JP2014164939A

JP2014164939A - 圧着端子

Info

Publication number: JP2014164939A
Application number: JP2013034014A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Okuno; 良和奥野; Akira Tachibana; 昭頼橘; Kengo Mitose; 賢悟水戸瀬
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Furukawa Automotive Systems Inc
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Furukawa Automotive Systems Inc
Priority date: 2013-02-23
Filing date: 2013-02-23
Publication date: 2014-09-08

Abstract

【課題】筒状の圧着部を有し、電線の導体部分との接触抵抗を低く維持することができる圧着端子を提供する
【解決手段】圧着端子１は、嵌合部２０と筒状圧着部３０とを有し、嵌合部２０と筒状圧着部３０とは、トランジション部４０を介して連結されている。筒状圧着部３０は、基材３３上に、第１めっき層３４と、第２めっき層３５と、をこの順に有する。第１めっき層３４は、厚さが５０ｎｍ〜５００ｎｍであって、筒状圧着部を構成する基材の融点よりも高い融点を有する金属からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用ワイヤハーネス等に使用される電線に接続される圧着端子に関するものである。

近年、部品の軽量化のニーズが高まっていることから、銅電線からアルミニウム電線への置き換えが進められている。しかし、アルミニウム電線には、導体表面に酸化被膜が形成されていることから、端子と電線の導体部分との接触抵抗が増大するという問題がある。

そこで特許文献１では、端子の圧着部内周に凹状の溝を設けることが行われている。このような溝を設けることにより、圧着部を電線の導体部分に対して圧着した際、圧着された電線の一部が溝の形状に応じて変形する。その際、電線の導体部分の表面に形成されている酸化被膜が破壊され、接触抵抗を低く保つことができる。また、電線の一部が溝の形状に応じて変形することにより、圧着された電線が圧着部から抜けにくくなるという効果もある。

しかし、特許文献１の圧着端子は、圧着部から電線の導体部分の一部が露出する構造を有している。電線の導体部分が露出すると、腐食したり欠損する恐れがある。そこで、近年、電線接続部を筒状にすることが提案されている。筒状の圧着部に電線の導体部分を挿入して圧着することにより、外界から遮断することができる。

特開２００９−２４５７０１号公報

ここで、圧着部を筒状にするためには、圧着部を構成する金属基材をレーザ溶接等により接合する必要がある。しかし、レーザ溶接を行うと、圧着部内周に設けられた溝部分の金属が軟化する。軟化すると、導体部分の表面に形成されている酸化皮膜を破壊する力が低下する。よって、筒状の圧着部を有する圧着端子では、圧着部内周に凹状の溝を設けても、接触抵抗を低く保つことができない。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、筒状の圧着部を有し、電線の導体部分との接触抵抗を低く維持することができる圧着端子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る圧着端子は、電線と圧着される筒状圧着部を有する圧着端子であって、前記筒状圧着部は、前記電線の導体部分と接する内面に形成された少なくとも１つの電線係止溝と、前記内面上に形成された第１めっき層とを備え、前記第１めっき層は、厚さが５０ｎｍ〜５００ｎｍであって、前記筒状圧着部を構成する基材の融点よりも高い融点を有する金属からなることを特徴とする。

本発明に係る圧着端子において、前記第１めっき層は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＣｒより選ばれる少なくとも１種の金属からなることが好ましい。

本発明に係る圧着端子において、前記筒状圧着部は、前記第１めっき層の上にＳｎ、Ａｕ、Ａｇ、及びＣｕより選ばれる少なくとも１種の金属からなる第２めっき層を備えることが好ましい。

また、本発明に係る圧着端子において、前記第２めっき層は、厚さが２０ｎｍ〜１２０ｎｍであることが好ましい。

また、本発明に係る圧着端子において、前記電線の導体は、アルミニウム又はアルミニウム系合金からなることが好ましい。

また、本発明に係る圧着端子において、前記筒状圧着部は、銅又は銅合金からなることが好ましい。

本発明の圧着端子は、電線と圧着接合する圧着部が筒状であるため、外部からの水分等の進入を回避することができ、防食性が高い。また、筒状圧着部は、電線の導体部分と接する内面に形成された少なくとも１つの電線係止溝と、前記内面上に形成された第１めっき層とを備え、第１めっき層は、厚さが５０ｎｍ〜５００ｎｍであって、圧着部を構成する基材の融点よりも高い融点を有する金属からなる。第１めっき層を構成する金属は、圧着部を構成する基材の融点よりも高い融点を有するため、筒状圧着部を形成する際に、筒状圧着部を構成する基材がレーザ溶接等の熱で軟化したとしても、電線係止溝は硬く維持された状態にある。そのため、電線の導体部分に形成されている酸化皮膜を破壊する効果が高く、筒状圧着部と電線の導体部分との接触抵抗を低く維持することができる

本実施形態の圧着端子を示す斜視図である。本実施形態の圧着端子における筒状圧着部の断面の一部を示す図である。本実施形態の圧着端子と電線とが接続された構造の接続構造体を示す斜視図である。

本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。

［本実施形態］
図１は、本実施形態の圧着端子１を示す斜視図である。圧着端子１は、嵌合部２０と筒状圧着部３０とを有し、嵌合部２０と筒状圧着部３０とは、トランジション部４０を介して連結されている。圧着端子１は、導電性と強度を確保するために、銅、アルミニウム、またはこれらを主成分とする合金等の基材で製造されている。なお、本実施形態では、雌型端子の例を示しているが、雄型端子でもよい。

嵌合部２０は、雌型端子である。嵌合部２０に、他の端子として、例えば雄型端子を挿入することにより、嵌合部２０と雄型端子とは電気的に接続される。嵌合部２０は、他の端子と電気的に接続できれば、細部の形状は特に限定されない。例えば、箱型（ボックス形状）が挙げられる。

筒状圧着部３０は、筒状であって、アルミニウム電線等の電線を挿入することができる電線挿入口３１を有している。筒状圧着部３０のトランジション部４０側は、閉塞している。筒状圧着部３０が筒状であると、圧着端子１と電線との接点に水分等が付着しないため好ましい。圧着端子１と電線との接点に水分が付着すると、圧着端子１を構成する金属と電線を構成する金属との起電力の差から、いずれかの金属が腐食してしまう。

また、図１に示すように、筒状圧着部３０の内面には、圧着端子１の長手方向と垂直な方向に沿って複数の電線係止溝３２が設けられている。電線係止溝３２の詳細は後述する。

図２は、本実施形態の圧着端子１における筒状圧着部の断面の一部を示す図である。筒状圧着部３０は、基材３３上に、第１めっき層３４と、第２めっき層３５と、をこの順に有する。また、筒状圧着部３０には、電線係止溝３２が設けられている。電線係止溝３２の上にも、第１めっき層３４と、第２めっき層３５が形成されている。

第１めっき層３４は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＣｒより選ばれる少なくとも１種の金属からなるのが好ましい。これらの金属は、基材３３を構成する銅または銅合金の融点よりも高い融点を有する。例えば、銅の融点は１０８３℃であり、Ｎｉの融点は１４５５℃である。このため、第１めっき層３４を構成する金属は、レーザ溶接時の熱により転位が移動しにくい。レーザ溶接時の熱による軟化を抑制することができる。第１めっき層３４の厚さは、５０ｎｍ〜５００ｎｍであることが好ましい。より好ましくは、２００ｎｍ〜４００ｎｍである。厚さが５０ｎｍより小さいと、電線導体の酸化被膜を破る効果が小さいため、好ましくない。また、厚さが５００ｎｍより大きいと、プレス時の加工性が低下するため、好ましくない。また、めっき層を厚くするためには、長時間のめっき処理が必要となるため、好ましくない。

第２めっき層３５は、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇ、及びＣｕより選ばれる少なくとも１種の金属からなるのが好ましい。これらの金属は、電線を構成するアルミニウム又はアルミニウム合金との接触抵抗が低い。第２めっき層３５の厚さは、２０ｎｍ〜１２０ｎｍであることが好ましい。より好ましくは、５０ｎｍ〜１００ｎｍである。第２めっき層を構成する金属は、第１めっき層を構成する金属よりも軟らかい。したがって、第２めっき層の厚さが１２０ｎｍより大きいと、電線導体の酸化被膜を破る効果が小さくなるため、好ましくない。また、めっき層を厚くするためには、長時間のめっき処理が必要となるため、好ましくない。

電線係止溝３２は、矩形断面の溝である。幅が０．０５〜０．１５ｍｍ、深さが０．０５〜０．１５ｍｍ、溝間のピッチが０．６〜０．８ｍｍであることが好ましい。このような溝はセレーションとも呼ばれる。なお、本実施形態では、電線係止溝３２は、矩形断面の溝である例を示したが、半円形断面の溝や、逆台形状断面の溝であってもよい。また、本実施形態では、電線係止溝３２は、筒状圧着部３０の底部側に長手方向と垂直な方向に沿って設けられているが、筒状圧着部３０において電線の導体部分と接触する面に設けられれば、位置及び方向は限定されない。

図３は、本実施形態の圧着端子１と電線６０とが接続された構造の接続構造体１０を示した斜視図である。導体部分が露出した電線端部を挿入口３１に挿入した状態で筒状圧着部３０を加締めることで、筒状圧着部３０が塑性変形して電線の絶縁被覆および導体と圧着される。これにより、筒状圧着部３０と電線６０の導体とが電気的に接続される。電線６０は、絶縁被覆６１と図示しないアルミニウムまたはアルミニウム系合金電線の芯線とからなっている。電線６０は裸線であっても良いが、防食の観点から通常は絶縁被覆された電線を用いる。

本実施形態の圧着端子１の製造方法について説明する。

まず、金属基材（銅合金、アルミ合金など）からなる条材をめっき処理する。具体的には、条材に第１のめっき処理を行うことにより、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＣｒより選ばれる少なくとも１種の金属からなる第１めっき層を形成した後、第２のめっき処理を行うことにより、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇ、及びＣｕより選ばれる少なくとも１種の金属からなる第２めっき層を形成する。めっき処理は、通常公知の電気めっきにより行うことができる。

次に、めっき処理された条材に、凸部を有した金型を用いてプレス加工することにより、電線係止溝を形成する。

次に、条材を平面展開した端子形状に打ち抜き、曲げ加工によって嵌合部や圧着部を設ける。この時、圧着部は平面からの曲げ加工では略Ｃ字型断面となっているので、この開放部分をファイバレーザによるレーザ溶接によって接合することで、筒状圧着部となる。

なお、第１のめっき処理及び第２のめっき処理は、条材全体に行ってもよいが、少なくとも圧着時に電線の導体部分と接触する部分に行えばよい。嵌合部２０やトランジション部４０には、特にめっき処理が施されなくてもよい。また、第１のめっき処理及び第２のめっき処理は、基材をプレスで打ち抜きした後に行っても良い。

［他の実施形態］
上記実施形態では、第１めっき層の上に第２めっき層を備えた筒状圧着部を有する圧着端子の例を示したが、第１めっき層の上に第２めっき層が形成されてなくてもよい。

以下、本発明の実施例を説明する。

条材を電解脱脂、酸洗の前処理を行った後、第１のめっき処理を行うことにより、第１めっき層を形成した。次に、第２のめっき処理を行うことにより第２めっき層を形成した。次に、プレス加工により、条材の一部に電線係止溝を設けた。めっき処理され、電線係止溝が設けられた条材を端子形状に切り抜いた。曲げ加工を施した後、レーザ溶接することにより、筒状圧着部を有する圧着端子を得た。圧着端子の筒状圧着部には、電線の導体部分と接触する面に、第１めっき層と第２めっき層が形成され、さらに、電線係止溝が設けられていた。
（条材）
ＦＡＳ−６８０（古河電気工業社製）の合金組成：ニッケル２．３質量％、シリコン０．５５質量％、亜鉛０．５質量％、スズ０．１５質量％、マグネシウム０．１質量％、残部銅および不可避不純物
ＦＡＳ−８２０（古河電気工業社製）の合金組成：ニッケル２．３質量％、シリコン０．５５質量％、亜鉛０．５質量％、スズ０．１５質量％、マグネシウム０．１質量％、クロム０．１５質量％、残部銅および不可避不純物
ＭＡＸ３７５（三菱マテリアル社製）の合金組成：ニッケル２．８５質量％、シリコン０．７質量％、亜鉛０．５質量％、スズ０．５質量％、残部銅および不可避不純物
ＭＡＸ２５１（三菱マテリアル社製）の合金組成：ニッケル２．０質量％、シリコン０．５質量％、亜鉛１．０質量％、スズ０．５質量％、残部銅および不可避不純物
（前処理条件）
［電解脱脂］
脱脂液：１０％水酸化ナトリウム水溶液
処理温度：６０℃
陰極電流密度：３．５Ａ／ｄｍ^２
処理時間：３０秒
［酸洗］
酸洗液：１０％硫酸水溶液
処理温度：２５℃
浸漬時間：３０秒
（めっき条件）
以下、実施例１〜３６及び比較例１〜５に係る圧着端子の製造方法における第１のめっき処理として、Ｎｉめっき、Ｃｏめっき、Ｆｅめっき、Ｃｒめっきの条件を示し、第２のめっき処理として、Ｓｎめっき、Ａｕめっき、Ａｇめっき、Ｃｕめっきの条件を示す。
［Ｎｉめっき］
めっき液：Ｎｉ（ＳＯ_３ＮＨ_２）_２・４Ｈ_２Ｏ５００ｇ／ｌ、ＮｉＣｌ_２３０ｇ／ｌ、Ｈ_３ＢＯ_３３０ｇ／ｌ
めっき条件：電流密度１５Ａ／ｄｍ^２、温度５０℃
［Ｃｏめっき］
めっき液：Ｃｏ（ＳＯ_３ＮＨ_２）_２・４Ｈ_２Ｏ５００ｇ／ｌ、ＣｏＣｌ_２３０ｇ／ｌ、Ｈ_３ＢＯ_３３０ｇ／ｌ
めっき条件：電流密度５Ａ／ｄｍ^２、温度５０℃
［Ｆｅめっき］
めっき液：スルファミン酸鉄（II）４００ｇ／ｌ、スルファミン酸アンモニウム３０ｇ／ｌ、ホルマリン１００ｇ／ｌ
めっき条件：電流密度１０Ａ／ｄｍ^２、温度５０℃
［Ｃｒめっき］
めっき液：クロム酸２００ｇ／ｌ、硫酸２ｇ／ｌ
めっき条件：電流密度５０Ａ／ｄｍ^２、温度５０℃
［Ｓｎめっき］
めっき液：ＳｎＳＯ_４８０ｇ／ｌ、Ｈ_２ＳＯ_４８０ｇ／ｌ
めっき条件：電流密度２Ａ／ｄｍ^２、温度３０℃
［Ａｕめっき］
めっき液：ＫＡｕ（ＣＮ）_２１４．６ｇ／ｌ、Ｃ_６Ｈ_８Ｏ_７１５０ｇ／ｌ、Ｋ_２Ｃ_６Ｈ_４Ｏ_７１８０ｇ／ｌ
めっき条件：電流密度１Ａ／ｄｍ^２、温度４０℃
［Ａｇめっき］
めっき液：ＡｇＣＮ５０ｇ／ｌ、ＫＣＮ１００ｇ／ｌ、Ｋ_２ＣＯ_３３０ｇ／ｌ
めっき条件：電流密度１Ａ／ｄｍ^２、温度３０℃
［Ｃｕめっき］
めっき液：ＣｕＳＯ_４・５Ｈ_２Ｏ２５０ｇ／ｌ、Ｈ_２ＳＯ_４５０ｇ／ｌ、ＮａＣｌ０．１ｇ／ｌ
めっき条件：電流密度６Ａ／ｄｍ^２、温度４０℃
それぞれのめっき浴を使用し、処理時間を調整することで望みのめっき厚を得た。狙いのめっき厚±１０ｎｍになっているサンプルを採用し、評価を行った。めっき厚はＸ線などを用いて測定することが可能である。

（測定条件）
実施例１〜３６及び比較例１〜５に係る圧着端子について、圧着強度、接触抵抗値を測定した。測定結果を表１に示す。
［圧着強度の測定］
圧着後の電線を用い、引張試験により電線が抜ける際の荷重を測定し、圧着強度とした。７０．０Ｎ以上の場合を「○」、５０．０Ｎ未満の場合を「×」と評価した。
［接触抵抗値の測定］
接触抵抗値は、圧着部と電線の間の電気抵抗値を測定し、電線分の抵抗値を差し引いた値である。電気抵抗値はＨｉｏｋｉ３５６０ＡＣＭｉｌｌｉｏｈｍＨｉＴｅｓｔｅｒを用いて測定した。接触抵抗値が、０．４５ｍΩ未満の場合を「◎」、０．４５〜０．５５ｍΩの場合を「○」、０．５５ｍΩ超の場合を「×」と評価した。

表１に示すように、銅合金からなる基材において、厚さが５０ｎｍ〜５００ｎｍであってＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、又はＣｒからなる第１めっき層を備えた実施例１〜３６の圧着端子では、接触抵抗値が低いことが分かった。また、第１めっき層のみを備えた実施例１〜７の圧着端子及び、第１めっき層の上に、厚さが２０ｎｍ〜１２０ｎｍであってＳｎ、Ａｕ、Ａｇ、又はＣｕからなる第２めっき層を備えた実施例１〜３５の圧着端子では、接触抵抗値が低いだけでなく、圧着強度が大きい。特に、厚さが２００ｎｍ〜４００ｎｍであってＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、又はＣｒからなる第１めっき層と、厚さが５０ｎｍ〜１００ｎｍであってＳｎ、Ａｕ、Ａｇ、又はＣｕからなる第２めっき層を備えた実施例８〜２３、２７、２８、３２〜３４の圧着端子では、圧着強度が大きく、接触抵抗値が非常に低いことが分かった。

一方、めっき層のない比較例１の圧着端子では、圧着強度が小さく、接触抵抗値が高い。また、第１めっき層がなく、第２めっき層のみを備えた比較例２の圧着端子においても、圧着強度が小さく、接触抵抗値が高い。また、第１めっき層の厚さが５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にない比較例３〜５では、圧着強度は大きいが、接触抵抗値が高いことが分かった。

１圧着端子
１０接続構造体
２０嵌合部
３０筒状圧着部
３１電線挿入口
３２電線係止溝
３３基材
３４第１めっき層
３５第２めっき層
４０トランジション部
６０電線
６１絶縁被覆

Claims

電線と圧着される筒状圧着部を有する圧着端子であって、
前記筒状圧着部は、前記電線の導体部分と接する内面に形成された少なくとも１つの電線係止溝と、前記内面上に形成された第１めっき層とを備え、
前記第１めっき層は、厚さが５０ｎｍ〜５００ｎｍであって、前記筒状圧着部を構成する基材の融点よりも高い融点を有する金属からなることを特徴とする圧着端子。
前記第１めっき層は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＣｒより選ばれる少なくとも１種の金属からなることを特徴とする圧着端子。
前記筒状圧着部は、前記第１めっき層の上に、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇ、及びＣｕより選ばれる少なくとも１種の金属からなる第２めっき層を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の圧着端子。
前記第２めっき層は、厚さが２０ｎｍ〜１２０ｎｍであることを特徴とする、請求項３に記載の圧着端子。
前記電線の導体は、アルミニウム又はアルミニウム系合金からなることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の圧着端子。
前記筒状圧着部は、銅又は銅合金からなることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の圧着端子。