TWI783198B - 具有陶瓷絕緣層的撓曲導電線的製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種具有陶瓷絕緣層的撓曲導電線的製造方法，該撓曲導電線包括一導線及包覆於該導線之一陶瓷絕緣層，該導線包括一鋁質外層，該撓曲導電線的製造方法包含下列步驟：對該導線施予一彎曲動作使該導線呈一撓曲狀定型；及對該導線施予一電化學氧化反應，使該導線的鋁質外層形成該陶瓷絕緣層，其中，該陶瓷絕緣層包括一緻密底層及一多孔結構層，使該陶瓷絕緣層能承受的介電強度為每毫米600伏特的電壓而不擊穿，則該陶瓷絕緣層能跟著該導線捲曲，解決該陶瓷絕緣層的低延展性導致使用上的限制，且又具有極強的介電強度。

Description

具有陶瓷絕緣層的撓曲導電線的製造方法
本發明係關於一種具有陶瓷絕緣層的撓曲導電線的製造方法，尤指在形成一陶瓷絕緣層前先施予一彎曲動作的具有陶瓷絕緣層的撓曲導電線的製造方法。
一絕緣導線或是一電纜為在一導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，以防止該導線與外界接觸造成漏電、短路、觸電等事故，因此，該絕緣導線或該電纜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，目前研究出一技術，請參考中國專利公開號CN101728011A「一種具有絕緣層的銅導線及其製造方法」，一種銅導線由銅芯、純鋁層和氧化鋁層組成，所述純鋁層通過金屬複合技術複合到銅芯的外表面，所述氧化鋁層經過硬質陽極氧化處理而製得。所述氧化鋁層相較一般的塑膠絕緣層可承受更高的溫度，耐得400℃以下的溫度，但所述銅導線在使用時可能需捲繞彎曲，例如製作馬達時需繞線，則所述氧化鋁層即容易因為撓曲過大的操作導致破裂，在使用上即受到限制，因此，所述銅導線還是有改善的空間。
爰此，本發明人為解決上述具有氧化鋁層的銅導線在使用上不能彎曲的限制，而提出一種具有陶瓷絕緣層的撓曲導電線的製造方法。
一種具有陶瓷絕緣層的撓曲導電線的製造方法，該撓曲導電線包括一導線及包覆於該導線之一陶瓷絕緣層，該導線包括一鋁質外層，該撓曲導電線的製造方法包含一撓曲定型步驟及一電化學氧化步驟，該撓曲定型步驟為對該導線施予一彎曲動作使該導線呈一撓曲狀定型，該電化學氧化步驟為對該撓曲狀定型的導線施予一電化學氧化反應，使該撓曲狀定型的導線的鋁質外層形成該陶瓷絕緣層，其中，該陶瓷絕緣層包括一緻密底層及一多孔結構層，使該陶瓷絕緣層能承受的介電強度為每毫米600伏特的電壓而不擊穿。
進一步，該陶瓷絕緣層膜厚為0.005毫米至0.03毫米之間。
進一步，該電化學氧化反應為一陽極處理，使用的電流密度範圍為50A/dm2至1200A/dm2。
進一步，該陽極處理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，該導線撓曲的內彎曲半徑不小於4倍導線半徑。
進一步，該導線形成的該陶瓷絕緣層，進一步撓曲而不會破裂的角度小於60度。
進一步，該導線形成的該陶瓷絕緣層，進一步撓曲而不會破裂的角度小於35度。
進一步，具有陶瓷絕緣層的撓曲導電線的製造方法還包含：對該陶瓷絕緣層再實行一加熱處理，以去除該陶瓷絕緣層內的一結晶鹽及一結晶水。
更進一步，該加熱處理的溫度為200度至450度之間，且持溫至少一小時。
根據上述技術特徵可達成以下功效：
1.藉由對該導線施予該彎曲動作使該導線呈該撓曲狀定型，再對該導線施予該電化學氧化反應使該鋁質外層形成該陶瓷絕緣層，則該陶瓷絕緣層能跟著該導線捲曲，解決該陶瓷絕緣層的低延展性不能彎曲導致使用上的限制。
2.藉由該電化學氧化反應，整條捲繞的該鋁質外層的表面一定會形成均勻的該陶瓷絕緣層，且該陶瓷絕緣層能承受的介電強度為每毫米600伏特的電壓而不擊穿。
3.藉由實行該加熱處理，以去除該陶瓷絕緣層內的該結晶鹽及該結晶水，使該陶瓷絕緣層具有穩定且良好的絕緣效果，並對導線產生退火效果，可降低其成型過程晶體缺陷，使電阻下降，提高導電效果。
4.由於空氣是很好的絕緣物質，設計該陶瓷層的多孔結構層，其中的空氣層可提供比該陶瓷層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，愈高電流密度所得陶瓷層愈疏鬆，在此條件下，除了能比一般電化學氧化反應快2.5倍增厚以達到適當的電阻值外，因為氣體的介電強度根據電極的 形狀和構型而變化，設計該多孔結構層因本案製作參數，而使此多孔結構層具有高介電強度效果，甚至在厚度小於0.02mm下，可抵抗直流500V而不擊穿。
1:撓曲導電線
11:導線
111:導電線體
112:鋁質外層
12:陶瓷絕緣層
2:電解溶液
3:熱處理爐
S01:撓曲定型步驟
S02:電化學氧化步驟
S03:加熱處理步驟
[第一圖]是一立體圖，說明一撓曲導電線。
[第二圖]是一立體圖，說明該撓曲導電線的結構。
[第三圖]是一流程圖，說明本發明具有陶瓷絕緣層的撓曲導電線的製造方法的流程。
[第四圖]是一立體圖，說明將該撓曲導電線放入一電鍍溶液。
[第五圖]是一示意圖，說明將該撓曲導電線放入一熱處理爐。
綜合上述技術特徵，本發明具有陶瓷絕緣層的撓曲導電線的製造方法的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。
參閱第一圖至第三圖，本發明具有陶瓷絕緣層的撓曲導電線(1)的製造方法包含一撓曲定型步驟(S01)、一電化學氧化步驟(S02)，及一加熱處理步驟(S03)。製造完成的該撓曲導電線(1)可應用在例如馬達的繞線，該撓曲導電線(1)包含一導線(11)，及一陶瓷絕緣層(12)。該導線(11)包括一導電線體(111)及一鋁質外層(112)。該陶瓷絕緣層(12)為氧化鋁且包覆該導線(11)。
在該撓曲定型步驟(S01)中，對該導線(11)施予一彎曲動作使該導線(11)呈一撓曲狀定型，例如使用機器先將該導線(11)捲繞成要纏繞在一定子或一轉子上的形狀。
參閱第二圖至第四圖，在該電化學氧化步驟(S02)中，對該導線(11)施予一電化學氧化反應，使該鋁質外層(112)形成金屬氧化物之該陶瓷絕緣層(12)，使該陶瓷絕緣層(12)能承受的介電強度為每毫米600伏特的電壓而不擊穿，其中，該陶瓷絕緣層(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陶瓷絕緣層(12)的外表面。該電化學氧化反應為一陽極處理，詳細步驟為將已經呈該撓曲狀定型的該導線(11)放入一電解溶液(2)，並接在一陽極，將一石墨片也放入該電解溶液(2)並接在一陰極，該導線(11)完全浸泡在該電解溶液(2)內，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伏特之間範圍的一電壓，且電流密度範圍為50A/dm2至1200A/dm2，並持續0.5至2小時，在此條件下，該鋁質外層(112)的表面能快速形成該陶瓷絕緣層(12)，且使該陶瓷絕緣層(12)快速增厚以達到適當的電阻值，其中，該陶瓷絕緣層(12)在最外層，該鋁質外層(112)介於該導電線體(111)及該陶瓷絕緣層(12)之間，該陶瓷絕緣層(12)膜厚為0.005毫米至0.03毫米之間。須注意的是，即使該導線(11)捲繞成高密度的線圈，只要該鋁質外層(112)完全浸泡到該電解溶液(2)內，多細微的間距都會有電解液接觸，再藉由將該導線(11)通上該電壓，該導線(11)整條都流有均勻電流，整條捲繞的該鋁質外層(112)的表面一定會形成均勻的該陶瓷絕緣層(12)，在該電化學氧化反應的過程中還會產生一結晶鹽及一結晶水。
須補充說明的是，在該撓曲定型步驟(S01)中，該導線(11)內彎曲半徑不小於4倍導線半徑，則在該電化學氧化步驟(S02)中形成均勻該陶瓷絕緣 層，且該電化學氧化步驟(S02)中形成的該陶瓷絕緣層(12)，進一步撓曲而不會破裂的角度小於60度，而不會破裂，較佳的角度為小於35度。
參閱第二圖、第三圖及第五圖，在該加熱處理步驟(S03)中，對該陶瓷絕緣層(12)施予一加熱處理。詳細的步驟為將該撓曲導電線(1)放在一加熱處理爐(3)內，加熱200度至450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)能再產生該陶瓷絕緣層(12)，此實為一熱氧化反應，更重要的是，該加熱處理能去除該陶瓷絕緣層(12)內部的該結晶鹽及該結晶水，該結晶鹽及該結晶水會影響該陶瓷絕緣層(12)的電阻值，破壞該陶瓷絕緣層(12)的絕緣性，因此，去除該結晶鹽及該結晶水後，使該陶瓷絕緣層(12)保有穩定且良好的絕緣效果，並對導線產生退火效果，可降低其成型過程晶體缺陷，使電阻下降，提高導電效果。
綜上所述，藉由對該導線(11)施予該彎曲動作使該導線(11)呈該撓曲狀定型，再對該導線(11)施予該電化學氧化反應使該鋁質外層(112)形成該陶瓷絕緣層(12)，則該陶瓷絕緣層(12)能跟著該導線(11)捲曲，解決該陶瓷絕緣層(12)的低延展性導致使用上的限制，其中該導線(11)能彎曲的角度介於10度至60度之間，又藉由該電化學氧化反應，整條捲繞的該鋁質外層(112)的表面一定會形成均勻的該陶瓷絕緣層(12)，且該陶瓷絕緣層(12)能承受的介電強度為每毫米600伏特的電壓而不擊穿，再藉由實行該加熱處理，以去除該陶瓷絕緣層(12)內的該結晶鹽及該結晶水，使該陶瓷絕緣層(12)具有穩定且良好的絕緣效果。
Figure 108147678-A0305-02-0008-3
Figure 108147678-A0305-02-0009-2
由表一1至10為在該陶瓷絕緣層(12)厚度在0.01毫米下任取十個測試點，而1至5為測試次數，而在該陶瓷絕緣層(12)做介電強度測試(250V/50MΩ)，可觀察到任意十個測試點在五次測試參數為∞，∞代表該陶瓷絕緣層(12)未被擊破，而該陶瓷絕緣層能承受的介電強度250V/0.01mm=25000V/mm而不擊穿，理論上當該陶瓷絕緣層(12)厚度在0.03毫米時，可在600V/50MΩ介電強度而不擊穿。
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:撓曲定型步驟
S02:電化學氧化步驟
S03:加熱處理步驟

Claims (10)

  1. 一種具有陶瓷絕緣層的撓曲導電線的製造方法，該撓曲導電線包括一導線及包覆於該導線之一陶瓷絕緣層，該導線包括一鋁質外層，該撓曲導電線的製造方法包含下列步驟：對該導線施予一彎曲動作使該導線呈一撓曲狀定型；及對該撓曲狀定型的導線施予一電化學氧化反應，使該撓曲狀定型的導線的鋁質外層形成該陶瓷絕緣層，其中，該陶瓷絕緣層包括一緻密底層及一多孔結構層，使該陶瓷絕緣層能承受的介電強度為每毫米600伏特的電壓而不擊穿。
  2. 如請求項1所述之具有陶瓷絕緣層的撓曲導電線的製造方法，其中，該陶瓷絕緣層膜厚為0.005毫米至0.03毫米之間。
  3. 如請求項1所述之具有陶瓷絕緣層的撓曲導電線的製造方法，其中，該電化學氧化反應為一陽極處理，使用的電流密度範圍為50A/dm2至1200A/dm2。
  4. 如請求項3所述之具有陶瓷絕緣層的撓曲導電線的製造方法，其中，該陽極處理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所述之具有陶瓷絕緣層的撓曲導電線的製造方法，其中，該酸性溶液包含一草酸。
  6. 如請求項1所述之具有陶瓷絕緣層的撓曲導電線的製造方法，其中，該導線撓曲的內彎曲半徑不小於4倍導線半徑。
  7. 如請求項1所述之具有陶瓷絕緣層的撓曲導電線的製造方法，其中，該導線形成的該陶瓷絕緣層，進一步撓曲而不會破裂的角度小於60度。
  8. 如請求項7所述之具有陶瓷絕緣層的撓曲導電線的製造方法，其中，該導線形成的該陶瓷絕緣層，進一步撓曲而不會破裂的角度小於35度。
  9. 如請求項1所述之具有陶瓷絕緣層的撓曲導電線的製造方法，更進一步，對該陶瓷絕緣層施予一加熱處理，以去除該陶瓷絕緣層內的一結晶鹽及一結晶水。
  10. 如請求項9所述之具有陶瓷絕緣層的撓曲導電線的製造方法，其中，該加熱處理的溫度為200度至450度之間，且持溫至少一小時。
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