概要
軽量化ニーズの高まりにより、自動車用ハーネスでは銅端子とアルミ電線など異種金属の組み合わせが増えていますが、電位差による電食（ガルバニック腐食）や熱起電力による誤差リスクを伴います。放置すると接触抵抗の上昇や断線につながるため、設計者・品質保証担当者は接続構造とめっき仕様、環境条件を含めた総合的な対策が求められます。本ページではリスクの発生メカニズムと代表的な対策を解説します。
銅とアルミなど異種金属接続のリスク
銅とアルミニウムのように標準電極電位が大きく異なる金属を直接接触させると、水分や電解質が介在する環境下で電位の低い金属（多くの場合アルミニウム側）が優先的に腐食するガルバニック腐食（電食）が進行します。自動車のエンジンルームや車体外部は温湿度変化や塩分・飛来水にさらされるため、このリスクは特に高くなります。腐食が進行すると接触面積が減少し、接触抵抗の上昇、発熱、最終的には断線・接続不良に至る可能性があります。
電食（ガルバニック腐食）のメカニズム
電食は、異種金属間の電位差、電解質（水分・塩分）の存在、電気的な接続の3条件がそろったときに進行する電気化学的な腐食現象です。銅とアルミニウムの組み合わせは電位差が比較的大きいため、防水・防湿対策が不十分な接続部では短期間でも腐食が進行するおそれがあります。防止にはSn（スズ）やNiなどの中間層めっきによるバリア形成、シール構造による水分侵入防止、接続部の完全な絶縁被覆などが有効です。
熱起電力による誤差リスク
腐食リスクに加えて、銅とアルミニウムはゼーベック係数にも差があるため、接続部に温度差が生じると熱起電力が発生します。パワー系配線では大きな問題になりにくい一方、電圧・電流を精密に検出するセンサ配線や制御信号系では、この熱起電力が測定誤差要因となる場合があるため、あわせて考慮が必要です。
対策方法
- 接続部にSn・Niなどの中間層めっきを施し、異種金属の直接接触を防ぐ
- 接続部を樹脂封止・熱収縮チューブ等で完全にシールし、水分・塩分の侵入を防止する
- コネクタハウジング内の防水構造（シール性・IP性能）を確保する
- 定期的な外観検査・接触抵抗測定により腐食進行の兆候を早期に検出する
- 長期使用を想定した環境試験（腐食・温湿度サイクル等）による接続信頼性の事前検証
関連する試験
よくある質問
銅とアルミの接続はすべて危険ですか？
直接接触かつ水分・塩分にさらされる環境では電食リスクが高まりますが、適切な中間層めっきやシール構造を用いることでリスクは大幅に低減できます。設計・製造段階での対策実施が前提となります。
電食が進行するとどのような不具合が起きますか？
接触面積の減少による接触抵抗の上昇、発熱、電圧降下の増大、最終的には接続部の断線や機能不良につながるおそれがあります。特に電流容量の大きい回路では発熱による二次被害のリスクも高まります。
異種金属接続のリスクはどのような試験で確認できますか？
塩水噴霧やガス腐食試験など腐食環境を模擬した試験により腐食進行の傾向を確認し、あわせて接触抵抗測定により電気的な劣化度合いを定量的に評価する方法が一般的です。
熱起電力リスクは腐食対策だけで解決しますか？
いいえ。腐食対策（めっき・シール）は電食防止が主目的であり、熱起電力対策には温度勾配の低減や回路側でのキャンセル手法など別のアプローチが必要です。両者は別の観点として設計時に考慮する必要があります。
株式会社フォスターについて
株式会社フォスターは三重県に拠点を置き、自動車部品（コネクタ・ハーネス・圧着端子）の受託試験を中心に20年以上の実績を有しております。環境試験、電気特性試験、機械的特性試験など幅広い評価に対応し、お客様の品質保証・開発をサポートしています。