JP2023079476A - Plated material for terminal, terminal using the same, and electric wire with terminal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、端子用めっき材並びにそれを用いた端子及び端子付き電線に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a plating material for terminals, a terminal using the same, and an electric wire with a terminal.
近年、ハイブリッド自動車や電気自動車の需要が高まっているが、高出力モーターを使用するため、その配線や端子には大電流が流れ、発熱量が大きい。そのため、これらの自動車で使用される端子には耐熱性能が求められる。一方、ガソリン自動車で一般的に使用されている錫めっきは、電気抵抗が高いため発熱しやすく、耐熱性もそれほど高くないため、この熱により錫めっきが変質してしまうおそれがある。そのため、ハイブリッド自動車や電気自動車で用いる高圧コネクタ端子には、錫めっきに代えて、電気抵抗の小さい銀めっきを用いることが提案されている。 In recent years, the demand for hybrid vehicles and electric vehicles has increased, but since they use high-power motors, a large amount of current flows through their wiring and terminals, resulting in a large amount of heat generation. Therefore, terminals used in these automobiles are required to have heat resistance performance. On the other hand, tin plating, which is generally used in gasoline-powered automobiles, tends to generate heat due to its high electrical resistance, and its heat resistance is not so high. Therefore, it has been proposed to use silver plating, which has a low electrical resistance, instead of tin plating for high-voltage connector terminals used in hybrid vehicles and electric vehicles.
ハイブリッド自動車や電気自動車で使用される高圧コネクタ端子は、上記理由により、端子接点の発熱温度が一般のガソリン車より高くなるため、めっき最表層へ母材の銅が拡散しやすい傾向にある。そして、めっき表面に析出した銅成分の酸化により接触抵抗の増大を引き起こすため、電気的接続性能を低下させる恐れがある。そのため、特許文献1では、結晶粒径の異なる2層の銀めっきを形成することで、めっき最表層への銅の拡散を防止し、耐摩耗性を向上した銀めっき端子が開示されている。具体的には、銀めっき層の下層の結晶粒径を大きくすることで銅の表面拡散を抑制し、銀めっき層の上層の結晶粒径を小さくすることでめっき硬度を上昇させたものである。
High-voltage connector terminals used in hybrid vehicles and electric vehicles have a higher heat generation temperature than general gasoline-powered vehicles for the above reason, so the base material copper tends to diffuse to the outermost plating layer. Oxidation of the copper component deposited on the plated surface causes an increase in contact resistance, which may degrade the electrical connection performance. Therefore,
しかしながら、特許文献1は、母材の銅に施された銀めっき層の厚みが2μm以上であり、かつ、2層の銀めっき層の厚みの合計が6μm以上必要であるため、電線加締め時にめっき割れが発生しやすいという問題がある。また、従来から知られている、母材の銅の拡散を抑制する方法として、下地層にニッケルめっき層を施した場合には、めっき層がさらに厚くなるため、さらにその傾向が強くなる。
However, in
本発明は、このような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、銀めっき層の厚みを抑えつつ、発熱後の金属母材の銅の表面拡散を抑制することで、銀めっきの耐熱性を向上させた端子用めっき材並びにそれを用いた端子及び端子付き電線を提供することにある。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art. An object of the present invention is to provide a plated material for terminals, which has improved heat resistance of silver plating by suppressing the surface diffusion of copper in a metal base material after heat generation while suppressing the thickness of the silver plating layer, and the same. The purpose of the present invention is to provide a terminal and an electric wire with the terminal.
本発明の態様に係る端子用めっき材は、銅又は銅合金を含む金属母材と、金属母材の上に配置され、銀又は銀合金のいずれかを含む、複数の銀めっき層と、を備える。複数の銀めっき層は、第一銀めっき層と、第一銀めっき層の上に直接積層され、純銀からなる第二銀めっき層と、を含み、第二銀めっき層の結晶粒の平均粒径は、第一銀めっき層の結晶粒の平均粒径よりも大きい。 A plated material for a terminal according to an aspect of the present invention includes a metal base material containing copper or a copper alloy, and a plurality of silver plating layers disposed on the metal base material and containing either silver or a silver alloy. Prepare. The plurality of silver plating layers includes a first silver plating layer and a second silver plating layer directly laminated on the first silver plating layer and made of pure silver, and the average grain size of the second silver plating layer The diameter is larger than the average grain size of the crystal grains of the first silver plating layer.
本発明の他の態様に係る端子は、端子用めっき材から形成される。 A terminal according to another aspect of the present invention is formed from a terminal plating material.
本発明の他の態様に係る端子付き電線は、端子を備える。 An electric wire with a terminal according to another aspect of the present invention includes a terminal.
本発明によれば、銀めっき層の厚みを抑えつつ、発熱後の金属母材の銅の表面拡散を抑制することで、銀めっきの耐熱性を向上させた端子用めっき材並びにそれを用いた端子及び端子付き電線を提供することができる。 According to the present invention, a plated material for terminals in which the heat resistance of silver plating is improved by suppressing the surface diffusion of copper in a metal base material after heat generation while suppressing the thickness of the silver plating layer, and using the same Terminals and wires with terminals can be provided.
以下、図面を用いて本実施形態に係る端子用めっき材並びにそれを用いた端子及び端子付き電線について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。 Hereinafter, the plating material for terminals, the terminal using the same, and the electric wire with a terminal which concerns on this embodiment using drawing are demonstrated in detail. Note that the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation, and may differ from the actual ratios.
[端子用めっき材1]
本実施形態の端子用めっき材1は、図1に示すように、銅又は銅合金を含む金属母材2と、金属母材2の上に配置された複数の銀めっき層と、を備える。また、複数の銀めっき層は、第一銀めっき層3と、第一銀めっき層3の上に直接積層され、純銀からなる第二銀めっき層4と、を含む。そして、第二銀めっき層4の結晶粒の平均粒径は、第一銀めっき層3の結晶粒の平均粒径よりも大きい。そのため、本実施形態の端子用めっき材1は、銀めっき層の厚みを抑えつつ、発熱後の金属母材の銅の表面拡散を抑制することで、銀めっきの耐熱性を向上させることができる。以下、本実施形態の各構成の詳細について説明する。
[Terminal plating material 1]
As shown in FIG. 1 , the
[金属母材2]
金属母材2は、第一銀めっき層3又は後述の下地層5にめっきされる被めっき材である。金属母材2は、銅又は銅合金を含む。金属母材2に使用する銅又は銅合金としては、例えば日本産業規格JIS H3100(銅及び銅合金の板並びに条)に規定のものを使用することができる。具体的には、無酸素銅(C1020)、タフピッチ銅(C1100)、りん脱酸銅(C1201)、すず入り銅(C1441)、ジルコニウム入り銅(C1510)、鉄入り銅(C1921)等を用いることができる。
[Metal base material 2]
The
さらに、金属母材2の材質としては、銅及び銅合金以外の金属及び化合物を含んでもよい。銅及び銅合金以外の金属及び化合物としては、例えば、Ni、Co、Fe、Pt、Au、Al、Si、Cr、Mg、Mn、Mo、Rh、Si、Ta、Ti、W、U、V及びZrからなる群より選択される1種以上の元素、又は前記1種以上の元素を含む化合物が挙げられる。金属母材2の具体的な形状は特に限定されず、用途に応じた形状とすればよい。
Furthermore, the material of the
[第一銀めっき層3]
第一銀めっき層3は、図1に示すように、金属母材2の上に配置される。第一銀めっき層3は、銀又は銀合金のいずれかを含む。第一銀めっき層3は、金属母材2から拡散した銅を、第二銀めっき層4との間の層境界に偏析させる役割を有する。腐食防止や成形性の観点から、第一銀めっき層3は、金属母材2を全て被覆していることが好ましい。また、図2に示すように、第一銀めっき層3は金属母材2を、下地層5を介して間接的に被覆してもよい。
[First silver plating layer 3]
The first
第一銀めっき層3に使用する銀合金としては、錫(Sn)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、パラジウム(Pd)、ビスマス(Bi)、インジウム(In)、アンチモン(Sb)、セレン(Se)及びテルル(Te)からなる群より選択される少なくとも一種以上の金属と銀とを含有する合金であることが好ましい。これらの銀合金は、純銀と比較して結晶粒が小さく、ビッカース硬さの値が大きくなることが知られている。なお、銀合金は、二成分の金属を含む二元合金であってもよく、三成分の金属を含む三元合金であってもよく、四成分以上の金属を含む合金であってもよい。また、第一銀めっき層3は、単層であってもよく、複数層であってもよい。
Silver alloys used for the first
第一銀めっき層3の組成は特に限定されないが、第一銀めっき層3が錫と銀とを含有する合金である場合は、金属母材の銅の拡散抑制の観点から、第一銀めっき層3に含まれる錫の含有量は、例えば27質量%以上37質量%以下であることが好ましい。なお、めっき層の組成は、走査型電子顕微鏡(SEM)-エネルギー分散型X線分光法(EDX)によって測定することができる。
Although the composition of the first silver-plated
第一銀めっき層3は、金属母材の銅の拡散抑制の観点から、アンチモンを含有することがより好ましい。また、第一銀めっき層3がアンチモンと銀とを含有する合金である場合、第一銀めっき層3に含まれるアンチモンの含有量は、例えば1質量%以上2質量%以下であることが好ましい。
The first silver-plated
第一銀めっき層3は、例えば、銀めっき浴に錫塩などの金属塩を混合して合金めっき浴を調製し、この合金めっき浴に金属母材2を浸漬してめっきすることで形成することができる。めっき処理は、膜厚の制御が容易であるため定電流電解であることが好ましい。
The first
第一銀めっき層3を形成するために用いられる銀合金めっき浴には、例えば銀塩、金属塩、電導度塩、光沢剤などを含むことができる。銀塩に用いられる材料としては、例えばシアン化銀、ヨウ化銀、酸化銀、硫酸銀、硝酸銀、メタンスルホン酸銀及び塩化銀からなる群より選択される少なくとも一種以上の塩が含まれる。また、電導度塩としては、例えばシアン化カリウム、シアン化ナトリウム、ピロリン酸カリウム、メタンスルホン酸銀、ヨウ化カリウム及びチオ硫酸ナトリウムからなる群より選択される少なくとも一種以上の塩が含まれる。光沢剤としては、例えばアンチモン、セレン、テルルなどの金属光沢剤、ベンゼンスルホン酸、メルカプタンなどの有機光沢剤が挙げられる。銀合金めっき浴の銀イオン濃度は、例えば30g/L~50g/Lであることが好ましい。
The silver alloy plating bath used to form the first
金属塩には、例えば、上述した錫(Sn)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、パラジウム(Pd)、ビスマス(Bi)、インジウム(In)、アンチモン(Sb)、セレン(Se)及びテルル(Te)からなる群より選択される少なくとも一種以上の金属の塩が含まれることが好ましい。 Metal salts include, for example, the above-mentioned tin (Sn), copper (Cu), nickel (Ni), cobalt (Co), palladium (Pd), bismuth (Bi), indium (In), antimony (Sb), selenium At least one or more metal salts selected from the group consisting of (Se) and tellurium (Te) are preferably included.
第一銀めっき層3を電解めっきする場合の電流密度は、生産性、めっき浴組成、イオン濃度、被めっき物の形状など様々な因子を考慮した上で設定すればよい。また、めっき浴温度については特に限定されない。
The current density for electroplating the first
[第二銀めっき層4]
図1及び図2に示すように、第二銀めっき層4は第一銀めっき層3の上に配置される。第二銀めっき層4は、純銀からなる。第二銀めっき層4は、金属母材から拡散した銅がめっきの表面に析出することを防ぐ役割を有する。腐食防止や成形性の観点から、第二銀めっき層4は、第一銀めっき層3を全て被覆していることが好ましい。
[Second silver plating layer 4]
As shown in FIGS. 1 and 2, the second silver-plated
第二銀めっき層4を形成する方法は特に限定されないが、例えば、第一銀めっき層3で被覆された被めっき材をめっき浴に入れて、公知のめっき方法によりめっきすることができる。第二銀めっき層4を電解めっきする場合の電流密度は、生産性、めっき浴組成、イオン濃度、被めっき物の形状など様々な因子を考慮した上で設定すればよい。また、めっき浴温度については特に限定されない。
The method of forming the second silver-plated
第一銀めっき層3は銀合金を含む一方、第二銀めっき層4は純銀からなる。このめっきの組成の違いにより、第二銀めっき層4の結晶粒の平均粒径は、第一銀めっき層3の結晶粒の平均粒径よりも大きくなる。そして、図3Aに示すように、第一銀めっき層3と第二銀めっき層4の間には層境界ができる。第一銀めっき層3は結晶粒径が小さく結晶粒界が多いため、拡散パスが多く、金属母材の銅は拡散しやすい。一方、第二銀めっき層4は結晶粒径が大きく結晶粒界が少ないため、拡散パスが少なく、金属母材の銅は拡散しにくい。なお、結晶粒径は、めっき層の断面を観察した電子顕微鏡の写真をもとに、線分法により求めることができる。
The first
一般的には、熱を加えると金属母材の銅原子の熱振動は激しくなり、その位置を変えることが可能になり、金属母材の銅原子の一部が銀めっき層の結晶粒界に拡散する。銀めっき層の結晶粒界に拡散した銅原子は、さらにエネルギー的に安定させるため、めっき表面へ移動する。これにより、金属母材から拡散した銅がめっきの表面に析出し、酸化することで接触抵抗を上昇させることとなる。 In general, when heat is applied, the thermal vibration of the copper atoms in the metal base material becomes more intense, making it possible to change their positions. Spread. The copper atoms that have diffused into the crystal grain boundaries of the silver plating layer move to the plating surface in order to further stabilize them in terms of energy. As a result, the copper diffused from the metal base material is deposited on the surface of the plating and oxidized, thereby increasing the contact resistance.
端子用めっき材1を加熱すると、図3Aの状態から図3Bの状態になる。すなわち、上記の通り、第一銀めっき層3と第二銀めっき層4との間で結晶構造に違いがあるため、析出した銅は第一銀めっき層3の結晶粒界には拡散するものの、第二銀めっき層4の結晶粒界には拡散しにくく、層境界に銅が偏析する。そのため、発熱後の金属母材の銅の表面拡散を抑制することで、高温環境下での接触抵抗の増加を最小限に抑えることが可能となる。
When the
第一銀めっき層3と第二銀めっき層4の間に層境界があることで、第一銀めっき層3及び第二銀めっき層4の厚みはそれぞれ特に限定されることなく、金属母材から拡散した銅がめっきの表面に析出することを防ぐことができる。一方で、金属母材の銅の拡散を抑制し、かつ、電線加締め時のめっき割れを防止するという観点から、第一銀めっき層3と第二銀めっき層4の厚みの合計は5μm以下であることが好ましい。
Since there is a layer boundary between the first silver-plated
一方で、上述のようなめっきの組成の違いにより、第二銀めっき層4は第一銀めっき層3に比べ軟らかくなる。そのため、端子用めっき材1を端子として用いた場合、端子の接点部の接触面積が大きくなり、接触抵抗が小さくなる。また、端子の接点部の接触圧力が小さくなることから、端子を繰り返し挿抜した場合でも第二銀めっき層4が削れにくいため、耐摩耗性にも優れる。
On the other hand, the second
[下地層5]
図2に示すように、本実施形態の端子用めっき材1は、種々の機能を付与するため、下地層5をさらに備えてもよい。本実施形態では、下地層5は、金属母材2と第一銀めっき層3との間に配置されている。
[Underlayer 5]
As shown in FIG. 2, the
下地層5は、ニッケル、銅及び銀からなる群より選択される少なくとも一種以上の金属を含むことが好ましい。具体的には、下地層5は、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金、銀及び銀合金からなる群より選択される少なくとも一種以上の金属を含むことが好ましい。
Underlying
下地層5は、ニッケル又はニッケル合金が含まれることがより好ましい。下地層5にニッケル又はニッケル合金が含まれる場合は、例えば、下地層5は、第一銀めっき層3への金属母材の銅の拡散を抑制し、接触信頼性や耐熱性を改善することができる。すなわち、下地層5はバリア層として機能する。下地層5にニッケル又はニッケル合金のいずれかが含まれる場合の層厚は、バリア層として機能すれば特に限定されないが、0.5μm超1μm以下であることが好ましい。
More preferably, the
下地層5に銅、銅合金、銀及び銀合金からなる群より選択される少なくとも一種以上の金属が含まれる場合は、例えば、金属母材2と第一銀めっき層3との密着性を向上させることができる。すなわち、下地層5はストライクめっき層として機能する。下地層5として銅、銅合金、銀及び銀合金からなる群より選択される少なくとも一種以上の金属が含まれる場合の層厚は、密着性が向上すれば特に限定されず、非常に薄い層厚でも密着性を向上させることができる場合がある。
When the
下地層5は単層であってもよく、複数層であってもよい。例えば、下地層5は、下層と下層の上に配置された上層とを含んでいてもよい。そして、例えば、下地層5の下層がニッケル又はニッケル合金のいずれかを含み、下地層5の上層が銅、銅合金、銀及び銀合金からなる群より選択される少なくとも一種以上の金属を含んでいてもよい。よって、例えば、下地層5の下層にニッケルめっき層、下地層5の上層に銀ストライクめっき層を形成してもよい。これらの層の組合せは、目的に応じて適宜変更することができる。
The
下地層5を形成する方法は特に限定されないが、例えば、金属母材2の被めっき材をめっき浴に入れて、公知のめっき方法によりめっきすることができる。
Although the method of forming the
本実施形態の端子用めっき材1の接触抵抗値は、0mΩ以上5mΩ以下であることが好ましい。端子用めっき材1の接触抵抗値をこのような範囲とすることにより、端子として用いた場合に発熱や消費電力を低減することができる。また、端子用めっき材1の接触抵抗値は0mΩ以上2.5mΩ以下がより好ましく、0mΩ以上1mΩ以下がさらに好ましい。なお、接触抵抗値は、例えば、株式会社山崎精機研究所製の電気接点シミュレータCRS-1103-ALを用いて、測定することができる。
The contact resistance value of the
端子用めっき材1は、高圧コネクタ端子として使用する際に要求される耐熱性の観点から、160℃、500時間加熱した後の、接触荷重10Nを付与した際の接触抵抗値が1mΩ以下であることが好ましい。
The
このように、本実施形態の端子用めっき材1は、金属母材2と、金属母材2の上に配置され、銀又は銀合金のいずれかを含む、複数の銀めっき層と、を備える。そして、複数の銀めっき層は、第一銀めっき層3と、第一銀めっき層3の上に直接積層され、純銀からなる第二銀めっき層4と、を含み、第二銀めっき層4の結晶粒の平均粒径は、第一銀めっき層3の結晶粒の平均粒径よりも大きい。そのため、本実施形態の端子用めっき材1は、銀めっき層の厚みを抑えつつ、発熱後の金属母材の銅の表面拡散を抑制することで、銀めっきの耐熱性を向上させることができる。さらに、本実施形態の端子用めっき材1は、端子として用いた場合に、高温環境下での接触抵抗の増加を最小限に抑えつつ耐摩耗性も高い。
As described above, the
[端子10]
本実施形態の端子10は端子用めっき材1から形成される。そのため、本実施形態の端子10は、従来の銀又は銀合金でめっきした端子と比較して、高温環境下での接触抵抗の増加を最小限に抑えつつ耐摩耗性も高い。
[Terminal 10]
The terminal 10 of this embodiment is formed from the
[端子付き電線20]
図6及び図7に示すように、本実施形態の端子付き電線20は端子10を備える。具体的には、本実施形態の端子付き電線20は、導体31及び導体31を覆う電線被覆材32を有する電線30と、電線30の導体31に接続され、端子用めっき材1から形成された端子10とを備える。なお、図6は電線を端子で圧着する前の状態を示し、図7は電線を端子で圧着した後の状態を示す。
[Wire with terminal 20]
As shown in FIGS. 6 and 7 , the terminal-equipped
図6に示す端子10はメス型の圧着端子である。端子10は、図示しない相手方端子に対して接続される電気接続部11を有する。電気接続部11は、ボックス状の形体をしており、相手方端子に係合するバネ片を内蔵している。さらに、端子10のうち、電気接続部11と反対側には、電線30の端末部に対して加締めることにより接続される電線接続部12が設けられる。電気接続部11と電線接続部12とは繋ぎ部13を介して接続される。なお、電気接続部11、電線接続部12及び繋ぎ部13は、同一材料からなり一体となって端子10を構成しているが、便宜的に部位ごとに名称を付与している。
The terminal 10 shown in FIG. 6 is a female crimp terminal. The terminal 10 has an
電線接続部12は、電線30の導体31を加締める導体圧着部14と、電線30の電線被覆材32を加締める被覆材加締部15とを備える。
The
導体圧着部14は、電線30の端末部の電線被覆材32を除去して露出させた導体31と直接接触するものであり、底板部16と一対の導体加締片17とを有する。一対の導体加締片17は、底板部16の両側縁から上方に延設される。一対の導体加締片17は、電線30の導体31を包み込むように内側に曲げられることで、導体31を底板部16の上面に密着した状態となるように加締めることができるようになっている。導体圧着部14は、この底板部16と一対の導体加締片17とにより、断面視略U字状に形成されている。
The
被覆材加締部15は、電線30の端末部の電線被覆材32と直接接触するものであり、底板部18と一対の被覆材加締片19とを有する。一対の被覆材加締片19は、底板部18の両側縁から上方に延設される。一対の被覆材加締片19は、電線被覆材32の付いた部分を包み込むように内側に曲げられることで、電線被覆材32を底板部18の上面に密着した状態で加締めることができるようになっている。被覆材加締部15は、この底板部18と一対の被覆材加締片19とにより、断面視略U字状に形成されている。なお、導体圧着部14の底板部16から被覆材加締部15の底板部18までは、共通の底板部として連続して形成されている。
The covering
電線30は、導体31及び導体31を覆う電線被覆材32を有する。導体31の材料としては、導電性が高い金属を使用することができる。導体31の材料としては、例えば、銅、銅合金、アルミニウム及びアルミニウム合金等を用いることができる。なお、近年、電線の軽量化が求められている。そのため、導体31は軽量なアルミニウム又はアルミニウム合金からなることが好ましい。
The
導体31を覆う電線被覆材32の材料としては、電気絶縁性を確保できる樹脂を使用することができる。電線被覆材32の材料としては、例えばオレフィン系の樹脂を用いることができる。具体的には、電線被覆材32の材料として、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、エチレン共重合体及びプロピレン共重合体からなる群より選択される少なくとも一種を主成分とすることができる。また、電線被覆材32の材料として、ポリ塩化ビニル(PVC)を主成分とすることもできる。これらのなかでも、柔軟性や耐久性が高いことから、電線被覆材32の材料はポリプロピレン又はポリ塩化ビニルを主成分として含むことが好ましい。なお、ここでの主成分とは、電線被覆材32全体の50質量%以上の成分をいう。
As the material of the
端子10は、例えば、以下のようにして製造することができる。はじめに、図6に示すように、電線30の端末部を端子10の電線接続部12に挿入する。これにより、導体圧着部14の底板部16の上面に電線30の導体31を載置すると共に、被覆材加締部15の底板部18の上面に電線30の電線被覆材32の付いた部分を載置する。次に、電線接続部12と電線30の端末部を押圧することにより、導体圧着部14及び被覆材加締部15を変形させる。具体的には、導体圧着部14の一対の導体加締片17を、導体31を包み込むように内側に曲げることで、導体31を底板部16の上面に密着した状態となるように加締める。さらに、被覆材加締部15の一対の被覆材加締片19を、電線被覆材32の付いた部分を包み込むように内側に曲げることで、電線被覆材32を底板部18の上面に密着した状態となるように加締める。こうすることにより、図7に示すように、端子10と電線30とを圧着して接続することができる。
The terminal 10 can be manufactured, for example, as follows. First, as shown in FIG. 6, the terminal portion of the
本実施形態の端子付き電線20は端子10を備える。そのため、本実施形態の端子付き電線20は、従来の銀又は銀合金めっきをした端子と比較して、端子10部分の耐摩耗性が高く、高温環境下での接触抵抗の増加を最小限に抑えることができる。そのため、本実施形態の端子付き電線20は、ハイブリッド自動車や電気自動車などのような場所においても好適に用いることができる。
An
以上、本実施形態に係る端子10及び端子付き電線20について説明したが、本実施形態は上記実施形態に限定されず、例えば電気自動車などにおいて繰り返し挿抜されるような高圧コネクタ端子などとして好適に使用することができる。
As described above, the terminal 10 and the
以下、本発明を実施例及び比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
まず、被めっき材である金属母材の前処理を行った。具体的には、金属母材をアルカリ脱脂で洗浄し、10%硫酸中に1分間浸漬する酸洗いを行い、水洗した。なお、金属母材は、JIS H3100:2012(銅及び銅合金の板並びに条)に規定されたC1020-H銅板を用いた。 First, a pretreatment was performed on a metal base material, which is a material to be plated. Specifically, the metal base material was washed with alkali degreasing, pickled by immersing it in 10% sulfuric acid for 1 minute, and washed with water. The metal base material used was a C1020-H copper plate specified in JIS H3100:2012 (plates and strips of copper and copper alloys).
次に、金属母材の上にニッケルめっき層を形成した。ニッケルめっき層は下地層である。具体的には、上記のように前処理した金属母材をニッケルめっき層用めっき浴に浸漬し、直流安定化電源を用い、定電流電解した。電解終了後、めっき浴から金属母材を取り出し、水洗した。この結果、金属母材の表面全体にニッケルめっき層が形成された金属母材が得られた。なお、ニッケルめっき層の厚みは1μmであった。 Next, a nickel plating layer was formed on the metal base material. The nickel plating layer is the underlying layer. Specifically, the metal base material pretreated as described above was immersed in a plating bath for a nickel plating layer, and subjected to constant current electrolysis using a DC stabilized power supply. After completion of electrolysis, the metal base material was taken out from the plating bath and washed with water. As a result, a metal base material was obtained in which a nickel plating layer was formed on the entire surface of the metal base material. Incidentally, the thickness of the nickel plating layer was 1 μm.
次に、ニッケルめっき層の上に第一銀めっき層を形成した。具体的には、上記のようにニッケルめっき層を形成した金属母材を、銀―アンチモンめっき層用めっき浴に浸漬し、直流安定化電源を用い、定電流電解した。電解終了後、めっき浴から金属母材を取り出し、水洗した。この結果、金属母材の表面全体に銀―アンチモンめっき層が形成された金属母材が得られた。 Next, a first silver plating layer was formed on the nickel plating layer. Specifically, the metal base material on which the nickel plating layer was formed as described above was immersed in a plating bath for a silver-antimony plating layer, and subjected to constant current electrolysis using a DC stabilized power supply. After completion of electrolysis, the metal base material was taken out from the plating bath and washed with water. As a result, a metal base material was obtained in which a silver-antimony plating layer was formed over the entire surface of the metal base material.
さらに、第一銀めっき層の上に第二銀めっき層を形成した。具体的には、上記のように銀―アンチモンめっき層を形成した金属母材を、純銀めっき層用めっき浴に浸漬し、直流安定化電源を用い、定電流電解した。電解終了後、めっき浴から金属母材を取り出し、水洗した。この結果、金属母材の表面全体に純銀めっき層が形成された金属母材が得られた。 Furthermore, a second silver-plated layer was formed on the first silver-plated layer. Specifically, the metal base material on which the silver-antimony plating layer was formed as described above was immersed in a plating bath for a pure silver plating layer, and subjected to constant current electrolysis using a DC stabilized power supply. After completion of electrolysis, the metal base material was taken out from the plating bath and washed with water. As a result, a metal base material was obtained in which a pure silver plating layer was formed on the entire surface of the metal base material.
[評価]
上記のようにして作製した端子用めっき材を試験サンプルとし、次の方法により評価を実施した。
[evaluation]
Using the plated material for terminals produced as described above as a test sample, evaluation was carried out by the following method.
(顕微鏡観察)
160℃で500時間加熱後の試験サンプルの断面を、前処理として収束イオンビーム(FIB)により加工した後に、透過型電子顕微鏡(TEM-EDX)により観察した。図4Aは、加熱後の試験サンプルにおける、第一銀めっき層3(銀―アンチモンめっき層)及び第二銀めっき層4(純銀めっき層)の断面の透過型電子顕微鏡写真である。図4Aに示すように、第一銀めっき層3は複数の結晶粒が集合してなり、多くの結晶粒界が存在することが分かった。そして、図4Aにより、第一銀めっき層3と第二銀めっき層4の間に層境界があることが確認できた。さらに、第二銀めっき層4の結晶粒の平均粒径は、第一銀めっき層3の結晶粒の平均粒径よりも大きいことが分かった。
(Microscopic observation)
After heating at 160° C. for 500 hours, the cross section of the test sample was processed with a focused ion beam (FIB) as a pretreatment, and then observed with a transmission electron microscope (TEM-EDX). FIG. 4A is a transmission electron micrograph of the cross section of the first silver plating layer 3 (silver-antimony plating layer) and the second silver plating layer 4 (pure silver plating layer) in the test sample after heating. As shown in FIG. 4A, it was found that the first silver-plated
さらに、加熱後の試験サンプルを、エネルギー分散型X線分光法(EDX)により分析したところ、第一銀めっき層3と第二銀めっき層4の間の層境界に銅が検出された。
Furthermore, when the test sample after heating was analyzed by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), copper was detected at the layer boundary between the first
図4B、図4C及び図4Dは、加熱後の試験サンプルの断面について、エネルギー分散型X線分光法を用いて元素分布(元素マッピング)を測定した結果を示す。図4Bは銀と銅の元素マッピングを示し、図4Cは銀の元素マッピングを示し、図4Dは銅の元素マッピングを示す。図4B及び図4Dにより、第一銀めっき層3の結晶粒界及び、第一銀めっき層3と第二銀めっき層4の間の層境界のコントラストが、銅の元素のコントラストと明確に対応していることが確認できた。このことから、銅は第一銀めっき層3の結晶粒界及び、層境界に多く分布しているものの、第二銀めっき層4の結晶粒界には拡散しにくいことが分かった。一方、図4B及び図4Cにより、銀については上記の結晶粒界や層境界における含有量に差異がないことが確認できた。
4B, 4C and 4D show the results of measuring the elemental distribution (elemental mapping) using energy dispersive X-ray spectroscopy for the cross section of the test sample after heating. FIG. 4B shows elemental mapping for silver and copper, FIG. 4C shows elemental mapping for silver, and FIG. 4D shows elemental mapping for copper. 4B and 4D, the contrast of the crystal grain boundary of the first
(接触抵抗)
試験サンプルについて荷重-抵抗特性評価を実施した。具体的には、加熱前(実施例1)と加熱後(実施例2)について、接触荷重2N~30Nの時の接触抵抗値(mΩ)を測定した。結果を図5に示す。なお、実施例2の加熱条件は160℃で500時間とした。
(contact resistance)
Load-resistance characterization was performed on the test samples. Specifically, before heating (Example 1) and after heating (Example 2), the contact resistance value (mΩ) was measured at a contact load of 2N to 30N. The results are shown in FIG. The heating conditions in Example 2 were 160° C. and 500 hours.
図5の実施例1及び実施例2に示すように、接触荷重の全ての範囲において、加熱後には接触抵抗値が増加していることを確認した。これは、加熱することで金属母材の銅がめっき表面に析出し、その銅成分が酸化されることにより、接触抵抗値が増加したことを示す。また、実施例2において、160℃、500時間加熱した後の、接触荷重10Nを付与した際の接触抵抗値が1mΩ以下であることを確認した。 As shown in Examples 1 and 2 of FIG. 5, it was confirmed that the contact resistance value increased after heating in the entire range of the contact load. This indicates that the copper of the metal base material is deposited on the plating surface by heating, and the copper component is oxidized, thereby increasing the contact resistance value. Moreover, in Example 2, it was confirmed that the contact resistance value when a contact load of 10 N was applied after heating at 160° C. for 500 hours was 1 mΩ or less.
一方、比較例として、上記の試験サンプルの作製方法に基づき、第二銀めっき層(純銀めっき層)を形成せずに、金属母材の上に、下地層(ニッケルめっき層)と第一銀めっき層(銀―アンチモンめっき層)を形成したサンプルを作製した。加熱前(比較例1)と、加熱後(比較例2)についての接触抵抗値(mΩ)を比較した。比較例2の加熱条件は実施例2と同様にした。 On the other hand, as a comparative example, a base layer (nickel plating layer) and a first silver plating layer were formed on a metal base material without forming a second silver plating layer (pure silver plating layer) based on the above test sample preparation method. A sample with a plated layer (silver-antimony plated layer) was prepared. The contact resistance values (mΩ) before heating (Comparative Example 1) and after heating (Comparative Example 2) were compared. The heating conditions of Comparative Example 2 were the same as those of Example 2.
図5の比較例1及び比較例2に示すように、接触荷重の全ての範囲において、加熱後には接触抵抗値が増加していることを確認した。これは、実施例1及び実施例2と同様に、加熱することで金属母材の銅がめっき表面に析出し、その銅成分が酸化されることにより、接触抵抗値が増加したことを示す。また、比較例2において、160℃、500時間加熱した後の、接触荷重10Nを付与した際の接触抵抗値は1mΩを超えていることを確認した。 As shown in Comparative Examples 1 and 2 of FIG. 5, it was confirmed that the contact resistance value increased after heating in the entire range of the contact load. As in Examples 1 and 2, this indicates that the copper of the metal base material was deposited on the plating surface by heating, and the copper component was oxidized, thereby increasing the contact resistance value. Moreover, in Comparative Example 2, it was confirmed that the contact resistance value when a contact load of 10 N was applied after heating at 160° C. for 500 hours exceeded 1 mΩ.
実施例1と比較例1とを比較して、接触荷重の全ての範囲において、実施例1は比較例1よりも接触抵抗値が小さい。また、実施例2と比較例2とを比較して、接触荷重の全ての範囲において、実施例2は比較例2よりも接触抵抗値が小さい。さらに、その傾向は、実施例2と比較例2、すなわち加熱後の方がより顕著になっている。このことから、本実施形態に係る端子用めっき材は、発熱後の金属母材の銅の表面拡散を抑制することで、発熱後も接触抵抗値の増加を最小限に抑えることが可能であることを示す。 Comparing Example 1 and Comparative Example 1, Example 1 has a smaller contact resistance value than Comparative Example 1 in the entire range of contact load. Further, by comparing Example 2 and Comparative Example 2, the contact resistance value of Example 2 is smaller than that of Comparative Example 2 in the entire range of the contact load. Furthermore, this tendency is more pronounced in Example 2 and Comparative Example 2, that is, after heating. From this, the terminal plating material according to the present embodiment can suppress the surface diffusion of copper in the metal base material after heat generation, thereby minimizing the increase in the contact resistance value even after heat generation. indicates that
以上、本実施形態を説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではなく、本実施形態の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。 Although the present embodiment has been described above, the present embodiment is not limited to these, and various modifications are possible within the scope of the gist of the present embodiment.
1 端子用めっき材
2 金属母材
3 第一銀めっき層
4 第二銀めっき層
5 下地層
10 端子
20 端子付き電線
REFERENCE SIGNS
Claims (8)
前記金属母材の上に配置され、銀又は銀合金のいずれかを含む、複数の銀めっき層と、
を備える端子用めっき材であって、
前記複数の銀めっき層は、第一銀めっき層と、前記第一銀めっき層の上に直接積層され、純銀からなる第二銀めっき層と、を含み、
前記第二銀めっき層の結晶粒の平均粒径は、前記第一銀めっき層の結晶粒の平均粒径よりも大きい、端子用めっき材。 a metal base material containing copper or a copper alloy;
a plurality of silver-plated layers disposed on the metal matrix and comprising either silver or a silver alloy;
A terminal plating material comprising
The plurality of silver plating layers includes a first silver plating layer and a second silver plating layer directly laminated on the first silver plating layer and made of pure silver,
A plated material for a terminal, wherein the average grain size of the crystal grains of the second silver plating layer is larger than the average grain size of the crystal grains of the first silver plating layer.
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