JP2019057463A

JP2019057463A - 端子付き電線

Info

Publication number: JP2019057463A
Application number: JP2017182343A
Authority: JP
Inventors: 村上　和宏; Kazuhiro Murakami; 和宏村上; 高田　肇; Hajime Takada; 肇高田; 栄浩中山; Shigehiro Nakayama; 輝竹内; Akira Takeuchi
Original assignee: Yazaki Corp; University of Yamanashi NUC
Current assignee: Yazaki Corp; University of Yamanashi NUC
Priority date: 2017-09-22
Filing date: 2017-09-22
Publication date: 2019-04-11
Anticipated expiration: 2037-09-22
Also published as: JP7125701B2

Abstract

【課題】製造コストが低く、強度が高く、導電性が良好な端子付き電線を提供すること。【解決手段】端子付き電線２０は、ビッカース硬さが５０Ｈｖ以上であり、アルミニウム合金により形成された素線を含む導体３１と、導体に対して圧着して接続され、アルミニウム合金により形成され、ビッカース硬さが７０Ｈｖ以上である圧着端子１０と、を備える。したがって、製造コストが低く、強度が高く、導電性が良好な端子付き電線を提供することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、端子付き電線に関する。詳細には、本発明は、製造コストが低く、強度が高く、導電性が良好な端子付き電線に関する。

自動車用ワイヤーハーネスに用いられる電線等の導体材料としては主として銅が使用されてきたが、導体の軽量化という要請からアルミニウムも注目されている。しかし、アルミニウムは軽量ではあるものの、導体の表面に酸化被膜が形成されやすい。そのため、この酸化被膜を除去してアルミニウム電線と端子金具との間の抵抗を低下させる方法が検討されている。

特許文献１には、電線に圧着される圧着部を有する端子金具について記載されている。特許文献１の圧着金具では、圧着部を構成する母材の表層にアルミニウム層又はアルミニウム合金層が形成されており、そのアルミニウム層又はアルミニウム合金層の表面に前記母材よりも硬い硬質層が形成されている。また、特許文献１には、硬質層がアルマイト層であり、アルマイト層の厚さが１μｍ以上１０μｍ以下であることが記載されている。

特開２０１３−５４８３５号公報

しかしながら、特許文献１では、アルミニウム層又はアルミニウム合金層の表面にアルマイト処理をする必要がある。そのため、特許文献１の電線及び端子金具を用いた場合、製造工程が増加し、製造コストが増大してしまうという課題がある。

本発明は、このような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものである。そして本発明の目的は、製造コストが低く、強度が高く、導電性が良好な端子付き電線を提供することにある。

本発明の第１の態様に係る端子付き電線は、ビッカース硬さが５０Ｈｖ以上であり、アルミニウム合金により形成された素線を含む導体と、導体に対して圧着して接続され、アルミニウム合金により形成され、ビッカース硬さが７０Ｈｖ以上である圧着端子と、を備える。

本発明の第２の態様に係る端子付き電線は、第１の態様の端子付き電線に関し、素線を形成するアルミニウム合金は、Ｓｉが０．２０原子％〜０．６原子％、Ｆｅが０．３５原子％以下、Ｃｕが０．１０原子％以下、Ｍｎが０．１０原子％以下、Ｍｇが０．４５原子％〜０．９原子％、Ｃｒが０．１０原子％以下、Ｚｎが０．１０原子％以下、Ｔｉが０．１０原子％以下、並びに、残部がＡｌ及び不可避不純物である。

本発明の第３の態様に係る端子付き電線は、第１又は２の態様の端子付き電線に関し、圧着端子を形成するアルミニウム合金は、Ｓｉが０．３０原子％〜０．７原子％、Ｆｅが０．５０原子％以下、Ｃｕが０．１０原子％以下、Ｍｎが０．０３原子％以下、Ｍｇが０．３５原子％〜０．８原子％以下、Ｃｒが０．０３原子％以下、Ｚｎが０．１０原子％以下、Ｂが０．０６原子％以下、残部がＡｌ及び不可避不純物である。

本発明によれば、製造コストが低く、強度が高く、導電性が良好な端子付き電線を提供することができる。

圧着前の導体と圧着端子の一例を示す斜視図である。圧着後の導体と圧着端子の一例を示す斜視図である。圧着前の導体と圧着端子の接着部を示す模式的な断面図である。圧着後の導体と圧着端子の真実接触面積を示す模式的な斜視図である。ビッカース硬さの値が小さい導体とビッカース硬さの値が小さい圧着端子とを圧着させた場合の接触部の応力の加わり方を示す断面図である。ビッカース硬さの値が小さい導体とビッカース硬さの値が大きい圧着端子とを圧着させた場合の接触部の応力の加わり方を示す断面図である。ビッカース硬さの値が大きい導体とビッカース硬さの値が大きい圧着端子とを圧着させた場合の接触部の応力の加わり方を示す断面図である。圧着部における導体及び圧着端子のスプリングバックを示す模式的な断面図である。打ち抜き後のＴ字状試験片の寸法を示す上面図である。Ｔ字状試験片からＵ字状試験片を作製する工程を示す図である。Ｕ字状試験片から圧着端子を作製する工程を示す図である。（ａ）は、実施例及び比較例で用いた圧着端子の寸法を示す上面図である。（ｂ）は、実施例及び比較例で用いた圧着端子の寸法を示す側面図である。（ａ）は、導体に圧着端子を圧着させた後の寸法を示す上面図である。（ｂ）は、導体に圧着端子を圧着させた後の寸法を示す側面図である。素線ａ〜素線ｄのビッカース硬さと導電率との関係を示すグラフである。圧着端子Ａ〜圧着端子Ｄのビッカース硬さと導電率との関係を示すグラフである。端子付き電線の電気抵抗の測定箇所を示す模式的な断面図である。引張試験後の素線が切断されずに圧着端子から引き抜かれている場合の試験片の模式的な断面を示す図である。引張試験後の素線が圧着部周辺において切断されている場合の試験片の模式的な断面を示す図である。引張試験後の素線が圧着端子との圧着部より手前において切断されている場合の試験片の模式的な断面を示す図である。素線のビッカース硬さの値を大きくした場合の引抜荷重と電気抵抗との関係を示すグラフである。圧着端子のビッカース硬さの値を大きくした場合の引抜荷重と電気抵抗との関係を示すグラフである。素線及び圧着端子のビッカース硬さの値をそれぞれ大きくした場合の引抜荷重と電気抵抗との関係を示すグラフである。

以下、図面を用いて本発明の実施形態に係る端子付き電線について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる場合がある。

本実施形態の端子付き電線は、導体と、圧着端子と、を備える。圧着端子は、導体に対して圧着して接続される。このようにして、導体と圧着端子とを電気的に接続することができる。

（導体）
導体は素線を含む。導体は、単線であっても、単線である素線を複数本（３本〜１５００本、例えば７本）撚り合わせて形成した撚線であってもよい。なお、導体は、一般的には撚線の形態で含まれている。ここで、電線は、裸線である撚線を任意の絶縁樹脂層で覆った被覆線であり、この電線を複数本束ねて１本に収束し外装を組み付けたものがワイヤーハーネスである。

素線は、例えば、アルミニウム合金を含む原料を溶解、鋳造及び圧延などの工程を経て荒引線を作製した後、焼鈍工程及び伸線工程を繰り返すことで作製することができる。

導体は、圧着端子との電気的な接続を阻害しなければ、その外周を被覆層などで被覆してもよい。被覆層は、架橋ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンや、塩化ビニルなど公知の電気絶縁性樹脂を用いることができる。また、被覆層の被覆厚は、用途に応じて適宜定めることができる。

素線は、アルミニウム合金により形成される。素線をアルミニウム合金により形成することにより、銅を用いた場合と比較して素線を軽量化できる。

素線に用いられるアルミニウム合金は、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）及びケイ素（Ｓｉ）を含有するアルミニウム合金を含むことが好ましい。なお、素線に用いられるアルミニウム合金は、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）及び不可避不純物などを含んでいてもよい。

本実施形態において、不可避不純物とは、原料中に存在したり、製造工程において不可避的に混入したりするものを意味する。不可避不純物は、本来は不要なものであるが、微量であり、素線の特性に影響を及ぼさないため、許容されている不純物である。素線に用いられるアルミニウム合金に含まれる可能性がある不可避不純物は、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）以外の元素である。アルミニウム合金に含まれる可能性がある不可避不純物としては、例えば、ガリウム（Ｇａ）、ホウ素（Ｂ）、バナジウム（Ｖ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、鉛（Ｐｂ）、カルシウム（Ｃａ）、コバルト（Ｃｏ）などが挙げられる。不可避不純物の量としては、アルミニウム合金中に合計で０．１５原子％以下であることが好ましく、０．１２原子％以下であることがより好ましい。また、不可避不純物として含まれる個々の元素の含有量は０．０５原子％以下であることが好ましい。

素線を形成するアルミニウム合金は特に限定されないが、Ｓｉが０．２０原子％〜０．６原子％、Ｆｅが０．３５原子％以下、Ｃｕが０．１０原子％以下、Ｍｎが０．１０原子％以下、Ｍｇが０．４５原子％〜０．９原子％、Ｃｒが０．１０原子％以下、Ｚｎが０．１０原子％以下、Ｔｉが０．１０原子％以下、並びに、残部がＡｌ及び不可避不純物であることが好ましい。このようなアルミニウム合金は、ビッカース硬さの値が大きいためである。

素線に用いられるアルミニウム合金は特に限定されないが、ＪＩＳＨ４０４０（アルミニウム及びアルミニウム合金の棒及び線）に規定されたＡ６０００系であることが好ましく、Ａ６０６３であることがより好ましい。このようなアルミニウム合金は、ビッカース硬さの値が大きいためである。

素線は、ビッカース硬さの値を大きくするため、熱処理をすることが好ましい。熱処理条件は、ビッカース硬さの値を所定の大きさとすることができれば特に限定されないが、例えば溶体化処理後、自然時効させたり（Ｔ４処理）、溶体化処理後、人工時効硬化処理したり（Ｔ６処理）することが好ましい。このような熱処理により、ビッカース硬さの値をより大きくすることができるため、端子付き電線の強度及び導電性を向上させることができる。

Ｔ４処理及びＴ６処理における溶体化処理は、アルミニウム合金に含まれているマグネシウム（Ｍｇ）及びケイ素（Ｓｉ）などの微量な添加元素を均一に溶かし込むことができる。Ｔ４処理及びＴ６処理における溶体化処理の温度や時間は特に限定されないが、４００℃〜６００℃で０．１時間〜１０時間程度であることが好ましい。

Ｔ６処理における人工時効硬化処理は、溶体化処理により過飽和固溶体となっているアルミニウム合金から、微量の金属間化合物を析出させることができる。人工時効硬化処理の温度や時間は特に限定されないが、１５０℃〜２００℃で６時間〜４０時間であることが好ましい。

素線のビッカース硬さは５０Ｈｖ以上である。素線のビッカース硬さを５０Ｈｖ以上とすることにより、導体と圧着端子とを圧着させた後の真実接触面積を大きくすることができる。したがって、導体と圧着端子との間の電気抵抗を小さくすることができる。素線のビッカース硬さの上限は特に限定されないが、通常は１０５Ｈｖ以下である。なお、素線のビッカース硬さは７０Ｈｖ以上であることがより好ましい。

（圧着端子）
圧着端子は、アルミニウム合金により形成される。圧着端子をアルミニウム合金により形成することにより、銅を用いた場合と比較して導体を軽量化できる。また、圧着端子を、素線と同様にアルミニウム合金とすることにより、異種金属同士を接合させた場合に生じやすい腐食の発生を低減することができる。

圧着端子に用いられるアルミニウム合金は、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）及びケイ素（Ｓｉ）を含有することが好ましい。なお、圧着端子に用いられるアルミニウム合金は、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ホウ素（Ｂ）及び不可避不純物などを含んでいてもよい。

圧着端子に用いられるアルミニウム合金に含まれる可能性がある不可避不純物は、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ホウ素（Ｂ）以外の元素である。圧着端子に用いられるアルミニウム合金に含まれる可能性がある不可避不純物としては、例えば、ガリウム（Ｇａ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、鉛（Ｐｂ）、カルシウム（Ｃａ）、コバルト（Ｃｏ）などが挙げられる。不可避不純物の量としては、アルミニウム合金中に合計で０．１５原子％以下であることが好ましく、０．１２原子％以下であることがより好ましい。また、不可避不純物として含まれる個々の元素の含有量は０．０５原子％以下であることが好ましい。

圧着端子を形成するアルミニウム合金は特に限定されないが、Ｓｉが０．３０原子％〜０．７原子％、Ｆｅが０．５０原子％以下、Ｃｕが０．１０原子％以下、Ｍｎが０．０３原子％以下、Ｍｇが０．３５原子％〜０．８原子％以下、Ｃｒが０．０３原子％以下、Ｚｎが０．１０原子％以下、Ｂが０．０６原子％以下、残部がＡｌ及び不可避不純物であることが好ましい。このようなアルミニウム合金は、強度が高く、耐食性にも優れているためである。

圧着端子に用いられるアルミニウム合金は特に限定されないが、ＪＩＳＨ４０００：２０１４（アルミニウム及びアルミニウム合金の板及び条）に規定されたＡ６０００系であることが好ましく、Ａ６１０１であることがより好ましい。このようなアルミニウム合金は、ビッカース硬さの値が大きいためである。

圧着端子は、ビッカース硬さの値を大きくするため、熱処理をすることが好ましい。熱処理条件は、ビッカース硬さの値を所定の大きさとすることができれば特に限定されないが、例えば溶体化処理後、人工時効硬化処理（Ｔ６処理）することが好ましい。このような熱処理により、ビッカース硬さの値をより大きくすることができるため、端子付き電線の強度及び導電性を向上させることができる。

Ｔ６処理における溶体化処理は、アルミニウム合金に含まれているマグネシウム（Ｍｇ）及びケイ素（Ｓｉ）などの微量な添加元素を均一に溶かし込むことができる。溶体化処理の温度や時間は特に限定されないが、４００℃〜６００℃で０．１時間〜１０時間程度であることが好ましい。

圧着端子のビッカース硬さは７０Ｈｖ以上である。圧着端子のビッカース硬さを７０Ｈｖ以上とすることにより、導体と圧着端子とを圧着させた後の真実接触面積を大きくすることができる。したがって、導体と圧着端子との間の電気抵抗を小さくすることができる。圧着端子のビッカース硬さの上限は特に限定されないが、一般的には１０５Ｈｖ以下である。なお、圧着端子のビッカース硬さは９０Ｈｖ以上であることがより好ましい。

図１には、圧着前の導体と圧着端子の一例が示されている。図１に示す圧着端子１０はメス型の圧着端子である。圧着端子１０は、図示しない相手方端子に対して接続される電気接続部１１を有する。電気接続部１１は、ボックス状の形体をしており、相手方端子に係合するバネ片を内蔵している。さらに、圧着端子１０のうち、電気接続部１１と反対側には、電線３０の導体に対して加締めることにより接続される電線接続部１２が設けられる。電気接続部１１と電線接続部１２とは繋ぎ部１３を介して接続される。なお、電気接続部１１、電線接続部１２及び繋ぎ部１３は、同一材料からなり一体となって圧着端子１０を構成しているが、便宜的に部位ごとに名称を付与している。

電線接続部１２は、電線３０の導体３１を加締める導体圧着部１４と、電線３０の電線被覆材３２を加締める被覆材加締部１５とを備える。

導体圧着部１４は、電線３０の端末部の電線被覆材３２を除去して露出させた導体３１と直接接触するものであり、底板部１６と一対の導体加締片１７とを有する。一対の導体加締片１７は、底板部１６の両側縁から上方に延設される。一対の導体加締片１７は、電線３０の導体３１を包み込むように内側に曲げられることで、導体３１を底板部１６の上面に密着した状態となるように加締めることができるようになっている。導体圧着部１４は、この底板部１６と一対の導体加締片１７とにより、断面視略Ｕ字状に形成されている。

被覆材加締部１５は、電線３０の端末部の電線被覆材３２と直接接触するものであり、底板部１８と一対の被覆材加締片１９とを有する。一対の被覆材加締片１９は、底板部１８の両側縁から上方に延設される。一対の被覆材加締片１９は、電線被覆材３２の付いた部分を包み込むように内側に曲げられることで、電線被覆材３２を底板部１８の上面に密着した状態で加締めることができるようになっている。被覆材加締部１５は、この底板部１８と一対の被覆材加締片１９とにより、断面視略Ｕ字状に形成されている。なお、導体圧着部１４の底板部１６から被覆材加締部１５の底板部１８までは、共通の底板部として連続して形成されている。

圧着端子１０は、例えば、以下のようにして製造することができる。はじめに、図１に示すように、電線３０の端末部を圧着端子１０の電線接続部１２に挿入する。これにより、導体圧着部１４の底板部１６の上面に電線３０の導体３１を載置すると共に、被覆材加締部１５の底板部１８の上面に電線３０の電線被覆材３２の付いた部分を載置する。次に、電線接続部１２と電線３０の端末部を押圧することにより、導体圧着部１４及び被覆材加締部１５を変形させる。具体的には、導体圧着部１４の一対の導体加締片１７を、導体３１を包み込むように内側に曲げることで、導体３１を底板部１６の上面に密着した状態となるように加締める。さらに、被覆材加締部１５の一対の被覆材加締片１９を、電線被覆材３２の付いた部分を包み込むように内側に曲げることで、電線被覆材３２を底板部１８の上面に密着した状態となるように加締める。こうすることにより、図２に示すように、圧着端子１０と電線３０とが圧着して接続され、端子付き電線２０が形成される。

ここで、導体３１の表面と圧着端子１０の表面には、通常、図３のような微細な凹凸が形成されている。そして、微細な凸部の表面には、１μｍ未満厚さを有する絶縁性酸化アルミニウム被膜４０が形成されている。

そして、本実施形態の端子付き電線のように、導体３１と圧着端子１０とを圧着させてアルミニウム合金同士を接触させた場合、接触部４５における真実接触面積は、図４に示すように、見掛け上の接触面積の１／１００〜１／１０００程度であると考えられる。なお、図４では、便宜上、圧着端子１０を透過した状態の斜視図を示している。

図５及び図６のように、導体３１及び圧着端子１０の少なくともいずれか一方のビッカース硬さが所定の値より小さい場合、導体３１に圧着端子１０を圧着すると、導体３１及び圧着端子１０の少なくともいずれか一方が組成変形しやすい。そのため、表面の微細な凸部が変形しながら、導体３１と圧着端子１０が密着するように圧着して接続される。したがって、図５及び図６に示すように、表面の微細な凸部に加わる応力が分散され、導体３１と圧着端子１０の表面に形成された酸化アルミニウム被膜４０が突き破られずに接触面積が広がっていくと考えられる。したがって、導体３１及び圧着端子１０の酸化アルミニウム被膜４０内部のアルミニウム合金同士が接着する真実接触面積が小さいままであるため、導電性が向上しにくいと考えられる。

一方、本実施形態の端子付き電線は、ビッカース硬さが５０Ｈｖ以上であり、アルミニウム合金により形成された素線を含む導体と、導体に対して圧着して接続され、アルミニウム合金により形成され、ビッカース硬さが７０Ｈｖ以上である圧着端子と、を備える。そのため、図７に示すように、本実施形態のようにビッカース硬さの値が大きい場合、表面の微細な凸部が変形しにくい。そのため、導体３１及び圧着端子１０の表面の酸化アルミニウム被膜４０が突き破られ、内部のアルミニウム同士が接着しやすく、真実接触面積が広くなる傾向にある。したがって、本実施形態によれば、アルマイト処理などの追加の工程や、セレーションなどの構造を設けなくても、強度が高く、導電性が良好な端子付き電線を提供することができる。そのため、製造コストが低く、強度が高く、導電性が良好な端子付き電線を提供することができる。

なお、図８に示すように、導体３１及び圧着端子１０に上金型５０と下金型５５で圧力を加えて圧着した後、各金型の荷重を取り除くと、導体３１及び圧着端子１０には、図中の矢印で示すようなスプリングバックの力が働く。スプリングバックは、組成変形前の状態に戻ろうとする現象である。圧着端子１０がスプリングバックした場合は、導体３１と圧着端子１０との界面の面圧が低下する傾向にある。一方、導体３１がスプリングバックした場合は、圧着端子１０と導体３１との界面の面圧が上がり、真実接触面積の低下を抑制する傾向にある。すなわち、圧着端子１０のスプリングバックが小さく、導体３１のスプリングバックが大きい場合、真実接触面積を大きくすることができると考えられる。

一般的に、アルミニウム合金のスプリングバック量は、ビッカース硬さなどの強度に比例すると推定される。ここで、本実施形態では、圧着端子のビッカース硬さを所定以上にするが、素線のビッカース硬さも所定以上にしている。そのため、圧着端子のスプリングバックによる真実接触面積の低下を、素線のスプリングバックにより相補するため、スプリングバックによる圧着端子の電気抵抗はそれほど大きくないと考えられる。

本実施形態の端子付き電線は、従来の銅製の導体を用いたものと比較して軽量である。また、本実施形態の端子付き電線は、上述したように、従来のアルミニウム製の導体を用いたものと比較して導電性が高く強度が高い。そのため、本実施形態の端子付き電線は、ハイブリッド自動車や電気自動車などのワイヤーハーネスとして用いることができる。

以下、本発明を実施例及び比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

（素線）
端子付き電線に用いられる素線を以下のようにして作製した。各素線の合金番号及び質別記号を表１に示す。

[素線ａ]
Ａ１０７０の純アルミニウムを引き抜き加工することにより、直径２ｍｍのアルミニウム線を準備した。次に、引き抜き加工で得られたアルミニウム線を３４５℃で３０分間焼鈍し、その後炉内で冷却して素線を作製した（Ｏ（オー）処理）。

[素線ｂ]
Ａ１０７０の純アルミニウムに代えてＡ６０６３のアルミニウム合金を用いた以外は、素線ａと同様にして素線を作製した（Ｏ（オー）処理）。

[素線ｃ]
引き抜き加工で得られたアルミニウム線を５２０℃で３０分加熱（溶体化処理）した後急冷し、その後室温にて十分な時間冷却した（自然時効）（Ｔ４処理）。それ以外は、素線ｂと同様にして素線を作製した。

[素線ｄ]
引き抜き加工で得られたアルミニウム線を５２０℃で３０分加熱（溶体化処理）した後急冷し、その後１７５℃で８時間保温し（人工時効）、室温にて十分な時間冷却した（自然時効）。次に、再度１７５℃で２０時間〜３０時間保温し（人工時効）、室温にて十分な時間冷却した（自然時効）（Ｔ６ｐｅａｋ−ａｇｅｄ）。それ以外は、素線ｂと同様にして素線を作製した。

（圧着端子）
端子付き電線に用いられる圧着端子を以下のようにして作製した。各圧着端子の合金番号及び質別記号を表２に示す。

[圧着端子Ａ]
Ａ１０５０の純アルミニウムを圧延加工して厚さ１．０ｍｍのアルミニウム板を作製した。そして、加工硬化の影響を除去するため、アルミニウム板を３４５℃で３０分間焼鈍し、その後炉内で冷却した（Ｏ（オー）処理）。

次に、ＪＩＳＣ２８０５：２０１０（銅線用圧着端子）に規定された呼び５．５の裸端子に準拠するように、図９に示すようなアルミニウム板からＴ字状の試験片を打ち抜いた。

次に、図１０に示すように、Ｔ字状試験片６１をオス金型６２とメス金型６３の間に配置してオス金型６２の凸部でプレスすることにより、Ｔ字状試験片６１の一部を断面視でＵ字状に加工してＵ字状試験片６４を得た。

次に、図１１に示すように、Ｕ字の開放部がメス金型６５の凹部側になるように、Ｕ字状試験片６４を別のオス金型６６とメス金型６５との間に配置した。そして、Ｕ字の閉口側をオス金型６６でプレスすることにより、素線を挿入可能な円筒６７を有する圧着端子６８を得た。圧着端子６８の詳細な寸法を図１２に示す。

[圧着端子Ｂ]
Ａ１０５０の純アルミニウムに代えてＡ６１０１のアルミニウム合金を用いた。また、焼鈍に代えて、アルミニウム板を５２０℃で３０分加熱（溶体化処理）した後急冷し、その後室温にて十分な時間冷却し（自然時効）、圧着端子を成型した。それ以外は、圧着端子Ａと同様にして圧着端子を作製した（Ｔ４処理）。

[圧着端子Ｃ]
Ａ１０５０の純アルミニウムに代えてＡ６１０１のアルミニウム合金を用いた。また、焼鈍に代えて、アルミニウム板を５２０℃で３０分加熱（溶体化処理）した後急冷し、その後１７５℃で８時間保温し（人工時効）、室温にて十分な時間冷却した（自然時効）。その後、圧着端子を成型した（Ｔ６ｕｎｄｅｒ−ａｇｅｄ）。それ以外は、圧着端子Ａと同様にして圧着端子を作製した。

[圧着端子Ｄ]
Ａ１０５０の純アルミニウムに代えてＡ６１０１のアルミニウム合金を用いた。また、焼鈍に代えて、アルミニウム板を５１０℃で３０分加熱（溶体化処理）した後、１７５℃で８時間保温し（人工時効）、室温にて十分な時間冷却した（自然時効）。次に、再度１７５℃で２０時間〜３０時間保温し（人工時効）、室温にて十分な時間冷却した（自然時効）（Ｔ６ｐｅａｋ−ａｇｅｄ）。その後、圧着端子を成型した（Ｔ６ｐｅａｋ−ａｇｅｄ）。それ以外は、圧着端子Ａと同様にして圧着端子を作製した。

（圧着端子付き電線）
次に、素線ａ〜素線ｄの各素線に、圧着端子Ａ〜圧着端子Ｄの各圧着端子を圧着させて、端子付き電線をそれぞれ作製した。各端子付き電線の詳細を表３に示す。なお、図１３に示すように、素線６９に圧着端子６８を圧着させる際には市販の圧着工具を用い、圧着部７０のクリンプハイトを約２．５ｍｍとした。

［評価］
素線ａ〜素線ｄのビッカース硬さと導電率をそれぞれ測定した。また、圧着端子Ａ〜圧着端子Ｄのビッカース硬さと電気抵抗をそれぞれ測定した。これらの結果を表１及び表２並びに図１４及び図１５にそれぞれ示す。さらに、実施例及び比較例の端子付き電線の電気抵抗及び引抜荷重をそれぞれ測定した。これらの結果を表３に示す。

（ビッカース硬さ）
ビッカース硬さ（Ｈｖ）は、株式会社明石製作所製の微小硬度計ＭＶＫ−Ｃ７を用い、ＪＩＳＺ２２４４：２００９に従って、得られた試験サンプル表面を測定することにより評価した。なお、試験温度は２５℃、試験力は１００ｇｆとした。

（導電率）
素線及び圧着端子の導電率（％ＩＡＣＳ）はＪＩＳＨ０５０５に準拠して測定した。具体的には、電気抵抗を四端子法にて測定した後、導電率を算出した。なお、素線の電気抵抗は、端子付き電線から圧着した圧着端子を取り外した後に、素線の抵抗を四端子法にて測定した。

（電気抵抗）
端子付き電線の電気抵抗（ｍΩ）は、図１６の斜線部７１で示すように、四端子法により素線６９と圧着端子６８の接続部周辺を測定した。なお、再現性を評価するため、各例の端子付き電線を各１０本ずつ作製して評価した。

（引抜荷重）
端子付き電線の圧着端子と素線とをそれぞれチャックで挟み、２７℃雰囲気下、２５ｍｍ／分の速度で引張試験を実施した。そして、引張試験において、荷重が最大となった時の値を引抜荷重（Ｎ）とした。なお、再現性を評価するため、各例の端子付き電線を各１０本ずつ作製して評価した。

（引張試験後の形態）
また、引張試験後の素線の外観を目視により観察し、以下の形態に分類した。なお、再現性を評価するため、各例の端子付き電線を各１０本ずつ作製して評価した。
Ａ：素線が切断されずに圧着端子から引き抜かれている（図１７参照）。
Ｂ：素線が圧着端子との圧着部周辺において切断されている（図１８参照）。
Ｃ：素線が圧着端子との圧着部より手前において切断されている（図１９参照）。
Ｄ：試験片によって結果が異なり、上記Ａ〜Ｃのいずれの試験片も観察された。

表１及び表２並びに図１４及び図１５に示すように、素線ａから素線ｄの順番にビッカース硬さの値が大きくなっていることが分かる。同様に、圧着端子Ａから圧着端子Ｄの順番にビッカース硬さの値が大きくなっていることが分かる。

図２０の黒塗りのドットは、ビッカース硬さの値が最も小さい圧着端子Ａを用い、素線のビッカース硬さの値を大きくしていった場合における端子付き電線の引抜強度と電気抵抗との関係を示している。図２１の黒塗りのドットは、ビッカース硬さの値が小さい素線ａを用い、圧着端子のビッカース硬さの値を大きくしていった場合における端子付き電線の引抜強度と電気抵抗との関係を示している。図２０及び図２１に示すように、素線又は圧着端子のビッカース硬さの値を大きくする程、端子付き電線の電気抵抗は減少し、その電気抵抗のバラツキも小さくなった。しかしながら、引抜荷重は約２００Ｎから約４００Ｎまで向上するに留まり、引抜荷重に顕著な変化は見られなかった。

図２０の白抜きのドットは、ビッカース硬さの値が大きい圧着端子Ｄを用い、素線のビッカース硬さの値を大きくしていった場合における端子付き電線の引抜強度と電気抵抗との関係を示している。一方、図２１の白抜きのドットは、ビッカース硬さの値が大きい素線ｄを用い、圧着端子のビッカース硬さの値を大きくしていった場合における端子付き電線の引抜強度と電気抵抗との関係を示している。図２０及び図２１に示すように、素線又は圧着端子のビッカース硬さの値を大きくすると、端子付き電線の電気抵抗に顕著な変化は見られないものの、引抜荷重は約２００Ｎから約８００Ｎまで向上し、引抜荷重に顕著な変化が見られた。

また、図２２の黒塗りのドット及び図２２の白抜きのドットで示すように、素線及び圧着端子のビッカース硬さの値を共に大きくすると、電気抵抗及び引抜荷重が共に向上することが分かった。例えば、比較例１２と実施例１とを比較すると、電気抵抗は約１／１００まで減少し、引抜荷重は約２００Ｎから約８００Ｎまで向上した。また、電気抵抗及び引抜荷重が最も優れていた実施例１の端子付き電線では、１０本の電気抵抗の値のバラツキが小さく、再現性も向上しており、測定区間内素線の抵抗値（約０．１ｍΩ）まで小さくなることが確認できた。また、引抜荷重はアルミニウム母材の強度と同等の強度であった。なお、参考のため、銅の圧着端子と銅製の導体を用いた場合の結果も図２０〜図２２に併せて示してある。

表３及び図２０〜図２２の結果より、比較例１２のような圧着端子及び素線のビッカース硬さの値が共に小さい端子付き電線では、電気抵抗及びそのバラつきが大きかった。このような端子付き電線では、スプリングバックにより圧着後の接触状態は大きく損なわれないものの、酸化アルミニウム被膜の圧着時の破壊量が少ないため、真実接触面積が小さいためであると考えられる。また、引抜荷重も小さくなる傾向にあることが分かった。このような端子付き電線では、素線のビッカース硬さが小さいため、圧着端子を圧着する際に、素線が変形して素線の断面積が小さくなったため、圧着部の根本から素線が破断し、引抜荷重が小さくなったと考えられる。

また、比較例２のような圧着端子のビッカース硬さの値が小さく、素線のビッカース硬さの値が大きい端子付き電線では、バラツキがあるものの、素線の電気抵抗に近い値まで電気抵抗が小さくなる傾向にあることが分かった。このような端子付き電線では、酸化アルミニウム被膜の圧着時の破壊に加え、素線のスプリングバック量が大きくなり、素線と圧着端子の真実接触面積が大きくなっていると考えられる。しかし、このような端子付き電線では、引抜荷重も小さくなる傾向にあることが分かった。また、引張試験では、素線が破断せずに圧着端子から引き抜かれた。これは、素線のビッカース硬さの値が大きいため、圧着部での変形や、材料自体の引張強さが大きいことに起因すると考えられる。

また、比較例７のような圧着端子のビッカース硬さの値が大きく、素線のビッカース硬さの値が小さい端子付き電線では、バラツキがあるものの、素線の電気抵抗の２〜１０倍程度まで電気抵抗が小さくなる傾向にあることが分かった。圧着による酸化アルミニウム被膜の破壊量が比較例２などと同等であるが、圧着端子のスプリングバックにより、真実接触面積が小さくなる傾向にあるため、電気抵抗が比較例２と比較して小さくなったと考えられる。また、このような端子付き電線では、引抜強度がそれほど大きくならなかった。このような端子付き電線では、素線のビッカース硬さが小さいため、圧着端子を圧着する際に、素線が変形して素線の断面積が小さくなったため、圧着部の根本から素線が破断し、引抜荷重が小さくなったと考えられる。

一方、実施例１のように、圧着端子及び素線のビッカース硬さの値が共に大きい端子付き電線では、素線の電気抵抗に近い値まで電気抵抗が小さくなり、引抜強度も十分高かった。このような端子付き電線では、圧着による酸化アルミニウム被膜の破壊量は最も多いためと考えられる。また、圧着端子のスプリングバックの影響もあるが、素線のスプリングバックによる真実接触面積の向上効果が大きいため、電気抵抗が小さくなったと考えられる。さらに、素線のビッカース硬さの値が大きいため、圧着部での変形や、材料自体の引張強さが大きいことに起因すると考えられる。

以上より、端子付き電線の電気抵抗及び引抜強度を向上させるには、素線又は圧着端子を形成する材料の導電率を単に向上させるよりも、素線及び圧着端子のビッカース硬さの値を大きくすることが効果的であることが分かった。また、素線及び圧着端子のビッカース硬さの値を大きくすることにより、従来技術で用いられていたようなセレーションなどの構造を設けたり、アルマイト処理のような工程を追加したりせずに、電気抵抗及び引抜強度を向上させることができることが分かった。したがって、本実施例で説明した端子付き電線は、製造時間を短縮し、経済性にも優れていることができることが分かった。

以上、本発明を実施例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。

２０端子付き電線
３１導体
１０圧着端子

Claims

ビッカース硬さが５０Ｈｖ以上であり、アルミニウム合金により形成された素線を含む導体と、
前記導体に対して圧着して接続され、アルミニウム合金により形成され、ビッカース硬さが７０Ｈｖ以上である圧着端子と、
を備える端子付き電線。
前記素線を形成するアルミニウム合金は、Ｓｉが０．２０原子％〜０．６原子％、Ｆｅが０．３５原子％以下、Ｃｕが０．１０原子％以下、Ｍｎが０．１０原子％以下、Ｍｇが０．４５原子％〜０．９原子％、Ｃｒが０．１０原子％以下、Ｚｎが０．１０原子％以下、Ｔｉが０．１０原子％以下、並びに、残部がＡｌ及び不可避不純物である請求項１に記載の端子付き電線。
前記圧着端子を形成するアルミニウム合金は、Ｓｉが０．３０原子％〜０．７原子％、Ｆｅが０．５０原子％以下、Ｃｕが０．１０原子％以下、Ｍｎが０．０３原子％以下、Ｍｇが０．３５原子％〜０．８原子％以下、Ｃｒが０．０３原子％以下、Ｚｎが０．１０原子％以下、Ｂが０．０６原子％以下、残部がＡｌ及び不可避不純物である請求項１又は２に記載の端子付き電線。