TWI734313B - 陶瓷絕緣層導線的製造方法 - Google Patents

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一種陶瓷絕緣層導線的製造方法，該陶瓷絕緣層導線包括一導線及包覆於該導線的一陶瓷層，該導線包括一鋁質外層，該陶瓷絕緣層導線的製造方法包含下列步驟：對該導線施予一電化學氧化反應，使該導線形成該陶瓷層；該陶瓷層包括一緻密底層及一多孔結構層，使該陶瓷層在電壓150伏特時的電阻大於200KΩ。

Description

陶瓷絕緣層導線的製造方法
本發明係關於一種陶瓷絕緣層導線的製造方法，尤指利用一電化學氧化反應及一加熱處理的陶瓷絕緣層導線的製造方法。
一絕緣導線為在一導電線體(例如金屬線)外圍包覆一層不導電的材料，例如：樹脂、塑膠、矽橡膠等，形成一絕緣層，以防止該導電線體與外界接觸造成漏電、短路、觸電等事故，因此，該絕緣導線廣泛的應用在我們的生活用電、工業用電，甚至是纏繞成馬達的繞線。
然而，傳統的該絕緣層容易受到高溫的影響而加速老化並損壞，在超過200℃即容易損壞燒毀，因此，製造出即使處於高溫也保有良好絕緣性的絕緣導線，是本領域一直研究的方向。
爰此，本發明人為針對導線製作出耐高溫、絕緣良好的絕緣層，而提出一種陶瓷絕緣層導線的製造方法。
該陶瓷絕緣層導線包括一導線及包覆於該導線的一陶瓷層，該導線包括一鋁質外層，該陶瓷絕緣層導線的製造方法包含下列步驟：對該導線施予一電化學氧化反應，使該導線形成該陶瓷層；該陶瓷層包括一緻密底層及一多孔結構層，使該陶瓷層在電壓150伏特時的電阻大於200KΩ。
進一步，該緻密底層與該導線接觸，該多孔結構層形成在該緻密底層的外表面。
進一步，該電化學氧化反應是一陽極處理，使用的電流密度範圍為50A/dm2至1200A/dm2。
進一步，該電化學氧化反應使用的一電解溶液為一酸性溶液，該酸性溶液的濃度為3%至15%之間。
進一步，該酸性溶液包含一草酸。
進一步，在該電化學氧化反應時，該導線的設置方向平行該電解溶液的液面，且與一陰極保持一距離。
進一步，在該電化學氧化反應時，一陰極電板與該導線的面積比為2至5倍，且該導線的設置方向平行該陰極電板。
進一步，該陶瓷層的厚度控制在0.005毫米至0.0.3毫米之間。
進一步，陶瓷絕緣層導線的製造方法還包含下列步驟：對該陶瓷層再實行一加熱處理，以去除該陶瓷層內的一結晶水，且該加熱處理的溫度為200度至450度之間，並持溫至少一小時。
進一步，該陶瓷絕緣層的厚度在0.005毫米至0.03毫米時，能承受的介電強度為每毫米600伏特的電壓而不擊穿。
根據上述技術特徵可達成以下功效：
1.藉由對該導線實行該電化學氧化反應形成該陶瓷層，該陶瓷層能耐受攝氏350度以上的高溫，且在電壓150伏特時的電阻大於200KΩ，絕緣良好。
2.藉由該電化學氧化反應使用的電流密度範圍為50A/dm2至1200A/dm2，使該陶瓷層快速增厚，而形成耐高壓的電阻。
3.在該電化學氧化反應時，藉由該導線的設置方向平行該電解溶液的液面，且該導線與該陰極電極保持該距離，使形成的該陶瓷層的厚度均勻。
4.藉由該加熱處理，以去除該陶瓷層內的該結晶水，使該陶瓷層具有穩定且良好的絕緣效果。
5.由於空氣是很好的絕緣物質，設計該陶瓷層的多孔結構層內的空氣可提供比陶瓷更高的絕緣和電壓承受效果，控制高電流密度範圍為50A/dm2至1200A/dm2，一般電化學氧化反應不大於5A/dm2，有10倍以上的差異，愈高電流密度所得的多孔結構層愈疏鬆，在此條件下，快速增厚以達到適當的電阻值，該鋁質外層能快速製作該多孔結構層，且使該多孔結構層具有高絕緣效果，甚至在厚度小於0.02mm下，可抵抗直流電壓500V而不擊穿。
1:陶瓷絕緣層導線
11:導線
111:導電線體
112:鋁質外層
12:陶瓷層
2:電解溶液
3:熱處理爐
S01:電化學氧化步驟
S02:加熱處理步驟
L:距離
P1:第一量測範圍
P2:第二量測範圍
P3:第三量測範圍
P4:第四量測範圍
P5:第五量測範圍
P6:第六量測範圍
P7:第七量測範圍
[第一圖]是一立體圖，說明一導線在實行本發明陶瓷絕緣層導線的製造方法時形成的結構。
[第二圖]是一流程圖，說明本發明陶瓷絕緣層導線的製造方法的一實施例。
[第三圖]是一立體圖，說明該實施例的一電化學氧化步驟。
[第四圖]是一示意圖，說明該實施例在該電化學氧化步驟時，該導線與一物件保持一距離。
[第五圖]是一示意圖，說明該實施例的一加熱處理步驟。
[第六圖]是一示意圖，說明該實施例實驗的多個量測範圍位置。
綜合上述技術特徵，本發明陶瓷絕緣層導線的製造方法的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。
參閱第一圖及第二圖，本發明陶瓷絕緣層導線的製造方法的一實施例。該陶瓷絕緣層導線(1)包括一導線(11)及一陶瓷層(12)。該導線(11)包括一導電線體(111)及一鋁質外層(112)。該陶瓷層(12)包覆該導線(11)。
陶瓷絕緣層導線(1)的製造方法包含一電化學氧化步驟(S01)，及一加熱處理步驟(S02)。
參閱第一圖、第三圖及第四圖，在該電化學氧化步驟(S01)(第二圖)中，對該導線(11)施予一電化學氧化反應使該導線(11)的表面形成該陶瓷層(12)，使該陶瓷層(12)在電壓150伏特時的電阻大於200KΩ，該陶瓷層(12)包括一緻密底層及一多孔結構層，其中該緻密底層與該導線(11)接觸，該多孔結構層形成在該緻密底層的外表面。該電化學氧化反應為一陽極處理，詳細步驟為將該導線(11)放入一電解溶液(2)，並接在一陽極，將一導電碳棒也放入該電解溶液(2)並接在一陰極，該導線(11)的設置方向平行該電解溶液(2)的液面，且與接在該陰極的該物件保持一距離L，該導電碳棒為一陰極電板，且該陰極電板與該導線的面積比為2至5倍，該電解溶液(2)為一酸性溶液，該酸性溶液的濃度為3%至15%之間，該電解溶液(2)包含一草酸，在本例中該草酸的濃度為5%，該陽極、該陰極通上30伏特至40伏特之間範圍的電壓，且電流密度範圍為50A/dm2至1200A/dm2，在此條件下，該鋁質外層(112)的表面能快速形成該陶瓷層(12)，且使該陶瓷層(12)的多孔結構層快速增厚以達到適當的電阻值，更佳的是，該陶瓷絕緣層的厚度在0.005毫米至0.03毫米時，能承受的介電強度為每毫 米600伏特的電壓而不擊穿，其中，該陶瓷層(12)在最外層，該鋁質外層(112)介於該導電線體(111)及該陶瓷層(12)之間，該陶瓷層(12)為氧化鋁，更藉由該導線(11)的設置方向平行該電解溶液(2)的液面，且該鋁質外層(112)的軸向長度皆與該物件保持該距離L，使形成的該陶瓷層(12)更均勻，在該電化學氧化反應的過程中還會產生一結晶水。
藉由執行該電化學氧化步驟(S01)(第二圖)，該陶瓷層(12)能隨著電鍍時間增厚，使該陶瓷層(12)達到特定的電阻值而絕緣，例如：當施加電壓在250伏特，絕緣電阻可達到100M歐姆，能符合配線用插接器的國家標準CNS690，或是在對地電壓超過150伏特時，絕緣電阻為0.2M歐姆，符合屋內線路裝置規則，而能用於一般的家用電線絕緣，因此，該陶瓷層(12)的厚度能根據使用的狀況來執行該電化學氧化步驟(S01)的時間，達到適合的絕緣電阻標準。在本例中，該陶瓷層(12)的厚度在0.005毫米至0.03毫米，已符合耐高壓的國家標準及一般家庭用電電纜的法規。
參閱第一圖、第二圖及第四圖，在該加熱處理步驟(S02)中，對該陶瓷層(12)接著實行一加熱處理。詳細的步驟為將該導線(11)放在一熱處理爐(3)內，加熱300度至400度之間，並持溫至少一小時，藉由該加熱處理，使該鋁質外層(112)能再產生該陶瓷層(12)，此實為一熱氧化反應，更重要的是，能去除該陶瓷層(12)的多孔結構層內部的該結晶水，該結晶水會影響該陶瓷層(12)的電阻值，破壞該陶瓷層(12)的高電壓絕緣性，因此，去除該結晶水後，使該陶瓷層(12)保有穩定且良好的絕緣效果。
參閱第一圖、第二圖及第六圖，以下為一個實驗例子，將該導線(11)實行180分鐘的該電化學氧化步驟(S01)，施予的電解電壓為35伏特，使用的 電流密度為199.04A/dm2至796.16A/dm2，在該電化學氧化步驟(S01)後，以高阻計使用1000伏特、2000MΩ的檔位量測該陶瓷絕緣層導線(1)的一第一量測範圍P1、一第二量測範圍P2、一第三量測範圍P3、一第四量測範圍P4、一第五量測範圍P5、一第六量測範圍P6及一第七量測範圍P7的電阻值。
Figure 108147223-A0305-02-0007-1
從以上實驗數據可得知，使用本發明製成的該陶瓷絕緣層導線(1)的絕緣性遠遠超過耐高壓的國家標準。
綜上所述，藉由對該導線(11)實行該電化學氧化反應形成該陶瓷層(12)，該陶瓷層(12)能耐受攝氏350度以上的高溫，且在電壓150伏特時的電阻大於200KΩ，絕緣良好，再藉由實行該加熱處理，以去除該陶瓷層(12)內的該結晶鹽及該結晶水，使該陶瓷層(12)具有穩定且良好的絕緣效果。
綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。
S01:電化學氧化步驟
S02:加熱處理步驟

Claims (10)

  1. 一種陶瓷絕緣層導線的製造方法，該陶瓷絕緣層導線包括一導線及包覆於該導線的一陶瓷層，該導線包括一鋁質外層，該陶瓷絕緣層導線的製造方法包含下列步驟：對該導線施予一電化學氧化反應，使該導線形成該陶瓷層；該陶瓷層包括一緻密底層及一多孔結構層，使該陶瓷層在電壓150伏特時的電阻大於200KΩ。
  2. 如請求項1所述之陶瓷絕緣層導線的製造方法，其中，該緻密底層與該導線接觸，該多孔結構層形成在該緻密底層的外表面。
  3. 如請求項1所述之陶瓷絕緣層導線的製造方法，其中，該電化學氧化反應是一陽極處理，使用的電流密度範圍為50A/dm2至1200A/dm2。
  4. 如請求項3所述之陶瓷絕緣層導線的製造方法，其中，該電化學氧化反應使用的一電解溶液為一酸性溶液，該酸性溶液的濃度為3%至15%之間。
  5. 如請求項4所述之陶瓷絕緣層導線的製造方法，其中，該酸性溶液包含一草酸。
  6. 如請求項4所述之陶瓷絕緣層導線的製造方法，其中，在該電化學氧化反應時，該導線的設置方向平行該電解溶液的液面，且與一陰極保持一距離。
  7. 如請求項4所述之陶瓷絕緣層導線的製造方法，其中，在該電化學氧化反應時，一陰極電板與該導線的面積比為2至5倍，且該導線的設置方向平行該陰極電板。
  8. 如請求項1所述之陶瓷絕緣層導線的製造方法，其中，該陶瓷層的厚度控制在0.005毫米至0.03毫米之間。
  9. 如請求項1所述之陶瓷絕緣層導線的製造方法，還包含下列步驟：對該陶瓷層再實行一加熱處理，以去除該陶瓷層內的一結晶水，且該加熱處理的溫度為200度至450度之間，並持溫至少一小時。
  10. 如請求項1所述之陶瓷絕緣層導線的製造方法，其中，該陶瓷絕緣層的厚度在0.005毫米至0.03毫米時，能承受的介電強度為每毫米600伏特的電壓而不擊穿。
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