WO2012093614A1 - 導電部材 - Google Patents

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慎二 斎藤
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NHK Spring Co Ltd
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/02—Single bars, rods, wires, or strips
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
    • C23C24/04—Impact or kinetic deposition of particles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys

Definitions

  • This invention relates to the electrically-conductive member used when connecting an electrode, an electric wire, etc. electrically.
  • bus bar a conductive member called a bus bar (bus bar), which is a metal disposed as a power supply line or the like, is used in an electrical system of a transportation device such as a power plant or an automobile, or a home appliance.
  • the bus bar is in the form of a long flat plate or a long and thin bar, and is excellent in current dissipation due to high heat dissipation and large current flow because of its large surface area.
  • the above-described bus bar is required to reduce the weight and cost in addition to the heat dissipation and electrical conductivity.
  • a composite electrode in which lightweight and inexpensive aluminum and copper having high electric conductivity are combined has been proposed.
  • methods of joining two metals include welding, thermal spraying, and cold spraying.
  • the thermal spraying method is a method in which a coating is formed by spraying a thermal spray material that is melted or heated to a state close to the base material.
  • the cold spray method powder of the material to be coated is sprayed from a Laval nozzle together with an inert gas having a melting point or a softening point or less, and the material to be coated collides with the substrate while in a solid state.
  • This is a method of forming a film on the surface of the base material (see, for example, Patent Document 1).
  • the cold spray method has a lower temperature than the welding and thermal spraying methods, so the effects of thermal stress are alleviated, and since there is no phase transformation and oxidation can be suppressed, it is possible to obtain a metal film that suppresses the decrease in electrical conductivity. it can.
  • both the base material and the material to be the film are metals
  • the powder that becomes the film collides with the base material plastic deformation occurs between the powder and the base material, and an anchor effect can be obtained.
  • the oxide film of each other is destroyed, metal bonding occurs between the new surfaces, and the effect of obtaining a laminate with high adhesion strength is also expected. Yes.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a conductive member that can bond a plurality of conductive materials at low cost regardless of the plate thickness and has good electrical conductivity. .
  • a conductive member according to the present invention includes a first conductive material and a second conductive material, at least one of which is made of a conductive material having a lower electrical resistivity than aluminum, A metal formed by accelerating a powder containing a metal together with a gas and spraying and depositing on the surface of the butted portion in a solid state with respect to the butted portion where the first and second conductive materials are butted together And a film.
  • the first and second conductive materials each have a cutout portion having a cutout shape at an end portion on a butt side, It is characterized by covering the notch.
  • the conductive member according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the notch has a tapered shape inclined with respect to each main surface of the first and second conductive materials.
  • the conductive member according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the notch has an inclination angle with respect to each main surface of the first and second conductive materials of 0 ° to 45 °. .
  • the conductive member according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the cutout portion has an inclination angle of 2 ° to 35 ° with respect to each main surface of the first and second conductive materials. To do.
  • the metal used for the metal film is selected from the group consisting of copper, molybdenum, aluminum, tungsten, nickel, silver, or an alloy containing at least one of them. It includes at least one type.
  • the conductive member according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the other of the first and second conductive materials is aluminum or an aluminum alloy.
  • a film is formed by a cold spray method so as to cover at least a part of the contact portion of the contacted conductive material, so that the conductive materials are joined together. Therefore, it is possible to join a plurality of conductive materials at low cost.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of a conductive member according to the first exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a main part of the conductive member according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an outline of a cold spray device used for manufacturing the conductive member according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view schematically showing the configuration of the conductive member according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a main part of the conductive member according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a main part of the conductive member according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of a conductive member according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a main part of the conductive member according to the first embodiment.
  • a conductive member 1 shown in FIG. 1 is arranged as a power supply line or the like, and is made of a substantially plate-like first conductive material 11 made of a light and inexpensive conductive material, and a conductive material having high electrical conductivity.
  • a substantially plate-like second conductive material 12 and a metal film 13 formed between the first conductive material 11 and the second conductive material 12 are provided.
  • the first conductive material 11 has a substantially plate shape, and has a tapered portion 11a in which one end portion has a tapered shape.
  • the first conductive material 11 is formed of a light and inexpensive material such as aluminum or aluminum alloy.
  • the second conductive material 12 has a substantially plate shape, and has a tapered portion 12a as a notched portion having a tapered shape on one end side.
  • the second conductive material 12 is made of a material having high electrical conductivity, for example, copper, noble metal, copper alloy, or noble metal alloy having a lower electrical resistivity than aluminum.
  • the tapered portion 11 a has an inclined surface 111 having a tapered shape in which one surface of the first conductive material 11 is cut out, and an end surface 112 in contact with the second conductive material 12.
  • the inclination angle ⁇ 1 formed by the inclined surface 111 and the main surface of the first conductive material 11 is in the range of 0 ° to 45 °. More preferably, the inclination angle ⁇ 1 is in the range of 2 ° to 35 °.
  • the tapered portion 11 a has a tapered shape so that the thickness d 1 of the end surface 112 is 0.1 to 0.5 times the maximum thickness of the first conductive material 11.
  • the tapered portion 12a also has the same inclination angle and thickness as the above-described tapered portion 11a.
  • the inclination angle and the thickness of an end surface are the same.
  • the metal film 13 is formed on the surfaces of the tapered portion 11a of the first conductive material 11 and the tapered portion 12a of the second conductive material 12 by a cold spray method described later.
  • the metal film 13 (film material) include metals such as copper, molybdenum, aluminum, tungsten, nickel, silver, and alloys containing at least one of these metals.
  • the metal coating 13 can be applied to any metal or alloy having a density of 95% or more with respect to the bulk material and a thermal conductivity of 90% or more.
  • the first conductive material 11 is preferably a combination of copper or copper alloy
  • the second conductive material 12 is aluminum or aluminum alloy
  • the metal film 13 is copper or copper alloy.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an outline of a cold spray apparatus used for forming the metal film 13. Formation of the metal film 13 by the cold spray method is performed by, for example, a cold spray device 20 shown in FIG.
  • the cold spray device 20 contains a gas heater 21 that heats a compressed gas, a powder supply device 22 that contains a powder material to be sprayed on a sprayed material, and supplies the powder material to a spray gun 24, and a compressed gas heated by the spray gun 24. And a gas nozzle 23 that injects the mixed material powder toward the tapered portions 11a and 12a of the first conductive member 11 and the second conductive material 12.
  • the compressed gas helium, nitrogen, air or the like is used.
  • the supplied compressed gas is supplied to the gas heater 21 and the powder supply device 22 by valves 25 and 26, respectively.
  • the compressed gas supplied to the gas heater 21 is heated to, for example, 50 to 700 ° C. and then supplied to the spray gun 24. More preferably, the compressed gas is heated so that the upper limit temperature of the powder injected onto the tapered portions 11a and 12a is kept below the melting point of the coating material. This is because the oxidation of the coating material can be suppressed by keeping the heating temperature of the powder material below the melting point of the coating material.
  • the compressed gas supplied to the powder supply device 22 supplies, for example, material powder having a particle size of about 10 to 100 ⁇ m in the powder supply device 22 to the spray gun 24 so as to have a predetermined discharge amount.
  • the heated compressed gas is converted into a supersonic flow (about 340 m / s or more) by a gas nozzle 23 having a tapered wide shape.
  • the powder material supplied to the spray gun 24 is accelerated by the injection of this compressed gas into the supersonic flow, and forms a film by colliding with the formation surface of the tapered portions 11a and 12a at a high speed in the solid state. .
  • the apparatus is not limited to the cold spray apparatus 20 of FIG. 3 as long as the apparatus can form a film by causing the material powder to collide with the taper portions 11a and 12a in a solid state.
  • the surface of the taper portion 11a of the first conductive material 11 and the taper portion 12a of the second conductive material 12 can be covered with the metal film 13 by the above-described processing. If the surface of the first conductive material 11 and the second conductive material 12 is different from the surface on which the metal film 13 is formed after the coating is formed, surface processing such as cutting is performed as necessary to form the surface shape. May be adjusted.
  • the metal film is formed and joined to the butt portion of the two conductive materials by the cold spray method.
  • Conductive materials can be joined and have good electrical conductivity.
  • the cold spray method can form a dense metal film with no phase transformation and suppressed oxidation as compared with welding or spraying methods that are processed at high temperatures.
  • the metal properties of the film are superior to those of a metal film formed by thermal spraying or the like. Thereby, the electrical conductivity of a metal membrane
  • the conductive member according to the first embodiment for a process of cutting a desired thickness after forming a base material by forming a metal film on a base material by a cold spray method, as in the past, There is no step of cutting, and the conductive member can be easily manufactured in a short time, and the yield can be improved and the manufacturing cost can be reduced.
  • each conductive material is formed with a tapered part with a sloped surface, and this taper part is covered with a metal film, and the conductive materials are joined together. Compared with the case of joining materials, the contact area between the conductive materials through the metal film is increased, and thus the electrical resistance can be reduced. Thereby, high electrical conductivity can be realized.
  • the taper portion has been described as having a cutout shape that forms a flat surface inclined with respect to the main surface of the conductive material.
  • the taper-shaped forming surface may have an arcuate shape. Good.
  • the inclined surface in a taper part was demonstrated as what is formed with respect to one surface of an electroconductive material, it may be formed in both surfaces, respectively.
  • FIG. 4 is a perspective view schematically showing the configuration of the conductive member according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a main part of the conductive member according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the conductive member 2 shown in FIG. 4 cut along a plane including the central axis N in the longitudinal direction.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the first conductive material 14. The conductive member 2 shown in FIG.
  • first conductive material 14 made of a light and inexpensive conductive material
  • second conductive material made of a conductive material having high electrical conductivity.
  • metal film 16 formed between the first conductive material 14 and the second conductive material 15.
  • the first conductive material 14 has a substantially plate shape, and has a tapered portion 14a in which one end side has a tapered shape.
  • the first conductive material 14 is formed of a light and inexpensive material such as aluminum or aluminum alloy.
  • the second conductive material 15 has a substantially plate shape, and has a tapered portion 15a in which one end side has a tapered shape.
  • the second conductive material 15 is formed of a material having high electrical conductivity, for example, copper, a noble metal, a copper alloy, or a noble metal alloy.
  • the metal film 16 is formed on the surfaces of the tapered portion 14a of the first conductive material 14 and the tapered portion 15a of the second conductive material 15 by the cold spray device 20 of FIG.
  • the metal film 16 include metals and alloys such as copper, molybdenum, aluminum, tungsten, nickel, and silver.
  • the metal film 16 can be applied to any metal or alloy having a density of 95% or more with respect to the bulk material and a thermal conductivity of 90% or more.
  • the tapered portion 14 a has an inclined surface 141 having a tapered shape in which the end portion of the first conductive material 14 is chamfered, and an end surface 142 in contact with the second conductive material 15.
  • the inclination angle ⁇ 2 formed by the inclined surface 141 of the tapered portion 14a and the main surface of the first conductive material 14 is in the range of 0 ° to 45 ° as in the first embodiment. More preferably, the inclination angle ⁇ 2 is in the range of 2 ° to 35 °.
  • the tapered portion 14a is formed in a tapered shape, the diameter d2 of the end surface 142 becomes 0.1 to 0.5 times the maximum diameter in the direction perpendicular to the central axis N of the first conductive material 14. It is preferable.
  • the tapered portion 15a also has the same inclination angle and end face diameter as the tapered portion 14a described above.
  • an inclination angle and the diameter of an end surface are the same.
  • the metal film is formed and joined to the butt portion of the two conductive materials by the cold spray method. Regardless, it is possible to join a plurality of conductive materials at low cost and have good electrical conductivity.
  • the cold spray method can form a dense metal film with no phase transformation and suppressed oxidation as compared with welding or spraying methods that are processed at high temperatures.
  • the metal properties of the film are superior to those of a metal film formed by thermal spraying or the like. Thereby, the electrical conductivity of a metal membrane
  • the conventional process of cutting out with a desired thickness after forming a base material by forming a metal film on a base material by a cold spray method is difficult to cut out in the cylindrical shape as in the second embodiment.
  • the conductive member according to the second embodiment does not have a step of cutting, and the conductive member can be easily manufactured in a short time, and the yield can be improved and the manufacturing cost can be reduced.
  • each conductive material is formed with a tapered part with a sloped surface, and this taper part is covered with a metal film, and the conductive materials are joined together. Compared with the case of joining materials, the contact area between the conductive materials through the metal film is increased, and thus the electrical resistance can be reduced. Thereby, high electrical conductivity can be realized.
  • the conductive member according to the present invention is useful for producing a conductive member by joining a plurality of conductive materials.

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Abstract

　電源供給ライン等として配設される導電部材（１）であって、少なくとも一方がアルミニウムよりも電気抵抗の低い導電性材料からなる第１導電性材料（１１）および第２導電性材料（１２） と、第１導電性材料（１１）および第２導電性材料（１２）が突き合わされた突合せ部分に対して、金属を含む粉体をガスと共に加速し、突合せ部分の表面に固相状態のままで吹き付けて堆積させることによって形成された金属皮膜（１３）と、を備えた導電部材である。

Description

導電部材
　本発明は、電極や電線等を電気的に接続する際に用いられる導電部材に関する。
　従来、発電所や自動車等の輸送機器の電気系統、家電製品等においては、電源供給ライン等として配設される金属であるブスバー（バスバー）と呼ばれる導電部材が用いられている。ブスバーは、長尺の平板状または細長い棒状をなし、表面積の大きさから高い放熱性および大電流を流すための通電性に優れている。
　ところで、上述したブスバーでは、放熱性および通電性のほか、軽量化および低コスト化が求められている。この要望に対して、例えば、軽量で安価なアルミニウムと高い電気伝導度を有する銅とを組み合わせた複合電極が提案されている。この複合電極において、２つの金属を接合する方法として、溶接、溶射法やコールドスプレー法が挙げられる。溶射法は、基材に対して溶融またはそれに近い状態に加熱された溶射材を吹き付けることによって皮膜を形成させる方法である。
　コールドスプレー法は、皮膜となる材料の粉末を、融点または軟化点以下の状態の不活性ガスと共に先細末広（ラバル）ノズルから噴射して、皮膜となる材料を固相状態のまま基材に衝突させることによって基材の表面に皮膜を形成させる方法である（例えば、特許文献１参照）。コールドスプレー法は、溶接および溶射法と比して、温度が低いため熱応力の影響が緩和され、相変態がなく酸化も抑制できるため、電気伝導度の低下を抑制した金属皮膜を得ることができる。特に、基材および皮膜となる材料がともに金属である場合、基材に皮膜となる粉末が衝突することで、粉末と基材との間に塑性変形が生じ、アンカー効果を得ることができる。また、塑性変形が生じる領域では、基材に粉末が衝突した際に、互いの酸化皮膜が破壊され、新生面同士による金属結合が生じ、高い密着強度の積層体が得られるという効果も期待されている。
米国特許第５３０２４１４号明細書
　しかしながら、板厚の薄いブスバーを作製する場合、特許文献１が開示するようなコールドスプレー法による接合では、基材に対して金属皮膜を形成して母材を作製した後、所望の板厚となるように切り出さなければならず、この切出作業によってコストが増大するという問題があった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、板厚に関わらず、安価に複数の導電性材料を接合でき、かつ良好な電気伝導性を有する導電部材を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる導電部材は、少なくとも一方がアルミニウムよりも電気抵抗率の低い導電性材料からなる第１および第２導電性材料と、前記第１および第２導電性材料が突き合わされた突合せ部分に対して、金属を含む粉体をガスと共に加速し、前記突合せ部分の表面に固相状態のままで吹き付けて堆積させることによって形成された金属皮膜と、を備えたことを特徴とする。
　また、本発明にかかる導電部材は、上記の発明において、前記第１および第２導電性材料は、突合せ側の端部に切り欠き形状をなす切欠部をそれぞれ有し、前記金属皮膜は、前記切欠部を覆うことを特徴とする。
　また、本発明にかかる導電部材は、上記の発明において、前記切欠部は、前記第１および第２導電性材料の各主面に対して傾斜したテーパ形状をなすことを特徴とする。
　また、本発明にかかる導電部材は、上記の発明において、前記切欠部は、前記第１および第２導電性材料の各主面に対する傾斜角が、０°～４５°であることを特徴とする。
　また、本発明にかかる導電部材は、上記の発明において、前記切欠部は、前記第１および第２導電性材料の各主面に対する前記傾斜角が、２°～３５°であることを特徴とする。
　また、本発明にかかる導電部材は、上記の発明において、前記金属皮膜に用いる金属は、銅、モリブデン、アルミニウム、タングステン、ニッケル、銀またはこれらの少なくとも一つを含む合金からなる群より選択される少なくとも１種類を含むことを特徴とする。
　また、本発明にかかる導電部材は、上記の発明において、前記第１および第２導電性材料の他方は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする。
　本発明にかかる導電部材は、接触させた導電性材料の少なくとも接触部分の一部を覆うようにコールドスプレー法によって皮膜を形成して導電性材料間を接合するようにしたので、板厚に関わらず、安価に複数の導電性材料を接合できるという効果を奏する。
図１は、本発明の実施の形態１にかかる導電部材の構成を模式的に示す斜視図である。 図２は、本発明の実施の形態１にかかる導電部材の要部の構成を示す模式図である。 図３は、本発明の実施の形態１にかかる導電部材の製造に使用されるコールドスプレー装置の概要を示す模式図である。 図４は、本発明の実施の形態２にかかる導電部材の構成を模式的に示す斜視図である。 図５は、本発明の実施の形態２にかかる導電部材の要部の構成を模式的に示す断面図である。 図６は、本発明の実施の形態２にかかる導電部材の要部の構成を示す模式図である。
　以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解し得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。すなわち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。
（実施の形態１）
　まず、本発明の実施の形態１にかかる導電部材について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施の形態１にかかる導電部材の構成を模式的に示す斜視図である。図２は、本実施の形態１にかかる導電部材の要部の構成を示す模式図である。図１に示す導電部材１は、電源供給ライン等として配設され、軽量で安価な導電性材料からなる略板状の第１導電性材料１１と、高い電気伝導度を有する導電性材料からなる略板状の第２導電性材料１２と、第１導電性材料１１と第２導電性材料１２との間に形成される金属皮膜１３と、を備える。
　第１導電性材料１１は、略板状をなし、一方の端部側がテーパ形状をなすテーパ部１１ａを有する。第１導電性材料１１は、軽量で安価な材料、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金によって形成される。
　第２導電性材料１２は、略板状をなし、一方の端部側がテーパ形状をなす切欠部としてのテーパ部１２ａを有する。第２導電性材料１２は、高い電気伝導度を有する材料、例えば、アルミニウムよりも電気抵抗率の低い銅、貴金属、または銅合金、貴金属合金によって形成される。
　テーパ部１１ａは、図２に示すように、第１導電性材料１１の一方の面を切り欠いたテーパ形状をなす傾斜面１１１と、第２導電性材料１２と接触する端面１１２とを有する。ここで、傾斜面１１１と第１導電性材料１１の主面とがなす傾斜角θ１は、０°～４５°の範囲である。より好ましくは、傾斜角θ１が、２°～３５°の範囲である。また、テーパ部１１ａは、テーパ形状の形成によって、端面１１２の厚みｄ１が、第１導電材料１１の最大の厚みに対して０．１～０．５倍となることが好ましい。
　テーパ部１２ａにおいても、上述したテーパ部１１ａと同等の傾斜角および厚みを有する。なお、テーパ部１１ａおよびテーパ部１２ａの形状は、傾斜角および端面の厚みが同じであることが好ましい。
　金属皮膜１３は、後述するコールドスプレー法によって第１導電性材料１１のテーパ部１１ａおよび第２導電性材料１２のテーパ部１２ａの表面に形成される。この金属皮膜１３（皮膜材料）としては、銅、モリブデン、アルミニウム、タングステン、ニッケル、銀等の金属や、これら金属の少なくとも一つを含む合金が挙げられる。ここで、金属皮膜１３は、バルク材に対して密度が９５％以上であって、熱伝導度が９０％以上の金属または合金であれば適用可能である。
　なお、本実施の形態１では、第１導電性材料１１に銅または銅合金、第２導電性材料１２にアルミニウムまたはアルミニウム合金、金属皮膜１３に銅または銅合金を用いる組み合わせであることが好ましい。
　つづいて、金属皮膜１３の形成について、図３を参照して説明する。図３は、金属皮膜１３の形成に使用されるコールドスプレー装置の概要を示す模式図である。コールドスプレー法による金属皮膜１３形成は、例えば図３に示すコールドスプレー装置２０によって行われる。
　コールドスプレー装置２０は、圧縮ガスを加熱するガス加熱器２１と、被溶射物に溶射する粉末材料を収容し、スプレーガン２４に供給する粉末供給装置２２と、スプレーガン２４で加熱された圧縮ガスと混合された材料粉末を第１導電部材１１および第２導電性材料１２のテーパ部１１ａ，１２ａに向けて噴射するガスノズル２３とを備えている。
　圧縮ガスとしては、ヘリウム、窒素、空気等が使用される。供給された圧縮ガスは、バルブ２５，２６により、ガス加熱器２１と粉末供給装置２２にそれぞれ供給される。ガス加熱器２１に供給された圧縮ガスは、例えば５０～７００℃に加熱された後、スプレーガン２４に供給される。より好ましくは、テーパ部１１ａ，１２ａ上に噴射される粉末の上限温度を皮膜材料の融点以下に留めるように圧縮ガスを加熱する。粉末材料の加熱温度を皮膜材料の融点以下に留めることにより、皮膜材料の酸化を抑制できるためである。
　粉末供給装置２２に供給された圧縮ガスは、粉末供給装置２２内の、例えば、粒径が１０～１００μｍ程度の材料粉末をスプレーガン２４に所定の吐出量となるように供給する。加熱された圧縮ガスは先細末広形状をなすガスノズル２３により超音速流（約３４０ｍ／ｓ以上）にされる。スプレーガン２４に供給された粉末材料は、この圧縮ガスの超音速流の中への投入により加速され、固相状態のままテーパ部１１ａ，１２ａの形成面に高速で衝突して皮膜を形成する。
　上述したコールドスプレー装置２０によって、図１に示すような金属皮膜１３が形成される。なお、材料粉末をテーパ部１１ａ，１２ａに固相状態で衝突させて皮膜を形成できる装置であれば、図３のコールドスプレー装置２０に限定されるものではない。
　上述した処理によって、第１導電性材料１１のテーパ部１１ａおよび第２導電性材料１２のテーパ部１２ａの表面を金属皮膜１３で覆うことができる。なお、皮膜形成後、第１導電性材料１１および第２導電性材料１２の表面と金属皮膜１３の形成面が異なる場合、必要に応じて切削加工等の表面加工処理を施して、表面の形状を調整してもよい。
　上述した実施の形態１にかかる導電部材によれば、２つの導電性材料の突合せ部分にコールドスプレー法によって金属皮膜を形成して接合するようにしたので、板厚に関わらず、安価に複数の導電性材料を接合でき、かつ良好な電気伝導性を有する。また、コールドスプレー法では、高温で処理する溶接や溶射法等と比して、相変態がなく酸化が抑制された緻密な金属皮膜を形成させることができるため、コールドスプレー法によって形成された金属皮膜の金属特性は、溶射法等によって形成された金属皮膜の金属特性より優れている。これにより、金属皮膜の電気伝導性が向上し、一段と効率のよい電気伝導性を実現することができる。
　また、従来のような、基材に対してコールドスプレー法によって金属被膜を形成して母材を作製した後に所望の厚さで切り出す処理に対して、本実施の形態１にかかる導電部材は、切り出す工程がなく、導電部材を短時間で容易に作製できるとともに、歩留まりが向上して製造コストを削減することができる。
　また、各導電性材料に形成面が傾斜したテーパ部を形成してこのテーパ部を金属皮膜で被覆して導電性材料間を接合することで、テーパ部を形成せずに突き合わせのみで導電性材料を接合する場合と比して、金属皮膜を介する導電性材料間の接触面積が拡大するため、電気抵抗を小さくすることができる。これにより、高い電気伝導性を実現することができる。
　なお、テーパ部は、導電性材料の主面に対して傾斜した平面をなす切り欠き形状であるものとして説明したが、テーパ形状の形成面は、弧状に湾曲した形状をなすものであってもよい。また、テーパ部における傾斜面は、導電性材料の一方の面に対して形成するものとして説明したが、両面にそれぞれ形成されるものであってもよい。
（実施の形態２）
　つぎに、本発明の実施の形態２にかかる導電部材について、図面を参照して詳細に説明する。図４は、本実施の形態２にかかる導電部材の構成を模式的に示す斜視図である。図５は、本実施の形態２にかかる導電部材の要部の構成を模式的に示す断面図である。なお、図５は、図４に示す導電部材２を、長手方向の中心軸Ｎを含む平面で切断した断面図である。また、図６は、第１導電性材料１４を示す模式図である。図４に示す導電部材２は、軽量で安価な導電性材料からなる略円柱状の第１導電性材料１４と、高い電気伝導度を有する導電性材料からなる略円柱状の第２導電性材料１５と、第１導電性材料１４と第２導電性材料１５との間に形成される金属皮膜１６と、を備える。
　第１導電性材料１４は、略板状をなし、一方の端部側がテーパ形状をなすテーパ部１４ａを有する。第１導電性材料１４は、軽量で安価な材料、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金によって形成される。
　第２導電性材料１５は、略板状をなし、一方の端部側がテーパ形状をなすテーパ部１５ａを有する。第２導電性材料１５は、高い電気伝導度を有する材料、例えば、銅、貴金属または銅合金、貴金属合金によって形成される。
　金属皮膜１６は、図３のコールドスプレー装置２０によって第１導電性材料１４のテーパ部１４ａおよび第２導電性材料１５のテーパ部１５ａの表面に形成される。この金属皮膜１６としては、銅、モリブデン、アルミニウム、タングステン、ニッケル、銀等の金属や合金が挙げられる。ここで、金属皮膜１６は、バルク材に対して密度が９５％以上であって、熱伝導度が９０％以上の金属または合金であれば適用可能である。
　テーパ部１４ａは、図６に示すように、第１導電性材料１４の端部を面取りしたテーパ形状をなす傾斜面１４１と、第２導電性材料１５と接触する端面１４２とを有する。ここで、テーパ部１４ａの傾斜面１４１と第１導電性材料１４の主面とがなす傾斜角θ２は、実施の形態１と同様、０°～４５°の範囲である。より好ましくは、傾斜角θ２が、２°～３５°の範囲である。また、テーパ部１４ａは、テーパ形状の形成によって、端面１４２の径ｄ２が、第１導電材料１４の中心軸Ｎに垂直な方向の最大の径に対して０．１～０．５倍となることが好ましい。
　テーパ部１５ａにおいても、上述したテーパ部１４ａと同等の傾斜角および端面の径を有する。なお、テーパ部１４ａおよびテーパ部１５ａの形状は、傾斜角および端面の径が同じであることが好ましい。
　上述した実施の形態２にかかる導電部材によれば、実施の形態１と同様、２つの導電性材料の突合せ部分にコールドスプレー法によって金属皮膜を形成して接合するようにしたので、板厚に関わらず、安価に複数の導電性材料を接合でき、かつ良好な電気伝導性を有する。また、コールドスプレー法では、高温で処理する溶接や溶射法等と比して、相変態がなく酸化が抑制された緻密な金属皮膜を形成させることができるため、コールドスプレー法によって形成された金属皮膜の金属特性は、溶射法等によって形成された金属皮膜の金属特性より優れている。これにより、金属皮膜の電気伝導性が向上し、一段と効率のよい電気伝導性を実現することができる。
　また、従来のような、基材に対してコールドスプレー法によって金属被膜を形成して母材を形成した後に所望の厚さで切り出す処理は、実施の形態２のような円柱形状では切り出しが困難なものとなるが、本実施の形態２にかかる導電部材は、切り出す工程がなく、導電部材を短時間で容易に作製できるとともに、歩留まりが向上して製造コストを削減することができる。
　また、各導電性材料に形成面が傾斜したテーパ部を形成してこのテーパ部を金属皮膜で被覆して導電性材料間を接合することで、テーパ部を形成せずに突き合わせのみで導電性材料を接合する場合と比して、金属皮膜を介する導電性材料間の接触面積が拡大するため、電気抵抗を小さくすることができる。これにより、高い電気伝導性を実現することができる。
　以上のように、本発明にかかる導電部材は、複数の導電性材料を接合して導電部材を作製することに有用である。
　１，２　導電部材
　１１，１４　第１導電性材料
　１１ａ，１２ａ，１４ａ，１５ａ　テーパ部
　１２，１５　第２導電性材料
　１３，１６　金属皮膜
　２０　コールドスプレー装置
　２１　ガス加熱器
　２２　粉末供給装置
　２３　ガスノズル
　２４　スプレーガン
　２５，２６　バルブ

Claims (7)

  1. 　少なくとも一方がアルミニウムよりも電気抵抗率の低い導電性材料からなる第１および第２導電性材料と、
    　前記第１および第２導電性材料が突き合わされた突合せ部分に対して、金属を含む粉体をガスと共に加速し、前記突合せ部分の表面に固相状態のままで吹き付けて堆積させることによって形成された金属皮膜と、
    　を備えたことを特徴とする導電部材。
  2. 　前記第１および第２導電性材料は、突合せ側の端部に切り欠き形状をなす切欠部をそれぞれ有し、
    　前記金属皮膜は、前記切欠部を覆うことを特徴とする請求項１に記載の導電部材。
  3. 　前記切欠部は、前記第１および第２導電性材料の各主面に対して傾斜したテーパ形状をなすことを特徴とする請求項２に記載の導電部材。
  4. 　前記切欠部は、前記第１および第２導電性材料の各主面に対する傾斜角が、０°～４５°であることを特徴とする請求項３に記載の導電部材。
  5. 　前記切欠部は、前記第１および第２導電性材料の各主面に対する前記傾斜角が、２°～３５°であることを特徴とする請求項４に記載の導電部材。
  6. 　前記金属皮膜に用いる金属は、銅、モリブデン、アルミニウム、タングステン、ニッケル、銀またはこれらの少なくとも一つを含む合金からなる群より選択される少なくとも１種類を含むことを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の導電部材。
  7. 　前記第１および第２導電性材料の他方は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の導電部材。
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