CN112787130A - 连接器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括电接触材料的连接器，该电接触材料包含金属基材和在金属基材的表面上的导电覆层，以及一种用于制造该连接器的方法，其中，导电覆层包括：基体相，该基体相由除了金之外的金属构成；以及第二相，该第二相包括：伸长部，其从基体相的表面在深度方向上伸长；以及扩径部，该扩径部在基体相的表面中从伸长部开始沿着表面延伸，其中第二相由比构成基体相的金属更不易氧化的非金属导电材料或金构成。

Description

连接器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种连接器以及该连接器的制造方法。
背景技术
近来，在用于将电线互相连接或者将电线连接至电气设备的连接器中，小型化和大电流正在取得进展。因此，要求连接器具有即使在高的电流密度下也使得电流能够流过连接器而不引起任何问题的高度可靠性。
通常，在连接器中，各个电接触的表面(接触表面)都镀有金属，以防止由于氧化等降低导电性并且抑制腐蚀。然而，在连接器的使用环境中，除了金以外的金属以不同程度氧化。即使当接触表面镀有这样的金属时，依据使用环境和条件，由于氧化等引起劣化。而且，已知一旦开始劣化时，劣化以加速发展。
电接触的这样的劣化，特别是导电性的降低导致可靠性的下降，例如电力损失的增加或连接器的导通故障，因此这是有问题的。
相比之下，当电接触的接触表面镀金时，几乎不存在由于氧化发生劣化的可能性，但问题是金是昂贵材料并且因此生产成本增加。
为了低成本地抑制电接触的表面的氧化或由氧化导致的导电性下降，已经研究了各种对抗措施。
例如，专利文献JP-A-2018-56119公开了一种材料，其中使用在铜箔或铜基板上堆叠由石墨烯制成的层的这种材料作为电接触的材料。专利文献JP-A-2018-56119启示了：“在电接触材料中，在基材上设置碳材料层。由此，在电接触的制备中使用这种电接触材料使得能够防止在基材上产生金属氧化膜。因此，根据该发明的电接触具有优秀的接触可靠性而不妨碍导电性。”([0020]段)。
专利文献JP-A-2012-49107和JP-A-2013-11016公开了一种以如下方法获得的电接触材料。在由铜或铜合金制成的基材上形成包含诸如碳纳米管(CNT)这样的纳米碳材料的金属镀膜，使得至少一部分碳纳米材料从镀膜的表面露出，并且同时该至少一部分碳纳米材料还与构成镀膜的金属的未被氧化的部分接触。专利文献JP-A-2012-49107启示了：“其他导电部件通过CNT 4b直接电连接至位于金属镀膜4a内部(深部)的金属，CNT 4b的导电率比具有低导电率的金属氧化膜4c高。结果，获得了稳定的低接触阻抗。”([0025]段)。专利文献JP-A-2013-11016启示了：“其他导电部件通过纳米碳材料6直接电连接至位于非晶镀层4内部(深部)的金属，纳米碳材料6的导电率比具有低导电率的金属氧化膜高。结果，获得了稳定的低接触阻抗。”([0028]段)。
发明内容
然而，在专利文献JP-A-2018-56119中公开的石墨烯层堆叠在金属的表面上那样的电接触材料中，当石墨烯层的一部分在使用期间损坏或剥落时，则下层的金属露出，从而露出部分的金属氧化。当氧在金属与石墨烯层之间的界面以及在金属中扩散时，氧化进展，并且在金属与石墨烯层之间的界面中形成金属氧化膜，从而电接触材料的导电性降低。
如在专利文献JP-A-2012-49107和JP-A-2013-11016公开的，在包含纳米碳材料的金属镀膜以纳米碳材料穿透镀膜表面的氧化膜的形式形成在金属基材上的这种电接触材料中，当电接触材料连接至具有相似结构的其他电接触材料时，仅仅与从对向电接触材料的表面露出的纳米碳材料接触的纳米碳材料用作具有低阻抗的电导通路径。因此，导电性的提高效果不大。
鉴于上述情况，要求一种连接器或构成连接器的电接触材料，以抑制由于源自生产起的时间流逝所造成的表面的氧化或者由于重复使用而造成的薄膜损坏或剥落，而导致的导电性下降。因此，本发明的目的是提供一种解决上述问题的连接器，并且在该连接器中长时间维持导电性。
为了实现上述目的，本发明人进行了各种研究，并且发现布置在金属基材的表面上的以下导电覆层可以实现上述目的，从而实现了上述目的并完成了本发明。所述导电覆层包括：基体相，该基体相由除了金之外的金属构成；以及第二相，该第二相包括：伸长部，该伸长部从基体相的表面开始在深度方向上伸长；和扩径部，该扩径部在所述基体相的表面中从所述伸长部开始沿着所述表面延伸，其中，所述第二相由比构成所述基体相的所述金属更不易氧化的非金属导电材料或金构成。
本发明的第一实施例是一种包括电接触材料的连接器，该电接触材料包含金属基材和在金属基材的表面上的导电覆层，其中，导电覆层包括由除了金之外的金属构成的基体相以及第二相，该第二相包括：伸长部，其从基体相的表面在深度方向上伸长；和扩径部，该扩径部在所述基体相的表面中从所述伸长部开始沿着所述表面延伸，其中，所述第二相由比构成所述基体相的所述金属更不易氧化的非金属导电材料或金构成。
本发明的第二实施例是一种根据第一实施例的连接器的制造方法，所述方法包括通过以下形成所述导电覆层：制备包含第二相的组成元素的镀液；以及进行将所述金属基材浸入所述镀液中以获得镀层的电镀处理，在所述镀层中，所述第二相以枝晶状的方式在所述基体相中生长。
本发明的第三实施例是一种根据第一实施例的连接器的制造方法，所述方法包括通过以下形成所述导电覆层：制备镀液；进行将所述金属基材浸入所述镀液中以获得多孔镀层的电镀处理，所述多孔镀层由具有所述基体相的组成的微粒的聚集而构成；以及用构成所述第二相的材料或该材料的前体填充多孔镀层的开孔并且覆盖所述多孔镀层的表面的至少一部分。
本发明的第四实施例是一种根据第一实施例的连接器的制造方法，所述方法包括通过以下形成所述导电覆层：制备包含第二相的组成元素的镀液；以及进行将所述金属基材浸入所述镀液中以获得镀层的电镀处理，所述镀层由以下构成：具有所述基体相的组成的微粒；以及将微粒之间的空隙填充的构成所述第二相的材料或所述材料的前体。
本发明的第五实施例是一种根据第一实施例的连接器的制造方法，所述方法包括通过以下形成所述导电覆层：制备包含第二相的组成元素的镀液；以及进行电镀处理，在所述电镀处理中，在所述镀液中形成气泡或对流的条件下将所述金属基材浸入所述镀液中，以获得在所述基体相中包括所述第二相的镀层，所述第二相具有气泡或条带彼此结合的形状。
本发明的第六实施例是一种根据第一实施例的连接器的制造方法，所述方法包括通过以下形成所述导电覆层：制备构成基体相的金属的粉末；用构成第二相的材料或材料的前体包覆构成粉末的颗粒的表面；以及将被包覆的颗粒的粉末置于金属基材上，并且按压和加热被包覆的颗粒的粉末，以进行模制处理。
根据本发明，能够提供长时间维持导电性的连接器。
附图说明
图1是示出本发明的连接器的微结构的实例的图。
图2A和2B是示出本发明的连接器的微结构的另一实例的图(图2A示出刚制造好的状态，并且图2B示出表面的氧化(腐蚀)进展的状态)。
图3A和3B是示出本发明的连接器的微结构的又一个实例的图(图3A示出刚制造好的状态，并且图3B示出表面的氧化(腐蚀)进展的状态)。
图4是示出通过对金属基材进行的镀覆处理而获得的导电覆层的微结构的图，并且该导电覆层包括由金属微粒构成的基体相以及填充在微粒之间的空间的第二相。
图5是示出通过对金属基材进行的镀覆处理而获得的导电覆层的微结构的图，并且该导电覆层在基体相中包含具有气泡彼此连结的形态的第二相。
图6A和6B示出在实例1的试验片中的导电覆层的表面的观察和分析结果(图6A示出扫描电镜(SEM)图像，并且图6B示出能量色散X射线光谱仪(EDX)图像)。
图7A和7B示出实例2中形成在金属基材上的多孔镀层的表面的光学显微图像(图7A示出金属微粒刚生长之后的状态，并且图7B示出金属微粒彼此连结以成为海绵状的状态)。
图8A和8B示出实例2的试验片中的导电覆层的表面的光学显微图像(图8A示出刚好在多孔镀层形成之后由石墨烯填充金属微粒之间的空间的状态，并且图8B示出由石墨烯填充海绵状金属之间的空间的状态)。
图9A和9B示出实例3的试验片中的导电覆层的表面的观察和分析结果(图9A示出光学显微图像，并且图9B示出能量色散X射线光谱仪(EDX)图像)。
图10示出实例4的试验片中导电覆层的表面的光学显微图像。
附图标记
1 电接触材料
2 金属基材
3 导电覆层
31 基体相
32 第二相
321 伸长部
322 扩径部
具体实施方式
后文将参考实施例详细描述本发明。然而本发明不限于实施例。
[连接器]
如图1所示，本发明的第一实施例(后文仅称为“第一实施例”)的连接器包括电接触材料1，其中，导电覆层3设置在金属基材2的表面上。导电覆层3包括基体相31和第二相32。
要求金属基材2具有导电性，并且银、铜、铝、镍、锡和包含这些金属的合金等可以用作金属基材。替代地，可以使用不锈钢。
金属基材2的形状和尺寸可以根据所需的性能、标准等适当地确定。金属基材2的厚度优选为0.1mm至3mm。
导电覆层3是设置在金属基材2的表面上的导电层，并且作用为确保金属基材2与所连接的电气设备(电线、电气设备等)之间的电导通，与此同时抑制金属基材2的氧化。
导电覆层3中的基体相31由除了金之外的金属构成。当基体相31由除了金之外的金属构成时，能够在降低材料成本的同时抑制金属基材2的氧化，并且确保导电覆层3的内部的电导通。基体相31的材料的实例为镍、钴、铜、银、铬、锌、锡、这些金属的合金等。基体相31可以为晶体的或非晶体的。
导电覆层3的厚度优选是0.1μm至1mm。
如图1所示，导电覆层3中的第二相32包括：伸长部321，其从基体相31的表面开始在深度方向上伸长；以及扩径部322，其在基体相31的表面中从伸长部321沿着该表面延伸。术语“在深度方向上伸长”意思是要求伸长部具有指向远离基体相31的表面的方向的这种部分。因此，在本实施例的伸长部321中，也包括其一部分与所述表面平行的这种伸长部。第二相32由比构成基体相31的金属更不易氧化的非金属导电材料或金构成。由于第二相32包括比基体相31更不易氧化的伸长部321，所以即使在基体相31氧化并且其导电性降低的情况下，也能够维持导电覆层3的表面与金属基材2之间的电导通。而且，即使在第二相32连接至具有相似结构的其他电接触材料的情况下，由于第二相32包括比基体相31更不易氧化的扩径部322这样的构造，所有也使得能够确保第二相32与对方电接触材料中的第二相之间的电接触，并且使得用作导电路径的第二相(伸长部321)的比率能够增加。
作为第二相32的结构，能够采用如图1所示的结构，其包括：伸长部321，其以与植物的根相似的方式形成在导电覆层3的内部中；以及扩径部322，其在导电覆层3的表面中延伸；或者采用如图2A或3A所示的另一结构，其包括：伸长部321，其以与植物的叶或花相似的方式或者以三维网状的方式形成在导电覆层3的内部中；以及扩径部322，其一体地形成，并且覆盖导电覆层3的整个表面。扩径部322覆盖导电覆层3的整个表面的构造是优选的，这是因为与扩径部接触的所有伸长部321都用作导电路径。伸长部321具有与植物的叶或花相似的结构或者三维网状结构的构造是优选的，理由如下。即使在如图2B或图3B所示的导电覆层3的表面附近的基体相31由于氧化而劣化并且塌陷的情况下，从表面露出的伸长部321也形成新的扩径部322，并且确保了电接触。
如上所述，第二相32由比构成基体相31的金属更不易氧化的非金属导电材料或金构成。比构成基体相31的金属更不易氧化的非金属导体材料的实例为诸如石墨烯或碳纳米管(CNT)这样的碳材料、有机导电材料等。在这些材料之中，碳材料是优选的，这是因为其经济并且具有高导电性。特别地，石墨烯和CNT更优选，这是因为它们是经济的，并且具有高的化学稳定性和出色的导电性。如上所述，金是昂贵材料，然而在金被用作第二相32的情况下，与整个覆层3都由金构成的情况相比仅需要少量，并且抑制了制造成本的增加。因此，允许将金用作导电覆层的材料。
如上所述，第一实施例的连接器包括由基体相和第二相构成的导电覆层。当然导电覆层可以包含除了上述成分之外的成分，只要获得期望的导电性和抗氧化性即可。
[连接器的制造方法]
本发明的第二实施例(后文仅称为“第二实施例”)的连接器的制造方法是用于制造上述第一实施例的连接器的方法，其中，导电覆层包括由除了金之外的金属构成的基体相以及第二相，该第二相包括：伸长部，其从所述基体相的表面开始在深度方向上伸长；和扩径部，其在所述基体相的所述表面中从所述伸长部沿着所述表面延伸，其中，所述第二相由比构成所述基体相的金属更不易氧化的非金属导电材料或金构成，所述方法包括通过如下而形成所述导电覆层：制备包含所述第二相的组成元素的镀液；以及进行将金属基材浸入所述镀液的电镀处理，以获得所述第二相以枝晶状的方式在所述基体相中生长这样的镀层。
第二实施例中使用的镀液包含第二相的组成元素。第二相的组成元素的实施方式的实例是碳材料的微粉末、具有诸如金胶体这样的第二相的成分的微粉末和包含第二相的组成元素的离子。镀液可以包含构成基体相的金属作为离子。可以根据镀覆处理的已知方法适当地决定镀液的其它成分的种类和含量。
作为电镀处理的方法和条件，可以在第二实施例中采用电镀处理的已知的方法和条件，只要通过第二相在基体相中以枝晶状的方式生长而获得的导电覆层以预定厚度形成即可。作为电镀处理的方法，例如可以采用如下方法：将金属基材和作为基体相的材料的金属(镀覆金属)浸入镀液中，并且在金属基材与镀覆金属之间施加电压；或者采用如下的另一种方法：将在镀覆条件下稳定(不溶解)的导体和金属基材浸入包含构成基体相的金属的离子的镀液中，并且在导体与金属基材之间施加电压。前一方法中的处理条件的实例是：使用含有作为第二相的组成元素的炭黑和如聚氧化烯烷基醚这样的表面活性剂并且浓度约为百分之几的盐酸作为镀液，将对其进行电镀的金属基材以及作为镀层的材料的金属(镀覆金属)浸入镀液中，并且在金属基材与镀覆金属之间施加低于几伏的电压。
在第二实施例中，在电镀处理中所施加的电压优选是0.1V至12V。
本发明的第三实施例(后文仅称为“第三实施例”)的连接器的制造方法是用于制造上述第一实施例的连接器的方法，其中，导电覆层包括：基体相，其由除了金之外的金属构成；以及第二相，该第二相包括：伸长部，其从基体相的表面开始在深度方向上伸长；以及扩径部，其在基体相的表面中从伸长部沿着该表面延伸，其中，第二相由比构成基体相的金属更不易氧化的非金属导电材料或金构成，所述方法包括通过如下而形成所述导电覆层：制备镀液；进行电镀处理，在该电镀处理中，将金属基材浸入镀液，以获得由具有基体相的成分的微粒的聚集而构成的多孔镀层；以及用构成第二相的材料或该材料的前体填充多孔镀层的开孔并且覆盖多孔镀层的表面的至少一部分。
在第三实施例中，可以采用与上述第二实施例的方法相似的方法作为镀覆处理方法。然而，在第三实施例中，镀液包含第二相的组成元素的配置是不必要的。用于形成由具有基体相的成分的微粒的聚集而构成的多孔镀层的镀覆处理条件的实例是：使用具有大约百分之几的浓度的盐酸作为镀液，把要对其进行电镀的金属基材和作为镀层的材料的金属(构成基体相的镀覆金属)浸入镀液中，并且在金属基材与电镀金属之间施加低于几伏的电压。在该情况下，镀液可以包含：诸如微量的纳米级碳颗粒的这样的微粒，其成为析出金属微粒的初始核；和诸如聚氧化烯烷基醚这样的表面活性剂。
在第三实施例中，在电镀处理中所施加的电压优选是0.1V至12V。
在第三实施例中，构成第二相的材料或材料的前体被供给到形成在金属基材上的多孔镀层，多孔镀层的开孔被填充，并且多孔镀层的表面的至少一部分被包覆。不特别限定构成第二相的材料或材料的前体的供给方法。作为方法，可以采用溶液或浆液的涂布或喷涂、浸入溶液或浆液、蒸发或溅射等。
在第三实施例中，可以加压或加热镀层，在该镀层中，由构成第二相的材料或者材料的前体进行开孔的填充和表面的包覆。这能够使得导电覆层更致密。不特别限定加压和加热方法，只要能够使得导电覆层更致密即可。方法的实例是使用具有加热器的单轴压力成型机的方法以及热压法。而且，可以根据镀层的构成材料和结构等适当地确定成型条件。
在第三实施例中，通过根据需要对形成于金属基材上的镀层进行以下处理而从第二相的前体制造第二相：后处理，诸如在氧化环境下进行加热的氧化处理；还原处理，其中在还原环境下进行加热；基于光或电压施加的氧化处理或还原处理等。
本发明的第四实施例(后文仅称为“第四实施例”)的连接器的制造方法是基于与上述第三实施例相同的技术概念的另一实施例，并且特征在于，第三实施例中的用于形成导电覆层的镀液被配置为包含第二相的组成元素，并且通过对金属基材进行镀覆处理而获得由以下构成的镀层：具有基体相的成分的微粒；以及构成第二相的材料或该材料的前体，其填充金属微粒之间的空间。
在第四实施例中，可以采用与上述第二实施例的方法相似的方法作为镀覆方法。用于使具有第二相的成分的金属微粒析出并生长并且形成将微粒之间的空间填充的第二相的镀覆处理条件的实例为：将含有第二相的组成元素和诸如聚氧化烯烷基醚这样的表面活性剂并具有约百分之几的浓度的盐酸用作镀液，将要对其进行镀覆的金属基材和作为镀层的材料的金属(构成基体相的镀覆金属)浸入镀液中，并且在金属基材与镀覆金属之间施加低于几伏的电压。作为包含在镀液中的第二相的组成元素的实施方式，可以采用第二实施例中示例的实施方式。具有微粒形状的第二相的组成元素是优选的，这是因为微粒还用作析出金属微粒的初始核。当改变镀液的pH或微粒的尺寸、浓度等时，能够控制构成第二相或基体相的金属中的任一者优先结晶。在完成电镀处理之后，可以以与第三实施例中的方法相似的方法对镀层加压和加热，以使得镀层更致密，并且形成第二相。以与第三实施例相似的方式，可以根据需要对形成在金属基材上的镀层进行诸如氧化或还原处理这样的后处理。
在第四实施例中，在电镀处理中所施加的电压优选是0.1V至12V。
在第三实施例和第四实施例中，在金属基材上析出和生长并且具有基体相的成分的金属微粒用作模板，并且金属微粒由构成第二相的材料覆盖，从而形成了填充在金属微粒之间的伸长部以及覆盖伸长部和金属微粒的扩径部，以获得第二相。结果，获得了具有诸如图4所示的微结构的导电覆层。
本发明的第五实施例(后文仅称为“第五实施例”)的连接器的制造方法是用于制造上述第一实施例的连接器的方法，其中，导电覆层包括：由除了金之外的金属构成的基体相以及第二相，该第二相包括：伸长部，其从基体相的表面开始在深度方向上伸长；以及扩径部，其在基体相的表面中从伸长部沿着该表面延伸，其中，第二相由比构成基体相的金属更不易氧化的非金属导电材料或金构成，所述方法包括通过如下而形成导电覆层：制备包含第二相的组成元素的镀液；以及进行电镀处理，在该电镀处理中，在镀液中形成气泡或对流的条件下将金属基材浸入镀液中，以获得包括第二相的镀层，该第二相具有在基体相中气泡或条带互相连结的形状。
在第四实施例中，在电镀处理中所施加的电压优选是0.1V至12V。
在第五实施例中，可以采用与上述第二实施例的方法相似的方法作为镀覆方法。用于在镀液中形成气泡或对流的镀覆处理条件的实例为：将包含第二相的构成材料或该材料的前体的酸性溶液用作镀液，将要对其进行镀覆的金属基材和作为镀层的材料的金属(构成基体相的镀覆金属)浸入镀液中，并且在金属基材与镀覆金属之间施加低于几伏的电压。在该方法和条件下，通过微粒的作用，使得在镀液中通过电解在金属基材的表面上产生的氢气泡在金属基材的表面上停留一定时间，而不排放到镀液或大气中。在该情况下，氢气泡充当模型形状，并且微粒沉积在该形状上，从而形成具有氢气泡形状的第二相。当氢气泡从金属基材的表面排放到镀液中时，形成具有由于排放导致的对流形状的第二相。
在第五实施例中，通过使用由镀液中形成的气泡产生的对流或由此导致的搅拌而使第二相的构成材料以泡状形状或条带状形状析出，并且产生的气泡或条带互相结合，从而形成伸长部和扩径部以获得第二相。结果，获得了具有诸如图5所示的微结构的导电覆层。
本发明的第六实施例(后文仅称为“第六实施例”)的连接器的制造方法是用于制造上述第一实施例的连接器的方法，其中，导电覆层包括：由除了金之外的金属构成的基体相以及第二相，该第二相包括：伸长部，其从基体相的表面开始在深度方向上伸长；以及扩径部，其在基体相的表面中从伸长部沿着该表面延伸，其中，第二相由比构成基体相的金属更不易氧化的非金属导电材料或金构成，所述方法包括通过如下而形成导电覆层：制备构成基体相的金属的粉末；用构成第二相的材料或该材料的前体包覆构成粉末的颗粒的表面；以及将被包覆的颗粒的粉末置于金属基材上，并且按压和加热所述被包覆的颗粒的粉末，以进行模制处理。
第六实施例中使用的金属粉末不限定颗粒形状和颗粒直径，只要粉末由构成基体相的金属组成即可。金属粉末的实例是金属的雾化粉末、共沉淀粉末和粉碎粉末。
也不特别限定用构成第二相的材料或该材料的前体包覆构成金属粉末的颗粒的表面的方法，可以采用浸入溶液或浆液中、蒸发或溅射等。在可以获得由构成第二相的材料或该材料的前体预先包覆的金属颗粒所构成的金属粉末的情况下，可以使用该金属粉末。
不特别限定对由构成第二相的材料或该材料的前体包覆的金属颗粒所构成的金属颗粒进行模制处理的方法，只要粉末和将粉末置于其上的金属基材能够在加热的同时被按压以彼此一体化即可。方法的实例是使用具有加热器的单轴压力成型机的方法和热压法。并且可以根据使用的金属基材和金属粉末的种类适当地确定模制条件。
在覆盖金属颗粒的材料不是自身构成第二相的材料而是该材料的前体的情况下，通过在模制之后进行后处理而获得第二相。后处理的实例为：氧化处理，其中在氧化环境下进行加热；还原处理，其中在还原环境下进行加热；以及基于光或电压施加的氧化或还原处理。
实例
后文将基于实例进一步具体描述本发明的实施例。然而，本发明完全不被实例限制。
实例1
以对应于上述第二实施例的方法使导电覆层形成在金属基材上。
首先，制备10mm×10mm×1mm的铜板(由Nilaco Corporation制造)作为金属基材，制备1mm直径的锡合金线(Sn：99.3％，Cu+Ni：0.7％)作为镀覆金属，并且制备分散液作为镀液，在该分散液中，将炭黑(由KURETAKE Co.,Ltd.制造)分散在含有作为表面活性剂的聚氧化烯烷基醚的2％盐酸中。然后，将铜板和锡合金线浸入镀液中，在铜板与锡合金线之间施加0.7V的电压，并且在0.01A的电流值的条件下进行镀覆处理15分钟以形成导电覆层，从而获得实例1的试验片。
用扫描电子显微镜(SEM)(由日本电子株式会社(JEOL Ltd.)制造，JCM-6000PlusNeoScopeTM)观察所获得的实例1的试验片的导电覆层的表面。结果，确认枝晶状的第二相以与植物的叶或花相似的方式沿着基体相的表面扩展。用附于SEM的能量分散X射线光谱仪(EDX)检查导电覆层的组成，并且确认基体相包含锡作为主要成分，并且第二相包含碳作为主要成分。而且，同样在并未确认第二相存在于表面中的部位中，存在通过EDX观察到碳的峰值的情况。因此，可以说，第二相在导电覆层的厚度方向上以与植物的根相似的方式在基体相中生长。图6A示出获得的SEM图像，并且图6B示出用EDX进行元素分析的图像。
根据上述结果，在通过使用实例1的试验片构成连接器的情况下，预期即使当作为基体相的锡被氧化时，含有碳作为主要成分并且以枝晶状方式生长的第二相也用作导电路径，从而抑制了导电性的降低，并且长时间地维持了导电性。
实例2
以对应于上述第三实施例的方法使导电覆层形成在金属基材上。
首先，制备与实例1中所使用的相同的铜板和锡合金线，作为金属基材和镀覆金属，并且制备2％盐酸作为镀液。然后，将铜板和锡合金线浸入镀液中，在铜板与锡合金线之间施加从0.7至1V的电压，并且在从0.02至0.04A的电流值的条件下进行镀覆处理几分钟到一小时，直到视觉确认镀层的形成，以形成由锡微粒构成的多孔覆层。接着，将0.5mL的分散有氧化石墨烯的水溶液涂布在多孔覆层上以渗透到开孔中，并且在表面上形成被覆，然后进行干燥以获得第二相的构成材料。然后，用压力成型机(AS ONE CORPORATION制造，HP-1型)将其上堆叠了多孔覆层和第二相的构成材料的铜板在室温和0.5MPa的条件下压制30秒。最终，在氮气环境下以200℃加热铜板30分钟，并且获得实例2的试验片。
通过光学显微镜(由Carl Zeiss Co.,Ltd.制造，Axioplan 2Imaging)观察形成在铜板上并且尚未涂布氧化石墨烯的多孔覆层的表面。结果，确认了针状微粒聚集的结构(图7A)，和具有金属微粒彼此结合的海绵状组织以及在组织之间形成的网状气隙的结构(图7B)。以相似的方式观察实例2的试验片的表面。结果，确认了上述针状微粒之间的气隙被第二相填充的结构(图8A)，以及上述网状气隙被第二相填充的结构(图8B)。
根据上述结果，在通过使用实例2的试验片构成连接器的情况下，预期即使当作为基体相的锡被氧化时，含有碳作为主要成分的三维网状的第二相也用作导电路径，从而抑制了导电性的降低并且长时间地维持了导电性。在实例2的试验片中，第二相具有三维网状结构。因此，还预期即使在存在于导电覆层表面附近处的基体相的颗粒脱落的情况下，也能够由新露出的第二相实现电接触，并且抑制导电性的降低。
实例3
以对应于上述第五实施例的方法使导电覆层形成在金属基材上。
首先，制备与实例1中所使用的相同的铜板作为金属基材，制备1mm直径的镍线(Ni：99.99％)作为镀覆金属，并且制备分散液作为镀液，在该分散液中，炭黑(由KURETAKECo.,Ltd.制造)分散在包含作为表面活性剂的聚氧化烯烷基醚的1％盐酸中。然后，将铜板和镍线浸入镀液中，在铜板与镍线之间施加1.2V的电压，并且在0.01A的电流值的条件下进行镀覆处理60分钟以形成导电覆层，从而获得实例3的试验片。在镀覆处理期间，确认在镀液中形成气泡。
以与实例2的相似的方法观察所获得的实例3的试验片中的导电覆层的表面，并且确认气泡状的第二相彼此三维地结合以形成网状结构。以与实例1的相似的方法检查导电覆层的组成，并且确认基体相包含镍作为主要成分，并且第二相包含碳作为主要成分。图9A示出获得的光学显微图像，并且图9B示出利用EDX进行的元素分析的图像。
根据上述结果，在通过使用实例3的试验片构成连接器的情况下，预期即使当作为基体相的镍被氧化时，含有碳作为主要成分的三维网状的第二相也用作导电路径，从而抑制了导电性的降低并且长时间地维持了导电性。在实例3的试验片中，第二相具有三维网状结构。因此，还预期即使在存在于导电覆层表面附近处的基体相的颗粒脱落的情况下，也能够由新露出的第二相实现电接触，并且抑制导电性的降低。
实例4
以对应于上述第六实施例的方法使导电覆层形成在金属基材上。
首先，制备与实例1中所使用的相同的铜板作为金属基材，并且制备锡粉末(KISHIDA CHEMICAL Co.,Ltd.司制造，平均粒径为75μm)作为构成导电覆层的基体相的金属粉末。然后，在锡粉末上重复四次氧化石墨烯水溶液(由ALLIANCE Biosystems,Inc.制造，单层氧化石墨烯GO-W-60)的涂布和干燥，从而氧化石墨烯的被覆形成在构成锡粉末的锡颗粒的表面上。接着，将形成有氧化石墨烯被覆的锡粉末置于铜板上，并且通过使用台式压力机对铜板进行压缩成型加工，以形成具有由锡和氧化石墨烯构成的层的层压体。最终，在氮气环境下在200℃条件下使层压体经受加热和还原处理10分钟，将氧化的石墨烯还原为石墨烯，并且得到实施例4的试验片。
用与实例2相似的方法观察所获得的实例4的试验片中的导电覆层的表面，并且确认了通过压缩变形的颗粒的聚集构成的基体相以及包覆颗粒表面的第二相，该第二相填充颗粒之间的气隙并且形成为三维网状结构。图10示出获得的光学显微图像。
根据上述结果，在通过使用实例4的试验片构成连接器的情况下，预期即使当作为基体相的锡被氧化时，含有碳作为主要成分的三维网状的第二相也用作导电路径，从而抑制了导电性的降低并且长时间地维持了导电性。在实例4的试验片中，第二相具有三维网状结构。因此，还预期即使在存在于导电覆层表面附近处的基体相的颗粒脱落的情况下，也能够由新露出的第二相实现电接触，并且抑制导电性的降低。
比较例1
为了确认导电覆层中具有三维网状结构的第二相实现了保护基体相的效果，制造不包括第二相的覆层，并对耐酸腐蚀性互相进行比较。
以与实施例4相似的方法获得比较例1的试验片，不同的是构成锡粉末的锡颗粒的表面没有被氧化石墨烯覆盖，并且未对层压体进行还原处理。
将比较例1的试验片和实例4的试验片在3％盐酸水溶液中浸渍16天，将它们的腐蚀度进行比较。在比较例1的试验片中，质量减少48％，而在实例4的试验片中，质量减少保持为35％。根据结果，可以认为在基体相中以三维网状结构形成的第二相有助于导电覆层的高导电性，并且还具有抑制导电性劣化的功能。
根据本发明，能够提供长时间维持导电性的连接器。在本发明的其中第二相在导电覆层中形成三维网状结构的优选实施例中，能够提供一种抑制了诸如氧化和腐蚀这样的劣化的连接器。因此，本发明在使连接器高度耐用并可以长时间工作方面是有用的。在上述的第二相形成三维网状结构的覆层或全部表面被第二相覆盖的覆层中，即使在例如使用连接器以外的土木或建筑结构、植物、车辆、人造骨或牙齿等作为基材的情况下，也可以预期得到由导电覆层保护这种制品免受劣化因素影响的效果。

Claims (10)

1.一种包括电接触材料的连接器，所述电接触材料包含金属基材和在所述金属基材的表面上的导电覆层，其中，
所述导电覆层包括：
基体相，该基体相由除了金之外的金属构成；以及
第二相，该第二相包括：伸长部，该伸长部从所述基体相的表面在深度方向上伸长；和扩径部，该扩径部在所述基体相的所述表面中从所述伸长部沿着所述表面延伸，其中，所述第二相由比构成所述基体相的所述金属更不易氧化的非金属导电材料或金构成。
2.根据权利要求1所述的连接器，其中，所述扩径部覆盖所述基体相的全部表面。
3.根据权利要求1或2的连接器，其中，所述第二相由碳材料构成。
4.根据权利要求3所述的连接器，其中，所述碳材料是石墨烯和/或碳纳米管。
5.根据权利要求1或2的连接器，其中，所述伸长部形成三维网状结构。
6.一种包括电接触材料的连接器的制造方法，所述电接触材料包含金属基材和在所述金属基材的表面上的导电覆层，其中，
所述导电覆层包括：
基体相，该基体相由除了金之外的金属构成；以及
第二相，该第二相包括：伸长部，该伸长部从所述基体相的表面在深度方向上伸长；和扩径部，该扩径部在所述基体相的所述表面中从所述伸长部沿着所述表面延伸，其中，所述第二相由比构成所述基体相的所述金属更不易氧化的非金属导电材料或金构成，
所述方法包括通过以下形成所述导电覆层：
制备包含所述第二相的组成元素的镀液；以及
进行电镀处理，在所述电镀处理中，将所述金属基材浸入所述镀液中以获得镀层，在所述镀层中，所述第二相以枝晶状的方式在所述基体相中生长。
7.一种包括电接触材料的连接器的制造方法，所述电接触材料包含金属基材和在所述金属基材的表面上的导电覆层，其中，
所述导电覆层包括：
基体相，该基体相由除了金之外的金属构成；以及
第二相，该第二相包括：伸长部，该伸长部从所述基体相的表面在深度方向上伸长；和扩径部，该扩径部在所述基体相的表面中从所述伸长部沿着所述表面延伸，其中，所述第二相由比构成所述基体相的所述金属更不易氧化的非金属导电材料或金构成，
所述方法包括通过以下形成所述导电覆层：
制备镀液；
进行电镀处理，在所述电镀处理中，将所述金属基材浸入所述镀液中，以获得多孔镀层，所述多孔镀层由具有所述基体相的组成的微粒的聚集而构成；以及
用构成所述第二相的材料或所述材料的前体填充所述多孔镀层的开孔并且覆盖所述多孔镀层的表面的至少一部分。
8.一种包括电接触材料的连接器的制造方法，所述电接触材料包含金属基材和在所述金属基材的表面上的导电覆层，其中，
所述导电覆层包括：
基体相，该基体相由除了金之外的金属构成；以及
第二相，该第二相包括：伸长部，该伸长部从所述基体相的表面在深度方向上伸长；和扩径部，该扩径部在所述基体相的表面中从所述伸长部沿着所述表面延伸，其中，所述第二相由比构成所述基体相的所述金属更不易氧化的非金属导电材料或金构成，
所述方法包括通过以下形成所述导电覆层：
制备包含所述第二相的组成元素的镀液；以及
进行电镀处理，在所述电镀处理中，将所述金属基材浸入所述镀液中，以获得镀层，所述镀层由以下构成：具有所述基体相的组成的微粒；以及将微粒之间的空隙填充的构成所述第二相的材料或所述材料的前体。
9.一种包括电接触材料的连接器的制造方法，所述电接触材料包含金属基材和在所述金属基材的表面上的导电覆层，其中
所述导电覆层包括：
基体相，该基体相由除了金之外的金属构成；以及
第二相，该第二相包括：伸长部，该伸长部从所述基体相的表面在深度方向上伸长；以及扩径部，该扩径部在所述基体相的所述表面中从所述伸长部沿着所述表面延伸，其中，所述第二相由比构成所述基体相的所述金属更不易氧化的非金属导电材料或金构成，
所述方法包括通过以下形成所述导电覆层：
制备包含所述第二相的组成元素的镀液；以及
进行电镀处理，在所述电镀处理中，在所述镀液中形成气泡或对流的条件下将所述金属基材浸入所述镀液中，以获得在所述基体相中包括所述第二相的镀层，所述第二相具有气泡或条带彼此结合的形状。
10.一种包括电接触材料的连接器的制造方法，所述电接触材料包含金属基材和在所述金属基材的表面上的导电覆层，其中，
所述导电覆层包括：
基体相，该基体相由除了金之外的金属构成；以及
第二相，该第二相包括：伸长部，该伸长部从所述基体相的表面在深度方向上伸长；以及扩径部，该扩径部在所述基体相的所述表面中从所述伸长部沿着所述表面延伸，其中，所述第二相由比构成所述基体相的所述金属更不易氧化的非金属导电材料或金构成，
所述方法包括通过以下形成所述导电覆层：
制备构成所述基体相的所述金属的粉末；
用构成所述第二相的材料或所述材料的前体包覆构成所述粉末的颗粒的表面；以及
将被包覆的颗粒的所述粉末置于所述金属基材上，并且按压和加热所述被包覆的颗粒的所述粉末，以进行模制处理。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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