(57)【要約】【課題】導電率が高く、耐熱性に優れ、高強度で、しかも鉄鋼リサイクルが容易な接続端子を提供する。【解決手段】鉄鋼材料２と、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金材料とが積層された複合金属材料３で接続端子４が構成されているので、鉄鋼リサイクルが容易である。接続端子４は、接続端子４のアルミニウム合金材料１とケーブル５ａ、５ｂの導体６ａ、６ｂとが接続されるので、高い導電率が得られ、鉄鋼材料２を用いているので、高い強度と耐熱性とが得られる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーブルの導体に接続される接続端子において、鉄鋼材料と、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金材料とが積層された複合金属材料からなり、上記アルミニウム合金材料が上記導体に接続されるようにしたことを特徴とする接続端子。
【請求項２】
上記アルミニウム合金材料と上記鉄鋼材料とが肉厚比１：１〜５：１でクラッド圧延加工された請求項１に記載の接続端子。
【請求項３】
上記鉄鋼材料は、鉄の他、０．０１質量％未満の銅、錫、ニッケル、クロム等の不純物を含む請求項１または２に記載の接続端子。
【請求項４】
上記アルミニウム合金材料は、アルミニウムの他、０．０１質量％〜０．５質量％の範囲内のジルコニウムと、０．０１質量％未満の不純物とを含む請求項１または２に記載の接続端子。
【請求項５】
上記アルミニウム合金材料は、アルミニウムの他、０．５質量％〜５．０質量％の範囲内のマグネシウムと、０．０１質量％〜０．５質量％の範囲内のジルコニウムと、０．０２質量％未満の不純物とを含む請求項１または２に記載の接続端子。
【請求項６】
上記アルミニウム合金材料は、アルミニウムの他、０．５質量％〜５．０質量％の範囲内のマグネシウムと、０．１質量％〜１．０質量％の範囲内のシリコンと、０．０１質量％〜０．５質量％の範囲内のジルコニウムと、０．０２質量％未満の不純物とを含む請求項１または２に記載の接続端子。
【請求項７】
上記アルミニウム合金材料は、アルミニウムの他、０．３質量％〜１．０質量％の範囲内の鉄と、０．０２質量％〜０．１質量％の範囲内のジルコニウムと、０．０２質量％未満の不純物とを含む請求項１または２に記載の接続端子。
【請求項８】
上記アルミニウム合金材料は、アルミニウムの他、０．０１質量％未満の銅、錫、ニッケル、クロム等の不純物を含む請求項１または２に記載の接続端子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーブルの導体に接続される接続端子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ケーブルの導体に接続される接続端子の材料として、純銅の他、黄銅やリン青銅及び洋白（洋銀）等の銅を主成分とした合金が使用されている。また、導体との接続性の観点から、接続端子の材料の表面には、錫（Ｓｎ）やニッケル（Ｎｉ）めっきが施されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１３５２２６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、鉄鋼リサイクルの観点から、鉄スクラップ中に含まれる銅（Ｃｕ）をはじめとする特定の金属材料が問題となっている。これは、鉄鋼中に銅をはじめとする錫、ニッケル、クロム（Ｃｒ）等の特定金属材料が含まれていると、鉄鋼材料に表面割れや傷が発生し低品質の鉄鋼製品となるためである。また、銅をはじめとする錫、ニッケル、クロム等の特定金属材料は、鉄鋼溶湯中から除去することが非常に困難であるため、鉄鋼のリサイクルを繰り返す毎に濃縮され、さらに鉄鋼の品質を低下させてしまう。このため、鉄スクラップ中に含まれる家電製品や自動車等のケーブルに、銅をはじめとする錫、ニッケル、クロム等の特定金属材料以外の金属材料が望まれている。
【０００５】
また、従来技術においては、ケーブル用の接続端子の金属材料は、純銅の他、黄銅やリン青銅及び洋白等の銅を主成分とする合金が使用されており、端子表面には、錫めっきやニッケルめっきが施されているため、鉄鋼リサイクルの点から、使用を避けるのが望まれる金属材料である。
【０００６】
さらに、黄銅、リン青銅、洋白及びアルミニウム合金等の導電率の低い合金を材料とする端子の場合、接続部が接触抵抗によるジュール熱により高温になり、クリープによる変形が生じる。この結果、ケーブルの接続状態が緩んで接触抵抗が増加し、さらに接続部が高温になる。このサイクルが繰り返し起こることによってついには接続端子の接続部が破壊されてしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、導電率が高く、耐熱性に優れ、高強度で、しかも鉄鋼リサイクルが容易な接続端子を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、ケーブルの導体に接続される接続端子において、鉄鋼材料と、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金材料とが積層された複合金属材料からなり、アルミニウム合金材料が導体に接続されるようにしたものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の構成に加え、アルミニウム合金材料と鉄鋼材料とが肉厚比１：１〜５：１でクラッド圧延加工されるのが好ましい。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の構成に加え、鉄鋼材料は、鉄の他、０．０１質量％未満の銅、錫、ニッケル、クロム等の不純物を含んでいてもよい。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１または２に記載の構成に加え、アルミニウム合金材料は、アルミニウムの他、０．０１質量％〜０．５質量％の範囲内のジルコニウムと、０．０１質量％未満の不純物とを含んでいてもよい。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１または２に記載の構成に加え、アルミニウム合金材料は、アルミニウムの他、０．５質量％〜５．０質量％の範囲内のマグネシウムと、０．０１質量％〜０．５質量％の範囲内のジルコニウムと、０．０２質量％未満の不純物とを含んでいてもよい。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１または２に記載の構成に加え、アルミニウム合金材料は、アルミニウムの他、０．５質量％〜５．０質量％の範囲内のマグネシウムと、０．１質量％〜１．０質量％の範囲内のシリコンと、０．０１質量％〜０．５質量％の範囲内のジルコニウムと、０．０２質量％未満の不純物とを含んでいてもよい。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項１または２に記載の構成に加え、アルミニウム合金は、アルミニウムの他、０．３質量％〜１．０質量％の範囲内の鉄と、０．０２質量％〜０．１質量％の範囲内のジルコニウムと、０．０２質量％未満の不純物とを含んでいてもよい。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項１または２に記載の構成に加え、アルミニウム合金材料は、アルミニウムの他、０．０１質量％未満の銅、錫、ニッケル、クロム等の不純物を含んでいてもよい。
【００１６】
ここで、本発明者らは、所定値以上の純度を有するアルミニウムに、微量のマグネシウム、シリコン、鉄、ジルコニウム等を特定の比率で添加して得られるアルミニウム合金がアルミニウムの特長である高導電率を維持したまま、機械的強度が向上し、かつ伸びがあり、加えて耐熱性が改善されることを見出し、このアルミニウム合金と、高強度を有する鉄鋼材料とをクラッド圧延加工して複合材料化することで本発明の完成に至った。
【００１７】
すなわち、本発明によれば、接続端子が鉄鋼材料と、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金材料とが積層された複合金属材料からなるので、鉄鋼リサイクルが容易である。また、本発明の接続端子は、アルミニウム合金材料とケーブルの導体とが接続されるので、高い導電率が得られ、鉄鋼材料を用いているので、高い強度と耐熱性とが得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳述する。
【００１９】
本発明の接続端子は、ケーブルの導体に接続される接続端子であって、鉄鋼材料と、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金材料とが積層された複合金属材料からなり、アルミニウム合金材料が導体に接続されるようにしたものである。
【００２０】
本接続端子に用いられる複合金属材料は、アルミニウム合金材料と鉄鋼材料とが肉厚比１：１〜５：１でクラッド圧延加工された複合金属材料からなるのが好ましい。
【００２１】
鉄鋼材料は、鉄の他、０．０１質量％未満の銅、錫、ニッケル、クロム等の除去が不可能な不純物を含んでいてもよい。
【００２２】
アルミニウム合金は、アルミニウムの他、０．０１質量％〜０．５質量％の範囲内のジルコニウムと、０．０１質量％未満の除去が不可能な不純物とを含んでいてもよく、また、アルミニウムの他、０．５質量％〜５．０質量％の範囲内のマグネシウムと、０．０１質量％〜０．５質量％の範囲内のジルコニウムと、０．０２質量％未満の除去が不可能な不純物とを含んでいてもよい。さらに、アルミニウム合金材料は、アルミニウムの他、０．５質量％〜５．０質量％の範囲内のマグネシウムと、０．１質量％〜１．０質量％の範囲内のシリコンと、０．０１質量％〜０．５質量％の範囲内のジルコニウムと、０．０２質量％未満の除去が不可能な不純物とを含んでいてもよく、また、アルミニウムの他、０．３質量％〜１．０質量％の範囲内の鉄と、０．０２質量％〜０．１質量％の範囲内のジルコニウムと、０．０２質量％の除去が不可能な不純物とを含んでいてもよく、アルミニウムの他、０．０１質量％未満の銅、錫、ニッケル、クロム等の除去が不可能な不純物を含んでいてもよい。
【００２３】
本発明の接続端子に用いられる複合金属材料は、前述した特定の元素及び質量比で構成されるアルミニウム合金材料と鉄鋼材料とをクラッド圧延加工し、アルミニウム合金材料側をケーブルの導体と接触させる構造の接続端子とすることにより、従来の黄銅、リン青銅、洋白等の銅合金、あるいはアルミニウム合金と比べて、導電率を大きく低下させることなく、引っ張り強さ及び伸びが大きく向上し、さらに高温環境下でも引っ張り強さが低下しないという高耐熱性を有する接続端子となる。
【００２４】
このため、接続端子とケーブルの導体部との接続部が接触抵抗によるジュール熱により高温になり、クリープによる変形が生じた結果、ケーブルの導体との接続が緩んで接触抵抗が増加し、さらに接続部が高温になるといった接続部の破壊サイクルが生じにくくなる。
【００２５】
また、アルミニウム合金材料の強度不足を鉄鋼材料が補うため、十分な接続強度を得ることができる。
【００２６】
さらに、本発明の接続端子が廃棄処理された後、鉄スクラップ中に含まれていても、本接続端子を構成する金属材料は鉄鋼溶湯中からの除去が容易なため、リサイクルされた鉄鋼の品質を低下させることがない。
【００２７】
すなわち、本発明の接続端子は、鉄鋼材料と、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金材料とが積層された複合金属材料で構成されているので、鉄鋼リサイクルが容易である。また、本発明の接続端子は、アルミニウム合金材料とケーブルの導体とが接続されるので、高い導電率が得られ、鉄鋼材料を用いているので、高い強度と耐熱性とが得られる。
【００２８】
【実施例】
次に本発明の接続端子の実施例について図面を参照して詳述する。
【００２９】
図１（ａ）は本発明の接続端子に用いられる複合金属材料の部分外観斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示した複合金属材料を用いた接続端子の一実施例を示す外観斜視図である。図２（ａ）は図１（ｂ）に示した接続端子を用いてケーブルの導体同士を突き合わせ接続した状態を示す部分外観斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線断面図である。
【００３０】
尚、化学組成の単位は全て質量％である。
【００３１】
（実施例１）
端子材料として、純度９９．９５％のアルミニウムを用い、Ａｌ−１．０％Ｍｇ−０．３％Ｓｉ−０．０５％Ｚｒのアルミニウム合金材料１を鋳造した。アルミニウム合金材料１を鋳造した後、鉄鋼材料２に対し、肉厚比が１：４（鉄鋼材料２：アルミニウム合金材料１）になるように加工率９０％のクラッド圧延加工を行い、１５０℃〜２５０℃で１時間〜１０時間の熱処理を行って複合金属材料３を形成した。
【００３２】
その後、複合金属材料３を加工して接続端子４の形状に加工した。
【００３３】
（実施例２）
端子材料として、純度９９．９５％のアルミニウムを用い、Ａｌ−０．６％Ｆｅ−０．０２％Ｚｒのアルミニウム合金材料１を鋳造した。アルミニウム合金材料１を鋳造した後、鉄鋼材料２に対し、肉厚比が１：４（鉄鋼材料２：アルミニウム合金材料１）になるように加工率９０％のクラッド圧延加工を行い、２５０℃〜３５０℃で約１時間の熱処理を行って複合金属材料３を形成した。
【００３４】
その後、複合金属材料３を加工して接続端子４の形状に加工した。
【００３５】
（比較例１）
端子材料として、純度９９．９５％のアルミニウムを用い、アルミニウム材料を鋳造した後、断面減少率９０％で塑性加工を行い、２５０℃〜３５０℃で約１時間の熱処理を行った。
【００３６】
その後、アルミニウム材料を加工して接続端子４の形状に加工した。
【００３７】
以上のようにして得られた端子材料について、室温（２０℃）での導電率、引っ張り強さ及び２８０℃の高温環境下での引っ張り強さをそれぞれ測定した。高温環境下での引っ張り強さは、室温での引っ張り強さに対する残存率で評価した。
【００３８】
各実施例及び比較例について、上記特性を測定した結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
表１から明らかなように、実施例１の複合金属材料３は、比較例１の端子材料と比べて、導電率が約６６％に低下するが、著しく引っ張り強さ及び伸びが大きいことが分かる。さらに、実施例１の複合金属材料３は、高温下での強度残存率も９５％を超え、耐熱性が著しく改善されていることが分かる。このように、実施例１の複合金属材料３は高強度で伸びが大きく、かつ、耐熱性を有する材料であることが容易に理解できる。
【００４１】
また、表１から明らかなように、実施例２の複合金属材料３は、実施例１の複合金属材料３と比べて、引っ張り強さが劣るが、比較例１の端子材料と比べて、約８０％の導電率が得られ、引っ張り強さ及び伸びが大きいことが分かる。さらに、実施例２の複合金属材料３は、高温下での強度残存率も９５％を超え、耐熱性が著しく改善されている。
【００４２】
このように、実施例２の複合金属材料３は、高強度で伸びが大きく、かつ、耐熱性を有する材料であることが容易に理解できる。
【００４３】
さらに、各実施例で得られた複合金属材料３を図１（ｂ）に示すようにケーブル５ａ、５ｂの導体６ａ、６ｂと直接接触するように接続端子４の形状に加工すると、図２（ａ）に示すようにケーブル５ａ、５ｂの各導体６ａ、６ｂと導電率の高いアルミニウム合金材料１とが直接接触するため、接触抵抗が小さくなる。このため、各実施例で得られた複合金属材料３からなる接続端子４は、接触抵抗によるジュール熱の発生を抑制することができる。
【００４４】
ここで、本実施例では接続端子４の形状が両側面に凹部を有するＵ字断面形状の場合について説明したが、本発明の接続端子はこれに限定されず、Ｕ字断面形状部とボルト接続用のハト目形状部とが一体化した形状であってもよく、Ｕ字断面形状部とＵ字平面形状部とが一体化した形状であってもよい。また、加工率及び熱処理条件等についても限定されるものではない。
【００４５】
以上において、本発明の接続端子に用いられる複合金属材料は、従来の接続端子に用いられる金属材料である黄銅、リン青銅及び洋白等の銅合金やアルミニウム合金に比べて、導電率が高いため、ジュール熱の発生によるエネルギー損失が少なく、エネルギーの高効率化が達成できる。また、本発明の接続端子に用いられる複合金属材料は、高温環境下での強度残存率が高いことから、高耐熱性が要求される電気自動車のケーブルの端子材料等（例えば、自動車ハーネス用接続端子、巻き線用接続端子及びその他のアッセンブリー品の端子）に適用すれば、自動車の信頼性が著しく向上する。
【００４６】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、導電率が高く、耐熱性に優れ、高強度で、しかも鉄鋼リサイクルが容易な接続端子の提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の接続端子に用いられる複合金属材料の部分外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示した複合金属材料を用いた接続端子の一実施例を示す外観斜視図である。
【図２】（ａ）は図１（ｂ）に示した接続端子を用いてケーブルの導体同士を突き合わせ接続した状態を示す部分外観斜視図であり、（ｂ）は図２（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線断面図である。
【符号の説明】
１  アルミニウム合金材料
２  鉄鋼材料
３  複合金属材料
４  接続端子
５ａ、５ｂ  ケーブル
６ａ、６ｂ  導体
【図１】
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【図２】
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