JPH02270217A

JPH02270217A - 絶縁電線

Info

Publication number: JPH02270217A
Application number: JP9209189A
Authority: JP
Inventors: Shinji Inasawa; 信二稲澤; Mitsuyuki Kobayashi; 小林　光行
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1989-04-11
Filing date: 1989-04-11
Publication date: 1990-11-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、絶縁電線に関し、特に高真空機器や高温使
用機器等の高真空の環境下、または高温度の環境下にお
いて用いられる配線用電線や巻線用電線等の絶縁電線に
関するものである。

［従来の技術］絶縁電線は、加熱設備や火災報知器などの高温下におけ
る安全性が要求される設備に使用されることがある。ま
た、絶縁電線は、自動車内の高温度に加熱される環境下
においても用いられる。このような絶縁電線としては、
従来から、導体にポリイミドやフッ素系樹脂等の耐熱性
有機樹脂が被覆された絶縁電線が使用されている。

高い耐熱性が要求される用途や、高い真空度が要求され
る環境下で使用される場合には、有機物被覆だけでは、
耐熱性やガス放出性等の点で不十分である。そこで、セ
ラミックス製のガイシ管に導体が通された型式の絶縁電
線や、酸化マグネシウムなどの金属酸化物微粒子が詰め
られた、ステンレス合金等からなる耐熱合金製の管に導
体が通された型式のＭ！ケーブル（Ｍｉｎｅｒａｌ　　
ｌｎ５ｕｌａｔｅｄ　　Ｃａｂｌｅ）などが、そのよう
な用途に使用されてきた。

また、耐熱性とともに可撓性が要求される絶縁電線とし
ては、ガラス繊維が紡織されたものを絶縁部材として使
用するガラス編組絶縁電線などが挙げられる。

［発明が解決しようとする課題］上記のような耐熱性を有する有機樹脂が被覆された絶縁
電線においては、絶縁性が保たれ得る最高の温度は、高
々２００℃程度である。そのため、２００℃以上の高い
温度下において絶縁性の保証が要求される用途には、こ
のような有機物絶縁被覆電線を使用することはできなか
った。

また、セラミックス製のガイシ管を用いて耐熱性が高め
られた絶縁電線は、可撓性に乏しい等の欠点を有する。

Ｍｌケーブルは耐熱性の合金管と導体とによって構成さ
れるため、ケーブルの外径が大きくなる。そのため、Ｍ
Ｉケーブルは、耐熱性の合金管内に通される導体が許容
する電力量に対して、相対的に大きな断面を有するケー
ブルとなる。また、Ｍ１ケーブルの外層は耐熱性合金管
によって構成されるため、良好な可撓性を有する。

しかしながら、ボビン等にコイル状に巻かれる巻線用電
線として用いるためには、耐熱合金製の管を所定の曲率
で曲げる必要がある。このとき、耐熱合金製の管に施さ
れる曲げ加工は困難さを伴う。

また、Ｍ１ケーブルをコイル状に巻く場合、導体に比べ
て、その外層の管が太いので、巻線密度を向上させるこ
とは困難である。

さらに、可撓性とともに耐熱性が備えられたガラス編組
絶縁電線を用いる場合、用途に応じて所定の形状に配置
するとき、ガラス繊維からガラスの粉塵が発生するとい
う問題がある。このガラス粉塵は、ガスの吸着源となり
得る。そのため、高い真空度が要求される環境下でガラ
ス編組絶縁電線を用いると、ガラス粉塵によって提供さ
れるガス吸着源のために、高い真空度を保つことが不可
能であった。

一方、従来から、耐熱性、絶縁性、熱放散性の良好な絶
縁電線として、アルミニウムあるいはアルミニウム合金
の線材に陽極酸化処理を施した、いわゆるアルマイト電
線が存在する。このアルマイト電線においては、その基
材がアルミニウム１種に限定される。また、その基材上
に形成される無機絶縁層も酸化アルミニウムに限定され
る。そのため、種々の用途に適した基材と無機絶縁層と
の組合わせを選定することができないという問題があっ
た。

そこで、この発明は上記の問題点を解消するためになさ
れたもので、以下の事項を備えた絶縁電線を提供するこ
とを目的とする。

（ａ）　　高温度の環境下において高い絶縁性を有する
こと。

（ｂ）　　可撓性に優れていること。

（Ｃ）　　ガス吸着源を備えていないこと。

（ｄ）　　種々の用途に適した基材と無機絶縁層との組
合わせを選ぶことができること。

［課題を解決するための手段］この発明に従った絶縁電線は、基材と、合金層と、陽極
酸化層と、酸化物絶縁層とを備えている。

基材は、外表面を有し、導体を含む。合金層は、基材の
外表面上に形成され、銅と亜鉛を含む。陽極酸化層は、
合金層に形成されている。酸化物絶縁層は、ゾル−ゲル
法によって陽極酸化層の上に形成されている。

合金層は、パイプ嵌合法によって形成されるのが好まし
い。基材は、高い導電性とコスト低減との観点から、銅
または銅合金が用いられるのが好ましい。酸化物絶縁層
は、酸化珪素または酸化アルミニウムを含むのが好まし
い。

銅からなる基材の外表面上に銅と亜鉛の合金層を形成す
るとき、銅の外表面に亜鉛を溶融めっきした後、加熱拡
散処理を行なうことによって、その合金層を形成しても
よい。また、銅と亜鉛の合金層の上への陽極酸化層の形
成において、珪酸ナトウリム、または珪酸リチウムを含
む電解液が用いられてもよい。酸化物絶縁層の形成は、
金属または半金属のアルコキシド、またはカルボン酸エ
ステルを有機溶媒に溶解した溶液を陽極酸化層の上に塗
布し、その金属または半金属を含む酸化物の薄膜を形成
することが好ましい。

［発明の作用効果］銅からなる導体の表面上にセラミックスの薄膜を直接、
形成した絶縁電線においては、絶縁層として機能するセ
ラミックス薄膜の基材に対する付着力が不十分である。

たとえば、銅からなる基材上に酸化珪素の薄膜を化学的
気相薄膜成長法（ＣＶＤ法）によって形成した場合、手
で擦っただけでも、その薄膜が剥離する場合がある。こ
のことは、本願発明者等の知見による。

そこで、この発明においては、基材の外表面上に、銅と
亜鉛を含む合金層が形成される。この合金層には陽極酸
化層が形成される。陽極酸化層の形成は、合金層が形成
された基材を陽極とし、適当な電解液中において電圧を
印加することによって行なわれる。これによって、陽極
酸化が行なわれ、合金層の表面に強固な半導体性の酸化
膜が形成される。この陽極酸化層の上には、絶縁性の酸
化物セラミックスが、良好な密着性を有する層として付
着する。

陽極酸化層の上には、溶液法であるゾル−ゲル法によっ
て絶縁性酸化物層が形成されている。ゾル−ゲル法とは
、形成されるべき外表面に、アルコキシドを加水分解お
よび脱水縮合させた溶液を塗布し、その溶液から膜を形
成する方法である。

このとき、金属または半金属の化合物としてのアルコキ
シドを有機溶媒に溶解し、加水分解および脱水縮合させ
た溶液が陽極酸化層の上に塗布される。さらに、この有
機溶媒の揮発と残留有機物質の除去のために、塗布層は
、室温より高い温度で放置される必要がある。しかしな
がら、この放置される雰囲気の温度は、基材を構成する
金属の融点以上の高温度であってはならない。

ゾル−ゲル法によって形成される酸化物絶縁層は、セラ
ミックス化された酸化物である。この酸化物は、ゾル−
ゲル法において酸素気流中の雰囲気下で加熱処理される
ことによって形成されるのが好ましい。陽極酸化層の上
に塗布された溶液中に含まれる化合物の分解は、５００
℃程度の温度で完全に終了する。しかし、それ以上の温
度で加熱処理された場合、陽極酸化層を構成する金属と
、塗布された溶液中に含まれる金属または半金属との反
応が促進されることによって、陽極酸化層と酸化物絶縁
層との間の付着力が向上する。

このようにして、セラミックス化された酸化物絶縁層は
、５００℃以上の高温下においても優れた耐熱絶縁性を
示す。また、陽極酸化層と合金層とは、基材を構成する
導体との密着性に優れている。そのため、導体の外表面
に直接、ゾル−ゲル法によって酸化物絶縁層を形成する
場合に比べて、酸化物絶縁層と基材の外表面との間の付
着力が向上する。したがって、この発明によって提供さ
れる絶縁電線は、耐熱絶縁性を備えるとともに、良好な
可撓性をも有する。

さらに、導体の外表面上に形成される合金層、陽極酸化
層と酸化物絶縁層とは、平滑な外表面を有する。そのた
め、膜厚に比例した高い絶縁破壊電圧を得ることができ
るとともに、ガスの吸着源を減少させることが可能であ
る。

また、この発明においては、基材と酸化物絶縁層との間
には、その表面に陽極酸化層が形成された合金層が存在
する。そのため、この陽極酸化層を介して、種々の用途
に適した基材と無機絶縁層との組合わせを選定すること
ができる。

なお、絶縁層の形成には、溶液を使用する方法が用いら
れるため、簡単な設備で、かつ高速で線状の基材にコー
ティングすることが可能である。

［実施例］実施例１（ａ）　　電解研摩処理パイプ嵌合法によって作製された線径２．ＯｍｍφのＣ
ｕ６５重量％−Ｚｎ３５重量％／銅クラッド線の外表面
に電解研摩処理が施された。このとき、用いられるクラ
ッド線は、外層が肉厚１００μｍのＣｕ６５重量％−Ｚ
ｎ３５重量％の層で、芯材が銅であった。電解液として
は、リン酸：水−１：１の体積比の溶液が用いられた。

電解研摩の条件は、浴電流が１００Ａ／ｄｍ２であった
。

（ｂ）　　ゾル−ゲル法に用いられるコーティング溶液
の作製テトラブチルオルトシリケイト：水：イソブロビルアル
コール−８：　３２　：　６０のモル比で混合した溶液
に、硝酸をテトラブチルオルトシリケイトに対し、１０
０分の３モルの割合で添加した。

その後、温度８０℃で２時間、この溶液を加熱攪拌した
。これにより、ゾル−ゲル法に用いられるコーティング
溶液が合成された。

（ｃ）　　陽極酸化層の形成（ａ）で準備された線材を、温度１０℃に保持された電
解液中に浸漬した。用いられる電解液は、水酸化ナトリ
ウム：純水−１＝１の重量比で混合された溶液であった
。その後、線材に正の電圧を印加し、浴温７０℃、浴電
流１．０９Ａ／ｄｍ２の条件で１０分間、Ｃｕ６５重二
％−Ｚｎ３５重量％の層の外表面を陽極酸化した。この
ようにして、線材の外表面に陽極酸化膜が約３０μｍ程
度の膜厚で形成された。得られた線材を温度２００℃の
真空中において乾燥した。

（ｄ）　　酸化物絶縁層の形成（Ｃ）によって得られた線材を（ｂ）のコーティング溶
液に浸漬した。このようにしてコーティング溶液が外表
面に塗布された線材に、温度４゜０℃で１０分間加熱す
る工程を１０回施した。最後に、この線材を温度５００
℃の大気中で１０分間加熱した。

以上のようにして得られた絶縁被覆電線は、第１図に示
されている。第１図は、この発明に従った絶縁電線の横
断面を示す断面図である。第１図を参照して、銅芯！１
０の外表面上にＣｕ−Ｚｎ合金層１１を有するクラッド
線を基材として使用した。このＣｕ−Ｚｎ合金層１１の
外表面上に陽極酸化層１２が形成されている。この陽極
酸化層１２の上には、ゾル−ゲル法により酸化珪素層１
３が形成されている。また、上記実施例１によれば、陽
極酸化層１２と酸化珪素層１３とによって構成される絶
縁層の膜厚は４０μｍ程度であった。

得られた絶縁電線の絶縁性を評価するために絶縁破壊電
圧を測定した。室温下においては、その絶縁破壊電圧は
１．６ｋＶであり、５００℃の温度下においては９００
■であった。また、直径５ｃｍの円筒の外周面上に、こ
の絶縁電線を巻付けても、絶縁層に亀裂が発生しなかっ
た。

実施例２（ａ）　　合金層の形成線径２ｍｍφの銅線の外表面上に、溶融めっき法によっ
てＺｎ層が５０μｍの膜厚で形成された。

その後、温度３５０℃の真空中において５時間、この銅
線を加熱処理した。これにより、表面層のＺｎは気化し
、銅線の外表面にＺｎが拡散したＣｕ−Ｚｎ合金層が６
μｍの膜厚で形成された。

（ｂ）　　ゾル−ゲル法に用いられるコーティング溶液
の作製トリブトキシアルミニウム：トリエタノールアミン：水
：イソブロビルアルコール−５：１０：５：８０のモル
比で混合された溶液を、温度５０℃で１時間、加熱攪拌
した。それにより、ゾル−ゲル法に用いられるコーティ
ング溶液が合成された。

（ｃ）　　陽極酸化層の形成（ａ）で準備された線材を、温度１０℃に保持された電
解液中に浸漬した。電解液としては、水酸化ナトリウム
：純水−１：１の重量比で混合された溶液が用いられた
。その後、線材に正の電圧を印加し、浴温７０℃浴電流
１．９７Ａ／ｄｍ２の条件で１０分間、Ｃｕ−Ｚｎ合金
層の外表面を陽極酸化した。このようにして、線材の外
表面に陽極酸化膜が約１０μｍ程度の膜厚で形成された
。

得られた線材を温度２００℃の真空中において乾燥した
。

（ｄ）　　酸化物絶縁層の形成（Ｃ）によって得られた線材を（ｂ）のコーティング溶
液に浸漬した。このようにしてコーティング溶液が外表
面に塗布された線材に、温度４００℃で１０分間加熱す
る工程を１０回施した。最後に、この線材を温度５００
℃の酸素気流中で１０分間加熱した。

以上のようにして得られた絶縁被覆電線は、第２図に示
されている。第２図は、この発明に従った絶縁電線の別
の実施例の横断面を示す断面図である。第２図を参照し
て、銅線２０の外表面にＺｎが拡散したＣｕ−Ｚｎ合金
層２１が形成されている。このＣｕ−Ｚｎ合金層２１の
上には、陽極酸化層２２が形成されている。陽極酸化層
２２の上には、ゾル−ゲル法によって酸化アルミニウム
層２３が形成されている。また、上記実施例２によれば
、陽極酸化層２２と酸化アルミニウム層２３とによって
構成される絶縁層の膜厚は２０μｍ程度であった。

得られた絶縁電線の絶縁性を評価するために絶縁破壊電
圧を測定した。室温下においては、その絶縁破壊電圧は
８００ｖであり、５００℃の温度下においては６００ｖ
であった。また、直径２ｃｍの円筒の外周面上に、この
絶縁電線を巻付けても、絶縁層に亀裂が発生しなかった
。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、この発明に従った絶縁電線の横断面
を実施例１．２に対応して示す断面図である。図において、１０は銅芯線、１１．２１はＣｕ−Ｚｎ合
金層、１２．２２は陽極酸化層、１３は酸化珪素層、２
３は酸化アルミニウム層である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）外表面を有し、導体を含む基材と、前記基材の外表面上に形成され、銅と亜鉛を含む合金層
と、前記合金層に形成された陽極酸化層と、前記陽極酸化層の上にゾル−ゲル法によって形成された
酸化物絶縁層とを備えた、絶縁電線。
（２）前記合金層は、パイプ嵌合法によって形成される
合金層を含む、請求項１に記載の絶縁電線。
（３）前記基材は、銅および銅合金のうち、いずれかを
含む、請求項１に記載の絶縁電線。
（４）前記酸化物絶縁層は、酸化珪素および酸化アルミ
ニウムのうち、いずれかを含む、請求項１に記載の絶縁
電線。