(57)【要約】      （修正有）【課題】廉価でかつ成形性が良い、溶接部の密閉信頼性の高い溶接接合された管形状部を備えた銅合金端子の製造方法を提供する。【解決手段】長手方向に溶接部を有する管状かしめ部を備えた銅合金端子の製造方法であって、その溶接部はレーザビームを複数回掃引することによって形成される。また、Ｚｎ等の蒸発し易い元素を含んだ銅合金、特に黄銅に対して有効である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に溶接部を有する管状かしめ部を備えた銅合金端子の製造方法であって、
前記溶接部はレーザビームを複数回掃引することによって形成されることを特徴とする銅合金端子の製造方法。
【請求項２】
前記銅合金端子は、黄銅であることを特徴とする請求項１に記載の銅合金端子の製造方法。
【請求項３】
前記レーザビームはファイバレーザビームであることを特徴とする請求項１又は２に記載の銅合金端子の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法によって製造される、管状かしめ部の長手方向に溶接部を有する銅合金端子であって、
前記溶接部におけるブローホール数が１０個／２５０００μｍ２以下であることを特徴とする銅合金端子。
【請求項５】
前記銅合金を構成する銅合金が黄銅であることを特徴とする請求項４に記載の銅合金端子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気導通を担う部品に関する。より詳しくは、電線を接続する銅合金端子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車用組み電線における電線接続部では、電線導体を端子により圧着する形式が一般的である。通常、組み電線には銅電線が用いられるが、軽量化目的でアルミニウム電線（以下、アルミ電線とも言う）が使われることがある。圧着部では、一般に、電線導体が露出する構造となるため、アルミ電線を用いた場合には、導体のアルミニウムが腐食を起こし、電気な導通を確保できなくなる恐れがあった。
【０００３】
これを防止するためにはアルミニウム導体を環境から遮断することが考えられる。例えばアルミ表面が空気などに触れないように覆ってしまうことが望ましい。腐食を防止するという観点では、圧着部全体を樹脂によりモールドする方式（例えば、特許文献１参照）が確実であるが、モールド部が肥大してしまい、コネクタハウジングのサイズを上げる必要が生じ、コネクタが肥大してしまうこととなり、組み電線全体を高密小型に成形することができなかった。また、モールド成形は、圧着後に個々の圧着部に対して処理するため、組み電線製造の工程が大きく増すこと、および作業が煩雑である事、等の問題があった。
【０００４】
これに対し、金属缶を電線導体に被せた後に圧着する手法により、アルミニウム導体を外界から遮断する技術が提案された（例えば、特許文献２参照）が、圧着前に個々の導体へ缶を装着する工程が煩雑であること、また、圧着時、ワイヤバレルにより缶を破壊してしまい浸水経路が生じてしまうこと、等の問題があった。また、端子とキャップを別部品とせず、端子条の一部で電線を覆い密閉状態にする技術（例えば、特許文献３参照）が開示されているが、同様に工程が煩雑であり、密閉性の信頼性に欠けるという問題があった。
【０００５】
上記のような問題は、管状の端子に電線を挿入して圧着する構造を採用することで、圧着部を肥大させずに電線導体を外界から遮断することにより解決することができる。管の形成法はいくつかあるが、処理速度とコストの観点で、レーザ溶接法（例えば、特許文献４参照）を用いるのが好適である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２２２２４３号公報
【特許文献２】特開２００４−２０７１７２号公報
【特許文献３】特開２０１２−８４４７１号公報
【特許文献４】特開２００７−２０３３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
銅合金の一種である黄銅材料は比較的安価であるため、防食加工によるコスト増加を相殺できることが期待できる。従って、加工を施す自動車用端子材料として有力である。しかしながら、Ｚｎを多く含有する黄銅等の銅合金を溶解する場合１０００℃程度の温度が必要となるのに対し、Ｚｎの沸点は一気圧下において約９０７℃であるため、１０００℃近辺の度領域ではＺｎが気化して体積膨張する結果、黄銅材料をレーザ溶接すると、大量のブローホール、溶接表面の荒れ、割れ、などの溶接欠陥が多発するという問題が発生する。特許文献４には、Ｚｎ含有銅合金の溶接に内在するこの問題の解決方法に関しては、開示も示唆もない。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みなされたものであって、廉価でかつ成形性が良い、溶接部の密閉信頼性の高い溶接接合された管形状部を備えた銅合金端子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の銅合金端子の製造方法の特徴は、長手方向に溶接部を有する管状かしめ部を備えた銅合金端子の製造方法であって、その溶接部はレーザビームを複数回掃引することによって形成されることを要旨とする。
【００１０】
本発明の銅合金端子の製造方法は、Ｚｎ等の蒸発し易い元素を含んだ銅合金の基材に対して有効である。特に黄銅に対して有効である。
【００１１】
レーザビームはファイバレーザビームを用いることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の銅合金端子は、上述した製造方法によって製造される管状かしめ部の長手方向に溶接部を有する銅合金端子であり、その溶接部におけるブローホール数が１０個／２５０００μｍ２以下であることを要旨とする。その銅合金材としては、特に黄銅に対して有効である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、廉価でかつ成形性が良い、溶接部の密閉信頼性の高い溶接接合された管形状部を備えた銅合金端子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る端子を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る端子と電線の終端の接続構造を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る端子の溶接方法の１例を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）について詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施形態に係る端子１を示したものである。端子１は、雌型端子のボックス部２０と管状かしめ部３０を有し、これらの橋渡しとしてトランジション部４０を有する。さらに、端子１は管状かしめ部３０内に溶接部５０（図中、斜線で示す部分）を有する。端子１は、導電性と強度を確保するために銅合金の基材で製造されている。ただし、端子１の種々の特性を担保するために、例えば端子１の一部あるいは全部にスズめっきや銀めっき等が施されていてもよい。また、溶接部の形状は特に制限はない。図示した溶接部５０のように管状かしめ部３０の長手方向に帯状形状に形成するのがよいが、波線形状や螺旋形状に形成してもよい。
【００１７】
（ボックス部）
雌型端子のボックス部２０は、例えば雄型端子等の挿入タブの挿入を許容するボックス部である。このボックス部の細部の形状は特に限定されない。すなわち、ボックス部を有さなくてもよく、例えば雄型端子の挿入タブであっても良い。また他の端子の端部であっても良い。本実施形態では、本発明の端子を説明するために便宜的に雌型端子の例を示したのであって、どのような接続端部を有する端子であっても、トランジション部４０を介して管状かしめ部３０を有し、その管状かしめ部３０は、溶接によって成形されているのである。
【００１８】
（管状かしめ部）
管状かしめ部３０は、端子１とアルミニウム又はアルミニウム合金電線（図示せず）とを圧着接合する部位である。その一端はアルミニウム又はアルミニウム合金電線を挿入することができる電線挿入口３１を有し、他端はトランジション部４０に接続されている。管状かしめ部３０のトランジション部４０側は、閉口しているのが好ましい。端子１の銅合金とアルミニウム又はアルミニウム合金電線の接点に水分が付着すると、両金属の起電力の差からいずれかの金属（合金）が腐食してしまうので、かしめ部は外部より水分等が侵入しないように管状となっている。端子のかしめ部は、管状であれば腐食に対して一定の効果を得られる為、必ずしも長手方向に対して円筒である必要はなく、場合によっては楕円や矩形の管であっても良い。また、径が一定である必要はなく、長手方向で半径が変化していてもよい。
【００１９】
管状かしめ部３０では、管状かしめ部を構成する銅合金とアルミニウム又はアルミニウム合金電線とが機械的に圧着接合されることにより、同時に電気的な接合を確保する。銅合金基材と電線（芯線）は、かしめによって塑性変形し、接合がされる。従って、管状かしめ部３０は、かしめ接合をすることができるように肉厚を設計される必要があるが、人力加工や機械加工等で接合を自由に行うことができるので、特に限定されるものではない。
【００２０】
なお、図示しないが、管状かしめ部３０内には、電線と電気的接続をとる為や電線を抜けにくくする為に、係止溝（セレーション）を設けても良い。
【００２１】
（電線の終端接続構造）
次に、図２に本発明の電線の終端接続構造１０を示す。終端接続構造１０は、本発明の端子１と、アルミまたはアルミ合金電線（電線６０）とが接続された構造を有している。終端接続構造１０は、端子１と電線６０が管状かしめ部３０によって圧着接合されている。圧着の様態は特に限定されないが、図２では、第１の圧着縮径部３５および第２の圧着縮径部３６からなっている。通常、圧着接合すると、管状かしめ部３０は塑性変形を起こして、元の径よりも縮径されることで、電線６０との圧着接合をなす。図２に示した例では、第１の圧着縮径部３５が、縮径率が一番高くなっている部分である。このように、圧着接合を２段階の縮径で行ってもよい。
【００２２】
電線６０は、絶縁被覆６１と図示しないアルミニウムまたはアルミニウム合金の芯線とからなっている。電線６０は裸線であっても良いが、防食の観点から通常は絶縁被覆された電線を用いる。
【００２３】
なお、アルミニウム電線の芯線としては、例えば鉄（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、あるいは、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。このようなアルミニウム芯線を用い、例えば０．５〜２．５ｓｑ（ｍｍ２）、７〜１９本撚りの芯線にして用いることができる。芯線の被覆材としては、例えばＰＥ、ＰＰなどのポリエレフィンを主成分としたものやＰＶＣを主成分としたもの等を用いることができる。
【００２４】
本実施形態においては、絶縁被覆された電線６０を用いて、先端部の絶縁被覆６１を所定の長さだけ除去した電線６０を、残った絶縁被覆６１の端部が電線挿入口３１から所定の長さだけ管状かしめ部３０と重なるように、管状かしめ部３０に挿入し、専用の治具やプレス加工機等でかしめ工程を実施する。
【００２５】
（端子の製造方法）
本発明の端子１は銅合金基材からなる条材を平面展開した端子形状に打ち抜き、曲げ加工によってボックス部やかしめ部を設ける。この時、かしめ部は平面からの曲げ加工ではＣ字型断面となっているので、この開放部分を溶接によって接合することで、管状かしめ部となる。本実施形態においては、管状かしめ部３０をファイバレーザによりレーザ溶接を行って製造する。
【００２６】
銅及び銅合金はレーザ吸収率が低く、熱伝導率が高いため、溶接幅を細くできなかったり、熱影響部の幅を狭くできなかったりする場合があるが、ファイバレーザを用いることで、溶接性が改善される。ファイバレーザによるレーザビームは、集光径が小さい、エネルギ密度が高い、集光距離が長い、モジュールの並列接続で出力を増加させることができるといった特徴がある。さらに、レンズやミラーを使うことで、ファイバレーザ本体機器と加工対象物（被溶接部）との距離が離れていても、直接ファイバで加工対象近くまで伝送することができるという利点がある。
【００２７】
図３は、本実施形態に係る端子１の溶接方法の１例を模式的に示した図である。図中のＦＬはファイバレーザ溶接装置を表している。ファイバレーザ溶接装置ＦＬから発せられたレーザビームＬが管状かしめ部３０の未溶接部３７（突合せ部）を溶接するように照射される。図３では、１つのファイバレーザ溶接装置からレーザビームを照射する例を示したが、ファイバレーザ溶接装置を複数台並列接続して、複数本のレーザビームを照射してもよい。この場合。各々のビームは、同じ出力でも、異なる出力の組合せとしてもよい。
【００２８】
本実施形態においては、端子１の基材として、Ｚｎを含有する銅合金を用いるが、1気圧下で、Ｃｕの沸点は２５６２℃であるのに対し、Ｚｎの沸点は９０７℃である。また、１気圧下での蒸発温度（蒸気圧が１０−２になる時の温度）は、Ｃｕの１２７３℃に対し、Ｚｎでは３４３℃と融点４１９℃より低い。このため、Ｚｎを含有する銅合金を加熱するとＺｎが選択的に蒸発する脱亜鉛現象が起こって、大量のブローホール、溶接表面の荒れ、割れ、などの溶接欠陥が多発する。本実施形態では、大気中でＺｎを含有する銅合金基材のファイバレーザ溶接を複数回掃引して行い、溶接部におけるブローホール数を低減する。
【００２９】
本発明による溶接部におけるブローホール数の低減方法は、Ｚｎの他、Ｍｇ、Ｐ、Ｓ等の揮発し易い元素を含む銅合金基材に対して有効である。
【実施例】
【００３０】
（実施例１〜４）及び（比較例１、２）
実施例１〜４、及び比較例１、２においては、板厚０．２５ｍｍのＣｕ−３０質量％Ｚｎの銅合金基材を平面展開した端子形状に打ち抜いて、曲げ加工の後突合せ部をファイバレーザ溶接して管状かしめ部を形成し、オスタブ幅２．３ｍｍのオスメス勘合端子とした。ファイバレーザ溶接は、実施例１では２回、実施例２では３回、比較例１及び２ではそれぞれ１回、溶接部を掃引して行った。掃引速度は、実施例１、２、比較例１で１４０ｍｍ／ｓ、比較例２で５０ｍｍ／ｓである。ファイバレーザ溶接条件は以下の通りである。
【００３１】
（溶接条件）
レーザ溶接装置：ＡＳＦ１Ｊ２３（古河電気工業（株）製商品名）、５００Ｗ、ＣＷファイバレーザ  
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
レーザビーム出力：４００Ｗ
掃引距離：９ｍｍ（突合せ部約７ｍｍ）
全条件ジャストフォーカス
【００３２】
＜溶接部ブローホール数の測定＞
試料の溶接部の長手方向断面（幅方向の位置は任意）を光学顕微鏡にて観察し、少なくとも１０００μｍ長以上に存在するブローホールの数をカウントして、２５０００μｍ２あたりのブローホール数を算定した。
【００３３】
＜防食シール試験＞
管密閉度評価のための防食シール試験として、端子の管状回かしめ部にアルミニウム合金電線を嵌合、圧着後、電線側から１０〜５０ｋＰａの正圧をかけ、エア漏れの有無をチェックし、以下の基準で評価した。
エア漏れ無：○
エア漏れ有：×
【００３４】
【表１】
2014164907.tif 000003
【００３５】
表１に、評価結果を示す。表１からわかるように、溶接回数１回の比較例１では、溶接部のブローホール数が２０で、防食シール性も悪いのに対し、溶接回数を２回（実施例１）、３回（実施例２）と増やすと、ブローホール数は減少し、防食シール性も良好となった。比較例２は掃引速度を遅くしてホールを減少させる試みであるが、長時間高温にさらされたため、溶融した接合部が欠落してしまった。実施例３、４の条件でも好適に製造することができた。
【００３６】
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。特に、本発明は雌型端子について述べてきたが、当然雄型端子についても適用可能である。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００３７】
１  端子
１０  終端接続構造
２０  雌型端子のボックス部
３０  管状かしめ部
３１  電線挿入口
３２  端子基材
３５  第１の圧着縮径部
３６  第２の圧着縮径部
３７  被溶接部
４０  トランジション部
５０  溶接部
６０  電線
６１  絶縁被覆
ＦＬ  ファイバレーザ溶接装置
Ｌ    レーザビーム
【図１】
2014164907.tif 000004
【図２】
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【図３】
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