Was ist CUPAL?
Was ist CUPAL?
CUPAL Definition {#cupal-definition}
CUPAL ist ein kaltwalzplattierter Kupfer-Aluminium-Bimetall-Verbundwerkstoff: 70% Aluminium (AL 99,5 / Werkstoff-Nr. 3.0255) und 30% Kupfer (E1-Cu58 / Werkstoff-Nr. 2.0065), diffusionsverschweißt zu einer untrennbaren Schicht. Keine Legierung — jede Metallschicht behält ihre eigenen physikalischen und chemischen Eigenschaften. Dichte 4,6 g/cm³, elektrische Leitfähigkeit 41,9 m/(Ω·mm²), Haftfestigkeit 70–110 N/cm Bandbreite. CUPAL beseitigt die Kontaktkorrosion an Schraubverbindungen, an denen Aluminium- und Kupferleiter aufeinandertreffen.
Der Name CUPAL setzt sich aus CU (Kupfer) und AL (Aluminium) zusammen. Das Material wird über unseren deutschen Lieferpartner WMH Westdeutscher Metall-Handel GmbH (ISO 9001:2015 zertifiziert) bezogen. Die beiden Metallschichten sind untrennbar kaltwalzplattiert und diffusionsverschweißt, behalten dabei jedoch ihre eigenen physikalischen und chemischen Eigenschaften.
Warum das wichtig ist
Wenn Kupfer- und Aluminiumleiter direkt verbunden werden, verursacht die elektrochemische Potentialdifferenz zwischen den beiden Metallen galvanische Korrosion. Diese lockert mit der Zeit die Verbindung, erhöht den Übergangswiderstand, führt zu Temperaturanstieg und kann im Extremfall Brandgefahr darstellen.
CUPAL löst dieses Problem, indem die Grenzfläche der unterschiedlichen Metalle ins Innere des Verbundwerkstoffs verlegt wird, wo sie vor Umwelteinflüssen geschützt ist. Beide Außenflächen kontaktieren das gleiche Metall — Kupferseite an Kupferleiter, Aluminiumseite an Aluminiumleiter.
Zusammensetzung und Aufbau
CUPAL besteht aus 70% Aluminium (Trägerschicht) und 30% Kupfer (Plattierschicht). Die Aluminiumkomponente ist AL 99,5 (Werkstoff-Nr. 3.0255, Alloy 1050A), die Kupferkomponente ist E1-Cu58 (Werkstoff-Nr. 2.0065, Cu 99,9% Reinheit).
Die beiden Metallschichten sind untrennbar — die im Herstellungsverfahren erreichte Haftfestigkeit liegt im Bereich von 70–110 N/cm Bandbreite, was eine außerordentlich starke, dauerhafte Verbindung gewährleistet.
Herstellungsverfahren: Kaltwalzplattieren
Die CUPAL-Herstellung erfolgt in mehreren Schritten:
- Oberflächenvorbereitung: Aluminium- und Kupferoberflächen werden materialspezifisch für optimale Haftung konditioniert.
- Kaltwalzplattieren: die vorbereiteten Bleche werden durch ein Walzgerüst geführt und unter sehr hohem Druck bei Raumtemperatur verbunden. Dieses Kaltverfahren unterscheidet CUPAL von warmgewalzten Produkten.
- Entfestigungsglühen: das Hochdruckwalzen führt zu erheblicher Kaltverfestigung beider Metalle; eine gesteuerte Wärmebehandlung stellt die gewünschten Werkstoffeigenschaften und die Umformbarkeit wieder her.
- Diffusionsschweißen: während der Wärmebehandlung findet an der Al-Cu-Grenzfläche ein Diffusionsschweißprozess statt, der die Haftfestigkeit deutlich erhöht.
- Kontrollierte intermetallische Schicht: Glühzeit und -temperatur werden präzise begrenzt, um eine unkontrollierte Legierungsschichtbildung zu verhindern. Die entstehende intermetallische Zwischenschicht ist nur submikroskopisch dünn und verhindert ein Ablösen während der Kaltumformung.
Technische Eigenschaften
| Eigenschaft | Wert | Einheit |
|---|---|---|
| Dichte | 4,6 | g/cm³ |
| Elektrische Leitfähigkeit | 41,9 | m/(Ohm·mm²) |
| Spezifischer elektrischer Widerstand | 0,0239 | Ohm·mm²/m |
| Querschnittsfaktor vs. Cu | 1,41 | (Multiplikator) |
| Querschnittsfaktor vs. Al | 0,906 | (Multiplikator) |
| Wärmeleitfähigkeit | 265 | W/(m·K) |
| Linearer Wärmeausdehnungskoeffizient | 21,8 | 10⁻⁶/K |
| E-Modul | 81 | kN/mm² |
| Zugfestigkeit | 130–180 | N/mm² |
| Haftfestigkeit | 70–110 | N/cm (Bandbreite) |
Oberflächenhärte
| Seite | Vickers | Brinell |
|---|---|---|
| Aluminiumseite | 30–40 HV 0,2 | 30–40 HB 2,5/62,5 |
| Kupferseite | 50–70 HV 0,2 | 50–70 HB 2,5/62,5 |
Hauptvorteile
Gewichtseinsparung
Mit 4,6 g/cm³ ist CUPAL ca. 49% leichter als reines Kupfer (8,96 g/cm³). Das ist ein erheblicher Vorteil überall, wo Gewicht zählt — Schaltanlagen, Cu/Al-Übergänge in EV-Schnellladestationen, Freileitungen.
Kontaktkorrosion verhindern
CUPAL löst das Problem der galvanischen Korrosion zwischen direkten Cu/Al-Kontakten. Die Grenzfläche liegt im Inneren des Verbundwerkstoffs, geschützt vor Atmosphäreneinflüssen.
Hervorragende Leitfähigkeit
Mit 41,9 m/(Ohm·mm²) benötigt CUPAL nur einen 1,41-fachen Querschnitt im Vergleich zu reinem Kupfer für die gleiche Strombelastbarkeit. Bei hohen Frequenzen verringert sich der Unterschied durch den Skin-Effekt weiter.
Breite Bearbeitbarkeit
CUPAL eignet sich für nahezu alle Kaltumformverfahren: Biegen, Tiefziehen, Nieten, Prägen, Profilieren. Die Kupferseite ist weichlötbar und nimmt Standard-Galvanikbeschichtungen an.
Anwendungsbereiche
- Schaltanlagen und Verteiler: Scheiben und Übergangsplatten zwischen Al-Sammelschienen und Cu-Kabelschuhen.
- Kabelschuhe und Steckverbinder: CUPAL-Scheiben M6–M20.
- Blitzschutz: CUPAL-Bänder für Übergänge zwischen unterschiedlichen Metallen.
- Erneuerbare Energien: Cu/Al-Übergänge in PV-Wechselrichtern, Windturbinen-Generatorschränken, BESS-Systemen.
- EV-Infrastruktur: Cu/Al-Übergangselemente in EV-Schnellladestationen (nicht auf Zellebene).
- Hochfrequenztechnik: Komponenten in Kondensatoren und Sende-/Empfangsbaugruppen.
- Maschinen- und Apparatebau: Gehäuse, Behälter, Rohrleitungen.
Verfügbare Produktformen
CUPAL-Bleche sind in den Dicken 0,5, 1,0, 1,5 und 2,0 mm verfügbar, im Standardformat 500 × 2000 mm. Vorgefertigte Scheiben (M6–M20), Bänder (500 × 40 mm) und kundenspezifische Formen (Rondellen, Streifen, Rechtecke, beliebige Konturen) sind ebenfalls bestellbar.
Das CUPAL-Material wird von unserem deutschen Partner WMH Westdeutscher Metall-Handel GmbH geliefert — ISO 9001:2015 zertifizierte Lieferantenqualität, gleichbleibende Materialqualität in allen Lieferungen.
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