JP4550791B2 - アルミ撚線用圧着端子および前記圧着端子が接続されたアルミ撚線の端末構造 - Google Patents
アルミ撚線用圧着端子および前記圧着端子が接続されたアルミ撚線の端末構造 Download PDFInfo
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Description
本発明は、アルミ撚線を用いた自動車用ワイヤーハーネスやバッテリーケーブルなどの電気的接続に適した圧着端子および前記圧着端子を用いた電気的接続性に優れるアルミ撚線の端末構造に関する。
アルミニウム系材料からなる導体線をもつアルミ撚線がケーブルとして使用されている。このようなケーブルを各種電気装置等に接続する際やケーブル同士の接続の際には、アルミ撚線端末部分には接続端子が設けられるが、その接続端子としては圧着端子型のものが使用されている。
その圧着端子は、図５に示すように、断面Ｕ字状の圧着部１０とボルト締結部１３からなり、圧着部１０の内面にはアルミ撚線の抜けを防止するための複数の凹溝１１からなるセレーション１２が設けられており、締結部１３にはボルトなどを通すための穴１４が設けられている。
その圧着端子は、図５に示すように、断面Ｕ字状の圧着部１０とボルト締結部１３からなり、圧着部１０の内面にはアルミ撚線の抜けを防止するための複数の凹溝１１からなるセレーション１２が設けられており、締結部１３にはボルトなどを通すための穴１４が設けられている。
圧着部１０にはアルミケーブル端末の外被を剥いで露出したアルミ撚線（図示せず）が挿入され、圧着部１０の側壁１５が外方から押圧されて圧着される。前記アルミ撚線を構成するアルミ素線は前記圧着によりセレーション１２の溝１１に食い込んで抜けが防止されるとともに、アルミ撚線を構成するアルミ素線の酸化皮膜が破壊されメタル面が露出して良好な電気接続が得られる。
アルミ撚線と圧着端子の接続性の改善については種々提案されている。
例えば、圧着部内面にアルミ撚線より軟質の金属粉末を分散させて圧着部内面とアルミ撚線とを凝着させたもの（特許文献１）、アルミ撚線より硬質の粉末を分散させてアルミ素線表面の酸化皮膜を破壊したもの（特許文献２、４）、硬質と軟質の粉末を分散させたもの（特許文献３）、セレーション（溝）の食い込み深さを異ならせたもの（特許文献５）、セレーション（溝）をらせん状に形成したもの（特許文献６）、圧着部の内面に突起を設けたもの（特許文献７）などがある。
例えば、圧着部内面にアルミ撚線より軟質の金属粉末を分散させて圧着部内面とアルミ撚線とを凝着させたもの（特許文献１）、アルミ撚線より硬質の粉末を分散させてアルミ素線表面の酸化皮膜を破壊したもの（特許文献２、４）、硬質と軟質の粉末を分散させたもの（特許文献３）、セレーション（溝）の食い込み深さを異ならせたもの（特許文献５）、セレーション（溝）をらせん状に形成したもの（特許文献６）、圧着部の内面に突起を設けたもの（特許文献７）などがある。
しかしながら、金属粉末を分散或いは付着させるものではコストと手間が掛かり、また、上記の溝の構造や突起を設けたセレーションの形状では接触抵抗の経年劣化を十分防止できない、などの問題があった。
本発明は、コストや手間を要さずに、電気接続性の経年劣化を防止できるアルミ撚線用圧着端子および前記圧着端子を圧着した電気接続性および機械的接続性に優れるアルミ撚線の端末構造の提供を目的とする。
本発明は、コストや手間を要さずに、電気接続性の経年劣化を防止できるアルミ撚線用圧着端子および前記圧着端子を圧着した電気接続性および機械的接続性に優れるアルミ撚線の端末構造の提供を目的とする。
本発明は、以下の（１）〜（１１）により上記課題を解決するものである。
すなわち、本発明は
（１）圧着部内面にセレーションを設けたアルミ撚線用圧着端子において、前記セレーションを構成する溝の深さｄと前記アルミ撚線を構成するアルミ素線の径ｅの比（ｄ／ｅ）が０．３３以上であり、前記溝数が３以上であり、前記アルミ撚線用圧着端子の引張り強度が３８０ＭＰａ以上、ビッカース硬度が８５以上であることを特徴とするアルミ撚線用圧着端子、
（２）前記圧着部が銅または銅合金からなり、前記圧着部の応力緩和率が７０％以下であることを特徴とする(１)記載のアルミ撚線用圧着端子、
（３）前記アルミ撚線用圧着端子が、結晶粒５０μｍ以下の黄銅であることを特徴とする(１)または(２)記載のアルミ撚線用圧着端子、
（４）前記アルミ撚線用圧着端子の導電率が２５％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とする(１)〜(３)のいずれか１項記載のアルミ撚線用圧着端子、
（５）前記アルミ撚線用圧着端子の引張り強度がアルミ撚線を構成する素線の引張り強度の２倍以上およびビッカース硬度がアルミ撚線を構成する素線の硬度の２倍以上であることを特徴とする(１)〜(４)のいずれか1項記載のアルミ撚線用圧着端子、
（６）前記アルミ撚線用圧着端子の表面にＳｎめっき又ははんだめっきが１μｍ以上２０μｍ以下の厚さで施されていることを特徴とする(１）〜(５)のいずれか１項記載のアルミ撚線用圧着端子、
（７）前記Ｓｎめっきが、純Ｓｎ層の厚さを０．２μｍ以上有することを特徴とする(６)記載のアルミ撚線圧着用端子、
（８）前記アルミ撚線用圧着端子のＳｎめっき又ははんだめっきの下地めっきとして、Ｃｕめっき又はＮｉめっきが施されていることを特徴とする(６)又は(７）記載のアルミ撚線圧着用端子、
（９）前記アルミ撚線用圧着端子のＳｎめっきの下地めっきとしてＣｕめっきが施され、さらにその下地めっきとしてＮｉめっきが施されていることを特徴とする(６)又は(７）記載のアルミ撚線圧着用端子、
（１０）前記(１)〜(９)のいずれか１記載のアルミ撚線用圧着端子が圧着されたアルミ撚線の端末構造であって、前記アルミ撚線の圧着後の断面積ｐと圧着前の断面積ｑの比（ｐ／ｑ）が０．７〜０．９５であることを特徴とするアルミ撚線の端末構造、および、
（１１）前記アルミ撚線を構成するアルミ素線の酸化膜の厚さが２０ｎｍ以下であることを特徴とする(１０)記載のアルミ撚線の端末構造、
を提供するものである。
すなわち、本発明は
（１）圧着部内面にセレーションを設けたアルミ撚線用圧着端子において、前記セレーションを構成する溝の深さｄと前記アルミ撚線を構成するアルミ素線の径ｅの比（ｄ／ｅ）が０．３３以上であり、前記溝数が３以上であり、前記アルミ撚線用圧着端子の引張り強度が３８０ＭＰａ以上、ビッカース硬度が８５以上であることを特徴とするアルミ撚線用圧着端子、
（２）前記圧着部が銅または銅合金からなり、前記圧着部の応力緩和率が７０％以下であることを特徴とする(１)記載のアルミ撚線用圧着端子、
（３）前記アルミ撚線用圧着端子が、結晶粒５０μｍ以下の黄銅であることを特徴とする(１)または(２)記載のアルミ撚線用圧着端子、
（４）前記アルミ撚線用圧着端子の導電率が２５％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とする(１)〜(３)のいずれか１項記載のアルミ撚線用圧着端子、
（５）前記アルミ撚線用圧着端子の引張り強度がアルミ撚線を構成する素線の引張り強度の２倍以上およびビッカース硬度がアルミ撚線を構成する素線の硬度の２倍以上であることを特徴とする(１)〜(４)のいずれか1項記載のアルミ撚線用圧着端子、
（６）前記アルミ撚線用圧着端子の表面にＳｎめっき又ははんだめっきが１μｍ以上２０μｍ以下の厚さで施されていることを特徴とする(１）〜(５)のいずれか１項記載のアルミ撚線用圧着端子、
（７）前記Ｓｎめっきが、純Ｓｎ層の厚さを０．２μｍ以上有することを特徴とする(６)記載のアルミ撚線圧着用端子、
（８）前記アルミ撚線用圧着端子のＳｎめっき又ははんだめっきの下地めっきとして、Ｃｕめっき又はＮｉめっきが施されていることを特徴とする(６)又は(７）記載のアルミ撚線圧着用端子、
（９）前記アルミ撚線用圧着端子のＳｎめっきの下地めっきとしてＣｕめっきが施され、さらにその下地めっきとしてＮｉめっきが施されていることを特徴とする(６)又は(７）記載のアルミ撚線圧着用端子、
（１０）前記(１)〜(９)のいずれか１記載のアルミ撚線用圧着端子が圧着されたアルミ撚線の端末構造であって、前記アルミ撚線の圧着後の断面積ｐと圧着前の断面積ｑの比（ｐ／ｑ）が０．７〜０．９５であることを特徴とするアルミ撚線の端末構造、および、
（１１）前記アルミ撚線を構成するアルミ素線の酸化膜の厚さが２０ｎｍ以下であることを特徴とする(１０)記載のアルミ撚線の端末構造、
を提供するものである。
本発明の圧着端子は、その圧着部内面のセレーションの溝の深さを、圧着するアルミ撚線を構成するアルミ素線の径に応じて特定したものであるので、圧着時にアルミ素線表面の酸化皮膜が前記溝により十分に破壊して良好な電気接続性が得られる。また圧着部からのアルミ撚線の抜けも防止でき、機械的接続性にも優れている。圧着部を銅または銅合金で構成し、圧着部の応力緩和率を７０％以下としたり、めっきを施すことにより電気接続性が一層向上する。さらに、圧着端子の引張り強度やビッカース硬度を規定する本発明は、さらに良好な電気接続性を示す。
本発明のアルミ撚線の端末構造は、アルミ撚線の圧着後の断面積ｐと圧着前の断面積ｑの比（ｐ／ｑ）を０．７〜０．９５の適正な範囲に規定するので、良好な電気接続性が得られる。またアルミ撚線の損傷も少なく、十分な接続強度が取れる。
本発明のアルミ撚線の端末構造は、アルミ撚線の圧着後の断面積ｐと圧着前の断面積ｑの比（ｐ／ｑ）を０．７〜０．９５の適正な範囲に規定するので、良好な電気接続性が得られる。またアルミ撚線の損傷も少なく、十分な接続強度が取れる。
以下に、本発明のアルミ撚線用圧着端子の好ましい実施の態様について、図面を参照して具体的に説明する。
本発明の圧着端子は、図１（イ）に示すように、断面Ｕ字状（オープンバレルタイプ）の圧着部１とボルト穴２を設けた締結部３を備え、圧着部１の内面には３本の並列溝４からなるセレーション５が設けられたものである。そして、図1（ロ）に示すように、例えばアルミケーブル９の端末部の外皮８を除去し、露出したアルミ撚線６を圧着部１に挿入して圧着部１の側壁１ａを外側から押圧してアルミ撚線の端末構造とする。
なお、図１（イ）でＣはボルト穴２の中心から圧着部１後端までの距離、Ｆはボルト穴の中心から圧着部１前端までの距離であり、Ｃ−Ｆは圧着部１の長さを示す。
本発明の圧着端子は、図１（イ）に示すように、断面Ｕ字状（オープンバレルタイプ）の圧着部１とボルト穴２を設けた締結部３を備え、圧着部１の内面には３本の並列溝４からなるセレーション５が設けられたものである。そして、図1（ロ）に示すように、例えばアルミケーブル９の端末部の外皮８を除去し、露出したアルミ撚線６を圧着部１に挿入して圧着部１の側壁１ａを外側から押圧してアルミ撚線の端末構造とする。
なお、図１（イ）でＣはボルト穴２の中心から圧着部１後端までの距離、Ｆはボルト穴の中心から圧着部１前端までの距離であり、Ｃ−Ｆは圧着部１の長さを示す。
本発明では、溝４の深さｄ（図１（ハ）参照）と、アルミ撚線６を構成するアルミ素線７の直径ｅ（図１（ロ）参照）の比（ｄ／ｅ）を０．３３以上で、溝数を３以上とする。
本発明において、セレーション５の溝４の深さｄとアルミ撚線６を構成するアルミ素線７の径ｅの比（ｄ／ｅ）を０．３３以上に規定し、かつ溝４の数を３以上に規定する理由は、比（ｄ／ｅ）が０．３３未満でも、セレーション５の溝４数が３未満でも良好な電気接続性が安定して得られないためである。
セレーション５の溝４の数は５以上が好ましく、比（ｄ／ｅ）は０．５以上が好ましい。セレーション５の溝４の深さとは圧着部１の内面１ｂから溝４の底面４ａまでの長さｄをいう（図１（ハ）参照）。
本発明において、セレーション５の溝４の深さｄとアルミ撚線６を構成するアルミ素線７の径ｅの比（ｄ／ｅ）を０．３３以上に規定し、かつ溝４の数を３以上に規定する理由は、比（ｄ／ｅ）が０．３３未満でも、セレーション５の溝４数が３未満でも良好な電気接続性が安定して得られないためである。
セレーション５の溝４の数は５以上が好ましく、比（ｄ／ｅ）は０．５以上が好ましい。セレーション５の溝４の深さとは圧着部１の内面１ｂから溝４の底面４ａまでの長さｄをいう（図１（ハ）参照）。
本発明において、圧着部内面のセレーションの溝の長さ方向は、通常、アルミケーブル９の長さ方向に直交させるが、アルミ撚線の撚り角度β（図１（ロ）参照）に応じて変化させて、接続強度などを高めることができる。
図２に示す圧着端子は、バッテリー端子に締結する圧着端子であり、締結部３の穴２の径がバッテリー端子の径より若干大きい。この圧着端子は圧着部１の開口方向と締結部３の穴２の向く方向とが直交している。図１に示した圧着端子は前記両方向が平行である。
図２に示す圧着端子は、バッテリー端子に締結する圧着端子であり、締結部３の穴２の径がバッテリー端子の径より若干大きい。この圧着端子は圧着部１の開口方向と締結部３の穴２の向く方向とが直交している。図１に示した圧着端子は前記両方向が平行である。
本発明の圧着端子は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などの導電性金属板で作製できるが、導電性および機械的強度に優れる銅または銅合金で作製するのが望ましい。また、使用中の冷熱サイクルで圧着部とアルミ撚線間の電気抵抗が増大するのを防止するため圧着部の応力緩和率が７０％以下のものが望ましい。
中でも、圧着端子の材質として結晶粒が５０μｍ以下の黄銅を用いると、圧着端子とアルミ素線の接続強度が高まるため好ましく、より好ましくは結晶粒が３０μｍ以下、さらに好ましくは２０μｍ以下である。
圧着端子は、前記の導電性金属板を一体成型して作製できるが、また導電性金属ブロックを切削加工しても作製できる。
中でも、圧着端子の材質として結晶粒が５０μｍ以下の黄銅を用いると、圧着端子とアルミ素線の接続強度が高まるため好ましく、より好ましくは結晶粒が３０μｍ以下、さらに好ましくは２０μｍ以下である。
圧着端子は、前記の導電性金属板を一体成型して作製できるが、また導電性金属ブロックを切削加工しても作製できる。
さらにこの圧着端子の導電率は２５％ＩＡＣＳ以上であることが、導電性の観点から好ましい。
また、圧着端子の引張り強度が４００ＭＰａ以上、ビッカース硬度が９０以上であると、圧着端子とアルミ素線の接続強度が高まるため好ましい。前記圧着部の引張り強度がアルミ撚線の素線の引張り強度の２倍以上、および硬度がアルミ撚線の素線の硬度の２倍以上であると、圧着の際に新生面が出やすく端子とアルミ素線間の電気抵抗が低く安定するため好ましい。
また、圧着端子の引張り強度が４００ＭＰａ以上、ビッカース硬度が９０以上であると、圧着端子とアルミ素線の接続強度が高まるため好ましい。前記圧着部の引張り強度がアルミ撚線の素線の引張り強度の２倍以上、および硬度がアルミ撚線の素線の硬度の２倍以上であると、圧着の際に新生面が出やすく端子とアルミ素線間の電気抵抗が低く安定するため好ましい。
本発明において、圧着端子は、少なくともセレーション部分の表面にＳｎめっき又ははんだめっきが施されていることが望ましく、その厚さは１μｍ以上が好ましく圧着時にアルミ素線との密着性が上がり電気抵抗が低く安定する。また厚すぎると圧着の際にアルミ素線のセレーションへの食い込みが少なくなるため、望ましくは２０μｍ以下がよい。さらに、使用中の冷熱サイクルで圧着部とアルミ撚線間の電気抵抗が増大するのを防止するため、下地めっきとしてＣｕめっき又はＮｉめっきが施され、さらにこれらを交互に１層以上配置することが望ましい。さらにＳｎめっきの場合には、耐食性を保つために純Ｓｎ層の厚さを０．２μｍ以上とすることが好ましい。
次に、本発明のアルミ撚線の端末構造について記載する。
その端末構造は、図１（イ）に示す圧着端子の圧着部１に、図１（ロ）に示すアルミケーブル９の端末の外皮８を除去して露出したアルミ撚線６を挿入し、圧着部１の側壁１ａを外側から押圧してアルミ撚線６を圧着部１に圧着したものである。その端末構造の断面を図３に示すが、図３（イ）はアルミ撚線６の圧着前後の断面積比（ｐ／ｑ）が０．７の場合であり、図３（ロ）は０．９５のものである。ここでｐはアルミ撚線の圧着後の断面積、ｑは圧着前の断面積である。
図４に示す端末構造は、圧着部１の側壁先端部１ｃをアルミ撚線６に埋没させてアルミ撚線６と圧着部１の接触面積を増大させ、さらに側壁先端部１ｃでアルミ撚線６（アルミ素線７）の酸化皮膜を破壊して電気接続性を向上させたものであり、図４（イ）は断面積比０．７を、図４（ロ）は断面積比０．９５を示すものである。
その端末構造は、図１（イ）に示す圧着端子の圧着部１に、図１（ロ）に示すアルミケーブル９の端末の外皮８を除去して露出したアルミ撚線６を挿入し、圧着部１の側壁１ａを外側から押圧してアルミ撚線６を圧着部１に圧着したものである。その端末構造の断面を図３に示すが、図３（イ）はアルミ撚線６の圧着前後の断面積比（ｐ／ｑ）が０．７の場合であり、図３（ロ）は０．９５のものである。ここでｐはアルミ撚線の圧着後の断面積、ｑは圧着前の断面積である。
図４に示す端末構造は、圧着部１の側壁先端部１ｃをアルミ撚線６に埋没させてアルミ撚線６と圧着部１の接触面積を増大させ、さらに側壁先端部１ｃでアルミ撚線６（アルミ素線７）の酸化皮膜を破壊して電気接続性を向上させたものであり、図４（イ）は断面積比０．７を、図４（ロ）は断面積比０．９５を示すものである。
本発明において、アルミ撚線の圧着後の断面積ｐと圧着前の断面積ｑの比（ｐ／ｑ）を０．７〜０．９５に規定する理由は、０．７未満では撚線（素線）が断線したり、やせ細って圧着端子と撚線間の接続強度が十分に得られなくなり、また撚線が加工硬化して使用中の冷熱サイクルによる応力緩和が大きくなり接触抵抗が増加するためである。一方、０．９５を超えると、圧着力が弱すぎてアルミ撚線の酸化皮膜が破壊せずに初期の接触抵抗が増加し、また撚線が抜け出ることがあるためである。
さらに、アルミ撚線を構成するアルミ素線７の表面の酸化膜の厚さは２０ｎｍ以下としたほうが、圧縮率が０．７〜０．９５の範囲内で、圧着端子と撚線の接続強度を高く取ることができ望ましい。
さらに、アルミ撚線を構成するアルミ素線７の表面の酸化膜の厚さは２０ｎｍ以下としたほうが、圧縮率が０．７〜０．９５の範囲内で、圧着端子と撚線の接続強度を高く取ることができ望ましい。
本発明の圧着端子には、図１（イ）および図２に示したような、１個の圧着部１と締結部３からなるものの他、圧着部を複数備えた中継用圧着端子や分岐用圧着端子も含まれる。そして、本発明の圧着端子は、アルミ撚線以外のアルミ単線などに用いても、アルミ撚線の場合と同様の効果が得られる。
本発明のアルミ撚線用圧着端子が圧着されたアルミ撚線の端末構造は、異種金属腐食を防止する目的や、アルミ撚線の隙間腐食を防止する目的で、防水チューブや防水性のモールドを外部に施し、アルミ撚線と端子の接続部分やアルミ撚線の素線の隙間に水分が滞留しないようにしたものが好ましい。
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で実施できる。
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で実施できる。
次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに制限されるものではない。
［実施例１］
図１（イ）に示した形状の圧着端子を、厚み２．０ｍｍのＣｕ−３０質量％Ｚｎ合金条（Ｏ材）をプレス加工して作製した。その圧着部１に図１（ロ）に示したアルミケーブル９端末の外皮８を除去して露出したアルミ撚線６を挿入し、次いで圧着部１の両側壁１ａを外側から押圧してアルミ撚線６を圧着しアルミ撚線の端末構造とした。圧着部１の長さ（図１（イ）の（Ｃ−Ｆ））は１３ｍｍである。
アルミ撚線６には、３５０℃で２時間焼鈍した直径０．３２ｍｍのＡｌ−０．１質量％Ｍｇ−０．２質量％Ｃｕ合金線をロープ撚り（１９本／１７本）した２５ＳＱ（ｍｍ２）のものを用いた。圧着部１内面１ｂの溝４の数、溝４の深さｄとアルミ素線７の径ｅの比（ｄ／ｅ）、アルミ撚線６の圧着前後の断面積比（ｐ／ｑ）は、表1に示すように各試料で種々に変化させた。
図１（イ）に示した形状の圧着端子を、厚み２．０ｍｍのＣｕ−３０質量％Ｚｎ合金条（Ｏ材）をプレス加工して作製した。その圧着部１に図１（ロ）に示したアルミケーブル９端末の外皮８を除去して露出したアルミ撚線６を挿入し、次いで圧着部１の両側壁１ａを外側から押圧してアルミ撚線６を圧着しアルミ撚線の端末構造とした。圧着部１の長さ（図１（イ）の（Ｃ−Ｆ））は１３ｍｍである。
アルミ撚線６には、３５０℃で２時間焼鈍した直径０．３２ｍｍのＡｌ−０．１質量％Ｍｇ−０．２質量％Ｃｕ合金線をロープ撚り（１９本／１７本）した２５ＳＱ（ｍｍ２）のものを用いた。圧着部１内面１ｂの溝４の数、溝４の深さｄとアルミ素線７の径ｅの比（ｄ／ｅ）、アルミ撚線６の圧着前後の断面積比（ｐ／ｑ）は、表1に示すように各試料で種々に変化させた。
得られたアルミ撚線の端末構造部について、アルミ撚線と圧着部間の接続強度（引抜荷重）と電気抵抗を調べた。
前記圧着端子の接続強度は、締結部とアルミケーブルを把持して引張試験を行い、アルミ撚線が圧着部から抜け出るときの荷重を求め、前記荷重が１．７ｋＮ以上のものを機械的接続性が良好と判定した。
前記圧着端子の接続強度は、締結部とアルミケーブルを把持して引張試験を行い、アルミ撚線が圧着部から抜け出るときの荷重を求め、前記荷重が１．７ｋＮ以上のものを機械的接続性が良好と判定した。
前記アルミ撚線の端末構造部の電気抵抗は、冷熱衝撃試験前後で測定し、前記試験前（初期）の圧着部の電気抵抗ｒが１．０ｍΩ以下、試験後（終期）の電気抵抗ｓが１．５ｍΩ以下、前記試験前後の電気抵抗の比（ｓ／ｒ）が１０以下のものを電気接続性が良好と判定した。
前記冷熱衝撃試験は、圧着部に−４０℃の低温環境と＋１２０℃の高温環境を交互に１０００回繰り返して行った。
電気抵抗は４探針法により測定した。通電電流は０．１ｍＡ以上を流した。電源装置には電圧０．１Ｖ以下、電流０．０１Ａ以下の精度を有するものを用いた。電圧計には０．０１ｍＶ以下の精度を有するものを用いた。
前記冷熱衝撃試験は、圧着部に−４０℃の低温環境と＋１２０℃の高温環境を交互に１０００回繰り返して行った。
電気抵抗は４探針法により測定した。通電電流は０．１ｍＡ以上を流した。電源装置には電圧０．１Ｖ以下、電流０．０１Ａ以下の精度を有するものを用いた。電圧計には０．０１ｍＶ以下の精度を有するものを用いた。
圧着部の応力緩和率は日本伸銅協会ＪＣＢＡ Ｔ３１２：２００１で規定される、表面最大応力５００Ｎ／ｍｍ２、１２０℃、１００時間の条件で測定した。
この圧着端子の圧着部の応力緩和率は５０％であった。
これらの試験および測定の結果を下記の表1に示した。
この圧着端子の圧着部の応力緩和率は５０％であった。
これらの試験および測定の結果を下記の表1に示した。
［実施例２］
圧着端子を、厚み２．３ｍｍのＣｕ−３０質量％Ｚｎ合金条（Ｈ材）を用いて作製した他は、実施例１と同じ方法によりアルミ撚線の端末構造部を形成し、実施例１と同じ試験および測定を行った。その結果を下記の表1に示した。
圧着端子を、厚み２．３ｍｍのＣｕ−３０質量％Ｚｎ合金条（Ｈ材）を用いて作製した他は、実施例１と同じ方法によりアルミ撚線の端末構造部を形成し、実施例１と同じ試験および測定を行った。その結果を下記の表1に示した。
［実施例３］
圧着端子を、厚み１．７ｍｍのＣ５２１０合金条（Ｈ材）を用いて作製した他は、実施例１と同じ方法によりアルミ撚線の端末構造部を形成し、実施例１と同じ試験および測定を行った。その結果を下記の表1に示した。
圧着端子を、厚み１．７ｍｍのＣ５２１０合金条（Ｈ材）を用いて作製した他は、実施例１と同じ方法によりアルミ撚線の端末構造部を形成し、実施例１と同じ試験および測定を行った。その結果を下記の表1に示した。
［実施例４］
圧着端子を厚み２．０ｍｍのＣ１０２０銅合金条（Ｈ材）を用いて作製し、圧着部の応力緩和率を請求項２の規定値外とした他は、実施例１と同じ方法によりアルミ撚線の端末構造部を形成し、実施例１と同じ試験および測定を行った。その結果を下記の表1に示した。
圧着端子を厚み２．０ｍｍのＣ１０２０銅合金条（Ｈ材）を用いて作製し、圧着部の応力緩和率を請求項２の規定値外とした他は、実施例１と同じ方法によりアルミ撚線の端末構造部を形成し、実施例１と同じ試験および測定を行った。その結果を下記の表1に示した。
［実施例５］
アルミ撚線の圧着前後の断面積比（ｐ／ｑ）を、請求項１１の規定値外とした他は、実施例１と同じ方法によりアルミ撚線の端末構造部を形成し、実施例１と同じ試験および測定を行った。その結果を下記の表1に示した。
アルミ撚線の圧着前後の断面積比（ｐ／ｑ）を、請求項１１の規定値外とした他は、実施例１と同じ方法によりアルミ撚線の端末構造部を形成し、実施例１と同じ試験および測定を行った。その結果を下記の表1に示した。
［比較例１］
セレーションの溝数、または溝深さｄとアルミ素線径ｅの比（ｄ／ｅ）を請求項1の規定値外とした他は、実施例１と同じ方法によりアルミ撚線の端末構造部を形成し、実施例１と同じ試験および測定を行った。その結果を下記の表1に示した。
セレーションの溝数、または溝深さｄとアルミ素線径ｅの比（ｄ／ｅ）を請求項1の規定値外とした他は、実施例１と同じ方法によりアルミ撚線の端末構造部を形成し、実施例１と同じ試験および測定を行った。その結果を下記の表1に示した。
表１から明らかなように、本発明例（試料Ｎｏ．１〜１２）のアルミ撚線の端末構造部はいずれも引抜荷重が高く、電気抵抗が低かった。即ち、機械的接続性および電気的接続性が優れたものであった。特に、圧着部の応力緩和率が７０％以下、アルミ撚線の圧着前後の断面積比（ｐ／ｑ）が０．７〜０．９５の条件を満たすもの（試料Ｎｏ．１〜９）は前記接続性が極めて優れていた。
これに対し、比較例１の試料Ｎｏ．１３は溝数が少ないため、試料Ｎｏ．１４は溝深さとアルミ素線径の比（ｄ／ｅ）が小さかったためいずれも機械的接続性および電気的接続性が劣った。
これに対し、比較例１の試料Ｎｏ．１３は溝数が少ないため、試料Ｎｏ．１４は溝深さとアルミ素線径の比（ｄ／ｅ）が小さかったためいずれも機械的接続性および電気的接続性が劣った。
［実施例６］
厚み０．５μｍ、１．２μｍ、１８μｍ、２４μｍのＳｎめっきを施した合金条を使用した他は、実施例１と同じ材料、方法によりアルミ圧着端子を作製し、実施例1と同様にアルミ撚線の端末構造部を形成し、実施例１と同じ試験および測定を行った。
なお、セレーションの溝数は３、溝深さは０．１１ｍｍ、溝幅は１ｍｍで、圧着前後の断面積比は０．９５とした。なお、Ｓｎめっき厚は、コリメータ径０．１ｍｍの蛍光Ｘ線の強度を５点測定し、その平均から求めた。
得られた結果を下記の表２に示した。なお、圧着前後の断面積比が０．９５である実施例１の試料Ｎｏ．５を参考として表２に記載した。
厚み０．５μｍ、１．２μｍ、１８μｍ、２４μｍのＳｎめっきを施した合金条を使用した他は、実施例１と同じ材料、方法によりアルミ圧着端子を作製し、実施例1と同様にアルミ撚線の端末構造部を形成し、実施例１と同じ試験および測定を行った。
なお、セレーションの溝数は３、溝深さは０．１１ｍｍ、溝幅は１ｍｍで、圧着前後の断面積比は０．９５とした。なお、Ｓｎめっき厚は、コリメータ径０．１ｍｍの蛍光Ｘ線の強度を５点測定し、その平均から求めた。
得られた結果を下記の表２に示した。なお、圧着前後の断面積比が０．９５である実施例１の試料Ｎｏ．５を参考として表２に記載した。
表２から明らかなように、Ｓｎめっきが１．０以上２０μｍ以下の範囲のアルミ撚線の端末構造部は、いずれも電気抵抗が低かった。なお、引き抜き強度は（試料Ｎｏ．１５〜１８）のいずれもが２．４ｋＮでめっきなし（試料Ｎｏ．５）と変わらなかった。即ち、機械的接続性および電気的接続性が優れた。
［実施例７］
圧着端子の引張り強度（ＴＳ）およびビッカース硬度（Ｈｖ）を種々に変化させた他は、実施例１と同じ方法によりアルミ撚線の端末構造部を形成し、実施例１と同じ試験および調査を行った。セレーションの溝数は３、溝深さは０．１１ｍｍ、溝幅は１ｍｍで、圧着前後の断面積比は０．９５とした。
なお、圧着端子の引張り強度は、プレス加工する前の条材からＪＩＳ Ｚ２２０１に規定された試験片を作成し、ＪＩＳ Ｚ２２４１に規定された試験方法に従った。またビッカース硬さ試験はＪＩＳ Ｚ２２４４に従った。
得られた結果を下記の表３に示した。
圧着端子の引張り強度（ＴＳ）およびビッカース硬度（Ｈｖ）を種々に変化させた他は、実施例１と同じ方法によりアルミ撚線の端末構造部を形成し、実施例１と同じ試験および調査を行った。セレーションの溝数は３、溝深さは０．１１ｍｍ、溝幅は１ｍｍで、圧着前後の断面積比は０．９５とした。
なお、圧着端子の引張り強度は、プレス加工する前の条材からＪＩＳ Ｚ２２０１に規定された試験片を作成し、ＪＩＳ Ｚ２２４１に規定された試験方法に従った。またビッカース硬さ試験はＪＩＳ Ｚ２２４４に従った。
得られた結果を下記の表３に示した。
表３から明らかなように、いずれの試料（Ｎｏ．１９，２０）も電気抵抗の規定を満足したが、特に端子材料の引張り強度が４００ＭＰａ以上、ビッカース硬度が９０以上、引張り強度比あるいはビッカース硬度の比（端子／アルミ素線）が２倍以上の場合に、アルミ撚線の端末構造部は電気抵抗が低く、劣化試験後も安定していた。なお、引き抜き強度は（試料Ｎｏ．１９，２０）のいずれもが２．４ｋＮであった。
［実施例８］
圧着するアルミ撚線を構成するアルミ素線の酸化膜の厚さを、厚み５ｎｍ、２０ｎｍ、２５ｎｍとした他は、実施例１と同じ方法によりアルミ撚線の端末構造部を形成し、実施例１と同じ試験および調査を行った。セレーションの溝数は３、溝深さは０．１１ｍｍ、溝幅は１ｍｍで、圧着前後の断面積比は０．９５とした。酸化膜の厚さはアルミ撚線の大気中での加熱処理により制御した。
なお、アルミ素線の表面の酸化膜は、１０μｍ四方の領域をオージェ電子分光法で測定した。厚さ１００ｎｍのＳｉＯ２を１０分でスパッタする能力のアルゴンイオンガンで、アルミ線の表面から掘り進め、都度分光分析を行い、酸素の質量％が最表面の半分になるまでにかかったスパッタ時間から、Ａｌ２Ｏ３のスパッタレート４ｎｍ／分を用いて酸化膜の厚さを計算により求めた。
得られた結果を下記の表４に示した。
圧着するアルミ撚線を構成するアルミ素線の酸化膜の厚さを、厚み５ｎｍ、２０ｎｍ、２５ｎｍとした他は、実施例１と同じ方法によりアルミ撚線の端末構造部を形成し、実施例１と同じ試験および調査を行った。セレーションの溝数は３、溝深さは０．１１ｍｍ、溝幅は１ｍｍで、圧着前後の断面積比は０．９５とした。酸化膜の厚さはアルミ撚線の大気中での加熱処理により制御した。
なお、アルミ素線の表面の酸化膜は、１０μｍ四方の領域をオージェ電子分光法で測定した。厚さ１００ｎｍのＳｉＯ２を１０分でスパッタする能力のアルゴンイオンガンで、アルミ線の表面から掘り進め、都度分光分析を行い、酸素の質量％が最表面の半分になるまでにかかったスパッタ時間から、Ａｌ２Ｏ３のスパッタレート４ｎｍ／分を用いて酸化膜の厚さを計算により求めた。
得られた結果を下記の表４に示した。
表４から明らかなように、いずれの試料（Ｎｏ．２１〜２２）でも電気抵抗の規定を満足したが、アルミ素線の酸化膜が２０ｎｍ以下の場合に、アルミ撚線の端末構造部は電気抵抗が低く、劣化試験後も安定していた。なお、引き抜き強度はいずれの試料（Ｎｏ．２１〜２２）とも２．４ｋＮであった。
１ 圧着端子の圧着部
１ａ圧着部側壁
１ｂ圧着部の内面
１ｃ圧着部の先端部
２ ボルト穴
３ 圧着端子の締結部
４ 圧着部内面の溝
４ａ溝の底面
５ セレーション
６ アルミ撚線
７ アルミ素線
８ アルミケーブルの外皮
９ アルミケーブル
１０従来の圧着端子の圧着部
１１圧着部内面の溝
１２セレーション
１３従来の圧着端子の締結部
１４ボルトなどを通すための穴
１５圧着部側壁
１ａ圧着部側壁
１ｂ圧着部の内面
１ｃ圧着部の先端部
２ ボルト穴
３ 圧着端子の締結部
４ 圧着部内面の溝
４ａ溝の底面
５ セレーション
６ アルミ撚線
７ アルミ素線
８ アルミケーブルの外皮
９ アルミケーブル
１０従来の圧着端子の圧着部
１１圧着部内面の溝
１２セレーション
１３従来の圧着端子の締結部
１４ボルトなどを通すための穴
１５圧着部側壁
Claims (11)
- 圧着部内面にセレーションを設けたアルミ撚線用圧着端子において、前記セレーションを構成する溝の深さｄと前記アルミ撚線を構成するアルミ素線の径ｅの比（ｄ／ｅ）が０．３３以上であり、前記溝数が３以上であり、前記アルミ撚線用圧着端子の引張り強度が３８０ＭＰａ以上、ビッカース硬度が８５以上であることを特徴とするアルミ撚線用圧着端子。
- 前記圧着部が銅または銅合金からなり、前記圧着部の応力緩和率が７０％以下であることを特徴とする請求項１記載のアルミ撚線用圧着端子。
- 前記アルミ撚線用圧着端子が、結晶粒５０μｍ以下の黄銅であることを特徴とする請求項１または２記載のアルミ撚線用圧着端子。
- 前記アルミ撚線用圧着端子の導電率が２５％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のアルミ撚線用圧着端子。
- 前記アルミ撚線用圧着端子の引張り強度がアルミ撚線を構成する素線の引張り強度の２倍以上およびビッカース硬度がアルミ撚線を構成する素線の硬度の２倍以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のアルミ撚線用圧着端子。
- 前記アルミ撚線用圧着端子の表面にＳｎめっき又ははんだめっきが１μｍ以上２０μｍ以下の厚さで施されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のアルミ撚線用圧着端子。
- 前記Ｓｎめっきが、純Ｓｎ層の厚さを０．２μｍ以上有することを特徴とする請求項６記載のアルミ撚線圧着用端子。
- 前記アルミ撚線用圧着端子のＳｎめっき又ははんだめっきの下地めっきとして、Ｃｕめっき又はＮｉめっきが施されていることを特徴とする請求項６又は７記載のアルミ撚線圧着用端子。
- 前記アルミ撚線用圧着端子のＳｎめっきの下地めっきとしてＣｕめっきが施され、さらにその下地めっきとしてＮｉめっきが施されていることを特徴とする請求項６又は７記載のアルミ撚線圧着用端子。
- 請求項１〜９のいずれか１記載のアルミ撚線用圧着端子が圧着されたアルミ撚線の端末構造であって、前記アルミ撚線の圧着後の断面積ｐと圧着前の断面積ｑの比（ｐ／ｑ）が０．７〜０．９５であることを特徴とするアルミ撚線の端末構造。
- 前記アルミ撚線を構成するアルミ素線の酸化膜の厚さが２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１０記載のアルミ撚線の端末構造。
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