TWI709668B - 汽車用端子 - Google Patents

Abstract

一種汽車用端子，係可用於在汽車所使用之連接器、導線架、導線插頭等的電性接點元件的汽車用端子，其特徵為：鍍銅層被形成於不銹鋼板之表面上，鍍錫層被形成於該鍍銅層上，該鍍銅層之附著量是1.5~45g/m²，該鍍錫層之附著量是1.5~15g/m²，該不銹鋼板之表面硬度是200~400HV。

Description

汽車用端子

本發明係有關於一種汽車用端子。更詳細地說明之，係有關於一種汽車用端子及其製造方法，該汽車用端子係使電性連接端子等之汽車用連接元件嵌合後，即使是該連接元件重複微滑動的情況亦可抑制接觸阻力之上升，進而可提高以電性連接之可靠性。

在汽車所使用之連接端子的個數係有伴隨所使用之電子控制機器的增加而增加的傾向。從提高汽車之耗油量、節省空間、手機之攜帶的方便性等的觀點，要求連接端子之小形化及輕量化。為了滿足這些要求，需要防止因在嵌合連接端子彼此時所施加之力(插入力)而端子發生變形，且使該連接端子變小，進而保持連接端子之在連接部的接觸壓。因此，對汽車用連接端子，要求使用具有比至目前為止所使用之銅合金更高強度的材料。

作為具有比銅合金更高強度的材料，想到使用不銹鋼板。不銹鋼板係因為與銅合金相比，機械強度更高，比重更小，更便宜，所以是適合小形化、輕量化、降低材料費用等的材料。

作為電性接點元件用材料，為了降低不銹鋼板之表面的接觸阻力，開發對異種金屬進行電鍍的不銹鋼板(例 如，參照專利文獻1~3)。可是，在使用這些不銹鋼板的連接端子，振動作用於該連接端子，在連接狀態接點部重複微滑動時，電鍍層提早磨耗，因為母材之不銹鋼露出，所以具有在接點部之接觸阻力變高的缺點。

又，作為可防止在連接狀態承受振動時所發生的微滑動磨耗所造成之連接部的電阻之上升的端子，提議一種端子(例如，參照專利文獻4)，其構成為包括：母材的部位，係具備與對象側端子之連接部連接的連接部，該連接部在之表面被設置微細的凹凸；第1層，係至少被設置於構成該連接部之母材之部位的表面，並表面成為微細的凹凸狀；以及第2層，係被設置於該第1層之表面；該第1層係為了連接該母材與該第2層所設置，硬度比該第2層更高，該第2層係為了提高導電性與潤滑性所設置。可是，在該端子，具有在形成形成於該第1層之表面之微細的凹凸時需要繁雜的表面加工，進而必須逐一地管理該凹凸是否具有適當的表面粗糙度的缺點。

因此，近年來，期待一種在表面不需要微細的凹凸，即使是在接點部重複微滑動時亦可抑制接觸阻力之上升的汽車用端子。

【先行專利文獻】 【專利文獻】

[專利文獻1]日本特開2004-300489號公報

[專利文獻2]日本特開2007-262458號公報

[專利文獻3]日本特開2015-028208號公報

[專利文獻4]日本特開2015-220145號公報

本發明係鑑於該習知技術而開發的，其課題在於提供一種汽車用端子，該汽車用端子係在表面不需要微細的凹凸，即使是在接點部重複微滑動時亦可抑制接觸阻力之上升。

本發明係

(1)一種汽車用端子，由不銹鋼板所構成，其特徵為：鍍銅層被形成於該不銹鋼板之表面上，鍍錫層被形成於該鍍銅層上而成，該鍍銅層之附著量是1.5~45g/m²，該鍍錫層之附著量是1.5~15g/m²，該不銹鋼板之表面硬度是200~400HV。

(2)一種汽車用端子之製造方法，製造由不銹鋼板所構成之汽車用端子，其特徵為：以鍍銅層之附著量成為1.5~45g/m²之方式將鍍銅層形成於表面硬度是200~400HV之不銹鋼板的表面上，再以鍍錫層之附著量成為1.5~15g/m²之方式將鍍錫層形成於已形成的鍍銅層上。

若依據本發明，提供一種在表面不需要微細的凹凸，即使是在接點部重複微滑動時亦可抑制接觸阻力之上升的汽車用端子。

1‧‧‧公端子

2‧‧‧母端子

3‧‧‧連接部

4‧‧‧連接部

5‧‧‧凸部

6‧‧‧彈性接觸片

7‧‧‧凸部

8‧‧‧筒狀部

11‧‧‧基材板

12‧‧‧測試片

13‧‧‧測試片之凸部

第1圖係本發明之汽車用端子的一實施形態之公端子的示 意側視圖。

第2圖係作為本發明之汽車用端子，使用公端子之連接構造的示意剖面圖。

第3圖係在各實施例及各比較例，在調查耐微滑動磨耗性時所使用之裝置的示意說明圖。

第4圖(a)係在第1實施例所得之連接元件用材料之電鍍層的X射線繞射圖，第4圖(b)係在第3實施例所得之連接元件用材料之電鍍層的X射線繞射圖。

本發明之汽車用端子係如上述所示，是由不銹鋼板所構成之汽車用端子，其特徵為：鍍銅層被形成於該不銹鋼板之表面上，鍍錫層被形成於該鍍銅層上，該鍍銅層之附著量是1.5~45g/m²，該鍍錫層之附著量是1.5~15g/m²，該不銹鋼板之表面硬度是200~400HV。

本發明之汽車用端子係因為具有該構成要件，所以在表面不需要微細的凹凸，在即使是在接點部重複微滑動時亦抑制接觸阻力之上升的性質(以下稱為耐微滑動磨耗性)優異。

在本發明之汽車用端子，使用不銹鋼板。在該不銹鋼板之表面上，形成鍍銅層，再將鍍錫層形成於該鍍銅層上。鍍銅層被形成於該表面上，鍍錫層被形成於該鍍銅層上的不銹鋼板係例如在表面硬度是200~400HV之不銹鋼板的表面上以鍍銅層之附著量成為1.5~45g/m²的方式形成鍍銅層，再以附著量成為1.5~15g/m²的方式將鍍錫層形成於已形成的鍍銅層上，藉此，可製造。

作為不銹鋼板，列舉例如JIS所規定之SUS301、SUS304、SUS316等之沃斯田鐵系不銹鋼板；SUS430、SUS430LX、SUS344等之肥粒鐵系不銹鋼板；SUS410、SUS420等之麻田散鐵系不銹鋼板；但是本發明係不是僅被限定於該舉例表示。

不銹鋼板的板厚、長度以及寬度係都無特別限定，因應於不銹鋼板之種類、汽車用端子之用途等適當地設定較佳。作為其一例，可列舉約50μm~0.5mm的板厚。

不銹鋼板的表面硬度係從抑制因鍍銅層及不銹鋼板滑動時之剪力而產生塑性流動、因不銹鋼板露出表面而氧化、接觸阻力上升、耐微滑動磨耗性降低的觀點，是200HV以上，而從抑制因滑動時之剪力而不銹鋼板稍微地產生塑性變形、在滑動時因鍍銅層產生塑性流動而抑制磨耗、因不銹鋼板露出表面而耐微滑動磨耗性降低的觀點，是400HV以下。不銹鋼板之表面硬度係例如可藉由對該不銹鋼板施行退火、冷軋等而易於調整。

不銹鋼板之表面硬度係意指不銹鋼板之表面的維氏硬度(HV)，是使用微維氏硬度測試機((股份有限公司)三豐製，型號：HM-221)測量時的值。該不銹鋼板之表面硬度之具體的測量方法係記載於以下的實施例。

此外，在不銹鋼板之表面上，從提高不銹鋼板與鍍銅層之密接性的觀點，亦可在不阻礙本發明之目的的範圍內形成鍍鎳層。鍍鎳層係例如可藉鍍鎳、鎳衝擊電鍍等所形成。鍍鎳及鎳衝擊電鍍係都可根據電鍍法或無電解電鍍法進行。作為電鍍法，列舉例如使用木浴之電鍍法、使用瓦特浴之電鍍 法、使用磺胺酸浴之電鍍法等，但是本發明係不是僅被限定於該舉例表示。在將鍍鎳層形成於不銹鋼板上的情況，鍍鎳層之附著量係從提高不銹鋼板與鍍銅層之密接性的觀點，0.4g/m²以上較佳，0.9g/m²以上更佳，而從提高不銹鋼板與鍍銅層之密接性的觀點，4g/m²以下較佳，3g/m²以下更佳。

作為將鍍銅層形成於不銹鋼板上之方法，有電鍍法及無電解電鍍法，但是在本發明，利用任一種方法形成鍍銅層都可。作為電鍍法，列舉例如使用含有硫酸銅及硫酸，並根據需要，含有氯離子、電鍍抑制劑、電鍍促進劑等之硫酸銅電鍍浴等的電鍍法等，但是本發明係不是僅被限定於該舉例表示。鍍銅層之附著量係從提高耐微滑動磨耗性的觀點，是1.5~45g/m²。

作為將鍍錫層形成於已形成於不銹鋼板上之鍍銅層上的方法，列舉電鍍法及無電解電鍍法，在本發明，利用任一種方法形成鍍錫層都可。作為電鍍法，列舉例如使用甲烷磺酸浴、電鍍馬口浴、鹵素浴等之鍍錫浴的電鍍法等，但是本發明係不是僅被限定於該舉例表示。形成於鍍銅層上之鍍錫層的附著量係從提高耐微滑動磨耗性之觀點，是1.5~15g/m²。

此外，在本發明，由鍍銅層及鍍錫層所構成之電鍍層係僅亦可形成於不銹鋼板之一側表面，亦可形成於不銹鋼板之雙表面。在該電鍍層，鍍錫層係形成在本發明的汽車用端子所形成之電鍍層的最表面層。

在將鍍錫層形成於不銹鋼板後，為了抑制在鍍錫層產生晶鬚，藉由將該不銹鋼板加熱至錫之熔點以上的溫度，對該不銹鋼板施行回焊(reflow)處理較佳。

在以下，根據圖面，說明本發明之汽車用端子。本發明係不是被限定為僅該圖面所記載之實施形態。

第1圖係本發明之汽車用端子的一實施形態之公端子的示意側視圖。第2圖係作為本發明之汽車用端子，使用公端子之連接構造的示意剖面圖。

如第2圖所示，公端子1具有與是對象側端子之母端子2的連接部3以電性連接的連接部4。公端子1係在對鍍錫層被形成於該鍍銅層上的不銹鋼板施行沖壓加工後，藉由以形成於該不銹鋼板之鍍錫層成為與母端子2滑動之外面的方式施行彎曲加工、切割並豎立之加工、鎚出加工等所形成。

母端子2的連接部係由筒狀之凸部5及彈性接觸片6的凸部7所構成。母端子2係例如對由不銹鋼、銅等之金屬板進行沖壓加工後，對該金屬板施行彎曲加工、切割並豎立之加工、鎚出加工等所形成。母端子2係未圖示，具有與電線之末端連接的桶狀部、與被插入公端子1的筒狀部8。桶狀部係未圖示，具有對電線之被覆歛縫的絕緣桶及對電線之芯線歛縫的線桶。

本發明之汽車用端子係因為在耐微滑動磨耗性優異，所以可適合地使用於例如在汽車所使用之連接器、導線架、導線插頭等的電性接點元件等。

[實施例]

其次，根據實施例，更詳細地說明本發明，但是本發明係不是僅被限定於該實施例。

在以下之實施例及比較例，使用3種不銹鋼板(板厚：0.2mm)。在第1表表示各不銹鋼板之化學成分。

第1~第12實施例及第1~第10比較例

藉由對不銹鋼板A、B以及C根據各種條件重複地進行退火、酸洗以及冷軋，得到具有第2表所示之表面硬度的不銹鋼板。此外，不銹鋼板之表面硬度係在製造形成鍍銅層，再將鍍錫層形成於該鍍銅層上的不銹鋼板(以下稱為汽車端子用基材)後根據以下的方法測量。

將各不銹鋼板切割成縱110mm、橫300mm的大小，並根據一般方法對該不銹鋼板施行鹼性脫脂及酸洗。

此外，在將鎳衝擊電鍍層形成於該不銹鋼板的情況，根據以下所示之鎳衝擊電鍍的條件，將該不銹鋼板浸漬於木浴，並通電成鎳層的附著量成為0.9g/m²，藉此，施行鎳衝擊電鍍。

[鎳衝擊電鍍的條件]

‧鎳電鍍液(木浴)：氯化鎳240g/L、鹽酸125mL/L(pH：1.2)

‧電鍍液之液溫：35℃

‧電流密度：8A/dm²

在第2表之「鎳衝擊電鍍的有無」的欄所記載之「無」意指未施行鎳衝擊電鍍，「有」意指施行鎳衝擊電鍍。

接著，將該不銹鋼板浸漬於硫酸電鍍浴，藉由根據以下所示之鍍銅的條件進行鍍銅，藉此，形成第2表所示之 附著量的鍍銅層後，將該不銹鋼板浸漬於甲烷磺酸浴，藉由根據以下所示之鍍錫的條件進行鍍錫，形成第2表所示之附著量的鍍錫層，製作汽車端子用基材。

[鍍銅的條件]

‧銅電鍍液(硫酸銅電鍍浴)：硫酸銅200g/L、硫酸45g/L

‧電鍍液之液溫：30℃

‧電流密度：15A/dm²

[鍍錫的條件]

‧錫電鍍液(甲烷磺酸浴)(Sn²⁺ 50g/L、游離酸120mL/L)(pH：0.2)

‧電鍍液之液溫：30℃

‧電流密度：10A/dm²

接著，藉由將在上述所得之汽車端子用基材加熱至錫之熔點以上的溫度，製作對該不銹鋼板施行回焊(reflow)處理的汽車端子用基材。在第2表之「回焊處理的有無」的欄，「有」意指施行回焊處理，「無」意指未施行回焊處理。

藉由裁剪在上述所得之汽車端子用基材，製作用以測量汽車端子用基材之電鍍層之附著量的測試片、用以測量在汽車端子用基材所使用之不銹鋼板之表面硬度的測試片以及用以測量汽車端子用基材之耐微滑動磨耗性的測試片材料。

根據以下之電鍍層之附著量的測量方法測量在上述所得之汽車端子用基材的鍍鎳層、鍍銅層以及鍍錫層的附著量。在第2表表示其結果。

[電鍍層之附著量的測量方法]

藉由將用以測量在上述所得之汽車端子用基材的電鍍層之附著量的測試片浸漬於硫酸中，使各電鍍層溶解，再使用所得之溶液，以高頻感應耦合電漿(ICP)發光分析裝置[(股份有限公司)島津製作所製，型號：ICPS-8100]測量在各電鍍層之各元素的附著量。

又，根據以下之不銹鋼板的表面硬度之測量方法測量在上述所得之汽車端子用基材所使用之不銹鋼板的表面硬度。在第2表表示其結果。

[不銹鋼板之表面硬度的測量方法]

作為用以測量在上述所得之不銹鋼板之表面硬度的測試片，使用縰25mm、橫15mm之長方形的測試片。以環氧樹脂嵌埋該測試片，並使該環氧樹脂變硬，藉此，製作嵌埋體。裁剪該嵌埋體，對其截面以自動研磨裝置施行鏡面加工。

接著，使用微維氏硬度測試機((股份有限公司)三豐製，型號：HM-221)，在被施行該鏡面加工的截面，以負載10g在任意的5個位置測量從不銹鋼板之表面在板厚之中心方向至15μm的範圍之表層的維氏硬度，將其平均值作為不銹鋼板之表面硬度。

其次，根據以下之耐微滑動磨耗性的測量方法，測量汽車端子用基材的耐微滑動磨耗性。在第2表表示其結果。

[耐微滑動磨耗性之測量方法]

藉由裁剪用以測量在上述所得之汽車端子用基材之耐微滑動磨耗性的測試片材料，製作縰5mm、橫40mm之長方形的基材板及縰5mm、橫10mm之長方形的測試片。

在測量耐微滑動磨耗性時，作為滑動測試機，使用[(股份有限公司)山崎精機研究所製，型號：CRS-G2050]，如第3圖所示，藉由設置基材板11及測試片12，調查耐微滑動磨耗性。此外，第3圖係在調查耐微滑動磨耗性時所使用之裝置的示意說明圖。

更具體而言，利用沖壓加工在將測試片12折成2折時之一方之面的中央部形成半徑是1.2mm、最大深度是0.3mm之半球形的凸部13後，對測試片12施行彎曲加工成在彎曲角度為120°時折成2折。使基材板11之表面與測試片12之凸部13旳頂點接觸，並以彈簧(未圖示)壓住測試片12，藉此，將基材板11與凸部13的接觸壓調整至3.0N。在將接觸壓維持於3.0N之狀態，如箭號P所示，將基材板11調整成在其長度方向往復時的移動距離成為100μm，將滑動時之頻率設定成1Hz並使其滑動。在此時，將從開始滑動位置至往復一次的滑動操作當作滑動1個循環，進行該滑動操作1個循環、200個循環以及400個循環後，對基材板11與測試片12之間以電流10mA通電，並以4端子法測量基材板11與測試片12之間之電壓的變化，根據數學式：[接觸阻力]=[測量電壓]÷[通電電流] ，算出接觸阻力，再根據以下的評估基準，評估耐微滑動磨耗性。

(評估基準)

◎：滑動第1個循環與滑動第200個循環之電阻值的差及滑動第1個循環與滑動第400個循環之電阻值的差都是10mΩ 以下。

○：滑動第1個循環與滑動第200個循環之電阻值的差是10mΩ以下，滑動第1個循環與滑動第400個循環之電阻值的差超過10mΩ。

×：和滑動第1個循環與滑動第400個循環之電阻值的差無關，滑動第1個循環與滑動第200個循環之電阻值的差超過10mΩ。

從第2表所示之結果，得知在各實施例所得之汽車端子用基材係在耐微滑動磨耗性都比在各比較例所得之汽車端子用基材優異。

第1參考例

以(股份有限公司)理學製，型號：RINT2500型[X射線源：CuK α射線，管電壓：40kV，管電流：100mA，步寬：0.02°，測量速度：4°/min]調查在第1實施例所得之汽車端子用基材及在第3實施例所得之汽車端子用基材之各電鍍層的X射線繞射。在第4圖表示其結果。在第4圖，(a)係在第1實施例所得之汽車端子用基材之電鍍層的X射線繞射圖，(b)係在第3實施例所得之汽車端子用基材之各電鍍層的X射線繞射圖。

從第4圖所示之結果，得知相對於在第1實施例所得之汽車端子用基材，因為被施行回焊處理，所以形成銅與錫之金屬間化合物，在第3實施例所得之汽車端子用基材，因為未被施行回焊處理，所以未形成銅與錫之金屬間化合物。

又，從第2表所示之結果，得知在第1實施例及第3實施例所得之汽車端子用基材係因為都在耐微滑動磨耗性優異，所以與回焊處理所造成之金屬間化合物的產生無關，發現優異的耐微滑動磨耗性。

因此，得知在汽車用端子使用該汽車端子用基材的情況，該汽車用端子係在表面不需要微細的凹凸，即使是在接點部重複微滑動時亦可抑制接觸阻力之上升。

【工業上的可應用性】

本發明之汽車用端子係例如被期待使用於例如在汽車所使用之連接器、導線架、導線插頭等的電性接點元件等。

1‧‧‧公端子

2‧‧‧母端子

3‧‧‧連接部

4‧‧‧連接部

5‧‧‧凸部

6‧‧‧彈性接觸片

7‧‧‧凸部

8‧‧‧筒狀部

Claims (2)

1. 一種汽車用端子，由不銹鋼板所構成，其特徵為：鍍銅層被形成於不銹鋼板之表面上，鍍錫層被形成於該鍍銅層上而成，該鍍銅層之附著量是1.5~45g/m²，該鍍錫層之附著量是1.5~15g/m²，該不銹鋼板之表面硬度是200~400HV。
2. 一種汽車用端子之製造方法，製造由不銹鋼板所構成之汽車用端子，其特徵為：以鍍銅層之附著量成為1.5~45g/m²之方式將鍍銅層形成於表面硬度是200~400HV之不銹鋼板的表面上，再以鍍錫層之附著量成為1.5~15g/m²之方式將鍍錫層形成於已形成的鍍銅層上。

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