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Dokumentenidentifikation DE69013784T2 16.03.1995
EP-Veröffentlichungsnummer 0410003
Titel ISOLIERTE DRAHTLITZE.
Anmelder Sumitomo Electric Industries, Ltd., Osaka, JP
Erfinder SAWADA, Kazuo Osaka Works of Sumitomo Electric, Konohana-ku Osaka-shi Osaka 554, JP;
INAZAWA, Shinji Osaka Works of Sumitomo Electric, Konohana-ku Osaka-shi Osaka 554, JP;
YAMADA, Kouichi Osaka Works of Sumitomo Electric, Konohana-ku Osaka-shi Osaka 554, JP
Vertreter Herrmann-Trentepohl, W., Dipl.-Ing., 44623 Herne; Kirschner, K., Dipl.-Phys.; Bockhorni, J., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte; Strasse, M., Rechtsanw.; Grosse, W., Dipl.-Ing., 81476 München; Thiel, C., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., 44623 Herne; Dieterle, J., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 04109 Leipzig
DE-Aktenzeichen 69013784
Vertragsstaaten BE, CH, DE, FR, GB, IT, LI
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 13.02.1990
EP-Aktenzeichen 909028326
WO-Anmeldetag 13.02.1990
PCT-Aktenzeichen JP9000177
WO-Veröffentlichungsnummer 9009670
WO-Veröffentlichungsdatum 23.08.1990
EP-Offenlegungsdatum 30.01.1991
EP date of grant 02.11.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.03.1995
IPC-Hauptklasse H01B 7/34
IPC-Nebenklasse H01B 3/10   C23C 18/12   C25D 11/18   H01B 7/02   H01B 3/12   H01B 13/16   C23C 28/04   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine isolierte Drahtlitze und insbesondere bezieht sie sich auf eine isolierte Drahtlitze wie beispielsweise einen Verteilungsdraht, einen Draht für Wicklungen oder ähnlichem, welcher in einer Hochvakuumsumgebung oder einer Hochtemperaturumgebung wie beispielsweise einem Hochvakuumgerät oder Hochtemperatur-Servicegerät verwendet wird.

Hintergrund der Erfindung

Eine isolierte Drahtlitze kann für eine Vorrichtung wie beispielsweise eine Heizvorrichtung oder einen Feueralarm verwendet werden, bei welchen Sicherheit unter hohen Temperaturen erforderlich ist. Weiterhin wird eine isolierte Drahtlitze im Bereich eines Automobils verwendet, das auf hohe Temperaturen aufgeheizt wird. Eine isolierte Drahtlitze, die durch einen Leiter gebildet wird, der mit einem wärmebeständigen organischen Harz wie beispielsweise Polymid, Fluorcarbonharz oder ähnlichem beschichtet ist, wird weit verbreitet als eine solche isolierte Drahtlitze verwendet.

Bei Anwendungen, für welche eine hohe Hitzebeständigkeit erforderlich ist, oder bei der Verwendung in einer Umgebung, für welche ein hoher Vakuumsgrad erforderlich ist, ist eine rein organische Beschichtung nicht ausreichend in Hinsicht auf Wärmebeständigkeit, Gasemissionseigenschaft und ähnlichem. Folglich verwendet man eine isolierte Drahtlitze in einer Form, bei welcher ein Leiter in eine Isolationsröhre aus Keramik eingeführt wird, oder ein MI-Kabel (mineralisoliertes Kabel) einer solchen Form, daß ein Leiter in eine wärmebeständige Legierungsröhre aus einer rostfreien Stahllegierung etc. eingesetzt wird, welche mit einem Metalloxidpulver aus Magnesiumoxid etc. gefüllt ist, oder ähnlichem wurde für eine solche Anwendung.

Eine fiberglasumflochtene, isolierte Drahtlitze, welche Textilglasfiber als ein Isolierelement etc. verwendet, wird als eine isolierte Drahtlitze genannt, für welche Flexibilität in Verbindung mit Hitzebeständigkeit geforderlich wird.

In der oben erwähnten, isolierten Drahtlitze, die mit einem hitzebeständigen organischen Harz beschichtet ist, ist die höchste Temperatur, bei welcher die Isolation aufrechterhalten werden kann, ungefähr maximal 200ºC. Daher ist es unmöglich, eine solche organisch beschichtete, isolierte Drahtlitze bei Anwendungen einzusetzen, für welche eine Isolation unter hohen Temperaturen von mindestens 200ºC sichergestellt sein muß.

Weiterhin hat eine isolierte Drahtlitze, deren Hitzebeständigkeit durch eine Isolationsröhre aus Keramik verbessert ist, Nachteile wie beispielsweise eine geringe Flexibilität. Das MI-Kabel wird durch eine hitzebeständige Legierungsröhre und einen Leiter gebildet und folglich ist der äußere Durchmesser des Kabels erhöht im Vergleich zum Radius des Leiters. Daher hat das MI-Kabel einen relativ groben Querschnitt im Verhältnis zur elektrischen Energie, die mit dem Leiter, der durch die hitzebeständige Legierungsröhre hindurchgeht, zulässig ist. Um das MI-Kabel als einen Draht für Windungen zu verwenden, welcher um einen Spulenträger in Form einer Spule gewickelt ist, ist es jedoch notwendig, die hitzebeständige Legierungsröhre in vorgegebenen Krümmungen zu biegen. Im vorliegenden Fall macht die Biegung der hitzebeständigen Legierungsröhre einige Schwierigkeiten. Wenn das MI-Kabel in Form einer Spule gewickelt wird, ist es außerdem schwierig, die Windungsdichte zu verbessern, da die Röhre in ihrer äußeren Schicht dick im Vergleich zum Leiter ist.

EP-A-0 292 780 beschreibt einen elektrischen Draht, welcher als eine Beschichtung einen Gelfilm auf einem äußeren Teil eines Leiters aufweist. EP-A-188 369 beschreibt eine Isolation einer Oxidschicht und einer weiteren elektrisch isolierenden Brechungsschicht. Beide können aus Al&sub2;O&sub3; sein.

Wenn weiterhin die hitzebeständige, fiberglasumflochtene, isolierte Drahtlitze verwendet wird und in eine vorgeschriebenen Konfiguration abhängig von ihrer Verwendung gebracht wird, dann wird das Netzwerk des Gewebes gestört und verursacht einen Zusammenbruch. Außerdem wird Glasstaub von dem Glasfiber erzeugt. Dieser Glasstaub kann als eine Gasabsorptionsquelle dienen. Wenn daher eine fiberglasumflochtene, isolierte Drahtlitze verwendet wird unter Bedingungen, für welche ein hoher Grad von Vakuum erforderlich ist, ist es unmöglich, diesen hohen Grad von Vakuum aufrechtzuerhalten, wegen der Gasabsorptionsquelle, die von dem Glasstaub geliefert wird.

Offenbarung der Erfindung

Demgemäßß wurde die Erfindung vorgeschlagen, um die oben erwähnten Probleme zu lösen und es ist ihre Aufgabe, eine isolierte Drahtlitze zu schaffen, welche die folgenden Punkte umfaßt:

(a) Sie hat eine hohe Isolationsfähigkeit unter der Umgebung einer hohen Temperatur.

(b) Sie ist ausgezeichnet in der Flexibilität.

(c) Sie umfaßt keine Gasabsorptionsquelle.

Eine isolierte Drahtlitze gemäß einem Aspekt der Erfindung umfaßt ein Grundmaterial, einen anodischen Oxidfilm, und eine Oxidisolierschicht. Das Grundmaterial umfaßt einen Leiter und hat eine Oberflächenschicht entweder aus einer Aluminiumschicht oder einer Aluminiumlegierungsschicht mindestens auf ihrer äußeren Oberfläche. Die anodische Oxidschicht wird auf der Oberflächenschicht gebildet. Die Oxidisolierschicht wird auf der anodischen Oxidschicht mittels eines Sol-Gel Verfahrens gebildet.

Wenn das Grundmaterial in einen zusammengesetzten Leiter verarbeitet wird, dann kann beispielseise ein Material, welches entweder Kupfer oder eine Kupferlegierung etc. enthält, als Kern des Grundmaterials verwendet werden. In diesem Fall wird das Grundmaterial vorzugsweise aus einem Rohrplattierverfahren hergestellt. Die organische Isolierschicht enthält vorzugsweise mindestens entweder Siliziumoxid oder Aluminiumoxid.

Kurz gesagt ist die Oxidisolierschicht der Erfindung eine Schicht, welche durch Anwendung einer Lösung, die einen Keramikvorläufer enthält, auf eine anodische Oxidschicht und anschließendem vollständigen Überführens des Keramikvorläufers in einen Keramikzustand gebildet wird. Die Lösung, die den Keramikvorläufer enthält, ist eine Lösung, die aus organischen Metallverbindungs-Hochpolymeren mit einer Alkoxidgruppe, einer Hydroxidgruppe und einer Metalloxanbindung gebildet ist, welche durch Hydrolyse und Dehydration/Kondensationsreaktion einer Verbindung hergestellt wird, die eine hydrolysierbare organische Gruppe wie beispielsweise ein Metalloxid aufweist und ein organisches Lösungsmittel wie beispielsweise Alkohol, der ein Lösungsmittel ist, das Metallalkoxid des Rohmaterials und eine geringe Menge von Wasser und einem Katalysator, welcher für die Hydrolyse erforderlich ist, enthält. Oder es ist eine Lösung, welche durch Mischen/Lösen einer metallorganischen Verbindung (Metall-Organ Verbindung) in einem geeigneten organischen Lösungsmittel erhalten wird. Weiterhin schließen die hier erwähnten metallorganischen Verbindungen solche aus, in welchen die Elemente, die direkt mit Metallatomen gebunden sind, alle Kohlenstoff sind, auch wenn unter diesen in den verschiedenen Ländern verschiedenes verstanden wird, wohingegen diejenigen, die in der Erfindung verwendet werden, auf diejenigen beschränkt sind, in welchen die thermischen Zersetzungstemperaturen niedriger sind, als die Siedepunkte der metallorganischen Verbindungen unter Atmosphärendruck, da der Metalloxidfilm durch thermische Zersetzung der metallorganischen Verbindungen durch Aufheizung erhalten wird.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein anodischer Oxidfilm auf einer Aluminiumschicht oder einer Aluminiumlegierungsschicht gebildet und ein isolierender Oxidfilm wird auf einem anodischen Oxidfilm durch das Sol-Gel-Verfahren gebildet, welches ein Lösungsverfahren ist. Das Sol-Gel Verfahren ist ein Verfahren zur Anwendung einer Lösung, die durch Hydrolysierung und Dehydrierung/Kondensierung von Metallalkoxid auf einer äußeren zu bildenden Oberfläche, Anwendung der Lösung auf ein Grundmaterial und anschließendem Behandeln desselben unter einer vorgeschriebenen Temperatur, erhalten wird, wodurch eine Oxidisolierschicht gebildet wird. Der durch das Sol-Gel-Verfahren gebildete Film ist ein Oxid, welches in einen Keramikzustand gebracht wird. Dieses Oxid wird vorzugsweise durch Wärmebehandlung unter einer Atmosphäre in einem Sauerstoffgasstrom in dem Sol-Gel Verfahren gebildet. Die Oxidisolierschicht, die so in einen Keramikzustand gebracht wurde, zeigt eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit/Isolation unter einer hohen Temperatur von mindestens 500ºC.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein anodischer Oxidfilm auf einer Aluminiumschicht oder einer Aluminiumlegierungsschicht gebildet und ein isolierender Oxidfilm wird auf dem anodischen Oxidfilm durch ein pyrolytisches Verfahren mit Salz einer organischen Säure gebildet, was ein Löserverfahren ist. Das pyrolytische Verfahren mit Salz einer organischen Säure ist ein Verfahren zur Herstellung einer Metalloxidschicht durch Pyrolysieren von Salz einer organischen Säure, das heißt metallisches Salz wie beispielsweise naphtenische Säure, Capricsäure, Stearimsäure, Octylicsäure oder ähnlichem, und Durchführen der Pyrolyse. Ein Film, der durch das pyrolytische Verfahren mit Salz einer organischen Säure gebildet ist, ist aus einem Oxid, welches in einen keramischen Zustand gebracht wird. Dieses Oxid wird vorzugsweise durch Wärmebehandlung unter einer Atmosphäre in einem Sauerstoffgasstrom in dem pyrolytischen Verfahren mit Salz einer organischen Säure gebildet. Die Oxidisolierschicht, die so in einen Keramikzustand gebracht wurde, zeigt ausgezeichnete Wärmebeständigkeit/Isolation unter einer hohen Temperatur von mindestens 500ºC.

Der anodische Oxidfilm haftet stark auf der Aluminiumschicht oder der Aluminiumlegierungsschicht. Weiterhin zeigt dieser anodische Oxidfilm bis zu einem gewissen Grad eine Isolation wie ein Isolator. Jedoch hat der anodische Oxidfilm eine rauhe Oberfläche. Daher hat die äußere Oberfläche des anodischen Oxidfilms einen groben Oberfläche und stellt eine Gasabsorptionsquelle dar. Daher kann ein Leiter, welcher nur mit einem anodischen Oxidfilm auf seiner äußeren Oberfläche gebildet wurde, nicht unter einer Umgebung verwendet werden, für welche ein hoher Vakuumsgrad erforderlich ist.

Weiterhin ist ein anodischer Oxidfilm porös und mit einer groben Menge von Löchern versehen, welche sich von seiner Oberfläche bis zum Grundmaterial erstrecken. Daher ist es im allgemeinen unmöglich, eine Isolation zu erreichen, welche der Filmdicke des anodischen Oxidfilms entspricht.

In diesem Zusammenhang haben die Erfinder festgestellt, daß es möglich ist, eine Filmschicht zu bilden, welche die Löcher des anodischen Oxidfilms ausfüllt und weiterhin die unregelmäßige Oberfläche ausgleicht, wodurch die Oberfläche geglättet wird, durch Bilden eines Oxidfilms auf der äußeren Oberfläche des anodischen Oxidfilms durch das Sol-Gel-Verfahren oder das pyrolytische Verfahren mit Salz einer organischen Säure. Daher ist es möglich, eine hohe Durchbruchsspannung zu erhalten, welche der Filmdicke entspricht, wie auch die Gasabsorptionsquelle durch Verminderung der Oberflächengröße zu verringern.

Weiterhin zeigt der anodische Oxidfilm eine ausgezeichnete Haftung an der Aluminiumschicht oder der Aluminiumlegierungsschicht, die mindestens die äußere Fläche des Grundmaterials bilden. Dadurch wird die Haftung zwischen dem Oxidfilm und der äußeren Fläche des Grundmaterials verbessert im Vergleich zu dem Fall der direkten Bildung eines Oxidfilms auf der äußeren Oberfläche eines Leiters von dem Sol-Gel Verfahren oder dem pyrolytischen Verfahren mit Salz einer organischen Säure. Folglich ist die isolierte Drahtlitze gemäß der Erfindung mit einer Hitzebeständigkeit/Isolation versehen und hat eine gute Flexibilität.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 und 2 sind Querschnittsansichten, welche Querschnitte von isolierten Drahtlitzen gemäß der Erfindung in Übereinstimmung mit den Beispielen 1 und 3 bzw. 2 und 4 zeigen.

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung Beispiel 1 (a) Bilden des anodischen Oxidfilms.

Ein reiner Aluminiumdraht von 2 mm Drahtdurchmesser wurde in eine verdünnte Schwefelsäure von 23 Gewichtsprozent eingetaucht, die bei einer Temperatur von 38ºC gehalten wurde. Danach wurde eine positive Spannung an den Aluminiumdraht angelegt und die äußere Fläche des reinen Aluminiumdrahtes wurde anodisiert unter einer Bedingung eines Badestroms von 2,5 A/dm² für 20 Minuten. Auf diese Weise wurde ein anodischer Oxidfilm auf der äußeren Fläche des reinen Aluminiumdrahtes mit einer Filmdicke von ungefähr 20 µm gebildet. Das erhaltene Drahtmaterial wurde getrocknet in einem Sauerstoffgasstrom bei einer Temperatur von 500ºC.

(b) Vorbereitung der Beschichtungslösung für das Sol-Gel Verfahren.

1,2 N von konzentrierter Nitridsäure wurde zu einer Lösung zugegeben, welche durch Mischen von Tetrabutylorthosilizium, Wasser und Ethanol in Molverhältnissen 8 : 32 : 60 in dem Verhältnis von 1/100 mole in bezug auf Tetrabutylorthosilizium hergestellt wurde. Danach wurde diese Lösung aufgeheizt/gerührt bei einer Temperatur von 70ºC für mehr als zwei Stunden. Auf diese Weise wurde eine Beschichtungslösung für das Sol-Gel Verfahren hergestellt.

(c) Beschichtung

Der durch (a) erhaltene Draht wurde in die Beschichtungslösung von (b) eingetaucht. Ein Schritt des Aufheizens bei einer Temperatur von 400ºC für 10 Minuten wurde fünfmal an dem Draht durchgeführt, dessen äußere Oberfläche auf diese Weise mit der Beschichtungslösung beschichtet wurde. In einem Anfangszustand dieses Schrittes verschwand eine charakteristische rauhe Oberfläche, die durch die anodische Oxidationsbehandlung gebildet wurde, von der wärmebehandelten Oberfläche, die mit einem Elektronenmikroskop etc. beobachtet wurde und auf diese Weise wurde eine Struktur erhalten, deren rauhe Teile mit Oxiden imprägniert waren. Es wurde bestätigt, daß ein Film auf dem Äußeren der imprägnierenden Schicht durch Wiederholen dieses Schrittes gebildet wird. Schließlich wurde dieser Draht aufgeheizt in einer Sauerstoffgasströmung von 500ºC Temperatur für 10 Minuten.

Ein isolierbeschichteter Draht, der in der oben beschriebenen Weise erhalten wurde, ist in Fi.g 1 gezeigt. Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, welche den Querschnitt der isolierten Drahtlitze gemäß der Erfindung zeigt. Mit bezug auf Fig. 1 ist ein anodischer Oxidfilm 2 auf der äußeren Oberfläche eines Aluminiumdrahtes 1 gebildet. Eine Oxidisolierschicht 3 ist auf diesem anodischen Oxidfilm 2 durch das Sol-Gel Verfahren gebildet worden. In dem oben erwähnten Beispiel 1 ist diese Oxidisolierschicht 3 aus Siliziumoxid hergestellt. Gemäß dem oben erwähnten Beispiel 1 beträgt die Filmdicke einer Isolierschicht, die von dem anodischen Oxidfilm 2 und der Oxidisolierschicht 3 gebildet wird, ungefähr 40 µm.

Die Durchbruchsspannung wurde gemessen, um die Isolation der oben erwähnten isolierten Drahtlitze zu messen. Die Durchbruchsspannung war 1,6 kV unter Raumtemperatur und war 1,2 kV unter einer Temperatur von 600ºC. Wenn diese isolierte Drahtlitze um die äußere Umfangsfläche eines Zylinders mit einem Durchmesser von 5 cm gewickelt wird, dann beobachtet man keine Brüche der Isolierschicht.

Beispiel 2 (a) Bilden des anodischen Oxidfilms

Ein aluminium/kupferplattierter Draht (seine Leitfähigkeit war 84 % IACS unter der Annahme, daß die Leitfähigkeit von reinem Kupfer = 100) von 1 mm Drahtdurchmesser hat eine äußere Schicht aus Aluminium (Material: JIS nominal 1050) Schicht von 100 µm Dicke und einem Kern von Sauerstoff freien Kupfer (OFC), wurde in eine verdünnte Schwefelsäure von 23 Gewichtsprozent eingetaucht, die bei einer Temperatur von 30ºC erhalten wurde. Danach wurde eine positive Spannung an dem aluminium/kupferplattierten Draht angelegt, um die äußere Fläche der Aluminiumschicht unter der Bedingung eines Badestroms von 15 A/dm² für zwei Minuten zu anodisieren. Auf diese Weise wurde ein anodischer Oxidfilm auf der Oberfläche des aluminium/kupferplattierten Drahtes mit einer Filmdicke von ungefähr 10 µm gebildet. Der oben erwähnte Draht wurde getrocknet in einem Sauerstoffgasstrom bei 500ºC Temperatur.

(b) Herstellung der Beschichtungslösung für das Sol-Gel Verfahren

Tributoxyaluminium, Triethanolamin, Wasser und Ethanol werden gemischt in einem Moleverhältnis 3:7:9:81 unter einer Temperatur von ungefähr 5ºC. Danach wird diese Lösung bei einer Temperatur von 30ºC für eine Stunde gewärmt/gerührt. Auf diese Weise wurde eine Beschichtungslösung für das Sol-Gel Verfahren hergestellt.

(c) Beschichtung

Die Beschichtungsbehandlung wurde mit einem Verfahren ähnlich zu Beispiel 1 durchgeführt. Ein isolierbeschichteter Draht, der in der oben beschriebenen Weise erhalten wurde, ist in Fig. 2 gezeigt. Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, welche den Querschnitt der isolierten Drahtlitze gemäß der Erfindung zeigt. Mit bezug auf Fig. 2 wurde ein aluminium/kupferplattierter Draht mit einer Aluminiumschicht 11 auf der äußeren Fläche eines Kupferkerns 10 als Grundmaterial verwendet. Ein anodischer Oxidfilm 2 wurde auf der äußeren Fläche dieser Aluminiumschicht 11 gebildet. Eine Oxidisolierschicht 3 wurde auf diesem anodischen Oxidfilm 2 durch das Sol-Gel Verfahren gebildet. In dem oben erwähnten Beispiel 2 ist diese Oxidisolierschicht 3 ein Aluminiumoxid. Gemäß dem oben erwähnten Beispiel 2 betrug die Filmdicke einer Isolierschicht, die von dem anodischen Oxidfilm 2 und der Oxidisolierschicht 3 gebildet wurde, ungefähr 20 µm.

Die Durchbruchsspannung wurde gemessen, um die Isolation der so gebildeten isolierten Drahtlitze zu bestimmen. Die Durchbruchsspannung war 1,5 kV bei Raumtemperatur und war 1,0 kV bei einer Temperatur von 500ºC. Als dieser Isolierdraht um die äußere Umfangsfläche eines Zylinders mit einem Durchmesser von 3 cm gewickelt wurde, traten keine Brüche in der Isolierschicht auf.

Beispiel 3 (a) Bilden des anodischen Oxidfilms

Ein reiner Aluminiumdraht von 1 mm Drahtdurchmesser wurde in einer verdünnten Salzsäure von 23 Gewichtsprozent eingetaucht, die bei einer Temperatur von 35ºC gehalten wurde. Danach wurde eine positive Spannung an den Aluminiumdraht angelegt, um die äußere Fläche des reinen Aluminiumdrahtes unter einer Bedingung eines Badestromes von 5 A/dm&sub2; für drei Minuten zu anodisieren. Auf diese Weise wurde ein anodischer Oxidfilm auf der äußeren Fläche des reinen Aluminiumdrahtes mit einer Filmdicke von 17 µm gebildet. Der oben erwähnte Draht wurde in einem Sauerstoffgasstrom von 400ºC Temperatur getrocknet.

(b) Herstellung der Beschichtungslösung für das pyrolytische Verfahren mit Salz einer organischen Säure

Silikatstearat wurde aufgelöst in einer gemischten Lösung aus 90ml Toluene, 10 ml Pyridin und 6 ml Propionsäure. Die Konzentration dieser Lösung war so eingestellt, dar die Metallkonzentration von Silizium bei 5 Gewichtsprozent lag.

(c) Beschichtung

Der durch (a) erhaltene Draht wurde in die Beschichtungslösung von (b) eingetaucht. Ein Schritt des Heizens bei einer Temperatur von 400ºC für 10 Minuten wurde zehnmal an dem Draht durchgeführt, dessen äußere Fläche auf diese Weise mit der Beschichtungslösung beschichtet war. Schließlich wurde dieser Draht in einem Sauerstoff Gasstrom von 450ºC Temperatur für 10 Minuten geheizt.

Ein isolierbeschichteter Draht, der in der oben erwähnten Weise erhalten wurde, ist in Fig. 1 gezeigt. Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die einen Querschnitt der isolierten Drahtlitze gemäß der Erfindung zeigt. Mit bezug auf Fig. 1 ist ein anodischer Oxidfilm 2 auf der äußeren Fläche eines Aluminiumdrahtes 1 gebildet. Eine Oxidisolierschicht 3 ist auf diesem anodischen Oxidfilm 2 durch ein pyrolytisches Verfahren mit Salz einer organischen Säure gebildet. In dem oben erwähnten Beispiel 1 ist diese Oxidisolierschicht 3 aus Siliziumoxid. Gemäß dem oben erwähnten Beispiel 1 betrug die Filmdicke einer Isolierschicht, die durch den anodischen Oxidfilm 2 und die Oxidisolierschicht 3 gebildet wurde, ungefähr 25 µm.

Die Durchbruchsspannung wurde gemessen, um die Isolation der erhaltenen, isolierten Drahtlitze zu bestimmen. Die Durchbruchsspannung betrug 1,2 kV bei Raumtemperatur und 0,8 kV bei einer Temperatur von 600ºC. Als diese Isolierlitze um die äußere Umfangsfläche eines Zylinders mit einem Durchmesser von 3 cm gewickelt wurde, traten keine Brüche in der Isolierschicht auf.

Beispiel 4 (a) Bilden des anodischen Oxidfilms

Ein aluminium/kupferplattierter Draht (seine Leitfähigkeit war 89 % IACS unter der Annahme, dar die Leitfähigkeit von reinem Kupfer = 100) von 1 mm Drahtdurchmesser mit einer äußeren Schicht, die aus einer Aluminiumschicht (Material: JIS nominal 1050) von 83 µm Dicke und einem Kern von Sauerstoff freien Kupfer (OFC) gebildet wurde, wurde in verdünnte Schwefelsäure von 23 Gewichtsprozent eingetaucht, die bei einer Temperatur von 35ºC gehalten wurde. Danach wurde eine positive Spannung an dem aluminium/kupferplattierten Draht angelegt, um die äußere Fläche der Aluminiumschicht unter Bedingung eines Badstromes von 3,5 A/dm² für zwei Minuten zu anodisieren. Auf diese Weise wurde ein anodischer Oxidfilm auf der Oberfläche des aluminium/kupferplattierten Drahtes mit einer Filmdicke von ungefähr 15 µm gebildet. Der so gebildete Draht wurde in einem Sauerstoffgasstrom von 300ºC Temperatur getrocknet.

(b) Herstellung der Beschichtungslösung für das pyrolytische Verfahren mit Salz einer organischen Säure

Eine O-Cresollösung von Aluminiumoctanat wurde hergestellt. Die Konzentration dieser Lösung wurde so eingestellt, daß die Metallkonzentration des Aluminiums bei 4 Gewichtsprozent lag.

(c) Beschichtung

Die Beschichtungsbehandlung wurde mit einem Verfahren ähnlich zu Beispiel 3 durchgeführt.

Ein isolierbeschichteter Draht, der in der oben erwähnten Weise erhalten wurde, ist in Fig. 2 gezeigt. Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, die den Querschnitt der isolierten Drahtlitze gemäß der Erfindung zeigt. Mit bezug auf Fig. 2 ist ein aluminium/kupferplattierter Draht mit einer Aluminiumschicht 11 auf der äußeren Fläche eines Kupferkerns 10 als Grundmaterial verwendet. Ein anodischer Oxidfilm 2 ist auf der äußeren Fläche dieser Aluminiumschicht 11 gebildet. Eine Oxidisolierschicht 3 ist auf diesem anodischen Oxidfilm 2 durch das pyrolytische Verfahren mit Salz einer organischen Säure gebildet. In dem oben erwähnten Beispiel 2 ist diese Oxidisolierschicht 3 aus Aluminiumoxid. Gemäß dem oben erwähnten Beispiel 2 betrug die Filmdicke einer Isolierschicht, die durch den anodischen Oxidfilm 2 und die Oxidisolierschicht 3 gebildet wird, ungefähr 30 µm.

Die Durchbruchsspannung wurde gemessen, um die Isolation der oben erwähnten, isolierten Drahtlitze zu messen. Die Durchbruchsspannung war 1,6 kV unter Raumtemperatur und war 1,2 kV unter einer Temperatur von 400ºC. Als die isolierte Drahtlitze um die äußere Umfangsfläche eines Zylinders mit einem Durchmesser von 3 cm gewickelt wurde, traten keine Brüche in der Isolierschicht auf.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Wie oben beschrieben wurde, ist die isolierte Drahtlitze gemäß der Erfindung geeignet für einen Verteilungsdraht, einen Draht für Wicklungen etc. welche unter einer Hochvakuumsumgebung oder einer Hochtemperaturumgebung wie beispielsweise einem Hochvakuumsgerät oder einer Hochtemperaturvorrichtung verwendet werden.


Anspruch[de]

1. Isolierte Drahtlitze, umfassend:

ein Grundmaterial (1), das einen elektrischen Leiter umfaßt und eine Oberflächenschicht entweder aus einer Aluminiumschicht oder einer Aluminiumlegierungsschicht mindestens an ihrer äußeren Fläche aufweist,

eine anodische Oxidschicht (2), welche auf der Oberflächenschicht gebildet ist, und

eine Oxidisolierschicht (3), die auf der anodischen Oxidschicht durch ein Sol-Gel-Verfahren gebildet ist.

2. Isolierte Drahtlitze nach Anspruch 1, worin der Kern des Grundmaterials (1) entweder Kupfer oder eine Kupferlegierung enthält.

3. Isolierte Drahtlitze nach Anspruch 2, worin das Grundmaterial (1) ein Grundmaterial umfaßt, welches durch ein Rohrplattierverfahren hergestellt ist.

4. Isolierte Drahtlitze nach Anspruch 1, worin die Oxidisolierschicht (3) mindestens Siliziumoxid oder Aluminiumoxid enthält.

5. Isolierte Drahtlitze umfassend:

ein Grundmaterial (1), das einen elektrischen Leiter umfaßt und eine Oberflächenschicht von mindestens entweder einer Aluminiumschicht oder einer Aluminiumslegierungsschicht an mindestens ihrer äußeren Fläche aufweist, eine anodische Oxidschicht (2), die auf der Oberflächenschicht gebildet ist, und

eine Oxidisolierschicht (3), die auf der anodischen Oxidschicht durch ein pyrolytisches Verfahren mit Salz einer organischen Säure gebildet ist.

6. Isolierte Drahtlitze nach Anspruch 5, worin der Kern des Grundmaterials (1) entweder Kupfer oder eine Kupferlegierung enthält.

7. Isolierte Drahtlitze nach Anspruch 6, worin das Grundmaterial (1) ein Grundmaterial umfaßt, welches durch ein Rohrplattierverfahren hergestellt ist.

8. Isolierte Drahtlitze nach Anspruch 5, worin die Oxidisolierschicht (3) mindestens entweder Siliciumoxid oder Aluminiumoxid enthält.

9. Isolierte Drahtlitze, umfassend:

ein Grundmaterial (1), das einen elektrischen Leiter umfast und eine Oberflächenschicht aus entweder einer Aluminiumschicht oder einer Aluminiumlegierungsschicht auf mindestens ihrer äußeren Fläche aufweist,

eine anodische Oxidschicht (2), die auf der Oberflächenschicht gebildet ist, und

eine Oxidisolierschicht (3), die durch Anwendung einer Lösung gebildet ist, die einen Keramikvorläufer auf der anodischen Oxidschicht enthält und wonach der Keramikvorläufer vollständig in einen Keramikzustand überführt wird.







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