JPH04286807A - 絶縁部材 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高真空機器や高温使
用機器などに用いられる配線用電線や巻線用電線などの
絶縁部材に関するものである。

【０００２】

【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おいて用い
られる場合がある。また自動車内の高温度に加熱される
環境下において用いられる場合もある。このような高温
の環境において用いられる絶縁電線としては、従来から
、導体にポリイミドやフッ素樹脂等の耐熱性有機樹脂を
被覆した絶縁が使用されている。

【０００３】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、上述のよ
うな有機物被覆だけでは、耐熱性やガス放出性の点で不
十分な場合がある。

【０００４】そこで、このような用途に使用されるもの
として、セラミックス製碍子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ＭＩケーブルなどが知られて
いる。

【０００５】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
部材として用いたガラス編組絶縁電線などが知られてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、有機樹
脂を被覆した絶縁電線では、絶縁性が保たれる最高温度
は、たかだか２００℃程度である。このため、２００℃
以上の高い温度において絶縁性の保証が要求される用途
には、このような有機物被覆絶縁電線を使用することが
できなかった。

【０００７】またセラミックス製の碍子管を用いた絶縁
電線では、可撓性に乏しい等の欠点を有している。また
ＭＩケーブルは、耐熱性の合金管と導体とによって構成
されているため、ケーブルの外径が大きくなる。このた
め、ＭＩ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。このＭＩケーブルを合金等にコイル
状に巻く巻線用電線として使用するためには、耐熱合金
製の管を所定の曲率で曲げる必要があるが、ＭＩケーブ
ルはこのように大きな断面を有しているため、曲げ加工
が困難であるという問題を有している。またＭＩケーブ
ルはその径が太いので、巻線密度を向上させることが困
難であるという問題も有している。

【０００８】ガラス編組絶縁電線の場合には、用途に応
じて所定の形状に配置しようとするときに、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、ガスの吸着点となり得るため、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適用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になる。

【０００９】一方、従来から、耐熱性および絶縁性の良
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
イト電線が知られている。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。このため、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ぶことができないという問題があっ
た。

【００１０】また、従来の絶縁電線に共通する問題点と
して、熱の放散性が不十分であり、大電力を電線に通電
した際に被覆の保温性のために電線温度が上昇しやすい
という問題があった。

【００１１】この発明は、上記の従来の絶縁電線の問題
点を解消するためなされたものであり、以下の事項を備
えた絶縁電線を提供することを目的としている。

【００１２】（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）　　皮膜の熱伝導率が高いこと

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明に従う絶縁電線
は、導体を含む基材と、基材の外表面上に形成された酸
化クロム含有層と、酸化クロム含有層の上に形成された
窒化アルミニウム層とを備えている。

【００１４】この発明において、窒化アルミニウム層は
、アルキルアミノアルミニウムの熱分解により形成する
ことが好ましい。

【００１５】窒化アルミニウム層は、酸化クロム含有層
の上に形成される。この発明において、酸化クロム含有
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、電気めっき法および
無電解めっき法をいう。特に好ましくは、この発明にお
いては電気めっき法で酸化クロム含有層を形成する。

【００１６】この発明において、窒化アルミニウム層の
下地層となる酸化クロム含有層は、その最外層の部分が
窒化アルミニウム層の密着層として機能することが好ま
しい。このためには、ＣｒＯ３−ｘ　（１．５≦ｘ≦２
．５）の組成を酸化クロム含有層の最外層の部分が有し
ていることが好ましい。電気化学的手法により形成され
る酸化クロム含有層は、このように密着性のよい最外層
を有している。

【００１７】この発明において、基材は、導電性および
コストの面から、銅または銅合金であることが好ましい
。またより高温での用途を考慮した場合には、ニッケル
、クロム、銀、鉄もしくはステンレスなどの鉄合金、ま
たはチタンもしくはチタン合金などの層を表面に有して
いることが好ましい。このような層は、めっきもしくは
嵌合法で、銅もしくは銅合金の表面に形成させることが
できる。

【００１８】また、この発明において、窒化アルミニウ
ム層には、セラミックス粒子が含有されてもよい。セラ
ミックス粒子としては、窒化アルミニウム粒子または炭
化ケイ素粒子などを分散させることが好ましい。

【００１９】

【発明の作用効果】この発明に従えば、基材の外表面上
に酸化クロム含有層が形成され、この酸化クロム含有層
の上に窒化アルミニウム層が形成される。この酸化クロ
ム含有層の存在により、窒化アルミニウム層は直接基材
上に形成されるよりも良好な密着性で形成される。

【００２０】すでに述べたように、この発明において酸
化クロム含有層は、電気化学的手法により形成されるこ
とが好ましい。酸化クロム層を電気めっき法を用いて形
成する場合には、クロム酸の水溶液に少量の有機酸を添
加したものが用いられる。

【００２１】クロムめっきを行なう際に使用する一般的
な電解浴としては、クロム酸および硫酸を主体とするサ
ージェント浴が知られているが、この発明に従い酸化ク
ロム層を形成するために使用する浴はこのサージェント
浴と以下の点で異なっている。すなわち、電解浴中に混
合される鉱酸は、電気めっきの際にめっき表面上に生成
する、酸化クロムを溶解する働きがあり、この酸化クロ
ムの溶解により、光沢のある金属クロム層が形成されめ
っきされる。

【００２２】この発明では、この酸化クロムを優先的に
めっきし、酸化クロムを形成することが必要である。さ
らに、酸化クロム含有層の上に窒化アルミニウム層を形
成するが、この窒化アルミニウム層の付着性を高めるた
めには、酸化クロム含有層の表面の粗いことが好ましい
。このため、一般に行なわれる光沢めっきとは処理電流
等が異なっている。光沢めっきでは、処理温度にもよる
が、１０〜６０Ａ／ｄｍ２　の電流密度が使用される。 これに対し、粗い表面のめっき層を得るためにには、１
００〜２００Ａ／ｄｍ２　の電流密度を使用することが
好ましい。

【００２３】酸化クロム含有層の上に形成する窒化アル
ミニウム層は、アルキルアミノアルミニウムを加熱分解
することにより形成することができる。この加熱分解に
より得られる層は、セラミックス化された窒化アルミニ
ウム層である。この窒化アルミニウム層は、アルキルア
ミノアルミニウムの加熱処理をアルゴンや窒素気流中の
不活性雰囲気下で行なうことによって形成されることが
好ましい。しかしながら、雰囲気中に含まれる酸素によ
り酸化され一部が酸化物に変化していてもよい。

【００２４】窒化アルミニウム層は、アルミナの１０倍
の熱伝導率（１００Ｗ／ｍＫ）を有しており、人体に有
害なベリリアの代替材料として用いることのできる放熱
効果の優れた絶縁材料である。したがって、この発明で
酸化物層の上に形成される窒化アルミニウム層は、５０
０℃以上の高温においても優れた耐熱絶縁性を示す。

【００２５】さらに、この発明において導体と窒化アル
ミニウム層との間に設けられる酸化クロム含有層は、基
材を構成する導体との密着性に優れている。このため、
導体の外表面に直接窒化アルミニウム層を形成する場合
に比べて、窒化アルミニウム層と基材との付着力は、酸
化クロム含有層を介在させた方が優れている。したがっ
て、この発明に従う絶縁電線は、優れた耐熱絶縁性を有
するとともに、良好な可撓性を有する。

【００２６】さらに、酸化クロム含有層上に形成される
窒化アルミニウム層は、通常平滑な外表面を有する。こ
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で
きる。

【００２７】

【実施例】実施例１ （ａ）　　酸化クロム含有層の形成 線径１．８ｍｍのニッケルめっき銅線の外表面に電解め
っき処理を施した。このとき、電解液としては、無水ク
ロム酸２００ｇ／ｌ、メタバナジン酸アンモニウム２０
ｇ／ｌ、および酢酸６．５ｇ／ｌを含むものを用いた。 めっき条件としては、基材を陰極として用い、浴温を５
０℃とし、電流密度１５０Ａ／ｄｍ２　、処理時間を２
分間とした。

【００２８】（ｂ）　　コーティング溶液の調製アルゴ
ン気流下でジブチルエーテル中、トリエチルアルミニウ
ムに対し３倍モルの乾燥アンモニアガスを吹込んだ。真
空ストリッピングを５ｍｍＨｇ，６０℃の条件で行ない
、揮発成分を除去した。その後、アルゴン雰囲気下で８
０℃、５時間熟成することにより、アルキルアミノアル
ミニウム［（Ｃ２　Ｈ５　）ＡｌＮＨ２　］ｘ　が生成
する。これを、乾燥アセトニトリルで５倍に希釈し塗布
液とした。

【００２９】（ｃ）　　窒化アルミニウム層の形成上記
（ａ）によって得られた線材を、上記（ｂ）のコーティ
ング溶液中に浸漬した。線材を取出し、表面にコーティ
ング溶液が塗布された線材を、アルゴン中、温度７００
℃で１０分間加熱した。このコーティング溶液への浸漬
および加熱の工程を２０回繰返し、表面に窒化アルミニ
ウム層を形成した。

【００３０】図１は、以上のようにして得られた被覆電
線を示す断面図である。図１を参照して、銅線１の外表
面上には、ニッケルめっき層２が形成されている。この
ニッケルめっき層２が形成されたニッケルめっき銅線を
この実施例では基材として使用している。なお、ニッケ
ルめっき層の厚みは１０μｍである。このニッケルめっ
き層２の外表面上に、酸化クロム含有層３が形成されて
いる。この酸化クロム含有層３の上には、アルキルアミ
ノアルミニウムの加熱処理によって窒化アルミニウム層
４が形成されている。この実施例で、酸化クロム含有層
３と窒化アルミニウム層４の合計の膜厚は約１５μｍで
あった。

【００３１】得られた絶縁電線の絶縁性を評価するため
、絶縁破壊電圧を測定した。この絶縁電線の室温におけ
る絶縁破壊電圧は、１５００Ｖであり、８００℃の温度
における絶縁破壊電圧は６００Ｖであった。

【００３２】またこの得られた絶縁電線を直径２０ｃｍ
長さ４ｃｍの銅製の円筒に１００ターン巻付け、２０Ａ
の電流を通電したところ、５０ターン目の部分の温度は
２００℃程度に発熱したが、その後の温度上昇は確認さ
れず、良好な放熱性を示した。

【００３３】以上説明したように、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高い絶縁性を
有するとともに可撓性に優れており、かつ良好な放熱性
を有している。

【００３４】絶縁皮膜としての窒化アルミニウム層の厚
みを厚くするために、窒化アルミニウム層中に窒化アル
ミニウム粒子や炭化ケイ素粒子などのセラミックス粒子
を分散させてもよい。この場合、アルキルアミノアルミ
ニウムのコーティング溶液中にこれらのセラミックス粒
子を分散させておき、これを塗布することにより、窒化
アルミニウム層中にこれらのセラミックス粒子を分散さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１　　銅線 ２　　ニッケルめっき層 ３　　酸化クロム層 ４　　窒化アルミニウム層

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　導体を含む基材と、前記基材の外表面
   上に形成された酸化クロム含有層と、前記酸化クロム含
   有層の上に形成された窒化アルミニウム層とを備える、
   絶縁部材。
2. 【請求項２】　　前記窒化アルミニウム層は、アルキル
   アミノアルミニウムの熱分解により形成されたものであ
   る、請求項１に記載の絶縁部材。
3. 【請求項３】　　前記窒化アルミニウム層は、酸化によ
   り少なくとも一部が酸化物に変化している層である、請
   求項１に記載の絶縁部材。
4. 【請求項４】　　前記酸化クロム含有層は、電解めっき
   法により形成された層である、請求項１に記載の絶縁部
   材。
5. 【請求項５】　　前記基材が、銅もしくは銅合金、また
   はその表面上にニッケル層、クロム層、もしくはステン
   レス層をめっきもしくは嵌合法で形成されたものである
   、請求項１に記載の絶縁部材。
6. 【請求項６】　　前記窒化アルミニウム層中に、窒化ア
   ルミニウム粒子または炭化ケイ素粒子を分散させた、請
   求項１に記載の絶縁部材。
7. 【請求項７】　　前記絶縁部材が電線である、請求項１
   に記載の絶縁部材。