JP6204953B2 - 端子付き電線及びそれを用いたワイヤーハーネス - Google Patents
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Description
(端子付き電線)
図1〜図3に示すように、本実施形態の端子付き電線1は、導電性の導体11及び導体11を覆う電線被覆材12を有する電線10と、電線10の導体11に接続される圧着端子20とを備える。
電線10は、導電性の導体11及び導体11を覆う電線被覆材12を有する。導体11の材料としては、導電性が高い金属、例えば、銅、銅合金、アルミニウム及びアルミニウム合金等を用いることができる。また、導体11の材料としては、銅、銅合金、アルミニウム及びアルミニウム合金等の表面に錫をめっきしたものも用いることができる。なお、近年、ワイヤーハーネスの軽量化が求められている。このため、導体11が軽量なアルミニウム又はアルミニウム合金からなると、ワイヤーハーネスの軽量化を図れるため好ましい。
圧着端子20はメス型の圧着端子であり、電線10の導体11と電気的に接続される圧着端子本体31と、この圧着端子本体の表面のうち少なくとも前記電線10の導体と接触する部位に設けられた腐食防止めっき層32と、を有する。ここで、圧着端子本体31とは、圧着端子20のうち、その表面に設けられた腐食防止めっき層32以外の部分を意味する。圧着端子20と電線10の導体11との電気的な接続は、例えば、圧着端子20で電線10を加締めることにより達成される。
圧着端子20の圧着端子本体31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21を有する。電気接続部21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20の圧着端子本体31のうち、電気接続部21と反対側には、電線10の端末部に対して加締めることにより接続される電線接続部22が設けられる。電気接続部21と電線接続部22とは繋ぎ部23を介して接続される。なお、電気接続部21、電線接続部22及び繋ぎ部23は、同一材料からなり一体となって圧着端子20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。
腐食防止めっき層32は、圧着端子本体31と電線10の導体11との接触部位(圧着部位)の、異種金属の接触による腐食、いわゆるガルバニック腐食、を抑制する層である。ガルバニック腐食は、異種金属が接触した状態で塩水等の電解液が付着することにより、一方の材料、例えば、導体11を構成する材料が溶出する現象である。例えば、導体11がアルミニウム又はアルミニウム合金からなり、圧着端子本体31が銅、銅合金、及びステンレスからなる群より選ばれる少なくとも1種からなる場合、ガルバニック腐食が生じると、導体11からアルミニウムが溶出する。換言すれば、腐食防止めっき層32は、ガルバニック腐食による、導体11からのアルミニウムの溶出等を抑制する層である。
腐食防止めっき層32は、圧着端子本体31の表面のうち少なくとも電線10の導体11と接触する部位にNi−Zn合金めっきをすることにより、製造することができる。
圧着端子20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2に示すように、電線10の端末部を圧着端子20の電線接続部22に挿入する。これにより、導体圧着部24の底板部26上に形成された腐食防止めっき層32の上面に電線10の導体11を載置すると共に、被覆材加締部25の底板部28に形成された腐食防止めっき層32の上面に電線10の電線被覆材12の付いた部分を載置する。次に、電線接続部22と電線10の端末部を押圧することにより、導体圧着部24及び被覆材加締部25を変形させる。具体的には、導体圧着部24の一対の導体加締片27を、導体11を包み込むように内側に曲げることで、導体11を腐食防止めっき層32を介して底板部26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25の一対の被覆材加締片29を、電線被覆材12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12を底板部28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、圧着端子20と電線10とを圧着して接続することができる。
本実施形態の端子付き電線によれば、被覆電線と圧着端子との圧着部位のガルバニック腐食の発生を抑制することができる。また、腐食防止めっき層32の形成を圧着端子本体31の表面のうち電線10の導体11と接触する部位のみにすることができるため、端子付き電線の製造コストを低減することができる。
本実施形態のワイヤーハーネスは、上述の端子付き電線を備える。具体的には、本実施形態のワイヤーハーネス2は、図4に示すように、コネクタ40と、上述の端子付き電線1とを備えるものである。
本実施形態のワイヤーハーネスによれば、端子付き電線における被覆電線と圧着端子との圧着部位のガルバニック腐食の発生を抑制することができるため、耐腐食性が高いワイヤーハーネスが得られる。また、端子付き電線における腐食防止めっき層32の形成を圧着端子本体31の表面のうち電線10の導体11と接触する部位のみにすることができるため、ワイヤーハーネスの製造コストを低減することができる。
(圧着端子本体の用意)
図2に示す形状の純銅(C1020−H)製の圧着端子本体31を用意した。
(めっき浴の調製)
ワット浴に金属亜鉛を添加してめっき浴を調製した。具体的には、はじめに、硫酸ニッケル240g/l、塩化ニッケル45g/l、及びホウ酸30g/lのワット浴を調製した。次に、表1に示す量の金属亜鉛を10質量%HClに溶解した。さらに、ワット浴500mlに、得られた塩化亜鉛水溶液52mlを添加して亜鉛含有ワット浴を調製した。亜鉛含有ワット浴の亜鉛及びニッケルの含有量は、表1に示す電解条件で純銅製の圧着端子本体にめっきして腐食防止めっき層を形成したときに、得られる腐食防止めっき層を構成するZn−Niの質量比が表1の実施例1の欄に示す値(Ni22質量%−Zn78質量%)になるように決定したものである。表1にめっき浴の組成を示す。
次に、上記めっき浴中に圧着端子本体31を浸漬し、表1に示す条件で定電流電解することにより、圧着端子本体31に腐食防止めっき層を形成した。具体的なめっき手順は、以下のとおりである。
<腐食防止めっき層の組成>
得られた腐食防止めっき層32についてSEM(走査型電子顕微鏡)−EDX(エネルギー分散型X線分光法)で元素の組成を分析した。この結果、腐食防止めっき層の材質は、Ni22質量%−Zn78質量%のNi−Zn合金であった。測定結果を表1に示す。
上記腐食防止めっき層32が形成された圧着端子20と、導体がアルミニウム導線である電線10とを用い、端子付き電線1を作製した。具体的には、図2に示すように、上記圧着端子20の腐食防止めっき層32と電線10とが相対するように配置し、圧着端子20の一対の導体加締片27で電線10の導体11を加締めるとともに、圧着端子20の一対の被覆材加締片29で電線10の電線被覆材12を加締めて、図1に示す端子付き電線1を作製した。
端子付き電線1では、圧着端子20の表面のNi−Zn合金からなる腐食防止めっき層32と、電線10のアルミニウム製の導体11とが、接触しており、両者の間にガルバニック腐食が生じうる。そこで、腐食防止めっき層32の材質であるNi−Zn合金試片と、導体11の材質であるアルミニウムからなる純Al試片とを用いて、ガルバニック腐食におけるアルミニウムの腐食速度を算出した。
具体的には、はじめに、電解液中で、純Al試片と、実施例1の腐食防止めっき層32の材質であるNi22質量%−Zn78質量%のNi−Zn合金試片との自然電位SPを測定した。具体的には、25℃の3質量%NaCl水溶液中で、銀−塩化銀電極を参照電極として自然電位を測定したところ、純Al試片の自然電位SPAlは−0.794[V vs.Ag−AgCl]、Ni22質量%−Zn78質量%のNi−Zn合金試片の自然電位SPNi22%−Zn78%は−0.672[V vs.Ag−AgCl]であった。
次に、電解液中で、純Al試片と、実施例1の腐食防止めっき層32の材質であるNi22質量%−Zn78質量%のNi−Zn合金試片との分極曲線PCを測定した。具体的には、25℃の3質量%NaC水溶液中で、純Al試片と、Ni22質量%−Zn78質量%のNi−Zn合金試片とについて、それぞれ、アノード分極曲線APC及びカソード分極曲線CPCを実験で求めた。
上記のように、純Al試片の自然電位SPAlである−0.794[V vs.Ag−AgCl]は、Ni22質量%−Zn78質量%のNi−Zn合金試片の自然電位SPNi22%−Zn78%である−0.672[V vs.Ag−AgCl]よりも、卑である。このため、P−dグラフ上において、横軸上の純Al試片の自然電位SPAlを起点として高電位方向に延びる純Al試片のアノード分極曲線APCAlと、横軸上のNi22質量%−Zn78質量%のNi−Zn合金試片の自然電位SPNi22%−Zn78%を起点として低電位方向に延びるNi−Zn合金試片のカソード分極曲線CPCNi22%−Zn78%とは、交わり、交点IPを有する。このAPCAlとCPCNi22%−Zn78%との交点IPにおける電流密度DIP[A/cm2]は、純Al試片とNi22質量%−Zn78質量%のNi−Zn合金試片とがガルバニック腐食した場合の腐食電流密度となる。そして、この腐食電流密度から、アルミニウムの腐食に要する単位時間当たりの電荷量を算出し、この単位時間当たりの電荷量と、アルミニウムのアノード反応の半反応式Al→Al3++3e−と、ファラデー定数と、アルミニウムの密度とを用いると、アルミニウムの腐食速度[μg/年]を算出することができる。
(圧着端子本体の用意)
実施例1と同じ純銅製の圧着端子本体31を用意した。
(めっき浴の調製)
めっき浴の組成を表1に示すように変えた以外は、実施例1と同様にして、めっき浴として亜鉛含有ワット浴を調製した。比較例1の亜鉛含有ワット浴は、表1に示す電解条件で純銅製の圧着端子本体にめっきして腐食防止めっき層を形成したときに、得られる腐食防止めっき層を構成するZn−Niの質量比が表1の比較例1の欄に示す値(Ni82質量%−Zn18質量%)になるように決定したものである。
電解条件を表1に示すように変えた以外は、実施例1と同様にして圧着端子本体31に腐食防止めっき層を形成し、圧着端子を得た。腐食防止めっき層の厚さは2μmであった。
<腐食防止めっき層の組成>
得られた腐食防止めっき層について実施例1と同様にして元素の組成を分析した。この結果、腐食防止めっき層の材質は、Ni82質量%−Zn18質量%のNi−Zn合金であった。測定結果を表1に示す。
実施例1と同様にして図1に示す端子付き電線1を作製した。
実施例1のNi22質量%−Zn78質量%のNi−Zn合金試片に代えて、Ni82質量%−Zn18質量%のNi−Zn合金試片を用いた以外は、実施例1と同様にして、Ni82質量%−Zn18質量%のNi−Zn合金試片の自然電位SPNi82%−Zn18%を測定し、同試片のアノード分極曲線APCNi82%−Zn18%及びカソード分極曲線CPCNi82%−Zn18%を得た。
Ni−Zn合金試片の自然電位SPNi82%−Zn18%は、−0.217[V vs.Ag−AgCl]であった。
Ni82質量%−Zn18質量%のNi−Zn合金試片のアノード分極曲線APCNi82%−Zn18%は、P−dグラフの横軸上における自然電位SPNi82%−Zn18%値である−0.217[V vs.Ag−AgCl]を起点としてこれより高電位方向かつ電流密度が上昇する方向に延びる曲線であった。また、カソード分極曲線CPCNi82%−Zn18%は、P−dグラフの横軸上における自然電位SPNi22%−Zn78%値である−0.217[V vs.Ag−AgCl]を起点としてこれより低電位方向かつ電流密度が上昇する方向に延びる曲線であった。
上記のように、純Al試片の自然電位SPAlである−0.794[V vs.Ag−AgCl]は、Ni82質量%−Zn18質量%のNi−Zn合金試片の自然電位SPNi82%−Zn18%である−0.217[V vs.Ag−AgCl]よりも、卑である。このため、P−dグラフ上において、横軸上の純Al試片の自然電位SPAlを起点として高電位方向に延びる純Al試片のアノード分極曲線APCAlと、横軸上のNi82質量%−Zn18質量%のNi−Zn合金試片の自然電位SPNi82%−Zn18%を起点として低電位方向に延びるNi−Zn合金試片のカソード分極曲線CPCNi82%−Zn18%とは、交わり、交点IPを有する。このAPCAlとCPCNi82%−Zn18%との交点IPにおける電流密度DIP[A/cm2]は、純Al試片とNi82質量%−Zn18質量%のNi−Zn合金試片とがガルバニック腐食した場合の腐食電流密度となる。そして、この腐食電流密度から、実施例1と同様にして、アルミニウムの腐食速度[μg/年]を算出することができる。
(圧着端子本体の用意)
実施例1と同じ純銅製の圧着端子本体31を用意した。
(めっき浴の調製)
めっき浴の組成を表1に示すように変えた以外は、実施例1と同様にして、めっき浴として亜鉛含有ワット浴を調製した。比較例2の亜鉛含有ワット浴は、表1に示す電解条件で純銅製の圧着端子本体にめっきして腐食防止めっき層を形成したときに、得られる腐食防止めっき層を構成するZn−Niの質量比が表1の比較例2の欄に示す値(Ni93質量%−Zn7質量%)になるように決定したものである。
電解条件を表1に示すように変えた以外は、実施例1と同様にして圧着端子本体31に腐食防止めっき層を形成し、圧着端子を得た。腐食防止めっき層の厚さは2μmであった。
<腐食防止めっき層の組成>
得られた腐食防止めっき層について実施例1と同様にして元素の組成を分析した。この結果、腐食防止めっき層の材質は、Ni93質量%−Zn7質量%のNi−Zn合金であった。測定結果を表1に示す。
実施例1と同様にして図1に示す端子付き電線1を作製した。
実施例1のNi22質量%−Zn78質量%のNi−Zn合金試片に代えて、Ni93質量%−Zn7質量%のNi−Zn合金試片を用いた以外は、実施例1と同様にして、Ni93質量%−Zn7質量%のNi−Zn合金試片の自然電位SPNi93%−Zn7%を測定し、同試片のアノード分極曲線APCNi93%−Zn7%及びカソード分極曲線CPCNi93%−Zn7%を得た。
Ni−Zn合金試片の自然電位SPNi93%−Zn7%は、−0.188[V vs.Ag−AgCl]であった。
Ni93質量%−Zn7質量%のNi−Zn合金試片のアノード分極曲線APCNi93%−Zn7%は、P−dグラフの横軸上における自然電位SPNi93%−Zn7%値である−0.188[V vs.Ag−AgCl]を起点としてこれより高電位方向かつ電流密度が上昇する方向に延びる曲線であった。また、カソード分極曲線CPCNi93%−Zn7%は、P−dグラフの横軸上における自然電位SPNi93%−Zn7%値である−0.188[V vs.Ag−AgCl]を起点としてこれより低電位方向かつ電流密度が上昇する方向に延びる曲線であった。
上記のように、純Al試片の自然電位SPAlである−0.794[V vs.Ag−AgCl]は、Ni93質量%−Zn7質量%のNi−Zn合金試片の自然電位SPNi93%−Zn7%である−0.188[V vs.Ag−AgCl]よりも、卑である。このため、P−dグラフ上において、横軸上の純Al試片の自然電位SPAlを起点として高電位方向に延びる純Al試片のアノード分極曲線APCAlと、横軸上のNi93質量%−Zn7質量%のNi−Zn合金試片の自然電位SPNi93%−Zn7%を起点として低電位方向に延びるNi−Zn合金試片のカソード分極曲線CPCNi93%−Zn7%とは、交わり、交点IPを有する。このAPCAlとCPCNi93%−Zn7%との交点IPにおける電流密度DIP[A/cm2]は、純Al試片とNi93質量%−Zn7質量%のNi−Zn合金試片とがガルバニック腐食した場合の腐食電流密度となる。そして、この腐食電流密度から、実施例1と同様にして、アルミニウムの腐食速度[μg/年]を算出することができる。
(圧着端子本体の用意)
実施例1と同じ純銅製の圧着端子本体31を用意した。
(めっき浴の調製)
めっき浴の組成を表1に示すように変えた以外は、実施例1と同様にして、金属亜鉛を添加しないワット浴を調製した。表1にめっき浴の組成を示す。
電解条件を表1に示すように変えた以外は、実施例1と同様にして圧着端子本体31に腐食防止めっき層を形成し、圧着端子を得た。腐食防止めっき層の厚さは2μmであった。
<腐食防止めっき層の組成>
得られた腐食防止めっき層について実施例1と同様にして元素の組成を分析した。この結果、腐食防止めっき層の材質は、Ni100質量%のNiであった。測定結果を表1に示す。
実施例1と同様にして図1に示す端子付き電線1を作製した。
実施例1のNi22質量%−Zn78質量%のNi−Zn合金試片に代えて、Ni100質量%の純Ni試片を用いた以外は、実施例1と同様にして、Ni100質量%の純Ni試片の自然電位SPNiを測定し、同試片のアノード分極曲線APCNi及びカソード分極曲線CPCNiを得た。
純Ni試片の自然電位SPNiは、−0.105[V vs.Ag−AgCl]であった。
Ni100質量%の純Ni試片のアノード分極曲線APCNiは、P−dグラフの横軸上における自然電位SPNi値である−0.105[V vs.Ag−AgCl]を起点としてこれより高電位方向かつ電流密度が上昇する方向に延びる曲線であった。また、カソード分極曲線CPCNiは、P−dグラフの横軸上における自然電位SPNi値である−0.105[V vs.Ag−AgCl]を起点としてこれより低電位方向かつ電流密度が上昇する方向に延びる曲線であった。
上記のように、純Al試片の自然電位SPAlである−0.794[V vs.Ag−AgCl]は、Ni100質量%の純Ni試片の自然電位SPNiである−0.105[V vs.Ag−AgCl]よりも、卑である。このため、P−dグラフ上において、横軸上の純Al試片の自然電位SPAlを起点として高電位方向に延びる純Al試片のアノード分極曲線APCAlと、横軸上のNi100質量%の純Ni試片の自然電位SPNiを起点として低電位方向に延びる純Ni試片のカソード分極曲線CPCNiとは、交わり、交点IPを有する。このAPCAlとCPCNiとの交点IPにおける電流密度DIP[A/cm2]は、純Al試片と純Ni試片とがガルバニック腐食した場合の腐食電流密度となる。そして、この腐食電流密度から、実施例1と同様にして、アルミニウムの腐食速度[μg/年]を算出することができる。
<スズめっき銅のガルバニック腐食におけるアルミニウムの腐食速度>
従来の、純銅製の圧着端子本体31の表面にスズめっきした圧着端子のガルバニック腐食を模して、純Sn試片を用いて自然電位を測定し、分極曲線を作成した。そして、純Sn試片の分極曲線と、実施例1の純Al試片の分極曲線と、を用いてガルバニック腐食におけるアルミニウムの腐食速度を算出した。具体的には、実施例1のNi22質量%−Zn78質量%のNi−Zn合金試片に代えて、Sn100質量%の純Sn試片を用いた以外は、実施例1と同様にして、Sn100質量%の純Sn試片の自然電位SPSnを測定し、アノード分極曲線APCSn、及びカソード分極曲線CPCSnを得た。
純Sn試片の自然電位SPSnは、−0.35[V vs.Ag−AgCl]であった。
Sn100質量%の純Sn試片のアノード分極曲線APCSnは、P−dグラフの横軸上における自然電位SPSn値である−0.35[V vs.Ag−AgCl]を起点としてこれより高電位方向かつ電流密度が上昇する方向に延びる曲線であった。また、カソード分極曲線CPCSnは、P−dグラフの横軸上における自然電位SPSn値である−0.35[V vs.Ag−AgCl]を起点としてこれより低電位方向かつ電流密度が上昇する方向に延びる曲線であった。
上記のように、純Al試片の自然電位SPAlである−0.794[V vs.Ag−AgCl]は、Sn100質量%の純Sn試片の自然電位SPSn値である−0.35[V vs.Ag−AgCl]よりも、卑である。このため、P−dグラフ上において、横軸上の純Al試片の自然電位SPAlを起点として高電位方向に延びる純Al試片のアノード分極曲線APCAlと、横軸上のSn100質量%の純Sn試片の自然電位SPSnを起点として低電位方向に延びる純Sn試片のカソード分極曲線CPCSnとは、交わり、交点IPを有する。このAPCAlとCPCSnとの交点IPにおける電流密度DIP[A/cm2]は、純Al試片と純Sn試片とがガルバニック腐食した場合の腐食電流密度となる。そして、この腐食電流密度から、実施例1と同様にして、アルミニウムの腐食速度[μg/年]を算出することができる。
次に、近似曲線Cと、参考例1のアルミニウムの腐食速度8.32×104[μg/年]とを比較し、近似曲線Cのうちで、参考例1のアルミニウムの腐食速度よりも腐食速度が小さくなる範囲を算出した。この結果、近似曲線Cのうちxが69質量%〜78質量%となる範囲(図5中のA質量%−B質量%間の範囲R)のNi−Zn合金のアルミニウムの腐食速度が、参考例1のアルミニウムの腐食速度よりも小さくなることが分かった。これは、圧着端子本体の表面に、Ni31質量%−Zn69質量%〜Ni22質量%−Zn78質量%の組成範囲内のNi−Zn合金で腐食防止めっき層を形成した圧着端子は、従来の表面がスズめっきされた圧着端子に比較して、アルミニウムの腐食速度が小さいことを示す。
2 ワイヤーハーネス
10 電線
11 導体
12 電線被覆材
20 圧着端子
21 電気接続部
22 電線接続部
23 繋ぎ部
24 導体圧着部
25 被覆材加締部
26 底板部
27 導体加締片
28 底板部
29 被覆材加締片
31 圧着端子本体
32 腐食防止めっき層
40 コネクタ
41 キャビティ
Claims (3)
- 導体及び前記導体を覆う電線被覆材を有する電線と、
前記電線の導体と電気的に接続される圧着端子本体と、この圧着端子本体の表面のうち少なくとも前記電線の導体と接触する部位に設けられた腐食防止めっき層と、を有する圧着端子と、
を備え、
前記導体は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、
前記腐食防止めっき層は、Zn含有量が69〜78質量%のNi−Zn合金からなることを特徴とする端子付き電線。 - 前記圧着端子本体は、銅、銅合金、及びステンレスからなる群より選ばれる少なくとも1種からなることを特徴とする請求項1に記載の端子付き電線。
- 請求項1又は2に記載の端子付き電線を含むことを特徴とするワイヤーハーネス。
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