JP2018120698A - 端子用めっき材並びにそれを用いた端子、端子付き電線及びワイヤーハーネス - Google Patents
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Abstract
【課題】端子用めっき材並びにそれを用いた端子、端子付き電線及びワイヤーハーネスの接触抵抗の増加を最小限に抑えつつ耐摩耗性も高くすること。【解決手段】端子用めっき材（１）は、金属基材（２）と、金属基材（２）の上に配置され、銀錫合金を含む銀錫合金めっき層（３）と、を備える。そして、銀錫合金めっき層（３）は銀と錫の金属間化合物を含み、端子用めっき材（１）における銀錫合金めっき層（３）の表面のビッカース硬さは２５０Ｈｖ以上であり、銀錫合金めっき層（３）の表面粗さは０．６０μｍＲａ以下である。また、端子（１０）は端子用めっき材（１）から形成される。また、端子付き電線（２０）は端子（１０）を備える。ワイヤーハーネス（４０）は端子付き電線（２０）を備える。【選択図】図１
Description
本発明は、端子用めっき材並びにそれを用いた端子、端子付き電線及びワイヤーハーネスに関する。詳細には、本発明は、接触抵抗の増加を最小限に抑えつつ耐摩耗性も高い端子用めっき材並びにそれを用いた端子、端子付き電線及びワイヤーハーネスに関する。
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、これらの自動車で使用される充電コネクタの端子には、高い電流が流れる。しかし、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端子には、錫めっきに代えて、電気抵抗の小さい銀又は銀合金めっきを用いることが提案されている。
例えば、特許文献１では、銅又は銅合金部材の表面の少なくとも一部に、アンチモン濃度が０．１質量％以下の銀又は銀合金層が形成され、この銀又は銀合金層の上に、最表層としてビッカース硬さＨｖ１４０以上の銀合金層が形成された部材が開示されている。
しかしながら、ハイブリッド自動車や電気自動車で使用される充電コネクタは繰り返し抜き挿しされるため、特許文献１の銀又は銀合金層であっても、層厚を厚くする必要があった。一方、層厚を厚くした場合、めっき時間が増え、使用するめっき材も増やす必要があるという問題がある。また、銀又は銀合金めっきをした端子であっても、接触抵抗があまり小さくない場合があるため、接触抵抗がさらに小さい端子が求められていた。
本発明は、このような従来技術の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、接触抵抗の増加を最小限に抑えつつ耐摩耗性も高い端子用めっき材並びにそれを用いた端子、端子付き電線及びワイヤーハーネスを提供することにある。
本発明の第１の態様に係る端子用めっき材は、金属基材と、金属基材の上に配置され、銀錫合金を含む銀錫合金めっき層と、を備える端子用めっき材であって、銀錫合金めっき層は銀と錫の金属間化合物を含み、端子用めっき材における銀錫合金めっき層の表面のビッカース硬さは２５０Ｈｖ以上であり、銀錫合金めっき層の表面粗さは０．６０μｍＲａ以下である。
本発明の第２の態様に係る端子用めっき材は、第１の態様の端子用めっき材に関し、５０℃〜２００℃で２０分以上加温した後の端子用めっき材１における銀錫合金めっき層のビッカース硬さは２５０Ｈｖ以上である。
本発明の第３の態様に係る端子は、第１又は第２の態様の端子用めっき材から形成される。
本発明の第４の態様に係る端子付き電線は、第３の態様の端子を備える。
本発明の第５の態様に係るワイヤーハーネスは、第４の態様の端子付き電線を備える。
本発明によれば、端子用めっき材並びにそれを用いた端子、端子付き電線及びワイヤーハーネスの接触抵抗の増加を最小限に抑えつつ耐摩耗性も高くすることができる。
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、端子付き電線及びワイヤーハーネス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。
［端子用めっき材１］
本実施形態の端子用めっき材１は、金属基材２と、金属基材２の上に配置され、銀錫合金を含む銀錫合金めっき層３と、を備える。そのため、本実施形態の端子用めっき材１は、従来の錫めっきなどと比較して電気抵抗が小さく、ハイブリッド自動車や電気自動車のような高電流が流れるような場所であっても発熱しにくい。
本実施形態の端子用めっき材１は、金属基材２と、金属基材２の上に配置され、銀錫合金を含む銀錫合金めっき層３と、を備える。そのため、本実施形態の端子用めっき材１は、従来の錫めっきなどと比較して電気抵抗が小さく、ハイブリッド自動車や電気自動車のような高電流が流れるような場所であっても発熱しにくい。
また、銀錫合金めっき層３は銀と錫の金属間化合物を含む。そして、端子用めっき材１における銀錫合金めっき層３の表面のビッカース硬さは２５０Ｈｖ以上である。そのため、本実施形態の端子用めっき材１は、耐摩耗性が高く、端子として用いた場合に、繰りかえし端子を抜き挿ししても、めっき層が摩耗しにくい。さらに、銀錫合金めっき層３の表面粗さが０．６０μｍＲａ以下である。そのため、接触抵抗が小さく、端子として用いた場合の発熱を抑制し、消費電力を低減することができる。以下、本実施形態の各構成の詳細について説明する。
（金属基材２）
金属基材２は、銀錫合金めっき層３にめっきされる被めっき材である。金属基材２を形成する材料としては、導電性が高い金属、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄及び鉄合金からなる群より選択される少なくとも一種を用いることができる。金属基材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。
金属基材２は、銀錫合金めっき層３にめっきされる被めっき材である。金属基材２を形成する材料としては、導電性が高い金属、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄及び鉄合金からなる群より選択される少なくとも一種を用いることができる。金属基材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。
（銀錫合金めっき層３）
銀錫合金めっき層３は、金属基材２の上に配置される。銀錫合金めっき層３は、金属基材２を腐食から守る役割を有する。腐食防止や成形性の観点から、銀錫合金めっき層３は、金属基材２を全て覆っていることが好ましい。
銀錫合金めっき層３は、金属基材２の上に配置される。銀錫合金めっき層３は、金属基材２を腐食から守る役割を有する。腐食防止や成形性の観点から、銀錫合金めっき層３は、金属基材２を全て覆っていることが好ましい。
銀錫合金めっき層３における銀と錫の含有量（質量％）の比は、銀：錫＝６５：３５〜８０：２０であることが好ましい。また、銀錫合金めっき層３は、銀及び錫に加え、Ｉｎ，Ｚｎ，Ｔｉ及びＳｂからなる群より選択される少なくとも１つの元素を含むことが好ましい。銀錫合金めっき層３がこのような元素を含むことにより、銀と金属間化合物を生成し、銀錫合金めっき層３の表面のビッカース硬さの向上が見込まれるためである。
銀錫合金めっき層３は銀と錫の金属間化合物を含む。本実施形態においては、銀錫合金めっき層３が金属間化合物を含むことによって、銀錫合金めっき層３の硬さを向上させることができる。このような金属間化合物は、めっき液の銀と錫の濃度を制御することによって析出する。金属間化合物としては、例えば、Ａｇ３Ｓｎなどが挙げられる。なお、銀錫合金めっき層３が、銀及び錫に加え、Ｉｎ，Ｚｎ，Ｔｉ及びＳｂからなる群より選択される少なくとも１つの元素を含む場合の金属間化合物としては、例えば、Ａｇ３Ｉｎ、ＡｇＺｎ、ＡｇＴｉ、Ａｇ７Ｓｂなどが挙げられる。
端子用めっき材１における銀錫合金めっき層３の表面のビッカース硬さは２５０Ｈｖ以上である。本実施形態では、銀錫合金めっき層３の表面のビッカース硬さをこのような範囲とすることにより、耐摩耗性を向上させることができる。なお、銀錫合金めっき層３の表面のビッカース硬さは２８０Ｈｖ以上であることが好ましい。なお、ビッカース硬さは、日本工業規格ＪＩＳ Ｚ２２４４：２００９（ビッカース硬さ試験−試験方法）に従って測定することができる。また、試験温度は２５℃、試験力は３ｇｆとして測定することができる。
なお、５０℃〜２００℃で２０分以上加温した後の端子用めっき材１における銀錫合金めっき層３の表面のビッカース硬さは２５０Ｈｖ以上であることが好ましい。銀又は銀合金は、高温環境下に置かれると、銀の結晶粒が大きくなって、銀又は銀合金の硬度が低下する場合がある。しかし、本実施形態においては、銀錫合金めっき層３は銀と錫の金属間化合物を含む。そのため、５０℃〜２００℃で２０分以上加温した後の端子用めっき材１における銀錫合金めっき層３の表面のビッカース硬さを上記のような範囲とすることにより、高温環境下で使用しても、耐摩耗性を低下しにくくすることができる。なお、５０℃〜２００℃で２０分以上加温した後の端子用めっき材１における銀錫合金めっき層３の表面のビッカース硬さは２８０Ｈｖ以上であることがより好ましい。なお、ビッカース硬さは、ＪＩＳ Ｚ２２４４：２００９に従って測定することができる。また、試験温度は２５℃、試験力は３ｇｆとして測定することができる。
銀錫合金めっき層３の表面粗さは０．６０μｍＲａ以下である。銀錫合金めっき層３の表面粗さをこのような範囲とすることにより、接触抵抗を低減することができる。銀錫合金めっき層３の表面粗さは０μｍＲａ以上０．２５μｍＲａ以下であることが好ましい。なお、表面粗さは、算術平均粗さであり、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２０１３（製品の幾何特性仕様（ＧＰＳ）−表面性状：輪郭曲線方式−用語，定義及び表面性状パラメータ）に従って測定することができる。
銀錫合金めっき層３の厚みは、防食性の観点より、０．１μｍ以上であることが好ましく、１μｍ以上であることがより好ましい。また、銀錫合金めっき層３の厚みは、生産性やコスト低減の観点より３０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下がより好ましい。
銀錫合金めっき層３は、例えば、銀めっき浴に錫塩を混合して銀錫合金めっき浴を調製し、この銀錫合金めっき浴に金属基材２を浸漬してめっきすることで形成することができる。めっきは、定電流電解であると膜厚の制御が容易であるため好ましい
銀錫合金めっき層３に用いられる銀錫めっき浴は、例えば銀塩、錫塩、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、塩化銀などが挙げられる。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、ヨウ化カリウム、チオ硫酸ナトリウムなどが挙げられる。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。
銀錫合金めっき層３の錫塩に用いられる材料としては、例えば、メタンスルホン酸第一錫等の有機スルホン酸第一錫、ピロリン酸第一錫、塩化第一錫、硫酸第一錫、酢酸第一錫、スルファミン酸第一錫、グルコン酸第一錫、酒石酸第一錫、酸化第一錫、ホウフッ化第一錫、コハク酸第一錫、乳酸第一錫、クエン酸第一錫、リン酸第一錫、ヨウ化第一錫、ギ酸第一錫、ケイフッ化第一錫などの第一錫塩、錫酸ナトリウム、錫酸カリウムなどの第二錫塩が挙げられる。
銀錫合金めっき層３を電解めっきする場合の電流密度は、０．３Ａ／ｄｍ２以上であることが好ましく、０．９Ａ／ｄｍ２以上であることがより好ましい。電流密度を高くすると、より早い時間で銀錫合金めっきを行うことができ、生産性が向上する。しかしながら、電流密度を高くすると表面が荒れてしまい、表面粗さＲａが大きくなる。したがって、電流密度の上限は、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表面粗さの条件を満足するように設定される。銀錫合金めっき層３を電解めっきする場合のめっき浴温度は、０℃〜５０℃であることが好ましく、２０℃〜４０℃であることがより好ましい。めっき浴温度をこのような範囲とすることにより、銀錫合金めっき層３を錯体効果で効果的に形成することができる。
（ニッケルめっき層４）
図２に示すように、本実施形態の端子用めっき材１はニッケルめっき層４を備えていてもよい。ニッケルめっき層４は、銀錫合金めっき層３の下地層として機能し、銀錫合金めっき層３への基材を構成する元素の拡散を抑制し、接触信頼性や耐熱性を改善することができる。図２に示す実施形態においては、ニッケルめっき層４は、金属基材２と銀錫合金めっき層３との間に配置されている。ニッケルめっき層４の厚みは、０．１μｍ〜３．０μｍが好ましく、０．１μｍ〜１．０μｍがより好ましい。なお、ニッケルめっき層４に代えて又はニッケルめっき層４に加えて、用途に応じて他の層を追加してもよい。
図２に示すように、本実施形態の端子用めっき材１はニッケルめっき層４を備えていてもよい。ニッケルめっき層４は、銀錫合金めっき層３の下地層として機能し、銀錫合金めっき層３への基材を構成する元素の拡散を抑制し、接触信頼性や耐熱性を改善することができる。図２に示す実施形態においては、ニッケルめっき層４は、金属基材２と銀錫合金めっき層３との間に配置されている。ニッケルめっき層４の厚みは、０．１μｍ〜３．０μｍが好ましく、０．１μｍ〜１．０μｍがより好ましい。なお、ニッケルめっき層４に代えて又はニッケルめっき層４に加えて、用途に応じて他の層を追加してもよい。
ニッケルめっき層４を形成する方法は特に限定されないが、金属基材２をニッケルめっき浴に入れて、公知のめっき方法によりめっきすることができる。
ニッケルめっき浴は、例えばニッケル塩、ｐＨ緩衝剤、光沢剤などを含むことができる。ニッケル塩に用いられる材料としては、例えば硫酸ニッケル、塩化ニッケル、スルファミン酸ニッケルなどが挙げられる。また、ｐＨ緩衝剤としては、例えばホウ酸、クエン酸、酢酸ニッケルなどが挙げられる。光沢剤としては、例えばスルファン酸塩、サッカリン、スルホンアミド、スルフィン酸、ナフタレン、ナフタレンスルホン酸ナトリウム、酢酸ニッケルなどが挙げられる。
ニッケルめっき層４を電解めっきする場合の電流密度は、２．０Ａ／ｄｍ２〜１５．０Ａ／ｄｍ２であることが好ましく、２．０Ａ／ｄｍ２〜１０．０Ａ／ｄｍ２であることがより好ましい。ニッケルめっき層４を電解めっきする場合のめっき浴温度は、４５℃〜６５℃であることが好ましい。めっき浴温度をこのような範囲とすることにより、高い電流密度でニッケルめっきができるため好ましい。
（銀ストライクめっき層５）
図３及び図４に示すように、本実施形態の端子用めっき材１は銀ストライクめっき層５を備えていてもよい。銀ストライクめっき層５は、銀錫合金めっき層３の下地層として機能し、金属基材２又はニッケルめっき層４に対する銀錫合金めっき層３の密着性を改善することができる。図３に示す実施形態においては、銀ストライクめっき層５は、金属基材２と銀錫合金めっき層３との間に配置されている。また、図４に示す実施形態においては、銀ストライクめっき層５は、ニッケルめっき層４と銀錫合金めっき層３との間に配置されている。銀ストライクめっき層５の厚みは、０．１μｍ〜１．５μｍが好ましく、０．１μｍ〜１．０μｍがより好ましい。なお、銀ストライクめっき層５に代えて又は銀ストライクめっき層５に加えて、用途に応じて他の層を追加してもよい。
図３及び図４に示すように、本実施形態の端子用めっき材１は銀ストライクめっき層５を備えていてもよい。銀ストライクめっき層５は、銀錫合金めっき層３の下地層として機能し、金属基材２又はニッケルめっき層４に対する銀錫合金めっき層３の密着性を改善することができる。図３に示す実施形態においては、銀ストライクめっき層５は、金属基材２と銀錫合金めっき層３との間に配置されている。また、図４に示す実施形態においては、銀ストライクめっき層５は、ニッケルめっき層４と銀錫合金めっき層３との間に配置されている。銀ストライクめっき層５の厚みは、０．１μｍ〜１．５μｍが好ましく、０．１μｍ〜１．０μｍがより好ましい。なお、銀ストライクめっき層５に代えて又は銀ストライクめっき層５に加えて、用途に応じて他の層を追加してもよい。
銀ストライクめっき層５を形成する方法は特に限定されないが、金属基材２又は金属基材２にニッケルめっき４を施したものを銀ストライクめっき浴に入れて、公知のめっき方法によりめっきすることができる。
銀ストライクめっき浴は、例えば銀塩、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、塩化銀などが挙げられる。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、ヨウ化カリウム、チオ硫酸ナトリウムなどが挙げられる。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、メルカプタンなどが挙げられる。
銀ストライクめっき層５を電解めっきする場合の電流密度は、１．６Ａ／ｄｍ２以上であることが好ましく、２．０Ａ／ｄｍ２以上であることがより好ましい。電流密度の上限は、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される。銀ストライクめっき層５を電解めっきする場合のめっき浴温度は、２０℃〜３０℃であることが好ましい。めっき浴温度をこのような範囲とすることにより、ヤケが生じるおそれを低減することができるため好ましい。
本実施形態の端子用めっき材１の接触抵抗は０ｍΩ以上５．０ｍΩ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の接触抵抗は０ｍΩ以上２．５ｍΩ以下がより好ましく、０ｍΩ以上１．０ｍΩ以下がさらに好ましい。なお、接触抵抗は、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。
本実施形態の端子用めっき材１は、金属基材２と、金属基材２の上に配置され、銀錫合金を含む銀錫合金めっき層３と、を備える。そして、銀錫合金めっき層３は銀と錫の金属間化合物を含み、端子用めっき材１における銀錫合金めっき層３の表面のビッカース硬さは２５０Ｈｖ以上であり、銀錫合金めっき層３の表面粗さは０．６０μｍＲａ以下である。そのため、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、接触抵抗の増加を最小限に抑えつつ耐摩耗性も高い。
［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、接触抵抗の増加を最小限に抑えつつ耐摩耗性も高い。なお、腐食防止や成形性の観点から、端子１０の銀錫合金めっき層３は、端子１０の金属基材２を全て覆っていることが好ましい。
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、接触抵抗の増加を最小限に抑えつつ耐摩耗性も高い。なお、腐食防止や成形性の観点から、端子１０の銀錫合金めっき層３は、端子１０の金属基材２を全て覆っていることが好ましい。
［端子付き電線２０］
図５〜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から形成された端子１０とを備える。なお、図５は電線を端子で圧着する前の状態を示し、図６は電線を端子で圧着した後の状態を示す。また、図７は、図６のＡ−Ａ線における断面図を示す。
図５〜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から形成された端子１０とを備える。なお、図５は電線を端子で圧着する前の状態を示し、図６は電線を端子で圧着した後の状態を示す。また、図７は、図６のＡ−Ａ線における断面図を示す。
図５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。
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。
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。
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。
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。
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、電線被覆材全体の５０質量％以上の成分をいう。
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５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６及び図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。
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、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。
［ワイヤーハーネス］
本実施形態のワイヤーハーネス４０は端子付き電線２０を備える。具体的には、本実施形態のワイヤーハーネスは、図８に示すように、コネクタ５０と、端子付き電線２０とを備える。
本実施形態のワイヤーハーネス４０は端子付き電線２０を備える。具体的には、本実施形態のワイヤーハーネスは、図８に示すように、コネクタ５０と、端子付き電線２０とを備える。
図８においてコネクタ５０の背面側には、図示しない相手方端子が装着される複数個の図示しない相手方端子装着部が設けられる。図８においてコネクタ５０の正面側には、端子付き電線２０の端子１０が装着される複数個のキャビティ５１が設けられる。各キャビティ５１には、端子付き電線２０の端子１０が装着されるように、略矩形状の開口部が設けられる。さらに、各キャビティ５１の開口部は、端子付き電線２０の端子１０の断面よりも若干大きく形成される。コネクタ５０のキャビティ５１に端子付き電線２０の端子１０が装着されると、電線３０はコネクタ５０の背面側より引き出される。
本実施形態のワイヤーハーネス４０は端子付き電線２０を備える。そのため、本実施形態のワイヤーハーネス４０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、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、本実施形態のワイヤーハーネス４０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。
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。
まず、被めっき材である金属基材の前処理を行った。具体的には、金属基材をアルカリ脱脂で洗浄し、１０％硫酸中に２分間浸漬する酸洗いを行い、水洗した。なお、金属基材は、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。
次に、金属基材の表面にニッケルめっき層を形成した。具体的には、前処理した金属基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、電流密度５Ａ／ｄｍ２、電解時間３０秒、めっき浴温度５５℃の条件で定電流電解した。電解終了後、めっき浴から金属基材を取り出し、水洗した。この結果、金属基材の表面全体にニッケルめっき層が形成された金属基材が得られた。なお、ニッケルめっき層用めっき浴の組成は、硫酸ニッケル２４０ｇ／Ｌ、塩化ニッケル４５ｇ／Ｌ、ホウ酸３０ｇ／Ｌである。また、ニッケルめっき層の厚さは１．０μｍであった。また、直流安定化電源は株式会社テクシオ・テクノロジー製ＰＡ１８−５Ｂを用いた。
次に、ニッケルめっき層の上に銀ストライクめっき層を形成した。具体的には、ニッケルめっき層を形成した金属基材を銀ストライクめっき層用めっき浴に浸漬し、直流安定化電源を用い、電流密度２．５Ａ／ｄｍ２、電解時間１分、めっき浴温度２５℃の条件で定電流電解した。電解終了後、めっき浴から金属基材を取り出し、水洗した。この結果、ニッケルめっき層を形成した金属基材の表面全体に銀ストライクめっき層が形成された金属基材が得られた。なお、銀ストライクめっき層用めっき浴の組成は、シアン化銀４．２ｇ／Ｌ、シアン化カリウム８０ｇ／Ｌである。また、銀ストライクめっき層の厚さは０．３μｍであった。また、直流安定化電源は株式会社テクシオ・テクノロジー製ＰＡ１８−５Ｂを用いた。
次に、銀ストライクめっき層の上に銀錫合金めっき層を形成した。具体的には、銀ストライクめっき層を形成した金属基材を、表１及び２に示すようにして調製した銀錫合金めっき層用めっき浴に浸漬し、直流安定化電源を用い、めっき浴温度２５℃において、表１及び２に示す条件で定電流電解した。なお、電解時間は、形成される銀錫合金めっき層の厚みが５μｍとなるように調整した。また、直流安定化電源は株式会社テクシオ・テクノロジー製ＰＡ１８−５Ｂを用いた。
［評価］
実施例及び比較例の試験サンプルについて、次の方法により評価を実施した。結果を表１及び表２に合わせて示す。
実施例及び比較例の試験サンプルについて、次の方法により評価を実施した。結果を表１及び表２に合わせて示す。
（銀錫合金めっき層の組成）
銀錫合金めっき層の組成は、得られた試験サンプルを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）−エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）で分析して確認した。
銀錫合金めっき層の組成は、得られた試験サンプルを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）−エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）で分析して確認した。
（銀錫合金めっき層の金属間化合物）
銀錫合金めっき層の金属間化合物は、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いて、得られた試験サンプルをＸ線結晶構造解析することにより確認した。
銀錫合金めっき層の金属間化合物は、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いて、得られた試験サンプルをＸ線結晶構造解析することにより確認した。
（ビッカース硬さ）
ビッカース硬さは、株式会社島津製作所製の微小硬度計ＤＵＨ−２１１を用い、ＪＩＳ Ｚ２２４４：２００９に従って、得られた試験サンプル表面を測定することにより評価した。なお、試験温度は２５℃、試験力は３ｇｆとした。また、ビッカース硬さは、試験サンプルの加温前後を測定することにより評価した。なお、加温後の試験サンプルは、１６０℃で１５０時間加温した後、２５℃まで冷却してからビッカース硬さを測定した。
ビッカース硬さは、株式会社島津製作所製の微小硬度計ＤＵＨ−２１１を用い、ＪＩＳ Ｚ２２４４：２００９に従って、得られた試験サンプル表面を測定することにより評価した。なお、試験温度は２５℃、試験力は３ｇｆとした。また、ビッカース硬さは、試験サンプルの加温前後を測定することにより評価した。なお、加温後の試験サンプルは、１６０℃で１５０時間加温した後、２５℃まで冷却してからビッカース硬さを測定した。
（耐摩耗性）
耐摩耗性は、摺動試験を実施することにより評価した。摺動試験は、株式会社山崎精機研究所製の摺動試験装置ＣＲＳ−Ｂ１０５０を用いて評価した。なお、摺動試験の条件は次の通りである。
・摺動回数 ２００回
・摺動幅 ５ｍｍ
・摺動速度 ３ｍｍ／ｓ
・接触荷重 ２Ｎ（一定）
・インデント形状 Ｒ＝１ｍｍ
そして、摺動試験後の摩耗深さが５μｍ以下の場合を「○」、５μｍを超える場合を「×」と評価した。
耐摩耗性は、摺動試験を実施することにより評価した。摺動試験は、株式会社山崎精機研究所製の摺動試験装置ＣＲＳ−Ｂ１０５０を用いて評価した。なお、摺動試験の条件は次の通りである。
・摺動回数 ２００回
・摺動幅 ５ｍｍ
・摺動速度 ３ｍｍ／ｓ
・接触荷重 ２Ｎ（一定）
・インデント形状 Ｒ＝１ｍｍ
そして、摺動試験後の摩耗深さが５μｍ以下の場合を「○」、５μｍを超える場合を「×」と評価した。
（表面粗さ）
表面粗さは、ＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ株式会社製接触式表面粗さ測定器Ａｌｐｈａ−Ｓｔｅｐ Ｄ５００を用い、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２０１３に従って、得られた試験サンプル表面の算術平均粗さを測定した。
表面粗さは、ＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ株式会社製接触式表面粗さ測定器Ａｌｐｈａ−Ｓｔｅｐ Ｄ５００を用い、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２０１３に従って、得られた試験サンプル表面の算術平均粗さを測定した。
（接触抵抗）
接触抵抗は、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、得られた試験サンプル表面を測定した。なお、接触抵抗の測定条件は次の通りである。
・接触荷重 ２００ｇｆ（一定）
・電極 φ０．５ｍｍＵ字型金ワイヤ
接触抵抗は、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、得られた試験サンプル表面を測定した。なお、接触抵抗の測定条件は次の通りである。
・接触荷重 ２００ｇｆ（一定）
・電極 φ０．５ｍｍＵ字型金ワイヤ
（接触信頼性）
接触信頼性は、上記のように測定した接触抵抗が５．０ｍΩ以下の場合を「○」、５．０ｍΩを超える場合を「×」として評価した。
接触信頼性は、上記のように測定した接触抵抗が５．０ｍΩ以下の場合を「○」、５．０ｍΩを超える場合を「×」として評価した。
表１の結果より、実施例１〜４の試験サンプルは、銀及び錫の金属間化合物を含み、ビッカース硬さ及び表面粗さが所定の範囲内である。そのため、耐摩耗性及び接触信頼性が良好であった。一方、表２の結果より、比較例１〜４の積層体は、銀及び錫の金属間化合物を有しないか、ビッカース硬さ又は表面粗さが所定の範囲内になかった。そのため、耐摩耗性及び接触信頼性が十分とはいえなかった。
以上、本発明を実施例及び比較例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
１ 端子用めっき材
２ 金属基材
３ 銀錫合金めっき層
１０ 端子
２０ 端子付き電線
４０ ワイヤーハーネス
２ 金属基材
３ 銀錫合金めっき層
１０ 端子
２０ 端子付き電線
４０ ワイヤーハーネス
Claims (5)
- 金属基材と、
前記金属基材の上に配置され、銀錫合金を含む銀錫合金めっき層と、
を備える端子用めっき材であって、
前記銀錫合金めっき層は銀と錫の金属間化合物を含み、
前記端子用めっき材における前記銀錫合金めっき層の表面のビッカース硬さは２５０Ｈｖ以上であり、
前記銀錫合金めっき層の表面粗さは０．６０μｍＲａ以下である端子用めっき材。 - ５０℃〜２００℃で２０分以上加温した後の前記端子用めっき材における前記銀錫合金めっき層の表面のビッカース硬さは２５０Ｈｖ以上である請求項１に記載の端子用めっき材。
- 請求項１又は２に記載の端子用めっき材から形成される端子。
- 請求項３に記載の端子を備える端子付き電線。
- 請求項４に記載の端子付き電線を備えるワイヤーハーネス。
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