應(yīng)力松弛能力，使用溫度可達(dá)1000C。常用于彈性插孔、魚(yú)眼端子及其他信號(hào)傳輸?shù)膹椥越佑|件。德國(guó)Wieland研制出相同合金成分、超細(xì)晶粒尺寸1-3μm磷青銅。使其具有高強(qiáng)度同時(shí)，兼有良好的加工成形性。在成形性能相同情況下，屈服強(qiáng)度提高120MPa，并具有更高的抗疲勞性和抗振動(dòng)性。
鈹銅（C17200、C17300等）具有比一般青銅和黃銅更高的強(qiáng)度水平和良好的綜合性能，能滿足連接器接觸件設(shè)計(jì)選材的一系列要求，仍是目前制作高可靠連接器彈性接觸件的首選材料。例如高可靠射頻同軸連接器通用規(guī)范GJB5021A規(guī)定：插孔連接器接觸件選用鈹銅合金。射頻同軸連接器總規(guī)范GJB681（MIL39012）規(guī)定：除非另有規(guī)定，中心連接器接觸件的彈性零件應(yīng)采用鈹青銅制成[2]。 按GJB598、GJB599等國(guó)軍標(biāo)生產(chǎn)用于航空、航天等領(lǐng)域的高可靠軍用連接器，廣泛選用國(guó)產(chǎn)鈹銅QBe2或進(jìn)口C17200鈹銅絲、棒或帶材，制作接觸件可靠性要求較高的連接器彈性接觸件，通常是加工成形后進(jìn)行時(shí)效硬化處理，獲得所需的綜合物理特性。
銅鎳錫合金（C72500、C72700等）具有很高強(qiáng)度和很好的抗應(yīng)力松弛性能同時(shí)，兼有良好成形性�？商娲鷤鹘y(tǒng)鈹銅，用于小型化信號(hào)連接器、手機(jī)中彈片及消費(fèi)電子和通訊產(chǎn)品中接地彈片。
銅鎳硅合金（C70250等）高強(qiáng)度、中導(dǎo)電和優(yōu)良的抗應(yīng)力松弛能力，可替代Cu-Fe合金，用于連接器彈性接觸件插孔、Type-C端子、DDR插槽和引線框架等。
銅鎳鈷硅合金（C70350等）添加鈷細(xì)化晶粒，具有比70250更佳的接觸件綜合性能�？商娲斻~，用于電子通訊設(shè)備、汽車(chē)連接器和彈簧等
鈦銅（CuTi3.5等）高強(qiáng)度、低導(dǎo)電、高溫性能和抗應(yīng)力松弛等性能優(yōu)于鈹銅�？商娲斻~在電子行業(yè)應(yīng)用，制作高強(qiáng)度彈簧、觸點(diǎn)和手機(jī)按鍵等。
表2 連接器接觸件常用銅及銅合金牌號(hào)、特性和應(yīng)用
3國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口接觸件銅材差距
德國(guó)Wieland、美國(guó)Brushwellman、日本NGK等著名品牌的銅合金接觸件帶材和絲材，在品種規(guī)格、尺寸精度、表面粗糙度、顯微組織、力學(xué)性能、物理性能、工藝性能和質(zhì)量一致性等特性指標(biāo)方面明顯優(yōu)于國(guó)產(chǎn)銅材。導(dǎo)致高可靠連接器接觸件銅材長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口。接觸件銅材應(yīng)用基礎(chǔ)研究滯后，已成為制約高可靠連接器創(chuàng)新發(fā)展的瓶頸。
3.1品種規(guī)格
我國(guó)無(wú)法生產(chǎn)接觸件鈹銅特薄帶材、特細(xì)絲材。手機(jī)用SIM/接地彈片C17200、0.015―0.12mm、厚度偏差±5%特薄箔帶，全球僅少數(shù)幾家供貨商能提供穩(wěn)定的精密超薄材料[3]。制作超微矩形連接器0.2mm絞線插針的C17200、0.038mm等特細(xì)絲材依賴(lài)進(jìn)口。
3.2尺寸精度
懸臂梁接觸正壓力和彎曲位移關(guān)系計(jì)算公式：F=f·E·b·t3/4·l3；式中：f片簧彎曲位移、F接觸正壓力、l片簧長(zhǎng)度、t片簧厚度、b片簧寬度、E彈性模量（圖3）。根據(jù)上述公式可知，初始帶材沖壓或絲材打孔后的插孔片簧厚度偏差對(duì)接觸正壓力作用成三次方影響。帶材厚度更薄或絲材直徑更小時(shí)，低的厚度（直徑）偏差對(duì)保證連接器接觸件片簧插孔接觸件使用穩(wěn)定性意義更大。日本原田 C5210HQ-H 0.08―0.15mm銅帶連續(xù)厚度實(shí)測(cè)偏差±0.002mm（圖4）。而我國(guó)僅少數(shù)銅加工企業(yè)能按端子連接器接觸件用銅及銅合金帶箔材標(biāo)準(zhǔn)GB/T34497-2017，提供0.10mm厚度偏差±0.003mm銅帶。
圖3 懸臂梁表面應(yīng)力及載荷示圖
圖4日本原田銅帶連續(xù)厚度實(shí)測(cè)值
3.3表面粗糙度
接觸件銅材表面粗糙會(huì)縮小有效接觸面積，導(dǎo)致針孔插拔時(shí)磨損嚴(yán)重。連接器接觸件多次插拔后配合間隙增大，降低接觸正壓力，增大接觸電阻，導(dǎo)致連接器溫升增加。交流電或交變磁場(chǎng)導(dǎo)體表面有趨膚效應(yīng)，表面粗糙會(huì)影響連接器接觸件表面電流及信號(hào)傳輸。表面粗糙降低接觸件抗腐蝕性能，使其無(wú)法嚴(yán)密與塑料層貼合，腐蝕氣體或液體會(huì)通過(guò)接觸件界面縫隙或表面微觀凹谷滲漏，影響密封性和抗腐蝕性能。表面粗糙會(huì)在微細(xì)接觸件表面存在較大波峰波谷落差，易引起應(yīng)力集中，降低連接器接觸件疲勞強(qiáng)度與使用壽命。日本原田青銅帶C5210HQ-EH 0.06mm Ra =0.049㎛有粗糙度實(shí)測(cè)曲線（圖5）。而我國(guó)端子連接器接觸件用銅及銅合金帶箔材標(biāo)準(zhǔn)GB/T34497-2017，表面粗糙度無(wú)規(guī)定。
3.4顯微組織
接觸件銅材顯微組織對(duì)連接器接觸件力學(xué)性能、工藝性能和耐腐蝕性影響明顯。晶粒越細(xì)，晶界總面積越大，位錯(cuò)障礙越多，需協(xié)調(diào)的各向異性越明顯，使金屬塑性變形抗力越高，即強(qiáng)度和硬度越高。反之晶粒粗大，晶粒各向異性明顯，由特定晶粒中應(yīng)力集中引起的破壞性越大。德國(guó)Wieland、KMD、日本JX等公司對(duì)銅合金帶材折彎性能有深入系統(tǒng)研究。研究認(rèn)為：銅帶生產(chǎn)中晶粒細(xì)化可提高銅帶折彎性能，銅合金彎曲性能在常規(guī)銅合金元素控制和金相組織控制基礎(chǔ)上，需進(jìn)一步增加晶粒度和晶粒均勻度的工藝控制。德國(guó)維蘭德超細(xì)晶粒磷青銅帶晶粒平均直徑為1-3μm。使其具有高強(qiáng)度同時(shí)，兼有良好的加工成形性。日本原田青銅帶晶粒平均直徑為 3μm（圖5），而我國(guó)銅合金接觸件帶材標(biāo)準(zhǔn)GB2059-2017對(duì)青銅帶晶粒度無(wú)規(guī)定。
3.5 力學(xué)性能
連接器接觸件銅材選用時(shí)要滿足80%屈服強(qiáng)度大于連接器接觸件零件許用應(yīng)力要求，屈服強(qiáng)度比抗拉強(qiáng)度更重要。高強(qiáng)度銅合金板帶一般要求屈服強(qiáng)度900MPa以上，導(dǎo)電率20%IACS左右。主要用于信號(hào)連接部分，如VCM彈片、耳機(jī)彈片、SIM卡連接器等。連接器接觸件銅材的抗應(yīng)力松弛性能，是決定其能否可靠應(yīng)用的重要技術(shù)特性。常用高溫150℃、保持1000h后殘留應(yīng)力保持率來(lái)判定銅材應(yīng)力松弛性能。德國(guó)Wieland、日本JX、NGK等著名接觸件銅材制造商除詳細(xì)介紹高性能銅合金化學(xué)成分和不同供應(yīng)狀態(tài)力學(xué)性能和顯微組織外，都十分重視接觸件材料應(yīng)用基礎(chǔ)研究，提供各種牌號(hào)接觸件銅合金翔實(shí)的高溫應(yīng)力松弛、高溫軟化和疲勞等曲線，指導(dǎo)用戶(hù)準(zhǔn)確選材。而我國(guó)除少數(shù)龍頭企業(yè)外，對(duì)接觸件銅材應(yīng)力松弛性能等應(yīng)用基礎(chǔ)研究都十分薄弱。
圖5日本原田青銅帶細(xì)晶和粗糙度曲線
圖6 5G手機(jī)背板連接器接觸簧片
3.6 物理性能
接觸件銅材的導(dǎo)電率、導(dǎo)熱率、熱膨脹系數(shù)、彈性模量等物理性能，也是決定能否應(yīng)用于連接器接觸件的重要依據(jù)。例如近年來(lái)隨著新能源汽車(chē)普及應(yīng)用，因電源連接器接觸不良溫升導(dǎo)致燃燒案例頻發(fā)，人們對(duì)溫度壽命測(cè)試十分關(guān)注。德國(guó)Wieland等著名接觸件銅材制造商產(chǎn)品樣本上對(duì)各種牌號(hào)接觸件銅合金物理性能參數(shù)都有翔實(shí)數(shù)據(jù)可查詢(xún)，而國(guó)產(chǎn)接觸件銅材這方面應(yīng)用基礎(chǔ)研究相形見(jiàn)拙。
3.7 工藝性能
接觸件銅材要滿足不同規(guī)格、狀態(tài) 、部位和取樣方向成型要求，低厚度偏差、細(xì)晶結(jié)構(gòu)、低內(nèi)應(yīng)力、精細(xì)表面是沖壓、壓接、折彎、纏繞等良好接觸件工藝性能的基礎(chǔ)保證。例如智能手機(jī)在有限空間內(nèi)要求功能越來(lái)越復(fù)雜，涵蓋VCM蝕刻的扭矩平衡彈片和背板連接器等元器件更精微細(xì)密，對(duì)相應(yīng)接觸件銅材滿足功能要求同時(shí)越來(lái)越薄。例如 5G手機(jī)中的背板連接器高度僅0.7mm、板厚0.06mm，扁平狹窄的空間、復(fù)雜彎曲形狀。在保持接觸件銅材高強(qiáng)度、高彈性同時(shí)，必須具有優(yōu)良的工藝成形性能（圖6）[3]。德國(guó)Wieland、日本NGK等著名接觸件品牌產(chǎn)品樣本上對(duì)材料工藝成型性都有翔實(shí)介紹，筆者今年在滬應(yīng)邀出席德國(guó)Wieland舉辦的技術(shù)研討會(huì)，聆聽(tīng)專(zhuān)家報(bào)告后深刻感悟到；工藝性能是接觸件銅材應(yīng)用基礎(chǔ)研究的重要內(nèi)容。材料沖壓、壓接、折彎、纏繞等工藝性能比延伸率更重要，我國(guó)在這方面和發(fā)達(dá)國(guó)家差距還很大。
3.8 質(zhì)量一致性
連接器接觸件銅材同批次、不同批次、不同溫度環(huán)境和長(zhǎng)時(shí)間使用后的質(zhì)量一致性，是保證連接器接觸件穩(wěn)定可靠使用非常重要的基礎(chǔ)研究?jī)?nèi)容。國(guó)產(chǎn)接觸件銅材和進(jìn)口同類(lèi)材料質(zhì)量一致性差距明顯。由于國(guó)產(chǎn)接觸件銅材質(zhì)量不穩(wěn)定影響可靠使用，往往成為許多用戶(hù)改選進(jìn)口連接器接觸件材料的緣由。數(shù)字化、智能化的高可靠連接器接觸件銅帶、絲生產(chǎn)和人工智能大模型應(yīng)用，為研究接觸件銅材產(chǎn)品質(zhì)量一致性提供了契機(jī)。但目前我國(guó)還很少有單位和個(gè)人能靜下心來(lái)，專(zhuān)致于接觸件銅材產(chǎn)品質(zhì)量一致性在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)積累和分析。
4 “卡脖子”關(guān)鍵接觸件銅材替代進(jìn)口意義
2022年工信部產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)專(zhuān)家委員會(huì)主任陳學(xué)東院士有關(guān)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新專(zhuān)題報(bào)告中指出：制造業(yè)由“制造”轉(zhuǎn)型為“創(chuàng)造”大國(guó)有自主創(chuàng)新能力、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、質(zhì)量品牌、制造方式、供應(yīng)鏈和體制機(jī)制六大指標(biāo)（圖7）[4]。
圖7 產(chǎn)業(yè)由“制造”轉(zhuǎn)型為“創(chuàng)造”大國(guó)考核評(píng)估六大指標(biāo)
根據(jù)以上六大指標(biāo)考核內(nèi)容，對(duì)照高可靠連接器接觸件銅材長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口現(xiàn)狀，產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈存在研發(fā)投入少、對(duì)外依存度高、自主創(chuàng)新能力低；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、應(yīng)用基礎(chǔ)研究薄弱；質(zhì)量效益指數(shù)低、缺乏世界著名品牌；制造方式?jīng)]有做到綠色、智能；供應(yīng)鏈不能自主可控和產(chǎn)業(yè)質(zhì)量體系還很不完善等。這些問(wèn)題都直接影響連接器產(chǎn)業(yè)由“制造”轉(zhuǎn)型為“創(chuàng)造”大國(guó)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
早在2015年5月國(guó)務(wù)院正式發(fā)布工業(yè)4.0中國(guó)版[中國(guó)制造2025年]指出：核心基礎(chǔ)零部件（元器件）、先進(jìn)基礎(chǔ)工藝、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料和產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)（統(tǒng)稱(chēng)四基）等工業(yè)基礎(chǔ)能力薄弱，是制約我國(guó)制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展和提升質(zhì)量的瓶頸。為此，決定繼續(xù)實(shí)施“工業(yè)強(qiáng)基專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)”，要求各地持續(xù)提升“四基”能力，加快促進(jìn)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。要堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向、產(chǎn)需結(jié)合、協(xié)同創(chuàng)新、重點(diǎn)突破，推動(dòng)“四基”創(chuàng)新發(fā)展。
明年是實(shí)施“工業(yè)4.0中國(guó)版”的收官之年，作為生產(chǎn)高可靠連接器關(guān)鍵基礎(chǔ)材料的接觸件銅材對(duì)外依存度仍很高。以鈹銅為例，目前世界先進(jìn)鈹銅生產(chǎn)廠一般年產(chǎn)超1000噸，美國(guó)Brusnllmen達(dá)10000噸/年，日本NGK達(dá)3000噸/年。我國(guó)每年接觸件鈹銅用量約3100噸，而產(chǎn)量?jī)H400噸，每年進(jìn)口約2700噸。雖近年來(lái)國(guó)產(chǎn)接觸件鈹銅產(chǎn)量和需求增長(zhǎng)很快，但高性能、高質(zhì)量鈹銅帶、絲生產(chǎn)能力依然落后，供需缺口巨大。
隨著國(guó)家供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革深化，人們?cè)诔浞掷斫饣A(chǔ)材料對(duì)保證連接器接觸件品質(zhì)重要性同時(shí)，越來(lái)越認(rèn)識(shí)到替代進(jìn)口的緊迫性。面對(duì)風(fēng)云變幻復(fù)雜的國(guó)際形勢(shì)，現(xiàn)在國(guó)外著名品牌供應(yīng)商，已開(kāi)始對(duì)我國(guó)用于制作高密度、小型化連接器彈性接觸件的特薄帶材和特細(xì)絲材采取限制管控措施，暫時(shí)都面臨著斷鏈風(fēng)險(xiǎn)。故從戰(zhàn)略發(fā)展分析，“卡脖子”關(guān)鍵接觸件銅材和芯片一樣，是國(guó)家核心技術(shù)，也是—個(gè)國(guó)家強(qiáng)大具有實(shí)力的象征。強(qiáng)國(guó)必須從關(guān)鍵基礎(chǔ)材料抓起，它是一項(xiàng)耗資巨大、見(jiàn)效慢，但意義不亞于飛船、商飛、高鐵的國(guó)家系統(tǒng)工程。
5“卡脖子”關(guān)鍵接觸件銅材替代進(jìn)口難點(diǎn)
5.1 自主創(chuàng)新難
回眸我國(guó)連接器產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程可知；絕大多數(shù)連接器產(chǎn)品都根據(jù)國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)仿制。設(shè)計(jì)選用的接觸件銅材，引用國(guó)外產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的接觸件材料牌號(hào)。建國(guó)初期引用前蘇聯(lián)牌號(hào)，改革開(kāi)放后又轉(zhuǎn)向引用美國(guó)、歐洲和日本牌號(hào)。國(guó)家對(duì)接觸件銅材科研投入少，應(yīng)用基礎(chǔ)研究和自主創(chuàng)新能力十分薄弱。我國(guó)比發(fā)達(dá)國(guó)家晚發(fā)展數(shù)十年，發(fā)達(dá)國(guó)家創(chuàng)新成果受知識(shí)產(chǎn)權(quán)和專(zhuān)利保護(hù)，使我們自主創(chuàng)新很難。發(fā)達(dá)國(guó)家許多著名品牌銅材在我國(guó)銷(xiāo)售或?qū)崿F(xiàn)本土化生產(chǎn)，給我國(guó)銅加工企業(yè)和連接器企業(yè)聯(lián)合開(kāi)展接觸件銅材應(yīng)用基礎(chǔ)研究和自主創(chuàng)新，造成巨大的沖擊和壓力�！翱ú弊印标P(guān)鍵接觸銅件新材料研究，要在高可靠連接器接觸件實(shí)際應(yīng)用中有所作為。一定要研究國(guó)內(nèi)外接觸件銅材發(fā)展歷史“知不可為”，避免重蹈覆轍。我們能想到的，前人幾乎都想到。前人做不成的，我們也很難做成。
5.2橫向合作難
隨著國(guó)家“互聯(lián)網(wǎng)＋”“強(qiáng)基工程”“智能制造”等一系列利好政策出臺(tái)，為接觸件銅材產(chǎn)業(yè)構(gòu)筑技術(shù)服務(wù)平臺(tái)、企業(yè)合作開(kāi)展新材料應(yīng)用基礎(chǔ)研究提供了良機(jī)。近年來(lái)洛銅、春雷、慱威、斯瑞、興業(yè)盛泰、興敖達(dá)和金江等銅加工骨干企業(yè)為實(shí)現(xiàn)替代進(jìn)口目標(biāo)，瞄準(zhǔn)航空、航天、通訊等高端應(yīng)用領(lǐng)域緊缺的高強(qiáng)度、高電導(dǎo)、高精度的接觸件銅材，和中航光電、航天電器等連接器龍頭企業(yè)、中南大學(xué)、江西理工大學(xué)等高校合作開(kāi)展以實(shí)現(xiàn)替代進(jìn)口同類(lèi)接觸件銅材為目標(biāo)的“產(chǎn)、學(xué)、研”結(jié)合應(yīng)用基礎(chǔ)研究，開(kāi)展鈹銅、鈦銅、鎳硅銅、鎳鈷硅銅、鉻鋯銅、鐵銅和碲銅等系列合金熔鑄、軋制、熱處理、精整等工藝攻關(guān)，取得了許多新材料研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)成果。部分銅合金帶、絲材替代進(jìn)口，用于航空、航天等高端應(yīng)用領(lǐng)域。但接觸件銅材產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)受體制和利益束縛，要組建橫向接觸件銅材產(chǎn)業(yè)應(yīng)用研究聯(lián)盟，共享應(yīng)用研究成果。特別是如何通過(guò)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)綠色、低碳、智能、可回收的接觸件銅材工業(yè)3.0和工業(yè)4.0生產(chǎn)，仍任重道遠(yuǎn)。
5.3質(zhì)量管理難
接觸件銅材產(chǎn)業(yè)質(zhì)量體系很不完善，行業(yè)層面缺乏人才去研究產(chǎn)業(yè)質(zhì)量體系和可靠性系統(tǒng)工程建設(shè)。缺乏國(guó)家層面標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量、檢驗(yàn)檢測(cè)和認(rèn)證四大質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)“卡脖子”關(guān)鍵接觸件銅材產(chǎn)業(yè)合作開(kāi)展應(yīng)用基礎(chǔ)研究、新材料研究和制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等活動(dòng)的技術(shù)支撐。完全靠“創(chuàng)新需求由市場(chǎng)提出、創(chuàng)新主體由市場(chǎng)選擇、創(chuàng)新成果由市場(chǎng)驗(yàn)證”的管理模式，造成產(chǎn)業(yè)內(nèi)部無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)激烈、產(chǎn)品質(zhì)量難以監(jiān)管和國(guó)家資源極大浪費(fèi)。
5.4系統(tǒng)集成難
接觸件銅材產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，許多生產(chǎn)接觸件銅材的中小型民企，重復(fù)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)或二手工藝裝備，在國(guó)外現(xiàn)行接觸件銅合金牌號(hào)標(biāo)準(zhǔn)成分基礎(chǔ)上搞所謂“微創(chuàng)新”，并冠以各自企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)，生產(chǎn)大量類(lèi)同、質(zhì)量水平差異不大的接觸件銅材。不僅造成國(guó)家資源的極大浪費(fèi)，還導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)管理混亂和用戶(hù)選用不便。要調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)集成，形成針對(duì)“卡脖子”關(guān)鍵接觸件銅材合作研究和聯(lián)合攻關(guān)氛圍十分困難。
5.5材料替代難
改革開(kāi)放后國(guó)外著名品牌接觸件銅材代理銷(xiāo)售商紛紛占領(lǐng)市場(chǎng)，高可靠連接器生產(chǎn)企業(yè)能便捷采購(gòu)到性?xún)r(jià)比可接受的進(jìn)口接觸件銅材。特別是為確保航天、航空系統(tǒng)工程的安全性和可靠性，對(duì)經(jīng)多次試驗(yàn)成功的載人航天工程、探月工程、商用飛機(jī)、軍用飛機(jī)等系統(tǒng)工程型號(hào)配套連接器，作為定型產(chǎn)品，原設(shè)計(jì)接觸件已選用國(guó)外著名品牌銅材，不允許輕易更改關(guān)鍵零件原材料。加上國(guó)產(chǎn)接觸件銅材品質(zhì)與進(jìn)口存在差距，材料品種、規(guī)格、數(shù)量等往往不能滿足用戶(hù)需求等因素，在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)還很難實(shí)現(xiàn)替代進(jìn)口。
6 實(shí)現(xiàn)“卡脖子”關(guān)鍵接觸件銅材替代進(jìn)口的具體舉措
為保障我國(guó)高可靠連接器產(chǎn)業(yè)安全，著力打造自主可控、安全可靠的接觸件銅材產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈，防止“關(guān)鍵時(shí)刻掉鏈子”。通過(guò)以上梳理分析接觸件銅材產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀和存在問(wèn)題，特提出以下實(shí)現(xiàn)“卡脖子”關(guān)鍵銅材替代進(jìn)口目標(biāo)采取的具體舉措：
6.1組織開(kāi)展接觸件銅材產(chǎn)業(yè)鏈大企業(yè)“發(fā)榜”中小企業(yè)“揭榜”工作
今年6月工信部發(fā)布組織開(kāi)展2024年大企業(yè)“發(fā)榜”中小企業(yè)“揭榜”工作�？傮w要求通過(guò)龍頭企業(yè)發(fā)布產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和配套需求，中小企業(yè)“揭榜”攻關(guān)，由大企業(yè)與中小企業(yè)自愿基于市場(chǎng)原則合作，助力大企業(yè)精準(zhǔn)對(duì)接更多未進(jìn)入供應(yīng)商體系的協(xié)同創(chuàng)新伙伴，助力更多中小企業(yè)融入大企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新需求由市場(chǎng)提出、創(chuàng)新主體由市場(chǎng)選擇、創(chuàng)新成果由市場(chǎng)驗(yàn)證，攻克一批產(chǎn)業(yè)技術(shù)難題，形成一批融通創(chuàng)新成果，助推發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，提升產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈韌性和安全水平[5]。
為實(shí)現(xiàn)高端應(yīng)用領(lǐng)域連接器接觸件銅材“替代進(jìn)口”目標(biāo)，建議根據(jù)上述通知精神，組織開(kāi)展接觸件銅材產(chǎn)業(yè)鏈大企業(yè)“發(fā)榜”中小企業(yè)“揭榜”工作。動(dòng)員連接器龍頭企業(yè)提出擬請(qǐng)中小企業(yè)“揭榜”攻關(guān)的“卡脖子”關(guān)鍵接觸件銅材創(chuàng)新需求，發(fā)榜龍頭企業(yè)根據(jù)“揭榜”企業(yè)團(tuán)隊(duì)水平、研發(fā)能力、攻關(guān)方案與需求匹配度等組織遴選，每項(xiàng)需求選擇1-2家“揭榜”企業(yè)。由大企業(yè)與“揭榜”中小企業(yè)自主確立合作關(guān)系。這是連接器行業(yè)在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制下，組織開(kāi)展“卡脖子”關(guān)鍵接觸件銅材產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)集成創(chuàng)新的探索和踐行。
6.2 創(chuàng)建“接觸件銅材區(qū)域性產(chǎn)業(yè)集群”
中小企業(yè)特色產(chǎn)業(yè)群認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）指出：區(qū)域性產(chǎn)業(yè)集群已成為當(dāng)前工作的中堅(jiān)力量，促進(jìn)培育中小企業(yè)特色產(chǎn)業(yè)集群，可以更好下沉高水平服務(wù)資源，優(yōu)化中小企業(yè)發(fā)展環(huán)境。也有利于促進(jìn)各種產(chǎn)業(yè)資源快速流動(dòng)，放大產(chǎn)業(yè)協(xié)作效應(yīng)，將集群嵌入全國(guó)乃至全球產(chǎn)業(yè)體系中，從而在產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)“卡位”“補(bǔ)位”。增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈韌性[6]。長(zhǎng)江三角洲是我國(guó)銅加工企業(yè)的密集地區(qū)，除擁有眾多引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)設(shè)備的龍頭企業(yè)外，還有許多各具特色從事接觸件銅材研制生產(chǎn)的中小企業(yè)。建議正確處理好政府與市場(chǎng)關(guān)系，對(duì)危及產(chǎn)業(yè)安全的“卡脖子”關(guān)鍵接觸件銅材，不能一味追求“創(chuàng)新需求由市場(chǎng)提出、創(chuàng)新主體由市場(chǎng)選擇、創(chuàng)新成果由市場(chǎng)驗(yàn)證”。在國(guó)家政策和資金支持下政府應(yīng)主動(dòng)干預(yù)，并有所作為。政府應(yīng)指導(dǎo)企業(yè)通過(guò)收購(gòu)、兼并或轉(zhuǎn)型，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，形成高可靠連接器接觸件銅材地區(qū)集群。逐步形成接觸件銅材以“應(yīng)用為導(dǎo)向”的完整的產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈，實(shí)現(xiàn)“綠色、低碳、智能、可回收生產(chǎn)”。這是貫徹二十屆三中全會(huì)精神，“系統(tǒng)集成創(chuàng)新”“提高新質(zhì)生產(chǎn)力”必須破解難題。
6.3 舉辦“接觸件用銅材產(chǎn)品質(zhì)量一致性團(tuán)體賽”
“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023）”指出：要推動(dòng)形成各方積極參與的團(tuán)體賽模式。企業(yè)不能單打獨(dú)斗。要充分調(diào)動(dòng)工業(yè)企業(yè)、基礎(chǔ)電信企業(yè)、工業(yè)軟件企業(yè)、工業(yè)控制企業(yè)、設(shè)備制造企業(yè)、解決方案提供商等各方積極性，推動(dòng)形成主體多元、協(xié)同創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)和“團(tuán)體賽”模式。
企業(yè)產(chǎn)品要爭(zhēng)創(chuàng)“世界一流品牌”，爭(zhēng)當(dāng)細(xì)分領(lǐng)域“專(zhuān)精特新”小巨人企業(yè)，必須首先從關(guān)鍵材料和關(guān)鍵零部件的質(zhì)量抓起，必須深刻理解與發(fā)達(dá)國(guó)家同類(lèi)連接器產(chǎn)品接觸件質(zhì)量存在差距的根源。建議以解決“卡脖子”關(guān)鍵接觸件銅材為切入點(diǎn)。在政府主管部門(mén)領(lǐng)導(dǎo)下，工信部電子四院、五所等標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)檢第三方組織舉辦“接觸件銅材產(chǎn)品質(zhì)量一致性”團(tuán)體賽。接觸件銅材產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)取得成效的上下游企業(yè)都可報(bào)名參加。 可由不涉參與方利益的專(zhuān)家組成評(píng)委會(huì)，以NGK等世界一流品牌同類(lèi)接觸件產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)桿，按評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)給各參與單位評(píng)分和評(píng)價(jià)。參賽過(guò)程可單線聯(lián)系不公開(kāi)。
6.4 修改“接觸件銅材質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)”
現(xiàn)在國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局執(zhí)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是接觸件產(chǎn)品功能性合格的入行門(mén)檻最低標(biāo)準(zhǔn)。地區(qū)（行業(yè)）團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)要求往往高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)兼顧發(fā)展中國(guó)家現(xiàn)狀，還不是全球行業(yè)最高標(biāo)準(zhǔn)。處于全球領(lǐng)先地位的世界一流企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，才是行業(yè)最高標(biāo)準(zhǔn)。
目前部分銅加工企業(yè)還停留于滿足材料理化性能是否合格的低水平監(jiān)管階段。要實(shí)現(xiàn)“卡脖子”關(guān)鍵接觸件銅材“替代進(jìn)口”和爭(zhēng)創(chuàng)“世界一流品牌標(biāo)準(zhǔn)”奮斗目標(biāo)，必須加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，建議在政府主管部委組織領(lǐng)導(dǎo)和政策支持下，通過(guò)“政、產(chǎn)、學(xué)、研、用、金”結(jié)合，加強(qiáng)“卡脖子”關(guān)鍵接觸件銅材基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)研究，充分利用接觸件銅材產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)過(guò)程控制在線數(shù)據(jù)，通過(guò)“線上+線下”“企業(yè)+院所”數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，建立能和接觸件銅材數(shù)字化生產(chǎn)過(guò)程在線檢測(cè)相適應(yīng)的尺寸偏差、表面質(zhì)量、粗糙度、晶粒度等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)規(guī)程。充分利用智能化生產(chǎn)過(guò)程中的有用信息，通過(guò)網(wǎng)聯(lián)化建立生產(chǎn)過(guò)程在線檢測(cè)+定時(shí)（或事后抽檢，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題再100%篩選）的新型接觸件銅材質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
6.5 創(chuàng)建高可靠連接器接觸件銅材應(yīng)用研究和生產(chǎn)基地
為夯實(shí)接觸件銅材應(yīng)用基礎(chǔ)共性技術(shù)研究，破解連接器“卡脖子”關(guān)鍵材料對(duì)外依存度高難題，做到供應(yīng)鏈“自主可控”和優(yōu)化，滿足企業(yè)工藝研發(fā)、設(shè)計(jì)到運(yùn)行過(guò)程中的低碳需求，降低物流環(huán)節(jié)的能耗和碳排放，實(shí)現(xiàn)“多、快、好、省”集約化、綠色化、智能化生產(chǎn)和配送 。應(yīng)借鑒瑞士等發(fā)達(dá)國(guó)家接觸件技術(shù)集成創(chuàng)新的成功經(jīng)驗(yàn)，在國(guó)家主管部門(mén)領(lǐng)導(dǎo)和監(jiān)管下，以市場(chǎng)為導(dǎo)向，改革原有生產(chǎn)組織方式，在接觸件銅材產(chǎn)業(yè)鏈上建立聯(lián)合創(chuàng)新的合作機(jī)制，整合我國(guó)航空、航天、軍用等高可靠連接器接觸件先進(jìn)的設(shè)計(jì)，優(yōu)質(zhì)的接觸件材料，杰出的精細(xì)加工技術(shù)，富有創(chuàng)新精神的研發(fā)團(tuán)隊(duì)等資源，組建一個(gè)能為全國(guó)各行業(yè)高可靠連接器生產(chǎn)企業(yè)量身定制、一站式服務(wù)、高度技術(shù)集成的接觸件銅材應(yīng)用研究和生產(chǎn)基地。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 德國(guó)Wieland 連接器用銅帶產(chǎn)品說(shuō)明書(shū) 2024年
[2] 楊?yuàn)^為 高可靠電連接器接觸件材料的聯(lián)合創(chuàng)新研討 2013年第三屆電接插元件及相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展研討會(huì)論文集
[3] 高導(dǎo)電高性能銅合金產(chǎn)品樣本 昆山聯(lián)揚(yáng)電子材料有限公司 2022年
[4] 連接器與開(kāi)關(guān)信息 中國(guó)電科40所信標(biāo)中心 2023年第1期
[5] 連接器與開(kāi)關(guān)信息 中國(guó)電科40所信標(biāo)中心 2024年第4期
[6] 連接器與開(kāi)關(guān)信息 中國(guó)電科40所信標(biāo)中心 2022年第5期 |
