JPH0475207A

JPH0475207A - 無機絶縁電線

Info

Publication number: JPH0475207A
Application number: JP2191826A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yamada; 浩一山田; Kazuo Sawada; 澤田　和夫; Shinji Inasawa; 信二稲澤
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1990-07-17
Filing date: 1990-07-17
Publication date: 1992-03-10

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】［産業上の利用分野コこの発明は、無機絶縁電線に関するもので、特に、高温
度や高真空の環境下、放射線環境下、または腐食性環境
下で使用可能な無機絶縁電線に関するものである。

［従来の技術］従来、機器内配線や巻線等の用途に用いられてきた絶縁
電線は、主として、有機材料で絶縁被覆したものであり
、特に耐熱性が要求される用途には、フッ素樹脂やポリ
イミド等で絶縁被覆した電線が使用されている。しかし
ながら、このように耐熱性が考慮された電線でさえも、
その使用限界は、高々３００℃程度である。したがって
、この温度を超えて、このような電線を使用し続けると
、被覆材料が熱分解して絶縁破壊を生じることがあった
。

このため、無機材料で絶縁被覆した電線、たとえば、ア
ルミニウム線を陽極酸化処理したアルマイト電線や真空
蒸着法等により導体にセラミックスコーティングした電
線、等が検討されている。

この他、半導体製造装置や、高エネルギ実験、プラズマ
実験等を行なう高真空装置では、有機材料から発生され
る分解ガスを嫌うため、セラミックス碍子に導線を通し
ただけのものや、導線にガラステープを巻いたものが使
用されている。

また、放射線の存在する環境下や、酸またはアルカリ等
の腐食性環境下では、ステンレス鋼等の耐熱合金パイプ
の中に、導体を絶縁性金属酸化物粒子で絶縁しながら通
した、ＭＩケーブル（Ｍｉｎｅｒａｌ　　Ｉｎ５ｕｌａ
ｔｅｄ　　Ｃａｂｌｅ）が使用されている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上述したような無機材料で絶縁被覆され
た電線には、各々、種々の問題があった。

たとえば、アルマイト電線では、高い絶縁破壊電圧を得
るためには、陽極酸化処理を厚く行なわなければならな
いが、このように厚く陽極酸化処理したものは、可撓性
がなく、曲げるとクラックを発生して、絶縁破壊を起こ
してしまう。逆に、可撓性を高めるために、薄く陽極酸
化処理したものでは、十分な絶縁破壊電圧を得ることが
できない。

また、真空蒸着法等により導体にセラミックスコーティ
ングした電線では、コーティング皮膜の付着力が小さい
ため、曲げることができない。

また、セラミックス碍子に通したり、ガラステープを巻
いた電線では、その加工を手作業に頼らなければならな
い、といった煩わしさがある。

また、ＭＥケーブルは、一般に、線径が大きいため、コ
ンパクト性に劣り、また可撓性にも劣っている。

また、特に高真空中では、絶縁被覆として有機材料を使
用した場合、熱分解によるガス放出が問題となることは
前述したとおりであるが、他方、絶縁被覆が、多孔質で
あったり非常に粗い面を有するものである場合には、ガ
スの吸着が問題となる。

それゆえに、この発明の目的は、上述したような従来の
問題を解決し得る無機絶縁電線を提供しようとすること
である。

［課題を解決するための手段］この発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を少
なくとも表面層に備える導体線を備える無機絶縁電線に
向けられるものであって、上述した技術的課題を解決す
るため、絶縁被覆として、次のような構成を採用したこ
とを特徴としている。

すなわち、絶縁被覆は、前記導体線の表面に陽極酸化処
理により形成された絶縁酸化皮膜と、前記絶縁酸化皮膜
の孔を封孔する絶縁性セラミックス粉末と、前記絶縁酸
化皮膜上にセラミックス前駆体を含む溶液を付与し、こ
れをセラミックス化させて形成されたセラミックス層と
から構成される。

［作用］上述した絶縁酸化皮膜を形成するための陽極酸化処理は
、たとえば、硫酸浴、燐酸浴、クロム酸浴、シュウ酸浴
等の中で行なわれる。形成される絶縁酸化皮膜の膜厚制
御のため、電解電流を一定に制御（定電流運転）して行
なうのが好ましい。

高い絶縁破壊電圧を得るため、たとえば大電流処理およ
び／または長時間処理を行なって、絶縁酸化皮膜の膜厚
を厚くすると、可撓性が損なわれてしまう。そこで、形
成すべき絶縁酸化皮膜の膜厚を導体線の直径のたとえば
５％以下といった大きさにし、絶縁破壊電圧をある程度
犠牲にしながら、可撓性をもたせることが優先される。

これによって低下した絶縁性は、絶縁酸化皮膜の孔を絶
縁性セラミックス粉末で封孔することによって補われる
。

また、絶縁酸化皮膜に存在する上述のような孔は、種々
のガスを吸着しやすいので、高真空中で使用するには好
ましくない。したがって、この点においても、絶縁酸化
皮膜の孔を封孔する意義がある。この封孔処理は、絶縁
性セラミックス粉末を用いた粉体電着法で行なうのが好
ましい。また、用いることができる絶縁性セラミックス
粉末には、Ａｌ２Ｏ３、ＡＩＮ、ＢＮ、ＳｉＯ２、Ｓｉ
Ｃ。

Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２等の粉末がある。

このような封孔処理により、絶縁酸化皮膜の絶縁性を劣
化させたり、ガスの吸着源となる孔は、塞がれ、また、
同時に耐食性の向上も図られる。

さらに、封孔に供されている絶縁性セラミックス粉末の
孔内での保持性を補うため、絶縁性セラミックス層が絶
縁酸化皮膜上に形成される。この絶縁性セラミックス層
の形成により、得られた無機絶縁電線の表面は、より平
滑化される。この絶縁性セラミックス層は、絶縁酸化皮
膜上にセラミックス前駆体を含む溶液を付与し、これを
セラミックス化させて形成されるが、セラミックス前駆
体を含む溶液としては、Ｓｉ、Ａｌ５Ｔｉ、Ｚｒおよび
Ｍｇからなる群から選ばれた１種以上の金属を含む金属
アルコキシドまたは金属カルボン酸エステルを含む溶液
が用いられたり、水ガラスを溶解する水溶液が用いられ
たりする。

このようにして形成された、無機絶縁電線は、耐食性、
絶縁性および可撓性がともに優れ、かつ、表面が平滑で
ある。

［実施例］第１図には、この発明の一実施例による無機絶縁電線１
０が断面図で示されている。

第１図を参照して、無機絶縁電線１０は、Ａｌ−０，０
５％Ｚｒ合金線のような耐熱アルミニウム合金線１１を
備える。耐熱アルミニウム合金線１１の表面には、陽極
酸化処理により絶縁酸化皮膜１４が形成される。この絶
縁酸化皮膜１４の外層部は、絶縁性セラミックス粉末で
封孔処理され、それによって封孔処理層１５が形成され
る。絶縁酸化皮膜１４上には、絶縁性セラミックス層１
６が形成される。

第２図は、この発明の他の実施例による無機絶縁電線２
０を示す断面図である。

第２図を参照して、無機絶縁電線２０は、アルミニウム
覆銅導体線２１を備える。このアルミニウム覆銅導体線
２１は、無酸素銅線２２にアルミニウム２３を嵌合して
形成されたものである。このようなアルミニウム覆銅導
体線２１の表面には、陽極酸化処理により絶縁酸化皮膜
２４が形成される。絶縁酸化皮膜２４の外層部には、絶
縁性セラミックス粉末を封孔処理して得られた封孔処理
層２５が形成される。絶縁酸化皮膜２４上には、絶縁性
セラミックス層２６が形成される。

このように、上述した無機絶縁電線１０および２０にお
いては、所望の可撓性をもたせるために、陽極酸化処理
によって形成される絶縁酸化皮膜１４および２４を薄膜
化し、このことによって低下した絶縁性を、絶縁性セラ
ミックス粉末による封孔処理で補い（封孔処理層１５お
よび２５）、さらに絶縁性セラミックス層１６および２
６を設けて、絶縁性の一層の向上と表面の平滑化を図っ
ている。

第３図は、上述した無機絶縁電線１０または２０を製造
するために用いられる装置の概略図である。

第３図を参照して、被処理導体線３０は、供給部３１か
ら脱脂槽３２に供給され、ここで脱脂処理される。続い
て、陽極酸化処理槽３３に導入された被処理導体線３０
の表面には、電解処理により、絶縁酸化皮膜が形成され
る。

次いで、被処理導体線３０は、洗浄槽３４において、洗
浄される。

次に、被処理導体線３０は、電着槽３５に導入される。

この電着槽３５において、被処理導体線３０の表面に形
成された絶縁酸化皮膜の孔を封孔するため、絶縁性セラ
ミックス粉末が泳動電着される。より具体的には、絶縁
性セラミックス粉末の分散媒として、アセトンと水とを
体積比１０：１で混合したものを用い、セラミックス粉
末を機械攪拌または空気攪拌等の方法により分散させる
。

ここに、帯電剤としてヨウ素を加え、ステンレス板等を
陽極として、直流電圧を印加し、被処理導体線３０の絶
縁酸化皮膜にセラミックス粉末を電着させ、絶縁酸化皮
膜を封孔する。なお、絶縁酸化皮膜の孔径は一般に小さ
いため、絶縁性セラミックス粉末の大きさは、たとえば
１μｍ以下といったレベルであることが望ましい。

電着槽３５を出た被処理導体線３０は、乾燥機３６にお
いて乾燥される。

次いで、被処理導体線３０には、コーテイング槽３７に
おいて、セラミックス前駆体を含む溶液が塗布され、次
いで、焼付槽３８において、これがセラミックス化され
、絶縁性セラミックス層が形成される。

このようにして得られた無機絶縁電線３０ａは、巻取機
３９に巻き取られる。

以下に、この発明に従って実施した実験例について記載
する。

（実験例１）線径０．５ｍｍを有する、ＪＩＳによる１０７０アルミ
ニウム線を用意し、トリクレンを用いて脱脂した。次に
、４５℃に保った３８％燐酸水溶液中で、電解電流１５
Ａ／ｄｍ２で２分間電解処理した。このように処理され
た線の表面には、厚さ１０μｍの絶縁酸化皮膜が形成さ
れていた。

次に、封孔処理として、次の操作を行なった。

アセトンと水とを体積比１０：１で混合し、この溶液Ｉ
Ｌに対して、平均粒径０．　７μｍのＳｉＣを５０ｇ１
ヨウ素を１ｇ加え、空気攪拌した浴中で、ステンレス板
を陽極として、ＤＣ２００ｖを印加しながら、粉体電着
した。

さらに、絶縁酸化皮膜の外方に、セラミックス前駆体を
含む溶液を塗布し、大気中で５００℃にて１０分間熱処
理する、という過程を５回繰返した。ここで用いた塗布
液は、トリブトキシアルミニウムを５モル％、トリエタ
ノールアミンヲ１０モル％、水を５モル％、イソプロピ
ルアルコールを８０モル％含む混合溶液を、５０℃にお
いて１時間反応させた溶液であった。

これらの過程を経て形成された最終の皮膜の厚さは、１
４μｍであった。また、皮膜の表面粗さを測定してみる
と、ＪＩＳに規定されるＲａ値で０．０９μｍであった
。また、得られた無機絶縁電線の絶縁破壊電圧は１００
ＯＶであり、また、可撓性については、曲げ直径で１５
ｍｍが達成された。

（実験例２）耐熱アルミニウム合金からなる、線径１ｍｍの線を用意
した。この線を、トリクレンを用いて脱脂した後、３５
℃に保った１０％無水クロム酸水溶液中で、電解電流２
ＯＡ／ｄｍ２で１分間電解処理した。このように処理さ
れた線の表面には、厚さ１２μｍの絶縁酸化皮膜が形成
されていた。

次に、封孔処理として、次の操作を行なった。

アセトンと水とを体積比１０：１で混合し、この溶液１
」に対して、平均粒径０．　５μｍのＡｔ２０３を４０
ｇ１ヨウ素を１ｇ加え、空気攪拌した浴中で、ステンレ
ス板を陽極として、ＤＣ２００Ｖを印加しながら、粉体
電着した。

さらに、この絶縁酸化皮膜の外方に、市販の水ガラス３
号を１０ｗｔ％に希釈した水溶液を塗布した後、室温で
乾燥し、続いて、７０℃で１０分間、および１５０℃で
３０分間の各熱処理を行なった後、１０　ｗ　ｔ％の希
硝酸水溶液に５分間浸漬させる操作を２回繰返した。

これらの過程を経て形成された最終の皮膜の厚さは、１
５μｍであり、皮膜の表面粗さは、ＪＩＳに規定される
Ｒａ値で０．０８μｍであった。

また、得られた無機絶縁電線の絶縁破壊電圧は１１００
Ｖであり、また、可撓性については、曲げ直径で２０ｍ
ｍが達成された。

（実験例３）耐熱アルミニウム合金の外方に、ＪＩＳによる１０５０
アルミニウムを８０μｍの厚さで被覆した、線径１ｍｍ
の線を用意した。この線を、トリクレンを用いて脱脂し
た後、４０℃に保った４５％シュウ酸水溶液中で、電解
電流３０Ａ／ｄｍ２で１分間電解処理した。処理された
線の表面には、厚さ８μｍの絶縁酸化皮膜が形成されて
いた。

次に、封孔処理として、次の操作を行なった。

アセトンと水とを体積比１０：１で混合し、この溶液１
ｔに対して、平均粒径０．５μｍのＢＮを３０ｇ１ヨウ
素を１ｇ加え、空気攪拌した浴中で、ステンレス板を陽
極として、ＤＣ２００ｖを印加しながら、粉体電着した
。

さらに、絶縁酸化皮膜の外方に、セラミックス前駆体を
含む溶液を塗布し、大気中で５００℃にて１０分間熱処
理する、という過程を７回繰返した。ここで用いた塗布
液は、日本化学産業株式会社製の商品名「ナフテン酸ジ
ルコニウム」の下で市販されているナフテン酸ジルコニ
ウムのトルエン溶液（Ｚｒ４％）を、トルエンで２倍に
希釈し、−昼夜攪拌したものである。

これらの過程を経て形成された最終の皮膜の厚さは、１
３μｍであり、皮膜の表面粗さは、ＪＩＳに規定される
Ｒａ値で０．０７μｍであった。

また、得られた無機絶縁電線の絶縁破壊電圧は１０５０
Ｖであり、また、可撓性については、曲げ直径で１５ｍ
ｍを達成できた。

（実験例４）無酸素銅の外方に、ＪＩＳによる１０５０アルミニウム
を８４μｍの厚さで被覆した、線径１ｍｍの線を用意し
た。この線を、トリクレンを用いて脱脂した後、３５℃
に保った２３％硫酸水溶液中で、電解電流３０Ａ／ｄｍ
２で１分間電解処理した。このように処理された線の表
面には、厚さ１１μｍの絶縁酸化皮膜が形成されていた
。

次に、封孔処理として、次の操作を行なった。

アセトンと水とを体積比１０：１で混合し、この溶液１
見に対して、平均粒径０．７μｍのＳｉＯ２を５０ｇ１
ヨウ素を１ｇ加え、空気攪拌した洛中で、ステンレス板
を陽極として、ＤＣ２００ｖを印加しながら、粉体電着
した。

さらに、この絶縁酸化皮膜の外方に、セラミックス前駆
体を含む溶液を塗布し、大気中で３５０℃にて２０分間
熱処理する、という過程を５回繰返した。ここで用いた
塗布液は、テトラブチルオルトシリケイトを８モル％、
水を３２モル％、イソプロピルアルコールを６０モル％
含む混合溶液に、硝酸をテトラブチルオルトシリケイト
のモル数に対して、１００分の３の量だけ滴下して、８
０℃において２時間反応させた溶液である。

これらの過程を経て形成された最終の皮膜の厚さは、１
４μｍであり、また、皮膜の表面粗さは、ＪＩＳに規定
されるＲａ値で０．０９μｍであった。また、得られた
無機絶縁電線の絶縁破壊電圧は１１００ｖであり、また
、可撓性については、曲げ直径で１５ｍｍを達成できた
。

［発明の効果］このように、この発明によれば、絶縁被覆は、無機材料
のみで構成されているので、耐熱性に優れ、したがって
、高温下でも、熱分解することがなく、また、絶縁特性
の劣化もない。また、絶縁破壊電圧が大きく、可撓性に
も優れている。さらに、表面が平滑であるので、ガスの
放出や吸着の問題も生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例による無機絶縁電線１０
を示す断面図である。第２図は、この発明の他の実施例による無機絶縁電線２
０を示す断面図である。第３図は、この発明にかかる無機絶縁電線３０ａを製造
するために用いられる装置の概略図である。図において、１０，２０，３０ａは無機絶縁電線、１１
は耐熱アルミニウム合金線、２３はアルミニウム、１４
．２４は絶縁酸化皮膜、１５，２５は封孔処理層、１６
．２６は絶縁性セラミックス層、２１はアルミニウム覆
銅導体線、２２は無酸素銅線、３０は被処理導体線、３
３は陽極酸化処理槽、３５は電着槽、３７はコーテイン
グ槽、３８は焼付槽である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）アルミニウムまたはアルミニウム合金を少なくと
も表面層に備える導体線と、前記導体線の表面に陽極酸化処理により形成された絶縁
酸化皮膜と、前記絶縁酸化皮膜の孔を封孔する絶縁性セラミックス粉
末と、前記絶縁酸化皮膜上にセラミックス前駆体を含む溶液を
付与し、これをセラミックス化させて形成された絶縁性
セラミックス層とを備える、無機絶縁電線。
（２）前記絶縁性セラミックス粉末は、Ａｌ＿２Ｏ＿３
、ＡｌＮ、ＢＮ、ＳｉＯ＿２、ＳｉＣ、Ｓｉ＿３Ｎ＿４
、ＴｉＯ＿２およびＺｒＯ＿２からなる群から選ばれた
少なくとも１種の粉末である、請求項１に記載の無機絶
縁電線。
（３）前記絶縁性セラミックス粉末は、粉体電着法によ
り前記絶縁酸化皮膜の孔を封孔するように付与される、
請求項１または２に記載の無機絶縁電線。
（４）前記セラミックス前駆体を含む溶液は、Ｓｉ、Ａ
ｌ、Ｔｉ、ＺｒおよびＭｇからなる群から選ばれた１種
以上の金属を含む金属アルコキシドまたは金属カルボン
酸エステルを含む溶液である、請求項１ないし３のいず
れかに記載の無機絶縁電線。
（５）前記セラミックス前駆体を含む溶液は、水ガラス
を溶解する水溶液である、請求項１ないし３のいずれか
に記載の無機絶縁電線。