一种导线连接端子及其制备方法与流程

本发明涉及电气连接技术领域，尤其涉及一种导线连接端子及其制备方法。

背景技术：

目前，对于线缆轻量化的要求已经成为汽车行业开发的主要课题。传统的汽车领域电气连接，其端子和导体的材质均为铜或铜合金，但由于铜的开采保有量和自身质量大的限制，一方面导致铜的市场价格持续攀升增加了线缆产品的成本，另一方面由于铜自身质量大也限制了线缆轻量化的开发方向。

为实现线缆的轻量化人们选择了铝、铝合金等相对存储量大且相对质量比较轻的导电性材料作为线缆导体材料。

当技术人员选择以上新型线缆导体材料制作导线连接端子时发现,在以铜及铜合金作为接线端子的情况下，铜铝材料连接存在严重的问题。由于铜铝之间的电极电位差距较大，在铜铝直接连接后，在空气和水的作用下，铜铝之间会产生电化学反应，铝易腐蚀而导致连接区域电阻增大，在电气连接中产生严重的后果，例如功能失效、火灾等。因此，急需一种可以与不同导体材料的导线进行连接，并能满足良好的机械性能和电气性能，使用寿命长的端子。

中国发明专利cn102113177b，公开了一种机动车导线连接元件，是在平板件上，嵌入其他金属作为与导线连接的配件。通过配件来降低不同导体材料之间的电化学腐蚀，同时，使用金属镀层对平板件及部分配件进行保护。

但是，上述发明专利中的连接元件还存在如下缺陷：

所述配件是通过压制或轧辊的方式嵌入平板件的凹槽中，这种方法不但无法保证平板件和配件的大体上平面齐平，而且还容易使配件和平板件之间存在缝隙，既增大了连接元件与导线之间的接触电阻，又会因为进入水和空气和杂质，导致平板件和配件产生缓慢的化学反应，随着时间的推移，配件和平板件之间的电阻会愈来愈大，腐蚀程度显著加快，通电后温升显著提高，并最终引发如着火等恶劣事故，与发明的初衷相违背。

在上述发明专利的说明书第10段中提及到：如果配件平面齐平地设置在平板件上，那么在配件的材料和平板件的材料之间就会形成结合部。该结合部易受到环境湿气的入侵，并因此易受腐蚀。为了避免环境湿气的侵入，使结合部镀上金属镀层。

但是在实际电镀过程中，上述的结合部缝隙会进入电镀液中的杂质并很难清除彻底，所述连接元件在电镀后放置一段时间后，残留于缝隙中的电解液析出，导致镀层起泡、脱落，从而造成连接元件的腐蚀，减少导线连接端子的使用寿命，甚至会造成线路短路而导致燃烧事故的发生。

因此，亟需提供一种与铝线连接时具有较高可靠性和安全性的导线连接端子。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明的第一个发明目的在于提供一种能够有效抵抗腐蚀，有助于提高导线连接端子寿命，有效降低出现线路短路或因接触电阻升高而燃烧等故障风险的导线连接端子，本发明的第二发明目的在于提供一种上述导线连接端子的制备方法。

为了实现上述第一个发明目的，本发明所采用的技术方案内容具体如下：

一种导线连接端子，包括固定件和连接件，所述固定件用于连接用电装置，所述连接件的表面上设有凹槽，其特征在于：还包括用于连接导线导芯的接触件，所述接触件无缝连接所述凹槽；并且，至少在所述固定件、连接件、接触件中的一个物件的部分或全部表面上设置有防腐蚀保护层。

进一步地，所述接触件的材质至少与所述固定件、连接件中的一个物件的材质相异。

优选地，所述固定件和连接件材质含有铜或铜合金、铝或铝合金、锌或锌合金、锡或锡合金、镍或镍合金、银或银合金、金或金合金、钛或钛合金中的一种或几种。

进一步地，所述连接件呈平板状结构或u形结构或优弧状结构或圆筒状结构或碗状结构或多边形结构。

进一步地，所述接触件的厚度取值范围在0.01μm-1000μm之间。

优选地，所述接触件的厚度取值范围在0.1μm-800μm之间。

进一步地，所述接触件的面积至少占所述连接件表面积的1％。

进一步地，所述防腐蚀保护层的材质至少含有镍、镉、锆、铬、钴、锰、铝、锡、钛、锌、铜、银或金中的一种。

进一步地，所述防腐蚀保护层的厚度取值范围在0.01μm-1000μm之间。

为了实现上述第二个发明目的，本发明所采用的技术方案内容具体

如下：

一种上述导线连接端子的制备方法，其包括

连接步骤：在制备所述导线连接端子的原材料上加工所述凹槽，以无缝连接方式将制备所述接触件的原材料设置在所述凹槽上；

成型步骤：将制备所述导线连接端子的原材料加工形成所述固定件和连接件。

进一步地，所述无缝连接方式至少包括电镀或电弧喷涂或等离子喷涂或高速火焰喷涂或燃烧火焰喷涂或超音速喷涂或热浸镀或化学镀或涂覆或溅射喷涂或激光烧结或真空溅镀中的一种。进一步地，本发明的制备方法还包括

防腐蚀步骤：将防腐蚀保护层设置在至少所述固定件、连接件、接触件中的一个物件的部分或全部表面上。

具体地，所述防腐蚀保护层设置在至少所述固定件、连接件、接触件中的一个物件的部分或全部表面上。

优选地，所述防腐蚀保护层连接方式至少包括电镀或电弧喷涂或等离子喷涂或高速火焰喷涂或燃烧火焰喷涂或超音速喷涂或热浸镀或化学镀或涂覆或溅射喷涂或激光烧结或真空溅镀中的一种。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.由于本发明连接件的凹槽与接触件之间是无缝连接，从而有效地保证了接触件和连接件之间的连接紧密性，隔绝了空气和水的介入，达到减缓接触件与连接件之间电化学腐蚀的效果，从而延长了导线连接端子的使用寿命，有效降低出现线路短路甚至燃烧失火的故障风险。

2.至少在所述固定件、连接件、接触件中的一个物件的部分或全部表面上设置有防腐蚀保护层，有助于进一步抵抗外界环境腐蚀，从而延长导线连接端子的使用寿命。

3.本发明的连接件呈平板状结构或u形结构或优弧状结构或圆筒状结构或碗状结构或多边形结构，从而使本发明的导线连接端子可以适应不同的使用场合和不同的连接方式。

为了比较本发明的端子与对比专利cn102113177b中端子的性能，发明人分别对两种结构的端子进行了拉拔力和电压降的测试，如下表所示：

从上表可以看出，本发明结构的端子，拉拔力和电压降性能本身就优于对比专利中的端子结构性能，并且在经过盐雾试验后，对比专利端子的拉拔力和电压降性能下降要远远超出本发明端子。因此可以看出，本发明端子从机械性能和电学性能上，都要优于对比专利端子。并且经过发明人大量的试验验证，本发明端子的使用寿命，也要超过对比专利端子大约20％左右。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1.1为本发明的导线连接端子第一种实施例的结构示意图；

图1.2为图1.1的部分剖视结构图一；

图1.3为图1.1的部分剖视结构图二；

图1.4为图1.1的部分剖视结构图三；

图2为本发明的导线连接端子第二种实施例的结构示意图；

图3为本发明的导线连接端子第三种实施例的结构示意图；

图4为本发明的导线连接端子第四种实施例的结构示意图；

并且，图1.1-图4的附图标记说明如下：

1、连接件；2、固定件；3、防腐蚀保护层；4、接触件；5、导线；6、凹槽。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

实施例一

图1.1至图1.4是本发明的导线连接端子的第一种实施例，包括固定件和连接件，所述固定件用于连接用电装置，所述连接件的表面上设有凹槽，本实施例还包括用于连接导线导芯的接触件，所述接触件无缝连接所述凹槽；并且，至少在所述固定件、连接件、接触件中的一个物件的部分或全部表面上设置有防腐蚀保护层。

所述用电装置包括蓄电池，电极，发电机，启动机等车身内的用电电器。

图1.2是本实施例的第一种结构，其接触件设置在连接件的凹槽内，所述接触件侧面为平直结构，并且所述接触件与防腐蚀保护层的高度持平。

图1.3是本实施例的第二种结构，其与上述第一种结构的唯一不同点在于：所述接触件侧面为阶梯状结构。

图1.4是本实施例的第三种结构，其与上述第一种结构的唯一不同点在于：所述接触件的底面为凹凸相间的结构。

在本实施例中，所述接触件的材质至少与所述固定件、连接件中的一个物件的材质相异。

在本实施例中，所述固定件和连接件的材质优选铜合金，铜在自然界常用导电金属中导电性能仅次于银，目前大部分电气端子和导线的导体材料都使用铜材质。并且由于纯铜材质较软，因此采用强度较好，导电率也能满足要求的铜合金。在其他的实施例中，所述固定件和连接件材质含有铜或铜合金、铝或铝合金、锌或锌合金、锡或锡合金、镍或镍合金、银或银合金、金或金合金、钛或钛合金中的一种或几种。

其中，所述铜合金包括铜锌合金、铜镍合金和铜锡合金等；所述铝合金包括铝镁合金、铝硅合金和铝锂合金等；所述锌合金包括锌铝合金和锌铜合金等；所述锡合金包括锡铜合金、锡铅合金和锡锌合金等；所述镍合金包括镍铜合金、镍铬合金和镍锰合金等；所述银合金包括银铜合金、银镁合金和银镍合金等；所述金合金包括金银合金、金铜合金和金镍合金等；所述钛合金包括钛铝合金、钛钼合金、钛铬合金和钛锆合金等。

所述连接件呈平板状结构，在连接导线时，一般采用焊接的方式将导线导芯连接到连接件上，其优点在于：连接点的体积较小，可以适用于安装空间较小的区域，方便安装。

为了使导线连接端子制成的电气接头能满足汽车行业的使用要求和安全要求，在汽车领域所使用的电气接头，一般来说拉拔力要大于200n，而电压降要控制在0.5mv以下。

进一步的，发明人为了解不同的所述接触件厚度对导线连接端子性能的影响，使用相同厚度、材质的固定件和连接件制成的导线连接端子，并在连接件上设置了相同材质，不同厚度的接触件，与相同线径的导线连接成电气接头，做了一系列力学和电学测试。如表1所示：

表1不同的接触件厚度对电气接头的拉拔力和电压降的影响数据

从上表可以看出，当所述接触件厚度小于0.01μm时，电气接头的拉拔力明显下降，拉拔力低于200n，已经不满足电气接头的力学性能要求。电气接头的电压降值逐渐上升，已经大于0.5mv，不满足电气接头的电学性能要求。

当接触件厚度大于0.01μm，小于0.1μm时，电气接头的拉拔力逐渐上升，电压降值逐渐下降，已经满足电气接头的机械性能和电气性能要求。

当接触件厚度大于0.1μm，小于800μm时，电气接头的机械性能和电气性能趋近稳定，并远大于标准规格值，能够保证电气接头的使用要求。

当接触件厚度大于800μm，小于1000μm时，电气接头的机械性能和电气性能下降到合格范围的边界。

当接触件厚度大于1000μm时，电气接头的拉拔力明显下降，拉拔力低于200n，已经不满足电气接头的力学性能要求。电气接头的电压降明显升高，超出了0.5mv的范围，已经不满足电气接头的电学性能要求。

从上述的两个数据表可以看出，当接触件厚度小于0.01μm，或者，大于1000μm时，电气接头的机械性能和电气性能不符合要求，为了满足电气接头的力学性能和电学性能，发明人选择将接触件的厚度设定为0.01μm-1000μm之间。

优选地，所述接触件厚度为0.1μm-800μm，从而使制得的电气接头的电学性能和力学性能更佳。

作为一种优选的方式，所述接触件的面积至少占所述连接件表面积的1％。在本实施例中，所述接触件的面积占所述连接件表面积的10％。

进一步的，发明人为了解所述接触件的面积占所述连接件表面积的比值对导线连接端子性能的影响，使用相同厚度、材质的固定件和连接件制成的导线连接端子，并在连接件上设置了相同材质，不同面积的接触件，与相同线径的导线连接成电气接头，做了一系列力学和电学测试。如表2所示：

表2不同所述接触件的面积占所述连接件表面积的比率对电气接头的拉拔力

和电压降的影响

从上表可以看出，当所述接触件的面积占所述连接件表面积的1％以下时，电气接头的拉拔力明显下降，电压降明显升高，已经不满足电气接头的力学性能和电学性能要求。因此，发明人设定所述接触件的面积至少占所述连接件表面积的1％。

进一步的，由于导线连接端子的使用环境情况复杂，所述固定件、连接件以及接触件都有可能在潮湿或高低温的环境情况下受到腐蚀，从而降低导线连接端子的使用寿命，使电连接部分的功能失效，严重时还会导致安全事故，因此本发明需要除所述接触件与导线导芯的连接区域之外，至少在所述固定件、连接件、接触件中的一个物件的部分或全部表面上设置有防腐蚀保护层。

其中，所述防腐蚀保护层的材质至少含有镍、镉、锆、铬、钴、锰、铝、锡、钛、锌、铜、银或金中的一种。

而不同材质的防腐蚀保护层即使在相同使用环境下对导线连接端子的力学性能和电学性能均有差异，发明人为了解不同材质的防腐蚀保护层和无防腐蚀保护层对导线连接端子性能的影响，使用相同厚度、材质的固定件和连接件制成的导线连接端子，并在连接件上设置了相同材质，相同面积的接触件，分别使用无防腐蚀保护层和上述材质的防腐蚀保护层，使用相同的导线，制作电气接头，并在电气接头经过48小时盐雾实验后，做了一系列力学和电学测试。如表3所示：

表3不同防腐蚀保护层材质对电气接头性能的影响

从上表可知，在经过48小时的盐雾实验后，无防腐蚀保护层的导线连接端子，电气接头的拉拔力明显下降，电压降明显上升，无法较好的满足电气接头的拉拔力要大于200n，电压降要在0.5mv以下的要求。而其他带有防腐蚀保护层的导线连接端子，试验后电气接头的拉拔力和电压降仍然满足电气接头的力学性能和电学性能要求，因此，发明人将防腐蚀保护层的材质设定至少含有镍、镉、锆、铬、钴、锰、铝、锡、钛、锌、铜、银或金中的一种。

发明人为了解防腐蚀保护层的厚度对导线连接端子性能的影响，使用相同厚度、材质的固定件和连接件制成的导线连接端子，并在连接件上喷涂了相同材质，相同面积的接触件，分别设置上不同厚度的防腐蚀保护层，使用相同的导线，制作电气接头，经过48小时盐雾实验后，做了一系列力学和电学测试。如表4所示：

表4不同防腐蚀保护层厚度对电气接头性能的影响

从上表可知，在经过48小时的盐雾实验后，防腐蚀保护层的厚度小于0.01μm的导线连接端子，电气接头的拉拔力明显下降到200n以下，电压降明显超过了0.5mv，无法较好的满足电气接头的力学和电学性能。

当防腐蚀保护层的厚度大于1000μm的导线连接端子，在盐雾试验后，电气接头的拉拔力小于200n，电压降超过了0.5mv，因而也无法较好的满足电气接头的力学性能和电学性能。

因此，发明人将所述防腐蚀保护层的厚度设置为0.01μm-1000μm之间。使用者可以根据实际的使用需要选择适合的防腐蚀保护层厚度。

而本发明所述的导线连接端子的制备方法有两种，第一种方法的步骤具体包括如下：

第一步是连接步骤：在制备所述导线连接端子的原材料上加工所述凹槽，以无缝连接方式将制备所述接触件的原材料设置在所述凹槽上；

第二步是成型步骤：将制备所述导线连接端子的原材料加工形成所述固定件和连接件。

第三步是防腐蚀步骤：将防腐蚀保护层设置在至少所述固定件、连接件、接触件中的一个物件的部分或全部表面上。

其中，上述方法第一步所述的无缝连接，可以采用至少包括电镀或电弧喷涂或等离子喷涂或高速火焰喷涂或燃烧火焰喷涂或超音速喷涂或热浸镀或化学镀或涂覆或溅射喷涂或激光烧结或真空溅镀中的一种来实现。

同时，具体地，第三步中所述防腐保护层是设置在至少所述固定件、连接件、接触件中的一个物件的部分或全部表面上。

进一步地，所述防腐保护层连接方式至少包括电镀或电弧喷涂或等离子喷涂或高速火焰喷涂或燃烧火焰喷涂或超音速喷涂或热浸镀或化学镀或涂覆或溅射喷涂或激光烧结或真空溅镀中的一种。

下面对各种防腐保护层连接方式作说明如下：

电镀是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程。

电弧喷涂是以电弧将喷涂材料加热，受热的材料形成熔融或半熔融状态的微粒，这些微粒以一定的速度冲击并沉积在基体表面上，形成具有一定特性的喷涂层。

等离子弧是将自由电弧经过压缩，使能量更加集中，气体充分电离形成的电弧。等离子喷涂原理与电弧喷涂技术相同，只是加热源更改为等离子弧，能够加工熔点更高的金属材料。

高速火焰喷涂是将助燃气体与燃烧气体在燃烧室中连续燃烧，燃烧的火焰在燃烧室内产生高压并通过与燃烧室出口联接的膨胀喷嘴产生高速焰流，喷涂材料送入高速射流中被加热、加速喷射到经过预处理的基体表面上形成涂层的方法。可使用乙炔、丙烷、丙烯、氢气等作为燃气，也可使用柴油或煤油等液体燃料。高速火焰喷涂技术适用于熔点不是很高的金属材料。

燃烧火焰喷涂是指利用气体燃烧火焰的高温将喷涂材料(金属丝或粉末)熔化，并用压缩空气流将它喷射到工件表面上形成涂层。火焰喷涂适用于熔点很低的金属材料。

超音速喷涂技术是利用压缩气体通过缩放型拉瓦管产生超音速气流，将粉末沿轴向送入超音速气流中，形成气-固双相流，经加速后在完全固态下撞击基体，发生较大的塑性变形而沉积在基体表面上形成涂层。

热浸镀是将一种基体金属浸在熔融状态的另一种低熔点金属中，在其表面形成一层金属保护膜的方法。热浸镀一般适用于镀层金属为低熔点的金属，例如锌或铝。

化学镀是一种不需要通电，依据氧化还原反应原理，利用强还原剂在含有金属离子的溶液中，将金属离子还原成金属而沉积在各种材料表面形成致密镀层的方法。

涂覆是在基材表面上，用浸渍、喷涂或旋涂等方法覆盖一层材料。

溅射喷涂是将带电离子经过电场加速后，撞击到所述材料上，使所述材料的原子以更大的速度分出，携带足够动能到达连接元件上。

激光烧结，以激光为热源对粉末压坯进行烧结的技术。由于激光光束集中和穿透能力小，适于对小面积、薄片制品的烧结。易于将不同于基体成分的粉末或薄片压坯烧结在一起。

真空溅镀，在真空环境下，通入适当的惰性气体作为媒介，靠惰性气体加速撞击靶材，使靶材表面原子被撞击出来，并在表面形成镀膜。

本发明所述的导线连接端子的制备方法的第二种方法与上述第一种方法的唯一区别点就在于：成型步骤与连接步骤互换，同样可以制备出本发明所述的导线连接端子。

实施例二

图2是本发明的导线连接端子的第二种实施例，其与图1.1所示的第一种实施例的唯一不同点在于：所述连接件2呈u形结构或优弧状结构。当所述连接件呈u形结构状或优弧状结构时，一般采用压接的方式，将所述u形结构状或优弧状结构压接变形并包裹在导线导芯上。其优点是连接比较稳固，接触面积大，导电性能和力学性能较好，并且由于是u形结构状或优弧状结构的半封闭结构，因此可以在自动设备上进行加工，减少加工时间，提高生产效率。

而且，呈u形结构的连接件一般采用卷曲压接，即u形结构两边卷曲翻转对接压入到铝导线的导芯中，优点是连接件压接导线比较紧密，连接件两边与导线接触面积大，导电性较好，力学性能高。

而呈优弧状结构的连接件一般采用重叠压接，即优弧状结构的环形两边重叠缩紧铝导线的导芯，优点是压接完成后连接件基本形成圆滑型曲面包裹导芯，不存在应力集中造成连接件断裂的情况。

实施例三

图3是本发明的导线连接端子的第三种实施例，其与图1.1所示的第一种实施例的唯一不同点在于：所述的连接件2呈圆筒状结构。将导线导芯插入所述圆筒状结构中，然后采用压接或焊接的方式，将导线导芯和连接件连接在一起。其优点在于：连接稳固，接触面积大，导电性能和力学性能好。并且是封闭结构，不会因安装环境的恶劣造成连接件开裂或破损。

实施例四

图4是本发明的导线连接端子的第四种实施例，其与图1.1所述的第一种实施例的唯一不同点在于：所述固定件1的数量为一个，所述连接件的数量有2个以上，所述接触件的数量为2个以上，所述固定件同时连接所述2个以上连接件。所述接触件连接对应的导线5。在本实施例中，所述连接件的数量优选图4所示的3个。因为在某些电气连接中，导线连接端子不只连接一根导线，例如在新能源高压电池包中，需要连接多个电池模组的正负极。因此会有多根导线连接到导线连接端子上，发明人在所述连接件上，设置了多个接触件，可以适用于需要连接多根导线的情况，能够节省布线空间，减少加工组装时间，提高产品生产组装效率。

实施例五

本发明的导线连接端子的第五种具体实施方式，其与图1.1所示的第一种实施例的唯一不同点在于：所述的连接件呈碗状结构。将导线导芯插入所述碗状结构中，然后采用压接或焊接的方式，将导线导芯和连接件连接在一起。其优点在于：连接稳固，接触面积大，导电性能和力学性能好。并且由于是封闭结构，不会因安装环境的恶劣造成连接件开裂或破损。

实施例六

本发明的导线连接端子的第五种具体实施方式，其与图1.1所示的第一种实施例的唯一不同点在于：所述的连接件呈多边形结构。其优点是连接比较稳固，接触面积大，适用不同形状的导线导芯，导电性能和力学性能较好。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。