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汽車電動車零件產業應用
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★SurTec 2191 矽基水性減摩擦塗層在汽車密封件的應用技術文件4
https://www.metecsurtec.url.tw/ 德國Surtec|守仁企業METEC獨家代理
德國Surtec|守仁企業METEC獨家代理 70054 台南市中西區民生路二段128號
一、 前言:電動車時代的「銅革命」——為何單車用銅量暴增 4 倍? 在傳統內燃機(ICE)汽車中,車用銅金屬主要用於低壓電線束與小功率微型馬達,單車用銅量僅約 20 kg。然而,隨著車輛動力系統全面走向電氣化,純電動車(BEV)的核心「三電系統(電池、馬達、電控)」對高效能金屬傳導產生了前所未有的需求,使得純電車單車用銅量暴增至 80 kg 至 85 kg 以上,足足成長了近 4 倍。 在大電流、高電壓與高功率密度的極限運作環境下,「銅」不再只是單純的導線,更決定了馬達運轉效率、快充發熱控管與整車電能轉化率。如何解決銅材在加工塗覆時的附著力問題、高壓介面接觸電阻,以及銅鋁異材質連接引發的電化學腐蝕,已成為全球 OEM 與 Tier 1 供應商的研發核心。德國金屬表面處理專家 SurTec 在此方面能提供什麼先進的化學表面處理解決方案。 二、 馬達定子「髮夾扁線(Hairpin)」:槽滿率與漆包前表面清洗學 為提升驅動馬達的功率密度,傳統「圓線繞組」已迅速被「髮夾扁線(Hairpin Motor)」技術所取代。扁平銅線能將馬達定子槽滿率(Slot Fill Factor)從 45% 提升至 70% 以上,顯著降低銅損並優化散熱能力。 然而,Hairpin 銅線需經歷極高精度的成型彎折與絕緣漆膜(如 IPE / PEEK / PAI)的塗覆。若銅線表面殘留微量拉絲油、切削油或自然氧化銅膜,將直接破壞絕緣層與銅基材之間的附著力。 SurTec 技術:水性工業清洗劑與精密脫脂方案 採用 SurTec 專用水性工業清洗劑與脫脂劑(如 SurTec 130 / 140 系列),能在不傷銅基材的前提下,徹底去除 Hairpin 扁線微觀表面的有機污染與氧化物。乾淨無瑕的金屬介面能大幅提升絕緣漆膜的附著強度,防止馬達在高溫、高壓動態運轉下因絕緣層剝落而引發短路與擊穿。 《馬達定子「髮夾扁線(Hairpin)」與傳統圓線技術解析圖》 三、 高壓線束與 Busbar(母排):追求「極低接觸電阻」與防銅綠 電動車快充系統普遍邁向 800V 高壓平台,快充電流可高達 400A 至 500A。在高壓電池包內部與電控系統之間,大量使用銅母排(Busbar)與高壓大電流線束端子。 根據焦耳定律((P = I^2R),在高電流下,即使連接介面存在毫歐姆級(mΩ)的微小接觸電阻,也會轉化為劇烈的熱能累積,導致電能損耗、組件過熱老化,嚴重時甚至引發熱失控。 低接觸電阻鍍層(鍍銀 / 鍍錫 / 化學鎳 Electroless Nickel) SurTec 提供專為高壓 Busbar 與導電端子開發的鍍層技術:極低接觸電阻(Low Contact Resistance): 形成極薄且高度均勻的金屬保護層,顯著降低導電介面阻抗,防止大電流通過時產生局部過熱。長效防氧化與防銅綠: 徹底阻絕高溫潮濕環境下的氧化反應,避免銅表面發黑或生成綠色銅銹(碱式碳酸銅),確保車輛全壽命週期內導電性能零衰減。 四、 鋼鋁混合與銅鋁接合(Cu-Al Joints):防範電化學腐蝕(Galvanic Corrosion) 在電動車輕量化趨勢下,業界廣泛採用「銅鋁複合端子」或「銅 Busbar 連接鋁製電池極柱(Cell Terminals)」。然而,銅(電位約 +0.34V)與鋁(電位約 -1.66V)之間存在巨大的標準電位差(高達 2.0V)。 一旦水分或鹽霧侵入銅鋁接觸介面,會迅速形成原電池反應,電位較低的鋁金屬將作為陽極(Anode)發生劇烈的電化學腐蝕(Galvanic Corrosion),導致連接點電阻暴增、結構斷裂與電池包滲水。 SurTec 技術:專用隔離防腐鍍層與乾式保護膜 SurTec 開發出用於異材質接觸介面的專用隔離防腐鍍層與乾式防護膜(如 SurTec Coat 系列與絕緣鈍化保護劑)。能在銅鋁金屬介面建立高度緻密的化學與電化學屏障,徹底切斷電位傳導與電解質通道,防止電化學腐蝕發生,確保高壓系統的長效安全 五、 三電系統關鍵部位與 SurTec 表面處理技術對照表 三電系統應用部位 核心材料類型 工程痛點與挑戰 SurTec 關鍵表面處理技術方案 馬達定子 Hairpin 扁線 高純度無氧銅 (OFC) 扁線 油污氧化導致漆包絕緣層剝落短路 SurTec 水性工業清洗與精密脫脂劑(提升漆膜附著力) 高壓 Busbar 母排與端子 紫銅 / 銅合金導電排 高接觸電阻引發發熱損耗、銅發黑 SurTec 鍍銀 / 鍍錫與化學鎳 (Electroless Nickel)(極低阻抗、防銅綠) 銅鋁異材質接合件 (Cu-Al) 銅端子 + 鋁導線 / 鋁極柱 電位差過大引發劇烈電化學腐蝕 SurTec 專用隔離防腐鍍層 / 乾式保護膜(切斷電位傳導) 六、常見問題(FAQ Section) Q1:為什麼純電動車(BEV)單車用銅量會比傳統燃油車暴增 4 倍? 答: 因為純電動車新增了三大核心高壓系統:高容量鋰電池包內部的銅 Busbar、驅動馬達定子內的高密度銅線繞組(如 Hairpin 扁線),以及連接電池、逆變器與馬達的高壓大電流粗線束,使得單車用銅量由約 20 kg 飆升至 80~85 kg 以上。 Q2:SurTec 工業清洗劑對馬達 Hairpin 扁線有何關鍵作用? 答: Hairpin 扁線在成型時會殘留加工油污與微觀氧化層。SurTec 水性清洗劑能在不傷銅基材的前提下徹底去油去氧化,極化銅表面,使後續絕緣漆(如 PEEK / IPE)能緊密附著,防止馬達在高溫高速運轉下絕緣層剝落產生電弧短路。 Q3:高壓系統中的銅鋁接合件(Copper-Aluminum Joints)如何防止腐蝕? 答: 銅與鋁直接接觸會因巨大電位差產生強烈的電化學腐蝕。透過塗覆 SurTec 專用隔離防腐鍍層或乾式絕緣保護膜,可在兩者介面建立物理與電學屏障,隔絕濕氣與電解質,確保異材質連接點長期穩定。 七、 結論 在純電動車三電系統邁向高電壓、大電流與極致輕量化的浪潮中,「銅材料的表面保護學」直接關乎車輛的運轉效率與安全生命線。從 Hairpin 扁線的精密脫脂、高壓 Busbar 的極低接觸電阻鍍層,到銅鋁異質金屬的電化學防腐,德國 SurTec 提供的一站式表面處理技術,無疑是現代 EV 供應鏈實現高能效與高品質的核心戰略基石。 https://www.metecsurtec.url.tw/hot_529976.html ★【三電系統核心】純電車用銅量暴增 4 倍!馬達定子「髮夾扁線(Hairpin)」與高壓線束材料學,與Surtec先進的化學表面處理解決方案。 2026-08-28 2027-08-28
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半導體與高階製造表面處理製程化學藥劑與工業潤滑應用 SurTec|OKS與Klüber工業潤滑整合商品 德國原廠授權代理

金屬表面處理藥劑(前處理(清洗)/電鍍製程添加劑/後處裡(鈍化封孔))與高階工業潤滑應用,支援半導體、精密製造與設備產業。協助提升製程穩定性、設備可靠度與整體生產效率。

SurTec 2191 矽基水性減摩擦塗層在汽車密封件的應用技術文件

目錄

前言

一、汽車密封件為何需要減摩擦塗層

二、SurTec 2191 矽基水性減摩擦塗層簡介

三、SurTec 2191 在汽車密封件的應用優勢

  1. 降低摩擦係數與提升滑順度
  2. 降低組裝力與減少刮傷
  3. 提高耐磨性與延長壽命
  4. 防止卡滯(Stick-Slip)與異音

四、SurTec 2191 在汽車密封件的實際應用位置

  1. 避震器油封(Shock Absorber Rod Seal)
  2. 避震器防塵封(Dust Seal)
  3. 避震器 O 型環(O-Ring)
  4. 避震器導向環(Guide Ring)
  5. 轉向系統密封件(Steering System Seals)
  6. 煞車系統密封件(Brake System Seals)
  7. 燃油噴射系統密封件(Fuel Injection System Seals)
  8. 空調壓縮機密封件(AC Compressor Seals)
  9. 變速箱密封件(Transmission Seals)
  10. 電池冷卻系統密封件(EV Battery Cooling System Seals)
  11. 水泵及冷卻系統密封件(Water Pump & Cooling System Seals)
  12. 感測器密封件(Sensor Seals)

五、結論

 

前言

汽車密封件在動態運作時常面臨摩擦、磨耗和異音等問題,這些問題會降低密封件的性能與壽命。減摩擦塗層技術正是針對這些挑戰而發展出的解決方案。本技術文件將介紹一種矽基水性減摩擦塗層 SurTec 2191,說明其在汽車密封件上的應用原理與優勢,並列出常見的汽車密封件應用位置。SurTec 2191 主要用於橡膠密封件表面,在生產階段塗佈,形成低摩擦且耐久的塗層,以解決密封件在動態運作時的各種問題。

 

一、汽車密封件為何需要減摩擦塗層

汽車密封件通常屬於動態密封系統,例如避震器的活塞桿、轉向系統的齒條、煞車卡鉗的活塞等都會在運作過程中不斷往復滑動或旋轉。在這些動態摩擦情境下,橡膠密封件容易產生以下問題:

◆異音(Squeak Noise:密封件摩擦時可能發出尖銳的異音,影響乘車舒適性。

◆卡滯現象(Stick-Slip:當靜摩擦力大於動摩擦力時,密封件可能在啟動時出現卡滯或抖動,隨後突然滑動,造成不穩定的動作和異音。

◆初期阻力過大:沒有塗層的密封件在初始滑動時會有較大阻力,影響系統的順暢度。

◆密封件翻唇:摩擦熱可能使密封件唇口翻起,降低密封效果。

◆壽命縮短:持續摩擦會加速橡膠磨損,縮短密封件的使用壽命,間接影響整體系統壽命。

上述問題在汽車避震器、轉向系統、煞車系統等部位非常常見。減摩擦塗層的作用即在於降低橡膠密封件的摩擦係數,改善滑動順暢度,從而解決異音、卡滯和磨耗等問題,延長密封件與系統的壽命。

 

二、SurTec 2191 矽基水性減摩擦塗層簡介

SurTec 2191 是一種矽基水性減摩擦塗層,專為橡膠密封件設計。它是一種水性塗料,乾燥固化後在橡膠表面形成一層低摩擦耐久的塗膜。
SurTec 2191 不含溶劑,具有環保特性,並可在常規烘烤工藝下固化。塗層厚度約為
5–7 μm,能牢固地黏附在橡膠表面,不會隨著密封件的動態運動脫落。這層塗膜由矽酮聚合物組成,具有潤滑性和化學穩定性,可在各種溫度和環境條件下提供長期的減摩擦效果。

在生產流程上,SurTec 2191 是在密封件成型後、組裝前的階段進行塗佈。橡膠密封件完成製造和清洗後,會經過噴塗或浸漬塗佈工藝均勻地覆上 SurTec 2191,然後在 120°C 左右烘烤 使其固化。固化後,密封件表面形成一層透明的薄膜,提供持久的低摩擦性能。當密封件被安裝到汽車系統後,這層塗層將持續發揮作用,減少動態摩擦帶來的各種問題。

 

三、SurTec 2191 在汽車密封件的應用優勢

SurTec 2191 矽基水性減摩擦塗層在汽車密封件上的應用,帶來多方面的優勢:

 

  1. 降低摩擦係數與提升滑順度

塗佈 SurTec 2191 後,橡膠密封件的摩擦係數明顯降低,使滑動更加平順。這意味著活塞桿、轉向齒條等運動部件在密封件上滑動時,阻力減小,不會出現抖動卡住的現象。低摩擦係數還能減少啟動時的靜摩擦力,從而避免卡滯現象,使系統動作更加平穩。此外,平滑的滑動減少了摩擦產生的熱量,降低了密封件唇口翻起或老化的風險,提升整體滑順度和舒適性。

 

  1. 降低組裝力與減少刮傷

對於需要組裝到汽車部件上的密封件,SurTec 2191 塗層能顯著降低組裝時的摩擦力,使安裝更為輕鬆。降低組裝力不僅節省人工和時間,還能避免密封件在裝配過程中被刮傷或翻轉。無塗層的密封件在裝入活塞桿或孔位時,可能因為摩擦力過大而導致表面刮傷,甚至唇口翻轉,影響密封效果。SurTec 2191 的潤滑作用使密封件更易滑入定位,減少了刮傷和翻唇的機率,提高了組裝良率和效率。

 

  1. 提高耐磨性與延長壽命

摩擦會加速橡膠的磨耗,而 SurTec 2191 塗層在密封件表面形成了一層耐磨保護層。這層矽基塗膜具有良好的抗磨性能,可減緩橡膠因摩擦而產生的磨損。實際應用顯示,塗有 SurTec 2191 的密封件在同等條件下磨損率降低,壽命明顯延長。延長密封件壽命也就等於延長了汽車相關系統的壽命,減少維修和更換頻率,降低維護成本。

 

  1. 防止卡滯(Stick-Slip)與異音

卡滯現象在汽車動態密封中是一個常見問題。當靜摩擦係數過高時,密封件可能在初始滑動時卡住,隨後突然滑動,產生明顯的抖動和異音。SurTec 2191 通過降低靜摩擦,有效地解決了這一問題。塗層提供了均勻的低摩擦表面,使密封件在啟動時能平穩地滑動,避免了卡滯和隨之而來的異音。實際使用案例表明,應用 SurTec 2191 後,密封件的啟動力降低,異音問題明顯減少,系統運作更加平順安靜。

以下圖表進一步說明了 SurTec 2191 減摩擦塗層對密封件性能的多方面提升效果。

Data Source: [surtec.com]

總的來說,SurTec 2191 矽基水性減摩擦塗層為汽車密封件帶來了全面的性能提升,包括降低摩擦、提升滑順度、降低組裝力、減少磨損和異音等。這些優勢使汽車相關系統更加可靠、高效,並延長了整體壽命。

 

四、SurTec 2191 在汽車密封件的實際應用位置

SurTec 2191 減摩擦塗層已廣泛應用於各種汽車動態密封件上,以解決其摩擦和磨耗問題。以下列出常見的應用位置,並說明在該位置塗佈 SurTec 2191 的作用:

  1. 避震器油封(Shock Absorber Rod Seal)

位置:避震器活塞桿與油封唇口接觸的部位。

作用:避震器的油封是典型的動態密封,活塞桿高速上下運動時,油封唇口與桿表面不斷摩擦。塗佈 SurTec 2191 後,油封唇口表面形成低摩擦塗層,使活塞桿滑動更順暢,減少摩擦阻力和異音。同時,塗層降低了啟動時的阻力,避免卡滯現象,並延長油封的壽命。

  1. 避震器防塵封(Dust Seal

位置:避震器外部的防塵封,防止灰塵進入油封。

作用:防塵封通常與活塞桿有接觸或摩擦。塗佈 SurTec 2191 可以避免防塵封與桿之間的乾摩擦異音,提高防塵封的潤滑性能,防止其在長期使用中因摩擦而硬化或產生噪音。

  1. 避震器 O 型環(O-Ring

位置:避震器內部的各種 O 型環,例如活塞與缸筒間的密封 O 型環等。

作用:避震器的 O 型環在活塞運動時承受動態壓力。塗佈 SurTec 2191 後,O 型環表面變得滑順,減少活塞運動時的摩擦阻力和磨耗。這有助於防止 O 型環的翻轉和損傷,並提高密封效果。

  1. 避震器導向環(Guide Ring

位置:避震器內部的導向環,用於引導活塞桿並承受側向力。

作用:導向環與活塞桿表面有摩擦接觸。塗佈 SurTec 2191 可降低導向環與桿之間的摩擦,減少啟動阻力,使活塞運動更加平順。同時,塗層保護導向環免受磨損,延長其使用壽命。

  1. 轉向系統密封件(Steering System Seals

位置:方向機構中的密封件,例如轉向齒條密封、轉向閥體 O 型環等。

作用:轉向系統在操舵時齒條往復運動,需要低阻力和平穩滑動。塗佈 SurTec 2191 於轉向密封件,可降低齒條滑動時的摩擦,避免方向盤卡滯,並減少轉向系統的異音。這提升了轉向系統的操控順暢度和舒適性。

  1. 煞車系統密封件(Brake System Seals

位置:煞車卡鉗活塞密封、煞車主缸密封等。

作用:煞車系統的活塞在制動時需要快速滑動且啟動力低。塗佈 SurTec 2191 可確保煞車活塞滑動順暢,避免制動時出現異音,並提高密封件的耐久性。低摩擦還有助於縮短制動反應時間,提升煞車性能。

  1. 燃油噴射系統密封件(Fuel Injection System Seals)

位置:噴油嘴 O 型環、燃油軌密封等。

作用:燃油噴射系統對組裝精度要求高。塗佈 SurTec 2191 可降低噴油嘴或燃油軌密封件的組裝力,避免 O 型環在安裝時被刮傷或翻轉,並保證燃油系統的可靠密封。同時,塗層減少了燃油壓力下的摩擦,防止密封件因長期摩擦而老化。

  1. 空調壓縮機密封件(AC Compressor Seals

位置:空調壓縮機的各種密封件,如軸封、氣缸密封等。

作用:空調壓縮機運轉時,密封件承受高壓和高速旋轉摩擦。塗佈 SurTec 2191 可降低壓縮機密封的摩擦阻力,提高旋轉平順度,減少異音。此外,塗層還能防止冷媒洩漏,並延長密封件的壽命,確保空調系統高效穩定運作。

  1. 變速箱密封件(Transmission Seals

位置:變速箱內的密封件,如變速箱輸出軸油封、變速箱閥體 O 型環等。

作用:變速箱在換檔時需要平穩且低摩擦的滑動。塗佈 SurTec 2191 於變速箱密封件,可減少齒輪軸或閥體滑動時的阻力,避免變速箱異音,並防止密封件磨損。這提高了變速箱的運轉平順性和可靠性。

  1. 電池冷卻系統密封件(EV Battery Cooling System Seals)

位置:電動車電池組的冷卻板密封、快接頭 O 型環等。

作用:電動車的冷卻系統在高壓下運作,且需要自動化組裝。塗佈 SurTec 2191 可降低冷卻板密封件的插入阻力,使 O 型環更容易套入,減少人工組裝的困難。同時,塗層防止 O 型環在自動裝配時翻轉或損傷,確保電池冷卻系統的可靠密封。

  1. 水泵及冷卻系統密封件(Water Pump & Cooling System Seals)

位置:發動機水泵的軸封、冷卻水管接頭 O 型環等。

作用:水泵軸封在高速旋轉下承受摩擦和壓力。塗佈 SurTec 2191 可降低軸封的摩擦,減少水泵異音並延長軸封壽命。此外,冷卻水管接頭的 O 型環塗層可降低安裝時的插入阻力,避免 O 型環被刮傷,確保冷卻系統的密封效果。

  1. 感測器密封件(Sensor Seals

位置:各種汽車感測器的密封件,如 ABS 輪速感測器密封、壓力感測器密封等。

作用:感測器通常採用插入式密封,例如 O 型環套入感測器探頭。塗佈 SurTec 2191 可降低插入阻力,使密封件更容易安裝,並防止 O 型環在插入時捲曲或損傷。這保證了感測器在長期使用中的可靠密封,提高了感測器的精度和壽命。

以上列出的應用位置僅是部分範例,實際上 任何需要動態密封且有摩擦問題的部位 都可考慮塗佈 SurTec 2191 減摩擦塗層。汽車製造商和密封件供應商通常會根據產品需求,在設計階段選擇適當的密封件並指定塗層處理。例如,很多汽車避震器廠會要求密封件供應商提供 「低摩擦塗層密封件」,而 SurTec 2191 正是滿足這一需求的典型解決方案。

 

五、結論

SurTec 2191 矽基水性減摩擦塗層為汽車密封件提供了有效的摩擦控制方案。它在密封件生產階段應用,形成一層持久的低摩擦塗膜,顯著降低了橡膠密封件的摩擦係數,提高了滑動順暢度。得益於這一塗層,汽車密封件在動態運作中能夠減少異音、卡滯和磨耗問題,延長壽命,並降低組裝難度。實際應用證明,SurTec 2191 可廣泛應用於避震器、轉向系統、煞車系統、燃油系統、空調系統、變速箱、電池冷卻系統、水泵及感測器等多種汽車密封件上,為各類汽車動態密封提供了可靠的解決方案。

總的來說,SurTec 2191 的應用不僅提升了密封件本身的性能,也間接提高了汽車相關系統的可靠性和舒適性。對於汽車製造商和密封件供應商而言,採用減摩擦塗層技術是提高產品品質和競爭力的重要手段。在未來,隨著汽車行業對動態密封性能要求的不斷提高,類似 SurTec 2191 的減摩擦塗層技術將在更多領域得到應用和發展。