我国连接器产业自2016年起，一直保持世界第一制造大国地位。但制造高可靠连接器的关键基础材料，接触件铜材长期依赖进口。产业链供应链不能“自主可控 ”， 存在“大而不强 ”、“全而不精 ”、“韧中有脆 ”的问题，亟待改造提升。产业链供应链在关键时刻不能掉链子，这是大国经济必须具备的重要特征。本文旨在阐述接触件铜材应用现状和与进口材料差距基础上，分析“卡脖子 ”关键接触件铜材替代进口的意义和难点，并研讨实现“替代进口” 目标采取的具体举措。

接触件铜材在连接器上的应用

01-接触件功能和设计结构

接触件是连接器的关键零件。它将来自连接器尾部所连电线和电缆的电压或信号 传递到与其相配的连接器对应接触件上。连接器可分离性是区别于其它元件的特性或本质。插针、插孔接触件插合接触界面和与电线电缆端接界面的不确定性，是影响电接触可靠性的关键因素。电接触界面某些离散区域的形成，真正接触并起传导作用区域的构成，决定了连接器电接触可靠性。

图1：连接器接触件电接触界面结构分类

02-接触件铜材对连接器性能影响

铜材是制作连接器关键零件“接触件 ”(俗称端子或接插件)的基础材料，铜材品质直接影响连接器的导电、导热、弹性、寿命、尺寸稳定性、工艺成形性、耐环境和可电镀等性能。在影响电接触可靠性所有因素中，铜材品质是最根本的。

图2：接触件铜材对连接器性能影响

03-接触件铜材应用现状

连接器产品现行标准仅规定了接触件的工作直径、镀金层厚度、分离力和保持力 等主要技术参数，并未规定铜合金材料牌号、规格和状态。

有些连接器产品总规范虽规定插孔接触件选用铍铜或磷青铜，但又规定与详 细规范不一致时，以详细规范为准。铜合金中添加锌、铝、锡、锰、镍等元素固溶强化提高强度之同时，一般都会降低导电率。在导电率-抗拉强度关系图中，不同合金系铜合金处于不同位置。发达国 家凭借浓厚的应用基础研究实力，对接触件铜材应用基础研究十分重视和科学严谨。

接触件选材时，应以铜材的表面质量、尺寸偏差、导电性、屈服强度、延伸率、 抗热应力松弛、疲劳强度、耐热性、成型性、耐蝕性、可电镀性和可焊性等特性综合考虑。其中导电性、屈服强度、抗热应力松弛和成型性四个特性尤为重要。连接器接 触件常用铜及铜合金牌号、特性和应用（见表 2）。 

纯铜（C12200 等）是高导电、高导热应用首选材料。应用于电缆、总线、免焊 接等接触件。＞1.5mm 厚铜板冲压电流导体，用螺钉端接，对接触正压力没特殊要求。 

高铜含量合金有铁铜、碲铜、铬锆铜等；铁铜（C19400 等）是同时需较高强度 和高导电的首选材料，常应用于引线框架等。碲铜（C14500 等）具有优良的导电、 导热、抗电蚀性、易切削性和冷热加工性，用于充电桩、新能源汽车、太阳能发电站 连接器接触件。铬锆铜（C18150 等）高导电、中强度、高抗应力松驰、抗高温软化， 用于 5G 通讯基站、大电流、新能源汽车连接器弹性插孔和引线框架等。 

黄铜（C26000、C27000 等）因添加锌，价格相对较低，添加其它元素后的特殊 黄铜（C42500、C68800 等），有助于提高强度和热性能，但会降低耐低温性能、易 应力腐蚀开裂、电焊有引起锌蒸发风险。故黄铜和特殊黄铜一般用于非关键接触

磷青铜（C51100、C51900、C52100 等）是铜和锡合金，具有良好的强度、成形 性和一定抗热应力松驰能力，使用温度可达 100°c。常用于弹性插孔、鱼眼端子及其 它信号传输的弹性接触件。德国 Wieland 研制出相同合金成分、超细晶粒尺寸 1-3μm 磷青铜。使其具有高强度同时，兼有良好的加工成形性。在成形性能相同情况下，屈 服强度提高 120MPa，并具有更高的抗疲劳性和抗振动性。 

铍铜（C17200、C17300 等）具有比一般青铜和黄铜更高的强度水平和良好的综 合性能，能满足连接器弹性接触件设计选材的一系列要求，仍是目前制作高可靠连接器弹性接触件的首选材料。例如高可靠射频同轴连接器通用规范 GJB5021A 规定：插孔接触件选用鈹铜合金。射频同轴连接器总规范 GJB681(MIL39012)规定：除非另有 规定，中心接触件的弹性零件应采用鈹青铜制成。按 GJB598、GJB599 等国军标生 产用于航空、航天等领域的高可靠军用连接器，广泛选用国产铍铜 QBe2 或进口 C17200 铍铜丝、棒或带材，制作接触可靠性要求较髙的连接器弹性接触件，通常是加工成形 后进行时效硬化处理，获得所需的综合物理特性。 

铜镍锡合金（C72500、C72700 等）具有很高强度和很好的抗应力松驰性能同时， 兼有良好成形性。可替代传统铍铜，用于小型化信号连接器、手机中弹片及消费电子 和通讯产品中接地弹片。 

铜镍硅合金（C70250 等）高强度、中导电和优良的抗应力松驰能力，可替代 Cu-Fe 合金，用于连接器弹性插孔、Type-C 端子、DDR 插槽和引线框架等。 

铜镍钴硅合金（C70350 等）添加钴细化晶粒，具有比 70250 更佳的综合性能。可替代铍铜，用于电子通讯设备、汽车连接器和弹簧等。 

钛铜（CuTi3.5 等）高强度、低导电、高温性能和抗应力松驰等性能优于铍铜。可替代铍铜在电子行业应用，制作高强度弹簧、触点和手机按键等。

图3：连接器接触件常用铜及铜合金牌号、特性和应用

国产和进口接触件铜材差距

德国 Wieland、美国 Brushwellman、日本 NGK 等著名品牌的铜合金带材和丝材， 在品种规格、尺寸精度、表面粗糙度、显微组织、力学性能、物理性能、工艺性能和 质量一致性等特性指标方面明显优于国产铜材。导致高可靠连接器接触件铜材长期依赖进口。接触件铜材应用基础研究滞后，已成为制约高可靠连接器创新发展的瓶颈。

01-品种规格

我国无法生产铍铜特薄带材、特细丝材。

02-尺寸精度

带材厚度更薄或丝材直径更小时，低的厚度(直径)偏差对保 证连接器片簧插孔接触件使用稳定性意义更大。日本原田 C5210HQ-H 0.08―0.15mm 铜带连续厚度实测偏差±0.002mm。而我国仅少数铜加工企业能按端子连接 器用铜及铜合金带箔材标准 GB/T34497-2017，提供 0.10mm 厚度偏差±0.003mm 铜带。

03-表面粗糙度

接触件铜材表面粗糙会缩小有效接触面积，导致针孔插拔时磨损严重。接触件多次插拔后配合间隙增大，降低接触正压力，增大接触电阻，导致连接器温升增加。交流电或交变磁场导体表面有趋肤效应，表面粗糙会影响接触件表面电流及信号传输。表面粗糙降低接触件抗腐蚀性能，使其无法严密与塑料层贴合，腐蚀气体或液体会通过接触件界面缝隙或表面微观凹谷渗漏，影响密封性和抗腐蚀性能。表面粗糙会在微细接触件表面存在较大波峰波谷落差，易引起应力集中，降低接触件疲劳强度与使用寿命。日本原田青铜带 C5210HQ-EH 0.06mm  Ra =0.049 ㎛有粗糙度实测曲线。而我国端子连接器用铜及铜合金带箔材标准 GB/T34497-2017，表面粗糙度无规定。

04-显微组织

研究认为：铜带生产中晶粒细化可提高铜带折弯性能，铜合金弯曲性能在常规铜合金元素控制和金相组织控制基础上，需进一步增加晶粒度和晶粒均匀度的工艺控制。德国维兰德超细晶粒磷青铜带晶粒平均直径为 1-3μm。使其具有高强度同时，兼有良好的加工成形性。日本原田青铜带晶粒平均直径为 3μm，而我国铜合金带材标准 GB2059-2017 对青铜带晶粒度无规定。

05-力学性能

德国 Wieland、日 本 JX、NGK 等著名铜材制造商除详细介绍高性能铜合金化学成分和不同供应状态力学 性能和显微组织外，都十分重视接触件材料应用基础研究，提供各种牌号铜合金详实 的高温应力松弛、高温软化和疲劳等曲线，指导用户准确选材。而我国除少数龙头企 业外，对接触件铜材应力松弛性能等应用基础研究都十分薄弱。

06-物理性能

铜材的导电率、导热率、热膨胀系数、弹性模量等物理性能，也是决定能否应用于接触件的重要依据。德国 Wieland 等著名铜材制 造商产品样本上对各种牌号铜合金物理性能参数都有详实数据可查讯，而国产铜材这方面应用基础研究相应见拙。

07-工艺性能

在保持铜材高强度、高弹性同时，必须具有优良的工艺成形性能。德国 Wieland、日本 NGK 等著名品牌产品样本上对材料工艺成型性都有详实介绍，笔者今年在沪应邀出席德国 Wieland 举办的技术研讨会，聆听专家报告后深刻感悟到；工艺性能是接触件铜材应用基础研究的重要内容。材料冲压、压接、折弯、缠绕等工艺性 能比延伸率更重要，我国在这方面和发达国家差距还很大。

08-质量一致性

接触件铜材同批次、不同批次、不同温度环境和长时间使用后的质量一致性，是保证连接器稳定可靠使用非常重要的基础研究内容。国产接触件铜材和进口同类材料质量一致性差距明显。

“卡脖子”关键接触件铜材替代进口意义

2022年工信部产业基础专家委员会主任陈学东院士有关制造业产业链创新专题 报告中指出：制造业由“制造”转型为“创造”大国有自主创新能力、产业结构、质量品牌、制造方式、供应链和体制机制六大指标。

图4：产业由“制造”转型为“创造”大国考核评估六大指标

根据以上六大指标考核内容，对照高可靠连接器接触件铜材长期依赖进口现状， 产业链供应链存在研发投入少、对外依存度高、自主创新能力低；产业结构不合理、 应用基础研究薄弱；质量效益指数低、缺乏世界著名品牌；制造方式没有做到绿色、 智能；供应链不能自主可控和产业质量体系还很不完善等。这些问题都直接影响连接 器产业由“制造”转型为“创造”大国目标的实现。

随着国家供给侧结构性改革深化，人们在充分理解基础材料对保证连接器品质重 要性同时，越来越认识到替代进口的紧迫性。面对风云变幻复杂的国际形势，现在国 外著名品牌供应商，已开始对我国用于制作高密度、小型化连接器弹性接触件的特薄 带材和特细丝材采取限制管控措施，暂时都面临着断链风险。故从战略发展分析，“卡 脖子”关键接触件铜材和芯片一样，是国家核心技术，也是—个国家强大具有实力的象征。强国必须从关键基础材料抓起，它是一项耗资巨大、见效慢，但意义不亚于飞 船、商飞、高铁的国家系统工程。

“卡脖子”关键接触件铜材替代进口难点

01-自主创新难

回眸我国连接器产业发展历程可知；绝大多数连接器产品都根据国外标准仿制。设计选用的接触件铜材，引用国外产品标准规定的材料牌号。建国初期引用前苏联牌号，改革开放后又转向引用美国、欧洲和日本牌号。国家对接触件铜材科研投入少， 应用基础研究和自主创新能力十分薄弱。

02-横向合作难

随着国家“互联网＋”、“强基工程”、“智能制造”等一系列利好政策出台， 为接触件铜材产业构筑技术服务平台、企业合作开展新材料应用基础研究提供了良机。但接触件铜材产业链上下游企业受体制和利益束缚，要组建横向接触件铜材产业应用研究联盟，共享应用研究成果。特别是如何通过产业结构调整，实现绿色、低碳、智能、可回收的接触件铜材工业 3.0 和工业4.0 生产，仍任重道远。

03-质量管理难

接触件铜材产业质量体系很不完善，行业层面缺乏人才去研究产业质量体系和可靠性系统工程建设。缺乏国家层面标准、计量、检验检测和认证四大质量基础设施，对“卡脖子”关键接触件铜材产业合作开展应用基础研究、新材料研究和制定行业标 准等活动的技术支撑。完全靠“创新需求由市场提出、创新主体由市场选择、创新成 果由市场验证”的管理模式，造成产业内部无序竞争剧烈、产品质量难以监管和国家资源极大浪费。

04-系统集成难

接触件铜材产业结构不合理，许多生产接触件铜材中小型民企，重复引进国外先进或二手工艺装备，在国外现行铜合金牌号标准成分基础上搞所谓“微创新”，并冠以各自企业标准牌号，生产大量类同、质量水平差异不大的接触件铜材。不仅造成国家资源的极大浪费，还导致产业质量标准管理混乱和用户选用不便。要调整产业结构、系统集成，形成针对“卡脖子”关键接触件铜材合作研究和联合攻关氛围十分困难。

05-材料替代难

改革开放后国外著名品牌接触件铜材代理销售商纷纷占领市场，高可靠连接器生产企业能便捷采购到性价比可接受的进口铜材。特别是为确保航天、航空系统工程的安全性和可靠性，对经多次试验成功的载人航天工程、探月工程、商用飞机、军用飞机等系统工程型号配套连接器，作为定型产品，原设计接触件已选用国外著名品牌铜材，不允许轻易更改关键零件原材料。加上国产铜材品质与进口存在差距，材料品种、规格、数量等往往不能满足用户需求等因素，在相当长时间内还很难实现替代进口。

实现“卡脖子”关键接触件铜材替代进口的具体举措

01-组织开展接触件铜材产业链大企业“发榜"中小企业“揭榜”工作

为实现高端应用领域连接器接触件铜材“替代进口”目标，建议组织开展接触件铜材产业链大企业“发榜”中小企业“揭榜”工作。动员连接器龙头企业提出拟请中小企业“揭榜”攻关的“卡脖子”关键接触件铜材创新需求，发榜龙头企业根据“揭榜”企业团队水平、研发能力、攻关方案与需求匹配度等组织遴 选，每项需求选择 1-2 家“揭榜”企业。由大企业与“揭榜”中小企业自主确立合作 关系。这是连接器行业在市场经济体制下，组织开展“卡脖子”关键接触件铜材产业 链系统集成创新的探索和践行。

02-创建“接触件铜材区域性产业集群”

长江三角洲是我国铜加工企业的密集地区，除拥有众多引 进国外先进设备的龙头企业外，还有许多各具特色从事接触件铜材研制生产的中小企业。建议正确处理好政府与市场关系，对危及产业安全的“卡脖子”关键接触件铜材，不能一味追求“创新需求由市场提出、创新主体由市场选择、创新成果由市场验证”。在国家政策和资金支持下政府应主动干预，并有所作为。政府应指导企业通过收购、兼并、或转型，调整产业结构，形成高可靠连接器接触件铜材地区集群。逐步形成接触件铜材以“应用为导向”的完整的产业链供应链，实现“绿色、低碳、智能、可回收生产”。

03-举办“接触件用铜材产品质量一致性团体赛”

企业产品要争创“世界一流品牌”，争当细分领域“专精特新”小巨人企 业，必须首先从关键材料和关键零部件的质量抓起，必须深刻理解与发达国家同类连接器产品接触件质量存在差距的根源。建议以解决“卡脖子”关键接触件铜材为切入点。在政府主管部门领导下，工信部电子四院、五所等标准和质检第三方组织举办“接触件铜材产品质量一致性”团体赛。接触件铜材产业链 数字化转型升级取得成效的上下游企业都可报名参加。可由不涉参与方利益的专家组成评委会，以 NGK 等世界一流品牌同类产品质量标准为标杆，按评判标 准给各参与单位评分和评价。参赛过程可单线联系不公开。

04-修改“接触件铜材质量检验标准”

目前部分铜加工企业还停留以满足材料理化性能是否合格的低水平监管阶段。要实现“卡脖子”关键接触件铜材“替代进口”和争创“世界一流品牌标准”奋斗目标，必须加强顶层设计，建议在政府主管部委组织领导和政策支持下，通过“政、 产、学、研、用、金”结合，加强“卡脖子”关键接触件铜材基础标准研究，充分利用接触件铜材产业链生产过程控制在线数据，通过“线上+线下”、“企业 +院所”数据互联互通，建立能和接触件铜材数字化生产过程在线检测相适应的 尺寸偏差、表面质量、粗糙度、晶粒度等实时监测数据规程。充分利用智能化生产过程中的有用信息，通过网联化建立生产过程在线检测+定时（或事后抽检， 发现问题再 100%筛选）的新型接触件铜材质量检验标准。

05-创建高可靠连接器接触件铜材应用研究和生产基地

为夯实接触件铜材应用基础共性技术研究，破解连接器“卡脖子”关键材料对外依存度高难题，做到供应链“自主可控”和优化，满足企业工艺研发、 设计到运行过程中的低碳需求，降低物流环节的能耗和碳排放，实现“多、快、好、省”集约化、绿色化、智能化生产和配送 。应借鉴瑞士等发达国家接触件技术集成创新的成功经验，在国家主管部门领导和监管下，以市场为导向，改革原有生产组织方式，在接触件铜材产业链上建立联合创新的合作机制，整合我国航空、航天、军用等高可靠连接器接触件先进的设计，优质的材料，杰出的精细加工技术，富有创新精神的研发团队等资源，组建一个能为全国各行业高可靠连接器生产企业量身定制、一站式服务、髙度技术集成的接触件铜材应用研究和生产基地。

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