摘要：接触件是连接器导电核心零件，接触件铜材选用标准是影响连接器电接触可靠性的关键因素。作者结合自身经历，通过阐述标准体系概念和我国接触件铜材标准化管理现状，分析了制定接触件铜材选用标准体系的必要性。并对制定接触件铜材选用标准体系中的铜材分类、选用流程、实施步骤和最佳解决方案等内容进行可行性研讨。

主题词： 接触件 铜材 选用 标准体系

1问题的提出

2019年我应邀出席中国铜加工产业年度大会，作题为“接触件铜材的应用基础研究”主题报告。下面引用报告中一段话：

“作为一名上世纪六、七十年曾致力于导弹、火箭等航天金属材料国产化研究的老专家。每当亲临电连接器企业生产现场，看到许多关键零件材料都依赖进口十分拗心。我认为关键基础材料和芯片一样也是国家核心技术，是一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。”

报告获得了与会许多铜加工企业领导和同行的热烈响应和共鸣。博威、海亮、兴业盛泰、兴敖达、金田、斯瑞、春雷、金江等企业先后邀请我赴现场参观学习交流。增强了我对接触件铜材研发和应用现状的感性认识。

回顾我国电连接器产业的发展史，绝大多数都是仿制国外产品，没有经历正向设计阶段。建国初期向苏联学习，都引用苏联标准。上世纪六十年代我在某导弹总装厂从事弹体金属材料技术工作，保密本上手抄了百余个苏联国家标准和航空标准。上世纪九十年代我参与神舟飞船等航天系统工程用连接器质量检验。国产仿制的连接器产品设计、材料和工艺标准，都引用MIN26482、38999等美军标国外解禁标准。

接触件是连接器导电的关键核心零件。由于我国过去都是仿制国外连接器产品，照搬照抄国外连接器接触件铜材的牌号、规格、状态等要求，却始终不理解接触件铜材选用的科学依据。分析其根源是国外创新型企业正向设计，必须在设计过程中考虑用户使用可靠性，通过定性可靠设计或定量可靠性设计保证设计的高可靠性。制造过程的工艺设计、物料检测、供应链管理都是基于可靠设计或可靠性设计转换而来，形成由一个源点(用户需求)到终点(用户使用)的完整链条。

而我国跟踪型企业逆向设计，模仿对标产品实现功能性能就进入制造过程。没有从用户需求到可靠设计这一过程，不清楚设计可靠性要求高度。尤其是与跟踪对标产品相比，原材料、元器件供应链变化了，企业不知模仿产品设计可靠度是否能达到原设计水平。企业仅靠抓产品制造过程质量检验，难以弥补可靠性设计先天不足。

没有先进的管理理念和科学管理，将制约高科技发展。随着我国高科技发展，不仅需针对5G、新能源汽车、智能制造、大数据应用等新基建项目制定相应产品标准，还需根据行业管理需要制定一批包括材料在内的基础管理标准。

令人鼓舞的是去年博威合金、兴业盛泰、斯瑞、金田、金江等铜加工企业，瞄准高端应用领域连接器紧缺的接触件铜材，和中南大学、江西理工大学等高校合作，向国家有色金属标准化委员会提出了“高強高导新型铜合金带箔”、“高強高导新型铜合金棒线”、“铜铁合金精炼铸锭”、“射频线簧连接器用细铍铜丝”和“铜及铜合金弹性弯曲试验方法”等行业标准项目建议书。为夯实接触件铜材应用基础研究，实现替代进口目标漫出了坚实的一步!

2 标准和标准体系

2.1 标准定义

GB/T20000.1-2014标准化工作指南对标准的定义是：标准是对重复性事物和概念所做的统一规定，它是以科学技术和实践经验的结合成果为基础，经有关方面协商一致，由主管机构批准，以特定形式发布作为共同遵守的准则和依据。

国际标准化组织(ISO)统一规定：标准是由一个公认的机构制定和批准的文件，它对活动或活动结果规定了规则、导则或特殊值，供共同和反复使用，以实现在预定领域内最佳秩序的效果。

材料标准是行业最基础的共性技术。回忆上世纪六十年代我参与红旗防空导弹弹体金属材料国产化攻关。ЭИ654不锈钢是制造贮箱集油器的关键材料，是前苏联对我国高度保密的材料。ЭИ654不锈钢棒技术条件中没有化学成分，附注为“需要者来函索取”。当时我参予了该项材料和沈阳金属研究所、大连钢厂和齐齐哈尔钢厂的联合攻关，都是手工分析纪录，条件十分艰苦。通过多轮试制积累了上千个样品分析数据，终于在1965年制定出国产GX-2替代材料的技术条件，其成分为1Cr19Ni11Si4AlTi奥氏体-铁素体双相不锈钢。

现在智能制造为数据分析利用提供了独天特厚条件。接触化铜材产业链上下游企业(铜加工-接触件-连接器-整机)智能制造过程产生海量数据，经产业链跨界人才系统数据采集分析，由感知到认知，通过系统数据评价形成公认的知识，报请主管机构批准就能成为行业标准(图1)。令人欣慰的是博威合金等骨干企业已开展数据应用研究。

图1 行业标准规范的形成

2.2 标准体系

1) 定义 标准体系是由若干相互依从、相互作用的标准组成的具有特定标准化功能的有机整体。

(1) 标准是标准体系基本单元 标准体系不是简单的标准叠加，相互间具有纵向和横向关系。纵向是整体与部分从属关系，横向是协调和配套关系。

(2) 标准体系可按不同目的和范围建立 可分为国家、部门或企业等不同层次标准体系，也可按装备或专业类型建立，还可按型号或下属分系统乃至某项设备研制具体需要建立，指导其研制过程中成套地贯彻实施相应标准。

2) 特点

(1) 目的性 为适应一定时期内科学技术和标准化需要，根据国家社会经济和科技发展需要提出，又用作为管理手段。

(2) 集合性 反映现代科技发展需要众多标准协同发挥作用。许多标准集合就是为实现一定的目标。

(3) 层次性 分为国家、部门或企业等不同层次标准体系。

(4) 动态性 标准不断淘汰修订补充，适应发展变化需要。

(5) 依从性 众多相互联系和作用的标准集合而成，具有标准化所固有的依从性。

3 制定接触件铜材选用标准体系必要性分析

标准是反映需求的,某些方面落后不一定是技术的，而可能是管理的。改革开放给我国接触件铜材研发和应用带来巨大发展机遇和空间同时，市场经济驱动下的无序竞争也造成了许多资源浪费和标准混乱。

目前接触件铜材标准化管理存在的主要问题有：

(1) 接触件铜材研发和应用脱节 许多铜材企标不能满足接触件对材料性能实际需求。

(2) 接触件铜材牌号命名不规范 相同用途和成分的接触件铜材，铜加工生产企业材料牌号命名不同，造成用户选用不便和混乱。

(3) 接触件铜材质量参差不齐 相同用途和成分的接触件铜材，铜加工生产企业执行不同企业标准。有的企标不能满足用户要求，只得附加协议。不利于质量控制和用户选用釆购。

我国连接器行业连接器现行标准中接触件工作直径、镀层、分离力和保持力等主要参数都借鉴国外标准。接触件选用的铜材标准溯源也都来自国外。

为满足连接器生产企业对高端应用领域连接器接触件铜材的质量需求，实现替代进口目标。急需引入国外先进管理理念，通过体制改革強化标准化工作，理顺接触件铜材研发和应用各环节关系。涉及连接器和接触件铜材产业链上下游企业都应纳入标准化管理范畴。建立我国接触件铜材选用标准体系。

通过制定“接触件铜材选用总规范”，严格执行接触件铜材合格鉴定规程，强化接触件铜材产业链应用基础研究流程管理。并根据“接触件铜材选用总规范”要求，铜加工和连接器生产企业合作制定，为研发连接器量身定制配套的“接触件铜材选用详细规范”。 通过运行机制改革，将产业链上的材料研究、生产与应用等单位组成创新联盟，从整体的特性、功能、目标出发，紧密结合应用去研制设计接触件铜材产业链系统各组成部分的参数和性能，以求得最佳组合。

4 制定接触件铜材选用标准体系可行性研讨

为研讨制定“接触件铜材选用标准体系的可行性，年前我撰写了“接触件铜材选用指南”征求意见稿。征求意见稿阐述了我对制定“接触件铜材选用标准体系”中铜材分类、选用准则、组织机构、选用流程、合格鉴定和实施步骤等内容的意见和建议。已发表于“国际线缆与连接”杂志2021年1、2月合刊。

下面就上述“接触件铜材选用标准体系”中的“铜材分类”、“选用流程”、实施步骤”和“最佳解决方案”等内容进行可行性研讨。

4.1 铜材分类

4.1.1按设计结构分

图2为连接器接触件电接触界面结构分类。按动态接触界面可分为弹性(开槽、片簧、冠簧或线簧)插孔对应刚性插针、弹性(开槽、绞线或片簧)插针对应刚性插孔、弹簧针和毛钮扣等用铜材。按静态端接界面可分为不可分离端接(焊接、压接、绕接、穿刺、贴装、压入)和可分离端接(对接、夹接)等用铜材。

图2 连接器接触件电接触界面结构分类

4.1.2按质量等级分

1) 宇航级铜材

用于按宇航级连接器国军标总规范和详细规范生产连接器配套接触件铜材。

2) 军品级铜材

用于按连接器国军标总规范和详细规范生产连接器配套接触件铜材。

3) 工业级铜材

用于按连接器国家标准生产连接器配套接触件铜材。

4.1.3按性能分

1) 高电导铜材

一般要求导电率60%IACS以上，屈服强度500MPa左右。主要应用于大电流连接场合，如基站电源连接器、新能源汽车连接器、引线框架和智能手机连接器接触件铜材。常用合金系列有紫铜、铁铜、锆铜、碲铜、镁铜、铬铜和铬锆铜等。

2) 高强度铜材

一般要求屈服强度900MPa以上，导电率20%IACS左右。主要用于信号连

接部分，如VCM弹片、耳机弹片、SIM卡和航空、航天、通讯、军用等高可靠连接器接触件铜材。常用合金系列有铍铜、钛铜等。

3) 中强度、中低电导铜材

一般要求屈服强度500MPa左右，导电率10～65%IACS。主要用于汽车、电气和电子行业对强度及导电率均有一定要求的连接器接触件铜材。常用合金系列有镍硅铜、锡镍硅铜、镍钴硅铜、锡青铜、铅黄铜和普通黄铜等。

4.2选用流程

要开展接触件铜材应用基础研究，探索合金成分、性能、组织等铜材品质对接触件力学、电学、耐环境等性能影响的客观规律，必须打破原有体制束缚，培育致力于系统数据釆集分析利用的跨界专业人才，“強、强联合”创建接触件铜材应用基础研究联盟。

建议中国铜加工行业协会和中电元协接插件元件分会联合组织接触件铜材质量考评摸底试验。接触件铜材产业链上下游企业可本着自愿、公平、公正、透明原则参加。铜加工行业协会和中电元协接插件元件分会联合组织由N个铜加工企业，提供同一牌号、规格、状态的接触件铜带或棒线，给第三方质量检测机构进行质量一致性评价。例如都生产C70250、1/2冷硬状态、0.15mm铜带提供给第三方质量检测机构进行质量评价，从中评选出这一细分领域获单项冠军铜加工企业。

再由获此殊荣的铜加工企业提供同一牌号、规格、状态的接触件铜带或棒线，给参加统一检测的连接器(接触件)企业，都生产相同型号、规格的接触件。例如都生产1mm工作直径的簧爪插孔或线簧插孔，提供给第三方质量检测机构进行质量一致性评价，从中评选出这一细分领域获单项冠军连接器(接触件)企业。

只有“强强联合、创建接触件铜材应用基础研究联盟”。形成由一个源点(用户需求)到终点(用户使用)的完整链条，夯实接触件铜材应用基础研究，从基础源头使中国人自己明白接触件铜材选用的科学依据。才能独立自主地开发出能和国外著名品牌抗衡的接触件铜材，逐步实现高端应用领域连接器接触件铜材替代进口目标(图3)。

图3 接触件铜材选用基础研究流程

4.3 实施步骤

建议可分二步走;

第一步：行业层面制定“接触件铜材选用详细规范”

中国有色金属标准化委员会牵头，联合中电元协接插件分会和深圳、广东等地区连接器行业协会，以实现高端应用领域连接器关键材料替代进口目标，组织材料研制、连接器生产企业、技术服务商和最终使用单位，在国家层面科研单位和高等院校基础共性技术支持下，以细化分工、争创国内领先水平的连接器行业品牌标准为合作共赢奋斗目标，选择符合条件的上下游产业链企业先行先试。

详细规范是跨界行业标准。因为接触件铜带(丝)的厚度(直径)偏差、表面粗糙度、屈服强度和显微组织(晶粒度)等性能，直接影响接触件的插拔力、接触电阻等性能的一致性(表1)。详细规范除规定铜材各项技术性能要求外 ，还应规定不同质量等级铜材加工成的接触件合格鉴定技术要求、试验项目和试验方法等。

表1 铜材性能影响连接器(接触性)性能

经多次试验考核和数据积累分析，详细规范中应对“宇航级”、“军品级”和“工业级”等不同质量等级接触件铜材试验项目，分别规定不同的判定合格指标(表2)。

表2 选用详细规范规定的接触件铜材检验项目和技术要求

新能源汽车、轨交、5G通讯等主机厂为科研成果提供市场(品牌标准),在其旗下细分领域与其配套的连接器生产企业联合承担接触件铜材加工企业，为市场提供科研成果(知识产权、专利)。开展横向跨界的行业层面接触件铜材应用基础研究，并制定“××行业××接触件铜材选用详细规范”。经多年探索积累经验初见成效后，再进入国家层面制定“接触件铜材选用总规范”。

第二步：国家层面制定“接触件铜材选用总规范”

以国家紧缺的连接器接触件铜材需求为导向，在国家政策和资金扶持下，由国家主管部委工信部组织领导连接器行业上下游重点骨干企事业联合开展国家层面接触件铜材应用基础研究。有色院等科研机构和中南大学、北邮、哈工大等高等院校负责系统分析，工信部广州电子五所负责系统评价，工信部电子四院负责系统标准，最终将合作开展的关键接触件铜材应用基础研究成果，以“接触件铜材选用总规范”国家标准发布执行。为我国在有关国际标准中有一席之地和话语权创造条件。

4.4 最佳解决方案

铜材是制作连接器核心关键零件接触件的量大、面广基础材料。许多高端应用领域连接器接触件铜材和我国无法生产的特薄带箔、特细丝线都依赖进口 。

从战略发展分析，最佳解决方案是接触件铜材产业链上下游企业转型升级、強強联合，创建集材料和接触件研究生产为一体的新型企业或生产基地 。既承担接触件铜材研制、生产和供应，又负责接触件铜材选用标准体系的制订和推广应用。

鉴于接触件铜材产业链上下游企业知识产权保护、专利和保密等原因，要构建接触件铜材产业链上下游企业数据共享平台，培育新型跨界致力于接触件铜材应用基础研究和可靠性系统工程的专业和管理人才，实现接触件铜材研制和应用企业间战略合作，还存在许多瓶颈和短板。

制定接触件铜材选用标准体系，实现高端应用领域连接器接触件铜材替代进口目标是一项耗资巨大、见效慢的国家基础系统工程。由于目前体制朿缚和跨界人才短缺，时机尚未成熟，推进难度还很大。

5 结束语

在迎接建党一百周年的日子里，我国“问天一号”探测器将在火星着陆，空间站核心舱已顺利发射。作为一名曾致力于航天金属材料国产化和电连接器检验的老专家，我深为这些扬国威、振民心的辉煌业绩鼓舞。但同时深感到我国的科技实力和发达国家相比，还存在30～50年的差距。欧美等发达国家的发展经验告诫我们：高端应用领域需求是牵引整个国家基础工业发展的原动力，也牵动了整个国家基础标准的研究和制定。 上世纪30-40年代美国工业基础不十分雄厚时期，美国宇航标准为宇航事业发展做出巨大贡献。几十年来美国基础工业水平得到迅速提高，大量宇航标准中高科技被民用工业引用，促进了基础工业飞速发展，也使许多民用产品水平达到了宇航产品要求。民用科技发展又促进宇航技术发展，形成高科技发展良性循环。

思路决定出路!制定接触件铜材选用标准体系，是为实现高端应用领域连接器接触件铜材替代进口目标必须跨越的一道坎!也是一条振兴民族经济、提升综合国力的长征路!

愿接触件铜材产业链上下游企业有识之士能借国家对工业互联网、智能制造和大数据应用等利好政策支持，率先团结起来攻坚克难，为早日创建联盟，实现接触件铜材产业链企业间的数据共享和战略合作开好头、起好步!