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接合・実装

電線のアルミ化をアシストする、アルミ・銅線変換バイメタル製品の開発

大阪府

冨士端子工業株式会社

2022年1月28日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 アルミ・銅バイメタル端子の製造に資する異形・異種金属の摩擦攪拌接合技術の開発
基盤技術分野 接合・実装
対象となる産業分野 自動車、産業機械、電池
産業分野でのニーズ対応 高機能化(新たな機能の付与・追加)、低コスト化
キーワード 銅、アルミニウム、固相接合、非混合型FSW、応力緩和
事業化状況 実用化に成功し事業化間近
事業実施年度 平成29年度~令和1年度

プロジェクトの詳細

事業概要

電力ならびに通信ネットワークを必要とするあらゆる産業分野において、配電線が必要不可欠となっている。従来は銅線が用いられるが、軽量で安価なアルミニウム製電線への代替が求められている。しかし、既存の銅製配電設備とアルミニウム製電線を従来の銅製端子で接続すると緩み等の問題が生じる。そこで本研究開発では、異形・異種金属の摩擦攪拌接合(FSW)を開発し、アルミ・銅FSWバイメタル端子の製造技術の確立を図る。

開発した技術のポイント
非混合型 断面

・従来の避けられなかったアルミニウムと銅の混合を抑制した、非混合FSWにより次のようなメリットが得られる
-安定した電気抵抗特性
-安定した接合強度
-加工性に優れ、接合後の冷間圧延が可能

具体的な成果
製品群

アルミニウムと銅の異種金属接合に摩擦攪拌接合を適用した。従来はアルミニウムと銅の混合が避けられなかったが、両者の混合を抑制した非混合FSWを新規に開発することができた。非混合FSWで得られるアルミ・銅接合界面は、接合界面近傍においてアルミニウムと銅の混合がないことから、安定した電気抵抗特性と内部欠陥減少による安定した接合強度を兼ね備える。また、超音波探傷時の欠陥誤認もなくなる。接合界面には、2種類の化合物層の存在を認めたが、高温保持試験による化合物層成長度合いについて確認し、実用上問題にならない程度であることを確認した。JISを参考に実施した塩水噴霧試験ではアルミニウム側に激しい腐食が認められ、これについては今後の課題である。製品として、アルミ・銅バイメタル端子、アルミ・銅バイメタルバスバーの試作、複合材に対する圧延を施したバイメタルシートも試作した。これらは配電分野の川下ユーザーからの反響も大きくとして製造、販売の予定である。 また、本技術について、日本電機工業会から、2020年度(第69回)電機工業技術優良賞をいただくことができた。

知財出願や広報活動等の状況

本接合技術について、冨士端子工業株式会社と大阪産業技術研究所の共同で特許出願2件を実施。

JEMA表彰
研究開発成果の利用シーン

アルミニウム線化が進む中、従来のインフラは銅製設備であるため、銅線のアルミ化を進めるためのアルミ線と銅製設備を繋ぐバイメタル端子として利用される。また応用製品としてアルミ・銅バイメタルバスバーとしても活用可能である。さらに非混合FSWで得られるアルミ・銅接合体は加工性にも優れる。そのため、接合後の冷間圧延が可能となり、従来のFSWでは作製困難であった薄板のバイメタルシートを作製することができる。薄板のバイメタルシートは自動車分野のアルミニウムワイヤーハーネスにおける、アルミ・銅変換パーツとして応用可能である。また、電池分野ではリ チウムイオン二次電池の正極端子(アルミ)と負極端子(銅)を接続するパーツとしても利用できる。

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

アルミ・銅バイメタル端子、アルミ・銅バイメタルバスバーとして製造、販売の予定。

提携可能な製品・サービス内容

素材・部品製造

製品・サービスのPRポイント

従来の避けられなかったアルミニウムと銅の混合を抑制した、非混合FSWにより安定した電気抵抗特性、接合強度をもったバイメタル端子を製造可能である。また非混合FSWによる高い加工性により、応用製品にも適用が期待できる。

今後の実用化・事業化の見通し

アルミ・銅バイメタル端子、アルミ・銅バイメタルバスバーとして製造、販売の予定。

実用化・事業化にあたっての課題

塩水噴霧試験によって認められた、アルミニウム側の激しい腐食について、適切な防食方法を確立する。

プロジェクトの実施体制

主たる研究等実施機関 冨士端子工業株式会社
事業管理機関 冨士端子工業株式会社
地方独立行政法人大阪産業技術研究所
研究等実施機関 冨士端子工業株式会社
地方独立行政法人大阪産業技術研究所
アドバイザー 大阪大学 接合科学研究所
大阪工業大学大学院 知的財産研究科
株式会社内山製作所
大和ハウス工業株式会社
古河電気工業株式会社 産業電線・機器事業部門

主たる研究等実施機関 企業情報

企業名 冨士端子工業株式会社(法人番号:5120001058104)
事業内容 端子、温度ヒューズ、電流ヒューズ及び関連製品の製造販売
社員数 120 名
生産拠点 岡山県 美作市
本社所在地 〒550-0005 大阪府大阪市西区西本町3丁目1番44号
ホームページ https://www.fujiterminal.co.jp/
連絡先窓口 冨士端子工業株式会社
メールアドレス kyouda@fujiterminal.co.jp
電話番号 06-4391-2771