Was ist CUPAL? Kupfer-Aluminium-Bimetall

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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. 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 lassen sich nicht trennen — die beim Kaltwalzplattieren erreichte Haftfestigkeit beträgt 70–110 N/cm.

Herstellungsverfahren: Kaltwalzplattieren

Die CUPAL-Herstellung erfolgt in mehreren Schritten:

Oberflächenvorbereitung: Aluminium- und Kupferoberfläche werden jeweils materialspezifisch vorbehandelt, damit die Schichten sicher haften.
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

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.

Leitfähigkeit und Querschnitt

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 lässt sich galvanisch beschichten.

Anwendungsbereiche

Schaltanlagen und Verteiler: Scheiben und Übergangsplatten zwischen Al-Sammelschienen und Cu-Kabelschuhen.
Kabelschuhe und Steckverbinder: Al/Cu-Bimetall-Kabelschuhe und CUPAL-Scheiben M6–M20.
Blitzschutz: CUPAL-Streifen 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, in den Formaten 500 × 500 mm und 500 × 2000 mm. Vorgefertigte Scheiben (M6–M20), Streifen (500 × 40 mm) sowie kundenspezifische Formen nach Zeichnung sind ebenfalls bestellbar.

Aus derselben Werkstoffpaarung gibt es auch fertige Presskabelschuhe, und zwar ab Lager: Rohrkabelschuhe mit Ringöse für Leiterquerschnitte 10–625 mm² mit Schraubloch M8–M20, dazu Al/Cu-Stoßverbinder und Stiftkabelschuhe — zusammen 109 Artikelnummern (CUPAL Kabelschuhe). Im deutschen Elektrogroßhandel laufen sie unter der Bezeichnung Bimetall-Verbinder oder Bimetall-Kabelschuh. Ebenfalls ab Lager: Bimetallscheiben in 11 Größen von M6 bis M20, Außendurchmesser 16 bis 46 mm (CUPAL Unterlegscheiben). Welche dieser Bauformen Ihre Verbindung braucht — aufgepresster Kabelschuh, Stoßverbinder, Scheibe oder zugeschnittene Platte —, führt der Artikel Kupfer und Aluminium verbinden Verbindung für Verbindung durch.

Alles, was diese beiden Lagerreihen nicht abdecken, schneiden wir nach Zeichnung aus der Tafel: ein Schraubloch außerhalb der Scheibengrößen M6–M20, ein größerer Außendurchmesser, eine Übergangsplatte für den Sammelschienenanschluss. Senden Sie uns die Zeichnung als DXF, PDF oder JPG; Sie erhalten das Angebot innerhalb von 24 Stunden. Mindestbestellmenge: eine Tafel im Format 500 × 500 mm, Fertigungszeit in der Regel 5–10 Werktage.

Das CUPAL-Vormaterial wird von unserem deutschen Partner WMH Westdeutscher Metall-Handel GmbH geliefert — ISO 9001:2015 zertifizierte Lieferantenqualität, gleichbleibende Materialqualität in allen Lieferungen.

Weitere Fragen? Angebot anfragen — wir antworten an Werktagen, das Angebot folgt innerhalb von 24 Stunden.

Häufige Fragen zu CUPAL

Nein. CUPAL ist ein Bimetall-Verbundwerkstoff, keine Legierung. Die Kupfer- und Aluminiumschicht sind kaltwalzplattiert und diffusionsverschweißt, behalten aber jeweils ihre eigenen physikalischen und chemischen Eigenschaften.

CUPAL besteht aus 70% Aluminium (Trägerschicht, AL 99,5 / 3.0255) und 30% Kupfer (Plattierschicht, E1-Cu58 / 2.0065). Das Aluminium bildet den Körper, das Kupfer liefert eine leitfähige, lötbare Oberfläche.

CUPAL hat eine elektrische Leitfähigkeit von 41,9 m/(Ω·mm²). Für die gleiche Strombelastbarkeit wie reines Kupfer ist nur der 1,41-fache Querschnitt nötig, bei hohen Frequenzen verringert sich der Unterschied durch den Skin-Effekt weiter.

Mit einer Dichte von 4,6 g/cm³ ist CUPAL etwa 49% leichter als reines Kupfer (8,96 g/cm³). Das ist überall dort von Vorteil, wo Gewicht zählt, etwa in Schaltanlagen oder bei Freileitungen.

CUPAL verlegt die Grenzfläche der unterschiedlichen Metalle ins Innere des Verbundwerkstoffs, geschützt vor Umwelteinflüssen. Die Kupferseite kontaktiert den Kupferleiter und die Aluminiumseite den Aluminiumleiter, sodass an der Schraubverbindung keine Kontaktkorrosion entsteht.

CUPAL-Bleche gibt es in den Dicken 0,5, 1,0, 1,5 und 2,0 mm in den Formaten 500 × 500 mm und 500 × 2000 mm. Vorgefertigte Scheiben (M6–M20), Streifen (500 × 40 mm) und kundenspezifische Formen nach Zeichnung sind ebenfalls bestellbar.

So heißt im Handel ein Verbindungsteil, dessen beide Seiten aus unterschiedlichen Metallen bestehen, damit in der Schraubverbindung Aluminium auf Aluminium und Kupfer auf Kupfer trifft. Aus CUPAL sind das Al/Cu-Presskabelschuhe mit Ringöse für 10–625 mm² mit Schraubloch M8–M20, dazu Stoßverbinder und Stiftkabelschuhe, Bimetallscheiben von M6 bis M20 sowie Bleche und Ronden nach Zeichnung.

Verwandte Namen — und einer, der ein anderes Produkt meint

Mehrere Namen beschreiben Kupfer-Aluminium-Bimetall, austauschbar sind sie aber nicht alle — wer nach Zeichnung arbeitet, braucht die Unterscheidung.

Dieselbe Idee, anders hergestellt: Cuponal. Cuponal ist die Marke von Hydrostatic Extrusions Ltd. aus Perth, Schottland (Teil der Bruker Corporation); VDM Engineered Solutions ist deren exklusiver Vertriebspartner für den deutschsprachigen Raum, die Benelux-Länder, Frankreich und Taiwan. Hergestellt wird es durch hydrostatisches Strangpressen statt durch Walzplattieren und geliefert als Stromschienen, Stangen, Profile und Draht — also Langprodukte. Als Blech oder als Scheibe ist Cuponal nicht erhältlich. Verlangt eine Spezifikation ein Cuponal-Schienenprofil, ist das eine andere Lieferkette als unsere; verlangt sie einen Kupfer-Aluminium-Übergang als Blech, Ronde, Streifen oder Scheibe, ist das genau unser Zuschnitt. CoppAl ist eine weitere Schienenmarke derselben Langprodukt-Familie.

Tatsächlich gleichbedeutende Bezeichnungen: kupferplattiertes Aluminium, Cu-Al-Bimetall, Cupro-Aluminium und bimetallisches Kupfer-Aluminium beschreiben den Verbundwerkstoff allgemein. Steht einer dieser Namen für ein Blech, eine Ronde, einen Streifen oder eine Scheibe in Zeichnung oder Stückliste, senden Sie uns die Spezifikation — wir bestätigen die Entsprechung.

Wie der Handel die einzelnen Teile bezeichnet: das Halbzeug als Bimetallblech oder CUPAL-Blech, die Scheibe als Bimetallscheibe, den Streifen als Bimetallstreifen und den aufgepressten Al/Cu-Kabelschuh samt Stoßverbinder als Bimetall-Verbinder. Dahinter steht jedes Mal dieselbe Kupfer-Aluminium-Werkstoffpaarung; für die Bestellung zählt nicht die Bezeichnung im Katalog, sondern die Verbindung selbst. Nennen Sie uns Abmessung und Dicke oder Leiterquerschnitt und Schraubengröße — dann sagen wir Ihnen, ob es ein Zuschnitt, eine Scheibe oder ein Kabelschuh ist.

Ein Hinweis zum Wort „Übergangsscheibe". Es steht für zwei verschiedene Technologien. Die eine ist eine profilierte Scheibe aus Kupferlegierung, deren Profil beim Anziehen der Schraube die Oxidschicht des Aluminiums durchstößt; die andere — unsere — ist eine walzplattierte Kupfer-Aluminium-Bimetallscheibe, bei der die Trennung der beiden Metalle dauerhaft im Werkstoff selbst steckt und jede Seite nur ihr eigenes Metall berührt. Beide werden für dieselbe Aufgabe angeboten; prüfen Sie deshalb vor der Bestellung, welches Wirkprinzip eine Spezifikation meint.

Überhaupt nicht dasselbe: CCA. In Kabel- und Drahtkatalogen meint CCA kupferplattierten Aluminiumdraht, bei dem eine dünne Kupferhaut aus Kostengründen einen Aluminiumleiter umschließt. Das ist ein Leiterwerkstoff, kein Übergangselement, und löst eine verschraubte Kupfer-Aluminium-Verbindung nicht. Der Unterschied steht in CUPAL vs. Kupfer-Aluminium-Übergangslösungen.

Was ist CUPAL? Kupfer-Aluminium-Bimetall — Aufbau & Eigenschaften