JP2004197170A - 接続端子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】金属材料がアルミニウムを主成分とし、0.5〜5.0質量%のマグネシウムと、0.01〜0.5質量%の範囲内のジルコニウムとを主に含むか、あるいは0.5〜5.0質量%の範囲内のマグネシウムと、0.1〜1.0質量%の範囲内のシリコンと、0.01〜0.5質量%の範囲内のジルコニウムとを主に含むので、従来の黄銅、リン青銅、洋白等の銅合金やアルミニウム合金と比べて、導電率を大きく低下させることなく、引っ張り強さ及び伸びが大きく向上し、さらに高温環境下でも引っ張り強さが低下せず、高耐熱性が得られる。
【選択図】 なし
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、接続端子に関する。
【0002】
【従来の技術】
ケーブルの導体に接続される接続端子の材料として、純銅の他、黄銅やリン青銅及び洋白(洋銀)等の銅を主成分とした合金が使用されている。また、導体との接続性の観点から、接続端子の材料の表面には、錫(Sn)やニッケル(Ni)めっきが施されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−135226号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、鉄鋼リサイクルの観点から、鉄スクラップ中に含まれる銅(Cu)をはじめとする特定の金属材料が問題となっている。これは、鉄鋼中に銅をはじめとする錫、ニッケル、クロム(Cr)等の特定金属材料が含まれていると、鉄鋼材料に表面割れや傷が発生し、低品質の鉄鋼製品となるためである。また、銅をはじめとする錫、ニッケル、クロム等の特定の金属材料は、現在の技術では鉄鋼溶湯中から除去することが非常に困難であるため、鉄鋼のリサイクルを繰り返す毎に上記特定金属材料が濃縮され、さらに鉄鋼の品質を低下させてしまう。このため、鉄スクラップ中に含まれる家電製品や自動車等のケーブルに、銅をはじめとする錫、ニッケル、クロム等の特定金属材料以外の金属材料が望まれている。
【0005】
また、従来技術においては、ケーブル用の接続端子の金属材料は、純銅の他、黄銅やリン青銅及び洋白等の銅を主成分とする合金が使用されており、端子表面には、錫めっきやニッケルめっきが施されているため、鉄鋼リサイクルの点から、使用を避けるのが望まれる金属材料である。
【0006】
さらに、黄銅、リン青銅、洋白及びアルミニウム合金等の導電率の低い合金を材料とする接続端子の場合、ケーブルの導体との接続部が接触抵抗によるジュール熱により高温になり、クリープによる変形が生じる。この結果、ケーブルの導体と接続端子との接続状態が緩んで接触抵抗が増加し、さらに接続部が高温になる。このサイクルが繰り返し起こることによってついには接続端子の接続部が破壊されてしまうという問題があった。
【0007】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、導電率が高く、耐熱性に優れ、高強度で、しかも鉄鋼リサイクルが容易な接続端子を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、ケーブルの導体に接続される接続端子において、金属材料がアルミニウムを主成分とし、0.5〜5.0質量%の範囲内のマグネシウムと、0.01〜0.5質量%の範囲内のジルコニウムと、0.02質量%未満の不純物とを含むものである。
【0009】
請求項2の発明は、ケーブルの導体に接続される接続端子において、金属材料がアルミニウムを主成分とし、0.5〜5.0質量%の範囲内のマグネシウムと、0.1〜1.0質量%の範囲内のシリコンと、0.01〜0.5質量%の範囲内のジルコニウムと、0.02質量%未満の不純物とを含むものである。
【0010】
請求項3の発明は、請求項1または2に記載の構成に加え、0.02質量%未満の銅、錫、ニッケル、クロムを不純物として含んでいてもよい。
【0011】
請求項4の発明は、請求項1から3のいずれかに記載の構成に加え、金属材料の導電率が29×106S/m以上であるのが好ましい。
【0012】
ここで、本発明者らは、所定値以上の純度を有するアルミニウムに、微量のマグネシウム(Mg)、シリコン(Si)、鉄(Fe)、ジルコニウム(Zr)を特定の比率で添加して得られる合金がアルミニウムの特長である高導電率を維持したまま機械的強度が向上し、かつ伸びがあり、加えて耐熱性が改善されることを見出し本発明の完成に至った。
【0013】
本発明の接続端子に用いられる金属材料は、例えば、純度が99.5%以上の純アルミニウムを用い、この純アルミニウムに、合金全体の質量比でマグネシウムを0.5〜5.0質量%の範囲内で、シリコンを0.1〜1.0質量%の範囲内で、ジルコニウムを0.01〜0.5質量%の範囲内で添加して得ることができる。本発明の接続端子に用いられる純アルミニウムの純度を99.5%よりも高くすることにより良好な導電率を得ることができる。
【0014】
すなわち、本発明によれば、接続端子の金属材料がアルミニウムを主成分とし、0.5〜5.0質量%の範囲内のマグネシウムと、0.01〜0.5質量%の範囲内のジルコニウムとを主に含むか、あるいは0.5〜5.0質量%の範囲内のマグネシウムと、0.1〜1.0質量%の範囲内のシリコンと、0.01〜0.5質量%の範囲内のジルコニウムとを主に含むので、従来の黄銅、リン青銅、洋白等の銅合金やアルミニウム合金と比べて、導電率を大きく低下させることなく、引っ張り強さ及び伸びが大きく向上し、さらに高温環境下でも引っ張り強さが低下せず、高耐熱性が得られる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳述する。
【0016】
本発明の接続端子は、ケーブルの導体に接続される接続端子であって、金属材料がアルミニウムを主成分とし、0.5〜5.0質量%の範囲内のマグネシウムと、0.01〜0.5質量%の範囲内のジルコニウムと、0.02質量%未満の不純物とを含むものである。
【0017】
また、本発明の接続端子は、ケーブルの導体に接続される接続端子であって、金属材料がアルミニウムを主成分とし、0.5〜5.0質量%の範囲内のマグネシウムと、0.1〜1.0質量%の範囲内のシリコンと、0.01〜0.5質量%の範囲内のジルコニウムと、0.02質量%未満の不純物とを含んでいてもよい。
【0018】
本発明の接続端子は、0.02質量%未満の銅、錫、ニッケル、クロムを不純物として含んでいてもよい。
【0019】
本発明の接続端子に用いられる金属材料の導電率は29×106S/m以上であるのが好ましい。
【0020】
このように、本発明の接続端子は、金属材料がアルミニウムを主成分とし、0.5〜5.0質量%のマグネシウムと、0.01〜0.5質量%のジルコニウムとを主に含む、かあるいは0.5〜5.0質量%のマグネシウムと、0.1〜1.0質量%のシリコンと、0.01〜0.5質量%のジルコニウムとを主に含むので、従来の黄銅、リン青銅、洋白等の銅合金やアルミニウム合金と比べて、導電率を大きく低下させることなく、引っ張り強さ及び伸びが大きく向上し、さらに高温環境下でも引っ張り強さが低下せず、高耐熱性が得られる。
【0021】
また、本発明の接続端子は、ケーブルの導体との接続部が接触抵抗によるジュール熱で高温になり、クリープによる変形が生じて接続が緩和され接触抵抗が増加し、さらに接続部が高温になるという接続部の破壊サイクルが生じにくくなる。
【0022】
さらに、本発明の接続端子が廃棄処理された後、鉄スクラップ中に含まれていても、本発明の接続端子を構成する金属材料であるアルミニウム、鉄及びジルコニウムは、鉄鋼溶湯中からの除去が容易なため、リサイクルされた鉄鋼の品質を低下させることがない。
【0023】
【実施例】
次に本発明の実施例を詳述する。なお、化学組成の単位は全て質量%である。また、加工率及び熱処理条件等については限定されるものではない。
【0024】
(実施例1)
接続端子の金属材料として、純度99.95%のアルミニウムを用い、Al−1.0%Mg−0.3%Si−0.02%Zrのアルミニウム合金を鋳造した。アルミニウム合金を鋳造した後、加工率90%の塑性加工を行い、150〜250℃で1〜10時間の熱処理を行った。
【0025】
(実施例2)
接続端子の金属材料として、純度99.95%のアルミニウムを用い、Al−1.0%Mg−0.3%Si−0.05%Zrのアルミニウム合金を鋳造した。アルミニウム合金を鋳造した後、加工率90%の塑性加工を行い、150〜250℃で1〜10時間の熱処理を行った。
【0026】
(比較例1)
接続端子の金属材料として、純度99.95%のアルミニウムを用いて鋳造を行った。この高純度のアルミニウムを鋳造した後、加工率90%の塑性加工を行い、150〜250℃で1〜10時間の熱処理を行った。
【0027】
(比較例2)
接続端子の金属材料として、純度99.95%のアルミニウムを用い、Al−1.0%Mg−0.3%Siのアルミニウム合金を鋳造した。アルミニウム合金を鋳造した後、加工率90%の塑性加工を行い、150〜250℃で1〜10時間の熱処理を行った。
【0028】
得られた金属材料について、室温(20℃)での導電率、引っ張り強さ及び280℃の高温環境下での引っ張り強さを測定した。また、高温環境下での引っ張り強さは、室温での引っ張り強さに対する残存率で評価した。
【0029】
各実施例及び各比較例について、上記特性を測定した結果を表1に示す。
【0030】
【表1】
【0031】
表1から明らかなように、実施例1に示した金属材料は、比較例1に示した金属材料に比べて、引っ張り強さ及び伸びが大きく、高温下での強度残存率も90%を超え、耐熱性が著しく改善されていることが分かる。このように、実施例1に示した金属材料は、高強度で伸びが大きく、かつ耐熱性を有する材料であることが容易に理解できる。
【0032】
また、実施例1に示した金属材料は、比較例2に示した金属材料と比べても、同等の導電率を有し、高温下での強度残存率も90%を超え、耐熱性が改善されている。このように、実施例1に示した金属材料は、高強度で伸びが大きく、かつ、耐熱性を有する材料であることが容易に理解できる。
【0033】
一方、実施例2に示した金属材料は、比較例2に示した金属材料と比べても、若干の導電率の低下があるだけであり、高温下での強度残存率も95%を超え、耐熱性が著しく改善されている。このように、実施例2に示した金属材料は、高強度で伸びが大きく、かつ耐熱性を有する材料であることが容易に理解できる。
【0034】
以上において、本発明の接続端子は、従来の黄銅、リン青銅、洋白等の銅合金やアルミニウム合金に比べて、導電率が高いため、ジュール熱の発生によるエネルギー損失が少なく、エネルギーの高効率化が達成できる。また、本発明の接続端子は、高温環境下での強度残存率が高いので、高耐熱性が要求される電気自動車のケーブルの接続端子に適用すれば、自動車の信頼性が著しく向上する。
【0035】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、導電率が高く、耐熱性に優れ、高強度で、しかも鉄鋼リサイクルが容易な接続端子の提供を実現することができる。
Claims (4)
- ケーブルの導体に接続される接続端子において、金属材料がアルミニウムを主成分とし、0.5〜5.0質量%の範囲内のマグネシウムと、0.01〜0.5質量%の範囲内のジルコニウムと、0.02質量%未満の不純物とを含むことを特徴とする接続端子。
- ケーブルの導体に接続される接続端子において、金属材料がアルミニウムを主成分とし、0.5〜5.0質量%の範囲内のマグネシウムと、0.1〜1.0質量%のシリコンと、0.01〜0.5質量%の範囲内のジルコニウムと、0.02質量%未満の不純物とを含むことを特徴とする接続端子。
- 0.02質量%未満の銅、錫、ニッケル、クロムを不純物として含む請求項1または2に記載の接続端子。
- 上記金属材料の導電率が29×106S/m以上である請求項1から3のいずれかに記載の接続端子。
Priority Applications (1)
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JP2002367611A JP2004197170A (ja) | 2002-12-19 | 2002-12-19 | 接続端子 |
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Publications (1)
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Country Status (1)
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JP (1) | JP2004197170A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2019527299A (ja) * | 2016-07-05 | 2019-09-26 | ナノアル エルエルシー | 高強度耐食性アルミニウム合金からのリボン及び粉末 |
US11603583B2 (en) | 2016-07-05 | 2023-03-14 | NanoAL LLC | Ribbons and powders from high strength corrosion resistant aluminum alloys |
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2002
- 2002-12-19 JP JP2002367611A patent/JP2004197170A/ja active Pending
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