使用环氧树脂组合物接合异质材料制造技术

公开了用于接合异质材料的环氧树脂组合物。确定的环氧树脂组合物可用于密封电容器的金属和非金属组件。具体而言，可将环氧树脂组合物施涂于非金属电容器衬套与金属箱盖和金属端帽之间的接合处上。当环氧树脂组合物固化时，它可提供可经得起电容器经受的应力和环境条件的密封。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文所述实施方案一般性地涉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。背景接合异质材料，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。这些挑战对室外放置的电设备而言是特别如此，然而，严苛环境因素如高温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以为数千伏特电势的电引线与电容器箱的金属体以及相互分离。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以防与外部环境接触，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。目前，存在可用于接合这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涉及复杂的程序，其中将两个厚银基上漆膜涂层以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温下烧制。在烧制方法以后，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。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，这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。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。概述一般而言，在一个方面中，本公开内容涉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，本公开内容涉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。然后将密封固化以形成固化密封。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酚醛环氧树脂、双酚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。在另一方面中，本公开内容可一般性地涉及包含接合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酚醛环氧树脂、双酚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以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。在又一方面中，本公开内容可涉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以形成固化密封。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酚醛环氧树脂、双酚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。这些和其它方面、目的、特征和实施方案从以下描述和所附权利要求书中获悉。附图简述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以帮助视觉上传达这类原理。在图中，参考数字表示类似或相应的，但未必是相同的元件。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。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。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O形环的分解图。图4显示根据某些示例实施方案装配电容器的示例方法。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。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以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以后金属表面的层的化学相互作用。图7显示在暴露于芳族电介质流体以前和以后，根据某些示例实施方案的固化密封的硬度评估。示例实施方案详述本文讨论的示例实施方案涉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涉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。术语―结合处”和―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―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。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18一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以删除，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theInternationalElectrotechnicalCommission(IEC)或theInstituteofElectricalandElectronicsEngineers(IEEE)所述的一个或多个标准，例如IEC60871-1:2005，第12部分–Sealin本文档来自技高网...

【技术保护点】
在绝缘材料与金属组件之间形成固化密封的方法，其包括步骤：a.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；b.使绝缘材料与金属组件接触，使得环氧树脂组合物形成绝缘材料与金属组件之间的密封；和c.将密封固化以形成固化密封；其中绝缘材料基本包含玻璃、陶瓷、聚合物或上釉材料；其中环氧树脂组合物包含：酚醛环氧树脂、双酚A环氧树脂或其组合；和固化剂；且其中固化密封暴露于包含一种或多种芳族化合物的流体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.08 US 14/075,3501.在绝缘材料与金属组件之间形成固化密封的方法，其包括步骤：
a.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；
b.使绝缘材料与金属组件接触，使得环氧树脂组合物形成绝缘材料与金属
组件之间的密封；和
c.将密封固化以形成固化密封；
其中绝缘材料基本包含玻璃、陶瓷、聚合物或上釉材料；
其中环氧树脂组合物包含：酚醛环氧树脂、双酚A环氧树脂或其组合；和
固化剂；且
其中固化密封暴露于包含一种或多种芳族化合物的流体。
2.根据权利要求1的方法，其中金属组件为电容器箱上的箱盖和衬套
上的端帽中的一个。
3.根据权利要求1的方法，其中固化剂为含胺硬化剂。
4.根据权利要求1的方法，其中固化剂为氨腈或双氰胺。
5.根据权利要求1的方法，其中将密封固化包括将密封加热至足以将
环氧树脂组合物固化的温度。
6.根据权利要求1的方法，其中将密封固化包括将密封加热至约80
℃至约160℃。
7.根据权利要求1的方法，其中将密封固化包括将密封加热至约80
℃至约160℃并将密封在约80℃至约160℃下保持约30分钟至约120分钟。
8.根据权利要求1的方法，其中将密封固化包括感应加热。
9.根据权利要求1的方法，其中将密封固化包括感应加热约1至约10
分钟。
10.根据权利要求1的方法，其中环氧树脂组合物包含至少约50％聚
合物含量的聚合物含量。
11.根据权利要求1的方法，其进一步包括在步骤b以后，将压力施

\t加在密封上的步骤。
12.根据权利要求1的方法，其中一种或多种芳族化合物选自二芳基
乙烷、二芳基甲烷、三芳基甲烷、三芳基乙烷、联苯、单芳族化合物和萘。
13.根据权利要求1的方法，其中密封可经得起约100℃至约-50℃的
热冲击。
14.根据权利要求1的方法，其中密封在暴露于盐喷雾、紫外线和

【专利技术属性】
技术研发人员：C·李，S·J·里格比，C·L·费勒斯，M·J·梅森，S·R·阿扎尔，
申请(专利权)人：库珀技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US