JPH0461711A

JPH0461711A - 無機絶縁電線

Info

Publication number: JPH0461711A
Application number: JP2171695A
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: 1990-06-28
Filing date: 1990-06-28
Publication date: 1992-02-27

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、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、セラミックスガラスに導線を通
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　　　Ｉｎ５ｕｌ
ａｔｅｄ　　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、曲げると大きなりラックを発生して、絶縁破壊
を起してしまう。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、セラミックスガラスに通したり、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、ＭＩ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、前記導体線を珪酸アルカリ水溶
液により化成処理して形成された絶縁性化成皮膜と、前
記絶縁性化成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。

好ましくは、導体線を珪酸アルカリ水溶液によって化成
処理するとき、この珪酸アルカリ水溶液は、珪酸をＳｉ
ｏ２として２０〜６０ｇ／糺含み、かつその温度を４０
〜１２０℃に保たれる。得られた絶縁性化成皮膜は、酸
化アルミニウムおよび酸化珪素を主成分として、酸化ア
ルミニウムが皮膜の７０〜１００ｗｔ％、酸化珪素が皮
膜の０〜３Ｑｗｔ％をそれぞれ占めるものとされる。

また、好ましくは、前記セラミックス前駆体を含む溶液
は、Ｓｔ、ＡＩ、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ったり、ポリシ
ラザン、ポリカルボシラン、ポリボロシロキサン等の有
機金属ポリマ、もしくは水ガラスを溶解する水溶液であ
ったりする。

［作用］絶縁性化成皮膜は、導体線を珪酸アルカリ水溶液により
化成処理してアルミニウムまたはアルミニウム合金の表
面に形成されるものであるので、このような絶縁性化成
皮膜と導体線との間においては、付着力に関する問題は
一切生じない。

化成処理のための液としては、前述したように、５ｆ０
２として２０〜６０ｇ／Ｌ含む珪酸アルカリ水溶液を用
いるのが好ましい。２０　ｇ　／　１未満では、アルミ
ニウムとの反応が起りにくいためであり、また、多過ぎ
ても反応は飽和するので、６０ｇ／を以下で十分である
。この液中に、処理されるべき導体線が数分間浸漬され
る。処理液の温度は、反応性から考えて、４０〜１２０
℃が適当である。これより低温では、反応が鈍くなり、
また、高温では、アルミニウムの軟化が問題となるため
である。なお、処理時間を長くすれば、低温でも十分処
理されるが、生産速度が低下してしまうので好ましくな
い。したがって、処理時間は、たとえば、１〜３０分が
適当である。

上述した化成処理によって形成される絶縁性化成皮膜は
、酸化アルミニウムおよび酸化珪素を主成分とし、好ま
しくは、酸化アルミニウムが７０〜１００ｗｔ％、酸化
珪素が０〜３０ｗｔ％をそれぞれ占めるようにされる。

皮膜の厚さは、処理時間によって制御できるが、たとえ
ば、長時間処理して皮膜を厚くすると、導体部の断面積
の減少が問題となってくる。また、皮膜の厚さの増大に
伴って、可撓性の劣化も問題となってくる。したがって
、化成皮膜の厚さは、１００μｍ以下に抑えるのが好ま
しい。

このようにして形成された化成皮膜は、絶縁体であるが
、多孔質であり、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。

この孔を埋め、塞ぐ目的で、化成皮膜の外方に、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、絶縁性セラミックス層が形成される。また、
このセラミックス層と化成皮膜とは、実質的に同質の材
料であるので、付着力の点で問題となることはない。

このようにして形成された、絶縁性化成皮膜を備えるセ
ラミックスコーティング電線は、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。

［実施例コ第１図には、この発明の一実施例による無機絶縁電線１
０の断面図が示されている。

第１図を参照して、無機絶縁電線１０は、アルミニウム
合金導体線１１を備える。アルミニウム合金導体線１１
の表面には、絶縁性化成皮膜１２が形成され、さらにそ
の上には、セラミックス層１３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、その表面には、絶縁性化成皮膜
２２が形成され、さらにその上には、セラミックス層２
３が形成される。ここで、アルミニウム覆銅導体線２１
は、無酸素銅２４にアルミニウム合金２５を嵌合して形
成されたものである。

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、珪酸アルカリ処理槽３３に導入された被処理導体線
３０は、一定温度に保たれた珪酸アルカリ水溶液中で処
理され、その表面に絶縁性化成皮膜が形成される。その
後、洗浄槽３４および３５で、それぞれ、予備洗浄およ
び本洗浄され、乾燥機３６で乾燥される。

引続いて、コーテイング槽３７において、上述のように
絶縁性化成皮膜が形成された被処理導体線３０の表面に
セラミックス前駆体を含む溶液が付与され、次いで、焼
付槽３８において、これがセラミックス化され、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Ｑ、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
、８０℃に保った珪酸アルカリ水溶液（Ｓｉ０２として
３５ｇ／Ｌ、Ｌｉとして８゜５ｇ／１ＳＮａとして１０
５ｇ／ｌ含有）中に、上記アルミニウム線を５分間浸漬
処理した。さらに、４０℃の温水で５分間予備洗浄し、
次いで、８０℃の熱水で１５分間本洗浄した後、７０℃
の温風で十分乾燥させた。このように処理されたアルミ
ニウム線の表面には、厚さ１０μｍの絶縁性化成皮膜が
形成されていた。

次に、上述の化成皮膜の外方に、セラミックス前駆体を
含む溶液を塗布し、大気中で５００’Ｃ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
タノールアミンを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厚さは、１７
μｍ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゜０８μｍであった。

比較のため、化成処理直後の表面粗さを測定したところ
、Ｒａ値が２μｍであり、表面の平滑性において大幅に
改善されていることがわかった。また、得られた無機絶
縁電線の絶縁破壊電圧は７２０ｖであり、また、可撓性
については、曲げ直径で１５ｍｍが達成された。

（実験例２）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、８０°Ｃに保った珪酸アルカリ水溶液（Ｓｉ０２
として３５ｇ／見、Ｌｉとして１２．８ｇ／見、Ｎａと
して９２ｇ／見含有）中で５分間浸漬処理した。次に、
４０℃の温水で５分間予備洗浄し、次いで８０℃の熱水
で１５分間本洗浄した後、７０℃の温風で十分乾燥させ
た。このように処理された線の表面には、厚さ２０μｍ
の絶縁性化成皮膜が形成されていた。

次いで、この化成皮膜の外方に、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、１０ｗｔ％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、２
５μｍであり、皮膜の表面粗さは、ＪＩＳに規定される
Ｒａ値で０．０６μｍであった。

比較のため、化成処理直後の表面粗さは、Ｒａ値で２μ
ｍであり、平滑性の点で大幅に改善されていることがわ
かった。また、得られた無機絶縁電線の絶縁破壊電圧は
９５０ｖであり、また、可撓性については、曲げ直径で
２０ｍｍが達成された。

（実験例３）実験例２と同様、耐熱アルミニウム合金の外方に、ＪＩ
Ｓ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、８０℃に保
った珪酸アルカリ水溶液（Ｓｉ０２として３５ｇ／Ｌ、
Ｌｉとして８．５ｇ／Ｌ　Ｎａとして１０５ｇ／を含有
）中で、５分間浸漬処理した。

次に、４０℃の温水で５分間予備洗浄し、次いで８０℃
の熱水で１５分間本洗浄した後、７０℃の温風で十分乾
燥させた。このように処理された線の表面には、厚さ１
０μｍの絶縁性化成皮膜が形成されていた。

次に、この化成皮膜の外方に、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
４μｍ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。

比較のため、化成処理直後の表面粗さは、Ｒａ値で２μ
ｍであり、表面の平滑性において大幅に改善されている
ことがわかった。また、得られた無機絶縁電線の絶縁破
壊電圧は６００■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。

（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、８０℃
に保った珪酸アルカリ水溶液（Ｓｉ０２として３５ｇ／
Ｌ、Ｌｉとして１−２゜８ｇ／１ＳＮａとして９２ｇ／
Ｌ含有）中で５分間浸漬処理した。次に、４０℃の温水
で５分間予備洗浄し、次いで８０℃の熱水で３０分間本
洗浄した後、７０℃の温風で十分乾燥させた。

次に、上述の化成皮膜の外方に、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、８０℃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
５μｍであり、また、皮膜の表面粗さは、ＪＩＳに規定
されるＲａ値で０．０８μｍであった。比較のため、化
成処理直後の表面粗さは、Ｒａ値で２μｍであり、表面
の平滑性の点で大幅に改善されていることがわかった。

また、得られた無機絶縁電線の絶縁破壊電圧は６４０ｖ
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
はアルミニウム合金導体線、１２．２２は絶縁性化成皮
膜、１３．２３はセラミックス層、２１はアルミニウム
覆銅導体線、２５はアルミニウム合金、３０は被処理導
体線、３３は珪酸アルカリ処理槽、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、前記導体線を珪酸アルカリ水溶液により化成処理して形
成された絶縁性化成皮膜と、前記絶縁性化成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
ミックス層とを備える、無機絶縁電線。
（２）前記珪酸アルカリ水溶液は、珪酸をＳｉＯ＿２と
して２０〜６０ｇ／ｌ含み、かつその温度を４０〜１２
０℃に保たれ、前記絶縁性化成皮膜は、酸化アルミニウ
ムおよび酸化珪素を主成分として、酸化アルミニウムが
皮膜の７０〜１００ｗｔ％、酸化珪素が皮膜の０〜３０
ｗｔ％をそれぞれ占めるものである、請求項１に記載の
無機絶縁電線。
（３）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、ポリシ
ラザン、ポリカルボシラン、もしくはポリボロシロキサ
ンからなる有機金属ポリマー、または水ガラスを溶解す
る水溶液である、請求項１または２に記載の無機絶縁電
線。