JP7216843B2 - 電解環境において電気的接続を行うための電気コネクタおよび方法 - Google Patents

Description

本開示は、一般に、電気コネクタに関し、より詳細には、電解環境で使用するための自己絶縁接点を有する電気コネクタに関する。

水汚染を回避するために、嵌合接点を有する従来の電気コネクタは、Ｏリングまたはガスケットによってシールされてもよい。これらの設計は、一般に乾燥した環境において良好に働くことができるが、いくつかの用途では、非乾燥または湿潤環境で電気コネクタを利用する必要がある。例えば、船舶、潜水艦、水中機器の電気コネクタは水中に沈められてもよい。水は、電気的な漏洩経路を作り出すことができ、電気的に導通するコネクタの接点を腐食によって、あるいは絶縁性塩または不純物のコネクタ上への沈着によって損傷させることができる。このように、水中嵌合時及び水中嵌合後においてコネクタの活電部から水を排除することが望ましい。

水中での嵌合または湿潤環境での嵌合に対処する従来のコネクタは複雑であってもよい。このようなコネクタは、例えば、オイルまたは誘電体ゲルで充填されてもよく、例えば、動的シールやスプリングのような多くの小さな部品を有していてもよい。少なくともある程度には、その複雑さに起因して、従来のコネクタは、組立および修復することが困難であり得る。このようなコネクタは、製造および交換のために高価であり得る。また、油を含むコネクタにおける繰り返しの接続と切断は、汚染、油の漏れ、または他の問題につながる可能性がある。水中の電気接続を行う一つの方法は、例えば、米国特許第９８９３４６０号明細書に開示されているように、全体がニオブのような遷移金属から作られた固体接点を使用することによって行われ、その開示は、参照によりその全体が本出願に組み込まれる。

本明細書に開示されるのは、例えば、水中アプリケーションにおいて電力を供給するために、電解環境において電気的接続を行うための改良された電気コネクタおよび方法である。

第１の態様によれば、電気コネクタが提供される。電気コネクタは、第１および第２の嵌合接点を備える。前記第１の電気接点は、第１の材料からなる第１の基板と、前記第１の基板を覆う第２の材料からなる第１の導電性コーティングとを含む。前記第２の材料は、前記第１の電気接点が電解環境に浸漬されたときに、前記第１の導電性コーティング上に非導電性の不動態化層を形成するのに十分な量の遷移金属を含む。前記第２の電気接点は、第３の材料からなる第２の基板と、前記第２の基板を覆う第４の材料からなる第２の導電性コーティングとを含む。前記第４の材料は、前記第２の電気接点が電解環境に浸漬されたときに、前記第２の導電性コーティング上に非導電性の不動態化層を形成するのに十分な量の遷移金属を含む。前記第１の材料および前記第３の材料は、それぞれ前記第２の材料および前記第４の材料とは異なる。例えば、前記第１の材料および前記第３の材料が電解環境に浸漬されたときに非導電性の不動態化層を形成することができない可能性があり、前記第１の導電性コーティングおよび前記第２の導電性コーティングの初期厚さは、前記第１の電気接点および前記第２の電気接点を結合および解除することに伴う摩耗が、前記第１の基板および前記第２の基板のいずれかを露出させないようなものである。

第２の態様によれば、電解環境において電気的接続を行う方法が提供される。この方法は、第１の電気接点の第１の導電性コーティング上に前記第１の電気接点を電解環境に浸漬することによって非導電性の不動態化層を形成する工程を含み、前記第１の電気接点は、前記第１の導電性コーティングとは異なる第１の材料からなる第１の基板を含み（例えば、それは前記電解環境に晒されたときに非導電性の不動態化層を形成することができない可能性がある）、前記第１の導電性コーティングは、前記第１の電気接点を前記電解環境に浸漬したときに前記第１の導電性コーティング上に非導電性の不動態化層を形成するのに十分な量の遷移金属を含む第２の材料から形成されており、第２の電気接点の第２の導電性コーティング上に前記第２の電気接点を電解環境に浸漬することによって非導電性の不動態化層を形成する工程を含み、前記第２の電気接点は、前記第２の導電性コーティングとは異なる第３の材料からなる第２の基板を含み（例えば、それは前記電解環境に晒されたときに非導電性の不動態化層を形成することができない可能性がある）、前記第２の導電性コーティングは、前記第２の電気接点を前記電解環境に浸漬したときに前記第２の導電性コーティング上に非導電性の不動態化層を形成するのに十分な量の遷移金属を含む第４の材料から形成され、前記電解環境において前記第１の電気接点と前記第２の電気接点とを嵌合させる工程を含み、前記嵌合の間、前記非導電性の不動態化層の十分な部分が除去されて、前記導電性コーティングが電気を導通させ、前記電解環境において前記第１の電気接点と前記第２の電気接点を横切って電力を印加する工程を含み、前記電解環境において前記第１の電気接点と前記第２の電気接点との嵌合を解除する工程を含み、前記第１の導電性コーティングおよび前記第２の導電性コーティングの初期厚さは、前記第１の電気接点および前記第２の電気接点を結合および解除することに伴う摩耗が、前記第１の基板および前記第２の基板のいずれかを露出させないようなものである。

特定の特性を有する基板に各接点を形成し、非導電性の不動態化層を形成可能な導電性コーティングで被覆することにより、より確実かつ経済的に電解環境における電気的接続を行うことができる。例えば、基板は、自己不動態化導電性コーティングよりも大きい、またはよりよい機械的性質（例えば、剛性、降伏強度、極限強度）を有していてもよく、それによって接続の機械的信頼性を向上させる。また、基板は、導電性コーティングよりも大きな導電性を有することができ、それによって、接続の電気的性能を向上させることができる。さらに、導電性コーティング材料よりも低コストの基板材料を使用して、コネクタのコストを低減することができる。例えば、基板は、金属（例えば、銅、黄銅、アルミニウム、鋼、またはチタン）または非導電性材料（例えば、セラミック、ガラス、またはポリマー）を含む材料から形成されてもよく、自己不動態化導電性コーティングは、遷移金属（例えば、ニオブ、タンタル、およびそれらの合金）から形成されてもよい。遷移金属は他のタイプの導体よりも高価になる傾向があるので、接点のそれぞれの非接触部分よりも接点のそれぞれの接触部分の厚さを厚くすることは、性能を損なうことなく、コネクタのコストを低減することができる。

以下、本発明の例示的な実施形態を、以下の図面を参照して説明するが、これらの図面において、同様の参照番号は、同様の構成要素を示すために利用される。

本発明の例示的な実施形態による自己不動態化接点を有する電気コネクタの図である。 図１の電気コネクタにおける２－２線による接点の断面図である。 図３は、本発明の例示的な実施形態による、自己不動態化接点を有する電気コネクタを用いた水中航走体および充電台の平面図である。 図４は、本発明の例示的な実施形態による、自己不動態化接点を有する電気コネクタを用いた水中航走体および充電台の平面図である。 図３のコネクタの接点における５－５線による平面図である。 図３のコネクタの接点における６－６線による平面図である。 図４の接点における７－７線による断面図である。

本開示は、水中または他の電解環境において電気的接続を行うための電気コネクタおよび方法に関する。このような電気的接続は、限定されないが、電力、信号、および／またはデータを供給することを含む様々な目的のために行うことができる。以下により詳細に説明するように、例示的な実施形態は、電流漏洩または他の悪影響を伴うことなく、電気コネクタを電解環境で接続および切断することを容易にする。用語“電解環境”は、本明細書で広く使用されて、リーク電流の流れを維持するのに十分なミネラル含有量を含む水域（例えば、海水、井戸水、湖水、河川水）のような、環境中のイオンに解離して電気を伝導する電解質を含むあらゆる環境を意味する。

図１は、本発明による電気コネクタ１００の例示的な実施形態を、電解環境１０１において切断された状況または状態で示す。電気コネクタ１００は、第１の電気接点１０４（ａ）を含む第１のハウジング１０２（ａ）と、第１の電気接点と嵌合するように構成された第２の電気接点１０４（ｂ）を含む第２のハウジング１０２（ｂ）とを含む。第１の電気接点１０４（ａ）は、第１のワイヤまたは導体１０８（ａ）を介して電源１０６の陽極（正）端子に接続され、第２の電気接点１０４（ｂ）は、第２のワイヤまたは導体１０８（ｂ）を介して負荷１１０の陽極（正）端子に接続されていることが示されている。負荷１１０の陰極（負）端子から電源１０６の陰極（負）端子へのリターン経路は、同じ電気コネクタまたは別個の電気コネクタにおける追加の接点を介して形成されてもよい。別個の電気コネクタが回路を完成するために使用される場合、別個の電気コネクタは、（例えば、本明細書に記載されるような）電解環境内に配置されるように構成されてもよいし、または電解環境の外側で使用するように構成されてもよい。本発明による電気コネクタを使用することができる回路の例は、米国特許第９８９３４６０号明細書および２０１８年１１月２６日に出願された米国特許出願第１６／２００１４７号に示されおよび／または記載されており、これらの開示は、参照により本出願に組み込まれる。

図１に示す例示的な実施形態では、第１の電気接点１０４（ａ）は、ピンまたはプラグの形態の雄接点であり、第２の電気接点１０４（ｂ）は、ピンまたはプラグを受容するように構成されたソケットの形態の雌接点である。ピンとソケットは、嵌合して電気的接続を形成するときにピンとソケットの導電部が互いに接触するように構成されている。電気コネクタがピンおよびソケット形の接点を有することが示されているが、限定されず、端子台、バインディングポスト、ブレード、リング、スペード形、クリップ、プレート、同軸接点、および前述の組み合わせを含む他のタイプの接点を使用することができることが理解されるであろう。用語“嵌合”は、ここでは、物理的に接続または接触を意味するために広く使用されている。

図１に示す例示的な実施形態におけるコネクタハウジング１０２（ａ）および１０２（ｂ）は、それぞれ、電気接点１０４（ａ）および１０４（ｂ）の非嵌合端部を装着または保持するように構成されている。図１のコネクタハウジング１０２（ａ）および１０２（ｂ）は、電気接点１０４（ａ）および１０４（ｂ）、または電気接点と接続するワイヤ１０８（ａ）および１０８（ｂ）の露出された（例えば、絶縁されていない）端部に接触することなく電気コネクタ１００の取り扱いを容易にするように構成されている。いくつかの実施形態では、コネクタハウジングは、（例えば、一方のハウジングに外部ねじ山を設け、他方のハウジングに内部ねじ山を設けることによって、または一方のハウジングにピンを設け、他方のハウジングにピンを受け入れるためのスロットを設けることによって、または一方のハウジングを他方のハウジング内に摩擦嵌合するように構成することによって、その他公知の結合法によって）互いに接続するように構成することができる。いくつかの実施形態では、ハウジングは、別の構造体に取り付けられるように構成されてもよい（例えば、水中装置又は航走体）。例えば、ハウジングは、穴が形成されたプレートを含んでいてもよく、この穴は、ハウジング／接点アセンブリをねじ又はボルトで構造物に取り付けることを可能にする。コネクタハウジングは、ある種の用途において有利であり得るが、ハウジングは任意であり、電気コネクタは、（例えば、示されるような）両方がハウジングを有する接点、ハウジングを有する一方の接点とハウジングを有さない他方の接点、または何れもハウジングを有さない接点により製造され得ることが理解されるであろう。電気コネクタが１対以上の嵌合接点（すなわち、複数の電気的接続を作るため）を含み、１組の接点の整列を維持し、より迅速な接続および切断を可能にする場合には、コネクタハウジングが有利であり得ることが理解されるであろう。

図２は、第１の電気接点１０４（ａ）における２－２線による断面図である。第２の電気接点１０４（ｂ）は、同様の断面を有することができる。例示的な実施形態では、電気接点は、基板１１２と、基板を覆う導電性コーティング１１４とを有する。第１の電気接点１０４（ａ）は、第１の材料からなる第１の基板１１２ａと、第１の基板１１２ａを覆う第２の材料からなる第１の導電性コーティング１１４ａを有する。第２の電気接点１０４（ｂ）は、第３の材料からなる第２の基板１１２ｂと、第２の基板１１２ｂを覆う第４の材料からなる第２の導電性コーティング１１４ｂとを有する。図示の実施形態では、導電性コーティング１１４は、電気的接続が接続または切断されたときに、基板が電解環境に晒されるのを防止するために、基板全体を覆う。これは、基板が導電性であるが、自己不動態化されていない場合に特に有利である。他の実施形態では、例えば、基板が導電性でない場合には、導電性コーティングは、基板の一部（例えば、接触部分）のみを覆うことができ、電気コネクタが接続または切断されたときに、基板の他の部分（例えば、非接触部分）が電解環境に露出することができる。

導電性コーティング１１４（第１の導電性コーティング１１４ａおよび第２の導電性コーティング１１４ｂ）は、電気コネクタを電解環境で接続または切断する際の電流漏れの可能性を低減するために、好ましくは、十分な量の自己不動態化遷移金属（例えば、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）またはイリジウム（Ｉｒ））を含む導電性材料（第２の材料および第４の材料）から形成され、電解環境に浸漬したときに非導電性の不動態化層を形成する性質を有する。例えば、導電性コーティング１１４は、純粋なニオブのような純粋な遷移金属、商業グレードのニオブのようなわずかに純粋でない遷移金属の合金（他の材料のわずかな割合のみを含む）、ニオブの合金（例えば、重量で９９％のニオブ‐１％のジルコニウムのような）、または任意の割合の任意の遷移金属の混合物（例えば、重量で５０％のニオブ‐５０％のタンタルのような）から作ることができる。好ましくは、導電性コーティングは、少なくとも重量で５０％の遷移金属（または重量で５０％の遷移金属の組み合わせ）を含み、電解環境において、効果的に非導電性である不動態化層の形成を確実にする。

基板１１２（第１の基板１１２ａおよび第２の基板１１２ｂ）は、上述したように、第１の材料および第３の材料である導電性材料または非導電性材料で形成することができる。基板１１２に使用することができる導電性材料の例には、限定されないが、以下が含まれる。（１）全体が導電性自己不動態化材料から作られた接点と比較して接点の剛性、導電性または熱伝導性を改善するための銅または黄銅、（２）全体が導電性自己不動態化材料から形成された接点と比較して接点の剛性を増加させるためのチタン合金、（３）全体が導電性自己不動態化材料から形成された接点と比較して接点の導電性または熱伝導性を改善するためのアルミニウム合金、（４）全体が導電性自己不動態化材料から形成された接点と比較して接点の剛性を向上させるためのばね鋼、または（５）全体が導電性自己不動態化材料から形成された接点と比較して、接点の降伏強度を向上させるための黄銅またはばね鋼。基板１１２に使用することができる非導電性材料の例には、限定されないが、以下が含まれる。（１）全体が導電性自己不動態化材料から作られた接点と比較して、接点の剛性を向上させるためのセラミックまたはガラス、または（２）全体が導電性自己不動態化材料から形成された接点と比較して、接点の可撓性を改善するためのポリマー。

導電性基板が接点に使用される場合、導電性コーティング１１４は、好ましくは、覆われなければ電解環境に晒される基板１１２の部分を完全に覆う。基板が導電性であるか非導電性であるかにかかわらず、コーティング１１４は、導電性を維持するのに十分な厚さでなければならず、接点の寿命にわたってコーティングを介した電解質の浸透を防止すべきである。すなわち、導電性コーティング１１４の初期厚さは、接点の結合および解除に伴う摩耗がコーティングの下の基板材料を露出させないことを確実にするために十分に厚くなければならない。一方、導電性コーティング１１４は、基板１１２の特性が接点のコスト、電気的性能および／または機械的性能を支配するように十分に薄いことが好ましい。例えば、プロセス変動および起こり得るコーティングの不具合の大きさに応じて、導電性コーティング１１４の初期厚さは、２５ミクロンから基板厚さの５０％までの範囲とすることができる。

好ましい実施形態では、コーティングされた接点は、コーティング材料の電気化学的性質を依然として提供しながら、全体がコーティング材料から作られた固体接点よりも、改善された機械的特性、低い電気抵抗、および低いコストを有するように構成される。本明細書に記載されるようにコーティングされた接点は、全体がコーティング材料から形成された接点に対して優れた特性を有することが好ましい。

コーティングされた接点が純粋なコーティング材料から作られた接点よりも有利な利点を提供するために、コーティングされた接点の有効剛性（ヤング率）は、好ましくは、純粋なコーティング材料の剛性の少なくとも１２５％であるべきであり、および／または有効熱伝導率は、好ましくは、純粋なコーティング材料の熱伝導率の少なくとも１２５％であるべきであり、および／または電気伝導率は、好ましくは、純粋なコーティング材料の少なくとも１２５％であるべきであり、および／または有効降伏強度は、好ましくは、純粋なコーティング材料の少なくとも１２５％であるべきであり、および／または有効引張強度は、好ましくは、純粋なコーティング材料の少なくとも１２５％であるべきである。コーティングは、好ましくは本質的に欠陥のない、すなわち、イオンがコーティング中の不具合または多孔性を介してコア材料と接触することができないようにすべきである。

例えば、一実施形態では、改善された機械的特性、より低い電気抵抗、および低減されたコストは、より厚い銅合金コア（例えば、少なくとも２５０ミクロンの厚さ）の上にニオブ金属の薄い（例えば、２５ミクロン）コーティングを接触させることによって達成され得る。前の例では、基板が銅‐ベリリウム合金製であれば、機械的特性をさらに向上させることができる。接点のコストは、コーティングがより安価な材料の上に置かれた場合に、コーティング材料から作られた固体接点よりも低くてもよい。この例は、鋼コア上にニオブ金属を被覆するであろう。

コーティングが非導電性コア上に適用される接点の場合には、コーティングは、好ましくは、アプリケーションのために十分な導電性を提供するのに十分な厚さであるべきであり、コア材料は、コーティング材料からのみ形成された接点よりも、機械的特性および／またはコストの点で有利ではない。例えば、コーティング厚さは、コーティングされた接点の断面の４０％以下であることが好ましい。

基板上に自己不動態化導電性コーティングを適用するために使用され得るコーティングまたは被覆工程のいくつかの例には、電気めっき、爆発圧着、共延伸、共圧延、真空ろう付け、コールドスプレー法、プラズマ溶射、高速‐オキシ‐燃料（ＨＶＯＦ）溶射、プラズマ蒸着（ＰＶＤ）、締まり嵌めまたは焼き嵌め、溶接被覆、粉末焼結、スパッタリング、および被覆材料の外殻へのコアの鋳込みが含まれるが、これらに限定されない。

さらに、自己不動態化導電性コーティングの厚さは、接点の表面領域にわたって一定である必要はないことが理解されるべきである。コーティングは、基板特性が支配的であることが望ましい領域において損傷およびより薄い可能性がある領域において厚くてもよい。

また、上述した陽極（正）の電気接点１０４（ａ），１０４（ｂ）を、負荷１１０および電源１０６の陰極（負）端子に接続された他の接点と組み合わせて使用する場合、陰極接点は、上述した陽極接点と同じ構成であってもよいし、異なる構成であってもよいことを理解されたい。例えば、陰極接点は、自己不動態化されておらず、且つ陽極接点と同一または異なる電解質であってもよい導電性材料から全体が形成されてもよい。

使用時には、コネクタ１００の第１の電気接点１０４（ａ）を電源の正（陽極）端子に接続し、第２の電気接点１０４（ｂ）を負荷１１０の正（陽極）端子に接続してもよい。コネクタ１００の電気接点１０４（ａ）および１０４（ｂ）を電解環境１０１に配置してもよい。例えば、コネクタ１００は、電気接点１０４（ａ）および１０４（ｂ）が電解環境に露出するように、切断された状況または状態で電解環境に浸漬されてもよい。電気接点１０４（ａ）および１０４（ｂ）の電解環境への露出により、各接点上の自己不動態化導電性コーティング１１４が不動態化層１１６を成長させて、電解環境からの絶縁をもたらし、環境内へ露出した接点からのリーク電流を防止する。電気接点１０４（ａ）および１０４（ｂ）は、電解環境に晒されるコーティング１１４の任意の領域において、それ自体の絶縁を効果的に“成長”させる。したがって、例えば、従来の湿式嵌合コネクタにおけるように、水を排除するために複雑なシールおよびオイルに頼るのではなく、コネクタ１００は、電気接点１０４（ａ）および１０４（ｂ）と接触している水を利用して絶縁を形成することができる。不動態化層が形成された後、電気接点１０４（ａ）および１０４（ｂ）からのリーク電流は、実質的にゼロ電流に向かって減少する。

コネクタの電気接点１０４（ａ）および１０４（ｂ）は、接点を整合させて、それらが嵌合するまで互いの方向に案内することによって嵌合することができる。コネクタ１００がハウジング１０２（ａ）および１０２（ｂ）を含む場合、ユーザは、接点をより容易に位置合わせし、接点に接触することなく嵌合させるためにハウジングを把持することができる。各接点上の非導電性の不動態化層１１６の少なくとも一部は、接点が嵌合されたときに、例えば、削りおよび／または摩耗によって物理的に除去される。“物理的に除去される”という用語は、完全に除去される、またはほとんど除去されると解釈されるべきである（例えば、半導体様の性質を示すのに十分に薄い非導電性の不動態化層の一部が残ることがある）。また、接点の嵌合を解除したときに導電性コーティングの一部が変換されて不動態化層を再形成することも発見された、しかしながら、接点は、上述したように、好ましくは、絶縁不動態化層を成長させるのに十分な厚さを有する自己不動態化導電性コーティングを有するように構成され、接続および切断の存続期間にわたって低抵抗電気接続を確立するように構成される。不動態化層１１６の除去は、各接点上の導電性コーティング１１４を露出させ、各不動態化層が除去された電気接点１０４（ａ）および１０４（ｂ）の間に低抵抗の電気的接続を形成することができる。低抵抗接続は、電力および／またはデータを交換することができる電気的接続（電気媒体）を提供する。

コネクタ１００が電解環境で切断された場合、自己不動態化導電性コーティング１１４の一部は、不動態化層を再形成するように変換されるが、コーティングの厚さは、接点上の不動態化層１１６を再成長させるのに十分な量の遷移金属が残るような厚さである。不動態化層１１６は、電解環境からの絶縁を提供し、環境内へ露出したコンタクトからの電流漏れを防止するのに役立つ。

図３および図４は、本発明の例示的な実施形態による電気コネクタ１００’を利用した水中航走体１２０および充電台１２２の部分的な平面図である。いくつかの実施形態では、水中航走体１２０は、１つ以上の再充電可能なバッテリによって給電され、再充電可能なバッテリおよび充電回路（負荷１１０）を含む海底または水中ドローンであってもよい。水中航走体１２０は、凸状の外面を有していてもよく、充電台１２２は、水中航走体のドックとなるように構成された凹面を有していてもよい。水中航走体１２０は、電気コネクタ１００’が接続されていない図３において非ドッキングの状況または状態で示されており、電気コネクタ１００’が接続され、負荷１１０に含まれる１以上のバッテリが充電されている図４においてドッキングの状況または状態で示されている。

充電台１２２は、電源（図示せず）の正（陽極）端子に接続された第１の電気接点１０４（ａ）’と、電源の負（陰極）端子に接続された第２の電気接点１０４（ｂ）’とを含む。水中航走体は、第１の電気接点１０４（ａ）’と嵌合するように構成された第３の電気接点１０４（ｃ）’と、第２の電気接点１０４（ｂ）’と嵌合するように構成された第４の電気接点１０４（ｄ）’とを搭載する。第１および第３の電気接点１０４（ａ）’，１０４（ｃ）’は、第１の電気コネクタを含み、第２および第４の電気接点１０４（ｂ）’，１０４（ｄ）’は、第２の電気コネクタを含む。例示的な実施形態では、第３の電気接点１０４（ｃ）’は、負荷１１０の正（陽極）端子に接続され、第４の電気接点１０４（ｄ）’は、負荷の負（陰極）端子に接続されてもよい。

図３および図４は、電気接点１０４（ａ）’‐１０４（ｄ）’の部分的な端面図を示し、水中航走体１２０の前方から後部を見ている。図５および図６は、それぞれ電気接点１０４（ａ）’，１０４（ｃ）’の側面図を示している。図７は、図４の７‐７線を通る電気接点１０４（ａ）’，１０４（ｃ）’の断面図を示している。例示的な実施形態における電気接点１０４（ａ）’‐１０４（ｄ）’は、水中航走体１２０の長手方向軸に平行に配向された細長い条片またはレールであることが分かる。電気接点１０４（ａ）’‐１０４（ｄ）’は、上述した電気接点１０４（ａ）および１０４（ｂ）のような断面形状を有していてもよい。すなわち、電気接点は、上述したように、導電性または非導電性の基板１１２および自己不動態化導電性コーティング１１４を含むことができる。しかし、いくつかの実施形態では、陰極（負）の電気接点１０４（ｂ）’および１０４（ｄ）’は、上述の陽極の電気接点１０４（ａ）および１０４（ｂ）とは異なる構成であってもよい。例えば、陰極の電気接点は、全体が自己不動態化されていない導電性材料を用いて形成されてもよい。

図４、図５および図７を比較すると、ドッキング操作に起因する摩耗により電気接点１０４（ａ）’，１０４（ｃ）’の接触点には、不動態化層１１６はほとんどまたは全く残されていないことがわかる。したがって、導電性コーティング１１４は、相互に十分に接触して、接続を横切って電気が伝導することを可能にする。接点の非接触側の不動態化層１１６は依然として無傷であることに留意されたい。さらに、この例では、接点の接触側の自己不動態化導電性コーティングの厚さは、非接触側の厚さよりも厚いことに留意されたい。

上に記載されたおよび図面に示された例示的な実施形態は、本発明を実施する多くの方法のうちのいくつかのみを表すことが理解されるであろう。当業者には、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、多くの変更および変形が明らかであろう。

Claims (20)

1. 電気コネクタであって、
   第１の材料からなる第１の基板と、前記第１の基板を覆う第２の材料からなる第１の導電性コーティングとを含む第１の電気接点と、
   前記第１の電気接点と嵌合するように構成された第２の電気接点を含み、
   前記第２の材料は、前記第１の電気接点が電解環境に浸漬されたときに、前記第１の導電性コーティング上に非導電性の不動態化層を形成するのに十分な量の遷移金属を含んでおり、
   前記第２の電気接点は、第３の材料からなる第２の基板と、前記第２の基板を覆う第４の材料からなる第２の導電性コーティングとを含み、前記第４の材料は、前記第２の電気接点が電解環境に浸漬されたときに、前記第２の導電性コーティング上に非導電性の不動態化層を形成するのに十分な量の遷移金属を含んでおり、
   前記第１の材料および前記第３の材料は、それぞれ、前記第２の材料および前記第４の材料とは異なり、前記第１の導電性コーティングおよび前記第２の導電性コーティングの初期厚さは、前記第１の電気接点および前記第２の電気接点を結合および解除することに伴う摩耗が、前記第１の基板および前記第２の基板のいずれかを露出させないようなものである、電気コネクタ。
2. 前記第１の材料および前記第３の材料はそれぞれ、前記第１の導電性コーティングおよび前記第２の導電性コーティングにおける前記遷移金属のそれぞれの導電率よりも大きい導電率を有する、請求項１に記載の電気コネクタ。
3. 前記第１の材料および前記第３の材料は、電解環境に浸漬されたときに非導電性の不動態化層を形成することができない金属である、請求項１に記載の電気コネクタ。
4. 前記第１の材料および前記第３の材料は、それぞれ、銅、黄銅、アルミニウム、鋼およびチタンからなる群から選択される金属を含む、請求項３に記載の電気コネクタ。
5. 前記第１の材料および前記第３の材料が非導電性である、請求項１に記載の電気コネクタ。
6. 前記第１の材料および前記第３の材料は、セラミック、ガラス、およびポリマーからなる群から選択される、請求項５に記載の電気コネクタ。
7. 前記第１の材料および前記第３の材料は、それぞれ、対応する前記第１の導電性コーティングおよび前記第２の導電性コーティングにおける前記遷移金属の弾性率、降伏強度、および極限強度よりも大きな弾性率、降伏強度、および極限強度のうちの少なくとも１つを有する、請求項１に記載の電気コネクタ。
8. 前記第１の材料および前記第３の材料の前記弾性率、降伏強度、および極限強度のそれぞれは、前記第１の導電性コーティングおよび前記第２の導電性コーティングにおける前記遷移金属のそれぞれの前記弾性率、降伏強度、および極限強度の少なくとも１２５％よりも大きい、請求項７に記載の電気コネクタ。
9. 前記第１の導電性コーティングおよび前記第２の導電性コーティングは、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）およびイリジウム（Ｉｒ）からなる群から選択される少なくとも１つの自己不動態化遷移金属を含む、請求項１に記載の電気コネクタ。
10. 前記第１の電気接点および前記第２の電気接点は、接触部分と非接触部分とを含み、それぞれの前記接触部分上の前記第１の導電性コーティングおよび前記第２の導電性コーティングのそれぞれの厚さは、それぞれの前記非接触部分上の前記第１の導電性コーティングおよび前記第２の導電性コーティングのそれぞれの厚さと異なる、請求項１に記載の電気コネクタ。
11. 前記第１の導電性コーティングおよび前記第２の導電性コーティングのそれぞれの厚さは、前記第１の電気接点および前記第２の電気接点のそれぞれの厚さの４０％以下である、請求項１に記載の電気コネクタ。
12. 電解環境において電気的接続を行う方法であって、
    第１の電気接点の第１の導電性コーティング上に前記第１の電気接点を電解環境に浸漬することによって非導電性の不動態化層を形成する工程を含み、前記第１の電気接点は、第１の材料からなる第１の基板を含み、前記第１の導電性コーティングは、前記第１の電気接点を前記電解環境に浸漬したときに前記第１の導電性コーティング上に非導電性の不動態化層を形成するのに十分な量の遷移金属を含む第２の材料から形成されており、
    第２の電気接点の第２の導電性コーティング上に前記第２の電気接点を電解環境に浸漬することによって非導電性の不動態化層を形成する工程を含み、前記第２の電気接点は、第３の材料からなる第２の基板を含み、前記第２の導電性コーティングは、前記第２の電気接点を前記電解環境に浸漬したときに前記第２の導電性コーティング上に非導電性の不動態化層を形成するのに十分な量の遷移金属を含む第４の材料から形成され、前記第１の材料および前記第３の材料は、それぞれ前記第２の材料および前記第４の材料とは異なっており、
    前記電解環境において前記第１の電気接点と前記第２の電気接点とを嵌合させる工程を含み、前記嵌合の間、前記非導電性の不動態化層の十分な部分が除去されて、前記導電性コーティングが電気を導通させ、
    前記電解環境において前記第１の電気接点と前記第２の電気接点を横切って電力を印加する工程を含み、
    前記電解環境において前記第１の電気接点と前記第２の電気接点との嵌合を解除する工程を含み、前記第１の導電性コーティングおよび前記第２の導電性コーティングの初期厚さは、前記第１の電気接点および前記第２の電気接点を結合および解除することに伴う摩耗が、前記第１の基板および前記第２の基板のいずれかを露出させないようなものである、方法。
13. 前記第１の材料および前記第３の材料はそれぞれ、前記第１の導電性コーティングおよび前記第２の導電性コーティングにおける前記遷移金属のそれぞれの導電率よりも大きい導電率を有する、請求項１２に記載の方法。
14. 前記第１の材料および前記第３の材料は、それぞれ、銅、黄銅、アルミニウム、鋼、およびチタンからなる群から選択される金属を含む、請求項１２に記載の方法。
15. 前記第１の材料および前記第３の材料が非導電性である、請求項１２に記載の方法。
16. 前記第１の材料および前記第３の材料は、それぞれ、セラミック、ガラス、およびポリマーからなる群から選択される材料を含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記第１の材料および前記第３の材料のそれぞれの弾性率、降伏強度、および極限強度のうちの少なくとも１つは、対応する前記第１の導電性コーティングおよび前記第２の導電性コーティングにおける前記遷移金属のそれぞれの弾性率、降伏強度、および極限強度の少なくとも１２５％よりも大きい、請求項１２に記載の方法。
18. 前記第１の導電性コーティングおよび前記第２の導電性コーティングは、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）およびイリジウム（Ｉｒ）からなる群から選択される少なくとも１つの自己不動態化遷移金属を含む、請求項１２に記載の方法。
19. 前記第１の電気接点および前記第２の電気接点は、接触部分と非接触部分とを含み、それぞれの前記接触部分上の前記第１の導電性コーティングおよび前記第２の導電性コーティングのそれぞれの厚さは、それぞれの前記非接触部分上の前記第１の導電性コーティングおよび前記第２の導電性コーティングのそれぞれの厚さと異なる、請求項１２に記載の方法。
20. 前記第１の導電性コーティングおよび前記第２の導電性コーティングのそれぞれの厚さは、前記第１の電気接点および前記第２の電気接点のそれぞれの厚さの４０％以下である、請求項１２に記載の方法。

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