CN218569274U - 一种新型铝端子 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型铝端子，所述铝端子电连接铝制线缆和用电装置并起到导通电流的作用，所述铝端子包括相互连接的连接部和功能部，所述连接部和所述功能部的至少部分基体材质为铝，所述连接部与所述铝制线缆的导电部分连接，所述功能部与所述用电装置连接，所述功能部至少部分表面上设置过渡保护层。本文的新型铝端子，可以解决传统的铜端子和铝线直接接触发生电化学腐蚀的问题，同时，在铝端子的功能部的至少部分表面上设置过渡保护层，可以提升功能部的耐腐蚀性，提高铝端子的使用寿命。

Description

一种新型铝端子

技术领域

本实用新型涉及电气连接领域，更具体地，涉及一种新型铝端子。

背景技术

随着电连接端子的使用量越来越大，纯铜端子或铜铝端子成为了常采用的一种连接线端子，而且，为了实现线缆的轻量化，人们采用铝、铝合金等相对存储量大且相对质量比较轻的导电性材料作为线缆导体材料，但是，由于铜铝之间的电极电位差较大，当铜端子与铝线缆的导体直接连接后，在空气和水的作用下，铜铝之间会产生电化学腐蚀，铝线缆导体易受腐蚀而导致铜铝连接区域的接触电阻增大，在长期使用过程中，容易引起停电事故，严重时可能会烧毁设备，引起爆炸或火灾,影响电力系统正常运作。

但是，使用铝端子，由于铝表面有致密的氧化层，导致铝端子与对接端子连接处的导电效果不好，另外由于铝材质相对较软，在作为端子进行对插电连接或者螺接电连接时，会导致铝材质变形，或者刮擦破损，导致铝端子连接失效，电流升高。

因此，电气连接领域急需一种导电效果好，能与铜端子长时间电连接，减少电化学腐蚀的铝端子。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种新型铝端子，能够减少对接铜端子和铝端子直接接触发生电化学腐蚀的问题。

本实用新型提供了一种新型铝端子，所述铝端子电连接铝制线缆和用电装置并起到导通电流的作用，所述铝端子包括相互连接的连接部和功能部，所述连接部和所述功能部的至少部分基体材质为铝，所述连接部与所述铝制线缆的导电部分连接，所述功能部与所述用电装置连接，所述功能部至少部分表面上设置过渡保护层。

可选地，所述功能部的基体材质为为2000系列铝合金、6000系列铝合金、7000系列铝合金或8000系列铝合金中的一种。

可选地，所述连接部的基体材质为1000系列铝合金。

可选地，所述过渡保护层的厚度为0.05μm～1000μm。

可选地，所述过渡保护层的面积占所述功能部表面积的至少10％。

可选地，所述连接部和所述功能部一体成型。

可选地，所述连接部和所述功能部为分体结构，所述连接部和所述功能部搭接或对接连接。

可选地，所述连接部为平板结构或筒状结构或U型开口结构或V型开口结构。

可选地，所述连接部与所述铝制线缆的导电部分采用压接或焊接或粘接或铆接的方式连接。

可选地，所述铝制线缆的导电部分为实心铝导体，所述连接部与所述实心铝导体一体成型。

可选地，所述过渡保护层通过电镀、化学镀、磁控溅射、真空镀、压力焊、扩散焊、摩擦焊、电阻焊方式、超声波焊或激光焊方式中的一种或几种设置在所述功能部至少部分表面上。

可选地，所述过渡保护层的材质中为镍、镉、锰、锆、钴、锡、钛、铬、金、银、锌、锡铅合金、银锑合金、钯、钯镍合金、石墨银、石墨烯银和银金锆合金中的一种。

可选地，所述过渡保护层包括底层和表层，所述底层厚度为0.01μm～100μm，所述表层厚度为0.03μm～900μm。

可选地，所述功能部为平板结构，所述平板结构上设置贯通的通孔或螺纹孔，所述过渡保护层设置在所述通孔或所述螺纹孔的内壁和两端的至少部分表面上。

可选地，所述功能部为平板结构，所述平板结构上设置螺柱，所述过渡保护层至少设置在所述螺柱的表面上。

可选地，所述功能部为筒形结构，所述过渡保护层设置在所述筒形的至少部分内表面上。

根据本文的新型铝端子，可以减少对接铜端子和铝端子连接时直接接触发生电化学腐蚀的问题，同时，在铝端子的功能部的至少部分表面上设置过渡保护层，可以提升功能部的耐腐蚀性，提高铝端子的使用寿命。

另外，铝端子上设置镀层，能够增加铝端子表面的导电性，防止铝端子表面形成氧化膜，增加电阻。并且镀层能够增加铝端子表面的硬度，增加铝端子的耐刮擦性能，提交铜端子与铝端子的连接安全性，延长铝端子的使用寿命。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。

图1为本实用新型一种实施方式的新型铝端子示意图；

图2为图1中新型铝端子连接铝线后的剖视图；

图3为本实用新型另一种实施方式的新型铝端子示意图；

图4为本实用新型再一种实施方式的新型铝端子示意图；

图5为本实用新型第四种实施方式的新型铝端子示意图。

图中标示如下：

1、连接部；2、功能部；3、通孔；41、线芯；42、绝缘层。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

本实用新型提供了一种新型铝端子，所述铝端子电连接铝制线缆和用电装置并起到导通电流的作用，所述铝端子包括相互连接的连接部1和功能部2，所述连接部1和所述功能部2的至少部分基体材质为铝，所述连接部1与所述铝制线缆的导电部分连接，所述功能部2与所述用电装置连接，所述功能部2至少部分表面上设置过渡保护层。如图1-图5所示，铝端子的连接部1与功能部2相互连接，连接部1用于连接铝制线缆，功能部2用于与用电装置连接。利用本文的铝端子连接铝制线缆和用电装置，可以有效减少对接铜端子和铝端子直接接触发生电化学腐蚀的问题，同时，在铝端子的功能部2的至少部分表面上设置过渡保护层，可以提升功能部2的耐腐蚀性，提高铝端子的使用寿命。

另外，铝端子上设置镀层，能够增加铝端子表面的导电性，防止铝端子表面形成氧化膜，增加电阻。并且镀层能够增加铝端子表面的硬度，增加铝端子的耐刮擦性能，提交铜端子与铝端子的连接安全性，延长铝端子的使用寿命。

在一些实施例中，所述功能部的基体材质为为2000系列铝合金、6000系列铝合金、7000系列铝合金或8000系列铝合金中的一种。采用技术成熟的国际牌号的铝合金，能够降低铝端子的生产成本，使铝端子的性能更加稳定，对应上述牌号的铝合金制作的铝端子，硬度更高，可加工性能更好，适合用于批量生产，以及和对接铜端子的插拔连接和机械连接。

在一些实施例中，所述连接部的基体材质为1000系列铝合金。上述牌号的铝合金，导电性能更好，材质较软，可以作为优良的导体和中间过渡连接材料。

在一些实施例中，所述过渡保护层的厚度为0.05μm～1000μm。为了测试不同厚度对电压降的影响，发明人采用相同材质和结构的铝端子，分别在功能部2的表面上设置不同厚度的过渡保护层，然后测试铝端子两端的电压降。在本实施例中，电压降大于4mV为不合格。

表1：不同过渡保护层厚度对电压降(mV)的影响：

从以上表1数据可以看出，当过渡保护层厚度大于1000μm和小于0.05μm的时候，铝端子两端的电压降大于4mV，过渡保护层小于0.05μm时，过渡保护层太薄不符合要求值，因此，发明人选用过渡保护层的厚度为0.05μm到1000μm。

在一些实施例中，所述过渡保护层的面积占所述功能部表面积的至少10％。过渡保护层的面积占功能部表面积的百分比影响了铝端子的耐腐蚀性，为了论证过渡保护层的面积占功能部表面积的百分比对端子耐腐蚀性的影响，发明人使用相同规格、材质、过渡保护层面积不同的铝端子样件放到盐雾喷淋试验箱内，对铝端子样件的各个位置喷淋盐雾，每隔20小时取出清洗观察表面腐蚀情况，即为一个周期，直到铝端子样件表面腐蚀面积大于总面积的10％时，停止测试，并记录当时的周期数。在本实施例中，周期数小于80次认为不合格。

表2：过渡保护层材质占功能部表面积的百分比对铝端子耐腐蚀性能的影响

从上表2可以看出，当选用过渡保护层面积占功能部表面积的百分比大于10％时，实验结果超过标准值较多，性能比较稳定。当选用过渡保护层面积占功能部表面积的百分比小于10％时，端子的耐腐蚀性测试周期数小于80次，没有达到合格标准，因此，发明人选择过渡保护层面积占功能部表面积的百分比至少为10％。

在一些实施例中，所述连接部1和所述功能部2一体成型。连接部1与功能部2一体成型设计，可以节约加工步骤，并能提高铝端子的强度，延长使用寿命。

在一些实施例中，所述连接部1和所述功能部2为分体结构，所述连接部和所述功能部搭接或对接连接。在一些使用场景中，连接部1和功能部2为分体结构，便于与不同类型的用电装置连接。

在一些实施例中，所述连接部1为平板状结构或筒状结构或U型开口结构或V型开口结构。如图1-图5几种不同实施方式所示，连接部1分别为平板状结构、U型开口结构和筒状结构，将连接部1设计成不同形状，使铝端子可以根据实际需求采用不同的连接方式连接铝制线缆，还优化了电气产品工艺结构，减少加工时间，降低了生产运行成本。

连接部1为平板状结构时，其一般采用焊接或者采用导电胶的方式连接所述铝制线缆，由于所述连接部1与所述铝制线缆的连接区域的体积较小，适用于安装空间较小的情形。

或者，连接部1为筒状结构时，将铝制线缆插入筒中，然后采用压接或焊接或者涂导电胶的方式将铝制线缆和连接部1连接在一起，连接稳固，接触面积大，电气接头的导电性能和力学性能较好，而且是封闭结构，不会因安装环境的恶劣造成连接部1开裂或破损，大大降低了连接部1与铝制线缆松脱的几率，提高了连接的可靠度以及使用寿命。

或者，连接部1为U型开口状结构或V型开口状结构时，一般采用卷曲压接的方式连接所述铝制线缆，即所述连接部1的U形或V形两边卷曲翻转对接压入到所述铝导线的导芯中，由于所述连接部1压接铝制线缆比较紧密，其与所述铝制线缆的接触面积大，导电性较好，力学性能高。

在一些实施例中，所述连接部1与所述铝制线缆的导电部分采用压接或焊接或粘接或铆接的方式连接。参考图2，连接部1为筒状结构，铝制线缆包括导电部分的线芯41和绝缘层42，连接部1与铝制线缆连接时，将铝制线缆一端的绝缘层剥除露出线芯41，将线芯41安装在连接部1内，再通过压接或焊接或粘接或铆接的方式固定。

压接方式，压接是将连接部1与铝制线缆的线芯41装配后，使用压接机，将两者冲压为一体的生产工艺。压接的优点是量产性，通过采用自动压接机能够迅速大量的制造稳定品质的产品。

焊接方式，焊接方式包括电阻焊接、摩擦焊接、超声波焊接、弧焊、激光焊接、电子束焊接、压力扩散焊接、磁感应焊接的一种或几种

粘接方式，连接部1与铝制电缆的线芯41接触面为粘贴层，粘贴层为导热材料制作的带有粘性的材料，通过粘贴层将连接部1与铝制电缆的导电部分粘接在一起。

铆接方式，利用轴向力将零件铆钉孔内钉杆墩粗并形成钉头，使连接部1和功能部2相连接。

在一些实施例中，所述过渡保护层通过电镀、化学镀、磁控溅射、真空镀、压力焊、扩散焊、摩擦焊、电阻焊方式、超声波焊或激光焊方式中的一种或几种设置在所述功能部2至少部分表面上。

电镀方法，就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程。

化学镀方法，是在金属的催化作用下，通过可控制的氧化还原反应产生金属的沉积过程。

磁控溅射方法，是利用磁场与电场交互作用，使电子在靶表面附近成螺旋状运行，从而增大电子撞击氩气产生离子的概率。所产生的离子在电场作用下撞向靶面从而溅射出靶材。

真空镀方法，是采用在真空条件下，通过蒸馏或溅射等方式在塑件表面沉积各种金属和非金属薄膜。

压力焊是对焊件施加压力，使接合面紧密地接触产生一定的塑性变形而完成焊接的方法。

扩散焊方式，指将工件在高温下加压，但不产生可见变形和相对移动的固态焊方法。

摩擦焊方式，是指利用工件接触面摩擦产生的热量为热源，使工件在压力作用下产生塑性变形而进行焊接的方法。

电阻焊方式，是指一种利用强大电流通过电极和工件间的接触点，由接触电阻产生热量而实现焊接的一种方法。

超声波焊接方式，是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。

激光焊方式，是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。

在一些实施例中，所述过渡保护层的材质中为镍、镉、锰、锆、钴、锡、钛、铬、金、银、锌、锡铅合金、银锑合金、钯、钯镍合金、石墨银、石墨烯银和银金锆合金中的一种。由于功能部2需要与用电装置连接，在功能部2表面设置过渡保护层可以提高铝端子的耐腐蚀性。

为了论证不同过渡保护层材质对端子耐腐蚀性的影响，发明人使用相同规格、材质、过渡保护层材质不同的铝端子样件放到盐雾喷淋试验箱内，对铝端子样件的各个位置喷淋盐雾，每隔20小时取出清洗观察表面腐蚀情况，即为一个周期，直到铝端子样件表面腐蚀面积大于总面积的10％时，停止测试，并记录当时的周期数。在本实施例中，周期数小于80次认为不合格。

表3：不同过渡保护层材质对铝端子耐腐蚀性的影响

从上表3可以看出，当选用过渡保护层材质为金、银、银锑合金、钯、钯镍合金、石墨银、石墨烯银和银金锆合金时，实验结果超过标准值较多，性能比较稳定。当选用过渡保护层材质为镍、锡、锡铅合金、锌时，实验结果也是能够符合要求的，因此，发明人选择过渡保护层材质为金、银、镍、锡、锡铅合金、锌、银锑合金、钯、钯镍合金、石墨银、石墨烯银和银金锆合金中的一种。

在一些实施例中，所述过渡保护层包括底层和表层，所述底层厚度为0.01μm～100μm，所述表层厚度为0.03μm～900μm。

过渡保护层采用多层镀的方法，端子在加工后，其实表面微观界面下，还是存在很多缝隙和孔洞，这些缝隙和孔洞是端子在使用过程中磨损和腐蚀的最大原因，因此需要在所述功能部2的表面，先镀一层底层，填补表面的缝隙和孔洞，使所述功能部2表面平整无孔洞，然后再镀表层过渡保护层，就会结合更加牢固，也会更加平整，过渡保护层表面无缝隙和孔洞，使端子的耐磨性能、抗腐蚀性能、电学性能更优，极大的延长端子的使用寿命。

为了论证底层过渡保护层厚度变化对端子整体性能的影响，发明人在端子样件的功能部2的位置，使用相同规格、材质，采用不同镀镍底层厚度，相同的镀银表层厚度的铝端子样件，利用同种规格的铝端子做一系列温升和耐腐蚀性时间测试，实验结果如下表3所示。

下表4中的温升测试是将铝端子样件通相同的电流，在封闭的环境下检测通电前和温度稳定后的端子相同位置的温度，并做差取绝对值。在本实施例中，温升大于50K认为不合格。

下表4中的耐腐蚀性时间测试，是将端子样件放入到盐雾喷淋试验箱内，对功能部2的各个位置喷淋盐雾，每隔20小时取出清洗观察表面腐蚀情况，即为一个周期，直到功能部2表面腐蚀面积大于总面积的10％的时候，停止测试，并记录当时的周期数。在本实施例中，周期数小于80次认为不合格。

表4：不同过渡保护层底层厚度对铝端子温升和耐腐蚀性的影响

从上表4可以看出，当底层镀镍层厚度小于0.01μm时，铝端子的温升虽然合格，但是由于过渡保护层太薄，功能部2的耐腐蚀性周期数小于80，不符合铝端子的性能要求。当底层镀镍层厚度大于100μm时，由于底层过渡保护层较厚，端子产生的热量散发不出来，使端子的温升不合格，而且过渡保护层较厚反而容易从铝端子表面脱落，造成耐腐蚀性周期数下降。因此，发明人选择底层过渡保护层厚度为0.01μm-100μm。

同样，为了论证表层过渡保护层厚度变化对铝端子整体性能的影响，发明人在铝端子样件的功能部2的位置，使用相同规格、材质，采用相同镀镍底层厚度，不同的镀银表层厚度的铝端子样件，做一系列温升和耐腐蚀性时间测试，实验结果如下表5所示。

实验方法与上述实验方法相同。

表5：不同表层过渡保护层厚度对温升和耐腐蚀性的影响

从上表5可以看出，当表层过渡保护层厚度小于0.03μm时，铝端子的温升虽然合格，但是由于过渡保护层太薄，铝端子的耐腐蚀性周期数小于80，不符合铝端子的性能要求。对铝端子的整体性能和寿命都有很大的影响，严重时造成产品寿命骤减甚至失效燃烧事故。当表层过渡保护层厚度大于900μm时，由于底层过渡保护层较厚，铝端子产生的热量散发不出来，使铝端子的温升不合格，而且过渡保护层较厚反而容易从铝端子表面脱落，造成耐腐蚀性周期数下降。因此，发明人选择表层镀银层厚度为0.03μm-900μm。

在一些实施例中，所述功能部2为平板结构，所述平板结构上设置贯通的通孔3或螺纹孔，所述过渡保护层设置在所述通孔3或所述螺纹孔的内壁上和两端的至少部分表面上。一般情况下，功能部2设置为平板形，在平板形的功能部2上设置贯通的通孔3或螺纹孔，通过螺栓或螺钉将功能部2与外部用电装置相互连接，如图1-图4所示，因此，为了提高功能部2的耐腐蚀性能，在通孔3或螺纹孔的内壁以及功能部2的至少部分顶面上设置过渡保护层，提高铝端子的使用寿命。

在一些实施例中，功能部2为平板结构，平板结构上设置螺柱，过渡保护层至少设置在螺柱的表面上。在螺柱的表面上部分设置过渡保护层，避免螺柱与用电装置连接后发生电化学反应腐蚀。

在一些实施例中，所述功能部2为筒形结构，所述过渡保护层设置在所述筒形结构的至少部分内表面上。当铝端子与不同形状的外部用电装置连接时，还可以将功能部2设置成筒形结构，根据实际需求选择功能部2的形状。

虽然已经通过例子对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (16)

1.一种新型铝端子，所述铝端子电连接铝制线缆和用电装置并起到导通电流的作用，其特征在于，所述铝端子包括相互连接的连接部和功能部，所述连接部和所述功能部的至少部分基体材质为铝，所述连接部与所述铝制线缆的导电部分连接，所述功能部与所述用电装置连接，所述功能部至少部分表面上设置过渡保护层。

2.根据权利要求1所述的新型铝端子，其特征在于，所述功能部的基体材质为2000系列铝合金、6000系列铝合金、7000系列铝合金或8000系列铝合金中的一种。

3.根据权利要求1所述的新型铝端子，其特征在于，所述连接部的基体材质为1000系列铝合金。

4.根据权利要求1所述的新型铝端子，其特征在于，所述过渡保护层的厚度为0.05μm～1000μm。

5.根据权利要求1所述的新型铝端子，其特征在于，所述过渡保护层的面积占所述功能部表面积的至少10％。

6.根据权利要求1所述的新型铝端子，其特征在于，所述连接部和所述功能部一体成型。

7.根据权利要求1所述的新型铝端子，其特征在于，所述连接部和所述功能部为分体结构，所述连接部和所述功能部搭接或对接连接。

8.根据权利要求1所述的新型铝端子，其特征在于，所述连接部为平板结构或筒状结构或U型开口结构或V型开口结构。

9.根据权利要求1所述的新型铝端子，其特征在于，所述连接部与所述铝制线缆的导电部分采用压接或焊接或粘接或铆接的方式连接。

10.根据权利要求1所述的新型铝端子，其特征在于，所述铝制线缆的导电部分为实心铝导体，所述连接部与所述实心铝导体一体成型。

11.根据权利要求1所述的新型铝端子，其特征在于，所述过渡保护层通过电镀、化学镀、磁控溅射、真空镀、压力焊、扩散焊、摩擦焊、电阻焊方式、超声波焊或激光焊方式中的一种或几种设置在所述功能部至少部分表面上。

12.根据权利要求1所述的新型铝端子，其特征在于，所述过渡保护层的材质中为镍、镉、锰、锆、钴、锡、钛、铬、金、银、锌、锡铅合金、银锑合金、钯、钯镍合金、石墨银、石墨烯银和银金锆合金中的一种。

13.根据权利要求1所述的新型铝端子，其特征在于，所述过渡保护层包括底层和表层，所述底层厚度为0.01μm～100μm，所述表层厚度为0.03μm～900μm。

14.根据权利要求1所述的新型铝端子，其特征在于，所述功能部为平板结构，所述平板结构上设置贯通的通孔或螺纹孔，所述过渡保护层设置在所述通孔或所述螺纹孔的内壁和两端的至少部分表面上。

15.根据权利要求1所述的新型铝端子，其特征在于，所述功能部为平板结构，所述平板结构上设置螺柱，所述过渡保护层至少设置在所述螺柱的表面上。

16.根据权利要求1所述的新型铝端子，其特征在于，所述功能部为筒形结构，所述过渡保护层设置在所述筒形的至少部分内表面上。

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