JP2020004673A - 端子 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接時における表面欠陥及び内部欠陥の発生や、首部における、内部応力の不均一性や曲げ加工によるクラックの発生を防止して、首部の機械的強度、耐久性及び止水性に優れた端子を提供する。【解決手段】電線が圧着接続される筒状圧着部３０と、相手接続先と接続されるコネクタ部２０と、首部４０と、を備え、首部４０が、溶接により形成された熱影響部７０を有する端子１であって、Ｃｒが０．００ｍａｓｓ％以上０．３５ｍａｓｓ％以下、Ｐが０．００ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下、Ｍｇが０．０５ｍａｓｓ％以上０．８ｍａｓｓ％以下、残部がＣｕ及び不可避不純物からなり、平均肉厚が０．３８ｍｍ以上０．８０ｍｍ以下、導電率が６０％ＩＡＣＳ以上８５％ＩＡＣＳ以下である金属部材から形成されており、首部４０における熱影響部７０の平均硬さに対する、非熱影響部７１の平均硬さの比が、１．１以上１．８以下である端子。【選択図】図１

Description

本発明は、溶接時における表面欠陥及び内部欠陥の発生や曲げ加工時におけるクラックの発生を防止して、機械的強度と止水性に優れた、径の大きい電線を圧着接続できる端子に関するものである。

従来、自動車用ワイヤハーネスなどにおける電線と端子との接続は、オープンバレル型と呼ばれる端子で電線をかしめて圧着する圧着接続が一般的である。しかし、オープンバレル型端子では、電線と端子の接続部分（接点）に水分等が付着してしまうと、電線や端子に用いられる金属表面の酸化や腐食が進み、接続部分における電気抵抗が上昇してしまう。電線と端子の接続部分における金属の酸化や腐食の進行は、接続部分の割れや接触不良の原因となり、製品寿命と接続信頼性に影響する。

また、電線と端子の圧着接続時に加工割れが生じ、この加工割れの部分に水分等が付着してしまうと、やはり、電線や端子に用いられる金属表面の酸化や腐食が進んでしまう。そこで、電線と端子の圧着接続時の加工割れ及び圧着接続後の止水性に優れた端子が求められている。

圧着接続時の加工割れ及び圧着接続後の止水性を備えた端子として、筒状圧着部の非溶接部における金属部材に、通常部と焼きなまし部を形成することが提案されている（特許文献１）。特許文献１では、電線と端子基材の接点に外部からの水分の付着を防止できるので、電線や端子を構成する金属の酸化や腐食を低減することが可能となり、また、端子が焼きなまし部を有することにより、筒状圧着部の圧着時の加工割れを防止するものである。

一方で、自動車用ワイヤハーネスなどには、大電流を通電させるために、径の太いアルミニウム電線が使用されることがある。大電流が通電される径の太いアルミニウム電線では、端子の電気抵抗を小さくする必要があるので、体積抵抗率の小さな金属部材を用いることが必要となる。体積抵抗率が小さい金属部材では、熱伝導率が高いためにレーザ溶接時に導入した熱エネルギーが放出されやすくなるため、レーザの高出力化が必要となる。レーザを高出力化すると、金属部材の添加元素やめっき材料が蒸発しやすくなるため、レーザ溶接部にスパッタ、ボイド、クラックといった表面欠陥と内部欠陥が発生しやすくなる。また、熱伝導率が高い金属部材は、冷却速度が速いことからも、ボイドやクラックなどの表面欠陥と内部欠陥が発生しやすくなる。

また、レーザ溶接時における熱膨張収縮や板状の金属部材から端子へ曲げ加工する際の加工残存応力等から内部応力の不均一性が生じて、特に、端子の首部にクラックが発生しやすくなる。また、径の太いアルミニウム電線を圧着接続するためには、肉厚の厚い端子とすることが必要となる。金属部材の肉厚が厚くなると、特に、首部を形成している曲げ加工部にクラックが入りやすくなるという問題もある。

従って、径の太い電線が端子に圧着接続される場合であっても、溶接部の表面欠陥及び内部欠陥と首部のクラックの発生を防止して、機械的強度と止水性を備えることが要求されている。しかし、特許文献１では、径の太い電線が圧着接続される場合に、首部のクラックの発生を防止して機械的強度、耐久性及び止水性を向上させることに改善の余地があった。

国際公開第２０１４／０１７６６０号

上記事情に鑑み、本発明は、径の大きい電線を圧着接続するために、体積抵抗率の小さく肉厚の厚い金属部材を用いても、溶接時における表面欠陥及び内部欠陥の発生や、首部における、内部応力の不均一性や曲げ加工によるクラックの発生を防止して、首部の機械的強度、耐久性及び止水性に優れた端子を提供することを目的とする。

本発明の構成の要旨は、以下の通りである。
［１］電線が圧着接続される筒状圧着部と、相手接続先と接続されるコネクタ部と、前記筒状圧着部と前記コネクタ部との間に設けられた首部と、を備え、前記筒状圧着部が、溶接により形成された熱影響部と前記熱影響部とは異なる領域である非熱影響部を有し、前記首部が、溶接により形成された前記熱影響部を有する端子であって、
前記端子が、Ｃｒが０．００ｍａｓｓ％以上０．３５ｍａｓｓ％以下、Ｐが０．００ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下、Ｍｇが０．０５ｍａｓｓ％以上０．８ｍａｓｓ％以下、残部がＣｕ及び不可避不純物からなり、平均肉厚が０．３８ｍｍ以上０．８０ｍｍ以下、導電率が６０％ＩＡＣＳ以上８５％ＩＡＣＳ以下である金属部材から形成されており、
前記首部における前記熱影響部の平均硬さに対する、前記非熱影響部の平均硬さの比が、１．１以上１．８以下である端子。
［２］Ｃｒが０．１５ｍａｓｓ％以上０．３５ｍａｓｓ％以下である［１］に記載の端子。
［３］Ｐが０．００５ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下である［１］または［２］に記載の端子。
［４］前記筒状圧着部における、前記熱影響部の平均硬さに対する前記非熱影響部の平均硬さの比が、１．１以上１．７以下である［１］乃至［３］のいずれか１つに記載の端子。
［５］前記首部の電線挿入方向の前記熱影響部の幅が、前記首部の熱影響部における厚さの１．０倍以上４．０倍以下である［１］乃至［４］のいずれか１つに記載の端子。
［６］前記首部の熱影響部における平均結晶粒子径が、５μｍ以上３０μｍ以下である［１］乃至［５］のいずれか１つに記載の端子。
［７］Ｎｉ及び／またはＳｎがめっきされた前記金属部材から形成された［１］乃至［６］のいずれか１つに記載の端子。
［８］前記首部の熱影響部の電線挿入方向における伸び率が０．０５％となるように、前記端子の一端を電線挿入方向に対して直交方向に往復振動させた際に、１０００万回の往復にても前記首部が破壊されない［１］乃至［７］のいずれか１つに記載の端子。

本明細書中、「熱影響部」は、溶接により形成された溶接部を含む領域であり、溶接により軟化して溶接前の金属部材の硬さの９０％以下に低下した部分を意味する。「非熱影響部」は、溶接による熱影響を受けていない部分であり、溶接前の金属部材の硬さの部分である。また、本明細書中、「硬さ」とは、ビッカース硬さを意味する。ビッカース硬さは、ＪＩＳ Ｚ ２２４４に準拠した方法で測定することができる。

［１］の端子では、Ｃｒが０．００ｍａｓｓ％とは、Ｃｒが含まれていないことを意味し、Ｐが０．００ｍａｓｓ％とは、Ｐが含まれていないことを意味するので、ＣｒとＰは任意成分である。

本発明の端子の態様によれば、Ｃｒが０．００ｍａｓｓ％以上０．３５ｍａｓｓ％以下、Ｐが０．００ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下、Ｍｇが０．０５ｍａｓｓ％以上０．８ｍａｓｓ％以下、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる金属部材が用いられていることにより、６０％ＩＡＣＳ以上８５％ＩＡＣＳ以下という優れた導電率が得られる。また、上記成分の金属部材が用いられることにより、溶接時における表面欠陥及び内部欠陥を防止でき、平均肉厚が０．３８ｍｍ以上０．８０ｍｍ以下と厚い板材にして曲げ加工を実施してもクラック発生を防止できる。さらに、首部における熱影響部の平均硬さに対する、非熱影響部の平均硬さの比が１．１以上１．８以下であることにより、首部における内部応力の不均一性によるクラックの発生を防止でき、また耐久性を向上させることができる。

従って、径の大きい電線を圧着接続するために、体積抵抗率の小さく肉厚の厚い金属部材を用いても、溶接時における表面欠陥及び内部欠陥の発生や、端子の首部における、内部応力の不均一性によるクラックの発生や曲げ加工によるクラックの発生を防止できる。結果として、首部における機械的強度、耐久性及び止水性に優れた端子を得ることができる。

本発明の端子の態様によれば、筒状圧着部における、熱影響部の平均硬さに対する非熱影響部の平均硬さの比が１．１以上１．７以下であることにより、首部だけではなく筒状圧着部における内部応力の不均一性によるクラックの発生も防止できる。従って、筒状圧着部における機械的強度と止水性をさらに向上させることができる。

本発明の端子の態様によれば、首部の電線挿入方向の熱影響部の幅が、首部の熱影響部における厚さの１．０倍以上４．０倍以下であることにより、首部の熱影響部における封止性を得つつ、首部の機械的強度と耐久性をさらに向上させることができる。

本発明の端子の態様によれば、首部の熱影響部における平均結晶粒子径が、５μｍ以上３０μｍ以下であることにより、首部の機械的強度と耐久性をさらに向上させることができる。

本発明の実施形態例に係る端子の概要を説明する斜視図である。 筒状圧着部における熱影響部と非熱影響部を説明した断面図である。 首部における熱影響部と非熱影響部を説明した断面図である。 本発明の端子の耐久性の試験方法の説明図である。

以下に、本発明の実施形態に係る端子について説明する。まず、本発明の実施形態に係る端子の構造について、図面を用いながら説明する。図１は、本発明の実施形態例に係る端子の概要を説明する斜視図である。図２は、筒状圧着部における熱影響部と非熱影響部を説明した断面図である。図３は、首部における熱影響部と非熱影響部を説明した断面図である。図４は、本発明の端子の耐久性の試験方法の説明図である。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る端子１は、電線（図示せず）が圧着接続される筒状圧着部３０と、相手接続先（図示せず）と接続されるコネクタ部２０と、筒状圧着部３０とコネクタ部２０との間に設けられた、筒状圧着部３０とコネクタ部２０を橋渡しして一体的につなぐ首部（トランジション部）４０と、を備えている。

コネクタ部２０は、例えば、雄型端子の挿入タブを有する構造、雄型端子の挿入タブの挿入を許容するボックス部である。実施形態において、雄型端子の挿入タブやボックス部の細部の形状は、特に限定されない。実施形態例では、端子１の説明の便宜上、雌型端子の例を示している。

筒状圧着部３０は、端子１と電線とを圧着接続する部位である。筒状圧着部３０の一端は、電線を挿入することができる挿入口３１を有し、他端は首部４０に接続されている。筒状圧着部３０は、電線の挿入方向に沿って延在している。筒状圧着部３０の首部４０側は、水分等の浸入を防止するために、閉口した閉塞部３２となっている。閉塞部３２の形成方法は、例えば、レーザによる溶接、プレス成型等を挙げることができる。本明細書において、筒状圧着部３０と首部４０の境界について、電線と端子１とが圧着接続される部分から挿入口３１までの部位、すなわち、筒状圧着部３０の閉塞部３２から挿入口３１までの部位を筒状圧着部３０とする。端子１の筒状圧着部３０は、筒状であれば止水性に対して一定の効果を得られるので、端子１の使用条件等に応じて、長手方向の形状やサイズは、適宜選択可能である。

端子１は、溶接により筒状圧着部３０が形成されていることから、筒状圧着部３０には溶接により形成された溶接部７２を含む熱影響部７０が形成されている。筒状圧着部３０は、金属部材の曲げ加工により、断面がＣ字形状の圧着部を形成した上で、該圧着部をその向かい合う両端で溶接して、金属部材の筒状圧着部を形成する。このように、筒状圧着部３０を形成する溶接は、電線の挿入方向に沿って、筒状圧着部３０の挿入口３１から閉塞部３２まで行われるので、筒状圧着部３０において、熱影響部７０は挿入口３１から閉塞部３２まで延在している。溶接領域の寸法は特に限定されないが、例えば、筒状圧着部３０の電線の挿入方向に対して直交する断面において、溶接痕の領域が、それ以外の領域の２〜５％の面積率を有するように溶接する。

熱影響部７０は、非熱影響部７１である非溶接部の硬さに対して、溶接により軟化して硬さが９０％以下に低下した部分を意味する。非熱影響部７１は、溶接による熱影響を受けていない部分であり、非熱影響部７１の硬さは、溶接前の金属部材の硬さである。図２に示すように、筒状圧着部３０における溶接部７２に対向する領域の断面の硬さを測定することで非熱影響部７１の硬さを測定することができる筒状圧着部３０の熱影響部７０の平均硬さは、熱影響部７０を筒状に沿って、肉厚の中心の硬さを１００μｍの等間隔で測定した平均値とした。

筒状圧着部３０では、筒状圧着部３０を構成する金属部材と電線とが圧着接続されることにより、電線と端子を機械的に接続し且つ電気的にも接続する。筒状圧着部３０は、かしめ治具を用いてかしめることにより、電線を圧着接続することができる。筒状圧着部３０に電線が圧着接続されることで、電線の終端接続構造体が形成される。このような接続構造体を複数束ねることによって、例えば、自動車用ワイヤハーネスとすることができる。

首部４０は、筒状圧着部３０の閉塞部３２から閉塞状態を維持したままコネクタ部２０の方向へ延在した部位である。首部４０は、電線の挿入方向に対して直交方向において対向する金属部材の部位が接した状態となっている。従って、首部４０は、電線の挿入方向に対して直交方向における断面積がコネクタ部２０及び筒状圧着部３０の上記断面積よりも小さい構造となっている。

端子１は、溶接により首部４０が形成されていることから、首部４０には溶接により形成された溶接部７４を含む熱影響部７３が形成されている。首部４０は、金属部材の折り曲げ加工により、金属部材の重ね合わせ部を形成した上で、該重ね合わせ部の重ね合わせ方向から、該重ね合わせ部を電線の挿入方向に対して直交方向に幅方向全体にわたって溶接して、金属部材の首部を形成する。重ね合わせ部の重ね合わせ方向から首部４０がその幅方向全体にわたって溶接されることにより、溶接部７４を含む熱影響部７３は首部４０の幅方向全体にわたって延在している。首部４０がその幅方向全体にわたって溶接されることで、首部４０に封止性が付与される。

熱影響部７３は、非熱影響部７１である非溶接部の硬さに対して、溶接により軟化して硬さが９０％以下に低下した部分を意味する。図３に、端子１を筒状圧着部３０の溶接部７２と非熱影響部７１のうち筒状圧着部３０の溶接部７２に対向する領域にそって、首部４０を縦割りにした断面を示す。首部４０における熱影響部７３の幅は、縦割り断面の肉厚の中心の硬さを長手方向に測定して、非熱影響部７１の硬さに対して、９０％以下に軟化している部分の長さとした。また首部４０の熱影響部７３の平均硬さは、熱影響部７３の幅に沿って、肉厚の中心の硬さを１００μｍの等間隔で測定した平均値とした。

首部４０における熱影響部７３の幅、すなわち、首部４０の電線挿入方向における熱影響部７３の寸法は、特に限定されないが、首部４０の熱影響部７３における封止性を確実に得つつ、首部４０の機械的強度と耐久性をさらに向上させる点から、熱影響部７３の部位における首部４０の厚さの１．０倍以上４．０倍以下が好ましく、２．０倍以上３．０倍以下が特に好ましい。

次に、本発明の実施形態に係る端子１に用いる金属部材について説明する。端子１に用いる金属部材は板材であり、板材の金属部材を所定形状に曲げ加工し、曲げ加工した金属部材を溶接して首部４０と筒状圧着部３０を形成することで端子１を製造することができる。端子１に径の太い電線（例えば、アルミニウム電線）を圧着接続するためには、肉厚の厚い端子とすることが必要となる。そこで、端子１に用いる板材の平均厚さは、０．３８ｍｍ以上０．８０ｍｍ以下と肉厚化されている。

端子１に用いる金属部材の成分としては、クロム（Ｃｒ）が０．００ｍａｓｓ％以上０．３５ｍａｓｓ％以下、リン（Ｐ）が０．００ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下、マグネシウム（Ｍｇ）が０．０５ｍａｓｓ％以上０．８ｍａｓｓ％以下、残部が銅（Ｃｕ）及び不可避不純物からなる銅合金を用いる。上記金属部材が用いられることにより、端子１に６０％ＩＡＣＳ以上８５％ＩＡＣＳ以下という優れた導電率が得られるので、端子１の電気抵抗が低減して、径の太い電線に大電流を通電することができる。

一方で、導電率に優れた金属部材では、熱伝導率も高いために溶接（例えば、レーザ溶接）時に導入した熱エネルギーが放出されやすくなるため、レーザの高出力化が必要となる。また、金属部材の厚さが肉厚化されている点からもレーザの高出力化が必要となる。レーザを高出力化すると、金属部材の添加元素が蒸発しやすくなるため、溶接部にスパッタ、ボイド、クラックといった表面欠陥と内部欠陥が発生しやすくなる。また、熱伝導率が高い金属部材は、冷却速度も速いことからも、ボイドやクラックなどの表面欠陥と内部欠陥が発生しやすくなる。しかし、金属部材として上記銅合金を用いることにより、その構成元素が溶接時において蒸発しにくい成分であることから、レーザを高出力化しても、溶接時及び溶接後の冷却において、スパッタ、ボイド、クラックといった表面欠陥及び内部欠陥（すなわち、溶接欠陥）の発生を防止できる。

金属部材として上記銅合金を用いることにより、板材の平均厚さが０．３８ｍｍ以上０．８０ｍｍ以下と厚い板材にして曲げ加工を実施しても、加工残存応力、特に、首部４０における加工残存応力の不均一性を抑制して、曲げ加工に起因するクラック発生を防止できる。

前記銅合金では、添加元素であるクロム（Ｃｒ）とリン（Ｐ）は任意成分であり、銅合金に添加されていることが必須ではない。しかし、導電率がさらに向上し、溶接時における表面欠陥と内部欠陥の発生をより確実に防止する点から、少なくともクロム（Ｃｒ）またはリン（Ｐ）のいずれか一方が含まれていることが好ましい。クロム（Ｃｒ）が含まれる場合、クロム（Ｃｒ）は０．１５ｍａｓｓ％以上０．３５ｍａｓｓ％以下含まれていることが特に好ましく、リン（Ｐ）が含まれる場合、リン（Ｐ）は０．００５ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下含まれていることが特に好ましい。

前記銅合金の表面には、必要に応じて、ニッケル（Ｎｉ）及び／またはすず（Ｓｎ）がめっきされためっき膜が設けられていてもよい。前記銅合金の表面にめっき膜を形成する場合、めっき膜は、必須成分としてニッケル（Ｎｉ）及び／またはスズ（Ｓｎ）を含有している。これらのめっき膜には、例えば、スズ（Ｓｎ）めっき膜、下地めっきであるニッケル（Ｎｉ）めっきとスズ（Ｓｎ）めっきからなるめっき膜が挙げられる。端子１を構成する銅合金の表面が、上記めっき膜で被覆されていることにより、端子１に耐食性が付与されて、端子１の耐久性向上に寄与する。なお、めっき膜は、必要に応じて、任意成分として銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等も含まれた合金のめっき膜でもよく、銅（Ｃｕ）めっき、銀（Ａｇ）めっきをさらに設けためっき膜でもよい。めっき膜の厚さは、端子１の使用条件等により適宜調整可能であり、例えば、０．３マイクロメートル（μｍ）〜１．２マイクロメートル（μｍ）が挙げられる。

端子１では、首部４０における熱影響部７３の平均硬さ（ビッカース硬さ）に対する、非熱影響部７１の平均硬さ（ビッカース硬さ）の比が、１．１以上１．８以下となっている。首部４０における熱影響部７３の平均硬さに対する非熱影響部７１の平均硬さの比が、１．１以上１．８以下と、首部４０の熱影響部７３の硬さと非熱影響部７１の硬さの差異が低減されていることにより、溶接に起因する首部４０における内部応力の不均一性を抑制できる。首部４０における内部応力の不均一性を抑制できることにより、首部４０にクラックが発生することを防止でき、また、首部４０の耐久性を向上させることができる。首部４０の熱影響部７３の平均硬さに対する、非熱影響部７１の平均硬さの比は、溶接に起因する内部応力の不均一性をより確実に抑制する点から１に近いほど好ましく、例えば、前記比の上限値は１．７が好ましい。非熱影響部７１の硬さの測定位置は、首部４０でも、筒状圧着部３０でも、特に限定されない。

首部４０の熱影響部７３の平均硬さ（ビッカース硬さ）は、例えば、８０（Ｈｖ）〜１５０（Ｈｖ）である。首部４０が非熱影響部７１を有する場合には、非熱影響部７１の平均硬さ（ビッカース硬さ）は、例えば、１００（Ｈｖ）〜２００（Ｈｖ）である。首部４０の熱影響部７３の平均硬さに対する非熱影響部７１の平均硬さの比は、首部４０に対応する上記銅合金の部位を溶接する際に投入するエネルギー量を選択することで、調整することができる。

端子１に用いる金属部材について、首部４０の熱影響部７３における平均結晶粒子径は、特に限定されないが、首部の機械的強度と耐久性をさらに向上させる点から、５μｍ以上３０μｍ以下が好ましく、９μｍ以上２７μｍ以下が特に好ましい。平均結晶粒子径は、ＪＩＳＨ０５０１、Ｈ０５０２に準じて交差法により測定することができる。

また、筒状圧着部３０における、熱影響部７０の平均硬さに対する非熱影響部７１の平均硬さの比は、特に限定されない。しかし、首部４０だけではなく筒状圧着部３０における内部応力の不均一性によるクラックの発生も防止して、筒状圧着部３０における機械的強度と止水性をさらに向上させる点から、筒状圧着部３０における、熱影響部７０の平均硬さに対する非熱影響部７１の平均硬さの比は、１．１以上１．７以下が好ましい。筒状圧着部３０においても、熱影響部７０の平均硬さに対する非熱影響部７１の平均硬さの比は、溶接に起因する内部応力の不均一性をより確実に抑制する点から１に近いほど好ましく、例えば、前記比の上限値は１．６が特に好ましい。筒状圧着部３０における非熱影響部７１の硬さの測定位置は、特に限定されない。

筒状圧着部３０の熱影響部７０の平均硬さ（ビッカース硬さ）は、例えば、８０（Ｈｖ）〜１５０（Ｈｖ）であり、非熱影響部７１の平均硬さ（ビッカース硬さ）は、例えば、１００（Ｈｖ）〜２００（Ｈｖ）である。筒状圧着部３０においても、熱影響部７０の平均硬さに対する非熱影響部７１の平均硬さの比は、筒状圧着部３０に対応する上記銅合金の部位を溶接する際に投入するエネルギー量を選択することで、調整することができる。

次に、端子１の製造方法例について説明する。まず、上記成分を有する板状の銅合金からなる金属部材を、端子１を展開した形状に対応した所定の平面形状に加工する。加工方法としては、例えば、打ち抜き加工が挙げられる。所定の平面形状に加工した金属部材の一端部を曲げ加工することにより、電線挿入方向に対して直交方向の断面がＣ字形状の圧着部を形成する。その後、該圧着部をその向かい合う両端で溶接して、金属部材の筒状圧着部、すなわち、端子１の筒状圧着部３０に対応する部位を形成する。次に、所定の平面形状に加工した金属部材の中間部を電線の挿入方向に沿って左右から折り曲げ加工により、金属部材の重ね合わせ部を形成する。その後、該重ね合わせ部の重ね合わせ方向から、該重ね合わせ部を電線の挿入方向に対して直交方向に、該重ね合わせ部の幅方向全体にわたって溶接して、金属部材の首部、すなわち、端子１の首部４０に対応する部位を形成する。その後、所定の平面形状に加工した金属部材の他端部を曲げ加工することにより、コネクタ部２０を形成する。

電線の芯線としては、例えば、銅合金線、アルミニウム合金線などが挙げられる。アルミニウム合金芯線の具体例としては、鉄（Ｆｅ）を約０．２質量％、銅（Ｃｕ）を約０．２質量％、マグネシウム（Ｍｇ）を約０．１質量％、シリコン（Ｓｉ）を約０．０４質量％、残部がアルミニウム（Ａｌ）および不可避不純物からなるアルミニウム芯線を用いることができる。他の合金組成として、Ｆｅを約１．０５質量％、Ｍｇを約０．１５質量％、Ｓｉを約０．０４質量％、残部がＡｌおよび不可避不純物のもの、Ｆｅを約１．０質量％、Ｓｉを約０．０４質量％、残部がＡｌおよび不可避不純物のもの、Ｆｅを約０．２質量％、Ｍｇを約０．７質量％、Ｓｉを約０．７質量％、残部がＡｌおよび不可避不純物のものなどを用いることができる。これらは、さらにＴｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｎ等の合金元素を含んでいてもよい。このような組成の金属素線を用いて、合計断面積２〜１３ｍｍ^２、素線本数７〜１７１本の撚り線の形態とした、径の大きい芯線を用いることができる。芯線の絶縁被覆として使用する被覆材としては、例えばＰＥ、ＰＰなどのポリエレフィンを主成分としたもの、ＰＶＣを主成分としたもの等を用いることができる。

次に、本発明の実施例を説明するが、本発明はその趣旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。

実施例１〜５、比較例１〜３
端子の製造方法
下記表１に示す銅合金からなる金属部材を用いて、上記した構成を有する実施形態の端子を製造した。具体的には、下記表１に示す成分と板厚を有する板状の銅合金を、端子を展開した形状に対応した平面形状にプレス打抜きにより加工した。所定の平面形状に加工した板状の銅合金の一端部を曲げ加工することにより、電線挿入方向に対して直交方向の断面がＣ字形状の圧着部を形成した。次に、所定の平面形状に加工した板状の銅合金の中間部を電線の挿入方向に沿って左右から折り曲げ加工により、銅合金の重ね合わせ部を形成した。次に、所定の平面形状に加工した金属部材の他端部を曲げ加工することにより、コネクタ部を形成した。その後、圧着部を対向する両端に、所定のエネルギー量のレーザを照射してレーザ溶接し、端子の筒状圧着部を形成し、上記重ね合わせ部の重ね合わせ方向から、該重ね合わせ部を電線の挿入方向に対して直交方向に、該重ね合わせ部の幅方向全体にわたって所定のエネルギー量のレーザを照射してレーザ溶接し、端子の首部を形成した。電線挿入方向に対して直交方向における筒状圧着部の直径は０．５ｍｍ^２であった。その後、アルミニウム電線を筒状圧着部に挿入し、アルミニウム電線の断面積が０．２ｍｍ^２となるように圧着した。

レーザ溶接の実験条件は、下記の通りである。
・使用レーザ光源：半導体レーザ
・ガルバノスキャナ(非テレセントリック)を用いた掃引照射
・レーザ光出力：８００〜１０００Ｗ
・掃引速度：５０〜５００ｍｍ／ｓｅｃ．
・全条件ジャストフォーカスでレーザ光照射（スポットサイズ：３０μｍ）

（１）引張強度の測定方法
ＮＣフライスにて１３Ｂ号のサンプルを作製し、株式会社島津製作所製「ＡＧ−１００ＫＮＤ」を用いて測定した。

（２）導電率の測定方法
幅１０ｍｍ、長さ２００ｍｍの短冊状サンプルを作製し、四端子法にて測定した。

（３）筒状圧着部における熱影響部の平均硬さに対する、非熱影響部の平均硬さの比（非熱影響部の硬さ／筒部熱影響部の硬さ）
熱影響部の硬さと非熱影響部の硬さは、ＪＩＳ Ｚ ２２４４に準拠した、ビッカース試験法にて測定した。
熱影響部は、非熱影響部である非溶接部の硬さに対して、溶接により軟化し硬さが９０％以下に低下した部分を意味する。
筒状圧着部の熱影響部の平均硬さは、筒状圧着部の熱影響部のうち板厚の中心部分を１００μｍの等間隔で測定した平均値とした。
また、非熱影響部の平均硬さは、首部溶接部から５ｍｍ以上離れた筒状圧着部のうち、筒状圧着部の溶接部に対向する領域の板厚の中心部分を１００μｍの等間隔で測定した平均値とした。

（４）首部の厚さに対する首部の電線挿入方向の熱影響部の寸法（首部の電線挿入方向の熱影響部の幅／首部の厚さ）
首部の厚さは、首部の断面を光学顕微鏡で観察し３カ所の厚さを測定し、その平均値とした。
首部における熱影響部の幅は、図３に示すように、首部の縦割り断面の肉厚の中心の硬さを長手方向に測定し、非熱影響部の硬さに対して９０％以下に軟化している部分の長さとした。

（５）首部における熱影響部の平均硬さに対する、非熱影響部の平均硬さの比（非熱影響部の硬さ／首部熱影響部の硬さ）
首部の熱影響部の平均硬さは、熱影響部の幅に沿って、その肉厚の中心の硬さを１００μｍ の等間隔で測定した平均値とした。
また、非熱影響部の平均硬さは、首部の溶接部から５ｍｍ以上離れた筒状圧着部のうち、筒状圧着部の溶接部に対向する領域の板厚の中心部分を１００μｍの等間隔で測定した平均値とした。

（６）首部の熱影響部の平均結晶粒子径
ＪＩＳ Ｈ０５０１、Ｈ０５０２に準じて交差法により平均結晶粒子径の測定を行った。具体的には、撮影された写真に電線挿入方向に平行な直線を引き、その直線と交わる粒界の数を測定した。

（７）耐久性（疲労破壊するまでの屈曲回数）
図４に示すように、端子の筒状圧着部を固定用部材に狭持して固定し、首部の熱影響部の電線挿入方向における伸び率が０．０５％となるように、端子のコネクタ部を電線挿入方向に対して直交方向に１０００万回往復振動させて、首部のクラック発生等の破壊の有無を目視にて評価した。
○：クラック等の破壊の発生なし
×：クラック等の破壊の発生あり

（８）止水性
端子の筒状圧着部に、筒状圧着部の挿入口から端部が１１ｍｍ延出するように被覆材で被覆された電線を圧着接続した。その後、水を入れた容器を用意し、電線を圧着接続した端子を該容器に入れ、挿入口の部分まで完全に水に浸漬させた。次に、水に浸漬していない電線の端部から空気圧を徐々に上げて５０ｋＰａの空気圧を３０秒間あてて空気のリークがないことを目視にて確認した。その後、電線を圧着接続した端子を上記容器から取り出し、１２０℃で１２０時間経過した後に、上記と同様にしてリーク試験を行った。１２０℃で１２０時間経過した後のリーク試験にてリークが認められなかった場合を○、リークが認められた場合を×と評価した。

評価結果を下記表１に示す。

表１から、Ｍｇが０．０５ｍａｓｓ％以上０．８ｍａｓｓ％以下含まれ、導電率が６０％ＩＡＣＳ以上８５％ＩＡＣＳ以下、板厚が０．３８ｍｍ以上０．８０ｍｍ以下である銅合金にＮｉ及び／またはＳｎがめっきされた金属部材を用い、非熱影響部の硬さ／首部熱影響部の硬さが１．１〜１．８である実施例１〜５では、首部における耐久性と機械的特性に優れ、止水性に優れた端子を得ることができた。また、実施例１〜５では、非熱影響部の硬さ／筒部圧着部の熱影響部の硬さが１．１〜１．７であり、筒部圧着部においてもクラック等の発生が防止されて、機械的強度と止水性に優れた端子を得ることができた。また、実施例１〜５では、首部の電線挿入方向の熱影響部の幅が首部の熱影響部における厚さの１倍以上４倍以下であり、首部の熱影響部における封止性を得つつ、首部の機械的強度と耐久性を確実に向上させることに寄与できた。また、実施例１〜５では、首部の熱影響部における平均結晶粒子径が５μｍ以上３０μｍ以下であり、首部の機械的強度と耐久性をさらに向上させることに寄与できた。

一方で、銅合金にＭｇが含まれず、非熱影響部の硬さ／首部熱影響部の硬さが２．１〜２．９である比較例１、２では、首部における耐久性と、端子の止水性が得られなかった。また、銅合金にＭｇが０．１ｍａｓｓ％含まれる金属材料を用いた比較例３では、非熱影響部の硬さ／首部熱影響部の硬さが２．７であり、やはり、首部における耐久性と、端子の止水性が得られなかった。

本発明の端子は、径の大きい電線を圧着接続するために、体積抵抗率の小さく肉厚の厚い金属部材を用いても、首部におけるクラックの発生を防止して、首部の機械的強度、耐久性及び止水性に優れた端子を得ることができるので、例えば、径の大きい電線が使用される自動車のワイヤハーネスの分野、すなわち、自動車用端子の分野で利用価値が高い。

１ 端子
２０ コネクタ部
３０ 筒状圧着部
４０ 首部
７０ 筒部圧着部の熱影響部
７１ 非熱影響部
７２ 筒部圧着部の溶接部
７３ 首部の熱影響部
７４ 首部の溶接部

Claims (8)

1. 電線が圧着接続される筒状圧着部と、相手接続先と接続されるコネクタ部と、前記筒状圧着部と前記コネクタ部との間に設けられた首部と、を備え、前記筒状圧着部が、溶接により形成された熱影響部と前記熱影響部とは異なる領域である非熱影響部を有し、前記首部が、溶接により形成された前記熱影響部を有する端子であって、
   前記端子が、Ｃｒが０．００ｍａｓｓ％以上０．３５ｍａｓｓ％以下、Ｐが０．００ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下、Ｍｇが０．０５ｍａｓｓ％以上０．８ｍａｓｓ％以下、残部がＣｕ及び不可避不純物からなり、平均肉厚が０．３８ｍｍ以上０．８０ｍｍ以下、導電率が６０％ＩＡＣＳ以上８５％ＩＡＣＳ以下である金属部材から形成されており、
   前記首部における前記熱影響部の平均硬さに対する、前記非熱影響部の平均硬さの比が、１．１以上１．８以下である端子。
2. Ｃｒが０．１５ｍａｓｓ％以上０．３５ｍａｓｓ％以下である請求項１に記載の端子。
3. Ｐが０．００５ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下である請求項１または２に記載の端子。
4. 前記筒状圧着部における、前記熱影響部の平均硬さに対する前記非熱影響部の平均硬さの比が、１．１以上１．７以下である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の端子。
5. 前記首部の電線挿入方向の前記熱影響部の幅が、前記首部の熱影響部における厚さの１．０倍以上４．０倍以下である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の端子。
6. 前記首部の熱影響部における平均結晶粒子径が、５μｍ以上３０μｍ以下である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の端子。
7. Ｎｉ及び／またはＳｎがめっきされた前記金属部材から形成された請求項１乃至６のいずれか１項に記載の端子。
8. 前記首部の熱影響部の電線挿入方向における伸び率が０．０５％となるように、前記端子の一端を電線挿入方向に対して直交方向に往復振動させた際に、１０００万回の往復にても前記首部が破壊されない請求項１乃至７のいずれか１項に記載の端子。

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