CN102859799A - 导电构件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够与铝系金属连接且能够抑制导电率的降低的导电构件及其制造方法。导电构件具备：作为基材的电线连接部(101)及紧固部(102)，其由铝(Al)或含有铝的合金形成，且设置有与其他构件连接的连接面；连接层(103)，其通过使离子化倾向比基材小且电导率为基材以上的金属或合金的粉体与气体共同加速并保持固相状态地喷到连接面上并进行堆积，从而在基材上形成连接层(103)。

Description

导电构件及其制造方法
技术领域
本发明涉及在将电极或电线等电连接时使用的导电构件及其制造方法。
背景技术
以往开始，在发电厂和自此向各地送电的架空送电线等中，由铝或铝合金(以下，也称为铝系金属)构成的铝电线作为电力线使用。铝系金属的导电率良好并且非常轻量，因此对于像架空送电线那样电线长的情况或对于电线根数多的设备或机器而言是有利的。
另一方面，在机动车等输送机器的电气系统和家电制品等中，作为电线和连接端子的材料，可以使用具有高电导率的铜或含有铜的合金(以下，也称为铜系金属)。但是，铜系金属虽然在导电率方面非常良好，但是比重大，达到铝的约3倍。因此，在机动车等中，为了车辆的轻量化，也研究使用铝系金属作为电线或连接端子。尤其是，在开发急速进展而进入了实用化阶段的电动机动车和燃料电池机动车中，为了从蓄电池取得大的能量，需要大径的电力线。因此，只要由铝电线构成电力线，就能够进一步实现车辆的轻量化。
然而，在铝系金属中存在容易在表面形成氧化被膜的特性。因此，一旦使由铝电线或铝系金属形成的连接端子暴露于空气中，则会产生因表面氧化被膜使电线和连接端子、或连接端子彼此的连接面的电阻变大的问题。因此，提出了通过在铝系金属的连接面上连接或覆盖难以氧化的铜系金属，从而确保连接面的导电率的提案。例如，在专利文献1中公开了以下技术，即，在铝制的芯线上覆盖铜合金制的中间套，以包围该中间套的方式压接铜合金制的开放圆筒型的金属端子的铆接片。另外，在专利文献2中公开了铝心线部的终端部表面依次层叠有镀锌(Zn)层、镀锡(Sn)层或镀镍(Ni)层、镀铜(Cu)层而形成的铝电线的终端结构。
【先行技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2004-207172号公报
【专利文献2】日本特开2003-229192号公报
【发明的概要】
【发明要解决的课题】
此外，例如，作为形成将铝和铜这样的不同种金属(或合金)彼此接合的复合构件的技术，公知有钎焊或焊接等。然而，由于对铝钎焊非常困难，因此2个构件不会密接，界面的导电率可能降低。另外，因为存在包含在焊锡中的助熔剂，钎焊后的部分容易腐蚀，导致2个构件的界面的电阻可能变大。在焊接的情况下也是同样，由于难以使不同种金属的2个构件密接，因此界面的电阻也可能变大。
或者，还已知有将高温加热而熔融的原料(例如，铜)喷到基材(例如铝)而形成被膜的熔射法。然而，在这样的情况下，在加热时原料氧化，因此被膜自身的电阻变大。
发明内容
本发明是鉴于上述情况做出的，其目的在于提供一种能够与铝系金属连接的导电构件，能够抑制导电率降低的导电构件及其制造方法。
【用于解决课题的手段】
为了解决上述课题而达成目的，本发明所涉及的导电构件的特征在于，具备：基材，其由铝(Al)或含有铝的合金形成，且设置有与其他构件连接的连接面；连接层，其通过使离子化倾向比所述基材小且电导率为所述基材以上的金属或合金的粉体与气体共同加速并保持固相状态地喷到所述连接面上并进行堆积，从而在所述基材上形成所述连接层。
本发明的特征在于，在上述导电构件的基础上，所述连接层由铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)中的任意一种金属或含有该任意一种金属的合金形成。
本发明的特征在于，还具备被膜层，其通过使镍(Ni)、锌(Zn)、锡(Sn)、钛(Ti)中的任意一种金属或含有该任意一种金属的合金的粉体与气体共同加速并保持固相状态地喷到所述基材与所述连接层的界面的周围并进行堆积，从而在所述界面的周围形成所述被膜层。
本发明的特征在于，在上述导电构件的基础上，所述基材具有形成所述连接面的中间层，所述中间层通过使镍(Ni)、锌(Zn)、锡(Sn)、钛(Ti)中的任意一种金属或含有该任意一种金属的合金的粉体与气体共同加速并保持固相状态地喷到所述铝或铝合金上并进行堆积而形成。
本发明的特征在于，在上述导电构件的基础上，所述基材具备：电线连接部，其供电线连接；紧固部，其与所述电线连接部连接且设置有所述连接面。
本发明的特征在于，在上述导电构件的基础上所述基材是以自身的端面作为所述连接面的电线。
本发明的特征在于，在上述导电构件的基础上，所述基材是以自身的端部侧面作为所述连接面的电线。
本发明所涉及的导电构件的制造方法的特征在于，包括：形成由铝(Al)或含有铝的合金构成且具有与其他构件连接的连接面的基材的基材形成工序；通过使离子化倾向比所述基材小且电导率为所述基材以上的金属或合金的粉体与气体共同加速并保持固相状态地喷到所述连接面上并进行堆积，从而在所述基材上形成连接层的连接层形成工序。
本发明的特征在于，上述导电构件的制造方法的基础上，所述粉体由铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)中的任意一种金属或含有该任意一种金属的合金形成。
上述导电构件的制造方法的特征在于，还包括通过使镍(Ni)、锌(Zn)、锡(Sn)、钛(Ti)中的任意一种金属或含有该任意一种金属的合金的粉体与气体共同加速并保持固相状态地喷到所述基材与所述连接层的界面的周围并进行堆积，从而在所述界面的周围形成被膜层的被膜层形成工序。
本发明的特征在于，上述导电构件的制造方法的基础上，在所述基材形成工序中，通过使镍(Ni)、锌(Zn)、锡(Sn)、钛(Ti)中的任意一种金属或含有该任意一种金属的合金的粉体与气体共同加速并保持固相状态地喷到所述铝或铝合金上，从而堆积形成所述连接面的中间层。
【发明效果】
根据本发明，通过使离子化倾向比基材小且电导率在基材以上的金属或合金的粉体喷到通过铝系金属形成的基材的连接面，从而形成与下层密接的致密的连接层，因此能够抑制与其他构件接触的接触面形成表面氧化膜，并且能够抑制基材与连接层的界面或连接层内部的导电率的降低。
附图说明
图1A是表示本发明的实施方式1所涉及的导电构件的立体图。
图1B是图1A的A-A剖视图。
图2A是说明向图1所示连接构件连接电缆的方法的图。
图2B是表示连接有电缆的连接构件的图。
图3是表示图1所示的连接构件的使用的一形态的立体图。
图4A是说明图1所示的连接构件的制造方法的图。
图4B是表示在紧固部形成有连接层的情况的图。
图4C是表示在紧固部连接电线连接部的情况的图。
图5是表示使用了冷喷涂法的成膜装置的结构的示意图。
图6是表示图1所示的连接构件的第一变形例的剖视图。
图7是表示图1所示的连接构件的第二变形例的剖视图。
图8是表示本发明的实施方式2所涉及的导电构件的立体图。
图9是说明图8所示的电线的端部结构的形成方法的图。
图10A是说明将图8所示的电线向连接构件连接的方法的图。
图10B是表示与连接构件连接的电线的立体图。
图11是表示图8所示的电线的端部结构的第一变形例的立体图。
图12是说明图11所示的电线的端部结构的形成方法的图。
图13是表示图8所示的电线的端部结构的第二变形例的立体图。
图14是表示本发明的实施方式3所涉及的导电构件的立体图。
图15A是说明将图14所示的电线向连接构件连接的方法的图。
图15B是表示与连接构件连接的电线的立体图。
图16是表示图14所示的电线的端部结构的第一变形例的立体图。
图17是说明图16所示的电线的端部结构的形成方法的图。
图18是表示图14所示的电线的端部结构的第二变形例的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明所涉及的导电构件及其制造方法的实施方式。需要说明的是，本发明并不由该实施方式限定。
(实施方式1)
图1A是表示本发明的实施方式1所涉及的导电构件的外观的立体图。另外，图1B是图1A的A-A线剖视图。实施方式1所涉及的导电构件即连接构件100是在将电线向其他连接构件(连接端子或电极等)连接时使用的构件，其具备由铝(Al)或铝合金(以下，也称为铝系金属)形成的基材即电线连接部101及紧固部102、形成在紧固部102上的连接层103。需要说明的是，在实施方式1中，基材由铝形成。
电线连接部101是供作为连接对象的电线插入的、在一方的端部设置有例如直径2cm左右的插入孔104的圆柱状的构件。另外，电线连接部101的另一方的端部具有弯曲的形状。
紧固部102是具有与其他的连接构件连接的连接面105的、例如长边为约8cm、短边为约2cm的板状的构件。在紧固部102的连接面105的相反侧的主面上通过电子束焊接或硬钎焊等电连接或机械连接有电线连接部101。需要说明的是，电线连接部101和紧固部102也可以一体形成。
通过将电线连接部101和紧固部102形成为这样的形状，从而与电线连接部101连接的电线保持与连接面105平行。
连接层103由离子化倾向比形成紧固部102的铝系金属小且电导率为铝系金属以上的金属或合金形成。连接层103用于防止紧固部102的连接面105的氧化被膜的形成而抑制与连接对象(其他连接构件)之间的导电率降低而设置。作为连接层103的材料，具体可以举出铜(Cu)或含有铜的合金、银(Ag)或含有银的合金、金(Au)或含有金的合金等，在实施方式1中使用铜。另外，连接层103的厚度没有特别的限定，但优选为0.1mm～10mm左右，更优选1mm～5mm左右。
连接层103通过使该层的材料即铜的粉体与气体一起加速到高速，并保持固相状态地喷到连接面105进行堆积而形成。需要说明的是，这样的层的形成方法(成膜方法)被称为冷喷涂法。通过冷喷涂法形成的连接层103具有以下这样的特征。
在冷喷涂法中，由于金属的粉体高速地向下层(紧固部102的表面或堆积到此的连接层103)的表面碰撞而咬入，并且使自身变形而附着在下层上，因此在下层上形成牢固地密接的层。这是因为，在连接层103与紧固部102的界面观察到连接层103咬入紧固部102的现象(称为锚定效应)。即，由于连接层103无间隙且牢固地与紧固部102的表面连接，因此在连接层103与紧固部102的界面，导电率不会下降，连接层103也不会从紧固部102剥离。
另外，由于如上述那样形成层，因此连接层103自身成为非常致密的层，例如，与铜的块状材料(bulk material)相比具有95％以上的密度。进而，在冷喷涂法中，由于仅仅将粉体加热到能够维持金属的粉体的固相状态的程度，因此能够抑制粉体的氧化。因此，连接层103自身的电导率具有块状材料的90％以上的特性。需要说明的是，对于通过冷喷涂法形成连接层103的形成方法，将在后面进行详细说明。
图2A及图2B是说明图1所示的连接构件100的使用方法的图。首先，如图2A所示，在设置于电线连接部101上的插入孔104中插入铝系金属的电线150的端部。需要说明的是，电线150可以如图2A那样为多线，也可以为单线，也可以为绞合线。并且，如图2B所示，通过将电线连接部101铆接，从而连接构件100和电线150实现电连接和机械连接。
如图3所示，这样的连接构件100例如在将电线彼此连接时使用。即，准备在端部连接有连接构件160的电线170，使连接构件100和连接构件160的连接面彼此抵接，通过铆接紧固、螺栓紧固或硬钎焊等将两者连接。需要说明的是，连接构件160及电线170可以通过与连接构件100及电线150相同的材料形成，也可以为通过铜或含有铜的合金形成的通常的连接构件及电线。
另外，在将电线150向电极连接时，使图2B所示的连接构件100的连接面105与电极抵接，并通过螺栓紧固或硬钎焊等连接即可。作为连接对象的电极可以是由铜或含有铜的合金形成的通常的部件。
以上，如说明的那样，根据实施方式1，由于在由铝系金属形成的紧固部102的连接面105上利用铜等形成连接层103，因此能够抑制连接层103与连接对象的界面的导电率的降低。另外，由于该连接层103通过冷喷涂法形成，因此能够抑制基材与连接层103的界面及连接层103内部的导电率的降低。由此，通过使用这样的连接构件100，能够将由铝系金属形成的电线容易地以良好的导电率向由铜等形成的通常的连接构件或电极等连接。
接下来，参照图4A～图4C及图5说明实施方式1所涉及的导电构件的制造方法。
首先，如图4A所示，形成包括形成有连接层103的连接面105的基材。在本实施方式1中，将铝系金属切出成紧固部102的形状，通过对连接面105侧进行研磨，从而除去表面的氧化被膜。
接下来，如图4B所示，通过冷喷涂法在紧固部102的连接面105上形成连接层103。
图5是表示基于冷喷涂法的成膜装置的结构的示意图。该成膜装置5具备：从气体供给源导入氦(He)或氮(N2)等惰性气体或空气等气体(工作气体)的气体导入管10、供给作为原料的金属或合金的粉体1的粉体供给部20、将从气体导入管10导入的气体加热到期望温度的加热器30、使粉体1和气体混合而进行喷射的腔室40、将粉体1朝向基板2喷射的喷嘴50、保持基板2的支架60。
在粉体供给部20上配置有原料的微小的(例如，粒径为10μm～100μm左右)粉体1。通过操作设于气体导入管10上的气门11可将期望流量的气体导入粉体供给部20，该粉体1与气体一起通过粉体供给管21被供给到腔室40内。
加热器30将导入的气体加热到例如50℃～700℃左右。由于将粉体1保持固相状态地喷到基板2，因此该加热温度的上限小于原料的熔点。更优选的是，使上限温度在摄氏温度下保持在熔点的约60％以下。这是因为，加热温度越高，则粉体1氧化的可能性越高。因此，例如在形成铜(熔点：约1083℃)的膜的情况下，使加热温度小于约1083℃即可，优选为约650℃以下。
在加热器30中加热的气体经由气体用配管31导入腔室40。需要说明的是，导入到腔室40的气体的流量通过操作设置在气体导入管10上的气门12而得以调节。
在腔室40的内部，通过从气体用配管31导入的气体而形成有从喷嘴50朝向基板2的气体流动。当从粉体供给部20向该腔室40供给粉体1时，粉体1乘着气体的流动而加速且被加热，并从喷嘴50吹向基板2。通过此时的碰撞使粉体1咬入基板2，在粉体1所具有的动能及热能的作用下，粉体1发生塑性变形而附着到基板2上，从而形成膜3。
使粉体1加速的速度即从喷嘴50喷射时的气体的流速为超音速(约340m/s以上)，优选例如为约400m/s以上。该速度可以通过操作气门12而调节导入腔室40的气体的流量来进行控制。另外，通过如成膜装置5那样使用口径从基端朝前端扩大成锥状的喷嘴50，从而能够使在腔室40内形成的气体的流动在喷嘴50的入口暂时被节流而加速。
在形成图4B所示的连接层103时，向粉体供给部20投入铜的粉体，并取代基板2而将基材(紧固部102)以连接面105侧朝向喷嘴50的喷射口的方式设置在支架60上，并进行成膜。需要说明的是，在相对于连接面105而言喷嘴50直径小的情况下，在使喷嘴50相对于连接面105移动的同时依次进行成膜即可。或者，也可以固定喷嘴50的位置并使支架60侧移动。
进而，也可以在进行成膜后，通过在连接层103上和紧固部102的侧面实施研磨或切削加工，从而使表面平滑。
接下来，如图4C所示，在紧固部102的与连接层103为相反侧的面上，通过电子束焊接或硬钎焊等将预先制成的电线连接部101接合。需要说明的是，由于电线连接部101和紧固部102通过同种金属形成，因此即使通过焊接或硬钎焊等也能够在不损害界面的导电率的情况下容易地进行接合。由此，制成图1所示的连接构件100。
需要说明的是，在以上的说明中，在紧固部102的连接面105上形成连接层103后，将电线连接部101与紧固部102接合。但是，也可以先将电线连接部101与紧固部102接合，或在将它们一体形成后，在连接面105上形成连接层103。
另外，在以上的说明中，在制作了紧固部102后在连接面105上形成了连接层103，但也可以在板状的构件上形成连接层103后，将该构件切出成紧固部102的尺寸。
进而，在以上的说明中，对设置有供电线插入的插入孔的电线连接部和具有长方形状的紧固部的连接构件进行了说明，但连接构件的形状没有特别的限定。即，实施方式1可以适用于在紧固部形成有螺栓紧固用的孔的压缩端子、形成有圆型的孔的圆型压接端子、前端打开的Y型压接端子、开放圆筒型或封闭圆筒型的压接端子等各种形状的连接构件。
另外，关于连接构件的尺寸，从直径为1mm以下的电线用的连接构件到直径为300mm以上的电线用的连接构件，都可以广泛应用实施方式1。需要说明的是，在制造小尺寸(例如，连接面的1边为2cm以下)的电极构件的情况下，优选在铝系金属的板状的构件上通过冷喷涂法形成连接层后切出紧固部(在一体成形时为紧固部及电线连接部)来进行加工。另外，在通过螺栓将紧固部与其他连接构件连接这种类型的连接构件中，优选不仅对与连接对象直接接触的连接面，而且对垫圈所接触的相反侧的面或螺栓所接触的侧面也使用冷喷涂法形成铜等被膜。
进而，也可以将实施方式1适用于作为电源供给线等配设的金属板即汇流条(也称为母线)。在这种情况下，使汇流条整体通过铝系金属形成，对与其他构件(总线的端子、通孔、销连接器等)连接的连接部分通过冷喷涂法形成铜等被膜即可。
接下来，对实施方式1所涉及的导电构件的第一变形例进行说明。图6是表示第一变形例涉及的导电构件的剖视图。
作为第一变形例的连接构件110具备形成在紧固部102及连接层103的侧面上的被膜层111。其他结构与图1所示的结构相同。
通常，如果使铝和铜这样标准电极电位的差较大的金属彼此直接接触，则可能与空气中的水分反应而发生因电气化学反应而腐蚀的电腐蚀。因此，在第一变形例中，通过利用被膜层111覆盖由铝形成的紧固部102与由铜形成的连接层103的界面106的周围，从而将界面106与周围的空气隔断。被膜层111的厚度例如为约50μm以上。
作为被膜层111的材料，使用离子化倾向比紧固部102小，且离子化倾向比连接层103大的金属或合金。更优选使用标准电极电位为紧固部102的标准电极电位与连接层103的标准电极电位的中间程度的材料。如果使用这样的金属或合金，则紧固部102与被膜层111之间、及连接层103与被膜层111之间的标准电极电位的差变小，难以在它们的界面发生电腐蚀。具体而言，在紧固部102为铝，连接层103为铜的情况下，作为被膜层111使用锌(Zn)或含锌的合金、镍(Ni)或含镍的合金、锡(Sn)或含锡的合金。
或者，作为被膜层111的材料也可以使用钛(Ti)或含钛的合金。由于钛在表面上形成致密的氧化被膜(非动态被膜)，因此即使与其他种类的金属接触也极难以产生电腐蚀。
被膜层111优选通过使用成膜装置5的冷喷涂法形成。具体而言，向粉体供给部20例如投入锡的粉体，并且将形成有连接层103的紧固部102以侧面朝向喷嘴50的喷射口的方式设置在支架60上，在4个侧面上全部形成锡的被膜。需要说明的是，锡的熔点为约230℃，因此在形成被膜时使气体的温度小于230℃，优选为约138℃以下。根据这样的冷喷涂法，由于能够形成与下层(紧固部102及连接层103的侧面)密接的致密的膜，因此即使不将被膜层111形成得那么厚，也能够得到从空气遮蔽的遮蔽效果。
接下来，对实施方式1所涉及的导电构件的第二变形例进行说明。图7是表示第二变形例所涉及的导电构件的剖视图。
作为第二变形例的连接构件120具备形成在紧固部102的连接面105上的中间层121、形成在中间层121上的连接层122。其他结构与图1所示的结构同样。
与实施方式1同样，设置连接层122用于防止紧固部102的连接面105面上形成氧化被膜，抑制与其他连接构件之间的导电率下降。另一方面，中间层121是用于抑制铝的紧固部102和铜的连接层122之间的电腐蚀而形成的具有0.1mm～1mm左右的厚度的层。
作为中间层121的材料，使用如锌、镍或锡那样离子化倾向在紧固部102与连接层122之间的金属或合金。由此，能够减小紧固部102与中间层121之间、及中间层121与连接层122之间的标准电极电位的差，抑制电气化学反应的发生。需要说明的是，作为中间层121的材料，也可以使用如钛这样难以引起电腐蚀的材料。
这样的中间层121及连接层122通过使用了成膜装置5的冷喷涂法形成。具体而言，首先，将作为中间层121的材料例如锡的粉体投入粉体供给部20，并且将紧固部102设置到支架60上。并且，通过开始成膜，从而使形成连接面的中间层121堆积在紧固部102上。接下来，通过将粉体供给部20的内容物替换成铜的粉体而进行成膜，从而在中间层121上上形成连接层122。
根据这样的冷喷涂法，由于能够形成与作为吹附对象的面密接的致密的膜，因此在紧固部102与中间层121的界面、中间层121的内部、中间层121与连接层122的界面上也不会发生电阻大幅增加的情况，能够确保良好的导电率。
(实施方式2)
接下来，对本发明的实施方式2所涉及的导电构件进行说明。图8是表示实施方式2所涉及的导电构件的立体图。
作为实施方式2所涉及的导电构件的电线的端部结构200具备：作为通过铝系金属形成的基材的电线201、形成在该电线201与连接对象(连接构件等)的连接面即端面202上的连接层203。
如后述那样，关于电线201的直径，由于在电线201的端面202上形成有连接层203，因此电线201的直径为约2mm以上，在实施方式2中为约10mm。另外，在图8中作为电线201用单线示出，但也可以为将多个铝线绞合而成的绞合线。另外，电线201的端部以外的区域也可以通过外罩(jacket)等覆盖。
连接层203由离子化倾向比形成电线201的铝系金属小且电导率在铝系金属以上的金属或合金形成。设置连接层203用于防止电线201的形成连接面的端面202形成氧化被膜，抑制电线201与连接对象之间的导电率的下降。因此，连接层203的厚度(电线201的长度方向上的大小)为与连接对象的接触区域以上即可。另外，作为连接层203的材料具体可以举出铜(Cu)或含铜的合金、银(Ag)或含银的合金、金(Au)或含金的合金等，在实施方式2中使用了铜。
这样的电线的端部结构200如以下这样形成。首先，进行在电线201的端部上形成连接层203的准备。例如，在电线201为裸电线的情况下，优选通过对端面202实施研磨等，从而除去表面的氧化被膜。另外，此时，优选以使端面202与电线201的长度方向正交的方式整合端面202的形状。另外，在电线201为绝缘线的情况下，预先除去端部的被覆材料。
接下来，在端面202上，使作为材料的铜的粉体加速成高速，并保持固相状态地喷到电线201的端面202而使其堆积，由此形成连接层203。具体而言，在成膜装置5中，代替支架60而配置图9所示的支架61，并以端面202朝向喷嘴50的喷射口的方式设置电线201。另外，为了防止在电线201的端面202以外的区域附着膜，将设置有开口71a的掩模71配置在电线201的前方。并且，向粉体供给部20投入作为连接层203的材料的铜的粉体1而开始成膜。由此，从喷嘴50喷射粉体1，并使其在电线201的端面202堆积而形成铜的连接层203。需要说明的是，此后，也可以通过对连接层203的端面和电线201的侧面进行研磨等，从而使它们的表面平滑或除去附着在不需要的区域上的铜。
具有这样的端部结构200的电线以以下方式使用。即，如图10A所示，准备具有电极连接部251及紧固部252并通过铜等形成的通常的连接构件250，并将电线的连接层203的部分插入电极连接部251。并且，如图10B所示，通过铆接电极连接部251而将连接层203和电极连接部251电连接并机械连接。接下来，通过螺栓或硬钎焊等将紧固部252与期望的设备或装置的电极连接。
如以上说明那样，根据实施方式2，由于在铝系金属的电线201的端面202上通过铜等形成连接层203，因此能够抑制与连接对象的界面的导电率的降低。另外，该连接层203由于通过冷喷涂法形成，因此电线201的端面202与连接层203通过锚定效应牢固地密接，并且连接层203自身也非常地致密。因此，在端面202和连接层203的内部，也能够抑制导电率的降低。进而，通过使用冷喷涂法，能够使连接层203形成为期望的厚度。因此，通过使用这样的端部结构，能够将铝系金属的电线以良好的导电率与由铜等形成的通常的电极或连接构件连接。
接下来，对实施方式2所涉及的导电构件的第一变形例进行说明。图11是表示第一变形例所涉及的导电构件的立体图。
第一变形例的电线的端部结构210具备以覆盖电线201与连接层203的界面204的周围的方式形成的被膜层211。对于其他结构与图8所示的结构同样。
如在先说明那样，如果使铝系金属和铜直接接触，则可能发生电腐蚀。因此，在第一变形例中，通过利用被膜层211覆盖电线201与连接层203的界面204的周围，从而从周围的空气遮蔽界面204。被膜层211的厚度例如为约50μm以上即可。
作为被膜层211的材料使用如锌、镍或锡那样离子化倾向比电线201小且离子化倾向比连接层203大的金属或合金。或者，也可以使用如钛那样由于在表面形成致密的氧化被膜而难以引起电腐蚀的金属或合金。
被膜层211优选通过冷喷涂法形成。具体而言，在成膜装置5中，代替支架60，将图12所示的可旋转的支架62配置成以与喷嘴50的轴正交的方向为旋转轴。并且，在该支架62上以包括电线201和连接层203的交界的区域朝向喷嘴50的喷射口的方式设置电线201。进而，为了防止膜附着在不需要的区域上，将设置有开口72a的掩模72配置在电线201的前方。并且，向粉体供给部20投入作为被膜层211的材料的例如锡的粉体，并使支架62旋转而开始成膜。由此，从喷嘴50喷射粉体4，以覆盖界面204的周围的方式形成锡的被膜层211。
如此，根据冷喷涂法，由于能够形成与下层(电线201及连接层203的侧面)密接的致密的膜，因此即使被膜层211的厚度没那么厚，也能够从空气遮蔽的遮蔽效果。另外，通过使用掩模，能够在期望的位置形成被膜，因此能够仅在界面204的周围形成被膜层211，并使与电极或连接构件等连接的连接层203的部分露出。
接下来，对实施方式2所涉及的导电构件的第二变形例进行说明。图13是表示第二变形例所涉及的导电构件的立体图。
作为第二变形例的电线的端部结构220具备形成在电线201的端面202上的中间层221、形成在该中间层221上的连接层223。其他结构与图8所示的结构同样。
与实施方式2同样，设置连接层223用于防止电线201的连接面形成氧化被膜，抑制与连接对象之间的导电率的降低。另一方面，中间层221是具有为了抑制铝的电线201与铜的连接层223之间的电腐蚀而形成的具有0.5mm左右的厚度的层。
作为中间层221的材料，使用如锌、镍或锡那样离子化倾向比电线201小且离子化倾向比连接层223大的金属或合金。或者，也可以使用如钛那样的由于在表面形成有致密的氧化被膜而难以引起电腐蚀的金属或合金。
具有这样的中间层221的电线的端部结构220通过冷喷涂法形成。具体而言，首先，在成膜装置5中，与图9所示的结构同样，在支架61上设置电线201，并配置掩模71。并且，通过将作为中间层的材料例如锡的粉体投入粉体供给部20而开始成膜，从而将形成连接面的中间层221堆积在电线201的端面202上。接下来，通过将粉体供给部20的内容物替换成铜的粉体而进行成膜，从而在中间层221上形成连接层223。
根据这样的冷喷涂法，由于能够形成与下层密接的致密的膜，因此在电线201与中间层221的界面、中间层221的内部、中间层221与连接层223的界面也能够在不使电阻大幅增加的情况下确保良好的导电率。
(实施方式3)
接下来，对本发明的实施方式3所涉及的导电构件进行说明。图14是表示实施方式3所涉及的导电构件的立体图。
作为实施方式3所涉及的导电构件的电线的端部结构300具备：作为由铝系金属形成的基材的电线301、在该电线301与连接对象的连接面即端部附近的侧面上以包围电线301的方式形成的连接层302。
电线301的直径没有特别的限定，在实施方式3中形成为约20mm。需要说明的是，在图14中用单线示出电线301，也可以为将多个铝线绞合而成的绞合线。另外，电线301也可以在端部以外的区域通过外罩等覆盖。
连接层302是由离子化倾向比形成电线301的铝系金属小且电导率在铝系金属以上的金属或合金形成的具有1～2mm左右的厚度的层。设置连接层302用于防止形成连接面的电线301的端部附近的侧面形成氧化被膜，抑制电线301与连接对象之间的导电率降低。因此，连接层302的宽度(电线301的长度方向上的大小)为与连接对象接触的接触区域以上即可。另外，作为连接层302的材料，具体可以举出铜(Cu)或含铜的合金、银(Ag)或含银的合金、金(Au)或含金的合金等，在实施方式3中使用铜。需要说明的是，在图14中，连接层302配置在电线301的端部附近，但也可以以使连接层302的端面与电线301的端面一致的方式配置连接层302。
这样的电线的端部结构300如以下这样形成。首先，进行在电线301的端部形成连接层302的准备。例如，在电线301为裸电线的情况下，优选通过在端部实施研磨等，从而除去表面的氧化被膜。另外，在电线301为绝缘线的情况下，预先除去端部的被覆材料。
接下来，通过将作为材料的铜的粉体加速成高速，并保持固相状态地喷到电线301的端部附近的侧面而使其堆积，从而形成连接层302。具体而言，在成膜装置5中，与图12所示的结构同样，在支架62上设置电线301，并且将掩模72以开口72a与电线301的端部附近对置的方式配置。并且，将作为连接层302的材料的铜的粉体投入粉体供给部20，并在使支架62旋转的同时进行成膜。由此，在电线301的端部附近的侧面堆积铜而形成连接层302。需要说明的是，在成膜结束后，可以将从连接层302突出的电线301的端部切断成期望的长度，也可以以使连接层302与电线301的端面一致的方式进行切断或研磨。
具有这样的端部结构300的电线以如下方式使用。即，如图15A所示，准备具有电极连接部351及紧固部352且通过铜等形成的通常的连接构件350，将电线的连接层302的部分插入电极连接部351。并且，如图15B所示，通过将电极连接部351铆接，从而将连接层302与电极连接部351电连接并机械连接。进而，通过螺栓或硬钎焊等将这样紧固有电线301的连接构件350的紧固部352与期望的设备或装置的电极连接。
如以上说明那样，根据实施方式3，由于在铝系金属的电线301的端部附近形成铜等连接层302，因此能够抑制与连接对象的界面的导电率的降低。另外，该连接层302通过冷喷涂法形成，因此为非常致密且与下层牢固密接的层。因此，在电线301与连接层302的界面、及连接层302的内部，也能够抑制导电率的降低。由此，通过使用这样的端部结构，从而能够将铝系金属的电线以良好的导电率与通过铜等形成的通常的电极或连接构件连接。
接下来，对实施方式3所涉及的导电构件的第一变形例进行说明。图16是表示第一变形例所涉及的导电构件的剖视图。
作为第一变形例的电线的端部结构310具备以覆盖电线301和连接层302的界面303的周围的方式形成的被膜层311。其他结构与图14所示的结构同样。
如上述那样，如果使铝系金属与铜直接接触，则可能发生电腐蚀。因此，在第一变形例中，通过利用被膜层311覆盖电线301与连接层302的界面303的周围，从而将界面303从周围的空气遮蔽。被膜层311的厚度例如为约50μm以上。
作为被膜层311的材料使用如锌、镍或锡那样离子化倾向比电线301小且离子化倾向比连接层302大的金属或合金。或者，也可以使用如钛那样通过在表面形成致密的氧化被膜而难以发生电腐蚀的金属或合金。
另外，被膜层311优选通过冷喷涂法形成。具体而言，在成膜装置5中，代替喷嘴50及支架60，分别配置图17所示的细径喷嘴51及支架63。支架63是可旋转的支架，以其旋转轴与细径喷嘴51的喷射方向倾斜相交的方式调节与细径喷嘴51的相对位置。在该支架63上设置形成有连接层302的电线301，并以电线301与连接层302的交界部分朝向细径喷嘴51的喷射口的方式进行对位。然后，向粉体供给部20投入作为被膜层211的材料的例如锡的粉体，使支架63旋转而开始成膜。由此，从细径喷嘴51喷射粉体4，形成覆盖界面303的周围的锡的被膜层311。
如此，根据冷喷涂法，能够在期望的位置形成致密的被膜，因此不会对与电极或连接构件等连接的连接层302的表面造成影响，能够仅覆盖界面303的周围。
接下来，对实施方式3所涉及的导电构件的第二变形例进行说明。图18是表示第二变形例所涉及的导电构件的剖视图。
作为第二变形例的电线的端部结构320在电线301的端部附近的侧面上具备以包围电线301的方式形成的中间层321、形成在该中间层321上的连接层322。其他结构与图14所示的结构同样。
与实施方式3同样，设置连接层322用于防止电线301的连接面形成氧化被膜，抑制与连接对象之间的导电率的降低。另一方面，中间层321是用于抑制铝的电线301与铜的连接层322之间的电腐蚀而形成的具有1mm左右厚度的层。
作为中间层321的材料，可以使用如锌、镍或锡那样离子化倾向比电线301小且离子化倾向比连接层322大的金属或合金，也可以使用如钛那样由于形成有致密的氧化被膜而难以发生电腐蚀的金属或合金。
这样的电线的端部结构320通过冷喷涂法形成。具体而言，首先，在成膜装置5中，与图12所示的结构同样，在支架62上设置电线301，并配置掩模71。然后，将作为中间层的材料例如锡的粉体投入粉体供给部20，在使支架62旋转的同时进行成膜，由此，使形成连接面的中间层321在电线301的侧面堆积。接下来，将粉体供给部20的收容物替换成铜的粉体，在使支架62旋转的同时进行成膜，由此在中间层321上形成连接层322。
根据这样的冷喷涂法，由于能够形成与下层密接的致密的膜，因此在电线301与中间层321的界面、中间层321的内部、中间层321与连接层322的界面，也能够在不大幅增加电阻的情况下确保良好的导电率。
接下来，对实施方式3所涉及的导电构件的第三变形例进行说明。在实施方式3中，仅在电线301的侧面形成有连接层302，但也可以在电线301的端面形成连接层302。在这种情况下，通过将连接层302的材料的粉体(铜等)依次喷到电线301的端部侧面及端面而形成被膜即可。或者，在电线301为细径的情况下，也可以通过将连接层302的材料的粉体喷到电线301的端部区域，从而同时覆盖侧面及端面。在该变形例中，电线301与连接层302的界面露出的区域为一个部位，因此用于防止电腐蚀的被膜层(参照第一变形例)也仅在该一个部位形成即可。
【符号说明】
1、4粉体
2基板
3膜
5成膜装置
10气体导入管
11、12气门
20粉体供给部
21粉体供给管
30 加热器
31 气体用配管
40 腔室
50 喷嘴
51 细径喷嘴
60、61、62、63 支架
71、72 掩模
71a、72a 开口
100、110、120、160、250、350 连接构件
101、251、351 电线连接部
102、252、352 紧固部
103、122、203、223、302、322 连接层
104 插入孔
105 连接面
106、204、303 界面
111、211、311 被膜层
121、221、321 中间层
150、170 电线
200、210、220、300、310、320 电线的端部结构
201、301 电线
202 端面

Claims (11)

1.一种导电构件，其特征在于，具备：
基材，其由铝(Al)或含有铝的合金形成，且设置有与其他构件连接的连接面；
连接层，其通过使离子化倾向比所述基材小且电导率为所述基材以上的金属或合金的粉体与气体共同加速并保持固相状态地喷到所述连接面上并进行堆积，从而在所述基材上形成所述连接层。
2.根据权利要求1所述的导电构件，其特征在于，
所述连接层由铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)中的任意一种金属或含有该任意一种金属的合金形成。
3.根据权利要求2所述的导电构件，其特征在于，
还具备被膜层，其通过使镍(Ni)、锌(Zn)、锡(Sn)、钛(Ti)中的任意一种金属或含有该任意一种金属的合金的粉体与气体共同加速并保持固相状态地喷到所述基材与所述连接层的界面的周围并进行堆积，从而在所述界面的周围形成所述被膜层。
4.根据权利要求2所述的导电构件，其特征在于，
所述基材具有形成所述连接面的中间层，所述中间层通过使镍(Ni)、锌(Zn)、锡(Sn)、钛(Ti)中的任意一种金属或含有该任意一种金属的合金的粉体与气体共同加速并保持固相状态地喷到所述铝或铝合金上并进行堆积而形成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的导电构件，其特征在于，
所述基材具备：
电线连接部，其供电线连接；
紧固部，其与所述电线连接部连接且设置有所述连接面。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的导电构件，其特征在于，
所述基材是以自身的端面作为所述连接面的电线。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的导电构件，其特征在于，
所述基材是以自身的端部侧面作为所述连接面的电线。
8.一种导电构件的制造方法，其特征在于，包括：
形成由铝(Al)或含有铝的合金构成且具有与其他构件连接的连接面的基材的基材形成工序；
通过使离子化倾向比所述基材小且电导率为所述基材以上的金属或合金的粉体与气体共同加速并保持固相状态地喷到所述连接面上并进行堆积，从而在所述基材上形成连接层的连接层形成工序。
9.根据权利要求8所述的导电构件的制造方法，其特征在于，
所述粉体由铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)中的任意一种金属或含有该任意一种金属的合金形成。
10.根据权利要求9所述的导电构件的制造方法，其特征在于，
还包括通过使镍(Ni)、锌(Zn)、锡(Sn)、钛(Ti)中的任意一种金属或含有该任意一种金属的合金的粉体与气体共同加速并保持固相状态地喷到所述基材与所述连接层的界面的周围并进行堆积，从而在所述界面的周围形成被膜层的被膜层形成工序。
11.根据权利要求9所述的导电构件的制造方法，其特征在于，
在所述基材形成工序中，通过使镍(Ni)、锌(Zn)、锡(Sn)、钛(Ti)中的任意一种金属或含有该任意一种金属的合金的粉体与气体共同加速并保持固相状态地喷到所述铝或铝合金上，从而堆积形成所述连接面的中间层。
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