超卓航科:航空技术赋能汽车热管理,稳步探索第二增长曲线

互联网
2026
08/11
18:01
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如果说航空零部件与泛半导体零部件业务,展现了超卓航科(科创板,股票代码:688237)在“高精尖”定制化领域的技术纵深,那么将冷喷涂固态增材制造技术导入新能源汽车芯片散热及热管理零部件,则是这套脱胎于航空的工艺体系,向“高通量、规模化、标准化”现代汽车制造体系的一次坚定跨越。这将是公司依托核心技术培育第二增长曲线的重要落子,也是其底层工艺在面对庞大工业市场时,适应性与成本弹性的一次真实检验。

当前,新能源汽车产业正从单纯的“电动替代”迈向“高压快充与智能化”的深水区。随着800V高压电气架构加速普及,以及以碳化硅(SiC)为代表的宽禁带(国内通称第三代)半导体功率模块规模化上车,电控系统的功率密度与热流密度持续攀升。功率器件在大电流、高频开关工况下产生的热量若不能及时导出,轻则触发降额保护、导致性能衰减,重则造成结温超限、器件失效。热管理链路的传导效率,不仅关系到三电系统的安全性与使用寿命,更直接影响着整车的续航表现与补能体验。在竞争高度充分的赛道上,如何做出兼顾导热能力、轻量化与成本的散热底板,成为整个供应链共同面对的课题。

材料本身就摆出了一道难题。纯铜导热系数约398 W/(m·K),是水冷板当之无愧的性能标杆,但密度约8.9 g/cm³、原料价格高企,与整车轻量化及降本诉求存在天然矛盾;纯铝密度仅约2.7 g/cm³,轻而经济,导热系数却只有约237 W/(m·K)。于是“铜铝复合”成为行业公认的优选路线——以铝合金构筑水冷板的主体结构与流道,仅在与芯片直接接触的核心区域复合一层铜,由铜层担纲“热扩散层”,迅速摊开芯片正下方的热点,再交由铝基流道与冷却液完成换热。

真正的门槛在于:铜与铝如何可靠地结合在一起。二者熔点与热膨胀系数差异悬殊,且属于有限互溶体系,传统的钎焊、熔化焊等高温工艺极易在界面生成Cu–Al系脆性金属间化合物(如CuAl₂、Cu₉Al₄)。这层“脆壳”既削弱界面的力学强度、在冷热交替与车辆颠簸中埋下开裂与漏液的隐患,又会抬高界面热阻,把铜层本应带来的导热收益重新吃掉。

正是在这道冶金难题面前,超卓航科凭借深厚的冷喷涂(Cold Spray)固态增材制造积淀,给出了一条从底层物理机制出发的破局路径。与高温钎焊、热喷涂截然不同,冷喷涂是一个“以速度代替温度”的纯固态动能沉积过程:载气(通常为氮气或氦气)经预热后通过拉瓦尔(缩放)喷管加速至超音速,喷管出口马赫数通常在2—4量级;粒径5—45 μm的高纯铜粉被裹挟其中,以500—1500 m/s的速度飞出。当颗粒速度越过“临界速度”这道门槛,铜粉便如同微型炮弹般轰击在铝合金基体表面——全程不发生任何熔化,却在撞击的瞬间将巨大动能转化为剧烈的塑性变形与绝热剪切失稳:颗粒被压扁、嵌入基体,同时挤破表面氧化膜,让新鲜金属面直接相拥。一个以机械互锁为主、并在局部形成冶金结合的高强界面,就此诞生。

低热输入,带来的是一连串连锁优势。由于全程无高温熔化,Cu–Al脆性金属间化合物的生成与界面高温氧化被显著抑制,传统工艺难以回避的界面冶金反应被有效绕开;涂层经剧烈塑性变形后晶粒细化、致密度高(孔隙率低于1%),并普遍带有残余压应力,抗疲劳性能优异。落到产品上,这意味着两个突出优点:其一,界面兼具优异的抗拉与抗剪强度,能够从容应对复杂路况下的剧烈振动与高低温循环应力,显著降低开裂与漏液风险;其二,界面结合致密、热阻处于很低水平,铜层的热扩散能力得以充分释放,芯片正下方的热点被迅速摊开、高效导入铝基流道,一条通畅的散热“高速公路”由此贯通。

工艺经济性上,冷喷涂同样具备说服力。相较电镀铜、化学镀铜,其沉积速率更高、更易制备较厚铜层,且全程不产生化学废液,契合现代汽车工业的绿色智造理念;相较钎焊、扩散焊、爆炸复合、埋铜管等传统铜铝复合工艺,低热输入特性又在界面质量控制上形成了鲜明的差异化优势。

展望未来,这项脱胎于航空的技术,其应用边界远不止于车用电机电控导热模块。大功率工业开关端头导电、储能变流器,乃至正在爆发式增长的AI算力中心液冷服务器,同样面临着铜铝异种金属连接的挑战,以及“导热—重量—成本”的三角约束。随着车企打样验证的逐步推进与工艺数据库的持续完善,这种兼顾导热性能、轻量化与成本的新型热管理方案,有望从“前沿探索”稳步走向规模化应用,在高端散热与导电这片广阔市场中,为超卓航科构筑起坚实的技术壁垒。

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