JPH02270215A - 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、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
１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、金属層と、酸化
物絶縁層とを備えている。基材は、外表面を有し、銅を
含む。金属層は、基材の外表面上に形成され、少なくと
もチタンを含む。酸化物絶縁層は、金属層の上にゾル−
ゲル法によって形成されている。

金属層は、スパッタリングによって形成されるのが好ま
しい。酸化物絶縁層は、酸化珪素または酸化アルミニウ
ムを含めばよい。この酸化物絶縁層が形成される際、金
属または半金属の酸化物の原料として、金属または半金
属のアルコキシド、カルボン酸エステルなどを有機溶媒
に溶解した溶液を金属層の上に塗布し、その金属または
半金属を含む酸化物の薄膜を形成するが好ましい。外表
面にチタン層を有し、銅を芯材とする基材を、８８０℃
以上１０８３℃未満の温度で加熱処理を行なうことが好
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、銅を含む基材の外表面上
に、少なくともチタンを含む金属層が形成される。チタ
ンを含む金属層は、その外表面上に安定な酸化物不動態
膜を形成する。この表面上に酸化物セラミックス薄膜を
形成した場合、酸化物セラミックスを構成する金属また
は半金属原子とチタンが酸素を介した共有結合を形成す
るため、酸化物セラミックス薄膜は、チタンを含む金属
層に対して高度な付着性を示す。このことを利用して、
銅からなる基材上にチタンを含む金属層が形成される。

さらに、その金属層の上に、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。

ここで、基材を構成する銅と、少なくともチタンを含む
金属層との密着性を高めるために、銅を含む基材の外表
面にチタンを含む金属層を形成した後、この基材を８８
０〜１０８３℃の範囲の温度で加熱処理する。これによ
り、チタンと銅は、８８０℃の温度下で共晶組成を有す
る融液となる。

したがって、この温度以上で熱処理された基材において
は、銅とチタンの境界部に合金層が生成する。その結果
、銅を含む基材と、チタンを含む金属層との密着性が向
上する。

金属層の上には、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金属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。しかしながら、それ以
上の温度で加熱処理された場合、金属層を構成する金属
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、金属層と酸化物絶縁層
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優れた耐熱絶縁性を示
す。また、金属層は、基材を構成する銅との密着性に優
れている。そのため、基材の外表面に直接、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、基材の外表面上に形成される金属層と酸化物絶
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、銅を含む基材と酸化物絶縁
層との間には、少なくともチタンを含む金属層が形成さ
れている。そのため、この金属層を介して、種々の用途
に適合するように、銅を含む基材と無機絶縁層との組合
わせを設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］ （ａ）　　Ｔｉ薄膜の形成 線径２ｍｍφの銅線の外表面上に、ＲＦマグネトロンス
パッタリング法を用いて、Ｔｉ薄膜が２μｍの膜厚で形
成された。このときのスバッタリング条件は、進行波４
００Ｗ、Ａｒガス圧１×１０−２　ｔｏｒｒ、線材の回
転数１回／秒、線材のターゲットとの平行移動速度１ｃ
ｍ／分であった。

Ｔｉ薄膜が形成された基材を、温度９１０℃の真空中で
１時間加熱処理した。

（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：イソブ口ピルアル
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、３／１００
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）　　酸化物絶縁層の形成 （ａ）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、銅線１０
の外表面上にＴｉ膜１１が形成されている。このＴｉ膜
１１の外表面上には、ゾル−ゲル法により酸化珪素膜１
２が形成されている。また、上記実施例１によれば、酸
化珪素膜１２によって構成される絶縁層の膜厚は４０８
℃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
１．２ｋＶであり、５００℃の温度下においては１．０
ｋＶであった。また、直径１０ｃｍ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図はこの発明に従った絶縁電線の横断面を実施例に
対応して示す断面図である。 図において、１０は銅線、１１はＴｉ膜、１２は酸化珪
素膜である。 特許出願人　住友電気工業株式会社 第１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）外表面を有し、銅を含む基材と、 前記基材の外表面上に形成された少なくともチタンを含
   む金属層と、 前記金属層の上にゾル−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. （２）前記金属層は、スパッタリング法、または蒸着法
   によって形成された金属層を含む、請求項１に記載の絶
   縁電線。
3. （３）前記基材と前記金属層は、外表面にチタンを含む
   金属層を有し、銅を芯材とする基材を、８８０℃以上１
   ０８３℃未満の温度で加熱処理を行なったものを含む、
   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、いずれかを含む、請求項１に記載の絶縁
   電線。