EP2722930A1 - Beschichtetes Kontaktelement - Google Patents

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EP2722930A1
EP2722930A1 EP12188671.7A EP12188671A EP2722930A1 EP 2722930 A1 EP2722930 A1 EP 2722930A1 EP 12188671 A EP12188671 A EP 12188671A EP 2722930 A1 EP2722930 A1 EP 2722930A1
Authority
EP
European Patent Office
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region
contact element
coating
tin
connection area
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12188671.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Gaertner
Thomas Plinta
Sven Reinold
Markus Kerkhoff
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Delphi Technologies Inc
Original Assignee
Delphi Technologies Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Delphi Technologies Inc filed Critical Delphi Technologies Inc
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Priority to EP13166456.7A priority patent/EP2722931A1/de
Priority to PCT/EP2013/071026 priority patent/WO2014060254A1/de
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
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    • C25D5/10—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
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    • H01R4/184—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation by crimping for cylindrical elongated bodies, e.g. cables having circular cross-section comprising a U-shaped wire-receiving portion
    • H01R4/185—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation by crimping for cylindrical elongated bodies, e.g. cables having circular cross-section comprising a U-shaped wire-receiving portion combined with a U-shaped insulation-receiving portion

Definitions

  • the invention relates to an electrical contact element having a contacting region for contacting a complementary contact element and a connection region for connection to an electrical conductor, wherein the connection region has a metallic coating.
  • a method for producing such a contact element As well as a method for producing such a contact element.
  • the alloy layer has to fulfill two different functions. In the area in which the aluminum conductor is contacted, the layer must be particularly conductive. In the area that is close to the surface of the aluminum conductor, and can establish an electrical connection via an electrolyte, the layer must protect well against corrosion. For a good conductivity, a high tin content is necessary whereas for a good corrosion protection a high zinc content is an advantage.
  • the invention has for its object to provide an electrical contact element made of copper, which in the connection area has a coating which conducts particularly well and at the points where electrolyte can electrically connect the different metals provides good corrosion protection. As well as a method for producing a contact element having these properties.
  • an electrical contact element having the features of claim 1 and in particular by the fact that the second region is provided with a metallic coating which differs from the coating of the first region and is suitable for reducing corrosion.
  • the invention utilizes selective and sequential deposition of tin and zinc monolayers on the terminal region, typically by electroplating.
  • the tin layer is applied to the connection area.
  • the zinc layer is applied to the tin layer.
  • the contact element is subjected to a heat treatment, which is referred to as annealing.
  • annealing the two layers mix to form an alloy.
  • the proportions of tin and zinc in the alloy result from the layer thicknesses of the respective layers.
  • any desired tin-zinc concentration can be adjusted.
  • contact elements are made of tinned copper sheet.
  • the contact element is separated from the support plate, wherein punching edges arise that have no tin coating and therefore are very susceptible to corrosion.
  • a second tin layer is applied to the tin layer already applied during tinning of the metal sheet.
  • the tin layer in the contacting region is thus significantly stronger than at the punching edge.
  • the zinc layer applied to the tin layer is rather thin in the contacting area, compared to the tin layer.
  • a subsequent heat treatment causes mixing of the layers.
  • the result is an alloy layer whose main components are tin and zinc.
  • the concentration of the shares is spatially different.
  • the second region adjoins the surface of the electrical conductor when the contact element is connected to an electrical conductor.
  • Tin and zinc alloys are preferably used for the coating.
  • the properties of these elements are well known in the art and have long been used in the industry. However, other metals which are electrically conductive and reduce the corrosion potential can also be used.
  • the coating in the first region has a higher tin content than the coating in the second region.
  • the coating in the second region has a higher zinc content than the coating in the first region. Since the second region adjoins the surface of the conductor, a higher zinc content in the coating is preferred for a corrosion-resistant layer.
  • a coating in the first range is preferred with a tin content in the range of 65% -100% and a zinc content in the range of 0% -35%. This ratio gives a very conductive bonding layer between the contact element and the aluminum conductor.
  • the coating in the second region comprises a tin content in the range of 50% -95% and a zinc content in the range of 5% -50%. This ratio creates a layer that provides good corrosion protection.
  • the layer thickness of the coating in the first region is preferably in the range of 1-10 ⁇ m and the layer thickness of the coating in the second region in the range of 0.1-5 ⁇ m.
  • the contact element consists of copper or a copper-based alloy.
  • copper alloys allows the mechanical and electrical properties of the contact element to be precisely adjusted.
  • connection region preferably has a crimp section with crimp wings and a holding region with holding wings.
  • the crimping section is arranged between two holding regions along an axis in order to fasten conductors, coming from opposite sides, together in the crimping section.
  • This arrangement wherein the axis can be seen as an extension of the conductor, allows greater flexibility in the positioning of the contact element. Narrow spaces often require a predetermined position of Kotaktelement to electrical conductors. This problem is mitigated by an additional firing option.
  • Another application of this embodiment is the use as a contact element for connecting two or more electrical lines together.
  • Splice Crimp Known in the art as Splice Crimp. In this case, the function of the contacting area is in the background and only the extended connection area is used.
  • galvanic processes are used for the coating.
  • the terminal region of the contact element is coated in a known manner, each with a layer of tin on the following a layer of zinc is applied.
  • This sequential coating by standardized coating processes enables the creation of a SnZn layer system.
  • the subsequent annealing process mixes tin and zinc.
  • temperatures in the range of 80 ° C - 240 ° C are used. ever After the selected temperature, the process time of tempering must be designed accordingly. At a temperature of 240 ° C, the annealing time is about 10 minutes. At a temperature of 80 ° C, the annealing time of about 12 hours to 48 hours.
  • the tempering is carried out according to the furnace used according to a corresponding process curve. In this case, the temperature profile is used for the required layers and thus produces the desired mixing at the corresponding areas.
  • the terminal area is used as known in the art.
  • This connection area already possesses a layer of tin which, however, is missing due to the process steps carried out in the production process.
  • the connection area is thus very well suited for being coated with the inventive method.
  • Another embodiment relates to a connecting line comprising an inventive contact element which is connected to an electrical conductor.
  • the electrical conductor is preferably made of aluminum or an aluminum alloy.
  • This connection line has a low electrical resistance and a high corrosion resistance.
  • Fig. 1 shows a known from the prior art contact element 1 in a perspective view. It has a contact region 2 and a connection region 3.
  • the connection region 3 is subdivided into a crimp section 10 and a holding region 11.
  • the crimp section 10 has two crimp wings 20 with which an electrical conductor (not shown here), by pressing the Crimperiel 20 around the conductor, can be electrically contacted.
  • the holding area 11 has two holding wings 22 which can be pressed onto the insulating layer of the conductor to improve the pull-off force.
  • the contact element 1 has a tin layer 7 covering the surface of the contact element. At the punching edge 6 this tin layer 7 is missing.
  • Fig. 2 shows a known in the prior art contact element 1 in a perspective view.
  • the contact element was connected in this illustration with a conductor 40.
  • the Crimperiel 20 enclose the electrical conductor 40.
  • the retaining wings 22 enclose the insulation 42 of the electrical conductor 40th
  • Fig. 3 shows a sectional view of the crimping portion 10 of in Fig.2
  • the contact extends vertically along axis A.
  • an electrical conductor 40 is connected to the contact element 1.
  • the contact element 1 has on its surface a tin layer 7 which is missing at the punched edge 6. This is due to the fact that in the manufacture of the contact element 1, a tinned copper sheet is used, from which the mold is punched out.
  • the conductor 40 is enclosed by the Crimperiel 20 after the pressing.
  • the tin layer 7 is located between the inside of the Crimpulatel 20 and the surface 41 of the conductor 40.
  • the punched edge 6 is located adjacent to the surface 41 of the conductor 40th
  • Fig. 4 shows a detail of the cut representation FIG. 3 ,
  • the illustrated region corresponds approximately to the circle marked B, but without representation of the conductor 40.
  • the inner side 5 of the crimping tab 20 has a tin layer 7. At the punching edge 6 this layer is missing.
  • Fig. 5 shows a view accordingly FIG. 4 however, after a tin layer 130 has been applied to the contact element 1. On the inside is now on the tin layer 7, a further tin layer 130. The punched edge 6 is covered only by tin layer 130.
  • FIG. 6 shows a view accordingly FIG. 5 wherein a layer of zinc was applied to the contact element.
  • the tin layers 7, 130 are covered by the zinc layer 131.
  • Fig. 7 shows a view accordingly FIG. 6 , This view time the contact element 1 after it has been subjected to a heat treatment.
  • the tin layers 7, 130 and the zinc layer 131 have mixed through the heat treatment. It has formed a layer that has regionally different tin-zinc mixing ratios.
  • the coating on the punching edge 6 contains a high proportion of zinc.
  • This zinc-tin alloy 141 is particularly resistant to corrosion.
  • the area outside the punching edge 6 contains a high tin content.
  • This tin-zinc alloy 140 is particularly conductive.
  • Fig. 8 shows a sectional view of the contact element after FIG. 1 after being coated with the inventive coating method.
  • the view corresponds to the view in Fig. 3 and also shows the crimp section 10 of the contact element 1.
  • the crimp wings 20 have on their inner side 5 a coating with the tin-zinc alloy 140.
  • the tin-zinc alloy 140 covers the entire crimping portion 10 except for the punched edge 6.
  • the punched edge is covered by the zinc-tin alloy 141.
  • the conductor 40 is enclosed by the Crimperiel 20 after the pressing.
  • the tin-zinc alloy layer is located between the inside 5 of the crimping section 10 and The surface 41 of the conductor 40. Between the punched edge 6 and the surface 41 of the conductor 40 are also a layer of zinc-tin alloy 141st

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Abstract

Die Erfindung offenbart ein elektrisches Kontaktelement (1) mit einem Kontaktierungsbereich (2) zum Kontaktieren eines komplementären Kontaktelements und einem Anschlussbereich (3).zur Verbindung mit einem elektrischen Leiter (40), wobei der Anschlussbereich (3) zwei Bereiche (5, 6) umfasst, der ersten Bereich (5) hat eine metallische Beschichtung (140), die zur Kontaktierung mit einem elektrischen Leiter (40) geeignete ist, und einen zweiten Bereich (6) der an den ersten Bereich (5) angrenzt, der zweite Bereich (6) ist mit einer metallischen Beschichtung (141) versehen, die sich von der Beschichtung des ersten Bereichs (5) unterscheidet. Sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Kontaktelements.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kontaktelement mit einem Kontaktierungsbereich zum Kontaktieren eines komplementären Kontaktelements und einem Anschlussbereich zur Verbindung mit einem elektrischen Leiter, wobei der Anschlussbereich eine metallische Beschichtung aufweist. Sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kontaktelements.
  • In der Fahrzeugtechnik ist ein anhaltender Trend zu beobachte bei der Verkabelung von Automobilen Aluminium als Leitermaterial einzusetzen. In der Praxis werden Aluminiumlegierungen mit angepassten Eigenschaften verwendet. Aluminiumleitungen haben gegenüber Kupferleitungen den Vorteil leichter und preiswerter zu sein. Auch wenn der, gegenüber Kupfer, schlechtere elektrische Leitwert einen größeren Leitungsquerschnitt erfordert, überwiegen meist die Vorteile des Aluminiums. Bei der Kombination von Aluminiumleitungen und Kontaktelementen aus Kupfer können jedoch, unter bestimmten Bedingungen, Effekte auftreten, die bei einer ausschließlichen Verwendung von Kupferwerkstoffen nicht aufgetreten würden.
  • Bei Verwendung von Aluminiumleitungen mit Kontakten aus Kupfer, ist die Korrosion ein besonderes Merkmal. Nach der elektrochemische Spannungsreihe von Aluminium und seinen Legierungen und Kupfer und seine Legierungen besteht zwischen den Materialien eine Spannungsdifferenz, die bei Kontaktierung der Materialien durch einen Elektrolyten, einen Stromfluss zur Folge hat. In einem Fahrzeug ist der Elektrolyt typischerweise Salzwasser. Die galvanische Korrosion zwischen dem Anschlussbereich des Kontaktes und der Aluminiumleitung führt dazu, dass ohne weitere konstruktive Maßnahmen, ein Einsatz im Fahrzeug nicht realisiert werden kann.
  • Gängige Maßnahmen sind das Abdichten der Kontaktstelle mittels gedichteter Stecker oder das Aufbringen flüssiger Dichtmittel. Eine andere Möglich keit die Korrosion zu vermindern ist, die Kontaktelemente aus Kupferblech mit einer Metallisierung, typischerweise Zinnlegierung, zu beschichten, so dass eine Schicht zwischen dem Kontaktelement und dem Aluminium liegt. Durch diese Schicht wird erreicht, dass die elektromotorische Kraft der galvanischen Reaktion auf ein geringes Potenzial reduziert wird, so dass die galvanische Korrosion nicht mehr in einem kritischen Bereich liegt.
  • Es hat sich gezeigt, dass die Legierungsschicht zwei voneinander verschiedene, Funktionen erfüllen muss. In dem Bereich, in dem der Aluminiumleiter kontaktiert wird muss die Schicht besonders gut leitfähig sein. In dem Bereich, der sich nahe der Oberfläche des Aluminiumleiters befindet, und über ein Elektrolyt, eine elektrische Verbindung herstellen kann, muss die Schicht gut gegen Korrosion schützen. Für eine gute Leitfähigkeit ist ein hoher Zinnanteil nötig wogegen für einen guten Korrosionsschutz ein hoher Zinkanteil von Vorteil ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein elektrisches Kontaktelement aus Kupfer bereitzustellen, welches im Anschlussbereich eine Beschichtung aufweist die besonders gut Leitet und an den Stellen wo Elektrolyt die unterschiedlichen Metalle elektrisch verbinden kann einen guten Korrosionsschutz bietet. Sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Kontaktelements mit diesen Eigenschaften.
  • Die Aufgabe wird durch ein elektrisches Kontaktelement mit den Merkmalen des Anspruch 1 und insbesondere dadurch gelöst, dass der zweite Bereich mit einer metallischen Beschichtung versehen ist, die sich von der Beschichtung des ersten Bereichs unterscheidet und geeignet ist Korrosion zu vermindern.
  • Die Erfindung verwendet ein selektives und sequenzielles Aufbringen von Einzelschichten Zinn und Zink auf den Anschlussbereich, typischer Weise mittels galvanischer Verfahren. Die Zinnschicht wird auf den Anschlussbereich aufgebracht. Danach wird die Zinkschicht auf die Zinnschicht aufgebracht. Anschließend wird das Kontaktelement einer Wärmebenhandlung unterzogen, die als Tempern bezeichnet wird. Beim Tempern durchmischen sich die beiden Schichten zu einer Legierung. Die Anteile von Zinn und Zink in der Legierung ergeben sich aus den Schichtstärken der jeweiligen Schichten. So kann im Prinzip jede gewünschte Zinn-Zink-Konzentration eingestellt werden.
  • Üblicherweise werden Kontaktelemente aus verzinntem Kupferblech hergestellt. Dabei wird das Kontaktelement vom Trägerblech getrennt, wobei Stanzkannten entstehen, die keine Zinnbeschichtung aufweisen und deshalb sehr anfällig für Korrosion sind. Wird dieses Kontaktelement wie beschrieben behandelt, wird eine zweite Zinnschicht, auf die, beim verzinnen des Bleches bereits aufgetragene Zinnschicht, aufgetragen. Die Zinnschicht im Kontaktierungsbereich ist dadurch deutlich stärker als an den Stanzkannten. Die, auf die Zinnschicht aufgetragene Zinkschicht, ist im Kontaktierungsbereich, im Vergleich zur Zinnschicht eher dünn. Eine nachfolgende Wärmebehandlung bewirkt eine Durchmischung der Schichten. Es entsteht eine Legierungsschicht, deren Hauptbestandteile Zinn und Zink sind. Wobei die Konzentration der Anteile räumlich unterschiedlich ist. So entsteht im Anschlussbereich zum Leiter eine sehr gut leitende Schicht mit hoher Zinnkonzentration, im Folgenden Zinn-Zink-Legierung genannt. An den Stanzkannten entsteht eine Schicht mit höherem Zinkanteil, im Folgenden Zink-Zinn-Legierung genannt. Die Stanzkannte grenzt an die Oberfläche des Aluminiumleiters, somit befindet sich die Schutzbeschichtung an der, für Korrosion, anfälligsten Stelle.
  • Zur Beschichtung wird hier ein galvanischer Verfahren benutzt allerdings sind auch andere Verfahren wie Sputtering, Tauch- und Lackierverfahre etc. möglich. Durch diese Verfahren können Schichtsysteme mit definiertem Mischverhältnissen, je nach benötigter Funktionalität, erstellen werden.
  • Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen.
  • Gemäß einer Ausführungsform grenzt der zweite Bereich an die Oberfläche des elektrischen Leiters, wenn das Kontaktelement mit einem elektrischen Leiter verbunden ist. Dadurch liegt der Bereich des Kontaktelements, der bei Vorhandensein eines Elektrolyt besonders von Korrosion bedroht wäre, geschützt unter der korrosionshemmenden Beschichtung.
  • Bevorzugt werden für die Beschichtung Zinn und Zinklegierungen verwendet. Die Eigenschaften dieser Elemente sind in der Technik wohl bekannt und in der Industrie lange Zeit im Einsatz. Es können allerdings auch andere Metalle, welche elektrisch leitend sind und das Korrosionspotential verringern, verwendet werden.
  • Bevorzugt hat die Beschichtung im ersten Bereich einen höheren Zinngehalt als die Beschichtung im zweiten Bereich. Um einen geringen Übergangswiderstand an der Verbindungsstelle zwischen dem Aluminium Leiter und dem Kontaktelement zu erreichen
  • Nach einer weiteren Ausführungsform hat die Beschichtung im zweiten Bereich einen höheren Zinkgehalt hat als die Beschichtung im ersten Bereich. Da der zweite Bereich an die Oberfläche des Leiters angrenzt wird für eine korrosionsbeständige Schicht ein höherer Zinkanteil in der Beschichtung bevorzugt. Bevorzugt wird eine Beschichtung im ersten Bereich mit einem Zinngehalt im Bereich von 65% -100% und einen Zinkgehalt im Bereich von 0% -35%. Durch dieses Verhältnis erhält man eine sehr leitfähige Verbindungsschicht zwischen Kontaktelement und Aluminiums Leiter.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst die Beschichtung im zweiten Bereich einen Zinngehalt im Bereich von 50%-95% und einen Zinkgehalt im Bereich von 5%-50%. Dieses Verhältnis erzeugt eine Schicht die einen guten Korrosionsschutz bietet.
  • Bevorzugt liegt die Schichtstärke der Beschichtung im ersten Bereich im Bereich von 1-10 µm und die Schichtstärke der Beschichtung im zweiten Bereich im Bereich von 0,1-5µm. Durch variieren der Schichtdicken in diesen Bereichen kann die Konzentration von Zinn und Zink in der Legierung sehr genau eingestellt werden. Dadurch können die Eigenschaften der Schicht festgelegt werden.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform besteht das Kontaktelement aus Kupfer oder einer auf Kupfer basierenden Legierung. Die Verwendung von Kupferlegierungen erlaubt es die mechanischen und elektrischen Eigenschaften des Kontaktelements genau einzustellen.
  • Bevorzugt weist der Anschlussbereich einen Crimpabschnitt mit Crimpflügeln und einen Haltebereich mit Halteflügeln auf. Nach befestigen der Leitung an den Anschlussbereich des Kotaktelements, liegen die Crimpflügel an der Oberfläche des Leiters an und sorgen für mechanischen sowie elektrischen kontakt. Die Halteflügel werden in die Isolation des Leiters gedrückt und erhöhen die mechanische Verbindung und somit den wiederstand gegen unbeabsichtigtes Herausziehen des Leiters.
  • Vorteilhafterweise ist der Crimpabschnitt zwischen zwei Haltebereichen entlang einer Achse angeordnet um Leiter, von entgegengesetzten Seiten kommend, gemeinsam im Crimpabschnitt zu befestigen. Diese Anordnung, wobei die Achse als Verlängerung des Leiters gesehen werden kann, ermöglicht größere Flexibilität bei der Positionierung des Kontaktelements. Enge Bauräumen erfordern nicht selten eine vorbestimmte Position von Kotaktelement zu elektrischen Leiter. Dieses Problem wird durch eine zusätzliche Anschuss Möglichkeit gemildert. Eine weitere Anwendung dieser Ausführungsform ist die Verwendung als Kontaktelements zur Verbindung von zwei oder mehr elektrischer Leitungen miteinander. In der Technik als Splice Crimp bekannt. Dabei tritt die Funktion des Kontaktierungsbereichs in den Hintergrund und es wird nur der erweiterte Anschlussbereich verwendet.
  • Bevorzugt werden für die Beschichtung galvanische Verfahren benutzt. Der Anschlussbereich des Kontaktelements wird in bekannter Weise mit jeweils einer Schicht Zinn beschichtet auf die nachfolgend eine Schicht Zink aufgetragen wird. Dieses sequenzielle Beschichten durch standardisierte Beschichtungsprozesse, ermöglicht die Erstellung eines SnZn-Schichtensystems. Der nachfolgende Temperprozess durchmischt Zinn und Zink. In der Praxis werden Temperaturen im Bereich von 80°C - 240°C verwendet. Je nach gewählter Temperatur muss die Prozesszeit des Temperns entsprechend ausgelegt werden. Bei einer Temperatur von 240°C beträgt die Temperzeit ca. 10 Minuten. Bei einer Temperatur von 80°C beträgt die Temperzeit von ca. 12 Stunden bis zu 48 Stunden. Das Temperieren wird je nach verwendetem Ofen gemäß einer entsprechenden Prozesskurve durchgeführt. Dabei wird das Temperaturprofil für die benötigten Schichten verwendet und so die gewünschte Durchmischung an den entsprechenden Bereichen erzeugt.
  • Bevorzugt wird der Anschlussbereich benutzt wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Dieses Anschlussbereich besitzt, durch die bei der Herstellung durchlaufenen Prozessschritte, bereits eine Zinnschicht die jedoch an den Stanzkannten fehlt. Der Anschlussbereich eignet sich somit sehr gut um mit dem erfinderischen Verfahren beschichtet zu werden.
  • Als besonders vorteilhaft hat sich eine Beschichtung mit Mattzinn oder Glanzzinn herausgestellt.
  • Eine weitere Ausführungsform betrifft eine Verbindungsleitung umfassend ein erfinderisches Kontaktelement das verbunden mit einem elektrischen Leiter ist. Wobei der elektrische Leiter vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminium Legierung besteht. Diese Verbindungsleitung weist einen niedrigen elektrischen Widerstand und eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer vorteilhaften Ausführungsform rein beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
    beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht eines Kontaktelements aus dem Stand der Technik.
    Fig. 2
    eine perspektivische Ansicht eines Kontaktelements mit einem, daran befestigten Leiter
    Fig. 3
    eine Schnittansicht des Kontaktelements und des elektrischen Leiters aus Fig.2 wobei der Schnitt entlang der Achse A verläuft
    Fig. 4
    eine Detailvergrößerung des Kontaktelements nach Fig. 3. Der Bereich entspricht dem, in Figur 3 mit dem Buchstaben B gekennzeichneten, Bereich.
    Fig. 5
    die Detaildarstellung nach Fig. 4.wobei eine Zinnschicht auf das Anschlusselement aufgebracht ist.
    Fig. 6
    die Detaildarstellung nach Fig. 5 wobei eine Zinkschicht auf die Zinnschicht auf aufgebracht ist.
    Fig. 7
    die Detaildarstellung nach Fig. 6.nachdem das Anschlusselement einer Wärmebehandlung ausgesetzt wurde.
    Fig. 8
    eine Schnittansicht eines Kontaktelements das nach dem erfinderischen Verfahren beschichtete ist. Wobei der Schnitt entlang der Achse A verläuft.
  • Fig. 1 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntens Kontaktelement 1 in perspektivischer Darstellung. Es weist einem Kontaktbereich 2 und einem Anschlussbereich 3 auf. Der Anschlussbereich 3 unterteilt sich in einen Crimpabschnitt 10 und einen Haltebereich 11. Der Crimpabschnitt 10 weist zwei Crimpflügel 20 auf mit denen ein elektrischer Leiter (hier nicht dargestellt), durch Verpressen der Crimpflügel 20 um den Leiter, elektrisch kontaktiert werden kann. Der Haltebereich 11 weist zwei Halteflügel 22 auf die zur Verbesserung der Abzugskraft auf die Isolationsschicht des Leiters gepresst werden können. Das Kontaktelement 1 weist eine Zinnschicht 7 auf, die Oberfläche des Kontaktelements bedeckt. An der Stanzkannte 6 fehlt diese Zinnschicht 7.
  • Fig. 2 zeigt ein im Stand der Technik bekanntes Kontaktelement 1 in perspektivischer Darstellung. Das Kontaktelement wurde in diese Darstellung mit einem Leiter 40 verbunden. Die Crimpflügel 20 umschließen den elektrischen Leiter 40. Die Halteflügel 22 umschließen die Isolation 42 des elektrischen Leiters 40.
  • Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung des Crimpabschnitts 10 des in Fig.2 dargestellten Kontaktelement 1. Der Schnitt verläuft vertikal entlang Achse A. In dieser Darstellung ist ein elektrischer Leiter 40 mit dem Kontaktelement 1 verbunden. Das Kontaktelement 1 weist an seiner Oberfläche eine Zinnschicht 7 auf die an der Stanzkannte 6 fehlt. Dieses rührt daher, dass bei der Herstellung des Kontaktelements 1 ein verzinntes Kupferblech verwendet wird, aus dem die Form herausgestanzt wird. Der Leiter 40 ist nach dem Verpressen von dem Crimpflügel 20 umschlossen. Die Zinnschicht 7 befindet sich zwischen der Innenseite der Crimpflügel 20 und der Oberfläche 41 des Leiters 40. Die Stanzkannte 6 befindet sich angrenzend zur Oberfläche 41 des Leiters 40.
  • Fig. 4 zeigt ein Detail der Schnitt Darstellung Figur 3. Der dargestellt Bereich entspricht in etwa dem mit B gekennzeichneten Kreis, allerdings ohne Darstellung des Leiters 40. Die Innenseite 5 des Crimpflügels 20 weist eine Zinnschicht 7 auf. An der Stanzkannte 6 fehlt diese Schicht.
  • Fig. 5 zeigt eine Ansicht entsprechend Figur 4 allerdings nachdem eine Zinnschicht 130 auf das Kontaktelement 1 aufgebracht wurde. An der Innenseite ist liegt nun auf der Zinnschicht 7 eine weitere Zinnschicht 130. Die Stanzkannte 6 wird nur von Zinnschicht 130 bedeckt.
  • Fig. 6 zeigt eine Ansicht entsprechend Figur 5 wobei auf das Kontaktelement eine Schicht aus Zink aufgebracht wurde. Die Zinnschichten 7,130 sind von der Zinkschicht 131 bedeckt.
  • Fig. 7 zeigt eine Ansicht entsprechend Figur 6. Diese Ansicht Zeit das Kontaktelement 1 nachdem es einer Wärmebehandlung unterzogen wurde. Die Zinnschichten 7,130 sowie die Zinkschicht 131 haben sich durch die Wärmebehandlung durchmischt. Es hat sich eine Schicht gebildet, die regional unterschiedliche Zinn-Zink-Mischungsverhältnisse aufweist. Die Beschichtung an der Stanzkante 6 enthält einen hohen Zinkanteil. Diese Zink-Zinn-legierung 141 ist besonders Korrosionsbeständig. Der Bereich außerhalb der Stanzkante 6 enthält einen hohen Zinnanteil. Diese Zinn-Zink-legierung 140 ist besonders Leitfähig.
  • Fig. 8 zeigt eine Schnittdarstellung des Kontaktelements nach Figur 1 nachdem es mit dem erfinderischen Beschichtungsverfahren beschichtet wurde. Die Ansicht entspricht der Ansicht in Fig. 3 und zeigt ebenfalls den Crimpabschnitt 10 des Kontaktelements 1. Die Crimpflügel 20 weisen an ihrer Innenseite 5 eine Beschichtung mit der Zinn-Zink-Legierung 140 auf. Die Zinn-Zink-Legierung 140 bedeckt den gesamten Crimpabschnitt 10 mit Ausnahme der Stanzkannte 6. Die Stanzkannte wird von der Zink-Zinn-Legierung 141 bedeckt. Der Leiter 40 ist nach dem Verpressen vom Crimpflügel 20 umschlossen. Die Schicht aus der Zinn-Zink-Legierung befindet sich zwischen der Innenseite 5 des Crimpabschnitss 10 und der Oberfläche 41 des Leiters 40. Zwischen der Stanzkannte 6 und der Oberfläche 41 des Leiters 40 befinden sich ebenfalls eine Schicht der Zink-Zinn-Legierung 141.

Claims (15)

  1. Elektrisches Kontaktelement (1) mit einem Kontaktierungsbereich (2) zum Kontaktieren eines komplementären Kontaktelements und einem Anschlussbereich (3).zur Verbindung mit einem elektrischen Leiter (40), wobei der Anschlussbereich (3) zwei Bereiche (5, 6) umfasst,
    der ersten Bereich (5) weist eine metallische Beschichtung (140) auf, die zur Kontaktierung mit einem elektrischen Leiter (40) geeignete ist, und einen zweiten Bereich (6) der an den ersten Bereich (5) angrenzt,
    dadurch gekennzeichnet dass, der zweite Bereich (6) mit einer metallischen Beschichtung (141) versehen ist, die sich von der Beschichtung des ersten Bereichs (5) unterscheidet.
  2. Elektrisches Kontaktelement (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (6) an die Oberfläche (41) des elektrischen Leiters (40) angrenzt, wenn das Kontaktelement mit einem elektrischen Leiter verbunden ist.
  3. Elektrisches Kontaktelement (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (140, 141) aus einer, auf Zinn und Zink basierenden, Legierung besteht.
  4. Elektrisches Kontaktelement (1) nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (140) im ersten Bereich (5) einen höheren Zinngehalt hat als die Beschichtung im zweiten Bereich (6).
  5. Elektrisches Kontaktelement (1) nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (141) im zweiten Bereich (6) einen höheren Zinkgehalt hat als die Beschichtung im ersten Bereich (5).
  6. Elektrisches Kontaktelement (1) nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (140) im ersten Bereich (5) einen Zinngehalt im Bereich von 65% -100% und einen Zinkgehalt im Bereich von 0% -35% umfasst.
  7. Elektrisches Kontaktelement (1) nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (141) im zweiten Bereich (6) einen Zinngehalt im Bereich von 50%-95% und einen Zinkgehalt im Bereich von 5%-50% umfasst.
  8. Elektrisches Kontaktelement (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtstärke der Beschichtung (140) im ersten Bereich (5) im Bereich von 1-10 µm liegt und die Schichtstärke der Beschichtung (141) im zweiten Bereich (6) im Bereich von 0,1-5µm liegt.
  9. Elektrisches Kontaktelement (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (1) aus Kupfer oder einer auf Kupfer basierenden Legierung besteht.
  10. Elektrisches Kontaktelement (1) nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussbereich (3) einen Crimpabschnitt (10) mit Crimpflügeln (20) und einen Haltebereich (11) mit Halteflügeln (22) umfasst.
  11. Elektrisches Kontaktelement (1) nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Crimpabschnitt (10) zwischen zwei Haltebereichen (11) entlang einer Achse angeordnet ist, um Leiter (40) von entgegengesetzten Seiten kommend, gemeinsam im Crimpabschnitt zu befestigen und im Haltebereichen zu halten.
  12. Verfahren zur Herstellung eines elektrisches Kontaktelements (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    gekennzeichnet durch folgende Schritte:
    bereitstellen des Anschlussbereichs (3) des Kontaktelements (1),
    Entfetten des Anschlussbereichs (3),
    Spülen des Anschlussbereichs (3),
    Elektrolytisches Entfetten des Anschlussbereichs (3),
    Spülen des Anschlussbereichs (3),
    Dekapieren des Anschlussbereichs (3),
    Spülen des Anschlussbereichs (3),
    Beschichten des Anschlussbereichs (3) mit Zinn,
    Spülen des Anschlussbereichs (3),
    Dekapieren des Anschlussbereichs (3),
    Spülen des Anschlussbereichs (3),
    Beschichten des Anschlussbereichs (3) mit Zink,
    Spülen des Anschlussbereichs (3),
    Trocknen des Anschlussbereichs (3).
    Tempern des Anschlussbereichs (3).
  13. Verfahren nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussbereich (3) verzinnte und nicht verzinnte Bereiche (5,6) aufweist.
  14. Verfahren nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass das im Verfahrensschritt h) Mattzin oder Glanzzinn zur Beschichtung verwendet wird.
  15. Verbindungsleitung umfassend ein elektrisches Kontaktelement (1) nach Anspruch 1 und mindestens einem elektrischen Leiter (40).
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