(57)【要約】【課題】通電接触部の高い導電性を確保しつつ、ピンホールなどの欠陥によるアルミ導体の腐食を防止し、かつメッキ層の剥離がない高信頼性の通電用アルミ導体を提供する。【解決手段】アルミ導体１の母材表面に無電解Ni-Pメッキ層２を形成し、さらにこの上に電解Ｎiメッキ層３を積層することにより、各メッキ層２，３に発現したピット、ピンホールなどの欠陥部２ａ，３ａを不連続にしてアルミ導体１と大気との接触を遮断する。これにより安価なNiメッキでアルミ導体１の母材腐食を効果的に抑制できる。ここで、各メッキ層２，３の膜厚を2μm以上，7μm以下に設定することにより、残留応力を低く抑えてメッキ層の剥離を効果的に防止できる。また、最表面を比較的低硬度（Hv250程度）の電解Ｎiメッキにすることで、接続相手導体との間の通電接続部（圧着，ボルト締め）の密着性を高めて良好な通電性を確保できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミ導体に下地メッキとして無電解Ｎi-Ｐメッキを施し、さらにその上に電解Ｎiメッキを施してなることを特徴とする通電用アルミ導体。
【請求項２】
請求項１に記載の通電用アルミ導体において、無電解Ｎi-Ｐメッキ、および電解Ｎiメッキの各膜厚が２μm以上，７μm以下であることを特徴とする通電用アルミ導体。
【請求項３】
請求項１または２に記載の通電用アルミ導体において、アルミ導体は、純アルミニウム、アルミニウムを主成分とした合金、もしくはアルミニウム複合材であることを特徴とする通電用アルミ導体。
【請求項４】
請求項１ないし３に記載の通電用アルミ導体において、無電解Ｎi-Ｐメッキの組成はＰ濃度が１〜１４wt％であり、そのメッキ皮膜の結晶構造がアモルファス、もしくは平均結晶粒径が０．１μm以下の微結晶質であることを特徴とする通電用アルミ導体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電盤などの盤内に配線するバー導体、回路遮断器(ブレーカ)，真空遮断器(ＶＣＢ)などの開閉機器の主回路導体に適用する通電用アルミ導体に関し、詳しくはアルミ導体に施した防食メッキの構造に係わる。
【背景技術】
【０００２】
頭記した通電用アルミ導体は、ボルト締結，圧着端子などを介して接続相手の導体に接続されることから、その通電接触部に対しては、高い通電性とともに通電に伴うジュール発熱による温度上昇値に制約が求められるほか、導体自身に高い耐腐食性が要求される。
【０００３】
ところで、アルミニウムは大気雰囲気中で表面に酸化皮膜（非導電性）が形成されるので、このままでは接続部の接触抵抗が増大してしまう。そのほか、アルミニウムは腐食電位が卑金属であるため、アルミ導体に接続相手側の銅導体などを重ね合わせて接続する場合には、いわゆる接触腐食（電食）のためにアルミ導体の腐食が進行するおそれがある。
【０００４】
そこで、アルミ導体の防食対策として通常はアルミ導体（母材）の表面にメッキを施す表面処理が行われているが、この場合にはメッキ種によって導体接続部の温度上昇の制約が異なる。また、通電に伴う温度上昇はメッキ皮膜の導電性、接続相手材との実効接触面積に大きく影響することから、そのメッキ皮膜は高い導電性のほかに、通電接触部の密着性を高めるために柔らかい低硬度の材料が望まれる。
【０００５】
一方、防食メッキの種類としては、Ｓn，Ａg，Ｎiメッキなどが考えられるが、Ｓnは温度上昇の制約がＡg，Ｎiよりも10〜15K程度低いために、その用途は通電電流密度の低い導体に限定される。また、ＡgメッキはＮiと同等の温度上昇でも使用可能であるが、高価であるためコスト面で制約がある。
【０００６】
そこで、アルミ導体の防食メッキにはＮiメッキの選択が有望であるが、Ｎiメッキはピット，ピンホール（母材に達する微細孔）などの欠陥の発現が避けられない。
また、Ｎiメッキには無電解Ｎiメッキ（例えば、無電解Ｎi-Ｐメッキ），電解Ｎiメッキがあり、このうち無電解Ｎi-Ｐメッキは電源が不要で、均一なメッキ膜厚が得られるほか、電解Ｎiメッキに比べて防食性が優れているなど、通電用アルミ導体のメッキとして優れた利点があるものの、無電解Ｎi-Ｐメッキには重金属の添加剤(メッキ液の安定剤)が含まれるため、それらがメッキ膜に共析される際に核となって不連続点を形成する、そのほかメッキが成長している部分での水素発生を伴いＮiを析出させているため、メッキ膜の成長とともにその皮膜内部にピンホールなどの欠陥が発現する。
【０００７】
そして、このピンホールに使用環境から塩素イオンなどが侵入すると、アルミ導体の素地まで達した所で孔食が発生し、またメッキ膜中に存在するＮi合金との関係から局部電池作用がより一層増幅され激しく孔食が進行し、この腐食生成物がメッキ膜を押し上げて皮膜を剥離させるおそれがあるなど、単独では十分な耐食性を確保できない。
【０００８】
なお、無電解Ｎi-Ｐメッキは、メッキ膜厚を厚く付けることで防食性が高くなり、またピット，ピンホールなどの欠陥発生も減少することが知られているものの、メッキ膜厚を厚くすると皮膜の残留応力（内部応力）が大きくなり、これが原因でアルミ導体の接続部に機械的な締め付け力を加えた際にメッキ皮膜が剥離する可能性が大きくなる問題がある。
【０００９】
一方、アルミ素材に施したＮiメッキの皮膜に発生するピット，ピンホールの欠陥対策として、Ｎiメッキ皮膜の上にフッ素樹脂の防護膜を施してピット，ピンホールを封止すことにより、ピット、ピンホールを大気雰囲気から遮断するようにした防食構造（例えば、特許文献１参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平８−２８１８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、前述の特許文献１に開示されている防食構造では、フッ素樹脂膜（電気的に絶縁性）が導体の通電接触部の導電性を阻害することになるために通電用アルミ導体には適用できない。
【００１２】
そこで、通電用アルミ導体に施したメッキのピンホール欠陥対策として、前記の無電解Ｎi-Ｐメッキを下地メッキとして、その上にさらに無電解Ｎi-Ｐメッキを施して下地メッキの皮膜に生じたピンホールを上付けしたメッキ層で封止する方法（多重メッキ）も考えられる。しかしながら、先述のように無電解Ｎi-Ｐメッキのピンホールはランダムに発生することから、下地メッキ層のピンホールとその上に施したメッキ層に発現したピンホールとが互いに連なってアルミ導体の素地に達するピンホールが形成され、そのためにアルミ導体の素地が二層のメッキ皮膜に跨がって連なるピンホールを通じて大気側に曝されてしまうおそがある。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、防食メッキを施したアルミ導体の通電接触部に高い導電性を確保しつつ、そのメッキ皮膜に発現したピット、ピンホールなどの欠陥に起因するアルミ母材の腐食を効果的に防止し、さらに導体の接続に伴う機械的加圧力でメッキ皮膜が剥離するおそれがない高信頼性の通電用アルミ導体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の通電用アルミ導体においては、アルミ導体に下地メッキとして無電解Ｎi-Ｐメッキを施し、さらにその上に電解Ｎiメッキを施して防食表面処理したメッキ構造とし（請求項１）、具体的には次記態様のように構成するものとする。
（１）前記アルミ導体において、無電解Ｎi-Ｐメッキ、および電解Ｎiメッキの各膜厚を２μm以上，７μm以下とする（請求項２）。
（２）前記アルミ導体の素材は、純アルミニウム、アルミニウムを主成分とした合金、もしくはアルミニウム複合材である（請求項３）。
（３）前記の通電用アルミ導体において、無電解Ｎi-Ｐメッキの組成はＰ濃度が１〜１４wt％であり、そのメッキ皮膜の結晶構造がアモルファス、もしくは平均結晶粒径が０．１μm以下の微結晶質である（請求項４）。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成になる通電用アルミ導体によれば、ピット、ピンホールなどの欠陥に起因するアルミ導体の腐食、およびメッキ層の剥離を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例による通電用アルミ導体の局部的な模式断面構造図である。
【図２】図１におけるアルミ導体に施す無電解Ｎi-Ｐメッキ、および電解Ｎiメッキのメッキ処理工程を表わす図であって、（ａ）はアルミ導体に無電解Ｎi-Ｐメッキを施した状態図、（ｂ）は無電解Ｎi-Ｐメッキ層の上に施す電解Ｎiメッキの初期段階におけるメッキ膜成長の状態図、（ｃ）は電解Ｎiメッキ処理の終了段階の状態図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図１，図２に示す実施例に基づいて説明する。
アルミ導体に対する防食表面処理として本発明では、第１の処理工程でアルミ導体１の表面に無電解Ｎi-Ｐメッキを施して無電解Ｎi-Ｐメッキ層２を成膜し、続く第２の処理工程で無電解Ｎi-Ｐメッキ層２の上に電解Ｎiメッキを施して電解Ｎiメッキ層３を成層するものとする。なお、アルミ導体１は、純アルミニウム、アルミニウムを主成分とした合金、もしくはアルミニウム複合材を用いることができる。
【００１８】
このメッキ処理により、アルミ導体１に無電解Ｎi-Ｐメッキを施した状態（図２（ａ）参照）では、メッキ層２にピンホールやピットなどの欠陥部２ａが発現しているが、続く第２の処理工程で無電解Ｎi-Ｐメッキ層２の上に電解Ｎiメッキを施すと、その電解メッキの初期段階（図２（ｂ）参照）では、前記欠陥部２ａのエッジ状周縁（矢印Ｐ部）に電界が集中してこの部分に電流が集中的に流れるようになる。その結果、無電解Ｎi-Ｐメッキ層２の欠陥部２ａの周域にＮiが優先的に析出し、該欠陥部２ａを埋めるように電解Ｎiメッキ層３が成長していき、電解Ｎiメッキ層３のメッキ膜厚が所定の厚さに成長した状態（図２（ｃ）参照）では、無電解Ｎi-Ｐメッキ層２の欠陥部２ａの開口面が電解Ｎiメッキ層３によって確実に封止される。これにより、図１の模式断面図で表わすようにアルミ導体１の母材表面が各メッキ層２，３に生じた欠陥部２ａ，３ａを通じて直接大気に曝されて腐食するおそれがなくなる。なお、３ａは電解Ｎiメッキの成長過程でそのメッキ層３に発現したピンホールなどの欠陥部である。
【００１９】
一方、電解Ｎiメッキを含めて、通常メッキは下地の結晶（表面エネルギー）に従い結晶核を形成し成長する。よってメッキ膜の成長過程で水素発生、結晶成長やそれに伴う残留応力など、ピンホール、ピットなどの欠陥発生に関わる因子は下地の影響を大きく受けることになる。
【００２０】
その一方で、前記した下地メッキの無電解Ｎi-Ｐメッキ層２はアモルファス状、もしくは非常に細かい結晶粒にて形成されるため、この無電解Ｎi-Ｐメッキ層２の上に施す電解Ｎiメッキは、そのメッキ層３の成長過程で下地の無電解Ｎi-Ｐメッキ層２の影響を受け難くなる。そのために、電解Ｎiメッキ層３に発現する欠陥部３ａは、下地の無電解Ｎi-Ｐメッキ層２に形成され欠陥部２ａとは関係なしに不規則な地点に発生するようになり、その結果としてアルミ導体１に施した内外二層からなるメッキ層２，３の全体では、図２（ｃ）で示すように各Ｎiメッキ層２，３の欠陥部２ａと３ａが断面方向で不連続となり、これにより防食効果の高いメッキ皮膜を実現できる。
【００２１】
また、アルミ導体１に施した二層の積層メッキ層について、最表面のメッキ層を無電解Ｎi-Ｐメッキ（析出硬度：Ｈｖ５００）に比べ硬度が低い電解Ｎiメッキ層３（硬度：Ｈｖ２５０程度）にすることにより、この通電用アルミ導体と接続相手の導体との通電接続部（圧着）における導体間の密着性を高めて高い通電性を確保することができる。
【００２２】
さらに、無電解Ｎi-ＰメッキのＰ濃度を１〜１４wt％の範囲として、そのメッキ層２の皮膜結晶構造がアモルファス、もしくは平均結晶粒径が０．１μm以下の微結晶質となるようにし、かつ無電解Ｎi-Ｐメッキ層２，電解Ｎiメッキ層３の各膜厚を２μm以上，７μm以下に設定することにより、メッキ処理に伴う過大な残留応力（内部応力）の発生、および在留応力に起因するメッキ皮膜の剥離を効果的に抑えて高い信頼性を確保できる。
【００２３】
上述のように、本実施形態による通電用アルミ導体によれば、アルミ導体に下地メッキとして施した無電解Ｎi-Ｐメッキの上に電解Ｎiメッキを施すことにより、電解Ｎiメッキの工程では無電解Ｎi-Ｐメッキ皮膜に生じているピット，ピンホールなどの欠陥部に電界，電流が集中してＮiが析出し始め、これにより下地メッキの欠陥部が優先的に電解Ｎiメッキ層で確実に封止されるようになる。なお、後から施した電解Ｎiメッキでもメッキ膜の成長に伴いピンホールなどの欠陥が発生するが、この欠陥は下地の無電解Ｎi-Ｐメッキの欠陥から外れた領域で不規則に発現するので、二層からなるＮiメッキ層全体としてはその断面方向に連続して連なる欠陥の発生を抑えてアルミ導体の防食性を高めることができる。
【００２４】
また、導体の最表面に施した電解Ｎiメッキの硬度（Ｈｖ２５０程度）は無電解Ｎi-Ｐメッキの析出硬度（Ｈｖ５００）に比べて柔らかく、これによりアルミ導体の通電接触部（圧着,ボルト締め）における接続相手側の導体との間の密着性を増して高い通電性を確保できる。
【００２５】
さらに、無電解Ｎi-ＰメッキのＰ濃度を１〜１４wt％の範囲として、そのメッキ皮膜の結晶構造がアモルファス、もしくは平均結晶粒径が０．１μm以下の微結晶質となるようにし、かつ無電解Ｎi-Ｐメッキ，電解Ｎiメッキの各膜厚を２μm以上，７μm以下に設定することにより、量産時のバラツキに対して、過大な残留応力の発生、および残留応力に起因するメッキ皮膜の剥離を抑止して信頼性の高い通電用アルミ導体を提供できる。
【符号の説明】
【００２６】
１    アルミ導体
２    無電解Ｎi-Ｐメッキ層
２ａ  欠陥部
３    電解Ｎiメッキ層
３ａ  欠陥部
【図１】
2015010233.tif 000003
【図２】
2015010233.tif 000004