KR20150119034A

KR20150119034A - 알루미늄 도전 부재 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20150119034A
Application number: KR1020157024486A
Authority: KR
Inventors: 마나부 오오쿠보
Original assignee: 니폰게이긴조쿠가부시키가이샤
Priority date: 2013-02-12
Filing date: 2014-01-24
Publication date: 2015-10-23
Also published as: WO2014125896A1; JP6107195B2; CN104969431A; EP2958207A4; US20150340116A1; US9828689B2; EP2958207B1; JP2014155374A; CN104969431B; EP2958207A1; ES2713500T3

Abstract

본 발명은 도전성 및 방청성이 우수한 전기적 접속부와 장기 내구성이나 내약품성 등이 우수한 전기적 절연부를 구비하고, 저렴하게 제조할 수 있는 알루미늄 도전 부재 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다. 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 알루미늄재로 형성된 알루미늄 도전 기재와, 이 알루미늄 도전 기재의 일부의 영역에 형성되고, 표면이 도전성 산화 방지막으로 피복되어 단자로서 사용되는 전기적 접속부와, 이 전기적 접속부 이외의 영역에 형성되고, 양극 산화 피막으로 피복된 전기적 절연부를 구비하고 있는 알루미늄 도전 부재 및 그 제조 방법이다.

Description

알루미늄 도전 부재 및 그 제조 방법 {ALUMINUM CONDUCTIVE MEMBER AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은, 공장, 빌딩, 가정 등의 전력 수요 개소에 있어서 다양한 수배전 기기, 제어 기기 등에 내장되는 절연 버스 바(혹은 절연 버스 바)나 절연 버스 덕트 등으로서 사용하기 위한 알루미늄 도전 부재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

발전소 등에 있어서 발전된 전력은, 통상, 이것을 고압 송전선에 의해 전력 수요지까지 송전하고, 전력 수요지에서는 필요에 따라 몇 개의 단계로 나누어 전압을 저하시키고, 배전선을 이용하여 공장, 빌딩, 가정 등의 전력 수요 개소에 배전된다. 그리고, 이와 같은 전력의 공급에 있어서는, 전압 강하를 위한 트랜스나 전력 배전을 위한 배전반 등이 사용되지만, 이들 트랜스나 배전반 등에 있어서는 저압 대용량의 전력을 수배전하기 위한 수배전 기기나 개폐 기기 등의 제어 기기 등이 사용되고 있고, 또한 이들 수배전 기기나 제어 기기 등에 있어서는, 전기적 접속부 이외의 영역을 통 형상 수지(수지 절연재)로 피복하여 전기적 절연부로 한 절연 버스 바나, 이와 같은 절연 버스 바를 복수 적층한 절연 버스 덕트라고 칭해지는 도전 부재가 사용되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1).

그리고, 이와 같은 도전 부재에 대해서는, 도전성, 강도, 가공성, 내식성 등에 있어서 우수한 성능을 가지므로, 주로 구리 또는 구리 합금을 포함하는 구리계 재료가 사용되고 있다. 그러나, 구리계 재료는, 예를 들어 구리의 밀도가 8.95g/㎤(20℃)이며, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 알루미늄재[예를 들어, 순알루미늄의 밀도 2.699g/㎤(20℃)]에 비하면, 그 중량이 늘어나고, 예를 들어, 건설 자재인 버스 덕트 등과 같이 경량화가 요구되는 용도에 있어서는, 경량이고 도전성이 우수한 알루미늄재가 사용되기 시작하고 있다.

그런데, 알루미늄재에는 그 표면이 산화되기 쉽다는 성질이 있고, 이 알루미늄재를 포함하는 도전 부재(알루미늄 도전 부재)가 외기에 노출되면, 그 표면이 산화되어 용이하게 산화 피막이 형성되고, 이 산화 피막에 의해 알루미늄 도전 부재의 접촉 전기 저항이 높아지고, 접속 대상의 단자와의 사이의 전기적 접속이 곤란해지는 것 외에, 이 알루미늄 도전 부재를, 예를 들어 구리계 재료를 포함하는 도전 부재 등의 표준 전극 전위차가 큰 도전 부재와 직접 접속하면, 그 접촉 부분에 있어서 전식(전기 화학적인 부식)이 발생한다는 문제도 있다.

따라서, 종래에 있어서도, 이와 같은 알루미늄 도전 부재의 문제를 해결하기 위한 제안도 이루어져 있다. 예를 들어, 특허문헌 2에는, 버스 덕트에 사용되는 모선(알루미늄 버스 바)에 양호한 도전성과 방청성을 부여하기 위한 도금 방법이 제안되어 있다. 그러나, 도금 방법에 의해 알루미늄 버스 바에 도전성과 방청성을 부여하는 것은, 도전성을 필요로 하지 않는 전기적 접속부 이외의 전기적 절연부의 영역에까지 도금을 실시하게 되어, 알루미늄 버스 바나 이를 사용한 버스 덕트가 대형화하면 할수록 비용적으로 불리해진다. 또한, 이 특허문헌 2에는, 절연 버스 바나 절연 버스 덕트로서 사용하는 경우에 필요한 전기적 접속부 이외의 영역을 전기적 절연부에 형성하기 위한 방법에 대해서는 전혀 기재되어 있지 않고, 가령 통 형상 수지 등으로 절연 피복하여 전기적 절연부를 형성하는 경우에는, 그 장기 내구성이나 내약품성 등이 전기적 절연부의 수지에 의존한다는 문제가 있다.

또한, 특허문헌 3에는, 알루미늄 합금제의 전기 자동차용 이차 전지 수납 하우징이며, 하우징의 표면에 두께 20 내지 100㎛의 경질 양극 산화 피막을 설치하여 버스 바로서 겸용하는 것이 개시되어 있다. 그러나, 이 특허문헌 3에 있어서는, 단자로서 사용되는 전기적 접속부를 어떻게 하여 형성하고, 또한 형성된 전기적 접속부의 도전성 및 방청성을 어떻게 하여 확보하는지 등에 대해서는 전혀 기재되어 있지 않다.

일본 특허 출원 공개 제2009-060,757호 공보 일본 특허 출원 공개 제2010-285,652호 공보 일본 특허 출원 제4,759,699호 공보

따라서, 본 발명자들은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 알루미늄재를 기재로서 사용하고, 또한 도금 방법이나 수지 절연재를 사용하지 않고 저렴하게 제조할 수 있고, 또한 절연 버스 바나 절연 버스 덕트 등으로서 사용하는 데 필요한 도전성 및 방청성이 우수한 전기적 접속부와 장기 내구성이나 내약품성 등이 우수한 전기적 절연부를 구비한 알루미늄 도전 부재에 대해 예의 검토하여, 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은, 도전성 및 방청성이 우수한 전기적 접속부와 장기 내구성이나 내약품성 등이 우수한 전기적 절연부를 구비하고, 저렴하게 제조할 수 있는 알루미늄 도전 부재를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 도전성 및 방청성이 우수한 전기적 접속부와 장기 내구성이나 내약품성 등이 우수한 전기적 절연부를 구비한 알루미늄 도전 부재를 저렴하게 제조할 수 있는 알루미늄 도전 부재의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

즉, 본 발명은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 알루미늄재로 형성된 알루미늄 도전 기재와, 이 알루미늄 도전 기재의 일부의 영역에 형성되고, 표면이 도전성 산화 방지막으로 피복되어 단자로서 사용되는 전기적 접속부와, 이 전기적 접속부 이외의 영역에 형성되고, 양극 산화 피막으로 피복된 전기적 절연부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도전 부재이다.

또한, 본 발명은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 알루미늄재로 알루미늄 도전 기재를 형성하고, 이 알루미늄 도전 기재의 표면에는, 양극 산화 처리를 실시하여 양극 산화 피막으로 피복된 전기적 절연부를 형성함과 함께, 도전성 산화 방지제를 도포하여 도전성 산화 방지막으로 피복된 전기적 접속부를 형성하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도전 부재의 제조 방법이다.

본 발명에 있어서, 알루미늄 도전 기재로서 사용하는 알루미늄재의 재질이나 형상 등에 대해서는, 그 표면에 양극 산화 처리를 실시하여 양극 산화 피막을 형성할 수 있으면 특별히 제한되는 것은 아니고, 이 알루미늄 도전 기재를 사용하여 제조되는 알루미늄 도전 부재의 용도 등에 요구되는 강도, 내식성, 가공성 등의 다양한 물성에 기초하여, 적절히 선정하고, 또한 형성할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 알루미늄 도전 기재의 표면에 양극 산화 처리를 실시하여 형성되고, 전기적 절연부로서 기능하는 양극 산화 피막의 막 두께에 대해서는, 그것이 알루미늄 도전 부재의 전기적 절연부로서 기능하는 만큼의 전기 절연성(저항값)을 발현하면 되고, 하한에 대해서는, 피막의 크랙 발생을 방지하여 절연 파괴의 발생을 보다 효과적으로 방지하는 데 있어서, 통상은 10㎛ 이상, 바람직하게는 50㎛ 이상인 것이 좋고, 또한 상한에 대해서는, 절연 파괴의 관점에서는 특별히 제한은 없지만, 제조상의 관점에서 100㎛ 정도까지인 것이 좋다.

그리고, 이 전기적 절연부로서 기능하는 양극 산화 피막에 대해서는, 절연 저항이나 절연 내압의 저하를 방지하는 데 있어서, 바람직하게는 비등수나 가압 수 증기에 의해 봉공 처리를 실시하는 것이 좋고, 더욱 바람직하게는, 전해 착색법, 염색법, 전기 영동법, 혹은 이들의 방법을 병용하는 방법 등에 의해 착색하고, 이 착색에 의해 전기적 접속부를 시각적으로 용이하게 구별할 수 있도록 하는 것이 좋다.

본 발명에 있어서, 상기 알루미늄 도전 기재의 일부의 영역에 형성되고, 단자로서 사용되는 전기적 접속부에 대해서는, 그 표면이 도전성 산화 방지막으로 피복되어 있는 것, 즉 도전성을 확보하면서 방청 처리가 실시되어 있는 것이 필요하고, 이 도전성 산화 방지막에 대해서는, 필요한 도전성 및 방청성을 확보할 수 있으면 특별히 제한은 없고, 예를 들어, 알루미늄 도전 기재의 표면의 일부에, 그리스 중에 산화크롬 분말 등의 도전성 분말을 혼합하여 얻어진 도전성 도포제[예를 들어, 시즈오카코산 가부시끼가이샤제 상품명 「닛케이 조인탈」 등]나, 바인더 수지 중에 도전성 필러나 필요에 따라 산화 방지제 등을 더 첨가하여 혼합하고 얻어진 도전성 도포제(예를 들어, 일본 특허 출원 공개 제2005-26,187호 공보, 일본 특허 출원 공개 제2007-317,489호 공보, 일본 특허 출원 공표 제2010-539,650호 공보 등 참조) 등을 도포하여 얻어지는 도전성 산화 방지막을 예시할 수 있다.

그리고, 본 발명의 알루미늄 도전 부재를 제조할 때에는, 우선, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 알루미늄재로 알루미늄 도전 기재를 형성하고, 이어서, 얻어진 알루미늄 도전 기재의 표면에, 양극 산화 처리를 실시하여 양극 산화 피막으로 피복된 전기적 절연부를 형성함과 함께, 도전성 산화 방지제를 도포하여 도전성 산화 방지막으로 피복된 전기적 접속부를 형성한다.

여기서, 상기의 전기적 절연부 및 전기적 접속부의 형성 시에는, 예를 들어, 전기적 절연부에 대해서는, 알루미늄 도전 기재의 표면 전체면에 양극 산화 처리를 실시하여 양극 산화 피막을 형성하고, 이어서 상기 전기적 접속부가 되는 영역의 양극 산화 피막을, 예를 들어 연마 처리 등의 방법으로 제거함으로써 형성하고, 그리고, 상기 전기적 접속부에 대해서는, 양극 산화 피막이 제거된 상기 영역에 도전성 산화 방지제를 도포하여 형성해도 된다.

또한, 다른 방법으로서는, 상기 알루미늄 도전 기재에 있어서 전기적 접속부가 되는 영역에 보호막을 형성하고, 이어서 이 보호막이 형성된 영역 이외의 영역에 양극 산화 처리를 실시하여 양극 산화 피막을 형성함으로써 전기적 절연부를 형성하고, 또한 상기 보호막을 제거한 후에 이 부분에 도전성 산화 방지제를 도포하여 전기적 접속부를 형성해도 된다.

그리고, 양극 산화 피막을 형성하여 전기적 절연부를 형성할 때의 양극 산화 처리의 처리 조건에 대해서는, 전기적 절연부로서 기능하는 만큼의 전기 절연성을 발현할 수 있는 막 두께, 바람직하게는 10㎛ 이상의 막 두께의 양극 산화 피막을 형성할 수 있으면 되고, 예를 들어, 전해욕으로서 농도 16질량％의 황산욕을 사용하여 양극 산화 처리를 행하는 경우에는, 욕 온도 20℃, 전류 밀도 150A/㎡ 및 처리 시간 22분 이상의 처리 조건으로 양극 산화 처리를 행하는 것이 좋다.

또한, 상기 도전성 산화 방지막을 포함하는 전기적 접속부를 형성할 때에 사용되는 도전성 산화 방지제에 대해서는, 알루미늄 도전 기재의 표면의 일부에 도포하고, 필요한 도전성 산화 방지막을 형성할 수 있으면 되고, 예를 들어, 이미 예시한 도전성 도포제 등을 예시할 수 있다.

본 발명의 알루미늄 도전 부재는, 그 전기적 절연부가 양극 산화 피막에 의해 전기적으로 절연되어 있어 우수한 장기 내구성이나 내약품성 등을 발휘함과 함께, 그 전기적 접속부가 도전성 산화 방지막으로 피복되어 있어 필요한 도전성 및 방청성을 발휘하고, 또한 도금 처리나 수지 절연재에 의한 피복 처리를 필요로 하지 않으므로 저렴하게 제조할 수 있다.

이하, 실시예에 기초하여, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

[실시예]

판 두께 4㎜의 A1100 알루미늄재로부터 200㎜×30㎜×4㎜의 알루미늄 도전 기재를 잘라내고, 이 알루미늄 도전 기재를 황산 160g/L 농도의 황산 전해욕 중, 9℃, 전류 밀도 DC400A/㎡ 및 60분간의 처리 조건으로 양극 산화 처리를 행하여, 알루미늄 도전 기재의 표면 전체에 막 두께 60㎛의 양극 산화 피막을 형성하였다.

다음에, 이 알루미늄 도전 기재의 표면에 형성된 양극 산화 피막에 대해, 알루미늄 도전 기재의 길이 방향 양단부측으로부터 각각 1㎝인 곳까지 연마 처리하여 양극 산화 피막을 제거하고, 이 양극 산화 피막을 제거한 부분에 도전성 도포제(시즈오카코산 가부시끼가이샤제 상품명:닛케이 조인탈 Z)를 도포하여 도전성 산화 방지막을 형성하고, 상기 양극 산화 피막으로 피복된 전기적 절연부와 도전성 산화 방지막으로 피복된 전기적 접속부를 갖는 시험편(알루미늄 도전 부재)을 조제하였다.

얻어진 시험편에 대해, 그 양단부에 형성된 전기적 접속부 사이에 있어서의 도전성을 테스터로 조사한 바, 양호한 도통이 확인되고, 또한 전기적 접속부 사이의 전기적 절연부에 대해 도전성을 테스터로 조사한 바, 도통은 확인되지 않고, 양호한 절연성이 확인되었다.

이상으로부터, 양극 산화 피막으로 피복된 전기적 절연부와 도전성 산화 방지막으로 피복된 전기적 접속부를 갖는 알루미늄 도전 부재를 절연 버스 바나 절연 버스 덕트 등으로서 사용할 수 있고, 다양한 수배전 기기, 제어 기기 등의 분야에 있어서 이용할 수 있는 것이 판명되었다.

Claims

알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 알루미늄재로 형성된 알루미늄 도전 기재와, 이 알루미늄 도전 기재의 일부의 영역에 형성되고, 표면이 도전성 산화 방지막으로 피복되어 단자로서 사용되는 전기적 접속부와, 이 전기적 접속부 이외의 영역에 형성되고, 양극 산화 피막으로 피복된 전기적 절연부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 도전 부재.
제1항에 있어서, 상기 전기적 절연부를 형성하는 양극 산화 피막이 착색 피막인 것을 특징으로 하는, 알루미늄 도전 부재.
알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 알루미늄재로 알루미늄 도전 기재를 형성하고, 이 알루미늄 도전 기재의 표면에는, 양극 산화 처리를 실시하여 양극 산화 피막으로 피복된 전기적 절연부를 형성함과 함께, 도전성 산화 방지제를 도포하여 도전성 산화 방지막으로 피복된 전기적 접속부를 형성하는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 도전 부재의 제조 방법.
제3항에 있어서, 상기 전기적 절연부는, 알루미늄 도전 기재의 표면 전체면에 양극 산화 처리를 실시하여 양극 산화 피막을 형성하고, 이어서 상기 전기적 접속부가 되는 영역의 양극 산화 피막을 제거하여 형성되고, 또한 상기 전기적 접속부는, 양극 산화 피막이 제거된 상기 영역에 도전성 산화 방지제를 도포하여 형성되는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 도전 부재의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 알루미늄 도전 기재의 표면에 형성되어 전기적 접속부가 되는 영역의 양극 산화 피막이, 연마 처리에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 도전 부재의 제조 방법.
제3항에 있어서, 상기 전기적 절연부는, 상기 알루미늄 도전 기재에 있어서 전기적 접속부가 되는 영역에 보호막을 형성하고, 이어서 이 보호막이 형성된 영역 이외의 영역에 양극 산화 처리를 실시하여 양극 산화 피막을 형성함으로써 형성되고, 또한 상기 전기적 접속부는, 상기 보호막을 제거한 후에 도전성 산화 방지제를 도포하여 형성되는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 도전 부재의 제조 방법.