JP6260363B2 - 端子付き被覆電線 - Google Patents

Description

本発明は、端子付き被覆電線に関し、さらに詳しくは、電線導体と端子金具の電気接続部の防食性に優れた端子付き被覆電線に関するものである。

自動車等の車両に配索される被覆電線の端末の電線導体には端子金具が接続されている。端子金具と被覆電線の電線導体とが電気的に接続された電気接続部における腐食を防止するため、例えば特許文献１には、電線導体に接続された端子金具が挿入係止されているコネクタ内にグリースを注入する技術が開示されている。

特開平０５−１５９８４６号公報

近年、自動車等の車両の軽量化などを目的として、電線導体の材料にアルミニウムやアルミニウム合金を用いることが検討されている。一方、端子金具の材料には銅や銅合金が用いられることが多い。また、端子金具の表面にはスズめっきなどのめっきが施されることが多い。つまり、電線導体と端子金具の材質が異なる場合が生じる。電線導体と端子金具の材質が異なると、その電気接続部で異種金属接触による腐食が発生する。このため、電気接続部を確実に防食することが求められる。

従来より使用されているグリースは、コネクタ内に密に注入しないと水の浸入を十分に防止することができない。防食効果を高めようとしてグリースの充填量を上げようとすると、本来防食の必要がない部分にまでグリースが塗布されてしまうことになる。さらに、過度の充填は、コネクタや電線のベタつきを招き、取り扱い性を低下させる。

そこで、グリースに代わる防食剤として樹脂を用いることが考えられる。しかし、端子金具の端面に塩水が付着すると、端子金具の端面の銅が溶解し、防食剤と端子金具の端面との間に電線導体へと至るリークパスが形成される。リークパスが形成されると、アルミニウムと銅のガルバニック腐食が起こり、電線導体が溶解して導通不良を起こす。

本発明の解決しようとする課題は、防食性能に優れる端子付き被覆電線を提供することにある。

上記課題を解決するため本発明に係る端子付き被覆電線は、端子金具と被覆電線の電線導体とが電気的に接続された電気接続部が、樹脂および受酸剤を含有する防食剤により覆われ、前記防食剤中の前記受酸剤の含有量が、前記樹脂１００質量部に対し、０．５〜７質量部の範囲内であることを要旨とするものである。

この場合、前記受酸剤としては、ハイドロタルサイト系化合物、金属酸化物、金属炭酸塩から選択された１種または２種以上を挙げることができる。

そして、前記防食剤は、ＪＩＳ Ｋ６８５０に準拠して測定される銅同士の重ね合わせ引張せん断強度が１．０ＭＰａ以上であることが好ましい。

また、前記防食剤に含有される樹脂は、オレフィン系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、（メタ）アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂から選択される１種または２種以上であることが好ましい。

そして、前記端子金具の母材が銅または銅合金で構成され、前記被覆電線の電線導体がアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成され、これらの電気接続部が異種金属接触部となることが好ましい。

本発明に係る端子付き被覆電線によれば、端子金具と被覆電線の電線導体とが電気的に接続された電気接続部を覆う防食剤が樹脂および受酸剤を含有し、防食剤中の受酸剤の含有量が、樹脂１００質量部に対し、０．５〜７質量部の範囲内であることから、防食性能に優れる。

本発明の端子付き被覆電線の一例の外観斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ線縦断面図である。 腐食試験方法を説明するための説明図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は本発明の端子付き被覆電線の一例を示す外観斜視図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ線縦断面図である。図１および図２に示すように、本発明の端子付き被覆電線１は、電線導体３が絶縁被覆（絶縁体）４により被覆された被覆電線２の電線導体３と端子金具５が電気接続部６により電気的に接続されている。

端子金具５は、相手側端子と接続される細長い平板からなるタブ状の接続部５１と、接続部５１の端部に延設形成されているワイヤバレル５２とインシュレーションバレル５３からなる電線固定部５４を有する。

電気接続部６では、被覆電線２の端末の絶縁被覆４を皮剥ぎして、電線導体３を露出させ、この露出させた電線導体３が端子金具５の片面側に圧着されて、被覆電線２と端子金具５が接続される。端子金具５のワイヤバレル５２を被覆電線２の電線導体３の上から加締め、電線導体３と端子金具５が電気的に接続される。又、端子金具５のインシュレーションバレル５３を、被覆電線２の絶縁被覆４の上から加締める。

端子付き被覆電線１において、一点鎖線で示した範囲が防食剤７により覆われている。なお、図１の電気接続部６は、防食剤７を透視した状態で示している。防食剤７は、絶縁被覆４から露出した電線導体３、端子金具５の露出した電線導体３に接触している部分、その接触部などに外部から塩水が浸入して金属部分が腐食するのを防止する。

防食剤７は、端子付き被覆電線１の軸方向については、絶縁被覆４から露出する電線導体３の先端より先の端子金具５の表面から、絶縁被覆４から露出する電線導体３より後の絶縁被覆４の表面を加締めているインシュレーションバレル５３よりもさらに後の絶縁被覆４の表面までの範囲を連続して覆っている。つまり、被覆電線２の先端２ａ側は、電線導体３の先端から端子金具５の接続部５１側にはみ出すように防食剤７で覆われている。端子金具５の後端５ａ側は、インシュレーションバレル５３の端部から被覆電線２の絶縁被覆４側にはみ出すように防食剤７で覆われている。そして、端子付き被覆電線１の周方向については、端子金具５の一方の側面５ｂから他方の側面５ｂまでワイヤバレル５２およびインシュレーションバレル５３の表面を含む範囲を連続して防食剤７が覆っている。また、インシュレーションバレル５３の後端５ａ側の端部と隣接する絶縁被覆４の表面は全周にわたって防食剤７で覆われ、端子金具５の後端５ａ側の端面も露出しないようにされている。なお、端子金具５の裏面５ｃは防食剤７で覆われなくてもよいし、覆われていてもよい。

そうすると、防食剤７の周端は、端子金具５の表面に接触する部分（３方）と、絶縁被覆４の表面に接触する部分（１方）と、から構成される。防食剤７の周端の大部分は端子金具５の表面に接触している。防食剤７の周端のうち金属と接触する部分は、すべて端子金具５の表面に接触する部分となっている。防食剤７の周端を経由して浸入する塩水は、端子金具５の表面と防食剤７との間か、絶縁被覆４の表面と防食剤７との間を経由するものである。したがって、防食剤７が防食性能に優れるためには、端子金具５の表面と防食剤７との間にリークパスが形成されないようにする必要がある。

端子金具５は、例えば金属製の板材をプレス加工することにより所定の形状に成形（加工）することができる。端子金具５を形成する金属製の板材（母材）は、銅または銅合金で構成される。端子金具５を形成する金属製の板材表面は、スズ、ニッケルなどの金属でめっき等により覆われていてもよい。

端子金具５は、少なくとも端面において、めっき等による金属被覆が存在しない部分が存在する。スズ、ニッケルなどの金属でめっき等により覆われていない金属製の板材から形成された端子金具５は、端面を含む全表面がめっき等による金属被覆が存在しない部分となる。スズ、ニッケルなどの金属でめっき等により覆われた金属製の板材から形成された端子金具５は、端面がめっき等による金属被覆が存在しない部分となる。端子金具５における端面は、金属製の板材をプレス加工するときの加工面（切断面）となる部分であり、スズ、ニッケルなどの金属でめっき等により覆われた金属製の板材も、端面において加工時に母材の金属が露出する。端子金具５における端面は、タブ状の接続部５１の先端面５１ａおよび両側面５１ａ，５１ａ、ワイヤバレル５２の両側面５２ａ，５２ａ、インシュレーションバレル５３の両側面５３ａ，５３ａである。インシュレーションバレル５３の側面５３ａのうち端子金具５の後端５ａ側は端子金具５の端部であり、この側面５３ａは全周にわたっている。

端子金具５のめっき等による金属被覆が存在しない部分に塩水が付着すると、この部分における銅が溶解する。端子金具５の金属被覆が存在しない部分が防食剤７により覆われていれば塩水と直接接触することはないが、タブ状の接続部５１は相手側端子と接続される部分であり、この全面を防食剤７で覆うことはできない。このため、少なくともタブ状の接続部５１の端面５１ｂには、金属被覆が存在せず、防食剤７にも覆われない部分が存在する。この部分に塩水が付着すると、この部分における銅が溶解する。そして、防食剤７の周端に隣接する端面５１ｂで銅が溶解すると、これに連なる端面５１ｂ，５２ａなどが徐々に腐食し、防食剤７で覆っている部分の内部に腐食が進行して、端子金具５と電線導体３の接触部に到達する。これにより、リークパスが形成される。

銅が溶解する原因は、塩水に含まれる塩化物イオンとプロトンが存在するためと推察する。端子金具５の端面５１ｂの銅は、空気中で酸化されて酸化銅の被膜を形成しているが、塩化物イオンはこの酸化銅を還元し、塩化銅となって銅を溶解させる。塩水中のプロトンは、酸化銅の溶解を加速させる。したがって、端子金具５の端面５１ｂの銅の溶解を抑えて端子金具５と電線導体３の接触部を防食するためには、塩化物イオンとプロトンによる銅の溶解を抑える必要がある。

防食剤７は、樹脂および受酸剤を含有する。受酸剤は、陰イオン交換性を有しており、塩素イオンを捕捉することができる。このため、端子金具５の端面５１ｂに接触する防食剤７に含まれる受酸剤により、塩化物イオンとプロトンによる銅の溶解を抑えることができる。

受酸剤としては、金属化合物が用いられる。受酸剤となる金属化合物としては、周期律表第ＩＩ族金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、カルボン酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、亜リン酸塩、周期律表第ＩＶＡ族金属の酸化物、塩基性炭酸塩、塩基性カルボン酸塩、塩基性亜リン酸塩、塩基性亜硫酸塩、三塩基性硫酸塩等が挙げられる。受酸剤としては、ハイドロタルサイト系化合物、金属酸化物、金属炭酸塩が好ましい。金属酸化物としては、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化鉛などが挙げられる。

ハイドロタルサイト系化合物は、炭酸イオンと塩素イオンが置き換わる。金属酸化物は、酸素イオンと塩素イオンが置き換わる。これらのうちでは、吸湿しにくいため、防食剤７の吸水率を上昇させにくいなどの観点から、ハイドロタルサイト系化合物が特に好ましい。また、金属酸化物のうちでは、生成する金属塩化物が比較的吸湿しにくいなどの観点から酸化亜鉛、酸化鉛が好ましい。

防食剤７に含まれる樹脂は、端子金具５や絶縁被覆４との接着性を確保するものである。樹脂としては、特に限定されるものではないが、端子金具５や絶縁被覆４との接着性に優れるなどの観点から、オレフィン系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、（メタ）アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上組み合わせて用いてもよい。これらの樹脂のうち硬化性樹脂は、最終的に硬化物とされる。

オレフィン系樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−αオレフィン共重合体、プロピレン−αオレフィン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、オレフィン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系ゴムなどが挙げられる。

エポキシ樹脂としては、フェノール類を原料とするビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、アルコール類等の脂肪族型エポキシ樹脂、アミン類を原料とするエポキシ樹脂、ｏ−クレゾールノボラック樹脂を原料とするクレゾールノボラックエポキシ樹脂などが挙げられる。

防食剤７は、端子金具５との接着性に優れることが必要である。したがって、防食剤７は、ＪＩＳ Ｋ６８５０に準拠して測定される銅同士の重ね合わせ引張せん断強度が１．０ＭＰａ以上であることが好ましい。より好ましくは１．５ＭＰａ以上、さらに好ましくは２．０ＭＰａ以上である。なお、ＪＩＳ Ｋ６８５０（「接着剤−剛性被着材の引張せん断接着強さ試験方法」）は、標準試験片を用いて、規定した調整及び試験条件下における、剛性被着材相互の接着接合物の重ね合わせ引張せん断強さを測定する方法について規定している。本願では、剛性被着材として銅板を用い、銅板同士に挟持される接着層として防食剤７を用い、試験片を作製することになる。

防食剤７中の受酸剤の含有量は、樹脂１００質量部に対し、０．５〜７質量部の範囲内とする。受酸剤の含有量が０．５質量部より少ないと、防食剤７に受酸剤を添加することによる防食効果が低下する。一方、受酸剤の含有量が７質量部より多いと、樹脂の接着性が低下して防食性能が低下する。受酸剤の含有量は、より好ましくは１質量部以上、さらに好ましくは２質量部以上である。

防食剤７は、塗布後の被膜の厚みが０．０１〜０．１ｍｍの範囲となるように塗布するのが好ましい。防食剤７の厚みが厚くなりすぎると、端子金具５をコネクタへ挿入し難くなる恐れがある。また防食剤７の厚みが薄くなりすぎると防食性能が不十分となる恐れがある。

防食剤７の塗布は、滴下法、塗布法、押し出し法等の公知の手段を用いることができる。また防食剤７の塗布の際、防食剤７を加熱、冷却等により温度調節してもよい。また、防食剤７の浸透性（塗布性）を高めるため、塗布する際には防食剤７を溶剤で希釈して液状にしてもよい。

以下、端子付き被覆電線１の各部について説明する。

被覆電線２の電線導体３は、複数の素線３ａが撚り合わされてなる撚線よりなる。この場合、撚線は、１種の金属素線より構成されていても良いし、２種以上の金属素線より構成されていても良い。また、撚線は、金属素線以外に、有機繊維よりなる素線などを含んでいても良い。なお、１種の金属素線より構成されるとは、撚線を構成する全ての金属素線が同じ金属材料よりなることをいい、２種以上の金属素線より構成されるとは、撚線中に互いに異なる金属材料よりなる金属素線を含んでいることをいう。撚線中には、被覆電線を補強するための補強線（テンションメンバ）等が含まれていても良い。

上記電線導体３を構成する金属素線の材料としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、もしくはこれらの材料に各種めっきが施された材料などを例示することができる。また、補強線としての金属素線の材料としては、銅合金、チタン、タングステン、ステンレスなどを例示することができる。また、補強線としての有機繊維としては、ケブラーなどを挙げることができる。

絶縁体４の材料としては、例えば、ゴム、ポリオレフィン、ＰＶＣ、熱可塑性エラストマーなどを挙げることができる。これらは単独で用いても良いし、２種以上混合して用いても良い。絶縁体４の材料中には、適宜、各種添加剤が添加されていても良い。添加剤としては、難燃剤、充填剤、着色剤等を挙げることができる。

以下に本発明の実施例、比較例を示す。なお、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。

（供試材料）
・オレフィン系樹脂：日立化成社製「ＹＨ１７１−７Ｐ」（ホットメルト接着剤）
・ポリアミド樹脂：ヘンケル社製「マクロメルト６８０１」（ホットメルト接着剤）
・ポリエステル樹脂：東亞合成社製「ＰＥＳ１２６Ｅ」
・（メタ）アクリル樹脂：スリーボンド社製「ＴＢ３０６２Ｕ」
・ウレタン樹脂：セメダイン社製「ＵＰ１００Ｂ」
・エポキシ樹脂：スリーボンド社製「ＴＢ２０２２」
・ハイドロタルサイト（受酸剤）：協和化学工業社製「ＤＨＴ−４Ａ」
・酸化亜鉛（受酸剤）：正同化学工業社製「活性亜鉛華ＡＺＯ」

（防食剤の調製）
表１に記載の配合となるように樹脂と受酸剤を混合することにより防食剤を調製した。

（接着強度の測定）
ＪＩＳ Ｋ６８５０に準拠し、剛性被着材相互の接着接合物の重ね合わせ引張せん断強さを測定した。剛性被着材として銅板を用い、銅板同士に挟持される接着層として防食剤を用いた。なお、防食剤が紫外線硬化性樹脂であるときは、一方の剛性被着材にアクリル板を用い、紫外線照射による硬化ができるようにした。

（防食性能の評価）
図３に示すように、２５ｍｍ×２５ｍｍ×０．６４ｍｍｔの銅板１１を用意し、銅板１１の表面中央に１０ｍｍ×１０ｍｍの範囲でアルミニウムを蒸着し、アルミニウムよりなる蒸着膜１２を形成した。この蒸着膜１２を覆うように、蒸着膜１２および蒸着膜１２が形成されている銅板１１の表面に防食剤を塗布して被膜１３を形成した（膜厚５０μｍ）。各防食剤につき５サンプル作製した。作製したサンプルについて、ＪＩＳ Ｃ００２３に準拠して塩水噴霧試験を９６時間実施した。５サンプルのすべてにおいて蒸着膜１２のアルミニウムが変色していないものを合格「○」とし、サンプルの１つでも蒸着膜１２のアルミニウムが変色しているものを不合格「×」とした。なお、アルミニウムの変色は目視にて調べた。

受酸剤を配合していない防食剤で被覆した比較例１〜６では、塩水噴霧試験により銅板１１の端面の銅が溶解し、腐食が内部に進行して、防食剤と銅板との間にリークパスができ、内部のアルミニウムが変色した。これに対し、受酸剤を配合した防食剤で被覆した実施例１〜１２では、塩水噴霧試験において銅板１１の端面の銅の溶解が抑えられ、内部のアルミニウムは変色しなかった。

そして、実施例４、１３、１４、比較例７は、受酸剤の配合量が異なっている。これらによれば、受酸剤の配合量が０．５〜７質量部の範囲において防食性能に優れることが確認された。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら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種々の改変が可能である。

１ 端子付き被覆電線
２ 被覆電線
３ 電線導体
４ 絶縁被覆（絶縁体）
５ 端子金具
６ 電気接続部
７ 防食剤

Claims (7)

1. 端子金具と被覆電線の電線導体とが電気的に接続された電気接続部が、樹脂および受酸剤を含有する防食剤により覆われ、
   前記防食剤中の前記受酸剤の含有量が、前記樹脂１００質量部に対し、０．５〜７質量部の範囲内であることを特徴とする端子付き被覆電線。
   ただし、前記樹脂が、酸を発生する樹脂を含む場合を除く。
2. 前記受酸剤が、ハイドロタルサイト系化合物、金属酸化物、金属炭酸塩から選択された１種または２種以上であることを特徴とする請求項１に記載の端子付き被覆電線。
3. 前記防食剤は、ＪＩＳ Ｋ６８５０に準拠して測定される銅同士の重ね合わせ引張せん断強度が１．０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の端子付き被覆電線。
4. 前記防食剤に含有される樹脂が、オレフィン系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、（メタ）アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂から選択される１種または２種以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の端子付き被覆電線。
5. 前記端子金具の母材が銅または銅合金で構成され、前記被覆電線の電線導体がアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成され、これらの電気接続部が異種金属接触部となることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の端子付き被覆電線。
6. 前記防食剤は、防錆剤を含有しないことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の端子付き被覆電線。
7. 前記端子金具は、母材の表面が金属被覆に覆われた材料よりなり、
   前記端子金具には、少なくとも前記電気接続部の前記防食剤に被覆された部位に隣接する箇所に、前記母材が前記金属被覆に覆われず、かつ前記防食剤に覆われずに露出した部位が存在することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の端子付き被覆電線。
   

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