使用环氧树脂组合物接合异质材料的制作方法
【技术领域】
[0001]本文所述实施方案一般性地设及使用环氧树脂组合物接合异质材料，例如金属和 非金属材料。
[000^ 背景
[0003] 接合异质材料，例如金属和非金属材料通常呈现多种技术挑战。不仅是对许多类 型的常规接合方法具有抗性的异质材料，甚至形成的结合处可能不能经得起实质性应力或 严苛环境条件。运些挑战对室外放置的电设备而言是特别如此，然而，严苛环境因素如高溫 也可存在于室内环境中。例如，在电容器箱的情况下，需要将非金属电容器衬套与金属端帽 和金属箱盖接合。电容器衬套用于几个功能。衬套的主要功能是将可W为数千伏特电势的 电引线与电容器箱的金属体W及相互分离。电容器衬套还用于将电容器内部的内容物与外 部环境分离。需要保护内部电容器组件W防与外部环境接触，因为被湿气或粉尘污染可使 电介质电容器流体降解并导致电容器失效。另外，电容器衬套将电容器内部的电介质流体 密封并防止它逃逸到环境中。
[0004] 目前，存在可用于接合运些金属和非金属表面的几种不同路线。一个实例为焊接。 焊接电容器衬套通常设及复杂的程序，其中将两个厚银基上漆膜涂层W谨慎控制的方法施 涂于电容器衬套上。将油漆涂层干燥，然后将电容器衬套在谨慎控制的条件下在高溫下烧 审IJ。在烧制方法W后，可将电容器衬套焊接在金属组件上。焊接方法可能是复杂、费力且昂 贵的。
[0005] 接合金属和非金属表面的备选路线是使用机械组件和紧固件。然而，机械紧固要 求其它组件，运增加了电容器箱的费用和复杂性，且机械紧固件可能提供对一些应用而言 不足的接合强度，并且在电容器的寿命中，当它暴露于严苛环境条件时在机械应力下损失 密封完整性。
[0006] 因此，需要接合用于制造电容器箱的异质材料如金属和非金属组件的改进方法。 具体而言，需要接合金属和非金属组件的改进技术，其是较便宜且较简单的方法并且产生 在电容器的寿命期间更可靠的密封性能的较强接合。
[0007] 概述
[000引一般而言，在一个方面中，本公开内容设及环氧树脂组合物用于接合异质材料的 新应用。具体而言，在一个实施方案中，本公开内容设及在绝缘材料与金属组件之间形成固 化密封的方法。示例方法包括将环氧树脂组合物施涂于绝缘材料和金属组件中的一个或两 个的一部分上。将绝缘材料和金属组件接合使得环氧树脂组合物在绝缘材料与金属组件之 间形成密封。然后将密封固化W形成固化密封。绝缘材料可包含玻璃、陶瓷、环氧树脂、上釉 材料或其它聚合物中的一种或多种。环氧树脂组合物可包含酪醒环氧树脂、双酪A环氧树脂 或其组合和固化剂。在电容器的实例中，当密封固化且电容器完全装配时，固化密封可暴露 于置于电容器内的一种或多种芳族化合物。
[0009]在另一方面中，本公开内容可一般性地设及包含接合2种异质材料的环氧树脂组 合物的设备。具体而言，设备可包含绝缘材料、金属组件和在绝缘材料与金属组件之间的固 化密封。固化密封可包含含有酪醒环氧树脂、双酪A环氧树脂或其组合和固化剂的环氧树脂 组合物。绝缘材料可包含玻璃、陶瓷、环氧树脂、上釉材料或其它聚合物中的一种或多种。在 电容器的实例中，将环氧树脂组合物固化W在由绝缘材料制成的电容器衬套与金属盖和金 属端帽之间形成固化密封。当装配电容器时，固化密封可暴露于置于电容器内的一种或多 种芳族化合物。
[0010] 在又一方面中，本公开内容可设及在绝缘材料与金属组件之间形成固化密封的方 法。示例方法包括将组合物的第一部分施涂于绝缘材料上并将组合物的第二部分施涂于金 属组件上。将绝缘材料和金属组件接合，使得组合物的第一部分和第二部分结合并在绝缘 材料与金属组件之间形成环氧树脂组合物。然后将环氧树脂组合物固化W形成固化密封。 绝缘材料可包含玻璃、陶瓷、环氧树脂、上釉材料或其它聚合物中的一种或多种。环氧树脂 组合物可包含酪醒环氧树脂、双酪A环氧树脂或其组合和固化剂。在电容器的实例中，当环 氧树脂组合物固化且电容器完全装配时，固化密封可暴露于置于电容器内的一种或多种芳 族化合物。
[0011] 运些和其它方面、目的、特征和实施方案从W下描述和所附权利要求书中获悉。
[0012] 附图简述
[0013] 图仅阐述使用环氧树脂组合物接合异质材料的示例实施方案，因此不认为限制它 的范围。图中所示元件和特征未必按比例绘制，而是强调清楚地阐述示例实施方案的原理。 另外，某些尺寸或位置可夸大W帮助视觉上传达运类原理。在图中，参考数字表示类似或相 应的，但未必是相同的元件。
[0014] 图1显示根据某些示例实施方案，部分切掉的电容器的透视图。
[0015] 图2显示根据某些示例实施方案，部分切掉的电容器衬套的透视图。
[0016] 图3显示根据某些示例实施方案，电容器衬套、箱顶部、金属外壳、端帽和0形环的 分解图。
[0017] 图4显示根据某些示例实施方案装配电容器的示例方法。
[0018] 图5为根据某些示例实施方案，粘合陶瓷材料和金属材料的粘合剂的代表。
[0019] 图6为根据某些示例实施方案，金属表面的代表。左边的阐述显示在除去污染物W 前金属表面的层的化学组成。右边的阐述表示在除去污染物W后金属表面的层的化学相互 作用。
[0020] 图7显示在暴露于芳族电介质流体W前和W后，根据某些示例实施方案的固化密 封的硬度评估。
[0021] 示例实施方案详述
[0022] 本文讨论的示例实施方案设及用于接合异质材料的体系、设备和方法。本文所述 一个示例实施方案设及使用环氧树脂组合物将电容器的金属和非金属组件接合。然而，所 述环氧树脂组合物的新应用还可应用于需要接合异质材料的其它类型的装置。例如，所述 环氧树脂组合物还可用于接合在其它电组件如保险丝、接电装置、调节器和变压器中发现 的异质材料。因此，所述环氧树脂组合物的新应用不限于本文提供的电容器实例。
[0023] 术语一结合处"和一固化密封"在本文中互换使用，且一个术语应当不理解为排除 另一个，而是，术语应赋予它们最宽泛的合理解释。如本文所用术语一绝缘材料"为包括大 量非金属材料的一类非金属材料，但应当理解某些非金属材料不是有效的绝缘体。
[0024] 现在参考电容器箱的示例，图1显示外壳20中包含一个或多个电容器绕组10的电 容器19。外壳20用电介质流体填充。来自电容器绕组10的螺旋接头(tap)17和18-起与未显 示的引线连接，通过电容器衬套40和端帽42。螺旋接头17和18在一些电容器构造方法中可 W删除，并且电引线可直接与电容器绕组10连接。图1的示例电容器19可遵循如例如the International Electrotechnical Commission(lEC)或the Institute of Electrical and Electronics EngineersQ邸E)所述的一个或多个标准，例如lEC 60871-1:2005,第 12 部分-Sealing Test和/或IE邸 18:2012,第7.2.3部分-Leak Test中的要求。
[0025] 电容器绕组10通常包含一对间隔的金属锥电极和中间聚丙締膜层，使得聚丙締膜 层对在整个绕组中在锥电极层之间找到，如本领域中熟知的。将螺旋接头17和18插入电容 器绕组10中W与电极层相邻地布置W用作电极的电连接。如上文提及的，电容器的备选实 施方案可用与电引线连接的延长金属层电极构造，运消除了关于分开的螺旋接头的需要。 将螺旋接头17和18与端帽42处的外部电连接连接的电引线（未显示)对电容器19的外壳20 电绝缘。外壳20和箱盖44通常由耐久性金属材料如不诱钢制造，然而，也可使用其它耐久性 非金属材料。端帽42通常由一种或多种金属材料制造。例如，在一个实施方案中，端帽42可 用锻锡的黄铜制成。
[00%]电容器绕组10还通常浸入电介质流体如单苄基甲苯、二苯基乙烧和二苄基甲苯中 的一种或多种的混合物中。电介质流体通常包含可对某些材料具有腐蚀性影响的一种或多 种芳族流体。通常，作为装配电容器19的一部分，将水蒸气从电介质流体和电容器绕组10的 组件中除去。
[0027] 为保持电容器19和电介质流体不含水和其它杂质，必须将电容器19密封。电容器 密封必须能够经得起在环境下的恒定暴露，包括长期暴露于日光、极端溫度变化和暴露于 元素。一般而言，电容器密封必须经得起电线杆的顶部或变压站中存在的条件，其经受在整 个世界发现的多种类型的地理条件和气象条件。通常预期电容器密封能够持续大约30年的