一種線繞熔斷電阻器用熔斷劑的制備及其涂覆方法與流程

本發明涉及一種線繞熔斷電阻器，特別是涉及一種使線繞熔斷電阻器在低倍額定電流I₀(即1.14I₀)下就能快速熔斷的熔斷劑的制備及其涂覆方法。

背景技術：

在當今信息技術時代，手機、ipad、筆記本電腦、路由器等終端電子設備是信息技術得以實現的基礎，對人們的生活產生了極大的影響，成為人們生活、工作中必不可少的工具。現代電子科技產品性能越來越先進，與其同時消費者對其性能安全要求也越來越高，因為它關乎人們的財產、生命安全。最近發生的某種品牌的智能手機召回事件以及隨后的生產線停產正說明了這一點。安全性決定了一種電子產品及其品牌的命運，如果安全性無法得到保障，那么這種產品必然被人們所拋棄。對于上述電子產品，均有相應的充電器與之相配套，同樣，充電器的安全性在這些電子產品使用過程中也受到人們的極大關注，生產廠家更是采取各種措施來提高充電器的使用安全性，避免火災的發生。充電器的工作特點是大電流，其工作電流通常不低于500mA，這容易造成電阻元件發熱，燒壞塑料外殼，進而引起火災。因此，充電器的工作電路在設計時，通常用熔斷電阻器來保障充電器的安全性，避免由于某種因素引起充電器的工作電流超過額定值時充電器仍長時間工作而引起過發熱以及熱量積累造成火災。顯然，熔斷電阻器在這里起著決定性作用，充電器的安全性是由熔斷電阻器的性能來保障。

目前，充電器用的熔斷電阻器主要是線繞型，它是以熔斷絲為核心部件的過電流保護器件。熔斷絲是一種鎳鐵或鎳鉻合金絲，其中鎳鐵或鎳鉻含量為95％，微量元素為5％。當線繞熔斷電阻器工作電流較大超過額定值時，熔斷絲會迅速發熱，使熔斷電阻器溫度快速升溫到450～650℃。如果熔斷絲不能在3min內熔斷，則充電器的塑料外殼因長時間的高溫炙烤會發生熔化，此時易發生火災。而鎳鐵或鎳鉻合金絲熔點在1000℃以上，顯然在熔斷電阻器溫度為450～650℃時，不足以使這種合金絲熔斷。因此需要一種熔斷劑涂覆在線繞熔斷電阻器表面，當其工作溫度過高時，能使高熔點熔斷絲快速熔斷。目前充電器中用的12Ω線繞熔斷電阻器按設計的熔斷測試電路實驗，要求1.25I₀下120s內熔斷，即能保證充電器外殼不發生熔化，實現安全保護作用。但隨著充電器在先進電子設備中的廣泛應用，對所用的線繞熔斷電阻器提出了更高性能要求，要求其能在小電流下，如1.14I₀、90s內能熔斷，以提供絕對可靠的安全性。另一方面，線繞熔斷電阻器的熔斷絲材料組成和規格并沒有發生變化，這就對熔斷劑提出了更高性能要求。目前，商業化的熔斷劑產品種類不太多，能滿足上述技術指標要求的熔斷劑很難買到，而且有關熔斷劑組成的報道很少。

技術實現要素：

本發明的目的，是克服現有技術的線繞熔斷電阻器所用熔斷劑不能滿足高熔點熔斷絲快速熔斷的缺陷，提供一種能在小電流下，1.14I₀、90s內能快速熔斷的線繞熔斷電阻器用的熔斷劑。

本發明通過如下技術方案予以實現：

一種線繞熔斷電阻器用熔斷劑，原料組分及其質量百分比為：

酚醛樹脂25～40％，乙二醇甲醚5～15％，錫粉35～60％，鎂粉2～10％，硫粉3～10％，磷酸三丁酯2～10％。

上述線繞熔斷電阻器用熔斷劑的制備方法，具有如下步驟：

(1)按熔斷劑原料組分：酚醛樹脂25～40％，乙二醇甲醚5～15％，錫粉35～60％，鎂粉2～10％，硫粉3～10％，磷酸三丁酯2～10％，分別稱量，備用；

(2)硫粉預處理

①將步驟(1)的硫粉，再按照硫粉12.5％、無水乙醇10％、氨水20％、去離子水15％、正硅酸乙酯42.5％的配比分別稱量，備用；

②將步驟①稱量好的硫粉、無水乙醇、氨水和去離子水置于三口瓶中，機械攪拌混合，加熱至60℃；

③在步驟②的基礎上，再加入預熱至60℃的步驟①的正硅酸乙酯進行反應，待混合溶液變為乳白色懸濁液后，在攪拌條件下于60℃保溫1～2h，自然冷卻；

④將步驟③冷卻后的乳白色懸濁液采用靜置法用無水乙醇清洗4次，再靜置5h，除去沉積物上方的乙醇，攪拌后得到硫粉懸濁液；

(3)將步驟(1)的酚醛樹脂、乙二醇甲醚和磷酸三丁酯混合均勻，再加入300目錫粉和1000目鎂粉，并將上述混合物用球磨機處理1h，然后再加入步驟(2)④預處理后的硫粉懸濁液，機械攪拌1～3h，使其均勻混合，同時使硫粉懸濁液中多余的乙醇揮發，即制得熔斷劑。

所述步驟(3)的錫粉細度為300目，鎂粉細度為1000目。

線繞熔斷電阻器用熔斷劑的涂覆方法，具有如下步驟：

(1)在均勻纏繞在陶瓷電阻體上的電阻絲的中間位置2～6個線寬處，涂覆熔斷劑，熔斷劑固化成膜后的厚度為300μm；

(2)將步驟(1)涂覆熔斷劑的陶瓷電阻體于120℃烘干，烘干時間為60～120s；

(3)在步驟(2)的基礎上，對陶瓷電阻體上的電阻絲表面涂覆隔熱層和絕緣面漆層，烘干后制得線繞熔斷電阻器。

所述步驟(1)的均勻纏繞在陶瓷電阻體上的電阻絲為鎳鐵絲或者鎳鉻絲，電阻絲的線間距為0.25mm，電阻絲的線徑為0.7mm。

所述步驟(1)的熔斷劑的涂覆寬度根據熔斷時間的要求進行調整，在涂覆寬度為2～6個線寬范圍內，熔斷時間為75～90s，涂覆寬度越窄則熔斷時間越短。

所述步驟(3)的線繞熔斷電阻器為12Ω線繞熔斷電阻器。

本發明的有益效果如下：本發明可使線繞熔斷電阻器(鎳鐵絲或鎳鉻絲)在小電流下，在1.14I₀、90s快速熔斷，熔斷效果好。熔斷劑只須在電阻體中間涂覆2～6個線寬，無須全面涂覆，節約了原材料，降低了生產成本；220AC V直接沖擊實驗和雷擊實驗，熔斷電阻器均無爆音且能熔斷，均能滿足技術指標要求，綜合性能優良。

附圖說明

圖1是線繞熔斷電阻器的結構示意圖；

圖2是現有技術的線繞熔斷電阻器的熔斷劑涂覆示意圖：

圖3是本發明的線繞熔斷電阻器的熔斷劑涂覆示意圖。

本發明附圖標記如下：

1———電阻絲 2———電阻帽

3———熔斷劑涂層

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明作進一步描述。

具體實施例采用12Ω線繞熔斷電阻器，由天津世美特電子有限公司生產，其結構如圖1所示，電阻絲1均勻纏繞在陶瓷電阻體上，電阻絲為鎳鐵絲或者鎳鉻絲，電阻絲的線徑為0.7mm，線間距約為0.25mm。陶瓷電阻體的兩端分別設置有電阻帽2。

實施例中無論使用鎳鐵絲或者鎳鉻絲的熔斷電阻器，其效果基本一致。

實施例1

熔斷劑的原料組分及其質量百分比為：

酚醛樹脂33.1％，乙二醇甲醚12.0％，錫粉(300目)44.5％，鎂粉(1000目)3.2％，硫粉4.2％，磷酸三丁酯3％。

熔斷劑的制備方法如下：

(1)按熔斷劑原料組分酚醛樹脂33.1％，乙二醇甲醚12.0％，錫粉(300目)44.5％，鎂粉(1000目)3.2％，硫粉4.2％，磷酸三丁酯3％，分別稱量，備用；

(2)硫粉預處理

①將步驟(1)的硫粉，再按照硫粉12.5％、無水乙醇10％、氨水20％、去離子水15％、正硅酸乙酯42.5％的配比分別稱量，備用；

②將步驟①稱量好的硫粉、無水乙醇、氨水和去離子水置于三口瓶中，機械攪拌混合，加熱至60℃；

③在步驟②的基礎上，再加入預熱至60℃的步驟①的正硅酸乙酯進行反應，待混合溶液變為乳白色懸濁液后，在攪拌條件下保溫1～2h，自然冷卻；

④將步驟③冷卻后的乳白色懸濁液采用靜置法用無水乙醇清洗4次，再靜置5h，除去沉積物上方的乙醇，攪拌后得到硫粉懸濁液；

(3)將步驟(1)的酚醛樹脂、乙二醇甲醚和磷酸三丁酯混合均勻，再加入300目錫粉和1000目鎂粉，并將上述混合物用球磨機處理1h，然后再加入步驟(2)④預處理后的硫粉懸濁液，機械攪拌1～3h，使其均勻混合，同時使硫粉懸濁液中多余的乙醇揮發，即制得熔斷劑。

硫粉預處理步驟很關鍵，如處理不當，硫粉顆粒不能完全被SiO₂膜包覆，在后續的涂覆工藝中，少量的升華硫可能會造成電阻器引線的局部腐蝕。

熔斷劑的涂覆方法，具有如下步驟：

(1)在均勻纏繞在陶瓷電阻體上的電阻絲的中間位置2～6個線寬處，涂覆熔斷劑，固化成膜后厚度為300μm；現有技術在涂覆電阻器時，是將熔斷劑涂層3在電阻絲的表面全面涂覆，如圖2所示。而本發明的涂覆方法，是將熔斷劑涂層3只須在電阻絲的中間位置部分涂覆(2～6個線寬)，如圖3所示。

在涂覆寬度為2～6個線寬范圍內，熔斷時間為75～90s，且涂覆寬度越窄則熔斷時間越短。

可根據熔斷時間的要求來調整涂覆寬度。對于鎳鐵絲或者鎳鉻絲兩種電阻器，通常涂覆2～3個線寬，熔斷劑就能使其在75s內熔斷；當涂覆寬度增加到4～6個線寬，均能使其在90s內熔斷；如果涂覆寬度超過6個線寬，電阻器上的中間電阻絲均能在45s內開始熔化(電阻體中間瞬間變紅)，并透過隔熱層和絕緣面漆層上出現的裂紋或熔孔發出耀眼的強光，表現為熔斷延時，這種情況下，電阻器完全斷路的時間可能會超過90s。因此，本發明中的熔斷劑，在涂覆電阻器時，涂覆寬度不宜超過6個線寬。

(2)將步驟(1)涂覆熔斷劑的陶瓷電阻體于120℃烘干，烘干時間為60～120s；

(3)在步驟(2)的基礎上，對陶瓷電阻體上的電阻絲表面涂覆隔熱層和絕緣面漆層，烘干后制得線繞熔斷電阻器。

實施例2

熔斷劑的原料組分及其質量百分比為：

酚醛樹脂30.3％，乙二醇甲醚10.8％，錫粉(300目)48.8％，鎂粉(1000目)2.4％，硫粉5.6％，磷酸三丁酯2.1％。

本實施例除熔斷劑的原料配方之外，其它工藝步驟與實施例1完全相同。

實施例3

熔斷劑的原料組分及其質量百分比為：

酚醛樹脂40％，乙二醇甲醚14％，錫粉(300目)37％，鎂粉(1000目)2％，硫粉3％，磷酸三丁酯4％。

本實施例除熔斷劑的原料配方之外，其它工藝步驟與實施例1完全相同。

熔斷劑性能測試方式如下：

熔斷劑的性能是通過線繞熔斷電阻器的性能來體現，測試過程在天津世美特電子有限公司專用測試設備上進行。測試表明，在熔斷電阻器1.14倍額定電流下，所制備的熔斷劑均能使鎳鐵絲或鎳鉻絲熔斷電阻器在90s內熔斷。此后，按公司標準進行了220AC V直接沖擊實驗和雷擊實驗，熔斷電阻器均無爆音且能熔斷，均能滿足技術指標要求。以上測試表明，本發明的熔斷劑按規定涂覆工藝生產的熔斷電阻器性能優良，能夠滿足高性能充電器對線繞熔斷電阻器的技術要求。此外，本發明技術還可推廣用于其它阻值規格的熔斷電阻器，如在10Ω線繞熔斷電阻器上，也取得了同樣優良的熔斷效果。

本發明的熔斷劑不僅性能優良，而且在制備過程中由于采用了局部涂覆熔斷劑涂層，因此還節約了原材料，進一步降低了生產成本，具有較高的實用價值。