JP4405791B2 - ケーブル用コネクタ - Google Patents

Description

本発明はケーブル用コネクタ、特に高周波同軸ケーブル用コネクタに関する。

ケーブルを電気機器に接続したり、複数のケーブル同士を結合したりする場合には、ケーブルの末端に金属端子（ハウジング）を有するケーブル用コネクタが設けられる。ハウジングは電気機器への接続具（フランジ等）と、前記接続具とケーブルとを接続するシェルとを備えていて、切削性（加工性）やコスト等の観点から上記シェルの金属としては快削黄銅等が好ましく用いられる（特許文献１）。該金属の表面には高周波電流に対する高い導電性を付与するために、通常、銀めっきが施される。しかし、現在の工業技術では、銀めっきを施しただけではめっきはピンホールの発生が避け難い。よって、厳しい腐食環境（例えば、海塩粒子が多い海岸地帯、ＮＯｘやＳＯｘ等といった腐食性ガスが多い工業地帯、あるいは、硫黄化合物が多い温泉地帯など）においては銀めっきのみが施された金属の耐食性は不充分である。

そのため、ケーブル用コネクタの金属には、銀めっきの下地にニッケルめっきを施した二層めっきが施される。しかし、二層めっきを施しても、金属の耐食性はまだ充分ではない。
特開２００２−８８４２８号公報 特開２０００−１１９７７５号公報

本発明は、従来よりも耐食性の高いケーブル用コネクタを提供することを目的とする。

本発明は以下の特徴を有する。
（１）ケーブルと電気機器とを電気的に接続するためのハウジングを有するケーブル用コネクタであって、
ハウジングは電気機器への接続具と、前記接続具とケーブルとを接続するシェルとを備え、
シェルは、自体の構造を形成するための土台となっている金属製ベース部と、該ベース部の表面に順に形成されたニッケルめっき層と銀めっき層とを有し、
前記ニッケルめっき層、銀めっき層の層厚は各々５μｍ以上であり、かつ、銀めっき層の表面粗さは最大高さ（Ｒｚ）で６．３ｓ以下である、
ケーブル用コネクタ。
（２）上記金属製ベース部が鉛を含有しない快削黄銅からなる上記（１）記載のケーブル用コネクタ。
（３）高周波同軸ケーブル用である上記（１）または（２）記載のケーブル用コネクタ。

本発明により、耐食性が向上したケーブル用コネクタが提供される。

本発明のケーブル用コネクタは、ハウジングを有し、ハウジングは電気機器への接続具（フランジ等）と、前記接続具とケーブルとを接続するシェルとを備えていて、シェルは、自体の構造を形成するための土台となっている金属製ベース部と、該ベース部の表面に順に形成されたニッケルめっき層と銀めっき層とを有し、前記各めっき層の層厚および銀めっき層の表面粗さは後述する所定の値を有している。図１は、本発明のケーブル用コネクタの断面図（１／２）を表す。このケーブル用コネクタ１は、ボルト等（図示せず）を使用してアンテナや通信機器（図示せず）等に接続されるフランジ１１（接続具）を有する。シェル１２はフランジ１１とケーブル２とを電気的、機械的に接続している。さらに、シェル１２とカップリング１３を結合することで、クランプ１５で支持されたケーブル２が固定される。符号１４は中心コンタクトを表し、符号１６はシールリングを表す。図１の態様のケーブル用コネクタ１におけるハウジングは、フランジ１１、シェル１２およびカップリング１３からなるが、本発明のケーブル用コネクタ１のハウジングはこのような構成に限られず、ケーブルと接続するシェル１２および電気機器と接続する接続具１１を有していればよい。このシェル１２および接続具１１を介してケーブルと電気的に接続される電気機器は上述したアンテナや通信機器に限られず、種々の電気機器を任意に用いることができる。接続具１１としては、図示するようなフランジ以外に、プラグ／ジャック、ねじカップリング、バヨネットロック等が例示される。

本発明のケーブル用コネクタが有するシェル１２は、金属製ベース部と、該ベース部の表面に順に形成されたニッケルめっき層と銀めっき層とを有する。金属製ベース部は、シェル１２を形成するための土台となっている。該ベース部を構成する金属材料としては特に限定なく、従来公知の金属材料を挙げることができる。なかでも、切削性（加工性）、コストの観点から、黄銅を用いるのが好ましい。黄銅のなかでも快削黄銅棒がより好ましい。

快削黄銅はＪＩＳ Ｈ ３２５０に規定される。快削黄銅は切削性が良好な黄銅である。一般的には快削黄銅は被削性を向上する目的で鉛が添加されていたが、近年では環境に対する負荷が少なくかつ被削性に優れた無鉛快削黄銅が開発されている。ここで、「無鉛快削黄銅」とは、鉛が添加されていない快削黄銅を意味する。鉛が添加されていないことは、ＪＩＳ Ｈ １０５３（銅および銅合金中の鉛定量方法）に記載された原子吸光法にて合金中の鉛量を測定してその値が０．５％以下であることによって確認できる。そのなかでも、被削性がさらに良好な点から、例えば、特許文献２に記載の快削黄銅や以下に列挙する快削黄銅がより好ましい。
（ｉ）銅６９〜８０重量％、珪素２〜４重量％、リン０．０２〜０．１重量％およびマグネシウム０．０２〜０．１重量％を含有し、残部が亜鉛である快削黄銅。
（ｉｉ）スズ３．０〜４．５重量％、亜鉛１．５〜４．５重量％、リン０．０１〜０．５重量％、鉄０．０１〜０．５重量％、アンチモン０．０１〜２．０重量％およびビスマス０．１〜２．５重量％を含有し、残部が銅である快削黄銅。
（ｉｉｉ）スズ３．０〜９．０重量％、亜鉛０．０１〜６．０重量％、リン０．０１〜０．５重量％、鉄０．０１〜０．５重量％、アンチモン０．０１〜２．０重量％およびビスマス０．１〜２．５重量％を含有し、残部が銅である快削黄銅。
（ｉｖ）カルシウム０．０５〜１．５重量％、亜鉛１．０〜６．０重量％、スズ３．０〜９．０重量％およびリン０．０１〜０．５重量％を含有し、残部が銅である快削黄銅。

金属材料は、その種類に応じた加工によって製品形状（所望のベース部の形状）に加工される。例えば、上述した黄銅を用いる場合は、通常、６００〜８００℃での熱間鍛造にて製品に近い形状にまで加工した後に、切削にて製品形状に加工することができる。上記熱間鍛造による加工を施さずに、黄銅棒から直接に切削加工を行ってもよい。

本発明のケーブル用コネクタのシェル１２は、上記金属製ベース部に、該ベース部の表面から順にニッケルめっき層および銀めっき層が設けられる。すなわち、ベース部には二層めっきが施され、銀めっき層が最外層となる。ここで、「ベース部の表面」とは用時に外気に曝される面であって、図１の態様であれば太線で表した部分をさす。耐食性の向上の点から、上記めっき層の層厚は各々５μｍ以上であり、かつ、銀めっき層の表面粗さは最大高さ（Ｒｚ）で６．３ｓ以下である。

後述する実施例から明らかなように、上述のニッケルめっき層および銀めっき層は各々５μｍ以上の層厚を有することが必要である。耐食性、寸法精度、経済性の観点から、ニッケルめっき層、銀めっき層の層厚は、各々独立に、好ましくは５〜２０μｍであり、より好ましくは５〜１０μｍである。めっき層の層厚は各めっき層を電気めっきにて設ける際に電解時間を制御すること（後述の実施例参照）や電流密度を変化させることなど、従来技術によって制御し得る。

本明細書において、「銀めっき層の表面粗さ」とは、銀めっき層の外表面の表面粗さであり、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（２００１）によって規定される最大高さ（Ｒｚ）で表される。Ｒｚが小さい（すなわち、表面平滑性が高い）ほど、金属の腐食の原因となる（塩）水や海塩粒子の付着を抑制できることから、Ｒｚは６．３ｓ以下であることが必要であり、好ましくは３．２ｓ以下であり、より好ましくは１．６ｓ以下である。Ｒｚは低いほど好ましいが、一般的には０．０５ｓ以上となる。

上記Ｒｚは、表面粗さ測定機（ミツトヨ社製、ＳＵ−３０００）を用いて求めることができる。

「表面粗さ（Ｒｚ）が６．３ｓ以下である銀めっき層」を得るには、金属製ベース部の金属材料の切削・研磨条件やめっき前処理の条件などを適宜選択すればよい。具体的な前処理条件としては、アルカリ（１％のＮａＯＨ、４％のＮａ_２ＣＯ_３および１％のＮａ_２ＳｉＯ_４を含む水溶液）および酸（１５％硫酸）による処理が例示される。

本発明のケーブル用コネクタを製造する手段は特に限定はなく、例えば、上述したように、金属材料をベース部の形状に加工した後にめっき処理を施してケーブル用コネクタを製造してもよい。

本発明のケーブル用コネクタの形状も特に限定はなく、上述のハウジング（図１の符号１１〜１３）以外に、図１の符号１４で表される中心コンタクトや、符号１５で表されるクランプや符号１６で表されるシールリング等があってもよいが必須ではない。

上記のようなケーブル用コネクタが、同軸ケーブル用コネクタである場合、さらには高周波同軸ケーブル用コネクタである場合に本願発明のケーブル用コネクタを用いる意義が大きくなる。それは、メンテナンスが困難な屋外に設置され、長期にわたって使用される場合が多いからである。ここで、同軸ケーブル用コネクタとは、中心導体の外周に絶縁層と外部金属導体層を順次設けてなる構造のケーブルに用いられるコネクタである。高周波同軸ケーブル用コネクタとは、高周波数（数１０ｋＨｚ以上、特には１ＧＨｚ以上であり、上限は特に制限されないが例えば１００ＧＨｚ）の電流を送電するための同軸ケーブルに用いられるコネクタである。

以下、実施例に基づいて、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は実施例のみに限定されるものではない。

ＪＩＳ Ｈ３２５０のＣ３６０４に適合する直径２０ｍｍ、長さ１００ｍｍの無鉛快削黄銅を、図１の符号１２で表されるシェルの形状に熱間鍛造、切削加工、研磨によって加工した。さらに、１％のＮａＯＨ、４％のＮａ_２ＣＯ_３および１％のＮａ_２ＳｉＯ_４を含む水溶液）および酸（１５％硫酸）を用いてめっき前処理を施した。その後、電気ニッケルめっき、電気銀めっきの順で表面処理を施してサンプルを製造した。

サンプルを製造した後に、その表面（図１にて太線で表される部分）のめっき層の層厚（任意の５箇所）をコクール膜厚計（コクール社製）で測定し、表面粗さ測定機（ミツトヨ社製、ＳＵ−３０００）を用いて表面粗さ（最大高さ；Ｒｚ）を測定した。

各サンプルのめっき層の層厚はめっき処理における電解時間により、以下のように制御した。
Ｎｉ層厚１μｍ／Ａｇ層厚１μｍの二層めっきを施すには、Ｎｉめっき処理の電解時間を５０秒とし、Ａｇめっき処理の電解時間を１５秒とした。
Ｎｉ層厚２μｍ／Ａｇ層厚２μｍの二層めっきを施すには、Ｎｉめっき処理の電解時間を１００秒とし、Ａｇめっき処理の電解時間を３０秒とした。
Ｎｉ層厚４μｍ／Ａｇ層厚４μｍの二層めっきを施すには、Ｎｉめっき処理の電解時間を２００秒とし、Ａｇめっき処理の電解時間を６０秒とした。
Ｎｉ層厚４μｍ／Ａｇ層厚５μｍの二層めっきを施すには、Ｎｉめっき処理の電解時間を２００秒とし、Ａｇめっき処理の電解時間を７５秒とした。
Ｎｉ層厚５μｍ／Ａｇ層厚４μｍの二層めっきを施すには、Ｎｉめっき処理の電解時間を２５０秒とし、Ａｇめっき処理の電解時間を６０秒とした。
Ｎｉ層厚５μｍ／Ａｇ層厚５μｍの二層めっきを施すには、Ｎｉめっき処理の電解時間を２５０秒とし、Ａｇめっき処理の電解時間を７５秒とした。
Ｎｉ層厚６μｍ／Ａｇ層厚６μｍの二層めっきを施すには、Ｎｉめっき処理の電解時間を３００秒とし、Ａｇめっき処理の電解時間を９０秒とした。
Ｎｉ層厚９μｍ／Ａｇ層厚９μｍの二層めっきを施すには、Ｎｉめっき処理の電解時間を４５０秒とし、Ａｇめっき処理の電解時間を１３５秒とした。

ＮＣ（ＮｕｍｅｒｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌ）旋盤を用いて黄銅棒を切削・研磨することにより、各サンプルの銀めっき層の表面粗さ（Ｒｚ）を制御した。

各サンプルの耐食性の評価として、ＪＩＳ Ｚ ２３７１に順ずる塩水噴霧試験を行った。この試験では、５％の食塩水を３５℃で１０００時間噴霧した後のサンプルの腐食の程度をレイティングナンバー（ＲＮ）法によって定量化した（ＪＩＳ Ｚ ２３７１）。ここで、ＲＮが０であることはサンプルの全面が腐食したことを意味し、ＲＮが１０であることはサンプルに腐食が認められなかったことを意味する。各サンプルのＲＮを表１にまとめる。

表１から明らかなように、本発明の実施例に相当するサンプル、すなわち、ニッケルめっき層、銀めっき層の層厚が各々５μｍ以上であり、かつ、銀めっき層の最大高さ（Ｒｚ）が６．３ｓ以下であるサンプルは、それ以外のサンプルに比べ耐食性が良好である。その中でも、Ｒｚが１．６ｓであるサンプルはさらに耐食性が向上し、上記試験において腐食が確認されないようになる。

本発明のケーブル用コネクタの一例を表す断面図（１／２）である。

符号の説明

１ ケーブル用コネクタ
１１ フランジ
１２ シェル
１３ カップリング
１４ 中心コンタクト
１５ クランプ
１６ シールリング
２ 同軸ケーブル

Claims (6)

1. ケーブルと電気機器とを電気的に接続するためのハウジングを有するケーブル用コネクタであって、ハウジングは電気機器への接続具と、前記接続具とケーブルとを接続するシェルとを備え、
   シェルは、自体の構造を形成するための土台となっている金属製ベース部と、該ベース部の表面に順に形成されたニッケルめっき層と銀めっき層とを有し、
   前記ニッケルめっき層、銀めっき層の層厚は各々５〜２０μｍであり、かつ、銀めっき層の表面粗さは最大高さ（Ｒｚ）で０．０５〜３．２ｓである、
   ケーブル用コネクタ。
2. 銀めっき層の表面粗さは最大高さ（Ｒｚ）で０．０５〜１．６ｓである、請求項１記載のケーブル用コネクタ。
3. 前記金属製ベース部が鉛を含有しない快削黄銅からなる請求項１または２記載のケーブル用コネクタ。
4. 銀めっき層が、切削・研磨により粗面化された金属製ベース部の加工面に形成されている請求項１〜３のいずれか１項記載のケーブル用コネクタ。
5. 高周波同軸ケーブル用である請求項１〜４のいずれか１項記載のケーブル用コネクタ。
6. ＪＩＳ Ｚ２３７１の方法に準じて、５％の食塩水を３５℃で１０００時間噴霧したのち、めっきされた前記金属製ベース部のＪＩＳ Ｚ２３７１のレイティングナンバ法による評価が１０である請求項１〜５のいずれか１項記載のケーブル用コネクタ。

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