一种线绕熔断电阻器用熔断剂的制备及其涂覆方法与流程

本发明涉及一种线绕熔断电阻器，特别是涉及一种使线绕熔断电阻器在低倍额定电流I₀(即1.14I₀)下就能快速熔断的熔断剂的制备及其涂覆方法。

背景技术：

在当今信息技术时代，手机、ipad、笔记本电脑、路由器等终端电子设备是信息技术得以实现的基础，对人们的生活产生了极大的影响，成为人们生活、工作中必不可少的工具。现代电子科技产品性能越来越先进，与其同时消费者对其性能安全要求也越来越高，因为它关乎人们的财产、生命安全。最近发生的某种品牌的智能手机召回事件以及随后的生产线停产正说明了这一点。安全性决定了一种电子产品及其品牌的命运，如果安全性无法得到保障，那么这种产品必然被人们所抛弃。对于上述电子产品，均有相应的充电器与之相配套，同样，充电器的安全性在这些电子产品使用过程中也受到人们的极大关注，生产厂家更是采取各种措施来提高充电器的使用安全性，避免火灾的发生。充电器的工作特点是大电流，其工作电流通常不低于500mA，这容易造成电阻元件发热，烧坏塑料外壳，进而引起火灾。因此，充电器的工作电路在设计时，通常用熔断电阻器来保障充电器的安全性，避免由于某种因素引起充电器的工作电流超过额定值时充电器仍长时间工作而引起过发热以及热量积累造成火灾。显然，熔断电阻器在这里起着决定性作用，充电器的安全性是由熔断电阻器的性能来保障。

目前，充电器用的熔断电阻器主要是线绕型，它是以熔断丝为核心部件的过电流保护器件。熔断丝是一种镍铁或镍铬合金丝，其中镍铁或镍铬含量为95％，微量元素为5％。当线绕熔断电阻器工作电流较大超过额定值时，熔断丝会迅速发热，使熔断电阻器温度快速升温到450～650℃。如果熔断丝不能在3min内熔断，则充电器的塑料外壳因长时间的高温炙烤会发生熔化，此时易发生火灾。而镍铁或镍铬合金丝熔点在1000℃以上，显然在熔断电阻器温度为450～650℃时，不足以使这种合金丝熔断。因此需要一种熔断剂涂覆在线绕熔断电阻器表面，当其工作温度过高时，能使高熔点熔断丝快速熔断。目前充电器中用的12Ω线绕熔断电阻器按设计的熔断测试电路实验，要求1.25I₀下120s内熔断，即能保证充电器外壳不发生熔化，实现安全保护作用。但随着充电器在先进电子设备中的广泛应用，对所用的线绕熔断电阻器提出了更高性能要求，要求其能在小电流下，如1.14I₀、90s内能熔断，以提供绝对可靠的安全性。另一方面，线绕熔断电阻器的熔断丝材料组成和规格并没有发生变化，这就对熔断剂提出了更高性能要求。目前，商业化的熔断剂产品种类不太多，能满足上述技术指标要求的熔断剂很难买到，而且有关熔断剂组成的报道很少。

技术实现要素：

本发明的目的，是克服现有技术的线绕熔断电阻器所用熔断剂不能满足高熔点熔断丝快速熔断的缺陷，提供一种能在小电流下，1.14I₀、90s内能快速熔断的线绕熔断电阻器用的熔断剂。

本发明通过如下技术方案予以实现：

一种线绕熔断电阻器用熔断剂，原料组分及其质量百分比为：

酚醛树脂25～40％，乙二醇甲醚5～15％，锡粉35～60％，镁粉2～10％，硫粉3～10％，磷酸三丁酯2～10％。

上述线绕熔断电阻器用熔断剂的制备方法，具有如下步骤：

(1)按熔断剂原料组分：酚醛树脂25～40％，乙二醇甲醚5～15％，锡粉35～60％，镁粉2～10％，硫粉3～10％，磷酸三丁酯2～10％，分别称量，备用；

(2)硫粉预处理

①将步骤(1)的硫粉，再按照硫粉12.5％、无水乙醇10％、氨水20％、去离子水15％、正硅酸乙酯42.5％的配比分别称量，备用；

②将步骤①称量好的硫粉、无水乙醇、氨水和去离子水置于三口瓶中，机械搅拌混合，加热至60℃；

③在步骤②的基础上，再加入预热至60℃的步骤①的正硅酸乙酯进行反应，待混合溶液变为乳白色悬浊液后，在搅拌条件下于60℃保温1～2h，自然冷却；

④将步骤③冷却后的乳白色悬浊液采用静置法用无水乙醇清洗4次，再静置5h，除去沉积物上方的乙醇，搅拌后得到硫粉悬浊液；

(3)将步骤(1)的酚醛树脂、乙二醇甲醚和磷酸三丁酯混合均匀，再加入300目锡粉和1000目镁粉，并将上述混合物用球磨机处理1h，然后再加入步骤(2)④预处理后的硫粉悬浊液，机械搅拌1～3h，使其均匀混合，同时使硫粉悬浊液中多余的乙醇挥发，即制得熔断剂。

所述步骤(3)的锡粉细度为300目，镁粉细度为1000目。

线绕熔断电阻器用熔断剂的涂覆方法，具有如下步骤：

(1)在均匀缠绕在陶瓷电阻体上的电阻丝的中间位置2～6个线宽处，涂覆熔断剂，熔断剂固化成膜后的厚度为300μm；

(2)将步骤(1)涂覆熔断剂的陶瓷电阻体于120℃烘干，烘干时间为60～120s；

(3)在步骤(2)的基础上，对陶瓷电阻体上的电阻丝表面涂覆隔热层和绝缘面漆层，烘干后制得线绕熔断电阻器。

所述步骤(1)的均匀缠绕在陶瓷电阻体上的电阻丝为镍铁丝或者镍铬丝，电阻丝的线间距为0.25mm，电阻丝的线径为0.7mm。

所述步骤(1)的熔断剂的涂覆宽度根据熔断时间的要求进行调整，在涂覆宽度为2～6个线宽范围内，熔断时间为75～90s，涂覆宽度越窄则熔断时间越短。

所述步骤(3)的线绕熔断电阻器为12Ω线绕熔断电阻器。

本发明的有益效果如下：本发明可使线绕熔断电阻器(镍铁丝或镍铬丝)在小电流下，在1.14I₀、90s快速熔断，熔断效果好。熔断剂只须在电阻体中间涂覆2～6个线宽，无须全面涂覆，节约了原材料，降低了生产成本；220AC V直接冲击实验和雷击实验，熔断电阻器均无爆音且能熔断，均能满足技术指标要求，综合性能优良。

附图说明

图1是线绕熔断电阻器的结构示意图；

图2是现有技术的线绕熔断电阻器的熔断剂涂覆示意图：

图3是本发明的线绕熔断电阻器的熔断剂涂覆示意图。

本发明附图标记如下：

1———电阻丝 2———电阻帽

3———熔断剂涂层

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步描述。

具体实施例采用12Ω线绕熔断电阻器，由天津世美特电子有限公司生产，其结构如图1所示，电阻丝1均匀缠绕在陶瓷电阻体上，电阻丝为镍铁丝或者镍铬丝，电阻丝的线径为0.7mm，线间距约为0.25mm。陶瓷电阻体的两端分别设置有电阻帽2。

实施例中无论使用镍铁丝或者镍铬丝的熔断电阻器，其效果基本一致。

实施例1

熔断剂的原料组分及其质量百分比为：

酚醛树脂33.1％，乙二醇甲醚12.0％，锡粉(300目)44.5％，镁粉(1000目)3.2％，硫粉4.2％，磷酸三丁酯3％。

熔断剂的制备方法如下：

(1)按熔断剂原料组分酚醛树脂33.1％，乙二醇甲醚12.0％，锡粉(300目)44.5％，镁粉(1000目)3.2％，硫粉4.2％，磷酸三丁酯3％，分别称量，备用；

(2)硫粉预处理

①将步骤(1)的硫粉，再按照硫粉12.5％、无水乙醇10％、氨水20％、去离子水15％、正硅酸乙酯42.5％的配比分别称量，备用；

②将步骤①称量好的硫粉、无水乙醇、氨水和去离子水置于三口瓶中，机械搅拌混合，加热至60℃；

③在步骤②的基础上，再加入预热至60℃的步骤①的正硅酸乙酯进行反应，待混合溶液变为乳白色悬浊液后，在搅拌条件下保温1～2h，自然冷却；

④将步骤③冷却后的乳白色悬浊液采用静置法用无水乙醇清洗4次，再静置5h，除去沉积物上方的乙醇，搅拌后得到硫粉悬浊液；

(3)将步骤(1)的酚醛树脂、乙二醇甲醚和磷酸三丁酯混合均匀，再加入300目锡粉和1000目镁粉，并将上述混合物用球磨机处理1h，然后再加入步骤(2)④预处理后的硫粉悬浊液，机械搅拌1～3h，使其均匀混合，同时使硫粉悬浊液中多余的乙醇挥发，即制得熔断剂。

硫粉预处理步骤很关键，如处理不当，硫粉颗粒不能完全被SiO₂膜包覆，在后续的涂覆工艺中，少量的升华硫可能会造成电阻器引线的局部腐蚀。

熔断剂的涂覆方法，具有如下步骤：

(1)在均匀缠绕在陶瓷电阻体上的电阻丝的中间位置2～6个线宽处，涂覆熔断剂，固化成膜后厚度为300μm；现有技术在涂覆电阻器时，是将熔断剂涂层3在电阻丝的表面全面涂覆，如图2所示。而本发明的涂覆方法，是将熔断剂涂层3只须在电阻丝的中间位置部分涂覆(2～6个线宽)，如图3所示。

在涂覆宽度为2～6个线宽范围内，熔断时间为75～90s，且涂覆宽度越窄则熔断时间越短。

可根据熔断时间的要求来调整涂覆宽度。对于镍铁丝或者镍铬丝两种电阻器，通常涂覆2～3个线宽，熔断剂就能使其在75s内熔断；当涂覆宽度增加到4～6个线宽，均能使其在90s内熔断；如果涂覆宽度超过6个线宽，电阻器上的中间电阻丝均能在45s内开始熔化(电阻体中间瞬间变红)，并透过隔热层和绝缘面漆层上出现的裂纹或熔孔发出耀眼的强光，表现为熔断延时，这种情况下，电阻器完全断路的时间可能会超过90s。因此，本发明中的熔断剂，在涂覆电阻器时，涂覆宽度不宜超过6个线宽。

(2)将步骤(1)涂覆熔断剂的陶瓷电阻体于120℃烘干，烘干时间为60～120s；

(3)在步骤(2)的基础上，对陶瓷电阻体上的电阻丝表面涂覆隔热层和绝缘面漆层，烘干后制得线绕熔断电阻器。

实施例2

熔断剂的原料组分及其质量百分比为：

酚醛树脂30.3％，乙二醇甲醚10.8％，锡粉(300目)48.8％，镁粉(1000目)2.4％，硫粉5.6％，磷酸三丁酯2.1％。

本实施例除熔断剂的原料配方之外，其它工艺步骤与实施例1完全相同。

实施例3

熔断剂的原料组分及其质量百分比为：

酚醛树脂40％，乙二醇甲醚14％，锡粉(300目)37％，镁粉(1000目)2％，硫粉3％，磷酸三丁酯4％。

本实施例除熔断剂的原料配方之外，其它工艺步骤与实施例1完全相同。

熔断剂性能测试方式如下：

熔断剂的性能是通过线绕熔断电阻器的性能来体现，测试过程在天津世美特电子有限公司专用测试设备上进行。测试表明，在熔断电阻器1.14倍额定电流下，所制备的熔断剂均能使镍铁丝或镍铬丝熔断电阻器在90s内熔断。此后，按公司标准进行了220AC V直接冲击实验和雷击实验，熔断电阻器均无爆音且能熔断，均能满足技术指标要求。以上测试表明，本发明的熔断剂按规定涂覆工艺生产的熔断电阻器性能优良，能够满足高性能充电器对线绕熔断电阻器的技术要求。此外，本发明技术还可推广用于其它阻值规格的熔断电阻器，如在10Ω线绕熔断电阻器上，也取得了同样优良的熔断效果。

本发明的熔断剂不仅性能优良，而且在制备过程中由于采用了局部涂覆熔断剂涂层，因此还节约了原材料，进一步降低了生产成本，具有较高的实用价值。