电接触元件的制作方法
【专利说明】电接触元件
[0001] 本发明涉及一种具有包含至少两层并且含锡的涂层的电接触元件和制造所述接 触元件的方法。
[0002] 鉴于气候保护的关系，特别重要的是减少温室气体如二氧化碳的排放。因此，汽车 工业力求开发出相对低油耗的汽车从而以这种方式来减少二氧化碳的排放并且促进气候 保护。
[0003] -种减少燃料消耗并因此减少碳排放的方法是基于汽车重量的减少。为了实现重 量减轻，尽可能寻找较轻的材料来代替重量相对较重的材料，这样汽车部件可以由重量轻 的材料制造。
[0004] 按照这种构思，尝试通过重量轻的材料代替电缆中常用的导电材料铜来降低车辆 配线的重量。一种可用的导电材料是铝，铝原则上是适合代替铜线的，铝作为轻金属具有低 密度并且因此具有低的自重。
[0005] 然而，当使用铝作为导电材料与通常由铜制造的电接触元件结合时，缺点是在有 电解质例如盐水和空气氧参与的情况下铜和铝之间的接触点会发生腐蚀过程。这些腐蚀过 程特别是在铜和铝直接接触的情况下发生，因为根据电化学顺序铜和铝的标准电势（标准 电位）之间的差异相当大，并且因此对于腐蚀反应具有高的驱动力。经过电化学腐蚀，相对 于铜作为次贵金属的铝的量减少，在导电材料和接触元件之间接触点的导电性显著降低， 并且因此铝导电材料与铜制造的电接触元件结合使用时需要提供可靠的腐蚀保护。
[0006] 因此，本发明基于以下目的，即提供一种能够用于与含铝导电材料结合并且提供 可靠的保护防止腐蚀的电接触元件。
[0007] 通过具有权利要求1的特征的电接触元件来达成上述目的。
[0008] 根据本发明的接触元件包含连接部分，该连接部分由铜片形成并且具有涂层，该 涂层包含含有锡的第一层。此外，该涂层包含布置在第一层和铜片之间的第二层。第二层 包含至少一种金属或者至少一种金属合金，其中该金属或金属合金选自由含铜合金、镍、含 镍合金、钯、含钯合金及上述金属和金属合金的任意组合组成的组。
[0009] 本发明基于使连接部分的电化学电位接近铝的电位（按照电化学顺序该电化学 电位较低）的基本思想，其通过接触元件的铜片连接部分的涂层而实现，所述接触元件设 置来与含铝导体材料接触。这样，铜和铝的电位之间的差值大致得到补偿，并且因此降低了 腐蚀的驱动力使其不再处于临界范围。特别地，在具有锡的涂层中含有电化学顺序位于铜 和铝之间的元素的情况下实现了这种腐蚀保护。
[0010] 特别地，通过含有电化学顺序位于铜和铝之间的锡的第一层获得腐蚀保护功能。 [0011]相比之下，第二层提供阻挡功能。由于在含锡的第一层和该连接部分的铜片之间 布置第二层，阻止了在含锡的第一层和铜片之间通过扩散导致的金属原子的交换。在没有 这种阻挡层的情况下，在车辆使用期限内，锡从第一层扩散进入铜片并且在第一层中形成 空穴或气孔的风险将会增加。这种空穴和/或裂纹的形成将促进电解液渗入该层体系中并 且加速不希望的腐蚀。为了避免这样，在含有锡的第一层和连接部分的铜片之间设置第二 层，它至少包含一种金属或至少一种金属合金，其选自由含铜合金、镍、含镍合金、钯、含钯 合金及上述金属和金属合金的任意组合组成的组。
[0012] 全面地考虑，本发明的接触元件在接触元件和含铝导体材料之间的接触点处具有 出色的抗腐蚀防护，与此同时借由涂层的最佳导电性具有最小的接触电阻，确保与导体材 料有持久的最佳接触。
[0013] 根据本发明的接触元件通常适合于接触含铝导线。更优选地，该接触元件可以用 于汽车制造，因为这样含铝导线可以用于替代含铜导线，从而降低车辆重量并且因此节约 燃料和实现减少二氧化碳排放。
[0014] 在所附权利要求、说明书和附图中公开了本发明的有利的实施方式。
[0015] 该电接触元件的连接部分是设置来容纳例如电缆的输电线的导体材料的区域。这 可通过例如卷曲与该导电材料的连接部而进行。
[0016] 电接触元件的至少连接部分由铜片形成。然而，其他部分并且特别是整个接触元 件可以是由铜片形成的。例如，接触元件可以是冲压/弯曲的零部件。
[0017] 为了能够起到腐蚀防护的作用，在所有情况下在电接触元件的连接部分涂覆涂 层。然而，在接触元件的其他区域也可以存在该涂层，其中原则上可以设想该涂层完全覆盖 接触元件的表面。然而，优选该涂层仅仅限制在接触元件的连接部分，而接触元件的其他区 域、特别是预期用于接触互补的接触元件的区域（例如插头或插座部分）没有涂层，以确保 接触元件之间的最佳的电连接。
[0018] 下面将详述本发明的有利实施方式。
[0019] 当第二层厚度优选0· 1 μ m~5 μ m、更优选0· 5 μ m~5 μ m、更优选0· 5 μ m~3 μ m、 更优选〇. 7 μ m~2. 5 μ m、最优选0. 8 μ m~2. 2 μ m时，在阻挡功能方面能得到令人满意的 结果。
[0020] 此外，第二层可以包含有含铜合金。特别是第二层可以由含铜合金组成。
[0021] 例如，相对于100重量％的含铜合金，含铜合金可以包含35重量％~97重量％的 铜，优选40重量％~90重量％的铜，更优选45重量％~80重量％的铜，并且更优选50重 量％~65重量％的铜，从而在阻挡功能方面取得好的结果。
[0022] 此外，含铜合金可以包含在电化学顺序中处在铜和铝之间的金属。这样，第二层也 为接近铝的电位和降低接触元件的铜片和含铝导体材料之间的电势差提供帮助从而降低 腐蚀反应的驱动力。例如，含铜合金可以包含锡和/或锌。因此，例如青铜合金和黄铜合金 可以用作含铜合金。青铜合金还可以可选地包含额外的锌，同时反之黄铜合金可以可选地 包含锡。
[0023] 为了形成有效的扩散阻挡层并达到良好的腐蚀保护，第二层可以包含含有锡和锌 的含铜合金或者由其组成。
[0024] 上述含有铜、锡和锌的合金优选包含35重量％~75重量％的铜、15重量％~45 重量％的锡和5重量％~50重量％的锌，更优选40重量％~70重量％的铜、20重量％~ 40重量％的锡和10重量％~30重量％的锌，更优选45重量％~65重量％的铜、25重 量％~35重量％的锡和10重量％~30重量％的锌，最优选48重量％~60重量％的铜、 27重量％~33重量％的锡和12重量％~20重量％的锌，分别相对于100重量％含铜合金 计。相对于100重量％的含铜合金，优选铜、锡和锌总计为至少90重量％。补足至100重 量％含铜合金的其余合金成分可以是例如镍、钯、磷、铝、铁、钴、锰、钨、金、银和/或铅和/ 或例如不可避免的杂质。
[0025] 根据另一个实施方式，第二层可以包含含有铜、锡和锌的合金或者由其组成，所述 合金优选包含35重量％~75重量％的铜、15重量％~45重量％的锡和5重量％~50重 量％的锌，更优选40重量％~70重量％的铜、20重量％~40重量％的锡和10重量％~ 30重量％的锌，更优选45重量％~65重量％的铜、25重量％~35重量％的锡和10重 量％~30重量％的锌，最优选48重量％~60重量％的铜、27重量％~33重量％的锡和 12重量％~20重量％的锌，分别相对于100重量％含铜合金计；其中，相对于100重量％ 的含铜合金，优选铜、锡和锌总计为至少95重量％。补足至100重量％含铜合金的其余合 金成分可以是常用于含铜合金中的合金组分，例如可以是上述段落列出的元素和/或不可 避免的杂质。
[0026] 根据另一个实施方式，第二层可以包含含有铜、锡和锌的合金或者由其组成，所述 合金优选包含35重量％~75重量％的铜、15重量％~45重量％的锡和5重量％~50重 量％的锌，更优选40重量％~70重量％的铜、20重量％~40重量％的锡和10重量％~ 30重量％的锌，更优选45重量％~65重量％的铜、25重量％~35重量％的锡和10重 量％~30重量％的锌，最优选48重量％~60重量％的铜、27重量％~33重量％的锡和 12重量％~20重量％的锌，分别相对于100重量％含铜合金计；其中，相对于100重量％ 含铜合金，优选铜、锡和锌总计为至少98重量％。补足至100重量％含铜合金的其余合金 成分可以是常用于含铜合金中的合金组分，例如可以是上述段落列出的元素和/或不可避 免的杂质。
[0027] 当第二层包含含有铜和锌的合金或由这种合金组成时，还可以获得有效的扩散阻 挡和良好的腐蚀防护。
[0028] 上述含有铜和锌的合金优选包含40重量％~80重量％的铜和20重量％~60重 量％的锌，更优选50重量％~75重量％的铜和25重量％~50重量％的锌，更优选55重 量％~70重量％的铜和30重量％~45重量％的锌，最优选57重量％~68重量％的铜和 32重量％~43重量％的锌，分别相对于100重量％含铜合金计。因此，相对于100重量％ 的含铜合金，优选铜和锌总计为至少90重量％。补足至100