(57)【要約】【課題】下地の銅の表面への拡散を抑制することが出来ると共に、端子の挿抜が良好で耐摩耗性に優れたコネクタ用銀めっき端子を提供する。【解決手段】銅又は銅合金からなる母材２の表面が、銀めっき層３により被覆されたコネクタ用銀めっき端子１であり、前記銀めっき層３は、母材２側となる下層側の第一の銀めっき層３１と、該第一の銀めっき層３１の上に形成され、銀めっき端子１の表面に露出する上層側の第二の銀めっき層３２とから構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅又は銅合金からなる母材の表面が銀めっき層により被覆されているコネクタ用銀めっき端子において、銀めっき層が、下層側の第一の銀めっき層と、該第一の銀めっき層の上層側の第二の銀めっき層とからなり、第一の銀めっき層の結晶粒径が第二の銀めっき層の結晶粒径よりも大きいことを特徴とするコネクタ用銀めっき端子。
【請求項２】
第一の銀めっき層の結晶粒径が平均粒径で２μｍ以上であることを特徴とする請求項１記載のコネクタ用銀めっき端子。
【請求項３】
第一の銀めっき層の厚さが４μｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２記載のコネクタ用銀めっき端子。
【請求項４】
第二の銀めっき層の厚さが２μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載のコネクタ用銀めっき端子。
【請求項５】
銀めっき層の全厚さが６μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載のコネクタ用銀めっき端子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コネクタに用いられる、表面に銀めっきが施された端子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の電気部品等を接続するコネクタ端子は、一般に、銅又は銅合金などの母材の表面に錫めっきなどのめっきが施されている電気接点用端子が用いられていた。ところで、ガソリンエンジンと電動機を併用するハイブリッドカーや、電気自動車等では高出力モーターが使用される。そして高出力モーターの配線や端子等は、通電電流が大きくなる。コネクタ端子に大電流が流れると、発熱も大きくなる。また、電流容量に合わせて端子も大きくなるため、挿入力が大きくなり、挿入時の端子表面へのダメージも大きくなる。
【０００３】
従来の錫めっき端子は、このような大電流で使用される場合には、耐熱性が不十分であり、挿抜が困難になると予想される。そこで、大電流が使用されるコネクタ端子として、錫めっきの代りに銀めっき端子を用いる試みがある。また電気接点用銀メッキ端子として、銀の結晶粒径を５μｍ以上としたものが公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２９４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
銀めっきは貴金属であり、耐食性に優れ、融点も高いことから耐熱性のめっきとして、電力、重機などでは古くから利用されている。しかし、下地が銅の表面に銀メッキを施した場合、銅と合金化は生じないものの、上記特許文献１にも記載されているように、銀メッキ層の結晶粒界から銅成分が拡散し、銀メッキ層の表面の銅成分の濃度が高くなるという問題がある。端子表面の銅成分は酸化されやすい。銅成分が酸化すると、接触抵抗が大きくなる。端子表面の銅成分の濃度が高くなると、接触抵抗の増大を引き起こす。その結果、端子が大電流で使用された場合の発熱が大きくなってしまう等、電気的接続性能を低下させる虞がある。
【０００６】
これに対し上記特許文献１に記載されているように、銀めっき層の結晶粒を大きくすると、下地の銅成分の表面への拡散が防止できるものである。しかし、銀めっき層は、再結晶により結晶粒径が増大し易い。例えば２００〜３００℃程度の熱で、再結晶して結晶粒が大きくなってしまう。このように銀めっき層の結晶粒が増大すると、コネクタ端子同士が密着して、端子の挿抜が困難になる虞がある。また、銀めっき層の結晶粒が大きくなると、硬度が低くなることから、コネクタ端子として使用した場合に、端子同士の挿抜力が大きくなったり、摩耗が大きくなるといった問題がある。
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は、下地の銅の表面への拡散を抑制することが出来ると共に、端子の挿抜が良好で耐摩耗性に優れたコネクタ用銀めっき端子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明のコネクタ用銀めっき端子は、銅又は銅合金からなる母材の表面が銀めっき層により被覆されているコネクタ用銀めっき端子において、銀めっき層が、下層側の第一の銀めっき層と、該第一の銀めっき層の上層側の第二の銀めっき層とからなり、第一の銀めっき層の結晶粒径が第二の銀めっき層の結晶粒径よりも大きいことを要旨とする。
【０００９】
上記本発明コネクタ用銀めっき端子において、第一の銀めっき層の結晶粒径が平均粒径で２μｍ以上になるように構成したり、第一の銀めっき層の厚さが４μｍ以上になるように構成したり、第二の銀めっき層の厚さが２μｍ以上になるように構成したり、銀めっき層の全厚さが６μｍ以上になるように構成することができる。
【発明の効果】
【００１０】
上記本発明のコネクタ用銀めっき端子によれば、銀めっき層を結晶粒径の異なる第一の銀めっき層と第二の銀めっき層とから構成し、下層側の第一の銀めっき層の結晶粒径が、表面側の第二の銀めっき層の結晶粒径よりも大きく構成したことにより、下層側の第一の銀めっき層の結晶粒径は、第一の銀めっき層よりも大きいので、下地の銅が表面に拡散するのを良好に抑制することが出来る。更に表面側の第二の銀めっき層は、下層側の第一の銀めっき層よりも結晶粒径が小さいので、硬度が高くなり端子の挿抜性が良好で耐摩耗性に優れている。このように本発明によれば、従来は困難であった、大電流で使用された際に接触抵抗の低い優れた電気的特性と、挿抜性や耐摩耗性との両方を共に満足するコネクタ用銀めっき端子が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の銀めっき端子の表面の断面図である。本発明のコネクタ用銀めっき端子（以下、単に銀めっき端子ということもある）１は、銅又は銅合金からなる母材２の表面が、銀めっき層３により被覆されているものである。そして前記銀めっき層２は、母材２側となる下層側の第一の銀めっき層３１と、該第一の銀めっき層３１の上に形成され、銀めっき端子１の表面に露出する上層側の第二の銀めっき層３２とから構成される。
【００１２】
母材２は、コネクタ用端子の基材として用いられるものであり、銅又は銅合金等から形成されている。また母材２は、銅又は銅合金以外の材料（例えば鋼、アルミニウム等）の表面を銅又は銅合金で被覆したものでも良い。
【００１３】
第一の銀めっき層３１は、下層の母材２から銅が拡散するのを抑制するための層であり、結晶粒径が第二の銀めっき層３２の結晶粒径よりも大きく形成されている。銀めっき層において結晶粒径が大きい程、下地の銅が表面の銀めっき層に拡散するのを防止する効果が大きくなる。第一の銀めっき層３１の結晶粒径は、平均粒径で２μｍ以上であるのが好ましい。また第一の銀めっき層３１の厚さＡは、厚くなると下地の銅の拡散防止効果が大きくなると共に、銀めっき層の表面から酸素が該層の内部に浸透し難くなり、下地である母材２の銅の酸化防止効果が大きくなる。このような点から第一の銀めっき層３１の厚さＡは３μｍ程度であればよいが、４μｍ以上に形成することが好ましい。第一の銀めっき層３１の厚さＡの上限は特に限定されず、銀めっき端子が使用される環境や用途等に応じて適宜設定することができる。
【００１４】
第二の銀めっき層３２は、銀めっき端子１の表面に存在し、他のコネクタ端子と直接接触する部分となる。銀めっき端子１は、第二の銀めっき層３２が硬くなる程、コネクタ端子１を他の端子と挿抜する際にし易くなり、また挿抜による摩耗防止効果が大きくなる。銀めっき層の硬さと結晶粒径の関係は、下記の（１）式のホールペッチの式で表される。ホール・ペッチの式に示すように、銀めっき層の硬さ（降伏強度）は、結晶粒径の大きさと反比例して、結晶粒径が小さくなるほど大きくなる。第二の銀めっき層３２の結晶粒径は、第一の銀めっき層３１の結晶粒径よりも小さくなるように構成されているので、第二の銀めっき層３２の硬度は、第一の銀めっき層３１の硬度よりも大きくなり、挿抜性や耐摩耗性が向上する。
【００１５】
［ホール・ペッチの式］
σ＝σ０＋ｋｄ１／２  ・・・・（１）
上記式において、σは降伏強度、σ０は実験より求める値、ｋは実験より求める係数、ｄは結晶粒径である。
【００１６】
また第二の銀めっき層３２の厚さＢは、少なくとも１μｍ以上に形成されていればよいが、確実に挿抜性及び耐摩耗性等を得るために、２μｍ以上に形成することが好ましい。第二の銀めっき層３２の厚さＢの上限は特に限定されず、端子の使用される環境や用途等に応じて適宜設定することができる。
【００１７】
銀めっき層３の厚さは、第一の銀めっき層３１及び第二の銀めっき層３２を合わせた全厚さＣが５μｍ以上になるように形成すればよいが、より確実に銅の拡散を防止するという点から、６μｍ以上に形成することが好ましい。
【００１８】
本発明の銀めっき端子１は、例えば、母材２に対して二段階で銀めっきを行うことにより、第一の銀めっき層３１と第二の銀めっき層３２を段階的に形成することで、製造することができる。銀めっき層の結晶粒径を変化させるには、例えば、めっき液にセレンやアンチモン、或いは他の添加剤を加えることで、結晶粒径の小さい銀めっき層が得られる。また図２は銀めっき層の硬さとめっきの際の電流密度の関係を示すグラフである。図２に示すように、めっきの際の電流密度を変化させることでも、銀めっき層の結晶粒径を変化させることができる。このように、銀めっき層の結晶粒径は、めっき液の組成を変えることや、めっき処理の電流密度を変えることにより調節可能である。
【００１９】
また銀めっき層の結晶粒径を変化させる他の手段としては、電気めっき等により銀めっき層を一層のみ形成した後、該銀めっき層の表層を機械的に加工することで加工硬化させて、表層の結晶粒径を小さくして第二の銀めっき層３２を形成することもできる。
【００２０】
図３（ａ）、（ｂ）は、銅（Ｃｕ）母材の表面に厚さ７μｍの銀（Ａｇ）めっき層を設けた試験片の深さ方向のＡｇ濃度及びＣｕ濃度を示すグラフであり（ａ）は初期を示し、（ｂ）は耐久試験後を示すものである。Ａｇめっき層の厚さが７μｍの場合は、図３（ｂ）に示すように、耐久試験後であってもＣｕの拡散は見られない。図４（ａ）、（ｂ）は、Ａｇめっき層の厚さが２μｍ未満とした場合のグラフである。同図（ｂ）に示すように、Ａｇめっき層の厚さが２μｍ未満の場合は、耐久試験後にＣｕの拡散が見られる。
【００２１】
図５（ａ）〜（ｃ）は、Ｃｕ母材の表面に、結晶粒の平均粒径が２μｍの銀めっき層を設けた試験片を大気中２００℃、１２０時間処理し、試験片の表面を観察した電子顕微鏡写真である。銀めっき層の厚さは、（ａ）が４．９１〜４．９８μm、（ｂ）が２．４１〜２．６９μｍ、（ｃ）が０．４０〜０．４４μｍである。（ｃ）は表面に多数のＣｕが露出しているが、（ｂ）は表面にＣｕがほとんど見られず、（ａ）は表面にＣｕは全く見られない。この結果は、銀めっき層の結晶粒径が２μｍの場合、銀めっき層の厚さが３μｍ程度以上であれば、母材のＣｕの拡散を防止出来ることを示すものである。
【００２２】
なお本発明のコネクタ用銀めっき端子は、オス型端子とメス型端子が嵌合するタイプのコネクタ、機器用コネクタ、ボルト締め端子（バッテリー、アース）等のコネクタの端子全般に利用することができる。
【００２３】
本発明の銀めっき端子は、大電流で使用されるハイブリッドカーや電気自動車等に実装される電気部品に用いられるコネクタ端子として最適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の銀めっき端子表面の断面図である。
【図２】銀めっきの電流密度と硬さの関係を示すグラフである。
【図３】Ｃｕ母材にＡｇめっきが施された試験片のＡｇ層の厚さが７μｍの場合の濃度勾配を示し、（ａ）は初期を、（ｂ）は耐久後をそれぞれ示すグラフである。
【図４】Ｃｕ母材にＡｇめっきが施された試験片のＡｇ層の厚さが２μｍの場合の濃度勾配を示し、（ａ）は初期を、（ｂ）は耐久後をそれぞれ示すグラフである。
【図５】（ａ）〜（ｂ）はＣｕ母材の表面に結晶粒径が２μｍの銀めっき層を厚さを変えた試験片を大気中２００℃、１２０時間処理した後の表面の電子顕微鏡写真を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  コネクタ用銀めっき端子
２  母材
３  銀めっき層
３１  第一の銀めっき層
３２  第二の銀めっき層
Ａ  第一の銀めっき層の厚さ
Ｂ  第二の銀めっき層の厚さ
Ｃ  銀めっき層の全厚さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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