JP2565892B2 - Electrical wire - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、電線に関し、特に耐火性、耐熱性を要す
るマグネットワイヤ、原子炉周辺用電線等や耐蝕性を要
する特殊電線、ケーブルに用いられる電線に関するもの
である。TECHNICAL FIELD The present invention relates to electric wires, and is particularly used for magnet wires requiring fire resistance and heat resistance, electric wires for the periphery of a nuclear reactor, special electric wires and cables requiring corrosion resistance, etc. It is about electric wires.
［従来の技術］ 上述のように耐熱性や耐蝕性が要求される電線とし
て、従来から導体に有機物被覆を施した被覆電線が用い
られている。しかし、有機物被覆電線では500℃程度の
温度までしか耐えることができない。そこで、耐熱性、
耐蝕性を付与するために、導体の表面に導体以外の金属
または半金属の化合物からなる膜を被覆したものが用い
られている。たとえば、昭和60年10月17日に国内公表さ
れたレイケム社出願の公表特許公報昭60−501783号公報
には、高温下で使用される電気ワイヤに対して耐熱性を
付与するために導体の表面に酸化物または窒化物などを
真空蒸着法によって被覆したものが開示されている。そ
の被覆を形成する化合物の例としてはアルミニウム、珪
素などの酸化物または窒化物が挙げられている。これら
の酸化物は耐熱性、耐蝕性に対して優れた特性を示すの
で、酸化物を被覆した電気ワイヤは耐熱性、耐蝕性に優
れたものとなる。[Prior Art] As an electric wire that is required to have heat resistance and corrosion resistance as described above, a covered electric wire in which a conductor is coated with an organic substance has been used. However, the organic substance coated electric wire can withstand only a temperature of about 500 ° C. So heat resistance,
In order to impart corrosion resistance, a conductor whose surface is coated with a film made of a compound of a metal or a metalloid other than the conductor is used. For example, in the published patent publication No. 60-501783 filed by Raychem Co., Ltd., which was published domestically on October 17, 1985, in order to impart heat resistance to an electric wire used under high temperature, a conductor It is disclosed that the surface is coated with an oxide or a nitride by a vacuum deposition method. Examples of compounds forming the coating include oxides or nitrides of aluminum, silicon and the like. Since these oxides have excellent heat resistance and corrosion resistance, the oxide-coated electric wire has excellent heat resistance and corrosion resistance.
［発明が解決しようとする問題点］ 上述のように示されているとおり、Al2O3、SiO2など
の酸化物は、耐熱性、耐蝕性については良好な性質を示
すことが知られている。しかし、真空蒸着法によって形
成されるこれらの酸化物は導体として用いられる銅など
に対する密着性があまりよくない。そのため、たとえば
酸化物を被覆した電気ワイヤを腐蝕環境下で長期間使用
した場合、酸化物が銅の表面から剥離し、その部分から
腐蝕が進行することがある。[Problems to be Solved by the Invention] As described above, it is known that oxides such as Al 2 O 3 and SiO 2 exhibit good heat resistance and corrosion resistance. There is. However, these oxides formed by the vacuum deposition method do not have very good adhesion to copper or the like used as a conductor. Therefore, for example, when an oxide-coated electric wire is used for a long period of time in a corrosive environment, the oxide may peel off from the copper surface, and corrosion may proceed from that portion.
また、これらの酸化物被膜を導体の表面に形成する方
法として真空蒸着法などの気相薄膜成長法が用いられて
いる。ところが、真空蒸着法などによって得られる被膜
は可撓性に劣る場合がある。そのため、たとえば真空蒸
着法による酸化物被覆電線を撓んだ状態で使用した場
合、導体表面に応力が加わり、導体表面に形成された酸
化物被覆が破壊され、その部分から腐蝕が進行すること
がある。Further, a vapor phase thin film growth method such as a vacuum deposition method is used as a method for forming these oxide coatings on the surface of a conductor. However, a film obtained by a vacuum vapor deposition method or the like may be inferior in flexibility. Therefore, for example, when an oxide-coated electric wire produced by vacuum vapor deposition is used in a bent state, stress is applied to the conductor surface, the oxide coating formed on the conductor surface is destroyed, and corrosion may proceed from that portion. is there.
そこで、この発明は、これらの酸化物被膜の導体との
密着性および可撓性を高めることによって、長期間にわ
たって優れた耐熱性、耐蝕性を発揮する電線を提供する
ことを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide an electric wire that exhibits excellent heat resistance and corrosion resistance for a long period of time by improving the adhesion and flexibility of these oxide coatings with the conductor.
［問題点を解決するための手段］ この発明に従った電線は、銅またはアルミニウムの金
属の表面に、ニッケル、チタンまたはクロムの少なくと
も１種類の金属を含むめっき層が形成された導体の表面
に、アルコキシドを反応させて形成された酸化物膜被覆
層を有するものである。[Means for Solving the Problems] The electric wire according to the present invention has a conductor of which a plating layer containing at least one metal of nickel, titanium or chromium is formed on the surface of a metal of copper or aluminum. , An oxide film coating layer formed by reacting an alkoxide.
［発明の作用効果］ 上述のように、導体の表面に真空蒸着法などによって
形成された酸化物被膜は、銅などの導体との密着性、可
撓性に劣る。酸化物被膜を形成する方法として真空蒸着
法などの気相薄膜成長法の他に液相から固体膜を形成す
る方法がある。その中でもアルコキシドを加水分解し
て、その酸化物膜を形成する方法、すなわちゾル−ゲル
法を用いると、銅などの導体に対して密着性を有する酸
化物被膜を形成することができる。またゾル−ゲル法に
よって形成された酸化物被膜は可撓性を有することが認
められる。この発明はこのような本願発明者らの知見に
基づくものである。[Advantageous Effects of the Invention] As described above, the oxide film formed on the surface of the conductor by the vacuum deposition method or the like is inferior in adhesion and flexibility to the conductor such as copper. As a method of forming an oxide film, there is a method of forming a solid film from a liquid phase in addition to a vapor phase thin film growth method such as a vacuum deposition method. Among them, when a method of hydrolyzing an alkoxide to form an oxide film thereof, that is, a sol-gel method is used, an oxide film having adhesion to a conductor such as copper can be formed. It is also recognized that the oxide coating formed by the sol-gel method has flexibility. The present invention is based on the findings of the present inventors.
したがって、本発明による電線は導体の表面にアルコ
キシドを反応させて形成された酸化物膜被覆層を有する
ものである。この酸化物膜被覆層は、耐熱性を有し、か
つ密着性を有する。Therefore, the electric wire according to the present invention has an oxide film coating layer formed by reacting an alkoxide on the surface of the conductor. This oxide film coating layer has heat resistance and adhesiveness.
この発明において導体は、導電性の高いもので基材と
して銅またはアルミニウムが用いられる。この銅または
アルミニウムの表面にニッケル、チタンまたはクロムの
少なくとも１種類の金属を含むめっき層が形成された導
体が用いられる。このめっき層は、下地金属の耐酸化性
を高める働きをする。すなわち、銅またはアルミニウム
の単体を導体として用い、その導体に直接、酸化物膜被
覆層を形成した電線を高温で使用した場合、銅またはア
ルミニウムが高温で酸化することによって導体と酸化物
膜被覆層の界面に銅またはアルミニウムの酸化物が形成
され、成長して、酸化物膜被覆層が剥離するという問題
が生ずる。これに対して、本発明の電線においては、耐
酸化性に優れるニッケル、チタンまたはクロムの少なく
とも１種類の金属を含むめっき層が銅またはアルミニウ
ムの基材の上に形成されることによって導体が構成され
ているので、その導体の上に酸化物膜被覆層を形成して
も、導体と酸化物膜被覆層の界面は安定化され、高温に
おいても酸化物膜被覆層が剥離するという問題は生じな
い。In the present invention, the conductor has high conductivity, and copper or aluminum is used as the base material. A conductor in which a plating layer containing at least one metal of nickel, titanium or chromium is formed on the surface of copper or aluminum is used. This plating layer functions to increase the oxidation resistance of the base metal. That is, when a simple substance of copper or aluminum is used as a conductor and an electric wire having an oxide film coating layer formed directly on the conductor is used at high temperature, the conductor and the oxide film coating layer are oxidized by oxidation of copper or aluminum at high temperature. There is a problem that an oxide of copper or aluminum is formed at the interface of the above and grows and the oxide film coating layer peels off. On the other hand, in the electric wire of the present invention, the conductor is formed by forming a plating layer containing at least one metal of nickel, titanium or chromium, which has excellent oxidation resistance, on a copper or aluminum base material. Therefore, even if the oxide film coating layer is formed on the conductor, the interface between the conductor and the oxide film coating layer is stabilized, and the problem that the oxide film coating layer peels off even at high temperature occurs. Absent.
また、導体の表面に形成される酸化物はAl2O3、SiO2
が好ましく、上記のめっき層を有する導体との密着性に
優れ、撚線や曲げ加工を行なっても、酸化物膜被覆層が
剥離することはない。さらに、Al2O3、SiO2は耐蝕性、
耐熱性にも優れている。The oxide formed on the surface of the conductor is Al 2 O 3 or SiO 2
Is preferable, and the adhesiveness with the conductor having the above-mentioned plating layer is excellent, and the oxide film coating layer does not peel off even when twisted or bent. Furthermore, Al 2 O 3 and SiO 2 are corrosion resistant,
It also has excellent heat resistance.
酸化物膜被覆層の外方に有機物絶縁被覆層を有する場
合に、電線が高温雰囲気下で異常に加熱されたときに被
覆導体を包囲する外層の有機物被膜が溶けて消滅したと
しても、酸化物膜被覆層が絶縁性を長期間にわたって維
持する。さらに、通常、設けられる外層の有機物被膜は
常温下での絶縁性を高めるために有効である。また、こ
の有機物被膜は巻線状で使用する場合に要求される巻付
性を電線に付与する上で有効である。外層を構成する有
機物は、耐熱性を有するポリイミドやポリアミドイミ
ド、またはそれらの混合物、あるいはポリテトラフルオ
ロエチレンであれば、さらに好ましい。When an organic insulating coating layer is provided outside the oxide film coating layer, even if the organic coating film of the outer layer surrounding the coating conductor melts and disappears when the wire is abnormally heated in a high temperature atmosphere, the oxide The film coating layer maintains the insulating property for a long period of time. Furthermore, the organic film formed as an outer layer is usually effective for enhancing the insulating property at room temperature. Further, this organic film is effective in imparting the winding property required to the wire when it is used in the form of a wire. It is more preferable that the organic material constituting the outer layer is a heat-resistant polyimide, polyamide-imide, a mixture thereof, or polytetrafluoroethylene.
また、アルコキシドより合成されてなる酸化物被膜は
銅などの導体に対して密着性を有するとともに、可撓性
も備えている。そのため、電線を撓んだ状態で使用して
も、酸化物被膜は導体の表面から剥離することなく、長
期にわたって優れた耐熱性、耐蝕性を維持する。アルコ
キシドから合成して膜を形成する方法は、真空蒸着法な
どの気相薄膜成長法に比べて、プラズマ発生装置や膜材
料の加熱装置などの特殊な設備を必要とせず、低温度で
の成膜法で工業的に容易に利用され得る。In addition, the oxide film synthesized from alkoxide has flexibility as well as adhesion to a conductor such as copper. Therefore, even if the electric wire is used in a flexed state, the oxide film does not peel off from the surface of the conductor, and maintains excellent heat resistance and corrosion resistance for a long period of time. The method of forming a film by synthesizing from alkoxide does not require special equipment such as a plasma generator or a heating device for the film material, as compared with a vapor phase thin film growth method such as a vacuum deposition method, and does not require a low temperature. The membrane method can be industrially easily utilized.
この発明による電線は、典型的には導体が単線で、酸
化物膜被覆層が単線表面に形成された被覆導体を有する
ものである。しかし、導体が複数本の導体素線を集合し
て撚線にしたものであり、酸化物の被膜が各導体素線表
面に形成されたもの、または撚線の表面に酸化物の被膜
が形成されたものを有する電線でもよい。The electric wire according to the present invention typically has a conductor as a single wire and a coated conductor having an oxide film coating layer formed on the surface of the single wire. However, a conductor is a twisted wire formed by assembling multiple conductor wires, and an oxide film is formed on the surface of each conductor wire, or an oxide film is formed on the surface of the twisted wire. It may be an electric wire having the same one.
各導体素線表面に酸化物の被膜が形成されたものは、
酸化物膜形成後に撚線を行なうので、撚線工程中に酸化
物膜の損傷が起こりやすい。一方、撚線の表面に酸化物
の被膜を形成するものの場合、このような損傷の発生を
防止することができる。また、この場合、撚線後に酸化
物膜を形成するので、導体素線表面に酸化物膜を形成す
るのに比べて膜形成に要する工程を短縮することができ
る。さらに、このような電線を使用した場合、曲げに対
して酸化物膜に発生する歪みが小さく、使用中において
も酸化物膜に対する損傷を受け難い。The one with an oxide film formed on the surface of each conductor wire,
Since twisting is performed after forming the oxide film, the oxide film is likely to be damaged during the twisting process. On the other hand, in the case where the oxide film is formed on the surface of the twisted wire, such damage can be prevented. Further, in this case, since the oxide film is formed after the twisted wire, the process required for film formation can be shortened as compared with the case where the oxide film is formed on the surface of the conductor wire. Furthermore, when such an electric wire is used, the strain generated in the oxide film due to bending is small, and the oxide film is less likely to be damaged even during use.
酸化物の被膜の外方に有機物被膜が形成される場合に
は、以下のような効果が得られる。導体素線の表面に酸
化物被膜を形成し、さらにその上に有機物被膜を形成す
ることにより、その後の撚線加工や巻線加工等の後工程
において酸化物被膜に損傷が生じないように有機物被膜
によって酸化物被膜が保護されるという効果がある。ま
た、撚線の表面に酸化物被膜を形成し、さらにその上に
有機物被膜を形成することによって、撚線工程中におけ
る酸化物被膜の損傷の発生を未然に防止することができ
るとともに、撚線後に行なわれる巻線加工等の後工程に
おいても酸化物被膜に損傷が生じないように有機物被膜
によって酸化物被膜が保護されるという効果がある。When the organic film is formed on the outer side of the oxide film, the following effects are obtained. An oxide film is formed on the surface of the conductor wire, and an organic film is formed on the surface of the conductor wire to prevent damage to the oxide film in the subsequent processes such as twisting and winding. The coating has the effect of protecting the oxide coating. Further, by forming an oxide coating on the surface of the twisted wire and further forming an organic coating on the oxide coating, it is possible to prevent damage to the oxide coating during the twisting process and to prevent the twisted wire from forming. There is an effect that the oxide film is protected by the organic film so that the oxide film is not damaged even in the subsequent process such as winding process performed later.
なお、本発明による電線において酸化物膜を形成する
方法は、ゾル−ゲル法と呼ばれる方法で、具体的には、
まず、目的とする酸化物に含まれる元素のアルコキシド
を溶かしたアルコール溶液に水、および触媒として酸を
加え、加水分解、および脱水縮合反応を起こさせた溶液
を塗布する。その後、数百度に加熱焼成することによっ
て酸化物膜を得る。このとき、加熱焼成工程は減圧下に
おいて行なってもよく、そのとき加熱温度の低温化が図
れる。また、溶液を塗布する代わりに、溶液に導体を浸
漬することによって酸化物膜を形成してもよい。The method for forming an oxide film in the electric wire according to the present invention is a method called a sol-gel method, and specifically,
First, water and an acid as a catalyst are added to an alcohol solution in which an alkoxide of an element contained in a target oxide is dissolved, and a solution obtained by causing hydrolysis and dehydration condensation reaction is applied. Then, the oxide film is obtained by heating and baking to several hundred degrees. At this time, the heating and firing step may be performed under reduced pressure, and at that time, the heating temperature can be reduced. Instead of applying the solution, the oxide film may be formed by immersing the conductor in the solution.
［実施例］ 直径0.5mmφの電気用アルミニウム線にニッケルめっ
きを施した素線を７本撚合せ、この撚線表面にゾル−ゲ
ル法によりディップ・コーティングを行ない、Al2O3膜
を形成した。具体的には、撚線を、Alのアルコキシドで
あるアルミニウムイソプロポキシド（（ｉ−C3H7O）3A
l）10g、水（H2O）0.7g、硝酸（HNO3）5mg、およびアセ
チルアセトン（CH3−CO−CH2−CO−CH3）1gを混合した
イソプロパノール（ｉ−C3H7OH）溶液中に浸漬した。そ
の後、この撚線を取出し、温度200℃に保たれた加熱炉
中に連続的に通過させることによってAl2O3膜を撚線表
面に形成した。[Example] Seven aluminum wires having a diameter of 0.5 mmφ for electric use, which were plated with nickel, were twisted together, and the surface of this twisted wire was dip-coated by the sol-gel method to form an Al 2 O 3 film. . Specifically, a stranded wire, aluminum isopropoxide an alkoxide of Al ((i-C 3 H 7 O) 3 A
l) 10 g, water (H 2 O) 0.7g, nitric (HNO 3) 5mg, and acetylacetone (CH 3 -CO-CH 2 -CO -CH 3) isopropanol was mixed with 1g (i-C 3 H 7 OH) Immersed in the solution. Then, this twisted wire was taken out and continuously passed through a heating furnace kept at a temperature of 200 ° C. to form an Al 2 O 3 film on the surface of the twisted wire.
得られたAl2O3膜被覆撚線に押出加工によりポリテト
ラフルオロエチレン（PTFE）の被膜を施した。The obtained Al 2 O 3 film-coated stranded wire was coated with polytetrafluoroethylene (PTFE) by extrusion.
第１図は、このようにして得られた電線を示す断面図
である。図示する電線は撚線である導体１と、その表面
に形成されたAl2O3膜である酸化物膜被覆層２と、これ
を包囲するポリテトラフルオロエチレン（PTFE）からな
る有機物被覆層３とからなる。撚線を構成する各導体素
線10は、芯部であるアルミニウム線11と、表層部である
ニッケルめっき層12とからなっている。FIG. 1 is a sectional view showing the electric wire thus obtained. The electric wire shown is a conductor 1 which is a stranded wire, an oxide film coating layer 2 which is an Al 2 O 3 film formed on the surface thereof, and an organic material coating layer 3 which surrounds the oxide film coating layer 2 made of polytetrafluoroethylene (PTFE). Consists of. Each conductor element wire 10 forming the stranded wire is composed of an aluminum wire 11 which is a core portion and a nickel plating layer 12 which is a surface layer portion.
この電線を常時温度200℃の雰囲気中で使用したとこ
ろ、劣化しなかった。また、この電線を温度500℃に加
熱したが、Al2O3膜に保護され、絶縁性は保たれた。When this electric wire was constantly used in an atmosphere at a temperature of 200 ° C, it did not deteriorate. Also, although this electric wire was heated to a temperature of 500 ° C., it was protected by the Al 2 O 3 film and the insulating property was maintained.
第１図は、この発明に従った電線で、実施例において撚
線導体からなるものを示す断面図である。 図において、１は導体、２は酸化物膜被覆層、10は導体
素線、11はアルミニウム線、12はニッケルめっき層であ
る。FIG. 1 is a sectional view showing an electric wire according to the present invention, which is a stranded wire conductor in an embodiment. In the figure, 1 is a conductor, 2 is an oxide film coating layer, 10 is a conductor element wire, 11 is an aluminum wire, and 12 is a nickel plating layer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲沢 信二 大阪市此花区島屋１丁目１番３号 住友 電気工業株式会社大阪製作所内 (56)参考文献 特開 昭58−111206（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−152327（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−37976（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shinji Inazawa 1-3-3 Shimaya, Konohana-ku, Osaka City Sumitomo Electric Industries, Ltd. Osaka Works (56) Reference JP-A-58-111206 (JP, A) Kai 61-152327 (JP, A) JP 61-37976 (JP, A)
Claims (6)
ある金属の表面に、ニッケル、チタンおよびクロムから
なる群より選ばれた少なくとも１種類の金属を含むめっ
き層が形成された導体の表面に、アルコキシドを反応さ
せて形成された酸化物膜被覆層を有する、電線。1. A conductor having a plating layer formed on a surface of a metal, which is one of copper and aluminum, containing at least one metal selected from the group consisting of nickel, titanium, and chromium, An electric wire having an oxide film coating layer formed by reacting an alkoxide.
いずれかである、特許請求の範囲第１項に記載の電線。2. The electric wire according to claim 1, wherein the oxide is one of SiO 2 and Al 2 O 3 .
撚線にしたものであり、前記酸化物膜被覆層が前記各導
体素線表面に形成されている、特許請求の範囲第１項ま
たは第２項に記載の電線。3. The conductor, wherein a plurality of conductor wires are assembled into a stranded wire, and the oxide film coating layer is formed on the surface of each conductor wire. The electric wire according to item 1 or 2.
撚線にしたものであり、前記酸化物膜被覆層が前記撚線
表面に形成されている、特許請求の範囲第１項から第３
項までのいずれかに記載の電線。4. The conductor is a twisted wire formed by assembling a plurality of conductor wires, and the oxide film coating layer is formed on the surface of the twisted wire. From item 3
The electric wire according to any one of items 1 to 10.
有機物絶縁被覆層を有する、特許請求の範囲第１項から
第４項までのいずれかに記載の電線。5. The electric wire according to any one of claims 1 to 4, wherein the electric wire has an organic insulating coating layer outside the oxide film coating layer.
ポリアミドイミド、またはポリテトラフルオロエチレン
である、特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれ
かに記載の電線。6. The electric wire according to any one of claims 1 to 5, wherein the organic substance is polyimide and / or polyamideimide, or polytetrafluoroethylene.
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