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電気絶縁材とその製造方法

国内特許コード P04A006893
整理番号 KN000458
掲載日 2005年3月18日
出願番号 特願平11-222527
公開番号 特開2001-052526
登録番号 特許第3163380号
出願日 平成11年8月5日(1999.8.5)
公開日 平成13年2月23日(2001.2.23)
登録日 平成13年3月2日(2001.3.2)
発明者
  • 丹治 雍典
  • 木皿 且人
  • 熊谷 達夫
  • 森谷 信一
  • 新野 正之
出願人
  • 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
発明の名称 電気絶縁材とその製造方法
発明の概要 【課題】 500℃以下の熱処理温度で電気絶縁被膜が形成され、常用温度200~500℃での使用で、耐熱性、熱透過性、及び耐熱ひずみ特性の優れ、且つ廉価である電気絶縁被膜材を得る。
【解決手段】 水ガラス、PbO等を含む複合系ガラス粉末、及び電気絶縁性粉末で構成される混合物4からなる電気絶縁被膜材原料を金属基板2の表面に塗布し,乾燥及び加熱処理を施すことによって熱酸化反応を起こさせ,金属板表面に電気絶縁性酸化物層5とガラス基被膜6とからなる電気絶縁被膜7を形成させる。
従来技術、競合技術の概要


従来、金属面に電気絶縁性被膜を有する電気絶縁材は、その用途に応じて種々のものが知られており、以下にその代表的なものを示す。例えば、シリコーングリースを塗布したアルミナ薄板は,熱透過特性及び耐熱特性に優れた電気絶縁材として,従来の熱電モジュールに広く使用されている。しかしながら,この材料は、高価であり,しかも割れ易い欠点を有している。
また、Na2O・SiO・nH2O系水ガラスは,空気中で乾燥させるとガラス状になり,ガラス及び陶磁器等の接合材として広く使用されている。一方、ガラス粉末を用いて、金属表面にガラス被膜を形成させる技術は、電気絶縁性被膜形成技術として古くから知られている。このガラス被膜形成のための熱処理の多くは、600℃以上の高温で行わなければならない。
従って、このガラス被膜形成技術は、500℃以下の温度領域での使用が要求される物品、例えば、本発明者らが提案した新型熱電モジュール(特許第287396号参照)の金属アルミ等の低融点部品の絶縁被膜や、BiTe系及びPbTe系熱電素子等の揮発性材料の揮発防止被膜の形成には適用できない。
一方、水ガラスのみ、或いは、被膜の電気絶縁性補強剤としてアルミナ粉末を添加した水ガラスを金属表面に塗布し、さらに乾燥処理を施すことにより、室温においては、水ガラスのもつ熱伝導性と電気伝導性はかなり改良される。しかし、水ガラスのもつ吸湿性は残存され、その特性は安定しない。
さらに、従来から使用されているアルミナ薄板は、上記の耐熱性と熱透過性を満足するが、割れ易く、従って熱ひずみに弱い。かつ高価であるという欠点をもっている。一方、エナメル等の合成樹脂塗布材は、室温における電気絶縁性は優れているが、100~200℃の温領域で長時間使用すると、その絶縁性は劣化し、熱透過性もよくない欠点がある。また雲母薄板の耐熱性及び電気絶縁性は、500℃程度まで保持されるが、やはり熱透過性がよくない欠点がある。
以上の様に、種々の電気絶縁材が存在するが、200~500℃の温度領域で、上記熱電モジュールに適合し、アルミナ薄板と同等かそれよりも優れた耐熱性、熱透過性をもち、しかも廉価な電気絶縁材は、従来知られている材料の中から見出すことは出来なかった。

産業上の利用分野


本発明は、金属表面上に熱伝導性及び耐熱性に優れた電気絶縁性被膜を形成した電気絶縁材及びその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
主原料が水ガラスと酸化剤からなる電気絶縁性被膜材を金属板表面に塗布し、乾燥及び加熱処理を施して熱酸化反応を起こさせ、前記水ガラスの吸湿性を消失させると同時に、前記金属表面に電気絶縁性酸化物層とガラス基被膜からなる電気絶縁性被膜を形成させてなることを特徴とする電気絶縁材

【請求項2】
前記酸化剤がPbO等を含むガラス粉末である請求項1記載の電気絶縁

【請求項3】
前記電気絶縁性被膜材に、電気絶縁性補強材として絶縁性セラミック粉末が添加され、前記ガラス基被膜に電気絶縁性粉末が分散している請求項1又は2記載の電気絶縁材。

【請求項4】
主原料が水ガラスと酸化剤からなる電気絶縁性被膜材を、金属板表面に塗布し、乾燥及び500℃以下の温度で加熱処理して熱酸化反応を起こさせ、前記水ガラスの吸湿性を消失させると同時に、前記金属表面に電気絶縁性酸化物層とガラス基被膜からなる電気絶縁性被膜を生成させてなることを特徴とする電気絶縁の製造方法

【請求項5】
前記酸化剤として、PbOを含むガラス粉末を使用すること特徴とする請求項記載の電気絶縁材の製造方法

【請求項6】
前記電気絶縁性被膜材に電気絶縁性補強材として、電気絶縁性セラミックス粉末が添加されていことを特徴とする請求項4又は5記載の電気絶縁材の製造方法
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP1999222527thum.jpg
出願権利状態 登録
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