WO2009139469A1 - アルミ電線用圧着端子 - Google Patents

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貴哉 近藤
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矢崎総業株式会社
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    • H01R4/18—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation by crimping
    • H01R4/183—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation by crimping for cylindrical elongated bodies, e.g. cables having circular cross-section

Definitions

  • the present invention relates to a crimp terminal for an aluminum electric wire.
  • a plating layer formed on a material such as a terminal a composite plating material having a low friction coefficient and little deterioration with time of contact resistance by containing carbon particles in a tin layer formed in the outermost layer. Is known (see, for example, Patent Document 3).
  • a plating layer having an adhesion action with aluminum (Al) of the aluminum electric wire such as tin (Sn) is formed on the contact surface with the aluminum electric wire. Then, by destroying the oxide film formed on the surface of the conductor part, the new surface (base) of the conductor part is exposed, and the aluminum electric wire and the terminal are brought into conductive contact by intermetallic bonding (adhesion) with Sn-Al. I am letting.
  • the compression ratio of the conductor part by the crimping part is lowered, the amount of elongation of the aluminum wire is increased and the oxide film formed on the conductor part is destroyed, the exposed area of the new surface of the conductor part is increased, and the adhesion area is increased. be able to.
  • the compressibility of the conductor portion is a ratio of the cross-sectional area of the conductor portion before crimping to the sectional area of the conductor portion after crimping by the crimping portion. Therefore, for example, when the conductor part is crimped with a strong crimping force, the compression ratio is low, and when the conductor part is crimped with a weak crimping force, the compression ratio is high.
  • an object of the present invention is to provide a crimp terminal for an aluminum electric wire that does not require an adhesion area and can obtain stable connection reliability even in a high compression ratio region.
  • the crimp terminal for an aluminum wire according to claim 1 is crimped to the conductor portion of an aluminum electric wire having a conductor portion made of a plurality of aluminum-based metal wires, and the crimp portion made of a copper-based metal, and the crimp portion of the crimp portion.
  • a plating layer provided on a contact surface in contact with the conductor portion and having an adhesion action on the conductor portion, and mixed in the plating layer, and between the conductor portion and the plating layer with respect to the conductor portion And an adhesive body having an adhesion action stronger than the adhesion action of.
  • the crimp terminal for an aluminum wire according to claim 2 is characterized in that the plating layer is tin and the adherend is aluminum-based metal particles.
  • the adherend mixed in the plating layer has an adhesion action stronger than the adhesion action between the conductor portion and the plating layer with respect to the conductor portion. Even if there are few places where the oxide film is destroyed on the surface of the conductor portion, the conductor portion and the adherend can reliably adhere.
  • the bond between the adherend and the conductor portion is an Al-Al homogeneous metal bond
  • the strength of adhesion is higher than the bond between dissimilar metals such as Sn—Al, and even when the adhesion area is small in the region of a high compressibility, the conductor part and the adherend can reliably adhere.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line XX in FIG. It is principal part sectional drawing of the crimp terminal for aluminum electric wires which concerns on embodiment of this invention. It is principal part sectional drawing in case the particle size of the adhesion body of the crimp terminal for aluminum electric wires which concerns on embodiment of this invention is large. It is principal part sectional drawing when the crimp terminal for aluminum electric wires which concerns on embodiment of this invention is crimped
  • a crimp terminal for an aluminum electric wire according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • a crimp terminal 1 for an aluminum electric wire of the present embodiment is crimped to a conductor part 5 of an aluminum electric wire 7 having a conductor part 5 made of a plurality of strands 3 of an aluminum metal, and a crimp part 9 made of a copper metal
  • a plating layer 11 provided on a contact surface of the crimping part 9 that contacts the conductor part 5 and having an adhesive action on the conductor part 5, mixed in the plating layer 11, and the conductor part 5 with respect to the conductor part 5 It has the adhesion body 13 which has an adhesion effect stronger than the adhesion effect between the plating layers 11.
  • the plating layer 11 is tin
  • the adherend 13 is aluminum-based metal particles.
  • the aluminum electric wire 7 includes a conductor portion 5 in which a plurality of strands 3 made of aluminum metal such as aluminum or an aluminum alloy are twisted, and an insulation coating 15 covering the conductor portion 5. And.
  • the aluminum wire 7 has the insulation coating 15 peeled off for a predetermined length, and the aluminum wire crimping terminal 1 is crimped to the exposed conductor portion 5.
  • the aluminum wire crimping terminal 1 is made of a copper-based metal such as copper or copper alloy, and includes an electrical connecting portion 17 and a crimping portion 9.
  • the electrical connection portion 17 is formed with a hole 19 through which a fixing means such as a bolt (not shown) can pass, and is electrically connected to a mating connection member (not shown) by being fixed by the fixing means.
  • the crimping portion 9 is formed of a single member that is continuous through the electrical connection portion 17 and the bottom plate 21, and includes a pair of crimping pieces 23 and 23 and a pair of crimping pieces 25 and 25.
  • the pair of crimping pieces 23, 23 are erected integrally with the bottom plate 21 on both sides of the bottom plate 21 on the electrical connection portion 17 side.
  • the pair of crimping pieces 23, 23 are crimped so as to surround the outer peripheral side of the conductor portion 5 of the aluminum electric wire 7, thereby bringing the aluminum electric wire 7 and the aluminum electric wire crimping terminal 1 into conductive contact.
  • the pair of caulking pieces 25, 25 are erected integrally with the bottom plate 21 on both sides of the bottom plate 21 on the aluminum electric wire 7 side.
  • the pair of crimping pieces 25, 25 are crimped so as to surround the outer peripheral side of the insulating coating 15 of the aluminum electric wire 7, and fix the aluminum electric wire 7 and the crimp terminal 1 for the aluminum electric wire.
  • the plating layer 11 is made of a tin plating film, and is plated on the inner surface of the bottom plate 21 and the inner surfaces of the pair of crimping pieces 23 and 23.
  • the thickness of the plating layer 11 is preferably formed in the range of 0.8 to 1.5 ⁇ m, for example. Adhesion also occurs between the plating layer 11 made of tin and the conductor part 5 made of an aluminum-based metal, but the oxide film is not sufficiently broken only by the elongation of the aluminum electric wire 7 due to the crimping of the crimping part 9 In some cases, the adhesion area is insufficient. For this reason, the adhesion body 13 is mixed with the plating layer 11.
  • the plating layer 11 may be not only pure tin but also a tin alloy.
  • the adhesion body 13 is made of aluminum-based metal particles such as aluminum or aluminum alloy similar to the conductor portion 5, and the powder of the aluminum-based metal particles is stirred and dispersed in the plating solution before the plating layer 11 is formed. Have been mixed. By mixing the adherent 13 in the plating solution in this way, the adherend 13 is protected by the plating solution, and an oxide film is not formed on the surface of the particles.
  • the particle size of the adherend 13 is, for example, 0.1 to 1.0 ⁇ m, and preferably 0.1 to 0.5 ⁇ m. However, as shown in FIG. Alternatively, the particle size may be slightly larger than that of the plating layer 11.
  • the adhesive body 13 made of aluminum-based metal particles forms the same kind of intermetallic bond between the conductor portion 5 and Al—Al, and therefore, more than the Sn—Al dissimilar metal bond between the plating layer 11 and the conductor portion 5. Has strong adhesion. For this reason, the adhesion body 13 and the conductor part 5 can adhere even in the adhesion area that was insufficient for the adhesion between the plating layer 11 and the conductor part 5.
  • the crimp terminal 1 can be conducted.
  • the adhesion body 13 mixed in the plating layer 11 is stronger than the adhesion action between the conductor portion 5 and the plating layer 11 with respect to the conductor portion 5. Since it has an effect
  • the bond between the adherend 13 and the conductor part 5 is stronger than the bond between the plating layer 11 and the conductor part 5, it is not necessary to increase the exposed area of the new surface of the conductor part 5 to increase the adhesion area. For this reason, it is not necessary to make the compression rate of the conductor part 5 by the crimping part 9 low.
  • the bond between the adherend 13 and the conductor portion 5 becomes an Al—Al homogenous intermetallic bond, which is similar to Sn—Al.
  • the strength of the adhesion is higher than the bond between different metals, and even when the adhesion area is small in a region with a high compressibility, the conductor portion 5 and the adhesion body 13 can reliably adhere.
  • serration is not provided on the contact surface that contacts the conductor part of the crimp part, but serration may be provided if necessary.
  • the adherend is made of aluminum-based metal particles
  • the present invention is not limited thereto, and for example, metal particles having a face-centered cubic structure similar to aluminum may be applied. Or you may apply the metal particle which has a strong binding force with the aluminum-type metal of a conductor part.

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  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)

Abstract

　凝着面積を稼ぐ必要がなく、高い圧縮率の領域でも安定した接続信頼性を得ることができるアルミ電線用圧着端子を提供する。 　アルミ電線用圧着端子１において、アルミニウム系金属の複数の素線３からなる導体部を有するアルミ電線の導体部に圧着され、銅系金属からなる圧着部９と、圧着部９の導体部と接触する接触面に設けられ、導体部に対して凝着作用を有するめっき層１１と、めっき層１１中に混合され、導体部に対して導体部とめっき層１１との間の凝着作用よりも強い凝着作用を有する凝着体１３とを有した。

Description

アルミ電線用圧着端子
　本発明は、アルミ電線用圧着端子に関する。
　従来、アルミ電線用圧着端子としては、アルミ電線のアルミ素線からなる導体部に加締められる圧着部に対してセレーションを設けることにより、アルミ素線の表面に形成された酸化皮膜を破壊してアルミ電線と圧着端子とを接触導通させる構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　また、端子の圧着部に形成されたセレーションについては、セレーションを構成する溝の深さとアルミ電線のアルミ素線の径との比を0.33以上、溝数を３以上にするなどの検討も行われている（例えば、特許文献２参照）。
　さらに、端子などの素材上に形成されるめっき層としては、最外層に形成された錫層中に炭素粒子を含有させることにより、摩擦係数が低く且つ接触抵抗値の経時劣化が少ない複合めっき材が知られている（例えば、特許文献３参照）。
日本国特開２００３－２４９２８４号公報 日本国特開２００７－１７３２１５号公報 日本国特開２００７－９３０４号公報
　アルミ電線に圧着される圧着端子は、アルミ電線との接触面に錫（Ｓｎ）などのアルミ電線のアルミニウム（Ａｌ）と凝着作用を有するめっき層が形成されている。そして、導体部の表面に形成された酸化皮膜を破壊することにより、導体部の新生面（素地）を露出させ、Ｓｎ－Ａｌとの金属間結合（凝着）によってアルミ電線と端子とを導通接触させている。
　しかしながら、Ｓｎ－Ａｌによる凝着作用は比較的弱い。そこで、Ｓｎ－Ａｌの結合面としての凝着面積を稼ぐため、上記の特許文献１，２に記載された技術のように端子におけるアルミ電線との接触面にセレーションを設けた圧着端子がある。すなわち、このような圧着端子は、圧着部でアルミ電線の導体部を圧着する際に、導体部の表面に形成された酸化皮膜をセレーションによって破壊させて導体部の新生面の面積を増加させてＳｎ－Ａｌの凝着面積を稼いでいる。
　また、圧着部による導体部の圧縮率を低くすると、アルミ電線の伸び量が増加して導体部に形成された酸化皮膜が破壊され、導体部の新生面露出面積が大きくなり、凝着面積を稼ぐことができる。
　なお、導体部の圧縮率とは、圧着部による圧着後の導体部の断面積に対する圧着前の導体部の断面積の比の値とする。従って、例えば、強い圧着力で導体部を圧着した場合には圧縮率が低くなり、弱い圧着力で導体部を圧着した場合には圧縮率が高くなる。
　しかしながら、導体部の圧縮率を低くしてしまうと、アルミ電線では銅素線からなる銅電線に比べて機械的強度が劣るため、セレーションによるアルミ素線の破断やセレーションが形成されていない圧着部でも圧着部自体によるアルミ素線の破断が起こる可能性があった。
　また、導体部の圧縮率を低くしてしまうと、圧着部の加締めによって発生する圧着部自体の反発（スプリングバック）も大きくなり、圧着部とアルミ素線との間のすき間が大きくなり、導体部と圧着部との圧着強度が低下してしまう可能性があった。
　そこで、この発明は、凝着面積を稼ぐ必要がなく、高い圧縮率の領域でも安定した接続信頼性を得ることができるアルミ電線用圧着端子の提供を目的としている。
　請求項１記載のアルミ電線用圧着端子は、アルミニウム系金属の複数の素線からなる導体部を有するアルミ電線の前記導体部に圧着され、銅系金属からなる圧着部と、この圧着部の前記導体部と接触する接触面に設けられ、前記導体部に対して凝着作用を有するめっき層と、このめっき層中に混合され、前記導体部に対して前記導体部と前記めっき層との間の凝着作用よりも強い凝着作用を有する凝着体とを有することを特徴とする。
　請求項２記載のアルミ電線用圧着端子は、前記めっき層は錫であり、前記凝着体はアルミニウム系金属粒子であることを特徴とする。
　請求項１のアルミ電線用圧着端子は、めっき層中に混合された凝着体が、導体部に対して導体部とめっき層との間の凝着作用よりも強い凝着作用を有するので、導体部の表面に酸化皮膜が破壊された箇所が少なくても確実に導体部と凝着体とが凝着することができる。
　また、凝着体と導体部との結合がめっき層と導体部との結合よりも強いので、導体部の新生面露出面積を必要以上に大きくして凝着面積を稼ぐ必要がない。このため、圧着部による導体部の圧縮率を低くする必要がない。
　従って、このようなアルミ電線用圧着端子では、必要以上に凝着面積を稼ぐ必要がなく、高い圧縮率の領域でも安定した接続信頼性を得ることができる。
　請求項２のアルミ電線用圧着端子は、めっき層が錫であり、凝着体がアルミニウム系金属粒子であるので、凝着体と導体部との結合がＡｌ－Ａｌの同種金属間結合となり、Ｓｎ－Ａｌのような異種金属間結合よりも凝着の強度が高く、高い圧縮率の領域で凝着面積が少ない場合でも確実に導体部と凝着体とが凝着することができる。
本発明の実施の形態に係るアルミ電線用圧着端子をアルミ電線に圧着させたときの側面図である。 本発明の実施の形態に係るアルミ電線用圧着端子の平面図である。 図１のＸ－Ｘ断面図である。 本発明の実施の形態に係るアルミ電線用圧着端子の要部断面図である。 本発明の実施の形態に係るアルミ電線用圧着端子の凝着体の粒径が大きい場合の要部断面図である。 本発明の実施の形態に係るアルミ電線用圧着端子をアルミ電線に圧着させたときの要部断面図である。
　図１～図６を用いて本発明の実施の形態に係るアルミ電線用圧着端子について説明する。
　本実施の形態のアルミ電線用圧着端子１は、アルミニウム系金属の複数の素線３からなる導体部５を有するアルミ電線７の導体部５に圧着され、銅系金属からなる圧着部９と、圧着部９の導体部５と接触する接触面に設けられ、導体部５に対して凝着作用を有するめっき層１１と、めっき層１１中に混合され、導体部５に対して導体部５とめっき層１１との間の凝着作用よりも強い凝着作用を有する凝着体１３とを有する。
　また、めっき層１１は錫であり、凝着体１３はアルミニウム系金属粒子である。
　図１～図６に示すように、アルミ電線７は、アルミニウム又はアルミニウム合金などのアルミニウム系金属からなる複数の素線３が撚られた導体部５と、この導体部５を被覆する絶縁被覆１５とを備えている。このアルミ電線７は、絶縁被覆１５が所定長さ剥がされ、露出した導体部５に対してアルミ電線用圧着端子１が圧着される。
　アルミ電線用圧着端子１は、銅又は銅合金などの銅系金属からなり、電気接続部１７と、圧着部９とを備えている。電気接続部１７は、ボルト（不図示）などの固定手段が貫通可能な孔１９が形成され、固定手段によって固定されることにより、相手側の接続部材（不図示）と導通される。圧着部９は、電気接続部１７と底板２１を介して連続する一部材で形成され、一対の圧着片２３，２３と、一対の加締め片２５，２５とを備えている。
　一対の圧着片２３，２３は、電気接続部１７側で底板２１の両側部に底板２１と一体に立設されている。この一対の圧着片２３，２３は、アルミ電線７の導体部５の外周側を包囲するように加締められ、アルミ電線７とアルミ電線用圧着端子１とを導通接触させる。
一対の加締め片２５，２５は、アルミ電線７側で底板２１の両側部に底板２１と一体に立設されている。この一対の加締め片２５，２５は、アルミ電線７の絶縁被覆１５の外周側を包囲するように加締められ、アルミ電線７とアルミ電線用圧着端子１とを固定する。
　このような圧着部９でアルミ電線７を加締める（圧着する）ことにより、アルミ電線７が伸びて導体部５の表面に形成された酸化皮膜が破壊され、新生面が露出される。この新生面が導体部５と圧着部９との凝着面となる。この凝着面となる圧着部９の導体部５との接触面にはめっき層１１が形成されている。
　めっき層１１は、錫めっき被膜からなり、底板２１の内面及び一対の圧着片２３，２３の内面にめっきされている。また、本実施の形態においては、めっき層１１の厚さは、例えば0.8～1.5μmの範囲で形成されることが好ましい。この錫からなるめっき層１１とアルミニウム系金属からなる導体部５との間においても凝着は起こるが、圧着部９の圧着によるアルミ電線７の伸びだけでは酸化皮膜の破壊が不十分である場合があり、凝着面積が不十分である場合がある。このため、めっき層１１には、凝着体１３が混合されている。なお、めっき層１１は、純錫だけではなく、錫合金であってもよい。
　凝着体１３は、導体部５と同様のアルミニウム又はアルミニウム合金などのアルミニウム系金属粒子からなり、めっき層１１を形成する前のめっき液中にアルミニウム系金属粒子のパウダーを撹拌し、分散させて混合されている。このようにめっき液中に凝着体１３を混合させることにより、凝着体１３はめっき液によって保護され、粒子の表面に酸化皮膜が形成されることがない。また、本実施の形態においては、凝着体１３の粒径は、例えば0.1～1.0μmであり、好ましくは0.1～0.5μmであるが、図５に示すように、めっき層１１の厚さと同等、もしくはめっき層１１よりも多少大きな粒径であってもよい。このアルミニウム系金属粒子からなる凝着体１３は、導体部５とＡｌ－Ａｌの同種金属間結合をなすため、めっき層１１と導体部５との間のＳｎ－Ａｌの異種金属間結合よりも強い凝着作用を有する。このため、めっき層１１と導体部５との凝着には不十分であった凝着面積でも、凝着体１３と導体部５とが凝着することができ、アルミ電線７とアルミ電線用圧着端子１とを導通させることができる。
　このようなアルミ電線用圧着端子１では、めっき層１１中に混合された凝着体１３が、導体部５に対して導体部５とめっき層１１との間の凝着作用よりも強い凝着作用を有するので、導体部５の表面に酸化皮膜が破壊された箇所が少なくても確実に導体部５と凝着体１３とが凝着することができる。
　また、凝着体１３と導体部５との結合がめっき層１１と導体部５との結合よりも強いので、導体部５の新生面露出面積を大きくして凝着面積を稼ぐ必要がない。このため、圧着部９による導体部５の圧縮率を低くする必要がない。
　従って、このようなアルミ電線用圧着端子１では、凝着面積を稼ぐ必要がなく、高い圧縮率の領域でも安定した接続信頼性を得ることができる。
　また、めっき層１１が錫であり、凝着体１３がアルミニウム系金属粒子であるので、凝着体１３と導体部５との結合がＡｌ－Ａｌの同種金属間結合となり、Ｓｎ－Ａｌのような異種金属間結合よりも凝着の強度が高く、高い圧縮率の領域で凝着面積が少ない場合でも確実に導体部５と凝着体１３とが凝着することができる。
　なお、本発明の実施の形態に係るアルミ電線用圧着端子では、圧着部の導体部と接触する接触面にセレーションが設けられていないが、必要であればセレーションを設けてもよい。
　また、凝着体をアルミニウム系金属粒子としているが、これに限らず、例えばアルミニウムと同様の面心立方構造を有する金属粒子などを適用してもよい。或いは、導体部のアルミニウム系金属と強い結合力を有する金属粒子を適用してもよい。
　１…アルミ電線用圧着端子
　３…素線
　５…導体部
　７…アルミ電線
　９…圧着部
　１１…めっき層
　１３…凝着体

Claims (2)

  1. 　アルミニウム系金属の複数の素線からなる導体部を有するアルミ電線の前記導体部に圧着され、銅系金属からなる圧着部と、
    　前記導体部と前記圧着部の接触する接触面に設けられ、前記導体部に対して凝着作用を有するめっき層と、
    　前記めっき層中に混合され、前記導体部に対して前記導体部と前記めっき層との間の凝着作用よりも強い凝着作用を有する凝着体と、
    を有することを特徴とするアルミ電線用圧着端子。
  2. 　前記めっき層は錫であり、前記凝着体はアルミニウム系金属粒子であることを特徴とする請求項１記載のアルミ電線用圧着端子。
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