电气部件及其制造方法
电气部件及其制造方法
【技术领域】
[0001]本文所描述和/或说明的主题总体上涉及电气部件，并且更确切的，涉及具有镍层和银层的电气部件。
【背景技术】
[0002]电气部件被用于为各种应用的不同部件之间提供电气通路。提供电气通路的电气部件的例子包括电触头、电迹线、电过孔、电线等。至少一些已知的电气部件包括镍内层和在镍层上延伸的银层。但是，银和镍很少具有或不具有互溶性或相互反应，从而镍层和银层不容易相互扩散和形成相对强的结合。此外，氧容易通过银扩散。如果足够的氧到达镍层和银层之间的界面，形成在镍/银界面处的导致的氧化层可能减弱镍层和银层之间的结合，这可能导致银层从镍层脱层(delaminate)。银层的脱层不限于具有镍内层的电气部件(S卩，不限于银和镍界面)。而是，氧化可能导致银层从由其他材料制造的内层脱层(例如，银层与铜和/或另一材料的内层之间的界面)。
[0003]已知在镍层和银层之间使用最小冲击层(minimalstrike layer)(例如，酸银冲击)以强化镍层和银层之间的粘附。该冲击层可以有助于防止银层在低于约150°C的温度下脱层。但是，至少一些已知的电气部件被用于电气部件暴露于大于约150°C的温度的应用中。例如，电气部件可能用于汽车和/或航空应用中，其中电气部件的环境(例如，发动机室)暴露于大于约150°C的温度。但是，当电气部件暴露于大于约150°C的温度时，银层可能从镍层脱层。例如，在大于约150°C的温度，镍层和银层之间的粘附可能退化，足以导致由银层和镍层之间的界面处的氧化镍层的形成造成的脱层。相应地，当电气部件暴露于大于约150°C的温度时，至少一些已知电气部件的银层可能脱层。
【发明内容】
[0004]该问题通过本文所述的电气部件及电气部件的制造方法来解决。所述电气部件包括具有外表面的内层、以及包括至少一种铂族金属(PGM)的中间层。所述中间层在所述内层的外表面上延伸。所述中间层具有外PGM表面。所述电气部件包括银层，所述银层包括银。所述银层在所述外PGM表面上延伸，从而所述中间层在所述内层和所述银层之间延伸。
【附图说明】
[0005]现在将通过示例的方式参考附图来描述本发明，在附图中:
[0006]图1是电触头的一个实施例的透视图。
[0007]图2是沿图1的线2-2截取的图1中示出的电触头的横截面视图。
[0008]图3是电触头的另一个实施例的横截面视图。
[0009]图4是示出了用于制造电触头的方法的实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0010]图1是电气部件10的实施例的透视图。在示出的实施例中，电气部件10是电触头(即电气端子)，其配置为与互补的电触头(未示出)配合。但电气部件10不限于为电触头。相反，电气部件10可以是提供电气通路的任何类型的电气部件，例如但不限于，电迹线、电过孔、电线、电接触垫(即表面安装电触头)、和/或诸如此类。在本说明书的整个篇幅中电气部件10将被称为“电触头”10。
[0011 ]电触头10从配合段12延伸至安装段14。电触头10配置为在配合段12处与互补的电触头配合。电触头10的安装段14配置为安装至基板(未示出，例如电路板和/或诸如此类)、端接至电线(未示出，无论该电线是否与一个或多个其它电线聚集在电缆中)、和/或安装至另一结构。
[0012]在图1的示出的实施例中，配合段是销，其配置为接收在互补的电触头的插座内。但电触头10不限于这里所描述和/或示出的配合段12的特定实施例。相反，配合段12的销仅为示例性的。例如，在其它实施例中，配合段12可以是插座，其配置为接收互补的电触头10的销于其中。在另外的其它实施例中，例如，电触头10的配合接口 12可以包括另一种结构，例如但不限于，刀片式结构、弹簧指结构、另一种弹簧结构、和/或诸如此类。
[0013]在图1的示出的实施例中，电触头10的安装段14是压接筒管。安装段14的压接筒管配置为围绕电线(未示出)的端部压接。但电触头不限于这里所描述和/或示出的安装段14的特定实施例。相反，安装段14的压接筒管仅为示例性的。例如，在其它实施例中，安装段14可以具有与压接筒管不同的压接结构。此外，例如，安装段14可以包括焊锡尾部(soldertail)、表面安装结构、弹簧结构、压配合销(例如针眼式销和/或诸如此类)、焊锡接口、焊接接口、和/或诸如此类。
[0014]虽然电触头10示出为沿配合段12和安装段14之间的近似笔直的通路延伸，但电触头10可以具有其它形状。例如，电触头10可以包括一个或多个弯曲部(未示出)，从而配合段12和安装段14之间的电触头10的通路分别不是近似笔直的。电触头10的另一形状的一个特定示例是具有在配合段12和安装段14之间的近似90°弯曲部的电触头，从而电触头10是直角电触头。
[0015]电触头10可以配置为传导电数据信号、电力或电接地。此外，电触头10可以用于任何应用中，在任何类型的电连接器(未示出)内，和/或诸如此类。电触头10的适当的应用的示例为汽车应用、航空应用、发电应用和/或配电应用、通信应用、和/或诸如此类。在一些实施例中，电触头10被用于电触头10被暴露于大于约150°C的温度的应用中。例如，电触头10可以用于汽车和/或航空应用中，其中电触头10的环境(例如，发动机室和/或诸如此类)被暴露于大于约150°C的温度。
[0016]图2是沿图1的线2-2截取的电触头10的横截面视图。电触头10的至少一部分包括分层结构16，分层结构16具有基部18、内层20、中间层22和银(Ag)层24。如将在下文所述的，中间层22在内层20和银层24之间延伸，且中间层22由至少一种不氧化的材料制成，从而中间层22防止反应层(例如氧化层)形成在内层20上。
[0017]在图1和图2的示出的实施例中，如应当从图1的线2-2清晰可见的，电触头10的分层结构16限定电触头10的配合段12的至少一部分。分层结构16可以限定配合段12的任何量，且可以限定沿配合段12的任何(一个或多个)位置。在图1和图2的示出的实施例中，分层结构16限定近似全部的配合段12。
[0018]在一些实施例中，作为由分层结构16限定的配合段12的至少一部分的补充或替代，电触头10的一个或多个其他部分(例如安装段14)至少部分的由分层结构16限定。电触头10的该(一个或多个)其他部分的任何量、以及沿电触头10的该(一个或多个)其他部分的任意(一个或多个)位置可以由分层结构16限定。
[0019]虽然这里示出为具有圆形截面形状，但分层结构16可以包括任何其它截面形状，例如但不限于，矩形截面形状、正方形截面形状、另一种四边形截面形状、椭圆形截面形状、三角形截面形状、具有多于四个边的截面形状、和/或诸如此类。
[0020]现在参考如图2中所示的分层结构16的结构，基部18包括限定基部18的截面周界的外基部表面26。如将在下文所述的，在图1和图2的示出的实施例中，内层20在基部18的外基部表面26上延伸。基部18可以具有任何截面尺寸(例如图1和图2的示出的实施例中的任何直径)。
[0021]基部18可以由任何材料制造。在一些实施例中，基部18包括铜(Cu)。例如，基部18可以近似全部由铜制造，或可以仅部分的由铜制造。其中基部18仅部分的由铜制造的实施例的示例包括但不限于，由铜合金制造基部18、由铜包钢制造基部18、由铜制造大部分(但少于近似全部)的基部18、由铜制造等于或小于大约90%的基部18、由铜制造等于或小于大约95%的基部18、以及由铜制造大约95%和大约99%之间的基部18。可以制造基部18的铜合金的示例包括但不限于，黄铜、磷青铜、招(Al)青铜、娃(Si)青铜、铜镍(Ni)、和/或诸如此类。作为铜的补充或替代，可以制造基底18的其他材料的示例包括但不限于，锡(Sn)、锌(Zn)、铝、铁(Fe)、娃、镍、金(Au)、银、和/或诸如此类。
[0022]如图2中所示，内层20在基部18的外基部表面26上延伸。内层20包括限定内层20的截面周界的外表面28。如将在下文所述的，中间层22在内层20的外表面28上延伸。内层20可以具有任何截面厚度T。
[0023]内层20可以由能使氧化物形成在外表面28上的任何材料制造。在一些实施例中，内层20包括铜(Cu)。例如，内 层20可以近似全部由铜制造，或可以仅部分的由铜制造。其中内层20仅部分的由铜制造的实施例的示例包括但不限于，由铜合金制造内层20、由铜包钢制造内层20、由铜制造大部分(但少于近似全部)的内层20、由铜制造等于或小于大约90%的内层20、由铜制造等于或小于大约95%的内层20、由铜制造大约95%和大约99%之间的内层20。可以制造内层20的铜合金的示例包括但不限于，黄铜、磷青铜、铝(Al)青铜、硅(Si)青铜、铜镍(Ni)、和/或诸如此类。作为铜的补充或替代，可以制造内层18的其他材料的示例包括但不限于，锡(Sn)、锌(Zn)、铝、铁(Fe)、硅、镍、金(Au)、银、和/或诸如此类。
[0024]在示出的实施例中，内层20包括镍。内层20有时将在下文被提及，且有时在本文中以其它方式被称为“镍层” 20，而外表面28有时将在下文被称为“外镍层” 28。在示出的实施例中，至少大部分的镍层20由镍制造。在一些实施例中，近似全部的镍层20由镍制造。其中大部分(但少于近似全部)的镍层20由镍制造的实施例的示例包括但不限于，由镍合金制造镍层20、由镍制造等于或小于大约90%的镍层20、由镍制造等于或小于大约95%的镍层20、以及由镍制造大约95%和大约99%之间的镍层20。可以制造镍层20的镍合金的示例包括但不限于，招镍钴合金(alnico)、招镍合金(alumel)、镍络合金(chromel)、白铜(cupronickel)、银铁合金(ferronickel)、德银(german silver)、哈氏合金(hastelloy)、络镍铁合金(inconel)、蒙乃尔合金(monel metal )、镍络合金(nichrome)、镍碳(nickel-carbon)、镍络娃(nicrosi I)、镍娃(nisi I)、镍钛合金(nitinoI)、高导磁率合金(mu_metal)、坡莫合金(permalloy)、超透磁合金(supermalloy)、和/或诸如此类。
[0025]在一些实施例中，分层结构的基部18和内层20是相同的层(即限定分层结构的单一层)。例如，如上所述，分层结构16的基部18可以由镍(例如，大部分或近似全部的基部18可以由镍制造)和/或铜(例如，大部分或近似全部的基部18可以由铜制造)制造。在其中大部分或近似全部的基部18由与内层20相同的材料制成的这样的实施例中，基部18限定内层20，从而外基部表面26与外表面28是相同的表面。换言之，在一些实施例中，基部18和内层20并不限定分层结构16的分离的层，而是限定分层结构16的单一连续的层。
[0026]例如，图3是电触头110的另一实施例的横截面视图。电触头110的至少一部分包括分层结构116，分层结构116具有基部118、中间层122和银层124。基部118限定分层结构的内层120，内层120包括外表面128。中间层122在内层120的外表面128上延伸，且中间层122包括外铂族金属(PGM)表面130，银层124在外铂族金属(PGM)表面130上延伸。中间层122的结构和功能与中间层22(图2)基本上相似，因此这里将不再详细的描述。下文将详细的描述中间层22的结构和功能。
[0027]再次参考图2，中间层22在镍层20的外镍表面28上延伸。中间层22包括至少一种PGM。术语“PGM”是指在元素周期表中成组(cluster together)的六种金属元素。PGM是位于元素周期表的d块(第8族、第9族和第10族，第5周期和第6周期)的过渡金属。这六种铂族金属是钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)和铂(Pt) WGM也可以称为铂系金属(platinoid、platidise)、销方矣(platinum group、platinum family)、销金属(platinummetal)、或钼方矣元素(platinum group element，PGE)等。
[0028]中间层22包括限定中间层22的截面周界的外PGM表面30。如将在下文所述的，银层24在中间层22的外PGM表面30上延伸。如图2中所示，中间层在镍层20和银层24之间延伸截面厚度T1。中间层22的截面厚度1^可以具有任何值。中间层22的截面厚度1^的示例包括但不限于，小于大约500纳米(nm)、大约2nm和大约501nm之间、等于或小于大约50nm、以及大于或等于大约lnm。在一些实施中，中间层22的截面厚度Ti大于大约500nm。
[0029]如上文所述，中间层22包括一种或多种PGM。至少大部分的中间层22由一种或多种PGM制造。例如，中间层22可以近似全部的由一种或多种PGM制造。其中大部分(但是少于近似全部)的中间层22由一种或多种PGM制造的实施例的示例包括但不限于，由PGM合金制造中间层22、由一种或多种PGM制造等于或小于大约90%的中间层22、由一种或多种PGM制造等于或小于大约95%的中间层22、由一种或多种PGM制造大约95%和大约99%之间的中间层22。在一些实施例中，中间层22仅包括单一的PGM，无论中间层22是否还包括任何非PGM材料。由单一的PGM制造中间层22可以比由两种或更多种PGM制造中间层22更容易和/或更低廉。例如，与当中间层22仅包括单一的PGM时相比，当中间层22包括两种或更多种PGM时，在镍层20的外镍表面28上沉积(例如使用镀层工艺和/或诸如此类)中间层22会更困难和/或昂贵。此外，以及例如，与仅包括单一的PGM的物质相比，包括两种或更多种PGM的物质的购买、获得、生成、和/或诸如此类会更昂贵。在一个特定的示例性实施例中，至少95%的中间层22由铂制造，且中间层不包括任何其它PGM。
[0030]银层24在中间层22的外PGM表面30上延伸。如图2中所示以及上文所讨论的，中间层22在镍层20和银层24之间延伸，在电触头10的分层结构16内的镍层20和银层24之间延伸。银层24包括外银表面32，该外银表面32可以限定电触头10的配合段12的截面周界，这取决于是否有任何其它层在银层24的外银表面32上延伸。银层24可以具有任何截面厚度T2，截面厚度IV^以被选择以为电触头10提供预定导电率。
[0031]银层24包括银。至少大部分的银层24由银制造。在一些实施例中，近似全部的银层24由银制造。其中大部分(但少于近似全部)的银层24由银制造的实施例的示例包括但不限于，由银合金制造银层24、由银制造等于或小于大约90%的银层24、由银制造等于或小于大约95 %的银层24、以及由银制造大约95 %和大约99 %之间的银层24。可以制造银层24的银合金的示例包括但不限于，argentium纯银(argentium sterl ing si Iver)、比朗合金(billon)、不列颠银(Britannia s i I ver)、金银合金(dor ? bul I i on)、金银合金(electrum)、银金铜合金(goloid)、铀纯银(platinum sterling)、四分之一银(shibuichi) JjM^sterling silver)、西藏银(Tibetan silver)、和/或诸如此类。银层24中所包含的银的数量可以被选择，以为电触头10的配合段12提供预定电导率。
[0032]中间层22的(一种或多种)PGM是可混溶于镍和银的，从而中间层22具有至少一些与镍和银的互溶性(例如，中间层22的(一种或多种)PGM与镍和银形成连续的面心立方(FFC)固溶体)。相应的，中间层22的晶体结构与镍层20的晶体结构在层20和22之间的界面处结合，且中间层22的晶体结构与银层24的晶体结构在层22和24之间的界面处结合。层20和22之间以及层22和24之间的相互结合提供了层20和22之间、层22和24之间、以及因此镍层20和银层24之间的相对强和相对稳定的粘附，例如与银和镍之间的直接粘附相比。在一些可替代的实施例中，中间层22的(一种或多种)PGM与镍形成化合物(例如形成金属间化合物)，从而中间层22与镍层20在镍层20和中间层22之间的界面处形成化合物(例如形成金属间化合物)。
[0033]通过防止氧化层形成在镍层20和银层24之间，中间层22提供了防止脱层的屏障。特别的，由于中间层22的(一种或多种)PGM不会氧化，因此中间层22不会氧化。相应的，即使氧容易通过银层24扩散，中间层22提供了屏障，其防止有害的氧化层形成在镍层20和中间层22之间 的界面处(例如，在外镍表面28上)。通过防止氧化层形成在外镍表面28上，由中间层22提供的屏障防止了银层24从镍层20脱层。例如，通过防止氧化层形成在层22和层20之间的界面处，中间层22防止了层22与层20和24之间的结合被减弱。如本文中所使用的，“防止”氧化物和/或氧化层形成是指防止足以导致银层24的脱层的氧化层的形成。换言之，如本文中所使用的，“防止”氧化物和/或氧化层形成并不必然意味着没有氧化物形成在镍层20和银层24之间的界面处。而是，如本文中所使用的，“防止”氧化物和/或氧化层的形成可以包括不足以(例如相互间不连续)导致银层24的脱层的氧化物的局部不连续的“岛”的形成。例如，中间层22可以是多孔的，而氧化物的该些局部不连续的岛可以形成在中间层22的孔处。在一些实施例中，中间层22的每个孔必须不大于大约0.5微米，以防止足以导致银层24的脱层的氧化物的局部不连续的岛的形成。此外，在一些实施例中，中间层22的孔隙率必须使得中间层22覆盖至少大约50%的外镍表面28，以防止足以导致银层24的脱层的氧化物的局部不连续的岛的形成。
[0034]中间层22配置为防止银层24在大于150°C的温度下从镍层20脱层。特别的，中间层22防止氧化物形成在层22和层20之间的界面处，且中间层22与层20和24结合，从而中间层22与层20和24之间的结合在大于150°C的温度下保持足够强，以防止银层24从镍层20脱层。
[0035]此外，由于中间层22防止了氧化物的形成，没有必要使用在镍层20和中间层22之间的界面处、或者在中间层22和银层24之间的界面处形成金属间化合物的层。例如，已知包括金属间化合物形成层，以从而在镍层和银层之间的界面处形成金属间化合物，来提供镍层和银层之间足够强的粘附，并因此缓解由氧化层的形成导致的粘附的减弱。但是，形成金属间化合物可能是困难和/或昂贵的。例如，必须热处理电触头以充分的形成冲击层与镍层和银层之间的金属间化合物。该热处理增加了可能是相对耗时和/或昂贵的制造步骤。相应的，中间层22的(一种或多种)PGM可以减少制造电触头的成本、难度和/或时间，例如与包括镍层和银层的至少一些已知的电触头相比。
[0036]此外，由于中间层22防止了氧化，中间层22可以比包括镍层和银层的至少一些已知的电触头的冲击层要薄。例如，至少一些已知的冲击层不能防止氧化，因此需要足够的厚度来提供具有足够强的粘附的足够的金属间化合物形成，以充分缓解由任何氧化层的形成导致的镍层和银层之间的粘附的减弱。通过防止氧化层形成在层22与层20和24之间的界面处，中间层22防止了层22与层20和24之间的结合被这些氧化层减弱。与具有镍层和银层的至少一些已知的电触头的冲击层相比，中间层22的厚度1^可以因此被减少。中间层22的厚度!^可以被选择，以提供具有足够强度的层22与层20和24之间的结合，以防止银层24在大于150°C的预定温度下从镍层20脱层。
[0037]图4是示出了用于制造电触头，例如电触头10(图1和图2)或电触头110(图3)，的方法400的流程图。在402，方法400包括在电触头的内层(例如图2中示出的镍层20或图3中示出的镍层120)的外表面(例如图2中示出的外镍表面28或图3中示出的外表面128)上沉积中间层(例如图2中示出的中间层22或图3中示出的中间层122)。在402在内层的外表面上沉积中间层可以包括，在402a，将中间层的晶体结构与内层的晶体结构结合。
[0038]在402，可以使用任何工艺来在内层的外表面上沉积中间层，例如但不限于镀层工艺、喷涂工艺、溅射工艺、化学气相沉积(CVD)工艺、和/或诸如此类。可以使用任何镀层工艺来在内层的外表面上沉积中间层，例如但不限于，电镀、非电镀、和/或诸如此类。相应的，在402在内层的外表面上沉积中间层可选的包括，在40 2b使用镀层工艺来在内层的外表面上沉积中间层。
[0039]在404，方法400包括在中间层的夕卜PGM表面(例如图2中示出的夕卜PGM表面30或图3中示出的外PGM表面130)上沉积银层(例如图2中示出的银层24或图3中示出的银层124)，从而中间层在内层和银层之间延伸。在404在中间层的外PGM表面上沉积银层可以包括，在404a，将银层的晶体结构与中间层的晶体结构结合。
[0040]在404，可以使用任何工艺来在中间层的外PGM表面上沉积银层，例如但不限于镀层工艺、喷涂工艺、溅射工艺、化学气相沉积(CVD)工艺、和/或诸如此类。可以使用任何镀层工艺来在中间层的外PGM表面上沉积银层，例如但不限于，电镀、化学镀、和/或诸如此类。相应的，在404在中间层的外PGM表面上沉积银层可选的包括，在404b使用镀层工艺来在中间层的外PGM表面上沉积银层。
[0041]应当理解的是，上面的描述旨在说明，而不是限制。例如，上述实施例(和/或其方面)可彼此结合使用。此外，可以作出许多修改以使特定的情况或材料适合本发明的教导，而不偏离其范围。各种部件的尺寸、材料类型、方位，以及在此描述的各种部件的数量和位置旨在定义某些实施例的参数，而绝不是限制性的，且仅仅是示例性实施例。本领域技术人员在阅读以上描述后，在权利要求的精神和范围内的许多其他实施例和修改将是显而易见的。因此，本发明的范围应当参照所附的权利要求连同这些权利要求等效物的全部范围来确定。
【主权项】
1.一种电气部件(10)，包括: 内层(20)，具有外表面(28); 中间层(22)，包括至少一种铂族金属(PGM)，所述中间层在所述内层的所述外表面上延伸，所述中间层具有外PGM表面(30);以及 银层(24)，包括银，所述银层在所述外PGM表面上延伸，从而所述中间层在所述内层和所述银层之间延伸。2.如权利要求1所述的电气部件(10)，其中所述内层(20)是至少部分由镍制造的镍层，且所述外表面(28)是外镍表面。3.如权利要求2所述的电气部件(10)，其中所述中间层(22)和所述镍层(20)彼此结合在一起，所述中间层和所述银层彼此结合在一起。4.如权利要求2所述的电气部件(10)，其中所述至少一种PGM包括钌、铑、钯、锇，铱、或铂中的至少一种。5.如权利要求2所述的电气部件(10)，其中所述中间层(22)防止氧化层形成在所述外镍表面(28)上。6.如权利要求2所述的电气部件(10)，其中所述中间层(22)不氧化。7.如权利要求2所述的电气部件(10)，其中当所述电气部件暴露于等于或大于约150°C的温度时，所述银层(24)不脱层。8.如权利要求2所述的电气部件(10)，其中所述中间层(22)具有介于所述镍层(20)和所述银层(24)之间的厚度，所述厚度在约2纳米和约501纳米之间。9.如权利要求2所述的电气部件(10)，其中所述中间层(22)的所述至少一种PGM是单一的PGM，近似全部的所述中间层由所述单一的PGM制造。10.如权利要求2所述的电气部件(10)，其中所述电气部件具有以下特征的至少一个: 近似全部的所述镍层(20)由镍制造； 近似全部的所述中间层(22)由所述至少一种PGM制造;或者 近似全部的所述银层(24)由银制造。11.一种制造电气部件的方法，所述方法包括: 在电气部件的内层的外表面上沉积中间层，其中所述中间层包括至少一种铂族金属(PGM)并具有外PGM表面；以及 在所述中间层的所述外PGM表面上沉积银层，从而所述中间层在所述内层和所述银层之间延伸，其中所述银层至少部分由银制造。
【专利摘要】电气部件(10)，包括具有外表面(28)的内层(20)。所述电气部件(10)包括中间层(22)，所述中间层包括至少一种铂族金属(PGM)。所述中间层在所述内层的所述外表面上延伸。所述中间层具有外PGM表面(30)。所述电气部件包括银层(24)，所述银层包括银。所述银层在所述外PGM表面上延伸，从而所述中间层在所述内层和所述银层之间延伸。
【IPC分类】B32B15/01, H01R13/03
【公开号】CN105555525
【申请号】CN201480051662
【发明人】M.K.迈尔斯, H.施密特
【申请人】泰科电子公司, 泰连德国有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2014年9月3日
【公告号】CA2924488A1, US20150079421, WO2015041843A1
【技术领域】
[0001]本文所描述和/或说明的主题总体上涉及电气部件，并且更确切的，涉及具有镍层和银层的电气部件。
【背景技术】
[0002]电气部件被用于为各种应用的不同部件之间提供电气通路。提供电气通路的电气部件的例子包括电触头、电迹线、电过孔、电线等。至少一些已知的电气部件包括镍内层和在镍层上延伸的银层。但是，银和镍很少具有或不具有互溶性或相互反应，从而镍层和银层不容易相互扩散和形成相对强的结合。此外，氧容易通过银扩散。如果足够的氧到达镍层和银层之间的界面，形成在镍/银界面处的导致的氧化层可能减弱镍层和银层之间的结合，这可能导致银层从镍层脱层(delaminate)。银层的脱层不限于具有镍内层的电气部件(S卩，不限于银和镍界面)。而是，氧化可能导致银层从由其他材料制造的内层脱层(例如，银层与铜和/或另一材料的内层之间的界面)。
[0003]已知在镍层和银层之间使用最小冲击层(minimalstrike layer)(例如，酸银冲击)以强化镍层和银层之间的粘附。该冲击层可以有助于防止银层在低于约150°C的温度下脱层。但是，至少一些已知的电气部件被用于电气部件暴露于大于约150°C的温度的应用中。例如，电气部件可能用于汽车和/或航空应用中，其中电气部件的环境(例如，发动机室)暴露于大于约150°C的温度。但是，当电气部件暴露于大于约150°C的温度时，银层可能从镍层脱层。例如，在大于约150°C的温度，镍层和银层之间的粘附可能退化，足以导致由银层和镍层之间的界面处的氧化镍层的形成造成的脱层。相应地，当电气部件暴露于大于约150°C的温度时，至少一些已知电气部件的银层可能脱层。
【发明内容】
[0004]该问题通过本文所述的电气部件及电气部件的制造方法来解决。所述电气部件包括具有外表面的内层、以及包括至少一种铂族金属(PGM)的中间层。所述中间层在所述内层的外表面上延伸。所述中间层具有外PGM表面。所述电气部件包括银层，所述银层包括银。所述银层在所述外PGM表面上延伸，从而所述中间层在所述内层和所述银层之间延伸。
【附图说明】
[0005]现在将通过示例的方式参考附图来描述本发明，在附图中:
[0006]图1是电触头的一个实施例的透视图。
[0007]图2是沿图1的线2-2截取的图1中示出的电触头的横截面视图。
[0008]图3是电触头的另一个实施例的横截面视图。
[0009]图4是示出了用于制造电触头的方法的实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0010]图1是电气部件10的实施例的透视图。在示出的实施例中，电气部件10是电触头(即电气端子)，其配置为与互补的电触头(未示出)配合。但电气部件10不限于为电触头。相反，电气部件10可以是提供电气通路的任何类型的电气部件，例如但不限于，电迹线、电过孔、电线、电接触垫(即表面安装电触头)、和/或诸如此类。在本说明书的整个篇幅中电气部件10将被称为“电触头”10。
[0011 ]电触头10从配合段12延伸至安装段14。电触头10配置为在配合段12处与互补的电触头配合。电触头10的安装段14配置为安装至基板(未示出，例如电路板和/或诸如此类)、端接至电线(未示出，无论该电线是否与一个或多个其它电线聚集在电缆中)、和/或安装至另一结构。
[0012]在图1的示出的实施例中，配合段是销，其配置为接收在互补的电触头的插座内。但电触头10不限于这里所描述和/或示出的配合段12的特定实施例。相反，配合段12的销仅为示例性的。例如，在其它实施例中，配合段12可以是插座，其配置为接收互补的电触头10的销于其中。在另外的其它实施例中，例如，电触头10的配合接口 12可以包括另一种结构，例如但不限于，刀片式结构、弹簧指结构、另一种弹簧结构、和/或诸如此类。
[0013]在图1的示出的实施例中，电触头10的安装段14是压接筒管。安装段14的压接筒管配置为围绕电线(未示出)的端部压接。但电触头不限于这里所描述和/或示出的安装段14的特定实施例。相反，安装段14的压接筒管仅为示例性的。例如，在其它实施例中，安装段14可以具有与压接筒管不同的压接结构。此外，例如，安装段14可以包括焊锡尾部(soldertail)、表面安装结构、弹簧结构、压配合销(例如针眼式销和/或诸如此类)、焊锡接口、焊接接口、和/或诸如此类。
[0014]虽然电触头10示出为沿配合段12和安装段14之间的近似笔直的通路延伸，但电触头10可以具有其它形状。例如，电触头10可以包括一个或多个弯曲部(未示出)，从而配合段12和安装段14之间的电触头10的通路分别不是近似笔直的。电触头10的另一形状的一个特定示例是具有在配合段12和安装段14之间的近似90°弯曲部的电触头，从而电触头10是直角电触头。
[0015]电触头10可以配置为传导电数据信号、电力或电接地。此外，电触头10可以用于任何应用中，在任何类型的电连接器(未示出)内，和/或诸如此类。电触头10的适当的应用的示例为汽车应用、航空应用、发电应用和/或配电应用、通信应用、和/或诸如此类。在一些实施例中，电触头10被用于电触头10被暴露于大于约150°C的温度的应用中。例如，电触头10可以用于汽车和/或航空应用中，其中电触头10的环境(例如，发动机室和/或诸如此类)被暴露于大于约150°C的温度。
[0016]图2是沿图1的线2-2截取的电触头10的横截面视图。电触头10的至少一部分包括分层结构16，分层结构16具有基部18、内层20、中间层22和银(Ag)层24。如将在下文所述的，中间层22在内层20和银层24之间延伸，且中间层22由至少一种不氧化的材料制成，从而中间层22防止反应层(例如氧化层)形成在内层20上。
[0017]在图1和图2的示出的实施例中，如应当从图1的线2-2清晰可见的，电触头10的分层结构16限定电触头10的配合段12的至少一部分。分层结构16可以限定配合段12的任何量，且可以限定沿配合段12的任何(一个或多个)位置。在图1和图2的示出的实施例中，分层结构16限定近似全部的配合段12。
[0018]在一些实施例中，作为由分层结构16限定的配合段12的至少一部分的补充或替代，电触头10的一个或多个其他部分(例如安装段14)至少部分的由分层结构16限定。电触头10的该(一个或多个)其他部分的任何量、以及沿电触头10的该(一个或多个)其他部分的任意(一个或多个)位置可以由分层结构16限定。
[0019]虽然这里示出为具有圆形截面形状，但分层结构16可以包括任何其它截面形状，例如但不限于，矩形截面形状、正方形截面形状、另一种四边形截面形状、椭圆形截面形状、三角形截面形状、具有多于四个边的截面形状、和/或诸如此类。
[0020]现在参考如图2中所示的分层结构16的结构，基部18包括限定基部18的截面周界的外基部表面26。如将在下文所述的，在图1和图2的示出的实施例中，内层20在基部18的外基部表面26上延伸。基部18可以具有任何截面尺寸(例如图1和图2的示出的实施例中的任何直径)。
[0021]基部18可以由任何材料制造。在一些实施例中，基部18包括铜(Cu)。例如，基部18可以近似全部由铜制造，或可以仅部分的由铜制造。其中基部18仅部分的由铜制造的实施例的示例包括但不限于，由铜合金制造基部18、由铜包钢制造基部18、由铜制造大部分(但少于近似全部)的基部18、由铜制造等于或小于大约90%的基部18、由铜制造等于或小于大约95%的基部18、以及由铜制造大约95%和大约99%之间的基部18。可以制造基部18的铜合金的示例包括但不限于，黄铜、磷青铜、招(Al)青铜、娃(Si)青铜、铜镍(Ni)、和/或诸如此类。作为铜的补充或替代，可以制造基底18的其他材料的示例包括但不限于，锡(Sn)、锌(Zn)、铝、铁(Fe)、娃、镍、金(Au)、银、和/或诸如此类。
[0022]如图2中所示，内层20在基部18的外基部表面26上延伸。内层20包括限定内层20的截面周界的外表面28。如将在下文所述的，中间层22在内层20的外表面28上延伸。内层20可以具有任何截面厚度T。
[0023]内层20可以由能使氧化物形成在外表面28上的任何材料制造。在一些实施例中，内层20包括铜(Cu)。例如，内 层20可以近似全部由铜制造，或可以仅部分的由铜制造。其中内层20仅部分的由铜制造的实施例的示例包括但不限于，由铜合金制造内层20、由铜包钢制造内层20、由铜制造大部分(但少于近似全部)的内层20、由铜制造等于或小于大约90%的内层20、由铜制造等于或小于大约95%的内层20、由铜制造大约95%和大约99%之间的内层20。可以制造内层20的铜合金的示例包括但不限于，黄铜、磷青铜、铝(Al)青铜、硅(Si)青铜、铜镍(Ni)、和/或诸如此类。作为铜的补充或替代，可以制造内层18的其他材料的示例包括但不限于，锡(Sn)、锌(Zn)、铝、铁(Fe)、硅、镍、金(Au)、银、和/或诸如此类。
[0024]在示出的实施例中，内层20包括镍。内层20有时将在下文被提及，且有时在本文中以其它方式被称为“镍层” 20，而外表面28有时将在下文被称为“外镍层” 28。在示出的实施例中，至少大部分的镍层20由镍制造。在一些实施例中，近似全部的镍层20由镍制造。其中大部分(但少于近似全部)的镍层20由镍制造的实施例的示例包括但不限于，由镍合金制造镍层20、由镍制造等于或小于大约90%的镍层20、由镍制造等于或小于大约95%的镍层20、以及由镍制造大约95%和大约99%之间的镍层20。可以制造镍层20的镍合金的示例包括但不限于，招镍钴合金(alnico)、招镍合金(alumel)、镍络合金(chromel)、白铜(cupronickel)、银铁合金(ferronickel)、德银(german silver)、哈氏合金(hastelloy)、络镍铁合金(inconel)、蒙乃尔合金(monel metal )、镍络合金(nichrome)、镍碳(nickel-carbon)、镍络娃(nicrosi I)、镍娃(nisi I)、镍钛合金(nitinoI)、高导磁率合金(mu_metal)、坡莫合金(permalloy)、超透磁合金(supermalloy)、和/或诸如此类。
[0025]在一些实施例中，分层结构的基部18和内层20是相同的层(即限定分层结构的单一层)。例如，如上所述，分层结构16的基部18可以由镍(例如，大部分或近似全部的基部18可以由镍制造)和/或铜(例如，大部分或近似全部的基部18可以由铜制造)制造。在其中大部分或近似全部的基部18由与内层20相同的材料制成的这样的实施例中，基部18限定内层20，从而外基部表面26与外表面28是相同的表面。换言之，在一些实施例中，基部18和内层20并不限定分层结构16的分离的层，而是限定分层结构16的单一连续的层。
[0026]例如，图3是电触头110的另一实施例的横截面视图。电触头110的至少一部分包括分层结构116，分层结构116具有基部118、中间层122和银层124。基部118限定分层结构的内层120，内层120包括外表面128。中间层122在内层120的外表面128上延伸，且中间层122包括外铂族金属(PGM)表面130，银层124在外铂族金属(PGM)表面130上延伸。中间层122的结构和功能与中间层22(图2)基本上相似，因此这里将不再详细的描述。下文将详细的描述中间层22的结构和功能。
[0027]再次参考图2，中间层22在镍层20的外镍表面28上延伸。中间层22包括至少一种PGM。术语“PGM”是指在元素周期表中成组(cluster together)的六种金属元素。PGM是位于元素周期表的d块(第8族、第9族和第10族，第5周期和第6周期)的过渡金属。这六种铂族金属是钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)和铂(Pt) WGM也可以称为铂系金属(platinoid、platidise)、销方矣(platinum group、platinum family)、销金属(platinummetal)、或钼方矣元素(platinum group element，PGE)等。
[0028]中间层22包括限定中间层22的截面周界的外PGM表面30。如将在下文所述的，银层24在中间层22的外PGM表面30上延伸。如图2中所示，中间层在镍层20和银层24之间延伸截面厚度T1。中间层22的截面厚度1^可以具有任何值。中间层22的截面厚度1^的示例包括但不限于，小于大约500纳米(nm)、大约2nm和大约501nm之间、等于或小于大约50nm、以及大于或等于大约lnm。在一些实施中，中间层22的截面厚度Ti大于大约500nm。
[0029]如上文所述，中间层22包括一种或多种PGM。至少大部分的中间层22由一种或多种PGM制造。例如，中间层22可以近似全部的由一种或多种PGM制造。其中大部分(但是少于近似全部)的中间层22由一种或多种PGM制造的实施例的示例包括但不限于，由PGM合金制造中间层22、由一种或多种PGM制造等于或小于大约90%的中间层22、由一种或多种PGM制造等于或小于大约95%的中间层22、由一种或多种PGM制造大约95%和大约99%之间的中间层22。在一些实施例中，中间层22仅包括单一的PGM，无论中间层22是否还包括任何非PGM材料。由单一的PGM制造中间层22可以比由两种或更多种PGM制造中间层22更容易和/或更低廉。例如，与当中间层22仅包括单一的PGM时相比，当中间层22包括两种或更多种PGM时，在镍层20的外镍表面28上沉积(例如使用镀层工艺和/或诸如此类)中间层22会更困难和/或昂贵。此外，以及例如，与仅包括单一的PGM的物质相比，包括两种或更多种PGM的物质的购买、获得、生成、和/或诸如此类会更昂贵。在一个特定的示例性实施例中，至少95%的中间层22由铂制造，且中间层不包括任何其它PGM。
[0030]银层24在中间层22的外PGM表面30上延伸。如图2中所示以及上文所讨论的，中间层22在镍层20和银层24之间延伸，在电触头10的分层结构16内的镍层20和银层24之间延伸。银层24包括外银表面32，该外银表面32可以限定电触头10的配合段12的截面周界，这取决于是否有任何其它层在银层24的外银表面32上延伸。银层24可以具有任何截面厚度T2，截面厚度IV^以被选择以为电触头10提供预定导电率。
[0031]银层24包括银。至少大部分的银层24由银制造。在一些实施例中，近似全部的银层24由银制造。其中大部分(但少于近似全部)的银层24由银制造的实施例的示例包括但不限于，由银合金制造银层24、由银制造等于或小于大约90%的银层24、由银制造等于或小于大约95 %的银层24、以及由银制造大约95 %和大约99 %之间的银层24。可以制造银层24的银合金的示例包括但不限于，argentium纯银(argentium sterl ing si Iver)、比朗合金(billon)、不列颠银(Britannia s i I ver)、金银合金(dor ? bul I i on)、金银合金(electrum)、银金铜合金(goloid)、铀纯银(platinum sterling)、四分之一银(shibuichi) JjM^sterling silver)、西藏银(Tibetan silver)、和/或诸如此类。银层24中所包含的银的数量可以被选择，以为电触头10的配合段12提供预定电导率。
[0032]中间层22的(一种或多种)PGM是可混溶于镍和银的，从而中间层22具有至少一些与镍和银的互溶性(例如，中间层22的(一种或多种)PGM与镍和银形成连续的面心立方(FFC)固溶体)。相应的，中间层22的晶体结构与镍层20的晶体结构在层20和22之间的界面处结合，且中间层22的晶体结构与银层24的晶体结构在层22和24之间的界面处结合。层20和22之间以及层22和24之间的相互结合提供了层20和22之间、层22和24之间、以及因此镍层20和银层24之间的相对强和相对稳定的粘附，例如与银和镍之间的直接粘附相比。在一些可替代的实施例中，中间层22的(一种或多种)PGM与镍形成化合物(例如形成金属间化合物)，从而中间层22与镍层20在镍层20和中间层22之间的界面处形成化合物(例如形成金属间化合物)。
[0033]通过防止氧化层形成在镍层20和银层24之间，中间层22提供了防止脱层的屏障。特别的，由于中间层22的(一种或多种)PGM不会氧化，因此中间层22不会氧化。相应的，即使氧容易通过银层24扩散，中间层22提供了屏障，其防止有害的氧化层形成在镍层20和中间层22之间 的界面处(例如，在外镍表面28上)。通过防止氧化层形成在外镍表面28上，由中间层22提供的屏障防止了银层24从镍层20脱层。例如，通过防止氧化层形成在层22和层20之间的界面处，中间层22防止了层22与层20和24之间的结合被减弱。如本文中所使用的，“防止”氧化物和/或氧化层形成是指防止足以导致银层24的脱层的氧化层的形成。换言之，如本文中所使用的，“防止”氧化物和/或氧化层形成并不必然意味着没有氧化物形成在镍层20和银层24之间的界面处。而是，如本文中所使用的，“防止”氧化物和/或氧化层的形成可以包括不足以(例如相互间不连续)导致银层24的脱层的氧化物的局部不连续的“岛”的形成。例如，中间层22可以是多孔的，而氧化物的该些局部不连续的岛可以形成在中间层22的孔处。在一些实施例中，中间层22的每个孔必须不大于大约0.5微米，以防止足以导致银层24的脱层的氧化物的局部不连续的岛的形成。此外，在一些实施例中，中间层22的孔隙率必须使得中间层22覆盖至少大约50%的外镍表面28，以防止足以导致银层24的脱层的氧化物的局部不连续的岛的形成。
[0034]中间层22配置为防止银层24在大于150°C的温度下从镍层20脱层。特别的，中间层22防止氧化物形成在层22和层20之间的界面处，且中间层22与层20和24结合，从而中间层22与层20和24之间的结合在大于150°C的温度下保持足够强，以防止银层24从镍层20脱层。
[0035]此外，由于中间层22防止了氧化物的形成，没有必要使用在镍层20和中间层22之间的界面处、或者在中间层22和银层24之间的界面处形成金属间化合物的层。例如，已知包括金属间化合物形成层，以从而在镍层和银层之间的界面处形成金属间化合物，来提供镍层和银层之间足够强的粘附，并因此缓解由氧化层的形成导致的粘附的减弱。但是，形成金属间化合物可能是困难和/或昂贵的。例如，必须热处理电触头以充分的形成冲击层与镍层和银层之间的金属间化合物。该热处理增加了可能是相对耗时和/或昂贵的制造步骤。相应的，中间层22的(一种或多种)PGM可以减少制造电触头的成本、难度和/或时间，例如与包括镍层和银层的至少一些已知的电触头相比。
[0036]此外，由于中间层22防止了氧化，中间层22可以比包括镍层和银层的至少一些已知的电触头的冲击层要薄。例如，至少一些已知的冲击层不能防止氧化，因此需要足够的厚度来提供具有足够强的粘附的足够的金属间化合物形成，以充分缓解由任何氧化层的形成导致的镍层和银层之间的粘附的减弱。通过防止氧化层形成在层22与层20和24之间的界面处，中间层22防止了层22与层20和24之间的结合被这些氧化层减弱。与具有镍层和银层的至少一些已知的电触头的冲击层相比，中间层22的厚度1^可以因此被减少。中间层22的厚度!^可以被选择，以提供具有足够强度的层22与层20和24之间的结合，以防止银层24在大于150°C的预定温度下从镍层20脱层。
[0037]图4是示出了用于制造电触头，例如电触头10(图1和图2)或电触头110(图3)，的方法400的流程图。在402，方法400包括在电触头的内层(例如图2中示出的镍层20或图3中示出的镍层120)的外表面(例如图2中示出的外镍表面28或图3中示出的外表面128)上沉积中间层(例如图2中示出的中间层22或图3中示出的中间层122)。在402在内层的外表面上沉积中间层可以包括，在402a，将中间层的晶体结构与内层的晶体结构结合。
[0038]在402，可以使用任何工艺来在内层的外表面上沉积中间层，例如但不限于镀层工艺、喷涂工艺、溅射工艺、化学气相沉积(CVD)工艺、和/或诸如此类。可以使用任何镀层工艺来在内层的外表面上沉积中间层，例如但不限于，电镀、非电镀、和/或诸如此类。相应的，在402在内层的外表面上沉积中间层可选的包括，在40 2b使用镀层工艺来在内层的外表面上沉积中间层。
[0039]在404，方法400包括在中间层的夕卜PGM表面(例如图2中示出的夕卜PGM表面30或图3中示出的外PGM表面130)上沉积银层(例如图2中示出的银层24或图3中示出的银层124)，从而中间层在内层和银层之间延伸。在404在中间层的外PGM表面上沉积银层可以包括，在404a，将银层的晶体结构与中间层的晶体结构结合。
[0040]在404，可以使用任何工艺来在中间层的外PGM表面上沉积银层，例如但不限于镀层工艺、喷涂工艺、溅射工艺、化学气相沉积(CVD)工艺、和/或诸如此类。可以使用任何镀层工艺来在中间层的外PGM表面上沉积银层，例如但不限于，电镀、化学镀、和/或诸如此类。相应的，在404在中间层的外PGM表面上沉积银层可选的包括，在404b使用镀层工艺来在中间层的外PGM表面上沉积银层。
[0041]应当理解的是，上面的描述旨在说明，而不是限制。例如，上述实施例(和/或其方面)可彼此结合使用。此外，可以作出许多修改以使特定的情况或材料适合本发明的教导，而不偏离其范围。各种部件的尺寸、材料类型、方位，以及在此描述的各种部件的数量和位置旨在定义某些实施例的参数，而绝不是限制性的，且仅仅是示例性实施例。本领域技术人员在阅读以上描述后，在权利要求的精神和范围内的许多其他实施例和修改将是显而易见的。因此，本发明的范围应当参照所附的权利要求连同这些权利要求等效物的全部范围来确定。
【主权项】
1.一种电气部件(10)，包括: 内层(20)，具有外表面(28); 中间层(22)，包括至少一种铂族金属(PGM)，所述中间层在所述内层的所述外表面上延伸，所述中间层具有外PGM表面(30);以及 银层(24)，包括银，所述银层在所述外PGM表面上延伸，从而所述中间层在所述内层和所述银层之间延伸。2.如权利要求1所述的电气部件(10)，其中所述内层(20)是至少部分由镍制造的镍层，且所述外表面(28)是外镍表面。3.如权利要求2所述的电气部件(10)，其中所述中间层(22)和所述镍层(20)彼此结合在一起，所述中间层和所述银层彼此结合在一起。4.如权利要求2所述的电气部件(10)，其中所述至少一种PGM包括钌、铑、钯、锇，铱、或铂中的至少一种。5.如权利要求2所述的电气部件(10)，其中所述中间层(22)防止氧化层形成在所述外镍表面(28)上。6.如权利要求2所述的电气部件(10)，其中所述中间层(22)不氧化。7.如权利要求2所述的电气部件(10)，其中当所述电气部件暴露于等于或大于约150°C的温度时，所述银层(24)不脱层。8.如权利要求2所述的电气部件(10)，其中所述中间层(22)具有介于所述镍层(20)和所述银层(24)之间的厚度，所述厚度在约2纳米和约501纳米之间。9.如权利要求2所述的电气部件(10)，其中所述中间层(22)的所述至少一种PGM是单一的PGM，近似全部的所述中间层由所述单一的PGM制造。10.如权利要求2所述的电气部件(10)，其中所述电气部件具有以下特征的至少一个: 近似全部的所述镍层(20)由镍制造； 近似全部的所述中间层(22)由所述至少一种PGM制造;或者 近似全部的所述银层(24)由银制造。11.一种制造电气部件的方法，所述方法包括: 在电气部件的内层的外表面上沉积中间层，其中所述中间层包括至少一种铂族金属(PGM)并具有外PGM表面；以及 在所述中间层的所述外PGM表面上沉积银层，从而所述中间层在所述内层和所述银层之间延伸，其中所述银层至少部分由银制造。
【专利摘要】电气部件(10)，包括具有外表面(28)的内层(20)。所述电气部件(10)包括中间层(22)，所述中间层包括至少一种铂族金属(PGM)。所述中间层在所述内层的所述外表面上延伸。所述中间层具有外PGM表面(30)。所述电气部件包括银层(24)，所述银层包括银。所述银层在所述外PGM表面上延伸，从而所述中间层在所述内层和所述银层之间延伸。
【IPC分类】B32B15/01, H01R13/03
【公开号】CN105555525
【申请号】CN201480051662
【发明人】M.K.迈尔斯, H.施密特
【申请人】泰科电子公司, 泰连德国有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2014年9月3日
【公告号】CA2924488A1, US20150079421, WO2015041843A1
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