JPH04121914A - 絶縁アルミニウム線材及びその製造方法 - 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］ 本発明は、絶縁アルミニウム線材及びその製造か法に関
し、特にリニアモータ・カーの地上用コイルやトランス
用コイルとして好適な絶縁線を提供しようとするもので
ある。

［従来の技術〕 各種設備、機器に用いられる電気導体としては、アルミ
ニウムの線９条、帯状材料（以下、「アルミニウム線材
」と称する。）が広く用いられている。

また、実用に際しては、アルミニウム線材に電気絶縁層
を形成する場合か多い。

従来、かかる電気絶縁層を形成する方法としては、絶縁
テープを巻回する方法、エナメル塗布方法、陽［ｉ酸化
皮膜を形成する方法、電着塗装により絶縁塗膜を形成す
る方法のいずれかを採用するのか一般的である。

すなわち、絶縁テープ巻回方法は、例えばグラスファイ
バーにポリエステル樹脂等を含浸させた厚さ０．５ｍｍ
程度のテープをアルミニウム線材に巻回する方法である
。また、エナメル塗布方法はエナメルを重ね塗りする方
法である。陽極酸化処理方法は酸性洛中で線材を陽極と
して通電しつついわゆる絶縁性陽極酸化皮膜を形成する
ものである６さらに、アルミニウムに対する塗膜形成方
法は主にアニオン系樹脂塗料を用いた電着塗装処理によ
って塗膜を形成する方法か多用されている。

ここに、例えばトランス用絶縁コイル、リニアモータ・
カー用の絶縁コイル等々に供する場合、テープ巻回方法
では、巻回作業に多大な労力と時間を有するばかりか、
絶縁層か厚くなってしまうので、大型化、コスト高とな
る。特に、浮上体か走行する区間全域に渡って配設され
る多数のりニヤモータ・カー用地上コイル（浮上用と推
進用とがある）を作るために供する場合等にあっては、
コスト的にもスペースファクター的にも実用性に限界が
あるといって過言でない、また、エナメル塗布方法では
、鋭角的コーナ一部を有する上述の地上コイルのような
平角線等ではコーナ一部に均一厚さで塗布することが誼
しく、十分な絶縁性を得るためには相当回数の重ね塗り
か必要となるのて°非常に高価となる。したがって、上
記テープ巻回方法と同様に実用性に劣る。

［発明が解決しようとする課題］ しかしなから、このいずれの方法によっても、次のよう
な問題点かある。

■　通常の酸浴による陽ｉ酸化処理方法（例えは、特開
昭６３−９０１０５号公報に開示された方法）では、ア
ルミニウム線材をコイルに巻き上げ加工するときに、陽
極酸化皮膜にクラックか生じるので、結果として絶縁性
が低下する。しかも、この間顕は陽極酸化皮膜か厚いほ
ど生じ易いという煩わしさがある。また、大幅なコスト
増大を招く。

■　アルミニウム材に対する電着塗装処理方法は、耐光
性に優れたアニオン系樹脂塗料を用いて電着することか
汎用されているか、３０μｍ以−りの厚い膜を形成する
ことか雛しく、得られる耐電圧特性に限界があるという
欠点かある。また、使用中に樹脂塗膜を透湿して皮膜が
腐食されることかある。

さらに、アルミニウム線材自体か多少なりとも溶解して
塗料中に混入すると、塗膜形成後の離しい曲げ加工を行
う際に塗膜か剥離し易いという欠陥かある。と同時にア
クリル系であるから可撓性が劣る。

ところで、アニオン系電着塗装処理槽へのアルミニウム
イオンの持込みを防止するには、陽１ａ化皮膜下地の厚
さを３μｍ以上としなければならない、一方、この厚さ
を３μｍ以上とすると塗膜形成後の曲げ加工によりクラ
ックか発生してｉｉｔ電圧が大幅に低下する、という相
反現象かあるので曲げ加工の厳しいリニアモータ・カー
用地上コイル、トランスコイル等の用途向は線材には採
用できない。

なお、カチオン系電着塗装処理においては、下地たる陽
極酸化皮膜が厚膜であると電着塗装処理中に剥離されて
しまうことから、アルミニウム材に対しては汎用されて
いない、しかし、リニアモータ・カー用地上コイルの場
合、コイル状に巻回された後最終的に樹脂封止されるた
め、耐光性を要求されず、カチオン系電着塗料を適用出
来ることに想到した。

■　一方、アニオン系電着塗装処理の下地処理として、
クロム酸化成皮膜を形成することが提案されている。し
かし、クロムイオンか塗料液中に混入すると他の金属イ
オン混入の場合よりも悪影響が大きく、塗膜変質、塗膜
剥離か激しいので実用的でない６ かかる事情から、スペースファクターやコストの不利を
受忍した上で上記絶縁テープの巻回方法等を依然として
採用せざるを得ないのか実情であった。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、その目的は
皮膜の均一性、耐食性、加工性に潰れ、耐電圧の高い確
実な絶縁性を保証できる低コストで適応性の広い絶縁ア
ルミニウム線材およびその製造方法を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、陽ｆｌｉ酸化処理と電着塗装処理によって、
絶縁テープ等の補強や重ね塗り等をしなくとも、必要十
分な耐電圧特性、加工性等を得るための皮膜形成方法を
案出すべく行った幾多の試験・研究を通じ創成したもの
である。すなわち、従来、陽極酸化処理による下地皮膜
上にカチオン系電着樹脂塗料による電着塗装処理（以下
、単に「カチオン系電着塗装処理」という、）を施すこ
とは、その陽極酸化皮膜が剥離してしまうことがら意味
のないこととされていた経験則に対し、陽極酸化皮膜を
３μｍ以下（好ましくは３００Ａ〜３μｍ）とすれば剥
離もなく耐電圧か大きく曲げ加工に耐える密着性を得ら
れることを見出し、３μｍ以下の陽極酸化皮膜上にカチ
オン系電蓄塗装処理を施して絶縁皮膜を形成することに
より、前記目的を達成するものである。

すなわち、本発明の場合、形成される陽極酸化皮膜か３
μｍ以下とするように形成すれはよく、いずれの陽極酸
化浴を用いることか出来る。

例えば、酸性浴として硫酸、リン酸１蓚酸等が、中性浴
として硼酸アンモニウムや酒石酸アンモニウム等か、ア
ルカリ性情としてメタ硅酸ソータリン酸ソーダ等かそれ
ぞれ適用され、常法によって、それらの浴組成に応じた
陽極酸化処理条件が設定される。

一般的には、浴温１０〜３０℃で一釦極やステンレス極
を対極として、陽極電流密度０．０３〜４Ａ／ｄピ、電
解電圧１５〜４００Ｖで、３０秒〜３０分間陽極電解処
理を行ない、３００Ａ〜３μｍの陽極酸化皮膜を形成さ
せる。

次いで、水洗処理した後、カチオン系電着塗装処理を行
なう。カチオン系電着樹脂塗料としては、エポキシ樹脂
、アミノエポキシ樹脂、アミノエポキシイソシアネート
樹脂、エポキシアミノアクリル樹脂等を主成分とする適
宜の市販の樹脂塗料が適用される。

電着塗装処理に際しては、アルミニウム線材を陰極とし
てステンレスなどを対極として、浴温２５〜３０℃、電
流密度２０〜５００ｍＡ／ｄｒ／。

電解電圧２５０〜３５０■で処理し、１０〜４０μｍの
塗膜を形成させる。電着塗装処理が完了したアルミニウ
ム線材は、次いで１５０〜２５０℃で１０〜４０分闇、
焼付炉中で焼付処理される。

ここに、請求項第１項記載の発明は、３μｍ以下の陽極
酸化薄膜下地上にカチオン系電着樹脂塗膜を形成したこ
とを特徴とする絶縁アルミニウム線材である。

また、請求項第２項記載の発明は、アルミニウム線材に
陽極酸化処理を施して３μｍ以下の陽極酸化薄膜下地を
形成し、しかる後にカチオン系電着塗装処理を行ない陽
極酸化薄膜下地上に電着塗膜を形成することを特徴とす
る。

［作　用］ 請求項第１項記載の発明では、３μｍ以下の陽極酸化薄
膜下地上にカチオン系電着樹脂塗膜を形成した絶縁アル
ミニウム線材であるから、塗膜密着性９表面硬度等か優
れ、曲げ加工を行っても高い耐電圧を保持できる。した
かって、スペースファクターか小さく低コストなりニア
モータ・カー用地上コイル等を製作することに貢献する
ところ火である。

また、請求項第２項記載の発明では、３μｍ以下の陽極
酸化薄膜下地上にカチオン系電着塗装処理を施す方法で
あるが、酸性、中性、アルカリ性情のいずれでも円滑で
迅速な陽極酸化処理を施すことかでき、かつ電着塗装時
にその陽極酸化薄膜下地か剥離しない。

したがって、密着性に優れ、耐電圧の高い絶縁皮膜を形
成できる。

［実施例］ 以下、本発明の詳細な説明する。

ここに、各実施例におけるアルミニウム線材は、アルミ
ニウム純度９９．８重量％の平角線であり、その形状は
厚さ３．８ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ３００ｍｍで、コー
ナ一部は半径０．５ｍｍの円弧形成とされている。

また、処理プロセスは、アルカリ脱脂処理（表面酸化皮
膜を除去する）■程−中和処理工程一陽′！ｆｌ酸化処
理工程−電着塗装処理工程−焼付工程等からなる。

（第１実施例） ａ）陽極酸化処理条件： 浴組成等−１５重量％硫酸水溶液、 ｂ） ＰＨ０，３−浴温２０℃。

処理条件−ＩＡ／ｄば、６分通電。

なお、対極はｐｂである。

カチオン系電着塗装処理条件： 塗料液−パワートップＵ１００（日本ペイント族）の１
０重量％水溶液、 浴温２７℃。

処理条件−０，１Ａ／ｄｒｒｌ’、２分通電。

なお、対極はステンレスである。

Ｃ）焼付条件 電熱式熱風循環焼付炉で１７０℃にて３０分間焼付処理
した。

上記処理条件の下に、２μｍの陽極酸化皮膜と２０μｍ
の塗膜からなる絶縁皮膜を形成した。

この絶縁皮膜は、第１表に示す如く、平均耐電圧が１２
１０Ｖと非常に高く、表面硬度（５Ｈ）も′大きい、し
かも、密着性が優れているので曲げ加工後の耐電圧平均
値も３５０〜５００Ｖという高圧を保持できる。また、
陽極酸化下地皮膜の耐食性も良くかつ塗膜外観も良好で
ある。

なお、耐電圧測定は、ＪＩＳＣ２１１０規格およびＪＩ
ＳＣ３００３規格の測定法に準じ約７ｍｍ幅のアルミニ
ウム箔を直線部分あるいは曲げ部分に巻き付は東洋精機
製作断裂の耐電測定装置により測定した。曲げ加工は、
Ｊ　Ｉ　５Ｈ８６８４規格（変形ひび割れ抵抗性試験）
およびＪＩＳＣ３００３規格に準じ線の厚さ方向に治っ
て半径１０ｍｍの曲げを施した。表面硬度は、ＪＩＳＫ
５４００規格およびＪＩＳＣ３００３規格の鉛筆硬度試
験法に基づき測定した。また、耐食性試験は、下地処理
後のサンプルについて、湿潤試験（５０°Ｃで湿度９８
〜１００％の雰囲気下で５０時間放置した）を行ったも
のである。「塗膜外観」の観察は、焼付完了後の表面状
態を肉眼観察した時の状態を示す。以下の各実施例およ
び比較例も同じである。

（第２実施例） 陽極酸化処理条件： 浴組成等−１０重量％メタケイ酸ソータ水溶液、ＰＨ１
１，０、浴温３０ °Ｃ６ 処理条件−〇、５Ａ／ｄｒｎ’（１００Ｖ）、４５秒通
電。

なお、対極はステンレスである。

カチオン系電着塗装処理条件： 塗料液−パワートップＵＩＯ○（日本ペイント族）の１
０重量％水溶液、 浴温２７℃。

処理条件−０，ＩＡ／ｄｉ、３分通電。

なお、対極はステンレスである。

上記処理条件の下に、０．１μｍの陽極酸化皮膜と４０
μｍの塗膜からなる絶縁皮膜を形成し、実施例１と同一
の焼付処理した。この絶縁皮膜は、第１表に示す如く、
第１実施例に比較して曲げ加工前の平均耐電圧が８７０
■とやや低いが、塗膜が４０μｍと厚く密着性も良いの
で、曲げ加工後の平均耐電圧は３７５ｖと第１実施例の
場合よりも高い値である。また、表面硬度も５Ｈと大き
い。

（第３実施例） 陽極酸化処理条件： 浴組成等−２０重量％リン酸ソーダ水溶液、ＰＨ１２，
７、浴温１８℃。

処理条件−３Ａ／ｄｄ、３分通電。

なお、対極はステンレスである。

カチオン系電着塗装処理条件： 塗料液〜パワートップＵ１００（日本ペイント族）の１
０重量％水溶液、 浴温２７℃。

処理条件−０，１Ａ／ｄｒｒｒ、３分通電。

なお、対極はステンレスである。

上記処理条件の下に、１．４μｍの陽極酸化皮膜と４０
μｍの塗膜からなる絶縁皮膜を形成し、実施例１と同一
焼付処理した。この絶縁皮膜は、第１表に示す如く、平
均耐電圧が１１３８Ｖと高く、密着性９表面硬度、外観
等いずれも良好である。

特に、曲げ加工後の平均耐電圧が３９０Ｖと高くかつバ
ラツキのないことか注目される。

（第４実施例） 陽極酸化処理条件：・ 浴組成環−１０重ｉ″３≦リン酸水溶液、ＰＨ１，５、
浴温２０℃。

処理条件−電圧１００Ｖで１５分間通電。

なお、対極はステンレスである。

カチオン系電蓄塗装処理条件： 塗料液−パワードツブＵ１００　（日本ペイント族）の
１０重量％水溶液、 浴温２７℃。

処理条件−０，１Ａ／ｄｒｒｉ’、３分通電。

なお、対極はステンレスである。

上記処理条件の下に、１，５μｍの陽極酸化処理と４０
μｍの塗膜からなる絶縁皮膜を形成し、実施例１と同一
の焼付処理を行なった。この絶縁皮膜は、第１表に示す
如く、第３実施例の場合とほぼ同様の特性を有する。陽
極酸化処理の条件か絶縁皮膜特性に与える影響は軽微で
あることがわかる。

（第５実施例） 陽極酸化処理条件： 浴組成等−３重量％ホウ酸および２重量％ホウ酸アンモ
ンの混合水溶液、 ＰＨ６，８、浴温２０’Ｃ。

処理条件−電圧２５０■で２０分間通電。

なお、対極はアルミニウムであ る。

カチオン系電着塗装処理条件： 塗料液−ニレクロンＫＧ３１０（関西ペイント族）の１
０重量％水溶液、 浴温２７℃。

処理条件−〇、ＩＡ／ｄｒ＃、２．５分通電。

なお、対極はステンレスである。

上記処理条件の下に、０．２５μｍの陽極酸化皮膜と３
０μｍの塗膜からなる絶縁皮膜を形成し、実施例１と同
一の焼付処理を行なった。この絶縁皮膜は、第１表に示
す通りであり、バリアー型極薄酸化皮膜であるか、塗膜
が薄くても曲げ加工後の平均耐電圧が４４０Ｖと高く良
好であった。

（第６実維例） 陽極酸化処理条件： 浴組成等−１０重量％メタケイ酸ソーダ水溶液、ＰＨ１
１，０、浴温３０ ℃。

処理条件−〇、５Ａ／ｄｒｆ、４５秒通電。

なお、対極はステンレスである。

カチオン系電着塗装処理条件： 塗料液−パワードツブＵ１００（日本ペイント族）の１
０重量％水溶液、 浴温２９℃。

処理条件−０，１Ａ／ｄｒｒｔ’、３分通電。

なお、対極はステンレスである。

上記処理条件の下に、０．１μｍの陽極酸化皮膜と５０
μｍの塗膜からなる絶縁皮膜を形成し、実施例１と同一
の焼付処理を行なった。この絶縁皮膜は、第１表に示す
如く、塗膜厚さか５０μｍと非常に厚く液温も２９℃と
高いので、塗膜外観上やや見掛か悪いが、平均耐電圧は
１６００Ｖと高く、曲げ加工後の平均耐電圧も４２０Ｖ
と高い。

また、密着性もよく、硬度も７Ｈと優れている。

（第７実施例） 陽極酸化処理条件： 浴組成等−１０重量％メタゲイ酸水溶液、ＰＨ１１，０
，浴温２０℃。

処理条件−０，５Ａ／ｄｎ−ｒ、４５秒通電。

なお、対極はステンレスである。

カチオン系電着塗装処理条件： 塗料液−ニレクロンＫＧ３１０（関西ペイント族）の１
０重量％水溶液、 浴温２７℃。

処理条件−０，１Ａ／ｄｒｒｒ、２．５分通電。

なお、対極はステンレスである。

上記処理条件の下に、０．１μｍの陽極酸化皮膜と３０
μｍの塗膜からなる絶縁皮膜を形成し、実施例１と同一
の焼付処理を行なった。この絶縁皮膜は、第１表に示す
如く、陽極酸化処理条件は第６実施例の場合と同じであ
るが、塗膜厚さが３０μｍと薄いので、第６実施例の場
合と比較して平均耐電圧が１４０３Ｖとやや低く、表面
硬度（４Ｈ）が小さい、しかし、曲げ加工後の平均耐＠
庄は４８７Ｖと優れたものである。

以上の実施例から明らかな通り、陽極酸化処理浴が酸性
、中性、アルカリ性のいずれであっても陽極酸化皮膜厚
が３μｍ以下であれば、アルミイオンの溶出も皮膜剥離
もなくカチオン系電着塗装処理を円滑に行え、かつ密着
性１表面硬度等が良好で曲げ加工後の耐電圧か高い優れ
た絶縁アルミニウム線材を製造することかできる。

これは、以下の比較例１〜３と比較考量することにより
一層明確となる。

（比較例１） 陽極酸化処理条件： 浴組成環−１５重量％硫酸水？Ｊ液、ＰＨ０゜３、浴温
２０℃。

処理条件−ＩＡ／ｄｎｌ”、６分通電。

なお、対極は鉛である。

アニオン系電着塗装処理条件： 塗料液−ＡＬ８０ＯＮ　（ハニー化成製）の９重量％水
溶液、浴温２２℃。

処理条件−０，０５Ａ／ｄｒｒｌ’、４分通電。

なお、対極はステンレスである。

上記処理条件の下に、２μｍの陽極酸化皮膜と１５μｍ
の塗膜からなる絶縁皮膜を形成し、実線例１と同一の焼
付処理を行なった。

その結果、第１表に示す如く陽極酸化処理条件か第１実
施例の場合と同一であっても、アニオン系電着塗装処理
では通電時間を４分と延はしても塗膜厚さは１５μｍと
薄く、かつ陽極酸化下地薄膜か２μｍと第１実施例の場
合と同じでも密着性か劣るので、耐電圧は曲げ加工する
と１８００Ｖから２４０■と非常に劣悪化してしまうこ
とかわかる。

（比較例２） 陽′！ｉ！酸化処理条件： 本下地処理を施さない。

カチオン系電着塗装処理条件： 塗料液−バワードツブＵ１００　（日本ペイント製）の
１０重量％水溶液、 浴温２７°Ｃ０ 処理要件−０，１Ａ／ｄば、２分通電。

なお、対極はステンレスである。

上記処理条件の下に、２０μｍの塗膜からなる絶縁皮膜
を形成し、実施例１と同一の焼付処理を行なった。その
結果を第１表に示す。

すなわち、陽極酸化処理による陽極酸化皮膜下地を形成
しないと、第１実施例と同様にカチオン系電着塗装処理
により２０μｍの塗膜を形成しても、第１表に示す如く
、平均耐電圧が９０５■と低いばかりか、曲げ加工を施
すと塗膜か大きく剥離してしまうので、実用性がないと
理解される。

（比較例３） 陽［！酸化処理条件： 浴組成等−１５％硫酸水溶液、ＰＨ０，３浴温２０℃。

処理条件−ＩＡ／ｄイ、３００分通電 なお、対極は鉛である。

カチオン系電着塗装処理条件： 塗料液−パワードツブＵ１００　（日本ペイント製）の
１０１量％水溶液、 浴ｆＡ２７℃。

処理条件−０，１Ａ／ｄば、２分通電。

なお、対極はステンレスである。

上記処理条件の下に、９μｍの陽ｊｆ１酸化皮膜と２０
μｍの塗膜からなる絶縁皮膜を形成し、実施例Ｊｌと同
一の焼付処理を行なった。

すなわち、陽極酸化処理浴を第１実施例の場合と同一と
して３００分通電より９μｍの陽極酸化皮膜を形成し、
続いて第１実施例の場合と同じ条件でカチオン系電着塗
装処理により２０μｍの塗膜を形成した。しかし、陽極
酸化皮膜を９μｍとすると、表面硬度は７Ｈと大きくな
るか、外観密着とも著しく劣る。

そして、かかる絶縁皮膜では、第１表に示す如く、曲げ
加工後の平均耐電圧か５０Ｖと極めて低くなる。したか
って、実用性のないことから、曲げ加工前の耐電圧につ
いては測定しなかった。

（以下余白） ［発明の効果］ 請求項第１項記載の発明によれば、３μｍ以下の陽極酸
化下地薄膜上にカチオン系電着樹脂塗膜を形成した絶縁
アルミニウム線材であるから、絶縁皮膜の密着性が優れ
曲げ加工後の耐電圧が高い線材を捉供できる。したかっ
て、従来絶縁テープ巻回方法等々に比較して、スペース
ファクターか小さく低コストなりニアモータ用地上コイ
ル等を背反するために貢献するところ大である。

また、請求項第２項記載の発明によれは、陽極酸化処理
により３μｍ以下の陽極酸化薄膜下地を形成し、かつカ
チオン系電着塗装処理で樹脂塗膜を形成する方法である
から、次のような効果を奏する。

■　３μｍ以下の下地か形成されているので、カチオン
系電着塗装処理においてアルミニウムイオンの溶出かな
い。したかつて、塗膜中にアルミニウムイオンか混入し
た場合に起る不都合が皆無となり、密着性、可視性の優
れた絶縁皮膜を形成できる。

よって、曲げ加工後の耐電圧が高い絶縁アルミニウム材
を製造できる。

■　アルミニウム線材のコーナ一部にも良好で均一な絶
縁塗膜を形成できるから、曲げ加工後の平均耐電圧を大
幅に向上できる。

■　アニオン系電着塗装に比較して、ブツやピンホール
のない良質な樹脂塗膜を形成できる。また、塗膜自体も
の可視性も大きい。したかつて、この点からも剥離の生
じない曲げ加工を行うことかでき、耐電圧を高く保持で
きる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）３μｍ以下の陽極酸化薄膜下地上にカチオン系電
   着樹脂塗膜を形成してなることを特徴とする絶縁アルミ
   ニウム線材。
2. （２）アルミニウム線材に陽極酸化処理を施して３μｍ
   以下の陽極酸化薄膜下地を形成し、しかる後にカチオン
   系電着塗装処理を行ない陽極酸化薄膜下地上に電着樹脂
   塗膜を形成することを特徴とする絶縁アルミニウム線材
   の製造方法。