电接触元件的制作方法

本发明涉及一种电接触元件，该电接触元件包括由金属片材料制成的金属片并且具有第一区域和第二区域，其中，所述第一和第二区域中的每一个被涂有涂层，该涂层包括第一层，该第一层包含与所述金属片材料相比具有较低的标准电极电位的第一材料。

背景技术：

气候保护越来越成为极相关的主题。此领域方面的一个努力致力于减少车辆的燃料消耗并且因此通过减小车辆的重量来降低温室气体(诸如二氧化碳)的排放。然而，在车辆中，安全方面和消费者需求要求复杂的电布线，从而导致车辆重量增加。为了满足气候保护和低车辆重量二者，诸如铝的重量轻的材料可以被用于电布线。然而，铝在被暴露在来自环境空气的氧气下时易于氧化，这将产生电绝缘氧化铝的薄层。结果导电性将降低，这例如可以导致经由布线的铝线馈送的电子器件的失灵。为了仍然确保最优的导电性，铝线的端部可以连接到包含不太容易氧化的贵重材料(诸如铜)的电接触元件。

当铝和铜在存在诸如含盐水的电解液的情况下接触时，由于铝和铜的标准电极电位方面的相当大的差异将发生电腐蚀。此腐蚀将导致具有较低的标准电极电位的材料(这里为铝)的消耗和/或导致电线与电接触元件之间的间隙的产生，最终导致电线与接触元件之间的接触的差质量。

用于减少腐蚀的先前尝试致力于在电线与电接触元件之间插入至少一个中间层，其中该至少一个中间层包含具有排名在电线材料的标准电极电位与电接触元件的金属片材料的标准电极电位之间的标准电极电位的材料。

为了更进一步减少腐蚀，附加层被布置在电接触元件与至少一个中间层之间，其中该附加层包括与电接触元件的金属片材料和包含在中间层中的材料相比具有较低的标准电极电位的材料。附加层的材料因此展示了所有层的最低的标准电极电位并且因此将优先地被氧化，即附加层由容易腐蚀的材料构成。通过腐蚀，附加层不仅保护中间层而且保护电接触元件和电线免于腐蚀。然而，随着附加层的腐蚀逐渐地继续进行，电绝缘层被形成，这进而将增加电线与电接触元件之间的电阻并且因此使接触元件与电线之间的接触的质量劣化。

技术实现要素：

因此本发明的目的是提供一种甚至在较长使用期之后也维持最优的电接触特性的电接触元件。

此目的通过根据权利要求1的电接触元件来满足，并且具体地，在所述第一区域中，所述涂层包括不存在于所述第二区域中的第二层，其中，所述第二层被布置在所述第一层下面并且包含具有所述第一材料低的标准电极电位的第二材料。

本发明基于如下一般构思，即，抵抗腐蚀的更好保护并且因此电接触元件和电线的接触在较长使用期期间的最优的质量可通过在所述电接触元件上仅部分地设置包含容易腐蚀的材料的层而不是用此层整个地涂覆所述电接触元件来实现。因此，容易腐蚀的材料的层防止所述电接触元件和所述电线二者的腐蚀，然而同时在所述容易腐蚀的材料不存在的所述第二区域中确保所述电接触元件与所述电线之间的最优的导电性。

本发明的另外的好处和有利的实施方式从从属权利要求、从本说明书并且从附图将变得显而易见。

所述涂层可以包括由第三材料的合金制成的附加第三层。可通过将所述第二层布置在所述第一层与所述第三层之间来实现抵抗腐蚀的特别良好的保护。

可在所述电接触元件还包括包含所述第二材料的至少另一个区域的情况下增强抵抗腐蚀的保护。

根据实施方式，所述电接触元件还包括通过所述第二区域与所述第一区域分离的第三区域，其中，所述第三区域被涂有涂层，该涂层包括包含所述第一材料的第一层以及布置在所述第一层下面并且包含所述第二材料的第二层。在此实施方式中，由所述第三材料制成的第三层不存在于所述第三区域中。

根据另一个实施方式，所述电接触元件还包括通过所述第二区域与所述第一区域分离的第三区域，其中，所述第三区域被涂有涂层，该涂层包括包含所述第一材料的第一层、包含所述第二材料的第二层以及由所述第三材料的合金制成的第三层。所述第二层可以被布置在可以形成外层的所述第一层下面并且所述第三层可以被布置在所述第二层下面。

优选地，所述第一、第二和第三区域被一个接一个地布置在所述电接触元件的纵向方向上，使得所述第一和第三区域在所述电接触元件的所述纵向方向上被所述第二区域分离。

使所述第一区域与所述第三区域分离的所述第二区域限定所述第一区域与所述第三区域之间的距离。抵抗腐蚀的最优的保护与最优的导电性之间的良好权衡在所述距离范围在1mm到8mm之间时被实现。更优选地，所述距离具有2mm到6mm之间的值，并且最优选地，所述距离具有2.5mm到4.5mm之间的值。

应该理解，所述电接触元件也可以包括具有包括所述第一层但不包括第二层和/或第三层的涂层的另外的区域。此外，所述电接触元件可以包括根本没有以上类型的涂层的区域。例如，这种区域可以由用于使所述接触元件与互补接触元件配合的所述电接触元件的端子部分来限定。

因为包含在所述第二层中的所述第二材料将容易被腐蚀并且因此可以形成电绝缘层，所以所述第一区域优选地形成所述电接触元件的固定部的至少一部分以用于以机械方式将所述电接触元件固定到电线。不存在所述第二层的所述第二区域优选地形成所述电接触元件的连接部的至少一部分以用于将所述电接触元件连接到所述电线。

所述电接触元件以及具体地所述固定部和/或所述连接部可以例如借助于压弯机通过后面是形成工艺的冲压工艺来由金属毛坯形成。不是冲压工艺而是任何其它分离技术(诸如激光切割或喷水切割)可以被采用。

可以在所述层的沉积期间的任何步骤处执行用于形成所述金属片的冲压或切割，但是优选在所述层的沉积之前执行所述金属片的冲压或切割，使得所述金属片的边缘也被涂有所述涂层，这导致抵抗腐蚀的更好保护。

所述电线优选地包括铝或其合金，因为铝具有低密度和良好的导电性。使用铝线导致较低的车辆重量和温室气体的更少排放。为了确保两个或更多个配合电接触元件之间的最优的导电性，所述金属片可以由铜或其合金制成。如果所述线包括铝或其合金并且所述金属片由铜或其合金制成，则对所述第一层来说锡可以是优选的材料，因为其标准电极电位在所述金属片材料的标准电极电位与电线材料的标准电极电位之间。优选地，包含在所述第一层中的所述锡是雾锡。在此上下文中，术语“由材料制成”将被理解为“由此材料和可能一些不可避免的杂质构成”。

有利地，所述第二层形成蚀电阳极(galvanicanode)。例如，所述第二层可以由锌制成，但是也可以采用具有比所述第一材料低的标准电极电位的其它材料，诸如铬或铌。因为包含在所述第三层中的所述第二材料在腐蚀继续进行的同时被牺牲，所以所述第二层也可以被称为牺牲阳极。

可以在单独的步骤中或同时(即在一个步骤中)将所述第二层设置在所述第一和第三区域中。

为了使所述第二层沉积在所述第一区域中并且可选地沉积在所述第三区域中，所述第二区域可以在所述第二层的沉积之前被覆盖有掩蔽材料。在所述第二层的沉积之后，所述掩蔽材料的去除也将去除所述第二区域中的沉积到所述掩蔽材料上的所述第二层，使得，结果，所述第二层将不存在于所述第二区域中。

也能够使所述第二层沉积在所述第一区域和所述第二区域二者中并且可选地沉积在所述第三区域中，然后例如通过电抛光、机械磨损或激光消融从所述第二区域去除所述第二层。在本文中所述可去除的掩蔽材料也可以用于在所述第二区域中的所述第二层的去除期间保护所述第一区域和可选地所述第三区域。所述掩蔽材料可以是胶带、可以借助于光刻法构造的光致抗蚀剂或任何其它类型的可去除的牺牲层。

所述第三层可以由也被包含在所述金属片中的第三材料的合金制成。特别地，所述合金可以包含铜和锌。优选地，所述铜锌合金包含按重量计为30％至40％的锌。

应当理解，所述涂层除了可以包括所述第一层、所述第二层和/或所述第三层之外还可以包括另外的层。优选地，所述另外的层的标准电极电位将在所述电接触元件和所述电线的标准电极电位之间。而且，另外的层的数量在所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域中可以是不同的。

所述层的沉积可以包括任何沉积技术，诸如例如电镀、真空沉积技术、热浸锌、粉末涂覆等。可以通过在所述第一层、所述第二层和所述第三层的沉积之前使底涂材料的薄层沉积来实现所述第一层、所述第二层和所述第三层中的每一个的增大的粘合。

可选地，所述金属片可以包括被设置在所述金属片与所述涂层之间的热浸锡层。应当理解，此可选的锡层也可以借助于诸如真空蒸发沉积或溅射的其它沉积技术被沉积到所述金属片上。

本发明的另一主题是一种电接触元件，该电接触元件包括由金属片材料制成的金属片并且具有第一区域和第二区域，其中，所述第一和第二区域中的每一个被涂有涂层，该涂层包括包含具有比所述金属片材料低的标准电极电位的第一材料的第一层。在所述第一和第二区域中，所述涂层包括包含具有比所述第一材料低的标准电极电位的第二材料并且被布置在所述第一层下面的第二层。所述涂层还包括由第三材料的合金制成的第三层，该第三层被布置在所述第一层与所述第二层之间。此第三层可以排他地存在于所述第二区域中，即所述第三层可以不存在于所述第一区域中。另选地，由第三材料的合金制成并且布置在所述第一层与所述第二层之间的第三层可以不仅存在于所述第二区域中，而且存在于所述第一区域中。

根据实施方式，所述电接触元件还可以包括通过所述第二区域与所述第一区域分离的第三区域，其中，所述第三区域被涂有涂层，该涂层包括包含所述第一材料的第一层、布置在所述金属片与所述第一层之间并且包含所述第二材料的第二层、以及可选地，由所述第三材料的合金制成并且布置在所述第一层与所述第二层之间的第三层。

附图说明

将借助于实施方式并且参照附图在下文中详细地说明本发明，其中：

图1是根据本发明的电接触元件的示意立体图；

图2是连接到电线的图1的电接触元件的示意立体图；

图3a是图1的电接触元件的示意侧视图；

图3b是根据第一实施方式的电接触元件的涂层的示意部分截面图；

图3c是根据第二实施方式的电接触元件的涂层的示意部分截面图；

图3d是根据第三实施方式的电接触元件的涂层的示意部分截面图；

图4a是图1的电接触元件的示意侧视图；

图4b是根据第四实施方式的电接触元件的涂层的示意部分截面图；以及

图5是根据第五实施方式的电接触元件的涂层的示意部分截面图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的电接触元件10。电接触元件10具有端子部分12和连接部分14。端子部分12用于将电接触元件10连接到至少一个配合电接触元件(未示出)，然而连接部分14包括固定部16和连接部18并且用于将接触元件10连接到电线20(图2)。

电线20包括环绕多条铝线24的绝缘体22。尽管在本情况下被示出为多股线24，然而电线20能仅包括单条线24。

接触元件10的固定部16具有一对第一压接翼26并且连接部18具有一对第二压接翼28。电线20与接触元件10之间的电连接是通过以下步骤来获得的：从电线20的端部去除绝缘体22；将电线20纵向插入在第一压接翼26以及第二压接翼28之间，使得电线20的绝缘部分位于第一压接翼26之间并且裸线24位于第二压接翼28之间；以及借助于压接工具(未示出)压接第一压接翼26和第二压接翼28，使得第一压接翼26与绝缘体22啮合从而以机械方式将接触元件10固定到电线20并且第二压接翼28与线24啮合从而电接触线24。

应当理解，固定部16、连接部18、第一压接翼26和/或第二压接翼28的数量可以不遵守附图所示的数量。此外，端子部分12、连接部分14、包括第一压接翼26的固定部16和/或包括第二压接翼28的连接部18可以具有不同的尺寸和形状。

图3a示出了接触元件10的示意侧视图。接触元件10的连接部分14包括包含第一压接翼26的第一区域30、包含第二压接翼28的第二区域32以及第三区域34。第一区域30和第三区域34在电接触元件10的纵向方向上被第二区域32分离了距离d，并且第三区域34邻接限定第四区域36的端子部分12。距离d可以具有1mm到8mm之间更优选地2mm到6mm之间并且最优选地2.5mm到4.5mm之间的值。

在本情况下，像由图3a、图3b、图3c及图4a、图4b和图5中的垂直虚线所例示的那样第一区域30与固定部16重合并且第二区域32与连接部18重合。然而，应当理解，第一区域30可以延伸到连接部18的一部分中并且/或者第二区域32可以延伸到固定部16的一部分中。

如图3b、图3c、图3d、图4b和图5所示，接触元件10包括金属片38，该金属片38由铜制成并且被设置有热浸锡的薄层40。另外，接触元件10的连接部分14被涂有选择性金属涂层，将在下面对该选择性金属涂层进行更详细的描述。

根据图3b所例示的第一实施方式，第一区域30中的涂层包含第一层42、第二层44和第三层46，其中，第一层42形成外层并且第二层44被布置在第一层42下面。更具体地，第二层44被设置在第一层42与第三层46之间，其中，第三层46被布置在热浸锡层40之上。

在第二区域32中，涂层包含第一层42和第三层46。再次，第一层42形成外层并且第三层46被布置在热浸锡层40之上。和第一区域30中的涂层对比，第二层44不存在于第二区域32中的涂层中。

在第三区域34中，涂层包含第一层42和第二层44，然而第三层46不存在。换句话说，第一层42形成外层并且第二层44被布置在热浸锡层40与第一层42之间并且与热浸锡层40和第一层42接触。

图3c示出了根据第二实施方式的连接部分14的涂层。此涂层与图3b所示的涂层不同之处在于，第三区域34中的层结构对应于第一区域30中的层结构，即，第三区域34不仅包括第一层42和第二层44而且包括第三层46，其中，第一层42形成外层并且第二层44被布置在第一层42与第三层46之间。

在图3d中描绘了根据第三实施方式的连接部分14的涂层。此涂层与图3c所示的涂层不同之处在于，第三层46不存在于第一区域30、第二区域32和第三区域34中。

在任何一种情况下，接触元件10的端子部分12不包括以上所描述的种类的任何涂层，即在第四区域36中热浸锡层40形成外层。

在图3b、图3c、图3d、图4b和图5所示的所有实施方式中，第一层42由雾锡制成。第二层44由锌制成。第三层46由铜和锌的合金制成，其中铜锌合金优选地包含按重量计为30％至40％的锌。

如可在图3b、图3c和图3d中看到的，第一区域30和第三区域34包括包含第二层44的涂层，然而第二层44不存在于第二区域32中。与包含在金属片38中的铜、包含在第一层42中的锡和包含在线24中的铝的标准电极电位相比，包含在第二层44中的锌具有最低的标准电极电位，并且因此，将更容易腐蚀。更具体地，将使锌氧化为绝缘材料，诸如将减小导电性的氧化锌。因为第二层44不存在于第二区域32中，所以这种绝缘层不可形成在那里，从而在第二区域32中确保最优的导电性。

现在将描述用于制造根据第一实施方式的电接触元件10的方法。最初，金属片38通过使金属片38浸没在熔锡中而被热浸锡层40覆盖。另选地，可以采用商业上可买到的涂有热浸锡的金属片。接下来，第一区域30和第二区域32将通过使第一区域30和第二区域32沉浸在包含铜锌电解液的电镀槽中而被涂有包含铜锌合金的第三层46。

在使第三层46沉积在第一区域30和第二区域32中之后，第二层44通过使第一区域30沉浸在包含锌电解液的电镀槽中而被沉积到第一区域30中的第三层46上。继使第二层44沉积在第一区域30中之后，电接触元件10被旋转了至少约180°并且浸到包含锌电解液的电镀槽中直到第二区域32，使得第三区域34被沉浸在包含锌电解液的电镀槽中，从而使第二层44沉积在第三区域34中。

通过再次使电接触元件10旋转至少约180°并且使第一区域30、第二区域32和第三区域34沉浸在包含锡电解液的电镀槽中，第一层42被沉积在第一区域30、第二区域32和第三区域34中，从而在电接触元件10上(具体地，在电接触元件10的连接部分14中)产生雾锡的外层。

除了第三层46通过使第一区域30、第二区域32和第三区域34沉浸在包含铜锌电解液的电镀槽中而被沉积在第一区域30、第二区域32和第三区域34中的全部中之外，根据第二实施方式的电接触元件10是按照类似的方式涂覆的。

另选地，不是如上所述的单独地使第二层44沉积在第一区域30和第三区域34中，而是可以在第二层44的沉积之前通过用可去除的掩蔽材料(诸如胶带)掩蔽第二区域32同时在第一区域30和第三区域34中(即在单个步骤中)使第二层44沉积。在使第二层44沉积在第一区域30、第二区域32和第三区域34中的全部中并且从第二区域32去除掩蔽材料和第二层44之后，接触元件10然后可通过使第一区域30、第二区域32和第三区域34中的全部沉浸到包含锡电解液的电镀槽中而被覆盖有第一层42。

根据另一个另选的方法，可以同时使第二层44沉积在第一区域30、第二区域32和第三区域34中。可去除的掩蔽材料然后可以用于在例如通过电抛光、机械磨损或激光消融去除第二区域32中的第二层44期间保护第一区域30和第三区域34中的已沉积的第二层44。

除了通过使第一区域30、第二区域32和第三区域34沉浸在包含铜锌电解液的电镀槽中来设置第三层46的步骤被省略之外，根据第三实施方式的电接触元件10是按照如针对根据第二实施方式的电接触元件10所描述的类似的方式制造的。

如在图3a中一样，图4a示出了电接触元件的示意侧视图。再次，电接触元件10具有如上所述的四个区域30、32、34、36。

在图4b中描绘了根据第四实施方式的电接触元件10的示意侧视图。这里，金属片38在第一区域30、第二区域32和第三区域34中的全部中被涂有包含锡的第一层42和包含锌的第二层44，其中，第一层42形成外层并且第二层44被布置在覆盖金属片38的热浸锡层40之上。附加地，在第二区域32中，由铜和锌的合金制成的第三层46被布置在第一层42与第二层44之间，即第三层46不存在于第一区域30和第三区域34中。

图5例示了根据第五实施方式的电接触元件10的示意侧视图，该第五实施方式与第四实施方式不同之处在于，在第一区域30和第三区域34中第三层46也被布置在第一层42与第二层44之间。换句话说，第一区域30、第二区域32和第三区域34中的全部均被覆盖有热浸锡层40，第二层44被布置在所述热浸锡层40之上，所述第二层44被第三层46涂覆，所述第三层46再被形成外层的第一层42覆盖。

尽管被示出好像第三区域34被第二层44整个地覆盖一样，然而取决于沉浸在包含锌电解液的电镀槽中的深度，第三区域34也可以被仅部分地涂有第二层44。通过使电接触元件10沉浸在包含铜和锌电解液的电镀槽中至较大的深度，不仅覆盖第二层44而且在一定程度上接触热浸锡层40的第三层46将形成。相同的情况也适用于第一层42。

在第一、第二和第三实施方式的上下文中描述的第一区域30与第三区域34之间的距离、材料和沉积方法也适用于根据第四和第五实施方式的电接触元件10。

针对第一层42被沉积到第二层44上的所有实施方式，可以在第一层42的沉积之前使底涂材料的薄层沉积到第一区域30和第三区域34中的第二层44上，因为第二层44的锌可以在包含锡电解液的电镀槽中部分地溶解并且因此污染包含锡电解液的电镀槽。这将防止锌溶解在包含锡电解液的电镀槽中。可以借助于电镀(例如，使用与用于第一层42的锡电解液不同的锡电解液)使底涂材料沉积。

通常，电接触元件10是从金属毛坯冲压或者切割的。可以通常在上述方法的任何步骤处执行此冲压或切割工艺。可是，优选地，在层40、42、44、46的沉积之前执行电接触元件10的冲压或切割使得冲压或切割边缘也被涂有涂层，这也导致抵抗腐蚀的更好保护。

应该理解，在图3b、图3c、图3d、图4b和图5中层40、42、44、46的厚度未按比例绘制。实际上，层40、42、44、46可以在第一区域30、第二区域32、第三区域34和第四区域36中的每一个中具有不同的厚度。优选地，各个层40、42、44、46的厚度可以在0.5μm到20μm之间的范围内。

此外，尽管热浸锡层40以及第一层42、第二层44和第三层46被描绘有恒定层厚度和陡界面，然而应当理解，层的层厚度可以在该层的末端在电接触元件10的纵向方向上逐渐地减小。除此之外，可能在包含不同材料的层的界面处发生原子扩散。

为了完整性起见，注意，即使图3b、图3c、图3d、图4b和图5仅示出了涂有包括第一层42、第二层44和第三层46中的至少两个的涂层的金属片38的顶面，也应当理解，金属片38的底面和/或边缘面也可以被设置有这种涂层。

附图标记的列表

10电接触元件

12端子部分

14连接部分

16固定部

18连接部

20电线

22绝缘体

24线

26压接翼

28连接翼

30第一区域

32第二区域

34第三区域

36第四区域

38金属片

40热浸锡层

42第一层

44第二层

46第三层

d距离