本發(fā)明涉及一種新能源汽車用高壓鋁排及其制備方法，屬于新能源。

背景技術(shù)：

1、在新能源汽車中，鋁材因其輕量化、高強(qiáng)度和良好的導(dǎo)電性能，被廣泛應(yīng)用于汽車部件。高壓鋁排是新能源汽車高壓電氣系統(tǒng)的關(guān)鍵導(dǎo)電部件，主要用于動(dòng)力電池組之間的連接、電機(jī)及電控系統(tǒng)之間的電力傳輸快充接口等場(chǎng)景，這一使用場(chǎng)景需要滿足高導(dǎo)電、輕量化、耐腐蝕及高可靠性的綜合要求。在高壓鋁排作為高壓電氣系統(tǒng)的導(dǎo)電部件使用時(shí)，由于高壓、高濕、高振動(dòng)、高腐蝕性的工作環(huán)境，對(duì)高壓鋁排的防腐要求和導(dǎo)電性能要求更高，高壓鋁排的性能可靠性是新能源汽車高壓電氣系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵因素之一。在鋁材表面制備氧化層后，一般需要在其表面覆蓋屏蔽層，當(dāng)前市面上高壓鋁排普遍存在氧化層與屏蔽層之間結(jié)合不緊密、使用一段時(shí)間后出現(xiàn)屏蔽層剝落、氧化層耐腐蝕度不足的問題。屏蔽層的緊密程度與氧化層的耐腐蝕性對(duì)新能源車鋁排的壽命與性能影響較大，如何提升氧化層與屏蔽層之間的結(jié)合緊密度，提升鋁排的使用壽命成為業(yè)內(nèi)需要解決的重要問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述背景技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供一種新能源汽車用高壓鋁排，包括內(nèi)到外設(shè)置的鋁合金導(dǎo)體、氧化層及屏蔽層，所述氧化層為微弧氧化層，所述屏蔽層為含有ni金屬的pa12復(fù)合材料。

2、本發(fā)明的一種新能源汽車用高壓鋁排采用微弧氧化三氧化鋁氧化層，氧化層外復(fù)合ni金屬的pa12材料，相比普通氧化層結(jié)構(gòu)，其耐腐蝕性、耐磨性及絕緣性更強(qiáng)，ni金屬摻雜的pa12復(fù)合材料與氧化層之間的結(jié)合力更加緊密，在使用過程中更不容易出現(xiàn)氧化層與屏蔽層剝離現(xiàn)象，有效延長(zhǎng)鋁排使用壽命，確保高壓電氣系統(tǒng)穩(wěn)定。通過微弧氧化技術(shù)形成的氧化層厚度均勻，有效提升了鋁排的耐腐蝕性能，同時(shí)ni金屬的加入增強(qiáng)了屏蔽層的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，進(jìn)一步保障了高壓鋁排在復(fù)雜環(huán)境下的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

3、進(jìn)一步或可選地，所述pa12復(fù)合材料中摻雜5-10?wt%的馬來酸酐接枝共聚物、10%的玻璃纖維。這種復(fù)合材料可顯著增強(qiáng)材料的力學(xué)性能和熱導(dǎo)率，進(jìn)一步提升了高壓鋁排在極端環(huán)境下的穩(wěn)定性和耐久性，確保了新能源汽車高壓電氣系統(tǒng)的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。加入玻璃纖維可以有效提升pa12復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度、剛性和抗沖擊性，使其在受機(jī)械振動(dòng)、沖擊或長(zhǎng)期應(yīng)力下保持外部結(jié)構(gòu)的完整性，防止材料開裂或者變形，保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4、除此之外，本發(fā)明還提供一種新能源汽車用高壓鋁排的制備方法，包括如下步驟：

5、s1、對(duì)鋁排進(jìn)行拋光、除油、中和、水洗處理；

6、s2、對(duì)鋁排進(jìn)行微弧氧化處理，形成氧化層；

7、s3、對(duì)完成微弧氧化后的鋁排進(jìn)行水洗，水洗后進(jìn)行烘干處理；

8、s4、對(duì)完成烘干的工件包覆屏蔽層。

9、本發(fā)明采用預(yù)先處理再進(jìn)行微弧氧化的方法形成氧化層，相比傳統(tǒng)的直接氧化工藝，氧化層與基體結(jié)合更為牢固，表面光潔度更高，有效減少了腐蝕介質(zhì)侵入的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步提升了鋁排的整體性能和使用壽命。采用該方法制備的三氧化鋁微弧氧化層可使得鋁排的擊穿電壓高達(dá)1000v/μm，遠(yuǎn)高于新能源汽車高壓系統(tǒng)要求的800v/μm，氧化層耐受鹽霧腐蝕時(shí)間可達(dá)到1000小時(shí)以上，更加適應(yīng)潮濕、鹽霧等惡劣環(huán)境。

10、進(jìn)一步或可選地，所述微弧氧化處理過程中采用交流模式進(jìn)行處理，微弧氧化處理過程中控制電解溫度為40℃以下，并在微弧氧化過程中對(duì)電解液進(jìn)行攪拌。該處理方法中采用交流電源，通過周期改變電場(chǎng)方向，避免了直流模式下的單極極化效應(yīng)，使得鋁排表面各區(qū)域的微弧放電更加均勻，形成致密且無(wú)裂紋的氧化鋁氧化層，抑制因單向電流導(dǎo)致的金屬離子過度溶解，避免表面出現(xiàn)燒蝕坑或者微孔缺陷。此工藝不僅提升了氧化層的均勻性和致密性，還顯著增強(qiáng)了鋁排的耐腐蝕性和電絕緣性能，確保其在高壓環(huán)境下的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

11、進(jìn)一步或可選地，所述鋁排進(jìn)行微弧氧化處理后的氧化層厚度為0.01um-1mm?，孔隙率為5~10%。在實(shí)際操作過程中，可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合調(diào)整氧化層厚度，只需滿足新能源汽車高壓系統(tǒng)要求即可。在實(shí)際生產(chǎn)中一般采用10~100μm中厚層，當(dāng)需要在高鹽霧、高振動(dòng)區(qū)域工作時(shí)，可通過厚氧化層提供防護(hù)。具體操作中，可將氧化層厚度增加至100μm~1mm。在實(shí)際操作中還可以通過控制涂層孔隙率調(diào)節(jié)熱應(yīng)力大小，涂層孔隙率越小，氧化涂層與鋁基體之間的熱應(yīng)力越小，因膨脹系數(shù)不一致導(dǎo)致的高溫工況下涂層開裂的可能性越低。

12、進(jìn)一步或可選地，所述微弧氧化處理過程中電壓范圍為0～600v，頻率＞1khz，在微弧氧化過程中需要注意對(duì)電壓進(jìn)行逐級(jí)調(diào)節(jié)。在建立基礎(chǔ)氧化膜的初始階段采用低于300v的低電壓狀態(tài)，起弧階段采用300~450v的中電壓狀態(tài)以提升涂層的硬度與致密性，平衡其韌性和絕緣性；在完成起弧操作后，將電壓維持在450v以上使氧化層進(jìn)行加速遷移和累積，在累積過程中需要注意對(duì)電解液進(jìn)行降溫和攪拌處理，在實(shí)際操作中循環(huán)冷卻和機(jī)械攪拌效果更佳。

13、進(jìn)一步或可選地，所述pa12復(fù)合材料厚度為0.2-0.6mm，在實(shí)際操作中，當(dāng)需要滿足低頻段的屏蔽需求（se＞30db）時(shí)采用較小的材料厚度，當(dāng)需要滿足高頻段的屏蔽需求（se＞50db）時(shí)則適當(dāng)增加材料厚度，確保電磁屏蔽效果。通過精確控制電壓和電解液參數(shù)，可在不同應(yīng)用場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的氧化層性能，既保障了鋁排的機(jī)械強(qiáng)度，又提升了其在復(fù)雜環(huán)境中的可靠性和使用壽命。

14、進(jìn)一步或可選地，進(jìn)行所述絕緣包覆步驟s4所述之前，對(duì)氧化層表面進(jìn)行等離子活化處理，該過程可有效去除微弧氧化過程中附著的微量油脂、粉塵或者電解液分解產(chǎn)物，并剝除氧化層表面在空氣中吸收水分子或者形成的羥基弱結(jié)合層，避免后續(xù)包覆過程中產(chǎn)生的界面缺陷。在等離子活化處理過程中，等離子體活性物質(zhì)與氧化層表面反應(yīng)生成大量含氧極性基團(tuán)，可大幅度提升氧化層的表面能，有效改善pa12與氧化層之間的潤(rùn)濕性，形成更強(qiáng)的結(jié)合界面，提升氧化層與pa12之間的機(jī)械互鎖強(qiáng)度。

15、進(jìn)一步或可選地，完成所述等離子活化流程后，在氧化層表面噴涂硅烷偶聯(lián)劑，硅烷偶聯(lián)劑的一端為可水解的烷氧基，另一端為有機(jī)官能團(tuán)，水解后的硅烷偶聯(lián)劑可以與等離子活化后的氧化層通過縮合形成穩(wěn)定的si-o-al共價(jià)鍵，其有機(jī)官能團(tuán)部分可以與pa12中的馬來酸酐接枝共聚物部分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵連接，從而進(jìn)一步提升pa12與氧化層之間的界面結(jié)合強(qiáng)度，緩解氧化層與pa12之間的熱膨脹系數(shù)差異，有效抑制熱循環(huán)下的界面開裂。

16、進(jìn)一步或可選地，所述等離子活化流程中，活化氣體源為o2，輸入功率為80w，處理時(shí)間為3min。上述處理過程中，o2等離子體通過高能電子碰撞解離為活性氧離子，與氧化層的表面羥基反應(yīng)后生成高密度的含氧極性基團(tuán)，顯著提升氧化層與pa12之間的表面能作用活性。相比其他處理過程，該流程并不會(huì)處理破壞微弧氧化層的主晶相，其引入的-cooh基團(tuán)與硅烷偶聯(lián)劑發(fā)生酸堿相互作用，使硅烷膜結(jié)合強(qiáng)度得到進(jìn)一步提升。

17、采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下的有益效果：

18、（1）本發(fā)明的一種新能源汽車用高壓鋁排采用微弧氧化三氧化鋁氧化層，氧化層外采用復(fù)合ni金屬的pa12材料，相比普通氧化層結(jié)構(gòu)，其耐腐蝕性、耐磨性及絕緣性更強(qiáng)，ni金屬摻雜的pa12復(fù)合材料與氧化層之間的結(jié)合力更加緊密，在使用過程中更不容易出現(xiàn)氧化層與屏蔽層剝離現(xiàn)象。該方案可以有效延長(zhǎng)鋁排使用壽命，確保高壓電氣系統(tǒng)穩(wěn)定。通過微弧氧化技術(shù)形成的氧化層厚度均勻，有效提升了鋁排的耐腐蝕性能，同時(shí)ni金屬的加入增強(qiáng)了屏蔽層的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，進(jìn)一步保障了高壓鋁排在復(fù)雜環(huán)境下的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

19、（2）本發(fā)明的一種新能源汽車用高壓鋁排的pa12復(fù)合材料摻雜5-10?wt%的馬來酸酐接枝共聚物、10%的玻璃纖維，顯著增強(qiáng)了材料的力學(xué)性能和熱導(dǎo)率，進(jìn)一步提升了高壓鋁排在極端環(huán)境下的穩(wěn)定性和耐久性，確保了新能源汽車高壓電氣系統(tǒng)的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。

20、（3）本發(fā)明還提供一種新能源汽車用高壓鋁排的制備方法，采用先預(yù)處理后進(jìn)行微弧氧化的方法形成氧化層，相比傳統(tǒng)的直接氧化工藝，氧化層與基體結(jié)合更為牢固，表面光潔度更高，有效減少了腐蝕介質(zhì)侵入的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步提升了鋁排的整體性能和使用壽命。采用該方法制備的三氧化鋁微弧氧化層可使得鋁排的擊穿電壓高達(dá)1000v/μm，遠(yuǎn)高于新能源汽車高壓系統(tǒng)要求的800v/μm，氧化層耐受鹽霧腐蝕時(shí)間可達(dá)到1000小時(shí)以上，更加適應(yīng)潮濕、鹽霧等惡劣環(huán)境。

21、（4）本發(fā)明一種新能源汽車用高壓鋁排的制備方法采用交流模式進(jìn)行微弧氧化處理，處理過程中采用交流電源通過周期改變電場(chǎng)方向，避免了直流模式下的單極極化效應(yīng)，可使得鋁排表面各區(qū)域的微弧放電更加均勻，形成致密且無(wú)裂紋的氧化鋁氧化層，抑制因單向電流導(dǎo)致的金屬離子過度溶解，避免表面出現(xiàn)燒蝕坑或者微孔缺陷。

22、（5）本發(fā)明的一種新能源汽車用高壓鋁排的制備方法控制氧化層厚度與孔隙率，可根據(jù)產(chǎn)品使用環(huán)境調(diào)整其氧化層厚度與孔隙率，滿足實(shí)際使用環(huán)境需求。

23、（6）本發(fā)明的一種新能源汽車用高壓鋁排的制備方法在微弧氧化處理過程中采用階梯式電壓調(diào)節(jié)方案，使陶瓷涂層在生成過程中可兼顧韌性與絕緣性，避免了因電壓驟變導(dǎo)致的涂層應(yīng)力集中，確保了涂層的均勻性和致密性，進(jìn)一步提升了鋁排的耐久性和可靠性，適應(yīng)了新能源汽車高壓系統(tǒng)的嚴(yán)苛要求。

24、（7）本發(fā)明的一種新能源汽車用高壓鋁排的制備方法在制備pa12復(fù)合層的過程中控制屏蔽層厚度，可根據(jù)屏蔽需求控制屏蔽層厚度，可以滿足不同需求的屏蔽效果。

25、（8）本發(fā)明的一種新能源汽車用高壓鋁排的制備方法在進(jìn)行進(jìn)行屏蔽層包覆之前，對(duì)氧化層表面進(jìn)行等離子活化處理，等離子體活性物質(zhì)與氧化層表面反應(yīng)生成大量含氧極性基團(tuán)，可大幅度提升氧化層的表面能，有效改善pa12與氧化層之間的潤(rùn)濕性，形成更強(qiáng)的結(jié)合界面，提升氧化層與pa12之間的機(jī)械互鎖強(qiáng)度。通過精確控制電壓和電解液參數(shù)，可在不同應(yīng)用場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的氧化層性能，既保障了鋁排的機(jī)械強(qiáng)度，又提升了其在復(fù)雜環(huán)境中的可靠性和使用壽命。

26、（9）本發(fā)明的一種新能源汽車用高壓鋁排的制備方法在完成等離子活化流程后，在氧化層表面噴涂硅烷偶聯(lián)劑，水解后的硅烷偶聯(lián)劑可以與等離子活化后的氧化層通過縮合形成穩(wěn)定的si-o-al共價(jià)鍵，進(jìn)一步提升pa12與氧化層之間的界面結(jié)合強(qiáng)度，緩解氧化層與pa12之間的熱膨脹系數(shù)差異，有效抑制熱循環(huán)下的界面開裂。

27、（10）本發(fā)明的離子活化流程的活化氣體源為o2，o2等離子體通過高能電子碰撞解離為活性氧離子，與氧化層的表面羥基反應(yīng)，生成高密度的含氧極性基團(tuán)，顯著提升氧化層與pa12之間的表面能作用活性，該流程并不會(huì)處理破壞微弧氧化層的主晶相，其引入的-cooh基團(tuán)與硅烷偶聯(lián)劑發(fā)生酸堿相互作用，使硅烷膜結(jié)合強(qiáng)度得到進(jìn)一步提升。