JP6383379B2 - メッキ材および、このメッキ材を用いた端子 - Google Patents

Description

本発明は、メッキ材および、このメッキ材を用いた端子に関する。

自動車等の車両には種々の電子機器が搭載され、これらの電子機器に電力を供給したり、各種信号を伝達するために、端子を設けた電線やワイヤハーネスが多数用いられている。

従来、このような端子には、電気的特性の一種である接触抵抗の低減や耐食性の向上を目的に、例えば母材としての銅や銅合金上にＡｇメッキを施したメッキ材が用いられている（特許文献１等参照）。

ところで、銅や銅合金上にＡｇメッキを施しただけのメッキ材は、熱に弱いという難点があった。

そこで、図９（ａ）に示すように、耐熱性を向上させるために、Ｃｕ（銅）またはＣｕを主原料とする合金から構成される母材１０とＡｇメッキ層１１２との間にＮｉ（ニッケル）で構成される下地層１１１を設けた構成が知られている。

ここで、一般的にイオン化傾向の大きい金属と小さな金属とを接触させた場合に、ガルバニック腐食（異種金属腐食）が発生する。

上述の銅や銅合金上にＡｇメッキを施したメッキ材では、銅（Ｃｕ）と銀（Ａｇ）は酸化し難く、しかもイオン化傾向が比較的近い（図８に示すイオン化傾向の図表参照）ので、両者を接触させてもガルバニック腐食は発生し難かった。

これに対して、ニッケル（Ｎｉ）は銅（Ｃｕ）に比べ酸化し易く、イオン化傾向が比較的離れている（図８参照）ので電位差が比較的大きく、Ａｇめっき層１１２とＮｉ下地層１１１との接触によってガルバニック腐食が発生し、図９（ａ）に示すように、ピンホール１１２ａを通して表面１１２ｂまで腐食生成物（ＮｉＯ_３Ｓ）１５０が析出してしまうことがあった。

そのため、このメッキ材を端子に適用した場合に、Ａｇメッキ層１１２の表面１１２ａで構成される接触面の一部が絶縁物である腐食生成物１５０に覆われてしまい、接触抵抗が増加するという問題があった。

そこで、このような腐食生成物の析出を抑制するために、図９（ｂ）に示すように、Ａｇメッキ層１２０の厚さＨ１０を５μｍ以上と厚くする構成が提案されている。

また、図９（ｃ）に示すように、Ａｇメッキ層１２１の表面１２１ｂに腐食防止剤（或いは変色防止剤）を塗布し、Ａｇメッキ層１２１に自然発生的に存在するピンホール１２１ａまで埋めてしまう構成が提案されている。これにより、空気中の水分がＡｇメッキ層１２１とＮｉ下地層１１１との接触部に触れることを防止して、腐食生成物の析出を抑制していた。

特開２００２−３１７２９５号公報

しかしながら、上記従来技術には、次のような不都合があった。

まず、図９（ｂ）に示すように、Ａｇメッキ層１２０の厚さを５μｍ以上とする構成では、Ａｇ（銀）自体が比較的高額であるため、製造コストが嵩むという難点があった。

また、図９（ｃ）に示すように、Ａｇメッキ層１２１の表面１２１ｂに腐食防止剤等を塗布する構成では、腐食防止剤は粘性を有するので端子に適用した場合に挿抜力が高くなり、比較的小さな挿抜力が要求される小型端子には適用できないという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、比較的低コストで腐食生成物の析出を抑制でき、接触抵抗および挿抜力を低減することのできるメッキ材および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、請求項１に記載の発明に係るメッキ材は、ＣｕまたはＣｕを主原料とする合金で構成される母材に、Ｎｉで構成される下地層と、Ａｇメッキ層が順次形成されたメッキ材であって、前記下地層の厚さは、０．１μｍ〜１．０μｍで、且つ、前記Ａｇメッキ層の厚さは、１．０μｍ以下であり、前記Ａｇメッキ層の表面のビッカース硬度Ｈｖは６５以上であり、ＳＯ _２ 雰囲気下に数日程度放置後、接触荷重１Ｎを付与した際の接触抵抗値が１ｍΩ以下であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明に係る端子は、請求項１に記載のメッキ材を少なくとも摺動部に用いたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明に係る端子は、請求項２に記載の発明において、ＣｕまたはＣｕを主原料とする合金で構成される母材の厚さは、０．１５ｍｍ〜０．８ｍｍであることを特徴とする。

本発明によれば、比較的低コストで腐食生成物の析出を抑制できると共に、接触抵抗を低減できるメッキ材を提供することができる。

実施の形態に係るメッキ材の構成を示す模式的断面図である。 実施の形態に係るメッキ材における腐食生成物の析出状態を示す模式的断面図である。 Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇの組み合わせにおける電位差を示す図表である。 第１実施例に係るメッキ材の評価結果および外観を示す図表である。 第２実施例に係るメッキ材の評価結果および外観を示す図表である。 第３実施例に係るメッキ材の評価結果および外観を示す図表である。 比較例に係るメッキ材の評価結果および外観を示す図表である。 元素のイオン化傾向を示す図表である。 従来技術に係るメッキ材の構成を示す模式的断面図（ａ）〜（ｃ）である。

［実施の形態］
図１〜図３を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

［メッキ材の概略構成について］
図１は、実施の形態に係るメッキ材１の構成を示す模式的断面図、図２は、メッキ材１における腐食生成物５０の析出状態を示す模式的断面図である。

なお、図３は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇの組み合わせにおける電位差を示す図表である。

図１に示すように、本実施の形態に係るメッキ材１は、Ｃｕ（銅）またはＣｕを主原料とする合金で構成される母材１０に、Ｎｉ（ニッケル）で構成される下地層１１と、Ａｇメッキ層１２が順次形成されている。

そして、下地層１１の厚さ（Ｈ１）は、０．１μｍ〜１．０μｍで、且つ、Ａｇメッキ層１２の厚さ（Ｈ２）は、１．０μｍ以下とされている。

また、Ａｇメッキ層１２の表面のビッカース硬度Ｈｖは６５以上であり、ＳＯ_２雰囲気下に数日程度放置後、接触荷重１Ｎを付与した際の接触抵抗値が１ｍΩ以下であることが望ましい。なお、具体的な実施例の評価結果については、後述する。

ここで、図３に示すＮｉ、Ｃｕ、Ａｇの組み合わせにおける電位差を示す図表を参照すると、他の元素の組み合わせに比して、Ａｇ−Ｎｉの電位差が１．０５７Ｖと最も大きいことが分かる。

そのため、Ａｇ−Ｎｉの組み合わせに相当するＡｇメッキ層１２とＮｉ下地層１１との間で、Ｎｉの腐食生成物（ＮｉＯ_３Ｓ）が優先的に発生する。

本実施の形態に係るメッキ材１では、下地層１１の厚さ（Ｈ１）を０．１μｍ〜１．０μｍと意図的に薄くしているため、腐食生成物（ＮｉＯ_３Ｓ）の生成に供されるＮｉの量を少なく抑えることができる。

本実施の形態に係るメッキ材１では、このような仕組みにより、腐食生成物の析出を抑制することができる。従って、図２に示すように、腐食生成物（ＮｉＯ_３Ｓ）５０が発生した場合であってもＡｇメッキ層１２の表面１２ａまで達する量を低減することができる。

これにより、本実施の形態に係るメッキ材１を端子に適用した場合に、Ａｇメッキ層１２の表面１２ａで構成される接触面が腐食生成物５０に覆われて低減する事態を抑制することができ、接触抵抗を良好に保つことができる。

また、本実施の形態に係るメッキ材１によれば、従来のようにＡｇメッキ層を５μｍ以上に厚くする必要がなく、メッキに使用するＡｇ（銀）の量を低減することができ、製造コストを低廉化することができる。

また、本実施の形態に係るメッキ材１によれば、粘性を有する腐食防止剤や変色防止剤を表面に塗布する必要が無いので、挿抜力を低減することができ、小型の端子にも適用することができる。

［メッキ材の実施例について］
図４〜図６を参照して、本実施の形態に係るメッキ材１の実施例（第１実施例〜第３実施例）について説明する。

図４〜図６は、それぞれ第１実施例〜第３実施例に係るメッキ材の評価結果および外観を示す図表である。

なお、共通の評価条件として、ＳＯ_２雰囲気下に数日程度放置後、接触荷重１Ｎを付与した。

評価項目は、初期状態（各図表のグラフにおけるプロット線Ｂ）と、最終状態（各図表のグラフにおけるプロット線Ａ）についての接触抵抗（ｍΩ）と、腐食生成物の生成状態を外観で確認することである。

なお、各図表のグラフは、荷重−抵抗特性であり、接触抵抗（ｍΩ）と接触荷重（Ｎ）との関係をログスケールとリニアスケールで示したものある。

また、Ａｇ純度を示すＡｇメッキ層（表層メッキ）１２の表面のビッカース硬度Ｈｖは６５であり、Ａｇメッキ層１２の厚さ（Ｈ２）は、１μｍとした。

（第１実施例）
図４に示す第１実施例は、Ｎｉ下地層１１の厚さを０．１μｍとした場合である。

ログスケールとリニアスケールを見ると分かるように、接触荷重が１Ｎとなった際の接触抵抗は、１ｍΩ以下となっている。

また、外観を示す撮像図を見ると分かるように、視認できる腐食生成物は確認できない。

なお、撮像図の略中央に見えるのは、エンボス加工された突起である（他の実施例においても同じ）。また、その他の撮像物は不純物である。

（第２実施例）
図５に示す第２実施例は、Ｎｉ下地層１１の厚さを０．５μｍとした場合である。

ログスケールとリニアスケールを見ると分かるように、接触荷重が１Ｎとなった際の接触抵抗は、１ｍΩ以下となっている。

また、外観を示す撮像図を見ると分かるように、比較的小さな腐食生成物（ＮｉＯ_３Ｓ）が確認されるが、量的には後述する比較例（図７）との対比で微量であるといえる。

（第３実施例）
図６に示す第３実施例は、Ｎｉ下地層１１の厚さを１μｍとした場合である。

ログスケールとリニアスケールを見ると分かるように、接触荷重が１Ｎとなった際の接触抵抗は、１ｍΩ以下となっている。

また、外観を示す撮像図を見ると分かるように、腐食生成物（ＮｉＯ_３Ｓ）が数個程度確認されるが、第２実施例と同様に、量的には後述する比較例（図７）との対比で微量であるといえる。

［メッキ材の比較例について］
図７を参照して、比較例に係るメッキ材について簡単に説明する。

なお、評価条件等は、上述の実施例と同様である。

図７に示す比較例は、Ｎｉ下地層１１の厚さを３μｍとした場合である。

図７のグラフに示すように、接触荷重が１Ｎとなった際の接触抵抗は、１ｍΩ以下を保てていない。

比較例に係るメッキ材では、外観を示す撮像図を見ると分かるように、腐食生成物（ＮｉＯ_３Ｓ）が大小、多数にわたって確認される。したがって、比較例に係るメッキ材を端子に用いた場合には、端子表面の一部が腐食生成物で覆われる虞があり、その場合には端子の接触抵抗が大きくなってしまうという不都合がある。

以上述べたように、第１実施例〜第３実施例に係るメッキ材では、ＳＯ_２雰囲気下に数日程度放置後、接触荷重１Ｎを付与した際の接触抵抗値が１ｍΩ以下を示し、端子に適用した場合にも良好な接触抵抗を確保することができる。

さらに、第１実施例〜第３実施例に係るメッキ材では、腐食生成物（ＮｉＯ_３Ｓ）の析出も比較的少量に抑えることができる。

そのため、第１実施例〜第３実施例に係るメッキ材を端子に適用した場合に、前出の図２に示すように、腐食生成物（ＮｉＯ_３Ｓ）５０が発生してもＡｇメッキ層１２の表面１２ａまで達する量を低減することができる。

これにより、Ａｇメッキ層１２の表面１２ａで構成される接触面が腐食生成物５０に覆われて低減する事態を抑制することができ、端子の接触抵抗を良好に保つことができる。

［端子への適用について］
第１実施例〜第３実施例などに示す本実施の形態に係るメッキ材１は、車両用の端子等に幅広く適用することが可能である。

この際に、本実施の形態に係るメッキ材１を端子の少なくとも摺動部に用いるようにするとよい。これにより、端子の接触抵抗を良好に保つことができる。

端子を製造する際に、ＣｕまたはＣｕを主原料とする合金で構成される母材１０の厚さは、０．１５ｍｍ〜０．８ｍｍとするとよい。

以上、本発明のメッキ材を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

１…メッキ材
１０…母材
１１…下地層（Ｎｉ下地層）
１２…Ａｇメッキ層
１２ａ…表面
５０…腐食生成物

Claims (3)

1. ＣｕまたはＣｕを主原料とする合金で構成される母材に、Ｎｉで構成される下地層と、Ａｇメッキ層が順次形成されたメッキ材であって、
   前記下地層の厚さは、０．１μｍ〜１．０μｍで、且つ、
   前記Ａｇメッキ層の厚さは、１．０μｍ以下であり、
   前記Ａｇメッキ層の表面のビッカース硬度Ｈｖは６５以上であり、ＳＯ _２ 雰囲気下に数日程度放置後、接触荷重１Ｎを付与した際の接触抵抗値が１ｍΩ以下であることを特徴とするメッキ材。
2. 請求項１に記載のメッキ材を少なくとも摺動部に用いたことを特徴とする端子。
3. ＣｕまたはＣｕを主原料とする合金で構成される母材の厚さは、０．１５ｍｍ〜０．８ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載の端子。