合金型温度熔断器和温度熔丝用线材制造技术

提供了一种熔丝，该熔丝尽管以Ｉｎ－Ｓｎ合金为主成分，但是能在长时间直流通电时防止在熔点之下的剪切破坏，能保证对于热循环的工作稳定性，并且能保证熔丝的成品率好的拉丝加工。使用这种熔丝的合金型温度熔断器的工作温度为１２０℃～１５０℃。在Ｉｎ５２％～８５％、残余部为Ｓｎ的Ｉｎ－Ｓｎ组成中添加Ｃｕ作为用于防止长时间直流通电下的熔丝断裂的长时间直流断裂防止用金属元素。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工作温度几乎属于120℃～150℃的合金型温度熔断器和温度熔丝用线材。
技术介绍
作为电学仪器或电路元件，例如半导体器件、电容器、电阻元件等的热保护器，通常使用合金型温度熔断器。该合金型温度熔断器的结构为把给定熔点的合金作为熔丝，在该熔丝上涂敷助熔剂，用绝缘体密封该涂敷了助熔剂的熔丝。该合金型温度熔断器的工作结构如下所述。在要保护的电学仪器或电路元件上热接触地配置合金型温度熔断器。如果电学仪器或电路元件由于任意异常情况而发热，则由于该发热，温度熔断器的熔丝合金将熔化。由于熔化的合金在与已经熔化的助熔剂的共存情况下向引线导体或电极的侵润，其球状化破裂。该球状化破裂的进行，使通电被中断。因该断电引起的仪器的降温，使破裂的熔化合金凝固，结束了不恢复的切断。因此，要求电学仪器等的允许温度和熔丝合金的断裂温度几乎相等。对所述熔丝通常使用低熔点合金。可是，从平衡状态图可知，在合金中具有固相线温度和液相线温度，在固相线温度和液相线温度一致的共晶点，用经过共晶点的温度加热，合金从固相一举变化为液相。但是在共晶点以外的组成中，进行从固相→固液共存相→液相的变化，在固相线温度Ts和液相线温度T1之间存在固液共存区的温度宽度ΔT。可是，虽然所述熔丝在固液共存区的断裂概率小，但还是有发生的可能性。为了减小温度熔丝的工作温度的离散偏移，要求使用所述固液共存区温度宽度ΔT尽可能小的合金组成，ΔT小是合金型温度熔断器要求的条件之一。在合金型温度熔断器的熔丝中，常常使用线状片的形式，为了对应于近来的仪器小型化的温度熔断器的小型化，有时要求熔丝的细线化，还要求达到细直径(例如直径400μm以下)的拉丝加工性。近来在电学仪器中，由于环保意识的提高，限制对生物体有害的物质，特别是Pb、Hg、Tl等的使用，在温度熔断器的熔丝中，要求不包含这些有害金属。如果从工作温度方面对合金型温度熔断器进行分类，则大多使用工作温度在120℃～150℃的熔丝。对于In-Sn合金来说，从平衡状态图可知，在In85～52％、残余部为Sn的液相线温度为119℃～145℃。与液相线温度同样是119℃～145℃的In52～43％、残余部Sn的范围相比，该范围的固相线温度高，所述固液共存区温度宽度窄小。因此，In85～52％、残余部为Sn的合金满足所述工作温度的离散偏移的减少、工作温度120℃～150℃(通常，熔丝温度比温度熔断器表面温度低数℃，其工作温度比熔丝的熔点还高数℃)、无有害金属的环保等的要件。In的延展性大，在含有大量In的合金中，延展性过大，使得拉丝加工很困难。可是，对于In-Sn合金，如果In为70％以下，则拉丝成为可能。因此，有人提出了把In70～52％、残余部Sn的合金组成(In的下限为52％的理由与如前所述，是为了抑制工作温度的离散偏移)作为熔丝的、工作温度120℃～130℃的合金型温度熔断器。(例如，专利文献1)[专利文献1]特开2002-25402号公报在温度熔断器中，由于受到因仪器的负载变动或气温变动等而产生的热循环，在熔丝中发生热畸变，但是在通常的合金型温度熔断器的熔丝中，该热畸变不会引起特性的变化。可是，本专利技术者知道如果把In为52％以上的In-Sn合金作为熔丝，则热循环引起的熔丝的电阻值变动(电阻值上升)显著。这是合金组织内的异相界面发生的位移增大，因该位移的重复，从而发生熔丝的极端的截面积变化和熔丝的线长增加的结果。根据电阻值的增加，由于焦耳热，熔丝温度上升，如果上升温度为ΔT，则在到达仪器的允许温度前只是上升温度ΔT的低的温度下就会动作。如果该温度ΔT增大，就带来大的工作误差。因此，本专利技术者经过专心的研究，提出了把在100重量份的In52～85％、残余部Sn中添加0.1～7重量份的Ag、Au、Cu、Ni、Pd、Pt、Sb的1种或2种以上的合金组成作为温度熔断器的熔丝使用(特开2004-055164号)。本专利技术者此后继续进行了研究对于把以所述In-Sn为主成分的合金作为温度熔断器用的熔丝使用的情况，结果意外地发现，如果长时间通过直流电流，在熔丝的熔点以下的温度熔丝会产生剪切破坏。而且确认，该现象在交流通电时不发生，是直流通电时固有的现象。如果表示长期直流通电断裂的一例，则把以In74％、Sn26％的In-Sn合金拉丝而取得的直径500μm的线材作为熔丝的筒型温度熔断器(各数50个)放入94℃的恒温箱中，用直流5A通电3000小时，尽管熔丝温度为熔点以下，却有几乎50％的试料在熔丝的中间向斜向剪切破坏。可是，用有效值与所述直流值相等的AC(峰值为 )通电3000小时，未发现任何异常。人们知道，作为熔丝在熔点以下断裂的现象有在熔点以下的固有温度发生晶体变形，由于基于晶体变形的体积变化而产生的应力使熔丝断裂，但是用DSC(示差扫描热量计)已经确认了所述长时间直流通电断裂不是基于晶体变形而产生的。作为所述熔丝的长期直流通电断裂的原因，虽然还未做出推测，但是能假定因为直流通电，在熔丝的全长上，由于电磁力的作用，产生向中心方向的压缩力，结果，作用基于泊松比的轴向压缩应力，因为含有很多In而变得柔软的In-Sn合金熔丝根据所述轴向压缩应力，在剪切应力作用的斜面产生剪切破坏。该剪切破坏在直流产生而在交流下不发生的理由，能推测为如果在交流下角频率为ω，则在所述斜面上，剪切应力变为频率为2ω的交变力(F＝sin2ωt)，在交变应力变为0的期间，结晶间的变形恢复了，而在直流下，频率变为0时，结晶间的变形一直积累下去，逐渐达到剪切破坏。上述In-Sn组成的熔丝的长期直流通电断裂对熔丝是斜向的剪切破坏，这一事实与该推测有相吻合的地方。根据上述理由，当把In-Sn系组成作为合金型温度熔断器的熔丝的主成分使用时，有必要防止长期直流通电下的剪切破坏。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种尽管使用以In-Sn合金为主成分的熔丝，却能够在长时间直流通电下，防止熔点以下的剪切破坏，能保证对于热循环的工作稳定性，并且能保证熔丝的成品率良好的拉丝加工的、工作温度在120℃～150℃的合金型温度熔断器。第一专利技术的温度熔丝用线材是合金型温度熔断器的温度熔丝用线材，其特征在于在In52％～85％、残余部Sn的In-Sn组成中添加用于防止长时间直流通电下的熔丝断裂的长时间直流断裂防止用金属元素。第二专利技术的温度熔丝用线材为根据第一专利技术的温度熔丝用线材，其特征在于长时间直流断裂防止用金属元素为Cu，相对于100重量份的In-Sn组成的添加量为0.1～7重量份。第三专利技术的合金型温度熔断器的特征在于以第一专利技术或第二专利技术的温度熔丝用线材作为熔丝。第四专利技术的合金型温度熔断器根据第三专利技术的合金型温度熔断器，其特征在于附设有用于使熔丝熔断的发热体。在上述专利技术中，允许含有各原料基础金属的制造和这些原料的搅拌上产生的不可避免的杂质。当把In52％～85％、残余部Sn的In-Sn组成作为合金型温度熔断器的熔丝使用时，在直流电流的长期通电下，熔丝在熔点以下产生剪切破坏，通过使所述In-Sn组的合金为侵入型固溶体，能防止该剪切破坏；通过Cu的添加，使In-Sn合金为侵入型固溶体组织，所以排除长期直流老化的熔丝的剪切破坏引起的问题，不仅用于交流，在直流时也一样能安全使用。因为基于侵入型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温度熔丝用线材，用于合金型温度熔断器，其特征在于：在Ｉｎ５２％～８５％、残余部Ｓｎ的Ｉｎ－Ｓｎ组成中添加用于防止熔丝在长时间直流通电下断裂的长时间直流断裂防止用金属元素。

【技术特征摘要】
JP 2003-12-15 2003-4168951.一种温度熔丝用线材，用于合金型温度熔断器，其特征在于在In52％～85％、残余部Sn的In-Sn组成中添加用于防止熔丝在长时间直流通电下断裂的长时间直流断裂防止用金属元素。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：岩本美城，井川直孝，猿渡利章，田中嘉明，
申请(专利权)人：内桥艾斯泰克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]