JPH0286008A - 無機絶縁電線およびその製造方法 - 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、高真空機器や高温使用機器などにおいて配
線用や巻線用電線等に用いられる電線に関するものであ
り、さらにはその電線の製造方法に関するものである。

〔従来の技術Ｊ 従来の一般的な機器に用いる配線用ｒｉ線や巻線用電線
には、金属導体のまわりを有機被覆材料で覆った電線が
知られている。特に耐熱性を要求される用途では、照射
架橋した樹脂、四フッ化エチレンなどのようなフッ素含
有樹脂、またはポリイミド等で被覆したｍ線が使用され
ている。しかしながら、このような樹脂被覆の電線の耐
熱性は高々３００℃である。また、高真空機器内で用い
る電線の場合には、ベーキング処理等の加熱に耐え得る
耐熱性が要求され、さらに高真空度を達成し維持するた
めに吸収したガスや水分等の放出が少なく、また熱分解
によるガス放出の少ない電線が要求される。従来の有機
材料を被覆した電線では、このような耐熱性やガス放出
性の要求を満足することができない。

このため、無機材料により被覆した電線が検討されてお
り、たとえば、アルミニウム導体の表面をアルマイト加
工して、表面にＡｕｚＯｚ膜を形成したアルマイト披国
電線や、他の電折法による電線が提案され検討されてい
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来から検討されている電線
は、導体部分がアルミ等からなり導電率が低いため、導
体部分の直径を太くする必要があった。このため配線等
のスペースが大きくなり、機器の小型化が図れないとい
う問題点があった。

また、たとえ瞬間的であっても６６０℃以上の温度に耐
えることができず、さらに絶縁特性も十分ではないとい
う問題点を有していた。

この発明の目的は、このような従来の問題点を解消し、
高導電率で耐熱性および絶縁特性に優れた無機絶縁電線
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段およびその作用効果Ｊこの
発明に従う電線では、銅導体と、銅導体の表面に形成さ
れる銅酸化物皮膜と、銅酸化物皮膜の外側に形成される
絶縁性酸化物層とを備えている。

この発明に従う電線において用いられる銅導体としては
、銅または銅を主体とした希薄銅合金を用いることがで
きる。希薄銅合金は、＾湿強度の増加や結晶粒の粗大化
の防止を目的として微量の合金元素を含有した銅を主体
とする合金導体であり、高い導電性および耐熱性を有し
ている。

第１図は、この発明の詳細な説明するための模式図であ
る。第１図において、銅導体１の表面には銅酸化物皮膜
２が形成されており、銅酸化物皮膜２の外側には絶縁性
酸化物層３が形成されている。

この発明において、銅酸化物皮膜としては、特に亜酸化
鋼（ＣｕｚＯ）が好ましい。また、絶縁酸化物層は、金
属酸化物の１種もしくは２種以上からなる層であり、た
とえばＡ１１２０３や５ｉ０２等の金属酸化物を用いる
ことができる。

この発明の電線では、高い導電性および耐熱性を有する
銅または希薄銅合金が中心導体として用い、られている
ため、線径を細くすることができ、配線やＲ１線に有利
な細線化が可能になる。また、このような細線化により
、無機絶縁電線として可撓性を向上させることができる
。なお、この発明に用いる銅導体の融点はおよそ約１０
８３℃であり、従来のアルマイト被覆電線の場合の導体
の融点６６０℃に比べはるかに高い融点を有している。

また、銅導体と絶縁性酸化物層との間に中間層として設
けられる銅酸化物皮膜は、銅導体および絶縁性酸化物層
との密着性に優れており、このため加工の際に生じる銅
酸化物皮膜や絶縁性酸化物層の割れや剥離等が著しく減
少する。特に、後述する方法により生成した銅酸化物皮
膜は銅導体の表面を酸化して生成したものであるため、
その密着性が特に優れている。

また、この銅酸化物皮膜は、銅導体と絶縁性酸化物層の
間の熱膨張係数を有しているため、両者の熱膨張率の差
による歪みを緩和して、高温使用時におけるヒートサイ
クルにも耐え得るものにしている。

また、この発明の電線では、絶縁性酸化物層により絶縁
性が付与されているため、従来のＨ機物被覆による電線
に比べ耐熱性が優れまたは熱分解等によるガスの放出が
少ない。

この発明の電線の好ましい１つの態様においては、銅酸
化物皮膜の厚みが、０．１〜５μｍである。銅酸化物皮
膜の厚みが０．１μｍ未満になると、中間層として熱膨
張率の差を緩衝する効果が小さくなる。また、厚みが５
μｍを越えても、中間層としての効果はそれ以上には大
きくならず、飽和する。また、そのような厚みの銅酸化
物皮膜の製造が困難になるおそれがある。さらに、厚み
が増す結果、銅酸化物皮膜内でクラックを生じるおそれ
も生じる。

この発明の無機絶縁電線は、銅導体を８００℃以上の高
温に加熱し、銅導体の表面を酸化した後、直ちに急冷し
て、銅導体の表面に銅酸化物皮膜を形成するステップと
、銅酸化物皮膜の外側に絶縁性酸化物を形成するステッ
プとを備える製造方法により製造することができる。

この発明の製造方法によれば、銅導体の表面に亜酸化銅
を主体とした銅酸化物皮膜が形成され、銅導体との密着
性に優れた銅酸化物皮膜を形成することができる。

この発明の製造方法の１つの好ましい実施態様によれば
、気相法により絶縁性酸化物が形成される。気相法は、
絶縁性酸化物もしくはその前駆体を気相中に分散させ、
これを銅酸化物皮膜の上に堆積させる方法であり、たと
えば（プラズマ）ＣＶＤ法、スパッタリング法またはイ
オンブレーティング法などの方法がある。

この発明の製造方法の他の好ましい実施態様によれば、
絶縁性酸化物の原料を溶解した溶液を用いて絶縁性酸化
物が形成される。このような方法として、たとえば絶縁
性酸化物の金属組成に対応するように、その金属を含有
した化合物（たとえば金属カルボン酸エステル化合物な
ど）を溶媒中に溶解し、この溶液を銅酸化物皮膜の上に
塗布した後焼成する方法や、いわゆるゾルゲル法に従い
溶液を銅酸化部皮膜の上に塗布し加熱する方法などがあ
る。

この発明の製造方法のさらに他の好ましい実施態様によ
れば、溶融ガラス中を通過させることにより絶縁性酸化
物を形成する。

この発明の製造方法において銅導体を８００℃以上に加
熱しているのは、８００℃未満の温度であると亜酸化銅
のような密着性の良い銅酸化物を生成しにくくなるから
である。また、加熱酸化後直ちに急冷しているのは、こ
の急冷により亜酸化銅のような密６性の良い銅酸化物を
形成することができるからである。

また、この発明の製造方法においては、銅酸化物皮膜形
成ステップの後、タンデムに、すなわち連続的に絶縁性
酸化物が形成されることが好ましい。このように連続的
に絶縁性酸化物を形成すると、銅酸化物皮膜の表面の汚
染やガス吸着を除去するための前処理が不要になり、製
造工程が簡易になるので生産性を向上することができる
ようになる。

この発明の７七線における絶縁性酸化物層は、絶縁性お
よび耐熱性を付与するのみならず、配線や電線として使
用した際に外部から傷を受けるのを未然に防止する働き
をも示す。

この発明の無機絶縁電線は、高真空機器内での配送電線
やモータ用電線として用いることができる。さらに、防
災、難燃または不燃等が必要とされる箇所の電線として
も使用することができ、さらには自動車ワイパ用の巻線
などのように高い負荷のかかる機器内における電線とし
ても使用することができる。

［実施例］ 実施例１ 第２図は、この発明の実施例で用いられる装置を示す概
略構成図である。供給機構４から供給される導体は、加
熱機構５を通り加熱された後、直ちに冷却機構６により
冷却され、次に絶縁性酸化物層被覆機構７により絶縁性
酸化物層が被覆され巻取機構８により巻取られる。

１ｍｒ＋ｔの線径の銅線を、まず第２図に示す加熱機構
５および冷却機構６の中を通過させ、亜酸化銅（Ｃｕ２
０）を主体としだ銅酸化物皮膜を厚み１．５μｍとなる
ように形成した。次に、これを絶縁性酸化物層被覆機構
７の中を通し、Ａｌ２Ｏ、を主体とした絶縁性酸化物層
を厚み５μｍで形成した。

加熱機構５においてはバーナ加熱により銅導体を約１０
００℃に加熱し、赤熱した状態で直ちに冷却水槽からな
る冷却機構６により冷却した。この後、水分を乾燥させ
、ＲＦスパッタリング法により絶縁性酸化物層被覆機構
７でＡｌ１２０．の層を形成した。

第３図は、第２図に示す絶縁性酸化物層被覆機構７をさ
らに詳細に説明するための模式図である。

第３図において、ＲＦスパッタリング被覆機構１０の両
側には、圧力調整機構９および１１が設けられていて、
圧力調整機構９内にスパッタリング前の線材の供給機構
を含み、また圧カニＡ整機構１１によりその内部の巻取
機構で巻取られる。

この装置を用いて得られた、この発明に従う無機絶縁電
線を、絶縁耐圧６００ｖで、真空チャンバ中でテストし
た。この結果、５００℃のベーキングテストにおいても
絶縁性酸化物層には全く異常が認められなかった。また
、この電線を挿入して真空度を測定したところ、１Ｏ−
９Ｔｏｒｒへの真空到達時間およびその後の真空度の保
持は、電線を挿入しない場合とほとんど差がなかった。

このことからも、この発明に従う無機絶縁電線は高真空
機器用の電線としても優れていることが確認された。

なお、加熱機構における加熱温度を８００℃未満とした
場合には、銅酸化物皮膜の形成速度が低ドし、密着性の
良い酸化銅を主体とする皮膜の生成が若干困難となった
。

また、銅酸化物皮膜の厚みを０．１μ口１未満としたと
きには、ベーキングテストにおいて絶縁性酸化物層にク
ラックを生じる場合があった。

実施例２ 直径０．８ｍｍのＣｕ−０，１５％Ａｇ合金（導電率９
９％ＩＡＣ３）を、第２図に示すような構成の装置を用
いて、まず加熱機構５および冷却機構６を通し、導体の
表面に亜酸化銅（Ｃｕ２０）を主体とする銅酸化物皮膜
を厚み２μｍｎで形成した。次に、これを絶縁性酸化物
層被覆機構７に通した。この実施例における絶縁性酸化
物層被覆機構７は、第３図に示す機構とは異なるもので
、ゾルゲル法により導体の表面に酸化物層を形成するた
めの機構である。この絶縁性酸化物層被覆機構７におい
ては、まず銅酸化物皮膜形成後の導体に、テトラエトキ
シシランを主成分としたアルコール溶液に水と微量の硫
酸を加えた溶液を塗（１１する。次に約６００℃に昇温
しで加熱する。この工程を繰返すことにより、厚み約７
μｒｎの５ｉ０２からなる絶縁性酸化物層を形成した。

以上のようにして得られた無機絶縁電線を、耐電圧ＩＫ
Ｖ以上で真空テストしたところ、実施例１と同様に、絶
縁性酸化物層には異常が認められず、また真空度測定に
おいても良好な結果を示した。

この実施例の方法において、銅酸化物皮膜の厚みを０．
１μｍ未満にした電線では、密着性が若干劣り、ベーキ
ングテストで剥離を生じるものがあった。

またこの実施例の方法で銅酸化物皮膜の厚みを１０μｍ
以上にしたものでは、電線自体の特性には大きな差が認
められなかったが、銅酸化物皮膜の形成に長時間を要し
た。また、電線を曲げたときに、銅酸化物皮膜にクラッ
クを生じる場合があった。

実施列３ 第２図に示すような構成の装置を用いて、直径０．３ｍ
ｒｎの銅線を、実施例２と同様にして、加熱機構５およ
び冷却機構６の中を通し、厚み４　Ｂｍの亜酸化銅を主
体とした銅酸化物皮膜を形成した。これを次に、絶縁性
酸化物層被覆機構７の中に通した。この実施例において
絶縁性酸化物層被覆機構７は、実施例１および実施例２
のものと異なり、銅酸化物皮膜を形成した導体を溶融ガ
ラス中に通し、その表面に絶縁酸化物を形成するための
機構である。この実施例では、Ｎａ２０．ＣａＯおよび
５ｔＯ２からなる融点約９００℃の溶融ガラス中に、銅
酸化物皮膜を何した導体を通した。

銅酸化物皮膜の上には溶融したガラスが付着し、これが
冷却して固化することにより、その表面に絶縁性酸化物
層が形成された。この溶融ガラスから形成された絶縁性
酸化物層の厚みは２０μ【■の厚みであった。

以上のようにして得られた無機絶縁電線を、耐電圧ＩＫ
Ｖ以上で、実施例２と同様にしてベーキングテストおよ
び真空度テストを行なった。その結果は、ベーキングテ
ストにおいては絶縁性酸化物層に異常は認められず、ま
た真空度測定においても実施例２と同様の良好な結果を
示した。

比較のため、銅酸化物皮膜を形成しない銅導体を用い、
この銅導体の上に直接に溶融ガラスからなる絶縁性酸化
物層を形成した。この電線は、製造後に、絶縁性酸化物
層であるガラスの層に多数のクラックを生じた。また、
加工工程および使用の際、絶縁性酸化物層の密着が不十
分であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の無機絶縁電線を説明するための断
面図である。第２図は、この発明の無機絶縁電線の製造
方法の一例を説明するための装置を示す模式図である。 第３図は、この発明の一実施例における絶縁性酸化物層
被覆機構を示す模式図において、１は銅導体、２は銅酸
化物皮膜、３は絶縁性酸化物層、４は０（給機構、５は
加熱機構、６は冷却機構、７は絶縁性酸化物層被覆機構
、８は巻取機構、９は圧力３３整機構、１０はＲＦスパ
ッタリング被覆機構を示す。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）銅導体と、前記銅導体の表面に形成される銅酸化
   物皮膜と、前記銅酸化物皮膜の外側に形成される銅酸化
   物以外の絶縁性酸化物層とを備える、無機絶縁電線。
2. （２）前記銅酸化物皮膜の厚みが、０．１〜５μｍであ
   る、請求項１記載の無機絶縁電線。
3. （３）前記銅酸化物皮膜が亜酸化銅皮膜である、請求項
   １記載の無機絶縁電線。
4. （４）銅導体を８００℃以上の高温に加熱し、銅導体の
   表面を酸化した後、直ちに急冷して、銅導体の表面に銅
   酸化物皮膜を形成するステップと、前記銅酸化物皮膜の
   外側に銅酸化物以外の絶縁性酸化物を形成するステップ
   とを備える、無機絶縁電線の製造方法。
5. （５）前記絶縁性酸化物形成ステップが、気相法により
   銅酸化物以外の絶縁性酸化物を形成するステップを備え
   る、請求項３記載の無機絶縁電線の製造方法。
6. （６）前記絶縁性酸化物形成ステップが、絶縁性酸化物
   の原料を溶解した溶液を用いて絶縁性酸化物を形成する
   ステップを備える、請求項３記載の無機絶縁電線の製造
   方法。
7. （７）前記絶縁性酸化物形成ステップが、絶縁性酸化物
   の原料を溶解した溶液を加水分解・縮合した溶液を用い
   て、絶縁性酸化物を形成するステップを備える、請求項
   ３記載の無機絶縁電線の製造方法。
8. （８）前記絶縁性酸化物形成ステップが、溶融ガラス中
   を通過させることにより絶縁性酸化物を形成するステッ
   プを備える、請求項３記載の無機絶縁電線の製造方法。
9. （９）前記絶縁性酸化物形成ステップが、前記銅酸化物
   皮膜形成ステップの後、連続して行なわれる、請求項３
   記載の無機絶縁電線の製造方法。