端子和端子的制造方法

端子和端子的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種強度、耐熱性和成形加工性優異，在初期和耐久試驗后表現出低接觸電阻的端子及其制造方法。本發明的端子由金屬構件(1、1')形成，該金屬構件(1、1')包括基材(2)和形成于基材(2)上的局部或全部的金屬包覆層(3)。基材(2)的組成中合計含有0.005質量％～3.000質量％的選自Mg、Si、Cu、Zn、Mn、Ni、Cr和Zr中的至少1種以上的元素，余量由Al和不可避免的雜質構成，并且，具有500個/μm2以上的平均粒徑為10nm～100nm的析出物。金屬包覆層(3)由Sn或以Sn為主成分的合金形成。
【專利說明】
端子和端子的制造方法
技術領域
[0001] 本發明主要涉及用于汽車的端子和該端子的制造方法。
【背景技術】
[0002] 汽車等所用的線束(鎧裝線）是接合包覆電線和端子而成的連接構造體。目前，正 在將該線束所使用的包覆電線的芯線由銅合金替換為鋁合金。然而，存在在構成芯線的鋁 (鋁合金)和構成端子的銅(銅合金)的觸點處容易引起異種金屬之間的腐蝕的問題。當腐蝕 發展時，會在芯線和端子的連接部產生裂紋、接觸不良。因此，為了今后的進一步的實用化， 研究了不易引起該腐蝕問題的端子。
[0003] 例如，作為消除腐蝕的方法，提出了使銅端子和電線芯線的壓接部分呈密閉狀態 的連接構造體(專利文獻1)。此外，提出了端子采用和電線的芯線相同的鋁合金的方法(專 利文獻2~5)。
[0004] 現有技術文獻
[0005] 專利文獻
[0006] 專利文獻1:日本特許第4326797號公報
[0007] 專利文獻2:日本特開昭53-122790號公報
[0008] 專利文獻3:日本特開平4-41646號公報 [0009] 專利文獻4:日本特開平4-41648號公報 [0010] 專利文獻5:日本特開2013-54824號公報

【發明內容】

[0011]然而，在專利文獻1中，為了使銅端子和芯線的壓接部分呈密閉狀態，額外需要帽 形成工序，并且為了在帽和芯線之間設置防水用充填材料，因此，與以往的端子相比成本提 高。即使考慮將芯線由銅合金換為鋁合金所帶來的成本優勢，當從端子和芯線整體來考慮 時也還是會使成本提高，這成為向鋁合金芯線的轉換不廣泛的原因之一。
[0012] 此外，在專利文獻2中，端子材料使用了鋁合金，但僅限于使用了純鋁的例子，其強 度和耐熱性不是用于具有嵌合彈簧的端子。此外，在專利文獻3、4中，端子材料使用了6000 系鋁合金，但6000系鋁合金是在固溶處理后在室溫下進行過時效處理的材料，強度不足是 不可否認的。此外，在專利文獻5中，端子材料使用了 2000、6000、7000系鋁合金，通過鑄造、 熱乳、冷乳和各種熱處理工序制造了端子，但存在成形加工時強度高，成型性差，難以由板 材加工成端子的問題。
[0013] 本發明是鑒于上述課題而完成的，其目的在于提供一種端子，該端子強度、耐應力 緩和特性優異，作為端子在初期和耐久試驗后表現出低接觸電阻。此外，其目的在于提供用 于良好地成形具有上述效果的端子的制造方法。
[0014] 為了實現上述目的，本發明的端子由金屬構件形成，該金屬構件包括基材和形成 于所述基材上的局部或全部的金屬包覆層，其特征在于，所述基材具有如下組成:合計含有 0.005質量％~3.000質量％的選自Mg、Si、Cu、Zn、Mn、Ni、Cr和Zr中的至少l種以上的元素， 余量由A1和不可避免的雜質構成，并且，具有500個Am2以上的平均粒徑為lOnm~lOOnm的 析出物，所述金屬包覆層由3]1、0、(：11、211、411或48、或者以它們中的任一種為主成分的合金 形成。
[0015]所述金屬構件也可以還具有形成于所述金屬包覆層的表面的氧化物層，優選所述 氧化物層以所述金屬包覆層的主成分的氧化物為主成分，厚度為50nm以下。
[0016]優選在所述基材和所述金屬包覆層之間具有1層以上的基底層。
[0017]此外，優選所述基底層由Ni、以Ni為主成分的合金、Co和以Co為主成分的合金中的 任一種形成。
[0018] 本發明的端子的制造方法的特征在于，依次包括:板材制備工序，用于制備板材， 該板材合計含有0.005質量％~3.000質量％的選自Mg、Si、Cu、Zn、Mn、Ni、Cr和Zr中的至少l 種以上的元素，余量由A1和不可避免的雜質構成；固溶工序，加熱所述板材而進行固溶處 理;冷乳工序，對所述固溶處理后的板材進行冷乳；金屬包覆層形成工序，用于在所述冷乳 后的板材的表面的局部或全部形成由311、(>、(：11、211^11或48、或者以它們中的任一種為主成 分的合金形成的金屬包覆層;第1端子加工工序，將形成了所述金屬包覆層的板材沖裁成端 子的展開圖形狀，從而成形展開端子件;第2端子加工工序，將所述展開端子件成形為端子； 以及時效工序，對所述端子進行時效處理。
[0019] 此外，本發明的端子的制造方法的特征在于，依次包括:板材制備工序，用于制備 板材，該板材合計含有0.005質量％~3.000質量％的選自Mg、Si、Cu、Zn、Mn、Ni、Cr和Zr中的 至少1種以上的元素，余量由A1和不可避免的雜質構成；固溶工序，加熱所述板材而進行固 溶處理;冷乳工序，對所述固溶處理后的板材進行冷乳;第1端子加工工序，將所述冷乳后的 板材沖裁成端子的展開圖形狀而成形展開端子件;金屬包覆層形成工序，在所述展開端子 件的表面的局部或全部形成由3]1、0、(：11、211、411或48、或者以它們中任一種為主成分的合金 形成的金屬包覆層;第2端子加工工序，將形成了所述金屬包覆層的展開端子成形為端子； 以及時效工序，對所述端子進行時效處理。
[0020] 優選所述金屬包覆層形成工序包括在所述板材和所述金屬包覆層之間形成基底 層的基底層形成工序。
[0021] 本發明的端子具有優異的強度、耐應力緩和特性，在初期和耐久試驗后表現出低 接觸電阻。此外，本發明的端子的制造方法能夠很好地制造具有上述效果的端子。
【附圖說明】
[0022] 圖1的(a)和(b)是示意性地表示用于形成本實施方式的端子的金屬構件的結構的 圖。
[0023]圖2是表示本實施方式的鋁合金端子的立體圖。
[0024] 圖3的（a)是用于制造本實施方式的鋁合金端子的鋁合金條的俯視圖。（b)是用于 制造本實施方式的鋁合金端子的端子展開件的俯視圖。
[0025] 圖4是用于說明端子的制造方法的圖。
[0026] 圖5是用于說明端子的制造方法的圖。
【具體實施方式】
[0027]基于【附圖說明】本發明的優選實施方式。
[0028](構成端子的金屬構件）
[0029] 圖1是示意性地表示構成本實施方式的端子的金屬構件的圖。如圖1所示，金屬構 件1包括基材2、形成于基材2上的金屬包覆層3以及形成于金屬包覆層3上的氧化物層4。
[0030] 基材2是由鋁合金形成的基材。其組成合計含有0.005質量％~3.000質量％的選 自皿8、5;[、(]11、211、]\111、附、0和21'中的至少1種以上的元素，余量由41和不可避免的雜質構成。 優選的組成是合計含有1.000質量％~2.300質量％的選自1%、31、〇1、111和(>的至少1種以 上的元素，余量由A1和不可避免的雜質構成。
[0031] Mg與Si形成Mg2Si，起到增大材料強度的作用。Si與Mg形成Mg2Si，起到增大材料強 度的作用。Cu除了促進Mg2Si的形成，還形成Al-Cu系析出物，起到增大材料強度的作用。Zn 與Mg形成Mg Zn 2，起到增大材料強度的作用。Μη形成A1 -Μη析出物，起到增大材料強度的作 用。Ni、Zr、Cr起到提高耐熱性的作用。因此，當選自1%、5;[、(]11、211、]\111、附、0和21'中的至少1 種以上的元素的合計含量不足0.005質量％時，增大材料強度的效果小。另一方面，當合計 含量超過3.000質量％時，增大材料強度的效果飽和。此外，由于固溶狀態下發生鋁母相的 腐蝕，或者由于表面上存在未完全固溶的元素而促進與鋁母相之間的金屬間腐蝕，因此，導 致耐腐蝕性變差。除此之外，有時也會含有來自原料等的雜質量的Fe，只要在0.200質量％ 以下，含有Fe也沒問題。當Fe的含量超過0.200質量％時，容易引起耐腐蝕性變差、韌性變差 等，因此，盡可能不要超過0.200質量％。另外，]\%、5;[、(]11、211、]\111、附、0和21'等元素在合金中 未必需要與其他元素形成金屬間化合物，有時也以單相的形態存在。
[0032] 在基材2的合金組織中存在500個/μπι2以上的平均粒徑為10nm~100nm的析出物。 當析出物的密度不足500個/μπι2時，為了充分確保端子接觸力而要求鋁合金所具有的強度 (屈服強度）、耐應力緩和特性不充分。通常，這種微細且分散的析出物通過對基材2進行固 溶處理，再進行時效處理而設置。但是，如果要將析出物的密度為500個/μπι 2以上的板狀基 材2加工成端子形狀，則存在由于其強度高而導致加工成形性差的問題。也就是說，在加工 成端子形狀的過程中，容易因彎曲加工等而產生裂縫，難以加工成端子。因此，并不優選將 經過固溶處理和時效處理的基材2成形為端子。于是，在本實施方式中，在將固溶處理后的 基材2加工成端子形狀之后再對端子進行時效處理。由此，成為在基材2中存在500個/μπι 2以 上的平均粒徑為1 Onm~1 OOnm的析出物的端子。
[0033]金屬包覆層3是設于基材2上的局部或全部的層。通常，是為了防止腐蝕、改善觸點 特性而設置。設置于局部或全部是因為僅設置于基材2上的必要部分（在最終形成端子之 后，對于端子的表面特性來說必要的部分）即可。作為一個例子，金屬包覆層3由Sn或以Sn為 主成分的合金形成。以Sn為主成分的合金是指，Sn的含量按質量比計算超過50 %的合金。其 中，作為金屬包覆層3,優選Sn為80%以上。在本實施方式中，示出了在基材2上形成1層由Sn 形成的金屬包覆層3的例子，但金屬包覆層3也可以為2層以上。此外，作為金屬包覆層3的基 底，可以設置由鎳、鈷或以它們為主成分的合金形成的基底層(未圖示）。基底層是為了提高 金屬包覆層3的密合性、防止基材2和金屬包覆層3的成分互相擴散而設于基材2和金屬包覆 層3之間的層。金屬包覆層3的厚度(層的厚度)根據其功能通常為0.2μπι~2.Ομπι。金屬包覆 層3通常通過鍍敷來設置，但并不限定于此。
[0034]氧化物層4是設于金屬包覆層3上的以金屬包覆層的金屬的氧化物為主成分的層。 因此，在金屬包覆層3由Sn或以Sn為主成分的合金形成時，氧化物層4也是由Sn或以Sn為主 成分的合金的氧化物形成的層，主成分為氧化錫(Sn0 2等）。氧化物層4即使不滿足氧化錫的 結晶構造，但只要是與設在金屬包覆層3上的氧化被膜同等的物質也是可以的。氧化物層4 在端子的設計上通常不是特意要設置的層。本發明的端子是通過在加工成端子形狀之后進 行時效處理來制造的，因此，金屬包覆層3的表面被氧化。但是，若無條件地進行時效處理， 則會產生Sn或以Sn為主成分的合金熔融，或氧化物層變得過厚的問題。因此，為了不影響金 屬包覆層3的觸點特性，氧化物層4的厚度要設定為50nm以下。當厚度超過50nm時，氧化物層 的電阻高，因此，作為端子的接觸電阻提高，不滿足觸點特性。
[0035]此外，金屬包覆層3也可以由Sn或以Sn為主成分的合金以外的金屬形成，氧化物層 4則以該金屬的氧化物為主成分。即，在金屬包覆層3為金屬X或以X為主成分的合金時，氧化 物層4可以以金屬X的氧化物為主成分。
[0036] 在本實施方式中，作為金屬X的元素，除了上述Sn之外，還可以選擇Cr、Cu、Zn、AuS Ag〇
[0037] 其中，當金屬X為Au時，Au在本實施方式所進行的制造條件下不能被氧化，但有時 在特殊條件下也能形成以Au為主成分的氧化物層，因此，該情況也包含于本發明。此外，在 金屬X為Au以外時，由于檢測極限的關系，氧化物層4未必能檢測得到。此外，如上所述，在本 發明中，氧化物層4并非特意形成，且并非積極地形成，因此不是必需結構。因此，如圖1的 (b)所示那樣，金屬構件Γ也可以是包括基材2和形成于基材2上的金屬包覆層3,而在金屬 被膜層3上不具有氧化物層4的構造。
[0038] (端子）
[0039] 圖2是本實施方式的端子的立體圖。
[0040] 端子10包括端子連接部20、與電線的導體部分連接的導體連接部30a以及與電線 的絕緣包覆部分連接的包覆電線連接部30b，端子連接部20和導體連接部30a借助第1過渡 部40a連結，導體連接部30a和包覆電線連接部30b借助第2過渡部40b連結。本實施方式的端 子例如通過在與包覆電線連接之后被容納于連接器殼體而構成線束(鎧裝線）。另外，對于 本實施方式的端子，示出了陰端子的例子，但也可以是陽端子。此外，在本實施方式的端子 中，與包覆電線連接的連接部是所謂的開放筒型的端子，但也可以是與包覆電線連接的連 接部被封閉的閉合筒型的構造。
[0041 ](端子的制造方法）
[0042 ]說明本實施方式的端子的制造方法。
[0043]本實施方式的端子的第一制造方法依次包括如下工序:板材制備工序，用于制備 板材，該板材合計含有0.005質量％~3.000質量％的選自Mg、Si、Cu、Zn、Mn、Ni、Cr和Zr中的 至少1種以上的元素，余量由A1和不可避免的雜質構成；固溶工序，加熱板材而進行固溶處 理;冷乳工序，對固溶處理后的板材進行冷乳;金屬包覆層形成工序，在冷乳后的板材的表 面的局部或全部形成例如由Sn或以Sn為主成分的合金形成的金屬包覆層3;第1端子加工工 序，將形成有金屬包覆層3的基材沖裁成端子10的展開圖形狀，從而成形展開端子件;第2端 子加工工序，將展開端子件成形為端子10;以及時效工序，對端子10進行時效處理。
[0044] <板材制備工序>
[0045] 在該工序中，將具有上述組成的鋁合金熔化之后，通過半連續鑄造法等得到鋁合 金鑄錠。然后，進行均質化處理、熱加工處理、冷加工處理等而得到具有期望的合金組成的 板材。這些處理和工序可以按通常公知的方法進行。可以將后續工序即固溶工序之前所進 行的所有處理工序總稱為板材制備工序。
[0046] <固溶工序>
[0047] 接下來，對該板材進行固溶處理。通過進行該處理，能夠使板材(基材）中偏析的析 出物、結晶物等過飽和地固溶于板材的鋁母相中。當固溶處理在上述溫度、時間的范圍外進 行時，成為析出物的合金元素的固溶不充分，容易成為時效處理后的強度不足的原因。固溶 處理宜在300°C~550°C下保持1秒鐘~180分鐘，然后進行急冷到室溫。
[0048] <冷乳工序>
[0049]對固溶處理后的板材進行冷乳。冷乳優選以90%以下的壓延率進行。對板厚等、板 材的各狀態進行調整。當冷乳率超過90%時，板材可能會變得過硬，因此不優選。另外，壓延 率由下式定義。
[0050]壓延率（％) = {(乳制前的板厚)-(乳制后的板厚）} X 100/(乳制前的板厚）
[0051 ] <金屬包覆層形成工序>
[0052]接下來，在板材表面的局部或全部形成由Sn或以Sn為主成分的合金形成的金屬包 覆層。根據情況，也可以在形成基底層之后再設置金屬包覆層3。形成金屬包覆層3的方法沒 有特別限定。金屬包覆層形成工序可以包括脫脂工序、鈍態膜去除工序、浸鋅(zincate)處 理工序、基底層形成工序等。金屬包覆層形成工序例如在通過鍍敷在板材的表面形成Ni基 底層之后，再通過在該Ni基底表面鍍Sn而作為金屬包覆層來設置。基底層形成工序可以在 進行鍍Zn處理之后，通過進行與Zn的置換鍍敷來設置基底層。
[0053] <第1端子加工工序>
[0054]將形成有金屬包覆層3的板材沖裁成端子10的展開圖形狀。該情況示于圖3。圖3的 (a)是形成有金屬包覆層3的板材100的俯視圖。RD表示乳制方向，TD表示乳制垂直方向，ND 表示乳制面垂直方向。在該端子加工工序中，將板材100沖裁加工成平面展開后的端子形 狀，得到圖3的(b)所示那樣的展開端子件101。展開端子件101通過一體連結加工后成為端 子連接部20的端子連接部用板材200、加工后成為導體連接部30a的導體連接部用板材 300a、加工后成為包覆電線連接部30b的包覆電線連接部用板材300b以及加工后成為第1過 渡部40a和第2過渡部40b的第1過渡部用板材400a和第2過渡部用基材400b而成。另外，金屬 包覆層可以形成于展開端子件101的整個表面，但只要至少形成于（1)與包覆電線導體連接 的導體連接部用基材300a的表面、（2)與其他端子連接的端子連接部用板材200的部分即 可。
[0055] <第2端子加工工序>
[0056] 接下來，將展開端子件101成形為最終的端子形狀。本實施方式的端子10通過對展 開端子件101進行彎曲加工而制造。在該加工中或加工后，將各端子自連結部500切下而得 到端子。或者，各端子也可以呈保持利用連結部500連結的狀態。在本說明書中，即便像這樣 利用連結部500連結的狀態，但形成了即將切下之前的端子形狀的部分與切下后的部分同 樣稱為端子10。
[0057] <時效工序>
[0058] 最后，對端子10進行時效處理。時效處理是使在固溶處理工序中過飽和地固溶于 鋁母相的合金元素以析出物的形態析出的工序。通過該工序，使構成端子的基材中析出均 質且微細的析出物，從而提高強度。此外，隨著該強度提升，耐應力緩和特性也提高。若不將 該時效處理設為最后的工序，則板材的強度會變高，難以將板材成形為端子形狀。此外，通 過該時效工序，在金屬包覆層3上形成氧化物層4。
[0059] 對于時效溫度的設定，當時效溫度過高時，該氧化物層4會變得過厚，由此，接觸電 阻容易上升，此外，當金屬包覆層的熔點低于時效溫度時，有時還會導致金屬包覆層3熔融。 此外，當時效處理的溫度過低時，時效不充分，強度和耐應力緩和特性不充分。
[0060] 考慮以上條件，例如金屬包覆層3為Sn或Sn合金時，純Sn的熔點為232°C，因此，時 效處理優選在150 °C~190 °C下進行60分鐘~600分鐘。在由Sn、Sn合金以外的兀素構成金屬 包覆層3時，只要考慮以上條件適當設定制造條件即可。
[0061] 以上為本實施方式的端子的制造方法，但也可以采用調換金屬包覆形成工序和第 1端子加工工序的順序的制法。即，也可以是這樣的制造方法，該方法依次包括如下工序:板 材制備工序，用于制備板材，該板材合計含有0.005質量％~3.000質量％的選自Mg、Si、Cu、 211、]\111、附、(>和21中的至少1種以上的元素，余量由41和不可避免的雜質構成 ；固溶工序，加 熱板材而進行固溶處理;冷乳工序，對固溶處理后的板材進行冷乳;第1端子加工工序，將冷 乳后的板材沖裁成端子的展開圖形狀，從而成形展開端子件;金屬包覆層形成工序，在展開 端子件的表面的局部或全部形成由Sn或以Sn為主成分的合金形成的金屬包覆層3;第2端子 加工工序，將形成有金屬包覆層3的展開端子成形為端子；以及時效工序，對端子進行時效 處理。在該制法中，由于在沖裁展開端子件101之后設置金屬包覆層3,因此，能夠將金屬包 覆層3-直設置到展開端子件101的端面(切口）。
[0062] 如上所述，本實施方式的端子包括基材2、形成于基材2上的局部或全部的金屬包 覆層3以及形成于金屬包覆層4的表面的氧化物層，其中，基材的組成合計含有0.005質量％ ~3.000質量％的選自Mg、Si、Cu、Zn、Mn、Ni、Cr和Zr中的至少l種以上的元素，余量由Al和不 可避免的雜質構成，并且，具有500個Λ? 2以上的平均粒徑為10nm~100nm的析出物。
[0063]在金屬包覆層3例如由Sn或以Sn為主成分的合金形成時，氧化物層4以Sn氧化物為 主成分，厚度為50nm以下，因此，強度、耐熱性和成形加工性優異，在初期和耐久試驗后表現 出低接觸電阻。
[0064]作為金屬包覆層3使用Sn或Sn合金以外的材料時，通過使金屬氧化物層4的厚度為 50nm以下，也能使強度、耐熱性和成形加工性優異，在初期和耐久試驗后表現出低接觸電 阻。但是，如上所述，也可以是不形成金屬氧化物層4的構造，在該情況下，也能使強度、耐熱 性和成形加工性優異，在初期和耐久試驗后表現出低接觸電阻。
[0065] 實施例
[0066] 以下，基于實施例更詳細地說明本發明，但本發明不限定于此。
[0067]表1中不出了合金No. 1~9的合金組成。單位為質量％。空白欄表不未添加，余量為 A1和不可避免的雜質。
[0068][表1]
[0070] 注)表中的斜體加粗的數值表示該數值在本發明的適當范圍外。
[0071] 作為端子的制造方法，在圖4、圖5中示出了制造條件A1~A5和B~J。制造條件A1~ A5和B~F均在中途工序之前實施了鑄造、均質化熱處理、熱加工、冷加工、固溶熱處理。各條 件采用通常進行的一般性條件。對于制造條件A1~A5和B~F，僅記載了冷乳處理以后的工 序。
[0072] A1:冷乳率為40 %的冷乳處理、金屬包覆層形成處理、第1端子加工處理、第2端子 加工處理、175°C下10h的時效處理
[0073] A2:冷乳率為40 %的冷乳處理、金屬包覆層形成處理、第1端子加工處理、第2端子 加工處理、170°C下8h的時效處理
[0074] A3:冷乳率為80 %的冷乳處理、金屬包覆層形成處理、第1端子加工處理、第2端子 加工處理、160°C下2h的時效處理
[0075] A4:冷乳率為30 %的冷乳處理、金屬包覆層形成處理、第1端子加工處理、第2端子 加工處理、170°C下8h的時效處理
[0076] A5:冷乳率為30 %的冷乳處理、金屬包覆層形成處理、第1端子加工處理、第2端子 加工處理、190°C下5h的時效處理
[0077]在比較例5~19、22~27中，按以下的B~F的制造條件進行冷乳處理以后的工序。 [0078] B:冷乳率為40 %的冷乳處理、金屬包覆層形成處理、第1端子加工處理、第2端子加 工處理、140 °C下5h的時效處理
[0079] C:冷乳率為40 %的冷乳處理、金屬包覆層形成處理、第1端子加工處理、第2端子加 工處理、210°C下5h的時效處理
[0080] D:冷乳率為40 %的冷乳處理、金屬包覆層形成處理、第1端子加工處理、第2端子加 工處理
[0081 ] E:冷乳率為40 %的冷乳處理、175 °C下10h的時效處理、金屬包覆層形成處理、第1 端子加工處理、第2端子加工處理
[0082] F:冷乳率為95 %的冷乳處理、金屬包覆層形成處理、第1端子加工處理、第2端子加 工處理、170 °C下8h的時效處理
[0083]在比較例20、21、28、29中，按以下的G~J的制造條件進行。
[0084] G:鑄造、均質化處理、熱乳處理、冷乳處理、540 °C下保持lmin后強制空冷的固溶處 理、室溫30天的時效處理、金屬包覆層形成處理、第1端子加工處理、第2端子加工處理 [0085] Η:鑄造、均質化處理、熱乳處理、冷乳處理、550 °C下保持lmin后強制空冷的固溶處 理、室溫30天的時效處理、金屬包覆層形成處理、第1端子加工處理、第2端子加工處理
[0086] I:鑄造、均質化處理、熱乳處理、冷乳處理、550 °C下保持3h后水冷的固溶處理、175 °CTl6h的時效處理、金屬包覆層形成處理、第1端子加工處理、第2端子加工處理 [0087] J:鑄造、均質化處理、熱乳處理、冷乳處理、550°C下保持3h后水冷的固溶處理、175 °CTl6h的時效處理、冷乳率為38%的冷乳處理、金屬包覆層形成處理、第1端子加工處理、 第2端子加工處理
[0088] K:鑄造、均質化處理、熱乳處理、冷乳處理、第1端子加工處理、第2端子加工處理、 550°C下保持3h后水冷的固溶處理之后以100°C/s進行冷卻、180°C下2h的時效處理
[0089] 另外，在任意金屬包覆層形成處理中，在去除了鋁合金表面的鈍態膜后，都進行了 浸鋅處理工序。然后，進行通過Zn和Ni的置換鍍敷形成Ιμπι厚的Ni的基底層形成工序。然后， 進行了厚度為lwn的鍍Sn處理。
[0090] 此外，基材的合金組成采用表1的合金No. 1，分別進行鍍敷處理以使金屬包覆層的 最外層成為由3]1、0、(：11、211、411、48中的任一元素形成的被膜(參見表6的被膜1'1〇.1~6)，按 制造條件A1和B~D的任一項進行制造。
[0091] 以下，示出端子的分析方法。
[0092] (1)析出物的密度
[0093] 使用SEM(掃描型電子顯微鏡）或TEM(透射型電子顯微鏡）測定存在于構成端子的 鋁合金中的析出物的密度。以10000~100000的倍率計數最低能確認200個的視野范圍中的 析出物的個數，然后換算成每單位面積(μπι 2)的個數。
[0094] (2)氧化物層的厚度
[0095]對于不足20nm的膜厚較薄的試樣，利用俄歇電子光譜分析裝置（日本ULVAC-PHI公 司生產、掃描型俄歇電子光譜分析裝置SAM680型），沿膜厚方向反復進行切削和俄歇電子光 譜分析，將氧化物層消失時的總切削深度作為氧化物層的厚度。此外，對于具有20nm以上的 膜厚的試樣，不進行上述那樣的試樣切削，而是利用SEM的二次電子像、反射電子像的實際 觀察和附帶的EDX分析裝置（日本堀場制作所生產、裝置名"7021-H"）確定其膜厚。考慮到測 定精度的問題，以5nm等級判斷膜厚，不足5nm的在實施例中用"<5nm"表示，推定實際存在 微小厚度(〇<)的氧化物層，在各實施例中，即使"<5nm"也包含在本發明的范圍內。
[0096]以下，示出端子的評價方法。
[0097] a.屈服強度[YS]:
[0098]為了測定端子的金屬構件的強度，應該在形成為端子形狀之后進行強度試驗，但 由于在端子成形后不易進行試驗，因此，從板狀的金屬構件切出試驗片進行測定。但是，為 了模擬按上述A1~A5、B~J的條件制造出的端子的狀態，從按照從各自的條件除去第1端子 加工處理和第2端子加工處理后的條件得到的金屬構件切出各試驗片。例如，作為按條件A1 得到的端子的模擬材料，使用分別依次實施了鑄造、均質化熱處理、熱加工、冷加工、固溶熱 處理、冷乳率為40%的冷乳處理、金屬包覆層形成處理、175°C下10h的時效處理所得的金屬 構件。
[0099]屈服強度的測定基于JIS Z2241，測定了3條從金屬構件的乳制平行方向切出的 JISZ2201-13B號的試驗片，示出了其平均值。將屈服強度為230MPa以上的情況判斷為良好 的結果，記作"〇"。另一方面，將屈服強度不足230MPa的情況判斷為不良的結果，記作"X"。
[0100] 匕應力緩和率[51?]:
[0101] 應力緩和率的測定也和上述a同樣，通過對板狀的金屬構件進行試驗來進行測定。 基于日本銅及黃銅協會JCBA T309:2004(通過彎曲銅和銅合金薄板條進行的應力緩和試驗 方法），以在120°C下保持100小時后的條件進行測定。使用懸臂梁式夾具，加載屈服強度的 80 %作為初始應力。將應力緩和率小于50%的情況判斷為良好的結果，記作"〇"。另一方 面，將應力緩和率為50%以上的情況判斷為不良的結果，記作"X"。
[0102] c.初期接觸電阻
[0103] 作為本發明的端子，準備通常作為汽車端子而制造的陽型端子、陰型端子，將它們 嵌合。使用利用四端子法的電阻測定器對兩端進行了測定。將表現出不足5πιΩ的電阻的端 子判斷為良好的結果，記作"〇"。另一方面，將表現出5πιΩ以上的電阻的端子判斷為不良的 結果，記作"X"。
[0104] d.腐蝕試驗后的接觸電阻
[0105] 將在上述c中試制的陽端子、陰端子嵌合，在5%的NaCl的噴霧環境下放置96h，然 后，使用利用四端子法的電阻測定器對兩端進行了測定。將表現出不足5πιΩ的電阻的端子 判斷為良好的結果，記作"〇"。另一方面，將表現出5πιΩ以上的電阻的端子判斷為不良的結 果，記作"X"。在不能維持接觸狀態的情況下判斷為不良的結果，記作"X"。需要說明的是， 只對充分滿足初期接觸電阻的條件的試制件進行本測定試驗。
[0106] e.熱處理試驗后的接觸電阻
[0107] 將在上述c中試制的陽端子、陰端子嵌合，在120°C的大氣環境下放置100h，然后， 使用利用四端子法的電阻測定器對兩端進行了測定。將表現出不足5πιΩ的電阻的端子判斷 為良好的結果，記作"〇"。另一方面，將表現出5πιΩ以上的電阻的端子判斷為不良的結果， 記作"X"。需要說明的是，只對充分滿足初期接觸電阻的條件的試制件進行本測定試驗。
[0108] 表2~4中示出了實施例1~5和比較例1~22的、針對各合金組成(合金No. 1~9)按 各制造條件(A1~A5和B~D、G、Η、K)制造的端子的評價結果。
[0109] 此外，表5示出了比較例23~30的、按各合金組成(合金No. 1~5)和各制造條件(Ε、 F、I、J)制造的端子的評價結果。
[0110] [表 2]
[0111]
[0112][表 3]
[0113]
[0114] 注)表中的斜體加粗的數值表示該數值在本發明的適當范圍外。
[0115] [表 4]
[0116]
[0117] 注)表中的斜體加粗的數值表示該數值在本發明的適當范圍外。
[0118] [表 5]
[0119]
[0120] 如表2所示，可知，實施例1~5的端子的組成由于合計含有0.005質量％~3.000質 量％的選自1@、5;[、(]11、211、]\111、附、0和21'中的至少1種以上的元素，余量由41和不可避免的 雜質構成，并且，具有500個/mi 2以上的平均粒徑為10nm~100nm的析出物，因此，屈服強度 為230MPa以上，并且，應力緩和率小于50%。即，強度和耐熱性優異。同時，以Sn氧化物為主 成分的氧化物層的厚度為50nm以下，因此，實施例1~5的鋁端子的初期接觸電阻、腐蝕試驗 后的接觸電阻和熱處理試驗后的接觸電阻均較低。
[0121] 需要說明的是，在實施例1~5中，均是在端子成形后進行時效工序的，因此，在端 子成形時，時效析出效果所帶來的強度的提高尚未產生，端子成形加工容易。
[0122] 另一方面，如表3所示，可知，比較例1的端子合計含有0.002質量％的選自Mg、Si、 Cu、Zn、Mn、Ni、Cr和Zr中的至少1種以上的元素，并且，平均粒徑為10nm~lOOnm的析出物為0 個Λ?2，因此，強度和耐熱性差。此外，初期接觸電阻高，不滿足端子特性。
[0123] 比較例2、4的端子合計含有3.000質量％以上的選自1^、3丨、〇1、211、111、附、0和2『 中的至少1種以上的元素，因此，會促進母材鋁腐蝕的化合物的存在量過多，因此，腐蝕試驗 后的接觸電阻高，不滿足端子特性。
[0124] 比較例3的端子合計含有4.850質量％的選自Mg、Si、Cu、Zn、Mn、Ni、Cr和Zr中的至 少1種以上的元素，并且，平均粒徑為l〇nm~lOOnm的析出物為100個/μπι2,因此，耐熱性差。 此外，熱處理試驗后的接觸電阻高，不滿足端子特性。
[0125] 由表4所示可知，比較例5,7、8、10、11、13、14、16、17、19、20、21的端子由于平均粒 徑為10nm~lOOnm的析出物不足500個/μπι2,因此，強度和耐熱性差。此外，初期接觸電阻高， 不滿足端子特性。
[0126] 比較例5、7、8、10、13、16、19的端子沒有進行所述時效工序，或者時效工序中的熱 處理因溫度低、時間短而不足，未獲得充分的析出物密度，導致材料強度不夠，未獲得充分 的初期電阻。此外，是耐應力緩和特性差的合金，推想熱處理試驗后的電阻也達不到充分的 特性。此外，比較例6、9、12、15、18的端子由于由氧化錫形成的氧化物層的厚度超過5〇11 111，因 此，初期接觸電阻高，不滿足端子特性。
[0127]在比較例22中，由于未經金屬包覆形成工序，因此，基材未形成金屬包覆層，在觸 點處無法取得導通，初期接觸電阻高，不滿足端子特性。
[0128] 此外，如表5所示，可知，在比較例23~30中，在第1端子加工工序或第2端子加工工 序中，加工部分出現斷裂，若成形為端子形狀，則在基材中產生裂縫。也就是說，在端子制造 時導致不良情況。因此，不能作為端子而進行上述評價。這樣的端子可靠性不足，因此，不能 作為端子使用。由此可知，在條件E、F、I、J下不能成形良好的鋁制端子。
[0129] 此外，表7中示出了實施例6~11和比較例31~42的端子的評價結果，所述端子在 合金組成No. 1的基材上形成表6的被膜No. 1~6所示的任一被膜，并按各制造條件(A1、和B ~D)制造。
[0134] 注)表中的斜體加粗的數值表示該數值在本發明的適當范圍外。
[0135] 由表7的結果可知，實施例6~10的端子的基材的組成合計含有2.15質量％的1%、 Si、Cu和Cr，余量由A1和不可避免的雜質構成，并且，具有3500個/μπι2的平均粒徑為10nm~ 100nm的析出物，此外，以Sn、Cr、Cu、Zn、Ag氧化物中的任一氧化物為主成分的氧化物層的厚 度為50nm以下，且屈服強度為230MPa以上，應力緩和率小于50%，因此，端子成形加工性優 異，初期接觸電阻、腐蝕試驗后的接觸電阻和熱處理試驗后的接觸電阻均較低。
[0136] 此外，實施例11的端子的基材的組成合計含有2.15質量％的1^51、Cu和Cr，余量 由A1和不可避免的雜質構成，并且，具有3500個/μπι 2的平均粒徑為10nm~100nm的析出物， 金屬被膜層由Au形成，在制造條件A1下未形成Au氧化物層，但端子成形加工性優異，初期接 觸電阻、腐蝕試驗后的接觸電阻和熱處理試驗后的接觸電阻均較低。
[0137] 在比較例31、33、34、36、37、39、40、42中，沒有時效工序或者熱處理因溫度低、時間 短而不足，因此，未獲得充分的析出物密度，材料強度不夠，未獲得充分的初期電阻。此外， 是耐應力緩和特性差的合金，推想熱處理試驗后的電阻也達不到充分的特性。
[0138] 在比較例32、35、38、41中，由氧化錫形成的氧化物層的厚度均超過了5〇11111，因此， 初期接觸電阻高，不滿足端子特性。
[0139] 如上，本實施例的端子包括基材、金屬包覆層和氧化物層，基材的組成合計含有 0.005質量％~3.000質量％的選自Mg、Si、Cu、Zn、Mn、Ni、Cr和Zr中的至少l種以上的元素， 余量由A1和不可避免的雜質構成，并且，具有500個Am 2以上的平均粒徑為10nm~lOOnm的 析出物，金屬包覆層由3]1、0、(：11、211、411或48、或者以它們中的任一種為主成分的合金形成， 在存在氧化物層的情況下，該氧化物層以311、(^、〇1、211^8氧化物中的任一氧化物為主成 分，厚度為50nm以下，因此，強度、耐熱性和成形加工性優異，在初期和耐久試驗后表現出低 接觸電阻。
[0140] 本發明的端子能很好地用于搭載了鋁線束的汽車用端子。
[0141] 附圖標記說明
[0142] 1:金屬構件
[0143] Γ:金屬構件
[0144] 2:基材
[0145] 3:金屬包覆層
[0146] 4:氧化物層 [0147] 10:端子
[0148] 20:端子連接部
[0149] 30a:導體連接部
[0150] 30b:包覆電線連接部
[0151] 40a:第1過渡部
[0152] 40b:第2過渡部
[0153] 100:鋁合金板材
[0154] 101:端子展開件
[0155] 200:端子連接部用基材
[0156] 300a:導體連接部用基材
[0157] 300b:包覆電線連接部用基材
[0158] 400a:第1過渡部用基材
[0159] 400b:第2過渡部用基材
[0160] 500:連結部。
【主權項】
1. 一種端子，其由金屬構件形成，該金屬構件包括基材和形成于所述基材上的局部或 全部的金屬包覆層，其特征在于， 所述基材具有如下組成:合計含有0.005質量％~3.000質量％的選自Mg、Si、Cu、Zn、 111、附、(>和21中的至少1種以上的元素，余量由41和不可避免的雜質構成，并且，具有500 個/μπι2以上的平均粒徑為1 Onm~1 OOnm的析出物， 所述金屬包覆層由3]1、0、(：11、211、411或48、或者以它們中的任一種為主成分的合金形 成。2. 根據權利要求1所述的端子，其特征在于， 所述金屬構件還具有形成于所述金屬包覆層的表面的氧化物層， 所述氧化物層以所述金屬包覆層的主成分的氧化物為主成分，厚度為50nm以下。3. 根據權利要求1或2所述的端子，其中，在所述基材和所述金屬包覆層之間具有1層以 上的基底層。4. 根據權利要求3所述的端子，其中，所述基底層由Ni、Co、以Ni為主成分的合金和以Co 為主成分的合金中的任一種形成。5. -種端子的制造方法，其特征在于， 該端子的制造方法依次包括： 板材制備工序，用于制備板材，該板材合計含有〇. 005質量％~3.000質量％的選自Mg、 3;[、(]11、211、]\111、附、0和21'中的至少1種以上的元素，余量由41和不可避免的雜質構成； 固溶工序，加熱所述板材而進行固溶處理； 冷乳工序，對所述固溶處理后的板材進行冷乳； 金屬包覆層形成工序，在所述冷乳后的板材的表面的局部或全部形成由Sn、Cr、Cu、Zn、 Au或Ag、或者以它們中的任一種為主成分的合金形成的金屬包覆層； 第1端子加工工序，將形成有所述金屬包覆層的板材沖裁成端子的展開圖形狀，從而成 形展開端子件； 第2端子加工工序，將所述展開端子件成形為端子；以及 時效工序，對所述端子進行時效處理。6. -種端子的制造方法，其特征在于， 該端子的制造方法依次包括： 板材制備工序，用于制備板材，該板材合計含有〇. 005質量％~3.000質量％的選自Mg、 3;[、(]11、211、]\111、附、0和21'中的至少1種以上的元素，余量由41和不可避免的雜質構成； 固溶工序，加熱所述板材而進行固溶處理； 冷乳工序，對所述固溶處理后的板材進行冷乳； 第1端子加工工序，將所述冷乳后的板材沖裁成端子的展開圖形狀，從而成形展開端子 件； 金屬包覆層形成工序，在所述展開端子件的表面的局部或全部形成由Sn、Cr、Cu、Zn、Au 或Ag、或者以它們中任一種為主成分的合金形成的金屬包覆層； 第2端子加工工序，將形成有所述金屬包覆層的展開端子成形為端子；以及 時效工序，對所述端子進行時效處理。7. 根據權利要求5或6所述的端子的制造方法，其中，所述金屬包覆層形成工序包括在
【文檔編號】H01R13/03GK106030918SQ201580008779
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年3月5日
【發明人】松尾亮佑, 水戶瀨賢悟
【申請人】古河電氣工業株式會社, 古河As株式會社