JP2013020862A - Crimp terminal for aluminum wire and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アルミニウム製またはアルミニウム合金製の複数の素線が撚り合わされた導体部を有するアルミ電線の端部に取り付けられるアルミ電線用圧着端子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an aluminum electric wire crimping terminal attached to an end portion of an aluminum electric wire having a conductor portion in which a plurality of strands made of aluminum or an aluminum alloy are twisted together, and a manufacturing method thereof.
近年、自動車分野においては、車両の高性能・高機能化が急速に進められてきていることから、車両に搭載される各種電気機器、制御機器等の増加に伴って配線も増加している。 In recent years, in the automobile field, since high performance and high functionality of vehicles have been rapidly advanced, wiring is also increasing with an increase in various electric devices and control devices mounted on the vehicle.
自動車等の車両に配索されるワイヤハーネスには銅電線が一般に使用されている。そして、ワイヤハーネス同士、あるいはワイヤハーネスと車載機器との接続にあたり、ワイヤハーネスの銅電線には端子が取り付けられ、この種の端子は、一般に圧着によって銅電線に取り付けられている。 Copper wires are generally used for wire harnesses routed in vehicles such as automobiles. In connecting the wire harnesses or between the wire harness and the in-vehicle device, a terminal is attached to the copper wire of the wire harness, and this type of terminal is generally attached to the copper wire by crimping.
銅電線へ圧着される端子は、典型的には、銅製の複数の素線を撚り合わせてなる銅電線の導体部が載置される底板部と、底板部に載置された導体部をその幅方向に挟むために底板部に連設された一対の導体加締片とを備えている。そして、導体加締片は、それらの先端部を導体部に差し込んで、導体部の素線を部分的に抱き込んだ状態となるように導体部に加締められる。それにより、端子は銅電線の導体部に圧着される。 The terminals crimped to the copper electric wire typically have a bottom plate portion on which a conductor portion of the copper electric wire formed by twisting a plurality of copper wires is placed, and a conductor portion placed on the bottom plate portion. A pair of conductor crimping pieces connected to the bottom plate portion for sandwiching in the width direction is provided. Then, the conductor crimping pieces are crimped to the conductor portion so that their tip portions are inserted into the conductor portion and the strands of the conductor portion are partially held. Thereby, a terminal is crimped | bonded to the conductor part of a copper electric wire.
ところで、近年、次世代の車両として人間環境への負荷の少ない電気自動車や燃料電池自動車等の開発も盛んに行われているが、この種のモーター駆動の自動車に搭載されるバッテリーや燃料電池それ自体が重いことから、少しでも車両重量を減らし軽くしたいという要望が強い。そして、前記自動車の電子制御のために搭載する銅電線全体の重量も増加している。
このため、自動車分野においては、近年の銅資源の不足、価格の高騰に加え、その軽量化及びリサイクルの容易性の観点から、銅線に代えて、比重が銅の約３分の１であるアルミニウムを導体線に用いたアルミ電線が特に注目されている（比重は、Ｃｕ：８．９６、Ａｌ：２．７０）。
By the way, in recent years, the development of electric vehicles and fuel cell vehicles, etc., which have a low impact on the human environment as the next generation vehicles, has been actively conducted. Due to the fact that it is heavy, there is a strong demand to reduce the vehicle weight even a little. And the weight of the whole copper electric wire mounted for the electronic control of the said motor vehicle is also increasing.
For this reason, in the automobile field, in addition to the recent shortage of copper resources and rising prices, the specific gravity is about one-third that of copper instead of copper wire from the viewpoint of weight reduction and ease of recycling. An aluminum electric wire using aluminum as a conductor wire has attracted particular attention (specific gravity is Cu: 8.96, Al: 2.70).
アルミニウムは銅に比べて表面に形成される酸化皮膜が厚く、アルミ電線では、導体部と端子との間の接触抵抗が比較的高くなる傾向にある。この接触抵抗を低減することについて、端子の各導体加締片を導体部に強く加締め、導体部の圧縮率を高くする方法が知られている。これによれば、導体部を構成する各素線の酸化皮膜が破壊され、導体部と端子との間の接触抵抗が低減される。 Aluminum has a thicker oxide film formed on the surface than copper, and in an aluminum electric wire, the contact resistance between the conductor portion and the terminal tends to be relatively high. In order to reduce this contact resistance, a method is known in which each conductor crimping piece of the terminal is strongly crimped to the conductor portion to increase the compressibility of the conductor portion. According to this, the oxide film of each strand which comprises a conductor part is destroyed, and the contact resistance between a conductor part and a terminal is reduced.
特許文献１にはアルミ電線導体と端子圧着部の圧着時における、電線導体圧縮率と端子圧着部長さの関係を適正化し、導通を確実にする方法が記載されている。 Patent Document 1 describes a method for ensuring electrical continuity by optimizing the relationship between the wire conductor compression ratio and the terminal crimping portion length when crimping the aluminum wire conductor and the terminal crimping portion.
また、特許文献２には、アルミ電線導体と接触する銅合金製の端子圧着部の表面にアルミニウムに対して凝着作用を有するＳｎめっき被膜を形成することにより、Ｓｎ−Ａｌの金属間結合（凝着）によってアルミ電線と端子とを導通接触させているアルミ電線導体と端子圧着部との良好な接触抵抗および圧着強度を得ることが記載されている。 Patent Document 2 discloses a Sn-Al intermetallic bond (Sn-Al) by forming a Sn plating film having an adhesion action to aluminum on the surface of a copper alloy terminal crimping portion that comes into contact with an aluminum wire conductor. It is described that a good contact resistance and crimping strength between the aluminum wire conductor and the terminal crimping portion that are in electrical contact with the aluminum wire and the terminal are obtained by adhesion.
更に、特許文献３には前記Ｓｎ−Ａｌの凝着作用が比較的弱いことから、銅合金製の端子圧着部の表面にＡｌめっき被膜を形成し、Ｓｎ−Ａｌの異種金属間結合よりも凝着の強度が高いＡｌ−Ａｌの同種金属間結合によって導体部とアルミ層とを凝着することが記載されている。これにより、アルミ電線導体と端子圧着部との良好な接触抵抗および圧着強度を得ることが可能となってきた。 Further, in Patent Document 3, since the adhesion of Sn-Al is relatively weak, an Al plating film is formed on the surface of the terminal crimping portion made of copper alloy, and the adhesion is more than the bonding between Sn-Al different metals. It is described that the conductor part and the aluminum layer are adhered by the same kind of intermetallic bond of Al-Al having high adhesion strength. Thereby, it has become possible to obtain good contact resistance and crimp strength between the aluminum electric wire conductor and the terminal crimping portion.
しかしながら、本発明者らが、アルミ電線導体をＣｕ合金製の圧着端子に接続した接続構造体について環境試験を行なったところ、Ａｌが腐食するという問題があること、及びこの腐食は、アルミ電線導体とＣｕ合金製の圧着端子とを組み合わせた接続構造体におけるＣｕ−Ａｌの異種金属接触腐食によってＡｌが溶解するためであることを見出した。このような腐食に対する対策としては、端子部全体を樹脂で埋め込む等の対策が考えられるが、これはコスト増加要因となるという問題がある。 However, when the present inventors conducted an environmental test on a connection structure in which an aluminum wire conductor is connected to a crimp terminal made of Cu alloy, there is a problem that Al corrodes, and this corrosion is caused by the aluminum wire conductor. It was found that Al was dissolved by different metal contact corrosion of Cu—Al in a connection structure in which a Cu alloy crimp terminal was combined. As a countermeasure against such corrosion, a countermeasure such as embedding the entire terminal portion with a resin can be considered, but there is a problem that this causes a cost increase.
本発明は、銅系金属基材の圧着端子をアルミ電線導体と接合して使用してもＣｕ−Ａｌ異種金属接触腐食の生じないアルミ電線圧着端子を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an aluminum wire crimp terminal that does not cause Cu-Al dissimilar metal contact corrosion even when a copper-based metal base crimp terminal is joined to an aluminum wire conductor.
本発明者らが鋭意検討を進めた結果、圧着端子におけるＣｕ露出率を可及的に小さくすることにより、アルミ電線導体と圧着端子との間に異種金属接触腐食が起こらないことを見出して本発明を完成した。
すなわち、本発明は以下に記載する通りの圧着端子及びその製造方法に係るものである。
As a result of the diligent study by the present inventors, it was found that different metal contact corrosion does not occur between the aluminum wire conductor and the crimp terminal by reducing the Cu exposure rate in the crimp terminal as much as possible. Completed the invention.
That is, the present invention relates to a crimp terminal and a manufacturing method thereof as described below.
（１）アルミニウム系金属の複数の素線からなる導体部を有するアルミ電線の前記導体部に圧着される圧着部と、前記圧着部に連続して設けられた電気接触部とからなる圧着端子であって、圧着端子の基材が銅系金属であり、圧着端子の少なくとも表側表面及び裏側表面にアルミニウム系金属からなるアルミニウム層が形成されていることを特徴とするアルミ電線用圧着端子。
（２）前記圧着端子の端面にも前記アルミニウム層が形成されていることを特徴とする（１）に記載のアルミ電線用圧着端子。
（３）前記アルミニウム層がニッケルの下地層を介して銅系金属の上に設けられていることを特徴とする（１）又は（２）に記載のアルミ電線用圧着端子。
（４）前記アルミニウム層がめっきによって設けられたものであることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のアルミ電線用圧着端子。
（５）前記めっきが溶融塩めっきであることを特徴とする（４）に記載のアルミ電線用圧着端子。
（６）圧着端子が雄型圧着端子であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載のアルミ電線用圧着端子。
（７）圧着端子が雌型圧着端子であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載のアルミ電線用圧着端子。
（８）銅板を打ち抜き加工して圧着端子板を得て、次いで、この圧着端子板を成形加工して、アルミニウム系金属の複数の素線からなる導体部を有するアルミ電線の前記導体部に圧着される圧着部と、前記圧着部に連続して設けられた電気接触部とを形成したのち、この圧着端子板の表裏両面及び端面に溶融塩めっきによってアルミニウムのめっき層を形成することを特徴とする圧着端子を製造する方法。
（９）銅板の表裏両面に溶融塩めっきによってアルミニウムのめっき層を形成し、次いで、このアルミニウムのめっき層を有する銅板を打ち抜き加工して圧着端子板を得て、この圧着端子板を成形加工して、アルミニウム系金属の複数の素線からなる導体部を有するアルミ電線の前記導体部に圧着される圧着部と、前記圧着部に連続して設けられた電気接触部とを形成することを特徴とする圧着端子を製造する方法。
（１０）（１）〜（７）のいずれかに記載のアルミ電線用圧着端子を用いたことを特徴とする自動車用ハーネス。
(1) A crimping terminal comprising a crimping part crimped to the conductor part of an aluminum electric wire having a conductor part composed of a plurality of strands of aluminum-based metal, and an electrical contact part provided continuously to the crimping part. A crimp terminal for an aluminum electric wire, wherein the base material of the crimp terminal is a copper-based metal, and an aluminum layer made of an aluminum-based metal is formed on at least the front surface and the back surface of the crimp terminal.
(2) The aluminum wire crimp terminal according to (1), wherein the aluminum layer is also formed on an end face of the crimp terminal.
(3) The aluminum wire crimp terminal according to (1) or (2), wherein the aluminum layer is provided on a copper-based metal via a nickel base layer.
(4) The aluminum wire crimp terminal according to any one of (1) to (3), wherein the aluminum layer is provided by plating.
(5) The aluminum wire crimp terminal according to (4), wherein the plating is molten salt plating.
(6) The crimp terminal for aluminum wires according to any one of (1) to (5), wherein the crimp terminal is a male crimp terminal.
(7) The crimp terminal for aluminum wires according to any one of (1) to (5), wherein the crimp terminal is a female crimp terminal.
(8) A copper plate is punched to obtain a crimp terminal plate, and then this crimp terminal plate is molded and crimped to the conductor portion of an aluminum electric wire having a conductor portion made of a plurality of aluminum metal wires. And forming an aluminum plating layer by molten salt plating on both the front and back surfaces and the end surface of the crimp terminal plate after forming the crimp portion and the electrical contact portion provided continuously to the crimp portion. A method of manufacturing a crimp terminal.
(9) An aluminum plating layer is formed on both front and back surfaces of the copper plate by molten salt plating, and then a copper plate having this aluminum plating layer is punched to obtain a crimp terminal plate, and this crimp terminal plate is molded. Forming a crimping portion to be crimped to the conductor portion of an aluminum electric wire having a conductor portion made of a plurality of strands of an aluminum-based metal, and an electrical contact portion provided continuously to the crimping portion. A method of manufacturing a crimp terminal.
(10) An automotive harness using the aluminum wire crimp terminal according to any one of (1) to (7).
本発明の圧着端子を用いることにより、アルミ電線導体を圧着端子に接合した接続構造体においても腐食が生じることがない。 By using the crimp terminal of the present invention, corrosion does not occur even in the connection structure in which the aluminum electric wire conductor is joined to the crimp terminal.
まず、本発明のアルミ電線用圧着端子について説明する。
図１は本発明のアルミ電線用圧着端子（以下「圧着端子」という）の形状・構造の一例を示す斜視図である。
圧着端子１は、銅又は銅合金等の銅系金属からなり、従来の圧着端子と同様に、圧着部（電線圧着部）９に連続して電気接触部７が設けられている。図示した圧着端子は雌型の圧着端子であり、電気接触部７は、雌型であって後述する雄型の圧着端子が嵌入可能な箱型に形成されている。電線圧着部９は、電気接触部７から圧着端子の長手方向に延びる底壁１０と、底壁１０から立ち上がる一対のワイヤバレル（第１バレル壁）１１と、ワイヤバレル１１を挟んで電気接触部７とは反対側の位置で、かつワイヤバレル１１とは所定の距離だけ離間した位置で底壁１０から立ち上がる一対の第１インシュレーションバレル１３（第２バレル壁）とを有している。底壁１０から立ち上がるワイヤバレル１１および第１インシュレーションバレル１３は、Ｕ字形の正面形状をなしている。なお、圧着端子１は、１枚の金属板を所定の形状に打ち抜き、曲げ加工によって図１に示す形状に成形されている。
なお、圧着部に連続して電気接触部が設けられるとは圧着部と電気接触部とが電気的に接続されていることを意味する。図１では圧着部と電気接触部とが同一材料から一体的に形成されている例を示したが、圧着部と電気接触部とを異種の材料から構成してこれらが電気的に接続されている場合も本発明の態様である。
First, the crimp terminal for an aluminum electric wire of the present invention will be described.
FIG. 1 is a perspective view showing an example of the shape and structure of a crimp terminal for aluminum wires (hereinafter referred to as “crimp terminal”) according to the present invention.
The crimp terminal 1 is made of a copper-based metal such as copper or a copper alloy, and an electrical contact portion 7 is provided continuously to the crimp portion (wire crimp portion) 9 as in the conventional crimp terminal. The illustrated crimp terminal is a female crimp terminal, and the electrical contact portion 7 is female and is formed in a box shape into which a male crimp terminal, which will be described later, can be fitted. The electric wire crimping portion 9 includes a bottom wall 10 extending from the electrical contact portion 7 in the longitudinal direction of the crimp terminal, a pair of wire barrels (first barrel walls) 11 rising from the bottom wall 10, and an electrical contact portion sandwiching the wire barrel 11. 7 and a pair of first insulation barrels 13 (second barrel walls) rising from the bottom wall 10 at a position separated from the wire barrel 11 by a predetermined distance. The wire barrel 11 and the first insulation barrel 13 rising from the bottom wall 10 have a U-shaped front shape. The crimp terminal 1 is formed into a shape shown in FIG. 1 by punching one metal plate into a predetermined shape and bending it.
In addition, that the electrical contact part is provided continuously to the crimping part means that the crimping part and the electrical contact part are electrically connected. Although FIG. 1 shows an example in which the crimping part and the electrical contact part are integrally formed from the same material, the crimping part and the electrical contact part are made of different materials and are electrically connected. This is also an aspect of the present invention.
図２は圧着端子１に電線２を接続してなる端子付き電線２０を示す図である。端子付き電線２０は電線２と、電線２に圧着された圧着端子１とを含む。電線２は、撚り線状に配置された複数本の導体線４と、導体線４を絶縁体で被覆する絶縁被覆３とを有しており、端末において、絶縁被覆３が部分的に除去されて導体線４が露出した状態となっている。その端末に、圧着端子１が圧着されている。導体線４は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる。 FIG. 2 is a view showing a terminal-attached electric wire 20 formed by connecting the electric wire 2 to the crimp terminal 1. The terminal-attached electric wire 20 includes an electric wire 2 and a crimp terminal 1 crimped to the electric wire 2. The electric wire 2 has a plurality of conductor wires 4 arranged in the form of stranded wires, and an insulation coating 3 that covers the conductor wires 4 with an insulator, and the insulation coating 3 is partially removed at the terminal. Thus, the conductor wire 4 is exposed. The crimp terminal 1 is crimped to the terminal. The conductor wire 4 is made of aluminum or an aluminum alloy.
圧着端子１を電線２の端末に圧着する圧着工程では、まず、電線２の端末において、絶縁被覆３を除去して導体線４を露出させ、その端末を圧着端子１の底壁１０にセットする。次に、圧着端子１の電線圧着部９のワイヤバレル１１および第１インシュレーションバレル１３を、底壁１０に向けてかしめることにより、圧着端子１が電線２の端末に圧着される。 In the crimping process for crimping the crimp terminal 1 to the end of the electric wire 2, first, the insulating coating 3 is removed at the end of the electric wire 2 to expose the conductor wire 4, and the end is set on the bottom wall 10 of the crimp terminal 1. . Next, the crimp terminal 1 is crimped to the end of the electric wire 2 by caulking the wire barrel 11 and the first insulation barrel 13 of the wire crimp portion 9 of the crimp terminal 1 toward the bottom wall 10.
詳細には、一対のワイヤバレル１１は、電線２の端末における導体線４が露出した部分を抱き込むように曲げ加工される。これに対し、一対の第１インシュレーションバレル１３は、その内側面１３ａが、電線２の前記露出部分の直ぐ後側の絶縁被覆３を抱き込むように曲げ加工されると共に、その先端部１５が、電線２の絶縁被覆３を貫通して絶縁被覆３内の導体線４を押圧するように曲げ加工される。 Specifically, the pair of wire barrels 11 is bent so as to embrace the exposed portion of the conductor wire 4 at the end of the electric wire 2. On the other hand, the pair of first insulation barrels 13 are bent so that the inner side surface 13a embraces the insulating coating 3 immediately behind the exposed portion of the electric wire 2, and the tip portion 15 thereof is The wire 2 is bent so as to penetrate the insulation coating 3 of the electric wire 2 and press the conductor wire 4 in the insulation coating 3.
図３は、図２のＸ−Ｘ線に沿って切断した断面図であり、一対の第１インシュレーションバレル１３が電線２に圧着された状態を示している。図３に示すように、第１インシュレーションバレル１３の内側面１３ａは、電線２の絶縁被覆３に密着した状態であるのに対し、先端部１５は、絶縁被覆３を貫通した後、導体線４を切断等、破壊しない程度に撚り線状の導体線４の配列を乱した状態で導体線４に接触している。
また、圧着端子における圧着部の導体部と接触する接触面にはセレーションを設けてもよい。
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG. 2 and shows a state in which the pair of first insulation barrels 13 are crimped to the electric wire 2. As shown in FIG. 3, the inner side surface 13 a of the first insulation barrel 13 is in close contact with the insulating coating 3 of the electric wire 2, whereas the distal end portion 15 penetrates the insulating coating 3, and then the conductor wire The wires 4 are in contact with the conductor wires 4 in a state where the arrangement of the stranded wire conductors 4 is disturbed to such an extent that the wires 4 are not broken or broken.
Moreover, you may provide a serration in the contact surface which contacts the conductor part of the crimp part in a crimp terminal.
図４は図１に示した圧着端子の長さ方向の断面構造を示す図であり、図５は雌型圧着端子１Ａの電気接触部７Ａに雄型圧着端子１Ｂの電気接触部７Ｂを挿入する様子を示した図である。
圧着端子１Ａの電気接触部７Ａには雄型の圧着端子１Ｂの電気接触部７Ｂを受け入れる受容空間が形成されている。受容空間の底部には挿入された雄型圧着端子１Ｂの電気接触部７Ｂを圧着保持するためのバネ材からなる接触部材１６が設けられ、受容空間の上部にはバネ材からなる接触部材１７が設けられている。接触部材１６の少なくとも電気接触部７Ｂと接触する部分（接点）の表面にはＳｎ膜１８が形成されており、接触部材１７の表面にもＳｎ被膜が設けられていて雌型圧着端子１Ａの電気接触部７Ａと雄型圧着端子１Ｂの電気接触部７Ｂとの間の良好な電気的接触を保つようにしている。
4 is a diagram showing a cross-sectional structure in the length direction of the crimp terminal shown in FIG. 1, and FIG. 5 inserts the electrical contact portion 7B of the male crimp terminal 1B into the electrical contact portion 7A of the female crimp terminal 1A. It is the figure which showed a mode.
A receiving space for receiving the electrical contact portion 7B of the male crimp terminal 1B is formed in the electrical contact portion 7A of the crimp terminal 1A. A contact member 16 made of a spring material for crimping and holding the electrical contact portion 7B of the inserted male crimp terminal 1B is provided at the bottom of the receiving space, and a contact member 17 made of a spring material is provided above the receiving space. Is provided. An Sn film 18 is formed on the surface of at least a portion (contact point) of the contact member 16 that contacts the electrical contact portion 7B, and an Sn coating is also provided on the surface of the contact member 17 so that the electrical contact of the female crimp terminal 1A is achieved. Good electrical contact is maintained between the contact portion 7A and the electrical contact portion 7B of the male crimp terminal 1B.
図６は圧着端子の他の構造例を示す図である。
図６に示されるものにおいては、電気接触部７はボルト（不図示）などの固定手段が貫通可能な孔１９が形成され、固定手段によって固定されることにより、相手側の接続部材（不図示）と導通される。
上記では雌型圧着端子について図面に基づいて説明したが、本発明は雄型圧着端子にも適用できる。
FIG. 6 is a view showing another structure example of the crimp terminal.
In the one shown in FIG. 6, the electrical contact portion 7 has a hole 19 through which a fixing means such as a bolt (not shown) can pass, and is fixed by the fixing means. ).
The female crimp terminal has been described above with reference to the drawings. However, the present invention can also be applied to a male crimp terminal.
本発明においては、圧着端子１は銅又は銅合金等の銅系金属によって構成されている。圧着素子は銅の板材を加工することによって形成されるが、銅の板材の少なくとも表側表面及び裏側表面がアルミニウムによって被覆されている。また、板材の端面（側面）についてもアルミニウムによって被覆されていることが好ましい。
Ａｌ層を圧着端子の表裏面に形成することによって、圧着部においては銅系金属の表面に形成されたＡｌと導体線のＡｌとの同種金属間結合によって導体線とアルミ層とが良好に凝着することができ、導体線と圧着端子との電気的接続が良好に行われるとともに、ＣｕとＡｌとが結露による水膜を介して接触することによって生じる電気化学的腐食を防止することができる。
In the present invention, the crimp terminal 1 is made of a copper-based metal such as copper or a copper alloy. The crimping element is formed by processing a copper plate, and at least the front surface and the back surface of the copper plate are covered with aluminum. Moreover, it is preferable that the end surface (side surface) of the plate material is also covered with aluminum.
By forming the Al layer on the front and back surfaces of the crimp terminal, the conductor wire and the aluminum layer are well agglomerated by the same type of metal-to-metal bond between the Al formed on the surface of the copper-based metal and the Al of the conductor wire. The electrical connection between the conductor wire and the crimp terminal can be satisfactorily performed, and electrochemical corrosion caused by contact between Cu and Al through a water film due to condensation can be prevented. .
Ａｌの腐食が起こるか否かは圧着端子におけるＣｕの露出面積と電線のＡｌ露出面積との関係で定まってくる。Ｃｕの露出面積をＡｌの露出面積に比して極端に小さくすることによりＡｌの腐食は防ぐことができる。
圧着端子の全表面積に対するアルミニウム層の被覆面積は８０％以上であることが好ましい。
８０％以上とすることにより、金属腐食は実質的に生じなくなる。
また、アルミニウム層の膜厚は０．１〜６０μｍであることが好ましい。
アルミニウム層の膜厚が０．１〜６０μｍであることにより、Ａｌ−Ａｌの金属間結合が良好に行われ、金属腐食も実質的に生じなくなる。
Whether or not Al corrosion occurs is determined by the relationship between the exposed area of Cu in the crimp terminal and the exposed area of Al in the electric wire. Al corrosion can be prevented by making the exposed area of Cu extremely smaller than the exposed area of Al.
The covering area of the aluminum layer relative to the total surface area of the crimp terminal is preferably 80% or more.
By setting it to 80% or more, metal corrosion does not substantially occur.
Moreover, it is preferable that the film thickness of an aluminum layer is 0.1-60 micrometers.
When the film thickness of the aluminum layer is 0.1 to 60 μm, the Al—Al intermetallic bond is performed satisfactorily, and metal corrosion does not substantially occur.
圧着端子の基材である銅系金属としては、銅、Ｃｕ−Ｚｎ系合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金等の接続端子として用いられる公知の材料を使用することができる。Ｃｕ−Ｚｎ系合金を用いる場合にはＺｎがＡｌ層に拡散することを防ぐために、基材表面にＮｉの下地層を形成してからＡｌ層を設けることが好ましい。 As a copper-based metal which is a base material of a crimp terminal, a known material used as a connection terminal such as copper, a Cu—Zn alloy, a Cu—Ni—Si alloy, a Cu—Fe—P alloy or the like should be used. Can do. In the case of using a Cu—Zn alloy, it is preferable to provide an Al layer after forming a Ni underlayer on the surface of the substrate in order to prevent Zn from diffusing into the Al layer.
圧着端子の表面にアルミニウムを被覆する方法として公知の方法が使用可能である。
具体的には、めっき法（無電解めっき法、溶融塩めっき法等）、蒸着法、溶射法、圧延によりアルミニウム層を貼り付ける方法等が挙げられるが、均一なアルミニウム層を形成する観点及びコスト面からはめっき法を用いることが好ましい。
アルミニウムのめっきは、アルミニウムの酸素に対する親和力が大きく、電位が水素より低いために水溶液系のめっき浴で電気めっきを行うことが困難である。このため、アルミニウムの電気めっきは非水溶液系のめっき浴で行うことが必要である。非水溶液系の電解液を用いるめっき法の中でも、特に電解液として溶融塩浴を用いる方法が基材上に均一な膜厚のアルニミウム層を低コストで形成することができるため好ましい。
以下では、アルミニウム層を溶融塩めっきによって設ける方法について説明する。
A known method can be used as a method of coating the surface of the crimp terminal with aluminum.
Specific examples include plating methods (electroless plating methods, molten salt plating methods, etc.), vapor deposition methods, thermal spraying methods, methods of attaching an aluminum layer by rolling, and the viewpoint and cost of forming a uniform aluminum layer. From the surface, it is preferable to use a plating method.
Aluminum plating is difficult to perform electroplating in an aqueous plating bath because of its high affinity for oxygen and lower potential than hydrogen. For this reason, it is necessary to perform electroplating of aluminum in a non-aqueous plating bath. Among plating methods using a non-aqueous electrolyte solution, a method using a molten salt bath as an electrolyte solution is particularly preferable because an aluminum layer having a uniform film thickness can be formed on a substrate at a low cost.
Below, the method to provide an aluminum layer by molten salt plating is demonstrated.
（アルミニウム層の形成：溶融塩めっき）
めっきによって圧着端子の表面にアルミニウム層を形成するには、めっき浴として溶融塩を用いる溶融塩めっきが好ましい。
溶融塩としては、有機系ハロゲン化物とアルミニウムハロゲン化物の共晶塩である有機溶融塩、アルカリ金属のハロゲン化物とアルミニウムハロゲン化物の共晶塩である無機溶融塩を使用することができる。有機系ハロゲン化物としてはイミダゾリウム塩、ピリジニウム塩等が使用でき、具体的には１−エチル−３−メチルイミダゾリウムクロライド（ＥＭＩＣ）、ブチルピリジニウムクロライド（ＢＰＣ）が好ましい。
溶融塩中に水分や酸素が混入すると溶融塩が劣化するため、めっきは窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で、かつ密閉した環境下で行うことが好ましい。
(Formation of aluminum layer: Molten salt plating)
In order to form an aluminum layer on the surface of the crimp terminal by plating, molten salt plating using a molten salt as a plating bath is preferable.
As the molten salt, an organic molten salt that is a eutectic salt of an organic halide and an aluminum halide, or an inorganic molten salt that is a eutectic salt of an alkali metal halide and an aluminum halide can be used. As the organic halide, imidazolium salt, pyridinium salt and the like can be used. Specifically, 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride (EMIC) and butylpyridinium chloride (BPC) are preferable.
Since the molten salt deteriorates when moisture or oxygen is mixed in the molten salt, the plating is preferably performed in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon and in a sealed environment.
溶融塩浴としては窒素を含有した溶融塩浴が好ましく、中でもイミダゾリウム塩浴が好ましく用いられる。イミダゾリウム塩として、１，３位にアルキル基を持つイミダゾリウムカチオンを含む塩が好ましく用いられ、特に塩化アルミニウム−１−エチル−３−メチルイミダゾリウムクロライド（ＡｌＣｌ３−ＥＭＩＣ）系溶融塩が、安定性が高く分解し難いことから最も好ましく用いられる。溶融塩浴の温度は１０〜１００℃、好ましくは２５〜６０℃であり、比較的低温でのめっきが可能である。 As the molten salt bath, a molten salt bath containing nitrogen is preferable, and among them, an imidazolium salt bath is preferably used. As the imidazolium salt, a salt containing an imidazolium cation having an alkyl group at the 1,3-position is preferably used. In particular, an aluminum chloride-1-ethyl-3-methylimidazolium chloride (AlCl 3 -EMIC) -based molten salt is used. It is most preferably used because it is highly stable and hardly decomposes. The temperature of the molten salt bath is 10 to 100 ° C., preferably 25 to 60 ° C., and plating at a relatively low temperature is possible.
（アルミニウム層の形成：無機塩めっき）
溶融塩として無機塩浴を用いることもできる。無機塩浴とは、代表的にはＡｌＣｌ３−ＸＣｌ（Ｘ：アルカリ金属）の２成分系あるいは多成分系の塩である。このような無機塩浴はイミダゾリウム塩浴のような有機塩浴に比べて一般に溶融温度は高いが、水分や酸素など環境条件の制約が少なく、全体に低コストでの実用化が可能とできる。
(Aluminum layer formation: inorganic salt plating)
An inorganic salt bath can also be used as the molten salt. The inorganic salt bath is typically a two-component or multi-component salt of AlCl 3 -XCl (X: alkali metal). Such an inorganic salt bath generally has a higher melting temperature than an organic salt bath such as an imidazolium salt bath, but is less restricted by environmental conditions such as moisture and oxygen, and can be put into practical use at a low cost overall. .
圧着端子は通常は銅板を打ち抜き加工して圧着端子板を得て、この打ち抜かれた圧着端子板を曲げ加工等によって圧着端子に成形することによって得られる。
本発明の圧着端子は次の方法によって製造することができる。
（１）銅板を打ち抜き加工して圧着端子板を得て、この圧着端子板を圧着端子の形状に成形したのち、圧着端子にめっきを施す方法。
（２）銅板の表裏面にＡｌめっきを施し、このＡｌめっき銅板を打ち抜き加工して圧着端子板を得て、この圧着端子板を圧着端子の形状に成形する方法。
前記（１）の方法は圧着端子の側面にもＡｌめっきが形成されるため、圧着端子の全面がアルミニウム層によって被覆された状態となるので腐食対策の面からは好ましい方法である。
前記（２）の方法によると圧着端子の側面（端面）にはＡｌめっきが形成されないが、圧着端子の表面積に対してＣｕの露出面積ははるかに小さいため、腐食の心配はない。また、打ち抜き加工前に銅板の状態でめっき工程を行うことができるので圧着端子の製造工程を簡素化することができる。
The crimp terminal is usually obtained by punching a copper plate to obtain a crimp terminal plate, and forming the punched crimp terminal plate into a crimp terminal by bending or the like.
The crimp terminal of the present invention can be manufactured by the following method.
(1) A method of punching a copper plate to obtain a crimp terminal plate, forming the crimp terminal plate into the shape of a crimp terminal, and then plating the crimp terminal.
(2) A method of performing Al plating on the front and back surfaces of a copper plate, punching the Al plated copper plate to obtain a crimp terminal plate, and molding the crimp terminal plate into a shape of a crimp terminal.
The method (1) is a preferable method from the viewpoint of corrosion prevention because Al plating is also formed on the side surface of the crimp terminal, so that the entire surface of the crimp terminal is covered with the aluminum layer.
According to the method (2), Al plating is not formed on the side surface (end surface) of the crimp terminal, but since the exposed area of Cu is much smaller than the surface area of the crimp terminal, there is no concern about corrosion. In addition, since the plating process can be performed in the state of a copper plate before punching, the manufacturing process of the crimp terminal can be simplified.
本発明の圧着端子は軽量かつ腐食がないため、種々の配線に用いることができるが、特に自動車に搭載されるワイヤハーネス等の配線用の圧着端子として好適に使用することができる。 Since the crimp terminal of the present invention is lightweight and free from corrosion, it can be used for various wirings. In particular, it can be suitably used as a crimp terminal for wiring such as a wire harness mounted on an automobile.
原料素材として市販のＣｕ合金板材（Ｃ２６００）を使用した。
Ｃｕ合金板材を０．２５ｍｍ厚になるように加工した。
次いでこのＣｕ合金板材に適宜熱処理（軟化処理、溶体化処理、時効処理）を実施したのち、打抜加工機を用いて打ち抜いたのちに、成形加工して図１に示すような圧着端子形状に加工した。
得られた圧着端子に前処理（脱脂、表面粗化、下地めっきなど）を施した後、以下のめっき処理を施した。
A commercially available Cu alloy sheet (C2600) was used as a raw material.
The Cu alloy sheet was processed to a thickness of 0.25 mm.
Next, the Cu alloy sheet was appropriately heat-treated (softening treatment, solution treatment, aging treatment), punched using a punching machine, and then formed into a crimp terminal shape as shown in FIG. processed.
The obtained crimp terminal was pretreated (degreasing, surface roughening, base plating, etc.) and then subjected to the following plating treatment.
（溶融塩めっき）
上記で得た圧着端子をワークとして、給電機能を有する治具セットした後、アルゴン雰囲気かつ低水分（露点−３０℃以下）としたグローブボックス内に入れ、温度６０℃の溶融塩アルミめっき浴（ＥＭＩＣ：ＡｌＣｌ３＝１：２）に浸漬した。
ワークをセットした治具を整流器の陰極側に接続し、対極のアルミニウム板（純度９９．０％）を陽極側に接続した。電流密度３．６Ａ／ｄｍ２の直流電流を１〜９０分間印加してめっきした。攪拌はテフロン（登録商標）製の回転子をスターラーとして用いて３００ｒｐｍで行った。
この結果、以下のアルミニウムめっき層を有する圧着端子サンプル１〜３を得た。
サンプル１：アルミニウム膜厚 ０．６μｍ （電流印加時間： １分）
サンプル２：アルミニウム膜厚 ７．４μｍ （電流印加時間：１２分）
サンプル３：アルミニウム膜厚 ５６μｍ （電流印加時間：９０分）
(Molten salt plating)
After the jig terminal having the power feeding function was set using the crimp terminal obtained above as a work, it was put in a glove box having an argon atmosphere and low moisture (dew point -30 ° C. or lower), and a molten salt aluminum plating bath having a temperature of 60 ° C. ( It was immersed in EMIC: AlCl 3 = 1: 2).
The jig on which the workpiece was set was connected to the cathode side of the rectifier, and a counter electrode aluminum plate (purity 99.0%) was connected to the anode side. Plating was performed by applying a direct current having a current density of 3.6 A / dm 2 for 1 to 90 minutes. Stirring was performed at 300 rpm using a Teflon (registered trademark) rotor as a stirrer.
As a result, crimp terminal samples 1 to 3 having the following aluminum plating layers were obtained.
Sample 1: Aluminum film thickness 0.6μm (Current application time: 1 minute)
Sample 2: Aluminum film thickness 7.4 μm (current application time: 12 minutes)
Sample 3: Aluminum film thickness 56 μm (Current application time: 90 minutes)
また、打抜加工後に成形加工して得た圧着端子の圧着部のみを溶融塩めっき浴に浸漬して圧着部の表裏面にアルミニウムメッキ層を形成してサンプル４を得た。
サンプル４：圧着部のアルミニウム膜厚 ７．４μｍ、アルミニウム被覆率５０％
Moreover, only the crimping part of the crimping terminal obtained by molding after the punching process was immersed in a molten salt plating bath to form an aluminum plating layer on the front and back surfaces of the crimping part to obtain Sample 4.
Sample 4: Aluminum film thickness of the crimping part 7.4 μm, aluminum coverage 50%
上記で得た圧着端子にアルミ電線を接続して、図２に示す端子付き電線を作製した。
＜評価＞
上記で得た端子付き電線について以下の項目について評価試験を行った。
（１）耐腐食性
耐食性の試験として、塩水噴霧試験が知られているが、この試験の試料のように、異種金属で構成され、電食が生じ得る試料に塩水噴霧試験を適用すると、電食による試料の損傷が大き過ぎて、耐食性の評価が実質的にできない。そこで、このような電食が生じ得る試料に対して耐食性を適切に評価するために、腐食の進行が比較的緩やかに行われる環境を模擬した、以下の試験方法を採用した。
An aluminum electric wire was connected to the crimp terminal obtained above to produce an electric wire with a terminal shown in FIG.
<Evaluation>
About the electric wire with a terminal obtained above, the evaluation test was done about the following items.
(1) Corrosion resistance As a corrosion resistance test, a salt spray test is known. When the salt spray test is applied to a sample that is composed of different metals and can cause electrolytic corrosion, such as the sample of this test, The damage of the sample due to the food is too great, and the corrosion resistance cannot be evaluated substantially. Therefore, in order to appropriately evaluate the corrosion resistance of a sample in which such electrolytic corrosion can occur, the following test method simulating an environment where the progress of corrosion is performed relatively slowly was adopted.
＜試験方法＞
まず、ＮａＣｌ（電解質）を超純水（溶媒）に溶かして、濃度が２６質量％の中性水溶液（２００ｇ）を作製する。また、平均粒径が１００μｍ程度のシリカ（ＳｉＯ２）の粉末：１００ｇを用意する。用いた電解質、溶媒、シリカ粉末はいずれも市販品である。
用意したシリカの粉末を濾紙上に載せ、用意した上記水溶液（２６％ＮａＣｌ）をシリカの粉末の上から滴下した後、１５０℃に加熱した恒温槽中に入れて乾燥し、ＮａＣｌが付着した粉末を得る（Ｃｌ−付着量：３５０００ｐｐｍ）。得られた粉末を試料の一部が目視により確認できる程度に、試料（特に、導体と端子部材との接合部分）に満遍なく振り掛けて（厚さ１ｍｍ以下）、６０℃、９５％ＲＨに設定した恒温恒湿槽に入れ、６日間（１４４時間）保持する。６日後、恒温恒湿槽から試料を取り出し、腐食状況を調べた。具体的には、図２において、導体線４の露出箇所であって、ワイヤバレル１１ａ、１１ｂで挟持されている箇所付近を切断し（Ａ−Ａ切断）、この断面を観察して、残存率（％）＝｛（残存しているＡｌ合金線の面積）／（作製したＡｌ合金線の面積）｝×１００を求め、この残存率により耐食性を評価する。面積は、断面写真に画像処理などを施すことで容易に求められる。上記残存率が高いほど、耐食性が高いと言える。その結果を表１に示す。
＜評価基準＞
○ ： 残存率９５％以上
× ： 残存率９５％未満
（２）電気的接続性
以下の接続抵抗試験を行って、圧着部の電気的接続性を評価した。
用意した端子付き電線の圧着部を含むように回路を形成し、４端子法により圧着部の接触抵抗を測定した。
＜評価基準＞
○ ： 接続抵抗２ｍΩ未満
× ： 接続抵抗２ｍｍΩ以上
評価試験の結果は次の通りであった。
<Test method>
First, NaCl (electrolyte) is dissolved in ultrapure water (solvent) to prepare a neutral aqueous solution (200 g) having a concentration of 26% by mass. Further, 100 g of silica (SiO 2 ) powder having an average particle diameter of about 100 μm is prepared. The electrolyte, solvent, and silica powder used are all commercially available products.
The prepared silica powder is placed on a filter paper, and the prepared aqueous solution (26% NaCl) is dropped from above the silica powder, and then placed in a thermostatic bath heated to 150 ° C. and dried, to which NaCl is adhered. the obtained (Cl - deposition amount: 35,000 ppm). The obtained powder was sprinkled evenly on the sample (particularly the joint between the conductor and the terminal member) to such an extent that a part of the sample could be visually confirmed (thickness of 1 mm or less), and set to 60 ° C. and 95% RH. Place in a constant temperature and humidity chamber and hold for 6 days (144 hours). Six days later, a sample was taken out from the thermo-hygrostat and the corrosion state was examined. Specifically, in FIG. 2, the exposed portion of the conductor wire 4 and the vicinity of the portion sandwiched between the wire barrels 11a and 11b is cut (AA cut), and this cross section is observed to observe the remaining rate. (%) = {(Area of the remaining Al alloy wire) / (area of the produced Al alloy wire)} × 100, and the corrosion resistance is evaluated based on the remaining rate. The area can be easily obtained by performing image processing or the like on the cross-sectional photograph. It can be said that the higher the residual ratio, the higher the corrosion resistance. The results are shown in Table 1.
<Evaluation criteria>
○: Residual rate 95% or more ×: Residual rate less than 95% (2) Electrical connectivity The following connection resistance test was conducted to evaluate the electrical connectivity of the crimped portion.
A circuit was formed so as to include the prepared crimped part of the terminal-attached electric wire, and the contact resistance of the crimped part was measured by a four-terminal method.
<Evaluation criteria>
○: Connection resistance less than 2 mΩ ×: Connection resistance of 2 mmΩ or more The results of the evaluation test were as follows.
１ 圧着端子
２ 電線
３ 絶縁被覆
４ 導体線
５ 導体部
７、７Ａ、７Ｂ 電気接触部
９ 電線圧着部
１０ 底壁
１１、１１ａ、１１ｂ ワイヤバレル（第１バレル壁）
１３ 第１インシュレーションバレル（第２バレル壁）
１３ａ 第１インシュレーションバレルの内側面
１５ 第１インシュレーションバレルの先端部
１６ バネＡ
１７ バネＢ
１８ 接点（Ｓｎ）
１９ 孔
２０ 端子付き電線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crimp terminal 2 Electric wire 3 Insulation coating 4 Conductor wire 5 Conductor part 7, 7A, 7B Electrical contact part 9 Electric wire crimp part 10 Bottom wall 11, 11a, 11b Wire barrel (1st barrel wall)
13 First insulation barrel (second barrel wall)
13a Inner side surface 15 of first insulation barrel 15 Tip portion 16 of first insulation barrel Spring A
17 Spring B
18 Contact (Sn)
19 hole 20 electric wire with terminal
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| JP2011154433A JP2013020862A (en) | 2011-07-13 | 2011-07-13 | Crimp terminal for aluminum wire and manufacturing method therefor |
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- 2011-07-13 JP JP2011154433A patent/JP2013020862A/en not_active Withdrawn
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