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DE69502270T2 - Electrical conductor element such as a wire with an inorganic insulating coating - Google Patents

Electrical conductor element such as a wire with an inorganic insulating coating

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DE69502270T2
DE69502270T2 DE1995602270 DE69502270T DE69502270T2 DE 69502270 T2 DE69502270 T2 DE 69502270T2 DE 1995602270 DE1995602270 DE 1995602270 DE 69502270 T DE69502270 T DE 69502270T DE 69502270 T2 DE69502270 T2 DE 69502270T2
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DE
Germany
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oxide layer
conductor
coating solution
oxide
core
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DE1995602270
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Shinji C/O Osaka Works Of Sumitomo Konohana-Ku Osaka Inazawa
Kazuo C/O Osaka Works Of Sumitomo Konohana-Ku Osaka Sawada
Kouichi C/O Osaka Works Of Sumitom Konohana-Ku Osaka Yamada
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrisch leitenden Draht mit einer isolierenden Umhüllung, die aus einem anorganischen Material hergestellt ist. Solche Drähte werden für Betriebsbedingungen mit hohen Temperaturen verwendet, z. B. als ein isolierter Verbindungsdraht oder ähnliches.The present invention relates to an electrically conductive wire having an insulating sheath made of an inorganic material. Such wires are used for high temperature operating conditions, e.g. as an insulated connecting wire or the like.

Beschreibung des technischen HintergrundesDescription of the technical background

Ein isolierter Leiter, wie ein Draht oder Teil für ein thermoelektrisches Element, wird im allgemeinen in Einrichtungen verwendet, wie Heizeinrichtungen oder Feueralarmvorrichtungen, welche einen sicheren Betrieb bei hohen Betriebstemperaturen sicherstellen müssen. Solch ein isolierter Draht wird ebenso in einem Automobil, in einer Umgebung welche auf eine hohe Temperatur erhitzt ist, verwendet. Ein isolierter Draht von diesem Typ wird im allgemeinen durch einen Leiter gebildet, welcher mit einem hitzebeständigen organischem Harz, wie Polyimid, Fluorharz oder ähnlichem, beschichtet ist.An insulated conductor such as a wire or part for a thermoelectric element is generally used in devices such as heaters or fire alarm devices which must ensure safe operation at high operating temperatures. Such an insulated wire is also used in an automobile in an environment heated to a high temperature. An insulated wire of this type is generally constituted by a conductor coated with a heat-resistant organic resin such as polyimide, fluororesin or the like.

Solch ein harzbeschichteter Draht kann lediglich einer Temperatur von höchsten ungefähr 300ºC wiederstehen. Jedoch muß ein Draht, der beispielsweise in einer Hochvakuumapparatur eingesetzt wird, eine hohe Hitzebeständigkeit gegen Ausbrennen und anderes haben, sowie eine geringe Emissionseigenschaft betrefend absorbiertes Gas und Wasser, um so ein hohes Vakuum zu erreichen und beizubehalten, und er muß eine geringe Emission an Gasen haben, die durch thermische Zersetzung bewirkt wird. Es ist unmöglich solche Anforderungen an Hitzebeständigkeit und nichtausgasenden Eigenschaften mit einem konventionellen Kabel, welches mit einer Isolation aus organischem Material beschichtet ist, zu befriedigen.Such a resin-coated wire can only withstand a temperature of about 300ºC at the most. However, a wire used in, for example, a high vacuum apparatus must have high heat resistance against burnout and others, as well as low emission property of absorbed gas and water so as to achieve and maintain a high vacuum, and must have low emission of gases generated by thermal decomposition. It is impossible to satisfy such requirements for heat resistance and non-outgassing properties with a conventional cable coated with an insulation made of organic material.

Es unmöglich eine ausreichende Hitzebeständigkeit oder die benötigten nichtausgasenden Eigenschaften mit einer organischen Beschichtung zu erreichen, wenn ein isolierter Draht dort verwendet wird, wo eine große Hitzebeständigkeit benötigt wird oder in einer Umgebung die ein hohes Vakuum benötigt. Deshalb werden in diesem Fall allgemein Drähte verwendet, umfaßend einen Leiter welcher durch eine Isolatorröhre aus Keramik hindurchläuft oder ein MI-Kabel (mineralisoliert), umfaßend einen Leiter, welcher durch eine Röhre aus einer hitzebeständigen Legierung hindurchläuft, etwa einer Legierung aus rostfreiem Stahl, welche mit feinen Partikeln aus einem Metalloxid wie Magnesiumoxid oder ähnlichem gefüllt ist.It is impossible to achieve sufficient heat resistance or the required non-outgassing properties with an organic coating when an insulated wire is used where high heat resistance is required or in an environment requiring high vacuum. Therefore, in this case, generally used are wires comprising a conductor passing through a ceramic insulator tube or an MI (mineral insulated) cable comprising a conductor passing through a tube made of a heat-resistant alloy such as a stainless steel alloy filled with fine particles of a metal oxide such as magnesium oxide or the like.

Auch ist ein Draht mit einer geflochtenen Glashülle bekannt, der ein isolierendes Teil aus Glasfasergewebe oder ähnlichem verwendet und der als ein isoliertes, hitzebeständiges flexibles Kabel dient.Also known is a wire with a braided glass sheath, which uses an insulating part made of glass fiber cloth or the like and which serves as an insulated, heat-resistant flexible cable.

Weiterhin wurden Drähte untersucht die mit anorganischen Materialien beschichtet sind. Als ein Ergebnis hiervon wurden Drähte vorgeschlagen, von denen einer durch anodisches Oxidieren eines Aluminiumleiters (Al) zum Bilden einer Al-Oxidschicht auf der äußeren Kabeloberfläche erhalten wird, und ein anderer Draht wird durch Mischen einer Schmelze erhalten, hergestellt durch Mischen verschiedener Metalloxide sowie schmelzen und pulverisieren des so erhaltenen Gemisches zum Bilden eines Schlickers, anwenden dieses Schlickers auf einen metallenen Leiter sowie erhitzen und schmelzen desselben, zum Bilden eine homogene Verbund-Metalloxidschicht oder -beschichtung auf der Drahtoberfläche zu bilden.Furthermore, wires coated with inorganic materials have been studied. As a result, wires have been proposed, one of which is obtained by anodizing an aluminum (Al) conductor to form an Al oxide layer on the outer cable surface, and another wire is obtained by mixing a melt prepared by mixing various metal oxides and melting and pulverizing the mixture thus obtained to form a slurry, applying this slurry to a metal conductor, and heating and melting it to form a homogeneous composite metal oxide layer or coating on the wire surface.

Jedoch ist der Draht mit einer Aluminiumoxidschicht nicht zur Verwendung als ein hitzebeständiges Kabel geeignet, weil diese Technik nur auf einen Aluminiumleiter mit einem niedrigen Schmelzpunkt anwendbar ist, während der so gebildete Film so porös ist, daß das Kabel gegen Feuchtigkeit unbeständig ist und eine geringe Durchbruchspannung hat.However, the wire with an aluminum oxide layer is not suitable for use as a heat-resistant cable because this technique is only applicable to an aluminum conductor with a low melting point, while the film thus formed is so porous that the cable is not resistant to moisture and has a low breakdown voltage.

Andererseits ist der Draht mit einer Verbund-Metalloxidbeschichtung auch verwendbar auf Metalleiter aus Kupfer (Cu) oder Nickel (Ni), die eine höhere Hitzebeständigkeit haben. In der Praxis ist diese Technik jedoch lediglich auf ein Metall-Verbundoxid anwendbar, dessen Schmelzpunkt ungefähr 300-400ºC niedriger ist als der von Cu und Ni, weil die Metall-Verbundoxidschicht mittels eines Schmelzverfahrens gebildet wird, und die Temperatur, bei der die Hitzebeständigkeit gegeben ist, unterhalb des eben beschriebenen Wertes beschränkt ist. Weiterhin ist der so geformte Draht hinsichtlich seiner Flexibilität minderwertig, weil es schwierig ist die Dicke des Filmes zu verringern.On the other hand, the wire with a composite metal oxide coating is also applicable to metal conductors made of copper (Cu) or nickel (Ni) which have higher heat resistance. In practice, however, this technique is only applicable to a composite metal oxide whose melting point is about 300-400ºC lower than that of Cu and Ni, because the composite metal oxide layer is formed by a melting process and the temperature at which the heat resistance is achieved is limited below the value just described. Furthermore, the wire thus formed is inferior in flexibility because it is difficult to reduce the thickness of the film.

Andererseits wächst im Falle des MI-Kabels der gesamte Durchmesser, verglichen zu dem Leiterdurchmesser, an, was zu einem nachteiligem Platzfaktor führt. Folglich ist es unmöglich einen hohen Strom einzuspeisen.On the other hand, in the case of MI cable, the total diameter increases compared to the conductor diameter, resulting in a disadvantageous space factor. Consequently, it is impossible to supply a high current.

In dem isolierten Draht mit einer Hülle aus Glasgeflecht wird weiterhin feines Glaspuder erzeugt und der Leiter ist in nachteiliger Weise einer Ablösung des Geflechtes ausgesetzt.In the insulated wire with a glass braid sheath, fine glass powder continues to be generated and the conductor is disadvantageously subject to detachment of the braid.

Die EP-A-0 494 424 offenbart Drähte aus Nickel oder Nickellegierung, mit einer inneren Oxidschicht aus Nickel oder Nickellegierung und einer äußeren isolierenden Schicht aus einer anorganischen Zusammensetzung aus SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3;, MgO, ZrO&sub2; und Gemischen hiervon.EP-A-0 494 424 discloses wires made of nickel or nickel alloy, with an inner oxide layer made of nickel or nickel alloy and an outer insulating layer made of an inorganic composition of SiO₂, Al₂O₃, MgO, ZrO₂ and mixtures thereof.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung einen Gegenstand mit einer anorganischen Isolation, wie ein elektrisches Leiterkabel, bereitzustellen, welcher eine hervorragende Hitzebeständigkeit und Isolationsfähigkeit hat. Der anorganisch isolierte Gegenstand oder das elektrische Leiterkabel gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Leiter aus Nickel oder Nickellegierung, eine Oxidschicht aus einem Oxid aus Nickel oder Nickellegierung auf einer äußeren Oberfläche auf des Leiters, wobei die Oxidschicht durch die Oxidation des Leiters in einer Dampfphase enthaltend Sauerstoff erhalten wird, sowie weiterhin eine Oxidschicht aus Silicium (Si) auf einer äußeren Oberfläche auf der Oxidschicht des Ni oder der Ni-Legierung und einer Oxidschicht aus Aluminium (Al) auf einer äußeren Oberfläche auf der Oxidschicht des Si.It is an object of the present invention to provide an inorganic insulating article such as an electric conductor cable which has excellent heat resistance and insulation ability. The inorganic insulating article or electric conductor cable according to the present invention comprises a conductor made of nickel or nickel alloy, an oxide layer made of an oxide made of nickel or nickel alloy on an outer surface of the conductor, the oxide layer being obtained by oxidizing the conductor in a vapor phase containing oxygen, an oxide layer made of silicon (Si) on an outer surface of the oxide layer of Ni or Ni alloy, and an oxide layer made of aluminum (Al) on an outer surface of the oxide layer of Si.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Oxidschichten des Al und Si die durch die Anwendung einer Lösung erhalten, die hergestellt ist, durch hydrolisieren und polykondensieren von Alkoxiden des Al oder Si in einem Lösungsmittel, Trocknen desselben um ein gelieren zu ermöglichen und anschließend Erhitzen des erhaltenen Gels.According to the present invention, the oxide layers of Al and Si are obtained by using a solution prepared by hydrolyzing and polycondensing alkoxides of Al or Si in a solvent, drying it to allow gelling and then heating the gel obtained.

Gemäß der vorliegenden Erfindung haben die Oxidschichten des Al und Si weiterhin einen Schmelzpunkt, der den des Ni oder der Ni-Legierung übertrifft. Der anorganisch isolierte Gegenstand gemäß der vorliegenden Erfindung wird als oder für einen hitzebeständigen Draht verwendet oder als bei hohen Temperaturen unzersetzbarer Draht, welcher, z. B., nicht die Verwendung eines organisch isolierten Materials erlaubt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf solche Drähte beschränkt, sondern ist ebenso sie auf andere Gegenstände, wie ein Thermoelement, anwendbar.According to the present invention, the oxide layers of Al and Si further have a melting point exceeding that of Ni or Ni alloy. The inorganic insulated article according to the present invention is used as or for a heat-resistant wire or a high-temperature indecomposable wire, which, for example, does not allow the use of an organic insulated material. However, the present invention is not limited to such wires, but is also applicable to other articles such as a thermocouple.

Die vorhergegangenen und andere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detallierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung deutlicher, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gebracht werden.The foregoing and other objects, features, aspects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

Fig. 1 ist eine Schnittansicht, zeigend einen Draht gemäß dem vorliegenden Referenzbeispiel 1, mit einem Leiterkern aus Nickel und zwei Oxidschichten;Fig. 1 is a sectional view showing a wire according to the present Reference Example 1, having a conductor core made of nickel and two oxide layers;

Fig. 2 ist eine Schnittansicht, zeigend einen Draht gemäß dem vorliegenden Referenzbeispiel 2, mit einem Kernleiter aus einer Nickellegierung und zwei Oxidschichten;Fig. 2 is a sectional view showing a wire according to the present Reference Example 2, having a core conductor made of a nickel alloy and two oxide layers;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht, zeigend einen Draht gemäß der vorliegenden Erfindung, mit einem Kernleiter aus Nickel und drei Oxidschichten; undFig. 3 is a sectional view showing a wire according to the present invention having a core conductor made of nickel and three oxide layers; and

Fig. 4 ist eine Schnittansicht, zeigend einen Draht gemäß dem vorliegenden Referenzbeispiel 3, mit einem Kernleiter aus einer Nickellegierung und zwei Oxidschichten.Fig. 4 is a sectional view showing a wire according to the present Reference Example 3, having a core conductor made of a nickel alloy and two oxide layers.

Beschreibung der bevorzugten AusführungsformenDescription of the preferred embodiments

Fig. 1 zeigt einen Ni-Kernleiter 1 beschichtet mit der Ni-Oxidschicht 2, die um den Kernleiter gebildet ist. Eine Al-Oxidschicht 3 ist um die Ni-Oxidschicht 2 herum gebildet. Die Bildung von diesen Oxidschichten wird nachfolgend detaillierter beschrieben.Fig. 1 shows a Ni core conductor 1 coated with the Ni oxide layer 2 formed around the core conductor. An Al oxide layer 3 is formed around the Ni oxide layer 2. The formation of these oxide layers is described in more detail below.

Fig. 2 zeigt einen Leiter aus einer Nickellegierung 11, der zuerst mit einer Nickellegierungsoxidschicht 12 beschichtet ist, die um den Leiter aus Nickellegie rung 11 herum gebildet ist. Eine Si-Oxidschicht 13 ist um die Ni- Legierungsoxidschicht 12 herum gebildet.Fig. 2 shows a nickel alloy conductor 11 which is first coated with a nickel alloy oxide layer 12 which is applied around the nickel alloy conductor ration 11. A Si oxide layer 13 is formed around the Ni alloy oxide layer 12.

In Fig. 3 ist der Ni-Kernleiter 21 zuerst mit einer Ni-Oxidschicht 22 beschichtet, die um den Nickelkernleiter 21 gebildet ist. Eine Si-Oxidschicht 23 ist um die Ni- Oxidschicht 22 herum gebildet. Dann ist eine Al-Oxidschicht 24 um die Si- Oxidschicht 23 herum gebildet.In Fig. 3, the Ni core conductor 21 is first coated with a Ni oxide layer 22, which is formed around the nickel core conductor 21. A Si oxide layer 23 is formed around the Ni oxide layer 22. Then, an Al oxide layer 24 is formed around the Si oxide layer 23.

In Fig. 4 ist ein Leiter aus Nickellegierung 31 zuerst mit einer Ni- Legierungsoxidschicht 32 beschichtet, die um den Kernleiter aus Nickellegierung 31 herum gebildet ist. Dann ist eine Al-Si-Verbundoxidschicht 33 um die Ni- Legierungsoxidschicht 32 herum gebildet.In Fig. 4, a nickel alloy conductor 31 is first coated with a Ni alloy oxide layer 32 formed around the nickel alloy core conductor 31. Then, an Al-Si composite oxide layer 33 is formed around the Ni alloy oxide layer 32.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zuerst eine erste Oxidschicht aus Ni oder einer Ni-Legierung, auf einer äußeren Oberfläche eines Leiters aus Ni oder Ni-Legierung, mittels Oxidation des Leiters in einer Dampfphase enthaltend Sauerstoff, gebildet. Dann wird eine zweite Oxidschicht aus Si auf der ersten Oxidschicht gebildet.According to the present invention, first, a first oxide layer of Ni or a Ni alloy is formed on an outer surface of a conductor of Ni or a Ni alloy by oxidizing the conductor in a vapor phase containing oxygen. Then, a second oxide layer of Si is formed on the first oxide layer.

Ni oder Ni-Legierung ist ein inaktives Metall, welches eine geringe Affinität zu einem Metalloxid aus Al oder Si hat. Wenn eine Oberfläche aus Ni oder Ni- Legierung direkt mit einem solchen Al- oder Si-Oxid beschichtet ist, wird eine ziemlich schlechte Adhäsion erhalten, und die Beschichtung ist alsbald von dem Ni oder Ni-Legierung abgetrennt. Um dieses Problem zu lösen, lehrt die vorliegende Erfindung einen Kernleiter aus Ni oder Ni-Legierung in einer Dampfphase enthaltend Sauerstoff zuerst zu oxidieren, um so eine Oxidschicht aus Ni oder Ni-Legierung zu bilden. Die so gebildete Nickeloxidschicht oder Ni- Legierungsoxidschicht haftet sehr stark an der Oberfläche des Ni oder der Ni- Legierung. Diese starke Bindung beruht auf der Tatsache, daß das Nickeloxid oder das Oxid der Nickellegierung eine ausgezeichnete Affinität zu dem Ni oder der Ni-Legierung hat. Weiterhin hat das Nickel- oder Nickellegierungsoxid eine starke Affinität zu Siliciumoxid und somit starke Bindungen zu der äußeren Schicht aus Si-Oxid und zu dem Leiterkern. Folglich trennt sich, gemäß der vorliegenden Erfindung, die Oxidschicht des Si bei der praktischen Verwendung nicht von der Zwischen-Oxidschicht ab, wobei eine exzellente Flexibilität erhalten wird, wenn die anorganische Isolationsbeschichtung auf einen Draht angewendet wird, welcher z. B. einen Kernleiter bildet.Ni or Ni alloy is an inactive metal which has a low affinity to a metal oxide of Al or Si. When a surface of Ni or Ni alloy is directly coated with such Al or Si oxide, rather poor adhesion is obtained and the coating is soon separated from the Ni or Ni alloy. To solve this problem, the present invention teaches to first oxidize a core conductor of Ni or Ni alloy in a vapor phase containing oxygen to form an oxide layer of Ni or Ni alloy. The nickel oxide layer or Ni alloy oxide layer thus formed adheres very strongly to the surface of the Ni or Ni alloy. This strong bond is based on the fact that the nickel oxide or the oxide of the nickel alloy has an excellent affinity to the Ni or Ni alloy. Furthermore, the nickel or nickel alloy oxide has a strong affinity to silicon oxide and thus strong bonds to the outer layer of Si oxide and to the conductor core. Consequently, according to the present invention, the oxide layer of Si does not separate from the intermediate oxide layer in practical use, whereby excellent flexibility is obtained when the inorganic insulation coating is applied to a wire constituting, for example, a core conductor.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Oxidschichten des Al und Si durch die Anwendung einer Lösung erhalten, die hergestellt ist, durch Hydrolisierung und Polykondensierung von Alkoxiden des Al oder Si in einem Lösungsmittel, Trocknung desselben um eine Gelierung durchzuführen und nachfolgendem Erhitzen des so erhaltenen Gels.According to the present invention, the oxide layers of Al and Si are obtained by using a solution prepared by hydrolyzing and polycondensing alkoxides of Al or Si in a solvent, drying it to perform gelation and subsequently heating the gel thus obtained.

Die Al- und Si-Oxidschichten, die in der zuvor genannten Weise gebildet wurden, haben einen Schmelzpunkt der den Schmelzpunkt des Ni oder der Ni-Legierung übertrifft. Weiterhin sind die Al- und Si-Oxidschichten ohne jegliches Schmelzverfahren gebildet worden.The Al and Si oxide layers formed in the above-mentioned manner have a melting point that exceeds the melting point of Ni or Ni alloy. Furthermore, the Al and Si oxide layers were formed without any melting process.

Somit ist die kritische Temperatur, welcher der Leiter oder andere Gegenstände der vorliegenden Erfindung, zusammen mit ihren anorganischen Isolationsbeschichtungen, im Betrieb ausgesetzt sein können, nicht durch den Schmelzpunkt der Oxidschicht beschränkt. Vielmehr können die vorliegenden Isolationsteile auf eine Temperatur erhitzt werden, die nur durch den Schmelzpunkt des Ni-Kerns oder des Ni-Legierung-Kerns beschränkt ist.Thus, the critical temperature to which the conductor or other articles of the present invention, together with their inorganic insulating coatings, may be exposed in service is not limited by the melting point of the oxide layer. Rather, the present insulating members may be heated to a temperature limited only by the melting point of the Ni core or the Ni alloy core.

Weiterhin hat die Oxidschicht, gebildet in der zuvor genannten Weise, Eigenschaften die eine extreme Dichte, eine glatte Oberfläche und eine geringe Adsorbtion von Gasen, z. B. Dampf oder ähnlichem. Auch haben die vorliegenden Gegenstände eine hervoragende Isolationseigenschaft und eine hohe Feuchtigkeitsbeständigkeit.Furthermore, the oxide layer formed in the above-mentioned manner has properties such as extreme density, a smooth surface and low adsorption of gases, e.g. steam or the like. The present articles also have excellent insulating properties and high moisture resistance.

Bevorzugte Ausführungsformen wurden als die zwei Leiter C1 und C2 hergestellt, welche wie folgt oxidiert wurden.Preferred embodiments were prepared as the two conductors C1 and C2 which were oxidized as follows.

(C1) Ein Ni-Draht von einem Durchmesser von 0,5 mm, bestehend aus wenigstens 99,9 Gew.-% Ni, wobei der Rest natürliche Verunreinigungen sind, wurde in der Atmosphäre für 10 Minuten bei 950ºC erhitzt, um eine Nickeloxidschicht auf der Oberfläche des Drahtes zu bilden.(C1) A Ni wire of 0.5 mm diameter consisting of at least 99.9 wt% Ni, the balance being natural impurities, was heated in the atmosphere at 950ºC for 10 minutes to form a nickel oxide layer on the surface of the wire.

(C2) Ein Draht einer Ni-Legierung mit einem Durchmesser von 0,5 mm, enthaltend 15 Gew.-% an Cr, wurde in der Atmosphäre für 30 Minuten bei 850ºC erhitzt, um eine Oxidschicht der Ni-Legierung auf der Drahtoberfläche zu bilden.(C2) A Ni alloy wire with a diameter of 0.5 mm, containing 15 wt% of Cr, was heated in the atmosphere at 850 °C for 30 minutes to form an oxide layer of the Ni alloy on the wire surface.

Die Beschichtungslösungen L1, L2 und L3 wurden wie folgt präpariert:The coating solutions L1, L2 and L3 were prepared as follows:

(L1) Eine Lösung L1 wurde durch Mischen von Tributoxy-Aluminium, Triethanolamin, Wasser und Isopropylalkohol in Mol-Verhältnissen in 1 : 2 : 1 : 16 erhalten. Das Gemisch wurde unter rühren für eine Stunde bei 50ºC hydrolisiert und polykondensiert.(L1) A solution L1 was obtained by mixing tributoxy aluminum, triethanolamine, water and isopropyl alcohol in molar ratios of 1:2:1:16. The mixture was hydrolyzed and polycondensed at 50°C for one hour with stirring.

(L2) Eine Lösung L2 wurde durch Zugabe von Salpetersäure zu einer vorgemischten Lösung hergestellt, die präpariert wurde durch Mischen von Tributyl- Orthosilicat, Wasser und Isopropylalkohol in Mol-Verhältnissen von 2 : 8 : 15, mit einer Rate von 3/100 Molen bezüglich des Tetrabutyl-Orthosilicats. Das Gemisch wurde unter rühren für 2 Stunden bei 80ºC hydrolisiert und polykondensiert.(L2) A solution L2 was prepared by adding nitric acid to a premixed solution prepared by mixing tributyl orthosilicate, water and isopropyl alcohol in molar ratios of 2:8:15, at a rate of 3/100 moles with respect to the tetrabutyl orthosilicate. The mixture was hydrolyzed and polycondensed with stirring for 2 hours at 80°C.

(L3) Eine Lösung L3 wurde durch Mischen der Lösungen L1 und L2 mit einem Massenverhältnis von 80 : 20 erhalten.(L3) A solution L3 was obtained by mixing solutions L1 and L2 with a mass ratio of 80:20.

Referenzbeispiel 1: Ein oxidierter Nickelleiter C1 wurde mit der Beschichtungslösung L1 beschichtet und für 10 Minuten bei 500ºC erhitzt. Das Beschichten und Heizen wurde 10 mal wiederholt, um eine Al-Oxidschicht von 4 um Dicke auf der ersten Nickeloxidschicht zu bilden.Reference Example 1: An oxidized nickel conductor C1 was coated with the coating solution L1 and heated at 500ºC for 10 minutes. The coating and heating was repeated 10 times to form an Al oxide layer of 4 μm thickness on the first nickel oxide layer.

Referenzbeispiel 2: Ein oxidierter Leiter einer Nickellegierung C2 wurde mit der Beschichtungslösung L2 beschichtet und für 10 Minuten bei 500ºC erhitzt. Das Beschichten und Erhitzen wurde 10 mal wiederholt, um eine Si-Oxidschicht von 5 um Dicke auf der ersten Nickellegierung-Oxidschicht zu bilden.Reference Example 2: An oxidized nickel alloy conductor C2 was coated with the plating solution L2 and heated at 500ºC for 10 minutes. The plating and heating were repeated 10 times to form a Si oxide layer of 5 µm thickness on the first nickel alloy oxide layer.

Beispiel 1: Ein oxidierter Nickelleiter C1 wurde mit der Beschichtungslösung L2 beschichtet und für 10 Minuten bei 500ºC erhitzt.Example 1: An oxidized nickel conductor C1 was coated with the coating solution L2 and heated at 500ºC for 10 minutes.

Das Beschichten und Heizen wurde fünfmal wiederholt, um eine Si-Oxidschicht mit einer Dicke von 2,5 um zu bilden. Dann wurde eine weitere Beschichtungsoperation mit der Beschichtungslösung L1, auf der zuerst gebildeten Si- Oxidschicht, durchgeführt. Die Probe wurde wieder für 10 Minuten bei 500ºC erhitzt. Das Beschichten und Heizen wurde fünfmal wiederholt, um eine Al- Oxidschicht von 2 um Dicke, auf der zuerst gebildeten Si-Oxidschicht von 2,5 um Dicke, zu bilden.The coating and heating were repeated five times to form a Si oxide layer with a thickness of 2.5 µm. Then, another coating operation was performed with the coating solution L1 on the first-formed Si oxide layer. The sample was again heated at 500°C for 10 minutes. The coating and heating were repeated five times to form an Al oxide layer of 2 µm thick on the first-formed Si oxide layer of 2.5 µm thick.

Referenzbeispiel 3: Ein oxidierter Leiter C2 wurde mit der Beschichtungslösung L3 beschichtet und für 10 Minuten bei 500ºC erhitzt. Das Beschichten und Heizen wurde zehnmal wiederholt, um eine Al-Si-Verbundoxidschicht von 6 um Dikke zu bilden.Reference Example 3: An oxidized conductor C2 was coated with the coating solution L3 and heated at 500°C for 10 minutes. The coating and heating were repeated ten times to form an Al-Si composite oxide layer of 6 µm thick.

Vergleichsbeispiel 1: Ein Aluminiumdraht wurde in einem Bad aus Schwefelsäure anodisch oxidiert, um eine Al-Oxidschicht von 10 um Dicke auf der Aluminiumoberfläche zu bilden.Comparative Example 1: An aluminum wire was anodized in a bath of sulfuric acid to form an Al oxide layer of 10 μm thickness on the aluminum surface.

Vergleichsbeispiel 2: Ein oxidierter Leiter C2 wurde mit einem Schlicker beschichtet, welcher durch Mischen einer kommerziell erhältlichen Schmelze (zusammengesetzte Oxide von Ba, Ca, Ti und Si: GSP220A552 gekauft bei Tos hiba Glass Co., Ltd.) mit Wasser zubereitet wurde. Der Draht, der mit dem Schlicker beschichtet war, wurde auf 900ºC erhitzt, um durch einen geschmolzenen Zustand eine homogene Metall-Verbundoxidschicht von 100 um Dicke zu bilden.Comparative Example 2: An oxidized conductor C2 was coated with a slurry prepared by mixing a commercially available melt (composite oxides of Ba, Ca, Ti and Si: GSP220A552 purchased from Tos hiba Glass Co., Ltd.) with water. The wire coated with the slip was heated to 900ºC to form a homogeneous metal composite oxide layer of 100 µm thick through a molten state.

Alle Beschichtungstätigkeiten wurden beispielsweise durch Eintauchen des Drahtes in die jeweilige Beschichtungslösung durchgeführt. Testergebnisse All coating activities were carried out by immersing the wire in the respective coating solution. Test results

Die obige Tabelle zeigt die Durchbruchspannungen und die Flexbilitätswerte der Drähte des Beispieles 1 der Erfindung, der Referenzbeispiele 1 bis 3 und der zwei Vergleichsbeispiele. Die Flexibilitätswerte wurden mit dem Begriff des Durchmesserverhältnisses bewertet, der erhalten wurde mittels des Windens des Drahtes auf kreisförmige Zylinder mit einem vorgeschriebenen Durchmesser D und Messen des kleinsten Durchmessers der keine Abtrennung der isolierenden anorganischen Beschichtungszusammensetzungen oder -schichten von dem Leiterkern bewirkt. Der Durchmesser D betrug 0,5 mm.The above table shows the breakdown voltages and the flexibility values of the wires of Example 1 of the invention, Reference Examples 1 to 3 and the two Comparative Examples. The flexibility values were evaluated in terms of the diameter ratio obtained by winding the wire on circular cylinders having a prescribed diameter D and measuring the smallest diameter that does not cause separation of the insulating inorganic coating compositions or layers from the conductor core. The diameter D was 0.5 mm.

Die obige Tabelle zeigt, daß der Draht des Beispieles 1 gemäß der vorliegenden Erfindung eine höhere Durchbruchspannung als das erste Vergleichsbeispiel hat sowie eine überlegene Flexibilität, verglichen mit beiden Vergleichsbeispielen.The above table shows that the wire of Example 1 according to the present invention has a higher breakdown voltage than the first comparative example as well as superior flexibility compared to both comparative examples.

Jedoch hat das zweite Vergleichsbeispiel eine wesentlich höhere Durchbruchspannung, auf Kosten der Tatsache das es sehr steif ist.However, the second comparison example has a much higher breakdown voltage, at the expense of being very stiff.

Wie zuvor beschrieben bildet die anorganische Isolationsschicht auf einem Leiterdraht gemäß der vorliegenden Erfindung eine isolierende anorganische Verbindungsschicht, welche sehr gut mit dem Leiterkern verbunden ist und eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit und Isolationsfähigkeit hat.As described above, the inorganic insulating layer on a conductor wire according to the present invention forms an insulating inorganic compound layer which is very well bonded to the conductor core and has excellent heat resistance and insulation ability.

Obwohl die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben und dargestellt wurde, ist es selbstverständlich, daß dieses nur zur Illustration und als Beispiel dient und nicht zur Beschränkung herangezogen werden kann, wobei der Umfang der vorliegenden Erfindung nur durch die anhängenden Ansprüche beschränkt ist.Although the present invention has been described and illustrated in detail, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, the scope of the present invention being limited only by the appended claims.

Claims (13)

1. Isolierter elektrischer Leiter, umfassend einen Kernleiter (21), bestehend im wesentlichen aus einem Kernmaterial, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Ni und Ni-Legierung, eine erste Oxidschicht (22), bestehend aus einem Oxid des Kernmaterials, die auf einer äußeren Oberfläche das Kernleiters (21) durch Oxidieren des Kernleiters in einer Sauerstoff enthaltenden Dampfphase erzeugt worden ist, und eine zweite Oxidschicht (23), die an eine äußere Oberfläche der ersten Oxidschicht gebunden ist, wobei die zweite Oxidschicht im wesentlichen aus Si-Oxid besteht, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich eine dritte Oxidschicht (24) auf einer äußeren Oberfläche der zweiten Oxidschicht (23) umfaßt, wobei die dritte Oxidschicht (24) im wesentlichen aus Al-Oxid besteht.1. An insulated electrical conductor comprising a core conductor (21) consisting essentially of a core material selected from the group consisting of Ni and Ni alloy, a first oxide layer (22) consisting of an oxide of the core material which has been produced on an outer surface of the core conductor (21) by oxidizing the core conductor in an oxygen-containing vapor phase, and a second oxide layer (23) bonded to an outer surface of the first oxide layer, the second oxide layer consisting essentially of Si oxide, characterized in that it additionally comprises a third oxide layer (24) on an outer surface of the second oxide layer (23), the third oxide layer (24) consisting essentially of Al oxide. 2. Isolierter elektrischer Leiter nach Anspruch 1, wobei die zweite Oxidschicht (23) eine Schmelztemperatur besitzt, die höher liegt als diejenige des Kernmaterials (21).2. Insulated electrical conductor according to claim 1, wherein the second oxide layer (23) has a melting temperature which is higher than that of the core material (21). 3. Isolierter elektrischer Leiter nach Anspruch 1, wobei der Kernleiter (21) aus Ni und Spurenmengen von natürlich vorkommenden Verunreinigungen besteht.3. An insulated electrical conductor according to claim 1, wherein the core conductor (21) consists of Ni and trace amounts of naturally occurring impurities. 4. Isolierter elektrischer Leiter nach Anspruch 1, wobei der Kernleiter (21) im wesentlichen aus Ni und Cr besteht.4. An insulated electrical conductor according to claim 1, wherein the core conductor (21) consists essentially of Ni and Cr. 5. Isolierter elektrischer Leiter nach Anspruch 4, wobei der Kernleiter (21) im wesentlichen aus etwa 85% Ni und etwa 15% Cr besteht.5. An insulated electrical conductor according to claim 4, wherein the core conductor (21) consists essentially of about 85% Ni and about 15% Cr. 6. Verfahren zur Herstellung eines isolierten elektrischen Leiters, umfassend:6. A method of making an insulated electrical conductor, comprising: (a) Herstellen eines Kernleiters (21) aus einem Kernmaterial, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Ni und Ni-Legierung;(a) manufacturing a core conductor (21) from a core material selected from the group consisting of Ni and Ni alloy; (b) Erzeugen einer ersten Oxidschicht (22) auf einer äußeren Oberfläche das Kernleiters (21) durch Oxidieren des Kernleiters in einer Sauerstoff enthaltenden Dampfphase;(b) forming a first oxide layer (22) on an outer surface of the core conductor (21) by oxidizing the core conductor in an oxygen-containing vapor phase; (c) Herstellen einer ersten Überzugslösung durch Hydrolysieren und Polykondensieren eines Alkoxids von Si in einem Lösungsmittel;(c) preparing a first coating solution by hydrolyzing and polycondensing an alkoxide of Si in a solvent; (d) Aufbringen der ersten Überzugslösung auf die erste Oxidschicht (22);(d) applying the first coating solution to the first oxide layer (22); (e) Trocknen der ersten Überzugslösung, um sie zur Gelbildung zu bringen;(e) drying the first coating solution to cause it to gel; (f) Erhitzen der auf die erste Oxidschicht (22) aufgebrachten ersten Überzugslösung zur Bildung einer zweiten Oxidschicht (23) auf der Oxidschicht,(f) heating the first coating solution applied to the first oxide layer (22) to form a second oxide layer (23) on the oxide layer, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner umfaßt:characterized in that it further comprises: (g) Herstellen einer zweiten Überzugslösung durch Hydrolysieren und Polykondensieren eines Alkoxids von Al in einem Lösungsmittel;(g) preparing a second coating solution by hydrolyzing and polycondensing an alkoxide of Al in a solvent; (h) Aufbringen der zweiten Überzugslösung auf die zweite Oxidschicht (23) und(h) applying the second coating solution to the second oxide layer (23) and (i) Erhitzen der zweiten Überzugslösung zur Bildung einer dritten Oxidschicht (24) auf der zweiten Oxidschicht (23).(i) heating the second coating solution to form a third oxide layer (24) on the second oxide layer (23). 7. Verfahren nach Anspruch 6, umfassend ferner das mehrmalige Wiederholen der Stufen (d) bis (f) und/oder (g) bis (i), wodurch aufeinanderfolgende Überzugsfilme aus der Überzugslösung übereinander aufgebracht werden zur Bildung der zweiten und dritten Oxidschichten (23, 24).7. The method of claim 6, further comprising repeating steps (d) to (f) and/or (g) to (i) several times, whereby successive coating films of the coating solution are applied one on top of the other to form the second and third oxide layers (23, 24). 8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Stufe (f) keinen Schmelzprozeß umfaßt.8. The method of claim 6, wherein step (f) does not involve a melting process. 9. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die zweite Überzugslösung hergestellt wird durch Bilden eines Gemisches aus Tributoxyaluminium, Triethanolamin, Wasser und Isopropylalkohol und anschließendes Hydrolysieren und Polykondensieren des Gemisches.9. The method of claim 6, wherein the second coating solution is prepared by forming a mixture of tributoxyaluminum, triethanolamine, water and isopropyl alcohol and then hydrolyzing and polycondensing the mixture. 10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das jeweilige Molverhältnis von dem Tributoxyaluminium, Triethanolamin, Wasser und Isopropylalkohol 1 : 2 : 1 : 16 beträgt und das Hydrolysieren und Polykondensieren 1 Stunde bei 50ºC unter Rühren des Gemisches durchgeführt wird.10. The process according to claim 9, wherein the respective molar ratio of the tributoxyaluminum, triethanolamine, water and isopropyl alcohol is 1:2:1:16 and the hydrolyzing and polycondensing is carried out for 1 hour at 50°C while stirring the mixture. 11. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die erste Überzugslösung hergestellt wird durch Bilden eines Gemisches aus Tributylorthosilicat, Wasser und Isopropylalkohol, Zugeben von Salpetersäure zu dem Gemisch und anschließendes Hydrolysieren und Polykondensieren des Gemisches mit der zugesetzten Salpetersäure.11. The method of claim 6, wherein the first coating solution is prepared by forming a mixture of tributyl orthosilicate, water and isopropyl alcohol, adding nitric acid to the mixture, and then hydrolyzing and polycondensing the mixture with the added nitric acid. 12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das jeweilige Molverhältnis von dem Tributylorthosilicat, Wasser und Isopropylalkohol 2 : 8 : 15 beträgt, die Salpetersäure in einer Menge von 3/100 Mol, bezogen auf das Tributylorthosilicat, zugegeben wird und das Hydrolysieren und Polykondensieren 2 Stunden bei 80ºC unter Rühren des Gemisches durchgeführt wird.12. The process according to claim 11, wherein the respective molar ratio of the tributyl orthosilicate, water and isopropyl alcohol is 2:8:15, the nitric acid is added in an amount of 3/100 mole based on the tributyl orthosilicate, and the hydrolysis and polycondensation are carried out for 2 hours at 80°C while stirring the mixture. 13. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Stufe des Erhitzens bei etwa 500ºC durchgeführt wird.13. The method of claim 6, wherein the heating step is carried out at about 500°C.
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