JPH03245409A - 絶縁電線 - Google Patents

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、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去れている。

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形式の絶縁電
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
体が通された形式のＭｌケーブル（Ｍｉｎｅｒａｌ　　
１ｎｓｕｌａｔｅｄ　　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
ｌ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、耐熱合金製の管に曲げ
られ曲げ加工は困難さを伴う。また、ＭＩ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は不可
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。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点があった
。

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、硫化ニッケル含
有層と、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。硫化ニッケル含有
層は、基材の外表面上に形成された、硫化ニッケル層、
および硫化ニッケル層と酸化ニッケル層とを含む複合層
のうち、いずれかの層である。

酸化物絶縁層は、硫化ニッケル含有層の上に形成されて
いる。硫化ニッケル層、および硫化ニッケル層と酸化ニ
ッケル層とを含む複合層のうち、いずれかの硫化ニッケ
ル含有層は、電気化学的手法によって形成されることが
好ましい。ここで、電気化学的手法とは、たとえば電解
メツキ法等をいう。酸化物絶縁層を施す下地層は、密着
層として好ましく機能するためには、ニッケル硫化物も
しくは表面が酸化されて酸化物になったものであればよ
い。基材は、高い導電性とコスト低減の観点から、銅ま
たは銅合金が用いられるのが好ましい。

［発明の作用効果〕 銅または銅合金等の導体の上には、クロムメツキ層が良
好な密着層として形成されることは知られている。しか
しながら、ゾル−ゲル法による酸化珪素等の絶縁性酸化
物セラミックスは、ニッケルメッキ層に対して、はとん
ど付着性を示さない。

これは、本願発明者等の知見に基づくものである。

また、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系珪素の薄膜
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、最外
層に硫化ニッケル層を有する層が形成される。この硫化
ニッケル層の上には、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。

上記硫化ニッケル層は、電解メツキ法等の電気化学的手
法により形成することができる。

この硫化ニッケル層は、めっき条件にもよるが、黒色の
凹凸が多い表面層を形成する。また、硫化ニッケル層の
周囲には酸化物層が形成されるので、より高い付着性を
得るためには、あらかじめ硫化ニッケル層の表面を加熱
処理により酸化物に変化させておいてもよい。

また、基材表面の酸化を防止するために、基材の表面上
に、ニッケル、クロム、および銀のうちの少なくとも１
種類の金属層を電解メツキ法で形成させてもよい。

この発明では、硫化ニッケル含有層の上に、金属酸化物
の前駆体溶液を塗布することにより、絶縁性酸化物層を
形成している。この明細書でいう金属酸化物の前駆体溶
液は、金属有機化合物から調製される溶液であり、大別
して以下の２種類のタイプのものが含まれる。

第１のタイプの前駆体溶液は、金属アルコキシドおよび
金属のアセテートなどの加水分解可能な金属−酸素−有
機基結合を含む化合物を加水分解反応および脱水縮合反
応させることにより生成した溶液である。この溶液には
、アルコール等の有機溶液、金属アルコキシド等の原料
化合物、加水分解反応に必要な水及び触媒が含まれてい
てもよい。また、無機塩より生成する水酸化物ゾルと異
なり、アルコキシド等の有機残基を含んでいる場合が多
い。

第２のタイプの前駆体溶液は、金属の有機酸塩などの金
属有機化合物を適当な６機溶媒に溶解した溶液である。

このタイプの前駆体溶液を用いる方法では、塗布後に加
熱して熱分解することにより金属酸化物を生成させる。

このため、用いる金属有機化合物の分解温度はその沸点
やあるいは昇華点よりも低いことが必要である。

なお、この明細書でいう金属有機化合物は、たとえばＪ
ｏｕｒｎａｌ　　ｏｆ　　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　　５ｃ
ｉｅｎｃｅ　　１２　（１９７７）１２０３〜１２０８
頁に記載された”ｍｅｎｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ　　ｃ
ｏｍｐｏｕｎｄｓ’と同様の概念である。

さらに、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
。

金属酸化物の前駆体溶液から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、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。硫化ニッケル含
有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。しかしながら
、それ以上の温度で加熱処理された場合、硫化ニッケル
含有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、
硫化ニッケル含有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、硫化ニッケル含有層は、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、金属酸化物の前駆体溶
液を塗布し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、硫化ニッケル含有層上に形成される酸化物絶縁
層は、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
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の間に
は、硫化ニッケル含有層が形成されている。このため、
硫化ニッケル含有層を介して、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 硫酸ニッケル７５ｇ／Ｌニッケルアンモニウム明界４５
ｇ／Ｌ硫酸亜鉛３８ｇ／之、およびロダンソーダ１５ｇ
／ｆＬの電解浴中に、線径１゜Ｏｍｍφの銅線を基材と
して浸漬し、この基材を陰極として、電流密度２ＯＡ／
ｄｍ２、浴温５５℃で硫化ニッケルめっきを行ない、基
材の銅線の外表面に硫化ニッケルめっき層を形成させた
。

ジルコニウムブトキシド１０モル％とエタノールアミン
２０モル％のｎ−ブタノール溶液に、ジルコニウムブト
キシドに対して２．１倍モルの水をジエチレングリコー
ルモノメチルエーテルで希釈したものを加え、これに平
均粒度５μｍの天然マイカ（雲母粉末）を１０重量％混
合して塗布溶液を調整した。この塗布溶液を、硫化ニッ
ケルめっき層を形成した銅線の上に塗布して焼成し、マ
イカ・ジルコニア複合無機絶縁層を形成させた。焼成は
大気中で５００℃で行なった。

第１図は、以上のようにして得られた絶縁電線の断面図
である。第１図を参照して、銅線である基材１上には硫
化ニッケル層２が形成されており、この硫化ニッケル層
２の上には、マイカ◆ジルコニア複合無機絶縁層３が形
成されている。

得られた絶縁電線から、長さ３０ｃｍのサンプルを採取
した。約５０ｍｍの間隔を隔てて４箇所に約１０ｍｍの
長さの部分に、厚さ０．０２ｍｍの白金箔を密接に巻付
け、導体−金属箔間に６０Ｈｚの交流電圧を印可したと
ころ、１５ｋＶで絶縁破壊した。

この絶縁電線を真空度ｌＸｌ０−’Ｔｏｒｒの雰囲気中
において温度３００℃で１０分間保持した後、室温まで
冷却するという加熱サイクルを１０回行なった。この加
熱サイクル後の絶縁電線の絶縁破壊試験を行なったとこ
ろ、１５ｋＶの絶縁破壊電圧が維持された。

さらに、この絶縁電線を直径２０ｍｍの円筒に巻付けた
後、この円筒を抜取ることによりコイル状に形成した。

このコイル状の絶縁電線を用いて、絶縁破壊電圧を行な
ったところ、１５ｋＶの絶縁破壊電圧が維持された。

以上のケースから明らかなように、この発明に従う実施
例の絶縁電線は、高温度の環境下においても高い絶縁性
を有し、また可撓性に優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に従う一実施例を示す断面図である
。 図において、１は基材、２は硫化ニッケル層、３はマイ
カ・ジルコニア複合無機絶縁層を示す。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）外表面を有し、導体を含む基材と、前記基材の外
   表面上に形成された、硫化ニッケル層、および酸化ニッ
   ケル層と硫化ニッケル層とを含む複合層のうち、いずれ
   かの硫化ニッケル含有層と、 前記硫化ニッケル含有層の上に、金属酸化物の前駆体溶
   液を塗布することによって形成された酸化物絶縁層とを
   備える、絶縁電線。
2. （２）前記硫化ニッケル層は、電解めっき法によって形
   成される、請求項１に記載の絶縁電線。
3. （３）前記複合層は、電解めっきにより形成された硫化
   ニッケル層を酸化することによって形成される、請求項
   １に記載の絶縁電線。
4. （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、のうち少なくとも一つを含む、請求項１に記載
   の絶縁電線。
5. （５）前記基材は、銅及び銅合金のうち、いずれかを含
   む、請求項１に記載の絶縁電線。
6. （６）前記基材は、表面上にニッケル、クロム、銀の少
   なくとも１種類の層を電解めっき法にて施した、請求項
   １に記載の絶縁電線。