(57)【要約】  配電用途のためのケーブルは、ケーブルに束ねられた複数のワイヤを含む。複数のワイヤは、典型的には、内部ワイヤおよび周辺ワイヤを含み、周辺ワイヤは内部ワイヤを取り囲む。少なくとも１つのワイヤは、少なくとも１０重量パーセントの酸化アルミニウムと、酸化アルミニウム以外の金属酸化物とを含む高放射率コーティングでコーティングされる。特徴として、高放射率コーティングでコーティングされたワイヤは、電磁スペクトルの赤外線領域において約０．５より大きい放射率、および高放射率コーティングでコーティング前の露出のワイヤの表面積よりも少なくとも５０倍大きい表面積を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電用ケーブルであって、ケーブルは、ケーブルに束ねられ、ケーブルの中心長手方向軸に沿って延びる複数のワイヤを含み、複数のワイヤは、内部ワイヤと周辺ワイヤとを含み、周辺ワイヤは、内部ワイヤを取り囲み、少なくとも１つの周辺ワイヤは、その上に堆積された高放射率コーティングを有するコーティングワイヤであり、高放射率コーティングは、酸化アルミニウム以外の少なくとも１つの金属酸化物および少なくとも１０重量パーセントの酸化アルミニウムを含み、コーティングワイヤは、０．５以上の放射率および高放射率コーティングでコーティングされる前の露出の周辺ワイヤの表面積よりも少なくとも２０倍大きい表面積を有するケーブル。
【請求項２】
内部ワイヤおよび周辺ワイヤは、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含む、請求項１に記載のケーブル。
【請求項３】
内部ワイヤは、内部ワイヤの第１セットと内部ワイヤの第２セットとを含み、内部ワイヤの第２セットが内部ワイヤの第１セットを取り囲む、請求項１に記載のケーブル。
【請求項４】
高放射率コーティングが均質である、請求項１に記載のケーブル。
【請求項５】
酸化アルミニウム以外の少なくとも１つの金属酸化物は、金属酸化物の混合物を含む、請求項１に記載のケーブル。
【請求項６】
高放射率コーティングでコーティングされたコーティングワイヤが、約０．５〜約０．９６の放射率を有する、請求項１に記載のケーブル。
【請求項７】
各周辺ワイヤが高放射率コーティングでコーティングされている、請求項１に記載のケーブル。
【請求項８】
高放射率コーティングが、約１〜２０ミクロンの厚さを有する、請求項１に記載のケーブル。
【請求項９】
高放射率コーティングが、高放射率コーティングでコーティングされる前の露出の周辺ワイヤの表面積よりも約１００倍大きい表面積を有する、請求項１に記載のケーブル。
【請求項１０】
高放射率コーティングが、露出のワイヤの表面積よりも３０〜２５０倍大きい表面積を有する、請求項１に記載のケーブル。
【請求項１１】
少なくとも１つのワイヤが、刻み付けまたはライフリングによって粗面化された表面を有する、請求項１に記載のケーブル。
【請求項１２】
高放射率コーティングが、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化スズ、酸化ゲルマニウム、酸化ホウ素、酸化鉄、酸化銅、酸化マンガン、酸化コバルト、酸化セリウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化イットリウム、酸化ビスマス、酸化亜鉛、酸化バナジウムおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される酸化物を含む、請求項１に記載のケーブル。
【請求項１３】
高放射率コーティングは、電気セラミックコーティングである、請求項１に記載のケーブル。
【請求項１４】
高放射率コーティングが、
露出のワイヤを、電気セラミックコーティングのための前駆体を有する水溶液を含む浴と接触させること、
露出のワイヤと電気的に接続された電化装置を動作させて、高電圧及び高電流で露出のワイヤに通電すること、および
露出のワイヤを浴中の前駆体と電気化学的に反応させて、ワイヤの外側表面に高放射率コーティングを堆積させ、それによってコーティングされたワイヤを製造することを含む方法によって形成される、請求項１３に記載のケーブル。
【請求項１５】
酸化アルミニウム以外の少なくとも１つの金属酸化物の酸化物混合物が、第１の酸化物と第２の酸化物とを含み、第１の酸化物および第２の酸化物が、それぞれ独立に、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化スズ、酸化ゲルマニウム、酸化ホウ素、酸化鉄、酸化銅、酸化マンガン、酸化コバルト、酸化セリウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化イットリウム、酸化ビスマス、酸化亜鉛および酸化バナジウムからなる群から選択される、請求項１に記載のケーブル。
【請求項１６】
高放射率コーティングは、第１の酸化物のドメインおよび第２の酸化物のドメインを含む、請求項１５に記載のケーブル。
【請求項１７】
高放射率コーティングが複数の孔を含み、複数の孔の少なくともいくつかが、その中に物理的に組み込まれた高放射率粒子を有する、請求項１に記載のケーブル。
【請求項１８】
高放射率粒子が、カーボンブラック、ランプブラック、グラファイト、グラフェン、酸化グラフェン、硫化銅、ＭｎＯの粒子から選択される、請求項１７に記載のケーブル。
【請求項１９】
配電用ケーブルであって、ケーブルは、ケーブルに束ねられ、ケーブルの中心長手方向軸に沿って延びる複数のワイヤを含み、複数のワイヤは、内部ワイヤと周辺ワイヤとを含み、周辺ワイヤは、内部ワイヤを取り囲み、少なくとも１つの周辺ワイヤは、その上に堆積された少なくとも１つの酸化チタンおよび酸化ジルコニウムおよび少なくとも１０重量％の酸化アルミニウムを含む高放射率コーティングを有するコーティングワイヤであり、コーティングされたワイヤが、０．５以上の放射率および高放射率コーティングでコーティングされる前の露出の周辺ワイヤの表面積よりも少なくとも１００倍大きい表面積を有するケーブル。
【請求項２０】
高放射率コーティングでコーティングされたコーティングワイヤが、約０．５〜約０．９６の放射率を有する、請求項１９に記載のケーブル。
【請求項２１】
高放射率コーティングが、１〜２０ミクロンの厚さを有する、請求項１９に記載のケーブル。
【請求項２２】
高放射率コーティングは、複数の孔を含み、複数の孔は、その中に配されたグラファイトを有する、請求項２１に記載のケーブル。
【請求項２３】
高放射率電気セラミックコーティングは、酸化チタンおよび酸化ジルコニウムを含む、請求項１９に記載のケーブル。
【請求項２４】
高放射率コーティングは、高放射率コーティングでコーティングされる前の露出の周辺ワイヤの表面積よりも約７００倍大きい表面積を有する、請求項１９に記載のケーブル。
【請求項２５】
コーティングワイヤであって、
金属ワイヤおよび
金属ワイヤに直接化学的に接着したコーティングを含み、コーティングが、酸化アルミニウム以外の少なくとも１つの金属酸化物および少なくとも１０重量％の酸化アルミニウムを含み、コーティングは、０．５以上の放射率およびコーティングでコーティングされる前の露出のワイヤの表面積よりも少なくとも２０倍の表面積を有するコーティングワイヤ。
【請求項２６】
コーティングが電気セラミックコーティングであり、酸化アルミニウム以外の少なくとも１つの金属酸化物が、酸化チタン、酸化ジルコニウムおよびそれらの組み合わせから選択される、請求項２５に記載のコーティングワイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１４年８月７日に出願された米国仮出願第６２／０３４，３５８号および２０１４年８月７日に出願された米国仮出願第６２／０３４，３０８号の優先権を主張し、これらの開示内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
少なくとも１つの態様では、本発明は高電圧ケーブル用コーティングワイヤに関する。
【背景技術】
【０００３】
電気用の送電および電気配電システムは、配電および送電のために高電圧、すなわち１００ｋＶより大きい電気を通す高架ケーブルを含む。各ケーブルは複数のワイヤの束である。ケーブルは、２本以上のワイヤが並んで伸び、互いに結合し、撚り合わされ、または編組され、１本のアセンブリを形成する。これらのワイヤは、しばしばアルミニウム金属元素および／またはアルミニウム合金から製造されるか、またはそれらを含む。高架送電用途のためのケーブルの望ましい性能要件には、耐腐食性、耐環境性（例えば、ＵＶおよび湿気）、高温における強度の損失に対する耐性、耐クリープ性、ならびに比較的高い弾性率、低密度、低熱膨張係数、高い電気伝導率、および高い強度が挙げられる。導電率が高い場合であっても、ワイヤはいくらかの電気抵抗（Ｒ）を有し、温度が上昇するにつれて増加する傾向がある。電流がケーブル内のワイヤを通過すると、ワイヤの抵抗は、式Ｐ＝Ｉ２Ｒに従って熱としていくらかの電力（Ｐ）を損失させ、電流が大きくなるとより多くの熱が発生し、次には抵抗Ｒが増加する。
【０００４】
アルミニウム送電ケーブルは、しばしば露出のまたはコーティングされておらず、高温（例えば、約６０〜１６０℃）で動作し、放射率が低い電気の導体として作用する。放射率（ε）は、εが同じ温度で１と定義される理想的な黒体と比較した放射エネルギーを放射する表面の能力である。放射率は、表面によって放射される放射の、黒体によって放射される放射の比として表される（スケールは０〜１であり、数字が小さいほど放射率が低いことを示す）。使用されているコーティングされていないアルミニウムワイヤおよびケーブルの放射率は、０．０５〜０．１０の範囲、またはそのような範囲内であり得、ケーブルの放熱能力を改善するための大きな余地を残す。熱いアルミニウムケーブルには、フォノン振動があり、さらにジュール加熱や抵抗加熱が発生する。
【０００５】
高架送電ケーブルのユーザー、例えば電力会社や公益事業者は、導体の抵抗率が温度の上昇に伴って一般的に増加するため、ケーブルの動作温度が上昇するとケーブルによる大きなエネルギー損失を経験する。このエネルギー損失は、グリッドを通過する際の発電電力の損失を通じて、年間数十億ドルの経費を占めると見積もられている。例えば、一般的な負荷（ｌｏａｄｅｄ）ケーブルは、１８０℃までの温度での負荷（ｌｏａｄ）で動作する。従来のコーティングされていないアルミニウム高架送電ケーブルは、ケーブルの動作温度が上昇すると過度のジュール加熱によるエネルギー損失を有する。コーティングされていないケーブルによるジュール加熱損失は、グリッドサイズに応じて、生成される電力の２５％を超えることがある。さらに、アルミニウムケーブルの温度が上昇すると、ケーブルが重力によって下方に垂れ下がり、危険を引き起こす可能性がある。このたるみ現象は、一般にケーブルのコアに重いスチールワイヤを含めることおよびケーブルを接地させ、電気的に短絡させることに関する問題を取り除くためにワイヤを保持して安全な距離に固定するために重いハードウェアおよびタワーを使用することによってケーブルの強度を上げることを必要とする。
【０００６】
アルミニウムワイヤを含む高架送電ケーブルが知られているが、いくつかの用途では、例えば、伝導効率を改善するための継続的な要望がある。
【０００７】
従来の露出のケーブルは、塗料および陽極酸化などの他のコーティングを使用して予めコーティングされており（例えば、ＷＯ２０１４０２５４２０を参照）、異種金属層を金属ワイヤ上に陰極めっきされたものだった。しかし、これらのコーティングは、コーティング性および柔軟性が制限され、クラッキングおよび剥離を示し、ケーブルに接着性を与えず、コーティングの耐久性が低かった。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、少なくとも１つの実施形態において、コーティングされたワイヤを提供することによって、従来技術の１つ以上の問題を解決する。コーティングされたワイヤは、金属ワイヤと、金属ワイヤの上に金属ワイヤに直接接触して配置された高放射率コーティングとを含む。高放射率コーティングは、高放射率コーティングの全重量の少なくとも１０重量パーセントの酸化アルミニウムと、酸化アルミニウム以外の少なくとも１つの金属酸化物とを含む。特徴として、高放射率コーティングは、電磁スペクトルの赤外線領域において０．５以上の放射率、およびコーティング前のワイヤの表面積よりも少なくとも２０倍大きい表面積を有する。
【０００９】
別の実施形態では、配電用途のためのケーブルが提供される。ケーブルは、ケーブルに束ねられた複数のワイヤを含む。複数のワイヤは、一般的に、内部ワイヤと周辺ワイヤとを有し、周辺ワイヤは、内部ワイヤを取り囲む。少なくとも１つの周辺ワイヤは、高放射率コーティングでコーティングすることができる。高放射率コーティングは、高放射率コーティングの全重量の少なくとも１０重量パーセントの酸化アルミニウムと、酸化アルミニウム以外の少なくとも１つの金属酸化物とを含む。特徴として、高放射率コーティングは、電磁スペクトルの赤外線領域において０．５以上の放射率、および高放射率コーティングでコーティングされる前の露出のワイヤの表面積より少なくとも２０倍大きい表面積を有する。
【００１０】
別の実施形態では、配電用途のためのケーブルが提供される。ケーブルは、ケーブルに束ねられた複数のワイヤを含む。複数のワイヤは、一般的に、内部ワイヤと周辺ワイヤとを有し、周辺ワイヤは、内部ワイヤを取り囲む。周辺ワイヤは、高放射率電気セラミックコーティングでコーティングされている。高放射率電気セラミックコーティングは、酸化チタンと、高放射率コーティングの全重量の少なくとも１０重量パーセントの酸化アルミニウムとを含む。特徴として、高放射率コーティングは、電磁スペクトルの赤外線領域において０．５以上の放射率、および高放射率コーティングでコーティングされる前の露出のワイヤの表面積より少なくとも２０倍大きい表面積を有する。
【００１１】
さらに別の実施形態では、配電用途のためのケーブルが提供される。ケーブルは、ケーブルに束ねられた複数のワイヤを含む。複数のワイヤは、一般的に、内部ワイヤと周辺ワイヤとを有し、周辺ワイヤは、内部ワイヤを取り囲む。周辺ワイヤは、高放射率電気セラミック混合酸化物コーティングでコーティングされる。特徴として、高放射率コーティングは、電磁スペクトルの赤外線領域において０．５以上の放射率、および高放射率コーティングでコーティングされる前の露出のワイヤの表面積より少なくとも２０倍大きい表面積を有する。
【００１２】
本開示の様々な実施形態は、関連する非限定的な利点を有する。例えば、ケーブルの外側スタンドまたはワイヤ上の電気セラミックコーティングは、ケーブルの放射率を高め、ケーブル動作温度を低くする。ケーブルの動作温度を下げることによって、ジュール加熱によって発生するケーブルの損失が低減され、ケーブルの弛みを低減することができる。  また、より低い温度でケーブルを動作させることによって、ケーブルはより効率的にコーティングされていないケーブルと同じ電力量、またはコーティングされていないケーブルと同じまたは同様の材料および構造で、より高い電力量を、同じ動作温度で伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、使用時の一実施形態によるケーブルを示す概略図である。
【図２】図２は、一実施形態によるケーブルの断面の破断図である。
【図３】図３は、図２に示したケーブルの断面図である。
【図４】図４は、多孔性高放射率コーティングでコーティングされたワイヤの断面図である。
【発明の実施の形態】
【００１４】
本発明者らに現在知られている本発明の実施の最良の形態を構成する本発明の組成物、実施形態および方法を詳細に参照する。図は必ずしも縮尺通りではない。しかし、開示された実施形態は、様々なそして代替の形態で実施することができる本発明の単なる例示と理解されるべきものである。したがって、本明細書に開示された特定の詳細は、限定するものとして解釈されるべきではなく、本発明の任意の側面の単なる代表的な基礎として、及び／又は、本発明を様々に使用するために当業者に教示するための代表的な基礎として解釈されるべきでものである。特定の構成要素および／または条件が当然変化し得るので、本発明は以下に記載される特定の実施形態および方法に限定されないことも理解されるべきである。さらに、本明細書で使用される用語は、本発明の特定の実施形態を説明する目的でのみ使用され、決して限定するものではない。
【００１５】
実施例を除いて、または他に明示されている場合を除き、材料の量または反応および／または使用の条件を示す本明細書中における全ての数量は、本発明の最も広い範囲を記載するにおいて用語「約」によって修飾されるものとして理解されるべきである。また、反対のことが明示的に述べられているのでなければ、パーセント、「部の」、および比率値は重量による。；本発明と関連する所与の目的で適切な、または好ましい材料の群またはクラスの記載は、該群またはクラスのメンバーのいずれかの２以上の混合物が同等に適切であることを意味する。；化学用語における構成要素の記載は、明細書中で特定されたいずれかの組合せへの添加時点における構成要素に言及し、一旦混合された混合物の構成要素の間での他の化学相互作用を必ずしも排除しないものである。；頭字語や他の略語の最初の定義が、本明細書での同じ略語の以後の全ての使用に適用され、最初に定義された略語の通常の文法上の変形に準用する。；明示的に反する記述がない限り、物性の測定は、同じ物性について以前又はそれ以後に参照されるような同様の手法で決定される。  
【００１６】
単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈が明確にそうでないことを示さない限り、複数の指示対象を含むことにも留意しなければならない。例えば、単数形の構成要素への言及は、複数の構成要素を含むことを意図している。    
【００１７】
刊行物が参照されている本出願を通して、これらの刊行物の開示は、本発明が関係する技術水準をより完全に説明するために、参照により本明細書に組み込まれる。  
【００１８】
本明細書で使用される用語「均質な」は、全体にわたって同じ組成を有する層を意味する。改良形態では、この用語は、１００ｎｍより大きいサイズスケールで同じ組成を有する層を意味する。例えば、均質な層は、バインダー、および特に樹脂バインダー内に分散された粒子を有する層ではない。本明細書で使用される用語「放射率」は、スペクトルの赤外領域で測定された平均放射率を意味する。
【００１９】
図１は、発電から使用場所までの電気システム１０の概略図を示す。電力は、石炭火力発電所、原子力発電所などの発電所１２で発生させることができる。次いで、電力は発電所１２を出て、典型的には昇圧変圧器１４に導くことができる。昇圧変圧器１４は、電気の電圧を上昇させる。送電システム１６は、変圧器１４に電気的に接続することができ、高電圧ケーブル１８を含む。図２には、ケーブル１８の一例が示されている。図１の送電システム１６は、送電網内の送電および配電の両方を含み、様々な高電圧、すなわち１００ｋＶ、８００ｋＶなどで動作する。ケーブル１８は、タワー２０によって支持されている。ケーブル１８は、アルミニウムなどの導電性ワイヤの束であり、一実施形態によれば、０．５〜０．９６の範囲の放射率を有するセラミック材料などの放射性材料でコーティングされている。従来のケーブルは、露出またはコーティングされていなく、ケーブルの露出の金属表面は、直接環境に曝され、空気は、絶縁材料として使用され得る。従来のコーティングされていないケーブルは、０．０５〜０．１０のオーダーの低い放射率を有する。
【００２０】
送電システム１６は、重工業および軽工業２４、２６、商業地及び居住地２８で使用するために電気の電圧を低下させる１つ以上の降圧変圧器２２に接続することができる。
【００２１】
一般に、エネルギー損失は、システム１６内のケーブル１８の動作温度が上昇するにつれて発生する。従来のケーブルを使用すると、システム１６およびグリッドにおける損失は、数十億ドルであり得る。また、ケーブルの動作温度が上昇すると、ケーブルがたわみまたは垂れ下がる可能性がある。したがって、従来のケーブルを強化する必要がある。ケーブルのためのタワー２０および接続器具を使用してケーブルを保持し、安全な距離に固定して、接地およびケーブルの短絡に関連する問題を低減または排除する。
【００２２】
コーティングされたケーブル１８が太陽放射３０に曝されると、エネルギーがケーブル１８に伝達される。また、ケーブルは、フォノン振動とジュール加熱に基づいて熱量を生成する。ケーブルの放射率を増加させることにより、同一または類似の材料で同一の負荷を有し、および同一の条件（例えば、天候など）で動作する構成のコーティングされないケーブルと比較して、放射熱伝達および放射３２を介してケーブルから失われるエネルギーを増加させることができ、それによって、コーティングケーブル１８の全体的な動作温度を低下させることができる。コーティングされたケーブルは、電流負荷（電流）下でより低い温度を維持するとともに、黒体放射を提供し、より明るい色のまたは露出のワイヤよりもワイヤの表面からより効果的に熱を除去する。従来の負荷ケーブルは、約１８０℃までの温度の負荷下で動作する。コーティングされたケーブル１８は、３０％低い温度までの同じ負荷で動作することができる。これにより、コーティングされたケーブル１８のエネルギー損失が減少するか、またはケーブルが耐えることができるアンペア数が増加することが可能になる。
【００２３】
図２および図３を参照すると、１つ以上のコーティングワイヤを有する高電圧ケーブルの概略図が示さる。高電圧ケーブル１８は、それぞれ複数の層５０、５２、５４、５６、５８、５９に配置されたワイヤまたはストランド４０、４２、４４、４６、４８、４９を含む。特に、周辺ワイヤ４０は、内部ワイヤ４４の第２セットを取り囲む、内部ワイヤ４２の第１セットを取り囲む。同様に、内部ワイヤ４４の第２セットは、内部ワイヤー４９の第５セットを囲む、内部ワイヤ４８の第４セットを取り囲む、内部ワイヤ４６の第３セットを取り囲む。ケーブル１８内のワイヤ４０、４２、４４、４６、４８、４９の全ては、アルミニウム、アルミニウム合金、または他の適切な軽量導電性材料で作ることができる。別の実施形態では、図示されているように、ケーブル内のワイヤの一部、例えば、中心ワイヤ６０は、ケーブルにさらなる強度を提供するために、スチールなどの支持材料で作られてもよい。ワイヤ４０、４２、４４、４６、４８、４９、６０は、円形の断面を有するものとして示されているが、台形などを含む当技術分野で知られている他の断面を使用してもよい。ケーブル１８は、共通の直径を有するワイヤ４０、４２、４４、４６、４８、４９、６０を含むことができ、または異なる直径のワイヤを含むことができる。
【００２４】
図２および図３に示すよりも多くのまたは少ない層を含む任意の数の層をケーブル１８に使用することができる。用語「中心軸」および「中心長手方向軸」は、図２に示すように、中心ワイヤ６０に平行に延びる多層撚りケーブルの中心に放射状に配置された共通の長手方向軸を示すことと同じ意味で使用される。種々の組のワイヤ４０、４２、４４、４６、４８、４９などは、中心長手方向軸に対して平行に、または角度をなして延びてもよい。「撚り角度（ｌａｙ  ａｎｇｌｅ）」という用語は、撚られたケーブルの中心長手方向軸に対してケーブルの撚られたワイヤによって形成された角度を指す。一般に、撚られたケーブルは、中心長手方向軸線を規定する中心ワイヤ６０と、中心ワイヤのまわりにらせん状に撚られた１セットのワイヤとを含む。図２に示す実施形態では、ワイヤの第１セットは、中心長手方向軸に対して画定された第１の撚り角度で螺旋状に撚られ、第２のワイヤのセットは、第１のワイヤのセットの周りに、中心長手方向軸に対して画定された第２の撚り角度で螺旋状に撚られ、残りのワイヤのセットもそのように規定される。一般に、ワイヤの層の撚り角度とワイヤの下層の撚り角度、例えば第１の撚り角度および第２の撚り角度との間の相対的な差は約１０度以下である。
【００２５】
図３に示すように、ケーブル内のワイヤのうちのいくつかのみが、高放射率コーティング６２でコーティングされていてもよい。一変形では、ワイヤ４０の少なくとも１つを高放射率コーティング６２（例えば、０．５以上の放射率）でコーティングすることができる。別の変形例では、図３のように、周辺ワイヤ４０のすべてが高放射率コーティング６２でコーティングされる。他の変形例では、内部ワイヤ４２、４４、４６、４８の少なくとも１つは、高放射率コーティング６２でコーティングされる。いくつかの用途では、内部ワイヤ４２、４４、４６、４８の全てが高放射率コーティング６２でコーティングされる。
【００２６】
改良形では、高放射率コーティング６２は、高放射率コーティングの全重量の少なくとも１０重量パーセントの酸化アルミニウムと、酸化アルミニウムではない少なくとも１つの金属酸化物とを含む。
【００２７】
別の改良形態では、高放射率電気セラミックコーティング６２は、高射率コーティングの全重量の少なくとも５重量パーセント、１０重量パーセント、１５重量パーセント、２０重量パーセント、２５重量パーセント、または３０重量パーセントの量の酸化アルミニウム、および高放射率コーティングの全重量の最大で８０重量パーセント、７５重量パーセント、７０重量パーセント、６０重量パーセント、５０重量パーセント、または４０重量パーセントの量の酸化アルミニウムを独立して含むことができる。
【００２８】
いくつかの実施形態では、酸化アルミニウム以外の金属酸化物または酸化物は、高放射率コーティングの全重量の少なくとも１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、または５０重量％の量で存在する。さらに別の改良形態では、高放射率電気セラミックコーティング６２は、高放射率コーティングの全重量の最大９５重量パーセント、９０重量パーセント、８５重量パーセント、８０重量パーセント、７５重量パーセント、７０重量パーセント、６５重量パーセント、６０重量パーセント、５５重量パーセントの量の酸化アルミニウム以外の金属酸化物または酸化物を含む。
【００２９】
高放射率電気セラミックコーティングは、ワイヤ基板表面に直接化学的に結合され、金属表面との界面を有する。少なくとも部分的に金属表面から高放射率電気セラミックコーティング中へのアルミニウムの含有は、コーティングの改善された接着性を提供する。一変形形態では、酸化アルミニウムの濃度は、高放射率の電気セラミックコーティングの厚さにわたって変化し、酸化アルミニウムの量は、コーティング基材の界面で大きく、ワイヤ基材の金属面から離れるにつれて増加する。例えば、アルミニウム濃度は、界面からの０．１ミクロンで、界面からの３、５、７、または１０ミクロンよりも１０〜５０パーセント大きくてもよい。
【００３０】
酸化アルミニウムを含有することにより、有利には、コーティングの特性、たとえば、高放射率コーティングの色および耐摩耗性を調節することができる。特に、酸化アルミニウムの添加は、より高い放射率（ε）値を有する「より明るい」色を提供することができる。さらに、酸化アルミニウムの量を変化させることにより、酸化アルミニウムを含まないコーティングと比較して放射率を少なくとも１０％変化させる能力を提供することができる。
【００３１】
酸化アルミニウム以外の好適な金属酸化物の例には、これに限定されないが、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化スズ、酸化ゲルマニウム、酸化ホウ素、酸化鉄、酸化銅、酸化マンガン、酸化コバルト、酸化セリウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化イットリウム、酸化ビスマス、酸化亜鉛、酸化バナジウム、またはそれらの組み合わせを含む。酸化物コーティングは、以下により詳細に説明するように調製された均質な電気セラミック層であることが有利である。高放射率コーティング６２は、酸化アルミニウムおよび酸化アルミニウム以外の金属酸化物または酸化物を均一な形態で組み合わせて含むことができ、その結果、高放射率の電気セラミックコーティングは全体にわたって同じであり得る。あるいは、高放射率コーティング６２は、酸化アルミニウムのドメイン（例えば、粒子または微結晶）および酸化アルミニウム以外の金属酸化物または酸化物のドメインを有する形態で酸化アルミニウムおよび他の金属酸化物の組み合わせを含むことができる。
【００３２】
高放射率電気セラミックコーティングは、非晶質および結晶質の領域を有することができる。この変形は、酸化物混合物を保持するバインダー樹脂またはマトリックスを含まない。本変形例の混合酸化物層は、以下により詳細に説明するように、有利には電気セラミック層である。
【００３３】
一変形では、高放射率コーティング６２は、少なくとも第１の酸化物と第２の酸化物とを含む酸化物混合物を含む。改良形態では、酸化物混合物は、高放射率酸化物（例えば、０．５以上の放射率）、低放射率酸化物（例えば、０．５未満の放射率）、およびそれらの組み合わせを含み得る。酸化物の例には、上に列挙した酸化アルミニウム以外の適切な金属酸化物、ならびに酸化アルミニウムおよびコーティングされる任意のアルミニウム合金からの合金化元素の酸化物が含まれる。典型的には、酸化物混合物は、第１の酸化物を５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０または９５重量パーセントおよび第２の酸化物を９５、９０、８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０、１０または５重量％含む。高放射率コーティング６２は、全体にわたって同じ組成であり得る均一な形態の酸化物混合物を含むことができる。あるいは、高放射率コーティング６２は、第１の酸化物のドメイン（例えば、粒子または微結晶）および第２の酸化物のドメインを有する形態の酸化物混合物を含むことができる。
【００３４】
高放射率の電気セラミックコーティングは、非晶質および結晶質の領域を有することができる。この変形は、酸化物混合物を保持するバインダー樹脂またはマトリックスを含まない。本変形例の混合酸化物層は、以下により詳細に説明するように、有利には電気セラミック層であることができる。
【００３５】
改良形態では、コーティング６２は、下にある露出のアルミニウムまたはアルミニウム合金ワイヤと直接接触することができ、また、環境に曝され得る。典型的には、高放射率コーティング６２は、アルミニウムのような露出のワイヤの表面よりも高い放射率を有し、異なる色であり得る。ケーブル１８内の周辺ケーブル４０をコーティングすることにより、ケーブルの放射率を有利に増加させることができる。高放射率コーティング６２は、典型的には、２５℃〜２００℃の温度の赤外領域（例えば、約２〜１２ミクロンの光波長）において約０．５より大きい放射率を有する。放射率は、ＡＳＴＭ  Ｅ１  ９３３−９９ａ（２０１０）に記載されたプロトコルによって決定することができ、その全開示は、参照により本明細書に組み込まれる。改良形態では、高放射率コーティング６２は、典型的には、２５℃〜２００℃の温度の赤外領域（例えば、約２〜１２ミクロンの光波長）において０．５〜約０．９６の放射率を有する。さらに別の改良形態では、高放射率コーティング６２は、典型的には、２５℃〜２００℃の温度のスペクトルの赤外領域（例えば、約２〜１２ミクロンの光波長）において、０．５、０．５５、０．６、０．６５または０．７５以上の放射率を有する。さらに別の改良形態では、高放射率コーティング６２は、典型的には、２５℃〜２００℃の温度のスペクトルの赤外領域（例えば、約２〜１２ミクロンの光波長）において、０．９９、０．９５、０．９、０．８５または０．８以下の放射率を有する。
【００３６】
高放射率コーティング６２は、通常、露出のワイヤ表面積と比較してワイヤ表面積を増加させる。増加した表面積は、ケーブルからの放射放出の増加、ならびに改善された対流冷却を提供する。これに関して、高放射率コーティング６２は、高放射率コーティングでコーティングされる前の露出のワイヤ（例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金）の表面積より１０倍および２５０倍の表面積を有することができる。改良形態では、高放射率コーティング６０は、高放射率コーティングでコーティングされる前の露出のワイヤの表面積より少なくとも１００倍大きい表面積を有することができる。表面積は、例えばＡＳＴＭ  Ｃ  １２７４−１２によって示されているＢＥＴ法によって決定することができ、その全開示は参照により本明細書に組み込まれる。他の改良形態では、高放射率コーティング６２は、典型的には、下にあるコーティングされたワイヤの表面積、例えば露出のワイヤの表面積よりも約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１２０、１３０、１４０、１５０、１７０、または２００倍大きい表面積を有する。さらなる改良形態では、高放射率コーティング６２は、その下にあるコーティングワイヤの表面積、例えば露出のワイヤの表面積よりも１００〜１０００倍大きい表面積を有する。さらに別の改良形態では、高放射率コーティング６２は、典型的には、下にあるコーティングワイヤの表面積、例えば露出のワイヤの表面積よりも１０００、７００、５００、４００、３５０、３００、２５０、または２２５倍未満のより大きい表面積を有する。高放射率コーティング６２は、下にあるコーティングワイヤの表面積よりも約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１２０、１３０、１４０、１５０、１７０、または２００倍大きく、および下にあるコーティングされたワイヤの表面積より１０００、７００、５００、４００、３５０、３００、２５０、または２２５倍未満のより大きい表面積を有することができる。別の改良形態では、高放射率コーティング６２は、その下にあるコーティングワイヤの表面積、例えば露出のワイヤの表面積よりも約７００倍大きい表面積を有する。
【００３７】
一例によれば、高放射率コーティング６２は、ワイヤの比表面積を１〜２桁、すなわち１０倍または１００倍など増加させる。さらなる例において、比表面積は、断面積の１４０〜７００倍であり、１平方フィートあたり８００ｍｇの重量を有する。別の例では、高放射率コーティング６２の比表面積は、断面積の１００〜１０００倍の範囲にあり得、さらなる例では、断面積の７００倍であり得る。比表面積は、単位質量あたりの全表面積（ｍ２／ｇ）である。高放射率電気セラミックコーティングでコーティングされた少なくともその周辺ワイヤを有するケーブルは、高放射率電気セラミックコーティングの非存在下の同様のケーブルよりも約４０〜８０℃低い温度で動作することができる。これらのケーブルは、約１６０℃までの温度の電気負荷下で動作する。コーティングされたケーブルは、同じ負荷に基づく高放射率電気セラミックコーティングの非存在下の類似のケーブルよりも２０％〜３０％低い温度で動作することができ、コーティングケーブルのエネルギー損失を低減するか、所与の温度に対する所与のケーブルの送電能力を増加させる。
【００３８】
高放射率コーティング６２は、フォノン振動を減少させることによってワイヤを冷却するのに有用であり、それによって全体のジュール加熱の低減を提供する。これにより、１年間の高電圧ケーブルの設置マイル当たりの無駄な電力の数万ドルのオーダーを効果的に節約することができる。あるいは、コーティングされたケーブルは、同じ動作温度での従来のケーブルよりも高い電流レベルで動作することができ、それにより、送電の増加と、ケーブルおよびグリッドの最大電力処理量を効果的に増加させる能力を提供する。高放射率電気セラミックコーティングは、典型的には、日光への暴露に耐えるために紫外線（ＵＶ）光に安定である。さらに、高放射率コーティングは耐引っ掻き性であってもよく、剥離、クラッキングまたは破損することなくケーブル１８またはコーティングされたワイヤとともに曲げることができる。高放射率コーティングは、十分に薄く、ケーブルの全重量を著しく増加させない。一例では、高放射率コーティングは、一般に、少なくとも約１、３、５、７、９、１０、１１または１２ミクロンの厚さであり、一般に、約２５、２０、２８、１６、１５、１４または１３ミクロンの厚さを超えない。いくつかの例では、高放射率コーティングは、厚さおよび化学組成に依存して、基材の質量を４〜２０ｇ／ｍ２まで増加させる。
【００３９】
本明細書に記載された高放射率コーティングは、色によっても記載することができる。改良形態では、ミノルタＣＲ−３００シリーズを使用するＣＩＥＬＡＢ色空間測定は、以下の色情報を提供する。：酸化チタン系コーティングサンプルは、（４６．６２±２０％、−４．９９＋／−２０％、＋０．１３＋／−２０％）の（Ｌ、Ａ、ｂ）値を有し、一方、ジルコニア含有コーティングのサンプルは、（８８．９５±２０％、−８．７１±２０％、＋  ６．０９±２０％）の（Ｌ、Ａ、ｂ）値を有する。
【００４０】
高放射率コーティング６２は、典型的には、外層ワイヤ４６の周囲に一定またはほぼ一定の厚さを有する均一なコーティングとすることができる。望ましくは、この均一性は、研磨、研削またはコーティングの他の除去の非存在下で達成される。一実施形態では、厚さは、０〜２５％、例えば少なくとも１、３、５、７、９または１０％であり、望ましくは２５、２０、１８、１６、１４または１２％を超えない範囲で変化し、より厚いコーティングで許容される範囲がより大きい。高放射率電気セラミックコーティングは、露出のワイヤと比較して、改善された放射率、表面積および熱伝達を提供する。ワイヤ上のコーティング４８は、０Ｔ−１ＴのＴ−ベンド試験に合格し、高い曲げ強度およびワイヤへの高い接着性を示し、使用時の耐候条件および力を受けた時の柔軟性を与えることが示される。一例では、コーティングの放射率は約０．５、０．６〜１．００の範囲であり、さらなる例では、放射率は０．６〜０．９６である。
【００４１】
１変形では、約１００〜１０００ｋＶで動作する高電圧送電ラインまたはケーブル１８上の通常露出またはコーティングされていないアルミニウム外層ワイヤ４２に高放射率コーティング６２を施すことができる。向上した放射率、向上した表面積、ＵＶ安定性、および良好な熱伝導率は、コーティング６２によって提供される望ましい特性である。
【００４２】
低い太陽吸収（２０％未満の太陽吸収）を伴う高い放射率は、多くの高電圧の送電適用分野において有用であり得ることに留意されたい。コーティングの色調または色は、例えば、白色から黒色までの範囲の様々な色合いのグレーによって変化させることができ、より明るいグレーの色調で太陽放射の吸収を低くすることができる。より暗い色調のグレーを使用して、たとえはケーブルが氷を落とすのを助けることができる。
【００４３】
図４を参照すると、コーティング６２および複数の孔７０を示すワイヤの断面が提供される。典型的には、高放射率コーティング６２は、電気セラミックコーティングとすることができる。これらの孔７０は、上述したコーティングワイヤの増加した表面積を少なくとも部分的に画定する。また、風が送電ケーブルを冷却するのに有用であるので、上述した高放射率コーティングの実施形態では、孔はケーブル表面積を増加させることによって風冷却を有利に増加させることもまた理解すべきである。さらなる変形では、高放射率粒子、例えば、カーボンブラック、ランプブラック、グラファイト、グラフェン、酸化グラフェンなどの炭素；硫化銅、ＭｎＯ等を、艶出し、ショットブラスト等のようにそれと接触することにより高放射率コーティングの孔に物理的に組み込むことができる。一変形では、炭素粒子（例えば、グラファイト）は、コーティングをグラファイト粒子と磨耗接触させることによってコーティング６２内の孔７０に埋め込まれる。
【００４４】
代わりの変形では、４０、４２、４４、４６、４８の外面は、高放射率コーティング６２の施工前に粗面化される。刻み付け（ｋｎｕｒｌｉｎｇ）またはライフリング（ｒｉｆｌｉｎｇ）などのプロセスによる機械的粗面化は、露出のワイヤの表面積を、望ましくは少なくとも約５〜３０％以上増加させる。このような粗面化は、コーティングの表面積を増加させ、熱伝達を改善する。また、これらの粗面化された表面に適用されるライフリングおよび刻み付け高放射率コーティングは、樹脂バインダーまたは塗料に典型的である粗さを充填するのではなく、刻み付けの輪郭に従うことも理解すべきである。さらに、スパインフィンまたは高表面積を有し、接着結合された補助フィンであるフィンなどの二次熱伝達フィンは、ケーブル１８または外層ワイヤ４６に付加的な表面積増強のために接着結合されてもよい。これらの二次熱伝達フィンはコーティングされてもよい。二次熱伝達フィンに関するこの後者の変形は、既に使用されているケーブルの改良に有用である。
【００４５】
さらに、別の変形では、上述した高放射率コーティングでコーティングされたワイヤを元のケーブルの周りに巻き付けて、ケーブルの表面積を効果的に増加させてケーブルから熱を伝達することができる。
【００４６】
上述のように、１つ以上のワイヤ４０、４２、４４、４６、４８は、それらの表面上に配置された高表面積、高放射率コーティングを含む。このような高い表面積、高い放射率のコーティングは、有利な電気セラミックコーティングであることが見出されている。特に、これらのコーティングは、米国特許第６、７９７，１４７号、第６，９１６，４１４号および第７，５７８，９２１号に記載の方法により調製することができ、その全体の開示は参照により本明細書に組み込まれる。一般に、高放射率コーティングは、露出のワイヤを電気セラミックコーティングのための前駆体を有する水溶液を含む浴と接触させることができる方法によって形成される。露出のワイヤは、高電圧および高電流で通電され、浴中の前駆体と電気化学的に反応して、ワイヤの外面に高放射率コーティングを提供する。本明細書で使用されるように、コーティング装置およびプロセスに使用される「高電圧」は、少なくとも約１４０ボルトから約８００ボルトまでのピーク電位を含み、本明細書で使用される「高電流」は、ワイヤ当たり少なくとも約２０アンペアおよび約１０００アンペアまでの有効電流を含む。
【００４７】
これらの値は、ワイヤ当たり少なくとも１０、２０、３０、４０または５０ｋＷの電力印加範囲内で連続コーティングプロセスを実施しながら、変更することができる。ワイヤに損傷を与えることなく、付加されたｋＷに耐える十分な断面積をワイヤが有する場合、より大きなｋＷをワイヤに適用することができる。
【００４８】
直流および／または交流を使用することができる。いくつかの実施形態では、電流は、約０．０１〜４０ミリ秒の周波数を有する矩形波形パターンであってもよい。周波数は２５Ｈｚから２５、０００Ｈｚまで調整することができ、２００〜２５、０００Ｈｚまたは１００〜１０、０００Ｈｚのような高周波でもよい。波形は、任意のＡＣ、ＤＣまたはパルス化されたＤＣ電流の正弦波、三角波、および／または矩形波、重ね合わせた波形、たとえば、ＤＣ波形上のＡＣ波形を含む複雑な波形を含むことができる。
【００４９】
高電流は、ワイヤ当たり約２０〜１０００アンペア以上の実効電流である。ワイヤサイズが大きくなると、ワイヤを損傷することなく送電能力が向上する。ワイヤを通る電流が多すぎるとワイヤの過度の加熱を招き、ワイヤの脆化を招く。コーティングされるワイヤのゲージに応じて、電流量は、ワイヤ、すなわち高電圧ワイヤ用の一本の束当たり少なくとも２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０または１００アンペアであり、好ましくは１０００、８００、６００、４００、３００、２００、１８０、１６０、１４０、１２０アンペアを超えないように調整されてもよい。印加される電流は、交流、非対称交流、直流またはパルス直流であってもよい。いくつかの例では、直流が使用され、オン／オフ波形として印加されてもよい。一実施形態では、波形の全周期は、少なくとも０．０１、０．１、１または１０ミリ秒であり、最大５０、４０、３０、２０または１５ミリ秒である。波形は、少なくとも０．１、０．３、０．６、１．０、１．２、１．５、１．７、２．０、２．２、２．５、２．８、３．０、５．０、１０．０、または無限の比まで調整することができ、ここで直流は常にオンになり、オフ部分はなく、ストレートＤＣとも呼ばれる。
【００５０】
一般に、滞留時間は約１、２、３、４、５、６、８または１０秒の範囲であり、少なくとも効率のためには、１８０、１６０、１４０、１２０、１００、６０、４５、３０、２０または１５秒を超えない。一例では、滞留時間は約５〜１０秒である。一般に、供給速度またはワイヤ速度は、所望のコーティング特性、たとえば、厚さ、表面積および抵抗率のための十分な滞留時間を達成することに依存し、望ましくは約１０フィート／分〜約２００フィート／分の範囲であることができる。滞留時間が維持されるならば、より高い速度を使用することができる。
【００５１】
別の実施形態では、コーティングの放射率は、電解浴中の電気セラミックコーティング前駆体の同一性を変えることで変更される。Ｔｉ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｅ、Ｙ、Ｂｉ、Ｐ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｍｎ、ＷおよびＣｏを含んでもよい。一実施形態では、コーティングの特性は、水溶液のアルミニウムおよび／またはジルコニウム濃度を変えることによって調整される。酸化アルミニウムおよび／または酸化ジルコニウムを含めることにより、コーティングの特性、例えば、高放射率コーティングの耐摩耗性を調整することができる。高放射率コーティングを形成するために使用される化学前駆体は、好ましくは、以下の化学物質：クロム、シアン化物、亜硝酸イオン、シュウ酸塩、カーボネート；シリコン、例えば、シロキサン、オルガノシロキサン、シラン、ケイ酸塩；ヒドロキシルアミン、ナトリウムおよび硫黄を含まない。具体的には、本発明による方法で金属と直接接触した場合、本発明による電気セラミックコーティングの前駆体は、以下の最少化成分：クロム、シアン化物、亜硝酸イオン、シュウ酸塩；カーボネート；シリコン、例えば、シロキサン、オルガノシロキサン、シラン、ケイ酸塩；ヒドロキシルアミン、ナトリウムおよび硫黄のそれぞれを好適度が増加する順に、好ましくは以下の最小成分をそれぞれ独立して、１．０、０．３５、０．１０、０．０８、０．０４、０．０２、０．０１、０．００１または０．０００２％を超えないで含む。
【００５２】
ケーブル１８に使用されるアルミニウムまたはアルミニウム合金ワイヤは、電気セラミックまたは他の高放射ＵＶ安定コーティングで連続的にコーティングすることができる。コーティングは、通電されたケーブルの全体的な動作温度を低下させるために、ワイヤの中心コアを取り囲む最も外側のワイヤセットの少なくとも１つ以上に適用されてもよい。コーティングは、ワイヤがケーブルに束ねられる前に、個々のワイヤに連続的なプロセス中に適用されてもよい。一例では、結束工程の前にケーブル１８の最外層ワイヤ４０をコーティングして完成ケーブル１８を形成する。外層ワイヤ４０は単独でコーティングされ、次にケーブル１８上の外側ワイヤとして配置され、それにより、低放射率コーティングを有することから直接利益を受けるワイヤ４０、すなわち外部環境に曝されたワイヤのみをコーティングする。代わりにケーブル全体をコーティングしてもよい。この態様は、ケーブルの効率または動作温度のほんのわずかな改善を提供することができるが、ケーブル全体をコーティングすることは、改良または他の目的にとって望ましいことがある。高放射率コーティングはまた、動作温度が低下するため、同じ設計の完成ケーブルの垂れ下がりを低減することができる。
【実施例】
【００５３】
以下の例は、本発明の様々な実施形態を例示する。当業者は、本発明の精神および特許請求の範囲の範囲内にある多くの変形を認識するであろう。
【００５４】
例１：  
アルミニウム合金サンプルを、５．２４部のジルコニウム塩基性炭酸塩と２０．０６部のヘキサフルオロジルコン酸とを含む水性電解析出浴中で、一定温度および４１０ボルトピークで３分間コーティングした。オン／オフ比が１：３のＤＣパルス矩形波形を使用した。コーティングされた試料を浴から取り出し、水でリンスし、乾燥した。３．１ミクロンの厚さでサンプルの放射率は０．６８であった。
【００５５】
例２：  
リン酸塩として測定して０．３７５部のリン酸塩源に対して、１部のヘキサフルオロチタン酸と１部のヘキサフルオロジルコン酸とを含む水溶液中で、アルミニウム合金試料をコーティングした。この水溶液を、電気セラミックコーティングを堆積させるのに十分な時間一定温度で４５０ボルトまで印加した。２．７８のオン／オフ比を有するＤＣパルス矩形波形を使用した。コーティングされた試料を浴から取り出し、水でリンスし、乾燥した。試料の放射率は９．０ミクロンで０．７９であった。
【００５６】
前述の例は、コーティングワイヤの電気セラミック法のために浴化学を変えることによって放射率を制御することを示す。
【００５７】
例３：
アルミニウム合金試料を、一定濃度のリン酸源およびヘキサフルオロチタン酸を含む電解析出浴中でコーティングした。全ての試料を同じ浴中で一定温度でコーティングした。以下に示すように、電圧、アンペア数、時間および波形を変化させた。パルスＤＣ電流の波形は、正方形であった。コーティングされた試料を浴から取り出し、水でリンスし、乾燥した。使用した電圧、アンペア数、時間および波形の様々な組み合わせについて試料の放射率を測定し、その結果を以下の表に示す。
【００５８】
【表１】
2017524232.tif 000003
【００５９】
上記の結果は、浴の含有量を変えることなく、示された最低放射率から最高放射率まで、放射率を波形、電圧、アンペアおよび接触時間などを含む堆積パラメータを制御することによって約４０％増加することができることを示した。
【００６０】
例４：
グロー放電発光分光法（ＧＤＯＥＳ）を用いて例３のコーティングの元素深さプロファイルをとった。種々の元素の量は、金属表面からの特定の距離における重量パーセントで測定した。全ての試料について、酸素含有量は２重量％未満の初期値から徐々に増加したが、Ａｌの含有量は、コーティングの厚さとは無関係に約２ミクロンのスパンにわたって急激に低下した。
【００６１】
表面分析物の重量パーセンテージは、示されているように、試料にわたって同様であった。
【００６２】
【表２】
2017524232.tif 000004
【００６３】
例３のコーティングのＧＤＯＥＳ分析からのデータを比較すると、異なる放射率値にもかかわらず元素プロファイル間で驚くべき類似性が示された。これらの結果は、コーティングの厚さ、堆積の波形、電圧およびアンペア数が相乗的に作用して、元素的には非常に類似しているが異なる放射率を有するコーティングを生成することを示す。
【００６４】
例５：  
アルミニウム合金試料を、一定濃度のリン酸源およびヘキサフルオロチタン酸を含む電解析出浴中でコーティングした。すべてのサンプルを、一定の温度および電圧で同じ浴中でコーティングした。以下に示すように、時間と波形は変化した。パルスＤＣ電流の波形は、正方形であった。コーティングされた試料を浴から取り出し、水でリンスし、乾燥した。種々の組み合わせについて試料の放射率を測定し、その結果を以下の表に示す。 
【００６５】
【表３】
2017524232.tif 000005
【００６６】
上記の結果は、浴の含有量および電圧を一定に保つと、波形および接触時間を制御することにより、放射率が示された最低放射率から最高放射率まで約１０％増加したことを示した。
【００６７】
例６：  
市販のアルミニウム合金ワイヤおよび代表的なフラットパネルサンプルのセットを、一定濃度のリン酸源およびヘキサフルオロチタン酸を含む電解析出浴中でコーティングした。以下に示すように、電圧、電力、時間および波形を変化させた。パルスＤＣ電流の波形は、正方形であった。コーティングされた試料をそれらの浴から取り出し、水でリンスし、乾燥した。コーティングの品質および厚さを評価し、その結果を以下の表に示す。  
【００６８】
【表４】
2017524232.tif 000006
【００６９】
放射率の測定値を得るのに十分に平坦な表面積を有するように選択された同じセットからの代表的なフラットパネルサンプルの放射率を測定した。フラットサンプルの放射率は、０．７３±０．０３であると測定された。上記の結果は、浴の含有量を一定に保つと、波形、電圧、電力、および接触時間（ワイヤの場合、これは一般的には、一定の大きさの経路に沿って浴を通過する単位時間当たりの移動距離、別名ライン速度ともいう）を選択および／または制御することにより、放射率を所与のレベルに維持することができることを示した。
【００７０】
例７：  
一連のアルミニウム合金試料を、以下の表に示す量の、溶解したＡｌを添加することによって変更された例３の電解質を使用して、２．７８のオン／オフ比を有する一定の波形で電気的にコーティングした。印加された電流およびコーティング時間は、各合金グループ内で一定に保持された。コーティングした試料を電解液から取り出し、水でリンスし、空気乾燥した。各合金群の試料を、５００グラムの荷重下でＣＳ−１０グレードの研削砥石を用いて磨耗試験にかけた。５０００サイクルの試験後、重量損失およびＴＷＩを測定した。重量損失およびＴＷＩの平均値を以下に示す。
【００７１】
【表５】
2017524232.tif 000007
上記の結果は、電解浴にＡｌを添加すると、コーティングの特性、例えば、耐摩耗性及び得られたコーティングのＴＷＩを変化させることを示す。  
【００７２】
以上、例示的な実施形態について記載したが、これらの実施形態は本発明の全ての可能な形態を記載することを意図するものではない。むしろ、本明細書で使用される用語は、限定ではなく説明の用語であり、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な変更がなされ得ることが理解される。さらに、様々な実施形態の特徴を組み合わせて、本発明のさらなる実施形態を形成することができる。
【図１】
2017524232.tif 000008
【図２】
2017524232.tif 000009
【図３】
2017524232.tif 000010
【図４】
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【国際調査報告】
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