WO2003009323A1 - Fusible thermique - Google Patents

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thermal fuse
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Ikuhiro Miyashita
Tokihiro Yoshikawa
Michihiko Nishijima
Hideo Kumita
Original Assignee
Nec Schott Components Corporation
Tokuriki Honten Co., Ltd.
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    • Y10T29/49107—Fuse making

Definitions

  • the present invention relates to a thermal fuse that is installed to prevent an electronic device, a household electric appliance, and the like from becoming abnormally high temperature.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the thermal fuse in a normal state
  • FIG. 2 is a cross-sectional view after operation.
  • the temperature fuse is composed of metal case 1, lead wires 2, 3, insulating material 5, compression panels 8, 9, movable electrode 4 and temperature sensitive material 7, and movable electrode 4 is conductive. It can move while contacting the inner surface of the metal case 1.
  • the movable electrode 4 Since the compression panel 9 is stronger than the compression panel 8, the movable electrode 4 is urged toward the insulating material 5, and the movable electrode 4 is pressed against the lead wire 2. It has been. Therefore, when lead wires 2 and 3 are connected to the wiring of an electronic device or the like, the current is transmitted from lead, wire 2 to movable electrode 4, movable electrode 4 to metal case 1, and metal case 1 to lead wire 3 to conduct electricity. I do.
  • the temperature-sensitive material an organic substance, for example, adipic acid having a melting point of 150 ° C. can be used. When the temperature reaches a predetermined operating temperature, the temperature-sensitive material 7 softens or melts, and is deformed by the load from the compression panel 9.
  • the temperature-sensitive material 7 is deformed, unloads the compression panel 9, and responds to the expansion of the compression panel 9 to change the temperature of the compression panel 8.
  • the movable electrode 4 is separated from the lead wire 2 as shown in FIG.
  • the temperature sensor 7 Since the soft wire is quickly softened and melted and deformed, the separation between the lead wire 2 and the movable electrode 4 is rapidly performed. However, when the temperature rises slowly, the temperature sensing material 7 softens and melts slowly and deforms, so that the separation between the lead wire 2 and the movable electrode 4 also progresses slowly. As a result, the lead wire
  • Ag-CdO is excellent in that it has a low electric resistance and a high thermal conductivity, but the lead wire 2 and the movable electrode 4 When an arc is generated between and, C d O has a high vapor pressure, so C d ⁇ volatilizes and sublimates vigorously in the space enclosed by the arc, and the movable electrode 4 becomes Ag _ C d O Therefore, there is a problem that the phenomenon of welding to the lead wire 2 is likely to occur due to the fact that the lead wire 2 is easily deformed.
  • Such a welding problem is improved by increasing the content of C d O in Ag _ C d ⁇ , but increasing the content of C d O increases the contact resistance with the lead wire 2. Therefore, there is a problem that the temperature of the contact portion is easily increased, and the performance as a thermal fuse is deteriorated.
  • the material of the movable electrode 4 When an Ag alloy oxide material is used as the material of the movable electrode 4, if the oxide scattered in the Ag alloy oxide material is fine particles, the problem of welding is less likely to occur. The contact resistance with the lead wire 2 increases, and the above-mentioned problem of the performance degradation of the thermal fuse occurs as the temperature of the contact portion increases.
  • the temperature sensitive material melts at the operating temperature to unload the compression panel, and the compression panel expands, thereby separating the movable electrode pressed by the compression spring from the lead wire and interrupting the current.
  • the material of the movable electrode is subjected to internal oxidation treatment of an alloy having a composition containing 99 to 80 parts by weight of Ag and 1 to 20 parts by weight of Cu. Wherein the thickness of the oxide thin layer as the surface layer of the material is 5 am or less, and the average particle size of the oxide particles in the material is 0.5 to 5 Xm.
  • the material of the movable electrode can be obtained from an alloy having a composition containing 0.1 to 5 parts by weight of at least one of Sn and In.
  • the material of the movable electrode can be obtained from an alloy having a composition containing at least one selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, and Ti in an amount of 0.01 to 1 part by weight.
  • the material of the movable electrode is at least one of Sn or In at 0.1 to 5 parts by weight, and at least one selected from the group consisting of Fe, Co, Ni and Ti.
  • it is obtained from an alloy having a composition containing 0.1 to 1 part by weight.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the thermal fuse in a normal state
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the thermal fuse after operation
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a cross-sectional view of the surface layer of the movable electrode according to the present invention.
  • the material of the movable electrode is obtained by subjecting an alloy containing Ag and Cu to internal oxidation treatment, wherein the thickness of the oxide thin layer on the surface of the material is 5 m or less.
  • the present invention relates to a thermal fuse having an average particle size of oxide particles of 0.5 to 5 m.
  • the material of the movable electrode is obtained by subjecting an alloy containing Ag and Cu to internal oxidation treatment. Since the Cu oxide disposed on the Ag matrix has a lower vapor pressure at higher temperatures than the Cd oxide, even if a local minute arc is generated between the lead wire 2 and the movable electrode 4, the Cu oxide remains Cd Less volatile and sublimable than oxides. Therefore, by disposing a Cu oxide in place of the conventional Cd oxide, it is possible to effectively suppress the welding between the movable electrode 4 and the lead wire 2.
  • the composition of Ag and Cu in the alloy that is the raw material of the movable electrode is such that Ag is 99-80 parts by weight, Cu is 1-20 parts by weight, and preferably Ag is 94-86 parts by weight. On the other hand, Cu is 6 to 14 parts by weight, more preferably Ag is 92 to 88 parts by weight. Parts by weight Cu is 8 to 12 parts by weight. If the amount of Cu is less than 1 part by weight with respect to 99 parts by weight of Ag, the effect of Cu becomes insufficient and welding between the movable electrode 4 and the lead wire 2 is likely to occur, and the function as a thermal fuse Will not play.
  • the compounding amount of Cu is more than 20 parts by weight with respect to 80 parts by weight of Ag, the electrical resistance at the contact portion between the lead wire 2 and the movable electrode 4 increases, and the temperature of the contact portion rises during energization, Decreases the performance of thermal fuse.
  • the material of the movable electrode 4 is obtained by subjecting an alloy containing Ag and Cu to internal oxidation treatment.
  • Internal oxidation treatment means that when the alloy is exposed to high temperatures in an atmosphere where oxygen can be sufficiently supplied, the surface layer of the composition metal is selectively oxidized by diffusion of oxygen from the surface of the alloy to the inside.
  • Cu is selectively oxidized by internally oxidizing the alloy of Ag and Cu, and Cu ⁇ is generated in the alloy as an oxide.
  • an alloy of Ag—CuO as the material of the movable electrode, an alloy of Ag and Cu that has been subjected to internal oxidation treatment under predetermined conditions is used, so that the oxide layer of the surface layer of the material is diluted.
  • the thickness of the layer can be set to 5 m or less, and the average particle size of oxide particles in the material can be set to 0.5 to 5 / zm. Even if the temperature rises slowly, there is no welding trouble, Thermal fuses with low resistance can be provided. ,
  • the material of the movable electrode can be obtained from an alloy having a composition containing at least one of Sn and In.
  • Sn I n (Cu- S n ) O x
  • Cu- I n) O x become the complex oxide such as (Cu- S n- I n) O x, leads The improvement in the welding resistance to the minute arc locally generated between the wire and the movable electrode becomes remarkable.
  • the composition of Sn and In in the alloy as a raw material is preferably 0.1 to 5 parts by weight, more preferably 99 to 80 parts by weight of Ag and 1 to 20 parts by weight of ⁇ Cu.
  • the amount is 0.5 to 4 parts by weight, particularly preferably 1 to 3 parts by weight. If the Sn or In force is less than 1 part by weight, the arc characteristics cannot be sufficiently improved, while if it is more than 5 parts by weight, the contact resistance increases.
  • the Sn and I n of the entire alloy component from 0.1 to 5 weight 0/0, 99. Ag and Cu nine to ninety-five weight 0/0 containing composition is preferred.
  • the material of the movable electrode is selected from the group consisting of Fe, Co, Ni and Ti.
  • a steep concentration gradient between the oxide and the non-oxide occurs, so that the non-oxide moves from the inside toward the surface layer, and a non-homogeneous state easily occurs between the surface layer and the inside.
  • Fe, Co, Ni, and Ti it is possible to suppress the movement of unoxide during the internal oxidation treatment and obtain a homogeneous oxide dispersion.
  • the composition of Fe, Co, Ni, and Ti in the raw material alloy is preferably 0.01 to 1 part by weight based on 99 to 80 parts by weight of Ag and 1 to 20 parts by weight of Cu, It is more preferably from 0.05 to 0.5 part by weight, particularly preferably from 0.2 to 0.4 part by weight. If the content of Fe, Co, Ni, and 1 ⁇ is less than 0.01 parts by weight, the movement of unoxide cannot be sufficiently suppressed during the internal oxidation treatment, and it is difficult to obtain a uniform oxide dispersion. Become. On the other hand, if the amount is more than 1 part by weight, a coarse oxide film is formed at a grain boundary or the like, which causes an increase in contact resistance. F e, C o, N i , 0. 01 ⁇ 1 wt% of alloy components overall of T i, Ag and Cu 99. 99 to 99 weight 0 /. The composition containing is preferred.
  • an alloy having a composition containing 0.01 to 1 part by weight of at least one selected from the group consisting of i and Ti can be used as a raw material for a movable electrode material.
  • the movable electrode obtained from such an alloy is a material with lower contact resistance than simply combining the advantages of each component, and is able to suppress the temperature rise during energization and has excellent arc resistance. The effect is obtained.
  • Sn or In 0.1 to 5% by weight of the total alloy composition, Fe, Co, Ni, Ti 0.01 to 1% by weight, ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 1 9 9.89-94 Compositions containing% by weight are preferred.
  • the thickness of the oxide thin layer on the surface of the movable electrode is 5 ⁇ or less, preferably 3 ⁇ or less, more preferably 1 ⁇ or less. If the oxide thin layer is thicker than 5 m, the surface layer has a composition close to pure Ag, so that welding between the movable electrode 4 and the lead wire 2 is likely to occur.
  • the surface layer of the movable electrode refers to a layer in a range of about 20 / m from the surface of the movable electrode
  • the oxide-diluted layer refers to a layer having an oxide concentration of less than about 1% by weight.
  • the average particle size of the oxide particles on the surface of the movable electrode 4 is 0.5 to 5 ⁇ , which is preferable.
  • the average particle size of the oxide particles is less than 0.5 ⁇ m, the particles are easily welded at the contact portion between the lead wire 2 and the movable electrode 4 because the oxide particles have a fine particle size. On the other hand, if the average particle size of the oxide particles is larger than 5 ⁇ m, the contact resistance increases, and the oxide particles are easily welded.
  • the material of the movable electrode can be produced by subjecting an alloy having the above composition to internal oxidation treatment, preferably at an oxygen partial pressure of 0.3 to 2 MPa.
  • the oxygen partial pressure during the internal oxidation treatment is preferably from 0.3 to 2 MPa, more preferably from 0.4 to 1 MPa, and particularly preferably from 0.5 to 0.9 MPa.
  • the oxygen partial pressure during the internal oxidation treatment is important in suppressing the formation of a dilute layer of oxidic acid on the surface of the movable electrode and adjusting the average particle size of the oxidic acid particles to 0.5 to 5 ⁇ . is there.
  • the oxygen partial pressure when the oxygen partial pressure is less than 0.3 MPa, the effect of suppressing the formation of the oxide-diluted layer is insufficient, so that welding is likely to occur, and the average particle diameter of the oxide particles becomes larger.
  • the oxygen partial pressure is larger than 2 ⁇ a, the average particle size of the oxide particles becomes less than 0.5 ⁇ , and as a result, the movable electrode surface layer is easily welded as described above.
  • the temperature during the internal oxidation treatment is preferably from 500 to 780 ° C, more preferably from 550 to 700 ° C. When the temperature is lower than 500 ° C, the oxidation reaction does not proceed sufficiently. On the other hand, when the temperature is higher than 780 ° C, it becomes difficult to control the thickness of the oxide thin layer and the size of the oxide particles.
  • the alloy components used as the raw material for the movable electrode were mixed with the compositions shown in Table 1, melted, forged, and then rolled to the specified thickness. Using an internal oxidation furnace, the internal oxidation treatment was performed for 30 hours at a partial pressure of oxygen of 0.5 MPa and 550 ° C. Subsequently, finish rolling was performed, and a movable electrode having a predetermined shape was obtained by pressing. For each movable electrode, the thickness of the oxide thin layer on the surface and the size (average particle size) of the oxide particles were evaluated. A temperature-sensitive material made of adipic acid having a melting point of 150 ° C. and a movable electrode obtained from the above-mentioned various materials were mounted on a thermal fuse having a structure shown in FIG. An energization test and a current cutoff test were performed at a heating rate of 1 ° CZ.
  • Thickness of oxide dilute layer '' As shown in FIG. 3, in the cross section of the movable electrode 4, a region where the oxide concentration is less than 1% is defined as an oxide diluted layer 16 and quantitative analysis of the oxide is performed from the outermost layer portion of the cross section using an electron microscope. The thickness of the diluted oxide layer 16 was measured by the method performed every 1 / xm.
  • the cross-section of the movable electrode 4 was measured with a metallurgical microscope at 100 ⁇ magnification to measure the average particle size of the oxide particles 17.
  • the temperature fuse was energized for 10 minutes, and those with a temperature difference of less than 10 ° C on the surface of the metal case 1 before and after the test were rated as ⁇ , and those with a temperature difference of 10 ° C or more were rated as X.
  • the temperature of the test environment is raised to 160 ° C, which is 10 ° C higher than the operating temperature of 150 ° C, while energizing is continued. Was actually operated, and an attempt was made to cut off the current.
  • those in which the movable electrode and the lead wire 2 did not weld, that is, those in which the current could be cut off, were evaluated as ⁇ , and those in which they were welded, that is, those in which the current could not be interrupted were evaluated as X.
  • a movable electrode was manufactured under the same conditions as in Examples 1 to 3 except that 8.0 parts by weight and 12.2.0 parts by weight of ⁇ were used instead of ⁇ 11. The size of the particles was evaluated, and a conduction test and a current interruption test were performed.
  • Table 1 shows the component compositions of the raw materials for the movable electrode material and the results of various evaluations.
  • Example 1 98.9 1.1 2 1.2 ⁇ ⁇ Example 2 89.4 10.6 3 2.6 ⁇ ⁇ Example 3 81.3 18.7 4 4.1 ⁇ ⁇ Example 4 98.1 1.4 0.5 3 1.1 ⁇ ⁇ Example 5 89.9 9.8 0.3 3 1.6 ⁇ ⁇ ⁇ Example 6 80.1 19.2 0.7 2 3.9 ⁇ o Example 7 98.5 1.3 0.2 2 1.3 ⁇ ⁇ Example 8 90.6 8.9 0.2 0.3 1 1.5 ⁇ o
  • Example 10 88.5 11.0 0.1 0.1 0.1 0.2 1 2.3 o ⁇ Example 11 93.3 1.9 4.8 3 0.8 ⁇ ⁇ Example 12 89.3 8.7 2.0 3 3.1 ⁇ ⁇ Example 13 80.2 19.5 0.2 0.1 2 1.7 ⁇ ⁇ Example 14 95.9 1.6 2.5 2 0.8 o ⁇ ⁇ Example 15 85.6 9.7 4.7 2 1.1 o ⁇ Example 16 80.6 19.0 0.1 0.3 1 1.0 ⁇ ⁇ ⁇ Example 17 89.5 9.8 0.1 0.2 0.4 1 0.9 ⁇ ⁇ Example 18 88.5 10.3 0.1 0.3 0.2 0.1 0.4 0.1 1 0.7 ⁇ ⁇ Comparative Example 1 92.0 8.0 5 2.2 ⁇ X Comparative Example 2 188.0 12.0 4 3.0 ⁇ X
  • Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 Each of the thermal fuses using 8.0 parts by weight and 12.0 parts by weight of Cd as a raw material Although lead wire 2 was welded, the thermal fuse using 1 to 20 parts by weight of Cu instead of Cd did not weld, and the current was reliably cut off at the set temperature of 150 ° C. From Examples 4 to 10, the thermal fuse using 0.01 to 1 part by weight of Fe, Co, Ni, and Ti as the material of the movable electrode has a more uniform oxide dispersion and Fe , Co, Ni, and Ti were found to have the effect of suppressing the movement of unoxidized solute elements in the alloy during the internal oxidation treatment.
  • Example 1 From 1 to 15, the thermal fuse using 0.1 to 5 parts by weight of Sn and In as the material of the movable electrode 4 showed that Sn and In were read by observing the movable electrode 4 after the test. It was found that there was an effect of stably improving the arc characteristics at the contact portion between the wire 2 and the movable electrode 4.
  • Example 16- By using L 8 force and Fe, Co, Ni, Ti, Sn, and In together as the material of the movable electrode, the contact resistance is reduced, and the temperature rise during energization is reduced. This has the effect of suppressing the deformation of the movable electrode after the test.

Description

明細書 温度ヒユーズ 技術分野
本発明は、 電子機器や家庭用電気製品などが異常高温となるのを防止するため に取付ける温度ヒューズに関する。 背景技術
温度ヒューズの構造および機能を図 1および図 2にもとづき説明する。 図 1は 温度ヒューズの平常時の断面図であり、 図 2は作動後の断面図である。 温度ヒュ 一ズは図 1に示すとおり金属ケース 1、 リード線 2， 3、 絶縁材 5、 圧縮パネ 8， 9、 可動電極 4および感温材 7を主要構成要素とし、 可動電極 4は導電性の金属 ケース 1の内面に接触しながら移動し得る。 可動電極 4と絶縁材 5の間には圧縮 パネ 8、 また可動電極 4と感温材 7の間には圧縮バネ 9がある。 平常時には圧縮 パネ 8， 9はそれぞれ圧縮状態にあり、 圧縮パネ 8より圧縮パネ 9の方が強いた め、 可動電極 4は絶縁材 5側に付勢され、 可動電極 4はリード線 2に圧接されて いる。 したがってリード線 2， 3を電子機器などの配線に接続すると、 電流はリ ード,線 2から可動電極 4へ、 可動電極 4から金属ケース 1へ、 金属ケース 1から リード線 3へと伝わり通電する。 感温材は有機物質、 たとえば 1 5 0 °Cの融点を 有するアジピン酸などを使用することができる。 所定の作動温度に達すると感温 材 7は軟化しまたは溶融し、 圧縮パネ 9からの負荷により変形する。 このため温 度ヒユーズを接続する電子機器などが過熱し所定の作動温度に達すると感温材 7 は変形し、 圧縮パネ 9を除荷し、 圧縮パネ 9の伸張に応動して圧縮パネ 8の圧縮 状態が解放され、 圧縮パネ 8が伸張することにより図 2に示すとおり可動電極 4 とリード線 2とは離隔し通電が遮断される。 このような機能を有する温度ヒユー ズを電子機器などの配線に接続することにより、 機器の異常過熱による機器本体 の破損や火災などを事前に防止することができる。
温度ヒユーズは接続する機器の温度が急速に上昇する場合には、 感温材 7が急 速に軟化溶融し変形するため、 リ一ド線 2と可動電極 4との離隔は急速に行なわ れる。 しかし温度が緩慢に上昇する場合には、 感温材 7は緩慢に軟化溶融し変形 するため、 リード線 2と可動電極 4との離隔も緩慢に進む。 この結果、 リード線
2と可動電極 4との間に局部的に微小なアークが発生しやすく、 アークにより可 動電極 4とリード線 2とが溶着し、 温度ヒューズとしての機能を果たさなくなる という問題がある。
たとえば可動電極 4の材料として A g - C d Oを選択する場合、 A g - C d O は電気抵抗が低く熱伝導性が高い点で優れているが、 リ一ド線 2と可動電極 4と の間にアークが発生すると、 C d Oは蒸気圧が高レ、ためアークにより密閉された 空間に C d〇が盛んに揮発し昇華することや、 可動電極 4が A g _ C d Oよりな るために、 変形しやすいことなどの事由により、 リード線 2との溶着現象が生じ やすくなるという問題がある。
このような溶着の問題は、 A g _ C d〇中の C d Oの含有量を増加することに より改善するが、 C d Oの含有量を增加するとリ一ド線 2との接触抵抗が増加し 接触部分の温度上昇を招きやすくなり、 温度ヒューズとしての性能が低下すると いう問題がある。
可動電極 4の材料として A g合金酸化物材料を用いる場合、 A g合金酸化物材 料中に点在する酸化物が微粒子であれば溶着の問題が生じにくくなるが、 酸化物 を微粒子にするとリード線 2との接触抵抗が増加し、 接触部の温度上昇に伴い前 述した温度ヒューズの性能低下という問題が生じる。
本発明は、 温度ヒユーズを接続する機器の温度上昇が緩慢な場合であっても可 動電極とリード線 2との溶着トラブルがなく、 通電時の電気抵抗の小さい温度ヒ ユーズを提供することを目的とする。 発明の開示
本発明は、 感温材が作動温度で溶融して圧縮パネを除荷し、 圧縮パネが伸張す ることによって、 圧縮バネにより圧接されていた可動電極とリード線とが離隔し て電流を遮断する温度ヒューズにおいて、 前記可動電極の材料が A gを 9 9〜8 0重量部と C uを 1〜2 0重量部含む組成の合金を内部酸化処理をすることによ り得られ、 該材料の表層の酸化物希薄層の厚さが 5 a m以下であり、 材料中の酸 化物粒子の平均粒径が 0. 5〜 5 X mであることを特徴とする。
この内部酸化処理は酸素分圧 0. 3〜 2 M P aで行なうことが好ましい。 本発明の温度ヒユーズにおいて可動電極の材料は S nまたは I nの少なくとも 1種を 0. 1〜 5重量部含む組成の合金より得ることができる。
また可動電極の材料は F e、 C o、 N iおよび T iからなる群より選ばれる少 なくとも 1種を 0. 01〜1重量部含む組成の合金より得ることができる。 本発明において可動電極の材料は S nまたは I nの少なくとも 1種を 0. 1〜 5重量部、 さらに F e、 C o、 N iおよび T iからなる群より選ばれる少なくと も 1種を 0. 0 1〜1重量部含む組成の合金より得ることが好ましい。 図面の簡単な説明
図 1は温度ヒューズの平常時の断面図であり、 図 2は温度ヒューズの作動後の 断面図である。 また、 図 3は本発明に係る可動電極の表層部の断面図を表す模式 図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明は、 可動電極の材料が A gおよび C uを含む合金を内部酸化処理するこ とにより得られ、 該材料の表層の酸化物希薄層の厚さが 5 m以下であり、 材料 中の酸化物粒子の平均粒径が 0. 5〜 5 mである温度ヒューズに関する。 可動電極の材料は A gおよび C uを含む合金を内部酸化処理することにより得 られる。 Agマトリッタスに配する Cu酸化物は C d酸化物より高温における蒸 気圧が低いため、 リード線 2と可動電極 4との間に局部的な微小アークが発生し ても、 Cu酸化物は C d酸化物に比べて揮発、 昇華を起こしにくい。 したがって 従来の C d酸化物に代えて Cu酸化物を配することにより、 可動電極 4とリード 線 2との溶着を効果的に抑制することが可能となる。
可動電極の原料である合金中に占める A gと Cuの組成は、 Agが 9 9〜8 0 重量部に対して Cuは 1〜20重量部であり、 好ましくは Agが 94〜86重量 部に対して Cuは 6〜14重量部であり、 より好ましくは Agが 9 2〜8 8重量 部に対して Cuは 8〜12重量部である。 Agの 99重量部に対して Cuの配合 量が 1重量部未満になると、 C uの効果が不充分となつて可動電極 4とリード線 2との溶着が起こりやすくなり、 温度ヒューズとしての機能を果たさなくなる。 一方 Agの 80重量部に対して Cuの配合量が 20重量部より多くなると、 リー ド線 2と可動電極 4との接触部における電気抵抗が大きくなり、 通電時に接触部 の温度が上昇し、 温度ヒューズの性能を低下させる。
本発明において可動電極 4の材料は A gおよび C uを含む合金を内部酸化処理 することにより得られる。 内部酸化処理とは、 酸素が十分に供給され得る雰囲気 中で合金が高温にさらされたような場合に、 合金の表面から内部へ酸素が拡散す ることにより組成金属の表層が選択的に酸化することをいう。 Agおよび Cuの 合金を内部酸化処理することにより Cuが選択的に酸化され、 酸化物として合金 内に Cu〇が生じる。 本発明では可動電極の材料として A g— CuOの合金を用 いる代わりに、 A gおよび Cuの合金を所定の条件で内部酸化処理したものを用 いることにより、 該材料の表層の酸化物希薄層の厚さを 5 m以下とし、 材料中 の酸化物粒子の平均粒径を 0. 5〜5 /zmとすることができ、 温度上昇が緩慢な 場合でも溶着トラブルがなく、 通電時の電気抵抗も小さい温度ヒューズを提供す ることができる。 ,
本発明の温度ヒューズにおいて可動電極の材料は S nまたは I nの少なくとも 1種を含む組成の合金より得ることができる。 Sn I nを配合することにより 内部酸化処理後、 （Cu— S n) Ox、 （Cu— I n) Ox、 （Cu— S n— I n) Oxなどの複合酸化物となり、 リード線と可動電極との間で局部的に発生す る微小アークに対する耐溶着性の向上が顕著となる。
原料である合金中に占める S nや I nの組成は、 Agの 99〜80重量部およ ぴ Cuの' 1〜20重量部に対して 0. 1〜 5重量部が好ましく、 より好ましくは 0. 5〜4重量部であり、 特に好ましくは 1〜3重量部である。 Snや I n力 SO. 1重量部より少ないとアーク特性を十分に改善することができず、 一方 5重量部 より多いと接触抵抗の增加を招く原因となる。 Snや I nを合金成分全体の 0. 1〜 5重量0 /0、 Agおよび Cuを 99. 9〜95重量0 /0含む組成が好ましい。 可動電極の材料は F e、 C o、 N iおよび T iからなる群より選ばれる少なく とも 1種を含む組成の合金より得ることができる。 内部酸化処理中は酸化物と未 酸化物との急激な濃度勾配が生じるため、 未酸化物が内部から表層に向かって移 動し表層と内部では不均質な状態が生じやすい。 F e、 Co、 N i、 T iを配合 することにより、 内部酸化処理時の未酸化物の移動を抑制し、 酸化物の均質な分 散が得られる。
原料である合金中に占める F e、 Co、 N i、 T iの組成は、 Agの 99〜8 0重量部および Cuの 1〜20重量部に対して 0. 01〜1重量部が好ましく、 より好ましくは 0. 05〜0. 5重量部であり、 特に好ましくは 0. 2〜0. 4 重量部である。 F e、 Co、 N i、 1^の配合量が0. 01重量部より少ないと 内部酸化処理時に未酸化物の移動を十分に抑制することができず酸化物の均質な 分散が得られにくくなる。 一方、 1重量部より多いと結晶粒界などに粗い酸ィ匕物 を形成し、 接触抵抗の増加の原因となる。 F e、 C o、 N i、 T iを合金成分全 体の 0. 01〜 1重量％、 Agおよび Cuを 99. 99〜99重量0/。含む組成が 好ましい。
より好ましい実施態様として、 本発明では Agを 99〜80重量部、 Cuを 1 〜20重量部、 S nまたは I nの少なくとも 1種を 0. 1〜5重量部、 さらに F e、 Co、 N iおよび T iからなる群より選ばれる少なくとも 1種を 0. 01〜 1重量部含む組成の合金を可動電極用材料の原料とすることができる。 かかる組 成の合金から得られる可動電極は、 各成分の長所を単に合成した以上に接触抵抗 の低い材料となり、 通電時の温度上昇を抑制できるとともに、 耐アーク性も優れ ているというような相乗効果が得られる。 Snや I nを合金成分全体の 0. 1〜 5重量％、 F e、 Co、 N i、 T iを 0. 01〜 1重量％、 §ぉょび〇\1を9 9. 89-94重量％含む組成が好ましい。
可動電極の表層にある酸化物希薄層の厚さは 5 μΐη以下であり、 好ましくは 3 μπι以下、 より好ましくは 1 μπι以下である。 酸化物希薄層が 5 mより厚いと 表層が純 A gに近い組成となるため、 可動電極 4とリード線 2との溶着が起きや すくなる。 ここで可動電極の表層とは、 可動電極の表面から約 20 /mまでの範 囲の層をいい、 酸化物希薄層とは酸化物の濃度が約 1重量％より低い層をいう。 可動電極 4の表層にある酸化物粒子の平均粒径は 0. 5〜5 μπιであり、 好ま しくは l〜4 /zmであり、 より好ましくは 2〜3 μπιである。 酸化物粒子の平均 粒径が 0. 5 μ m未満ではリ一ド線 2と可動電極 4との接触部において酸化物粒 子の粒径が微細なため、 溶着しやすくなる。 一方、 酸化物粒子の平均粒径が 5 μ mより大きいと、 接触抵抗が高くなるため、 溶着しやすくなる。
可動電極の材料は前記組成の合金を好ましくは酸素分圧 0. 3〜 2 M P aで内 部酸化処理することにより製造することができる。 内部酸化処理時の酸素分圧は 0. 3〜2MP aが好ましく、 より好ましくは 0. 4〜 1 MP aであり、 特に好 ましくは 0. 5〜0. 9MP aである。 内部酸化処理時の酸素分圧は、 可動電極 の表層における酸ィヒ物希薄層の生成を抑制するとともに酸ィヒ物粒子の平均粒径を 0. 5〜 5 μιηに調整する上で重要である。 すなわち、 酸素分圧が 0. 3MP a 未満であると酸化物希薄層の生成を抑制する作用が不十分となつて溶着が生じや すくなり、 また酸化物粒子の平均粒径が より大きくなる。 一方酸素分圧が 2ΜΡ aより大きいと酸化物粒子の平均粒径が 0. 5 μπι未満となってしまう結 果、 前述のように可動電極表層が溶着しやすくなる。 内部酸化処理時の温度は 5 0 0〜7 8 0°Cが好ましく、 5 5 0〜700°Cがより好ましい。 5 00°Cより低 いと十分に酸化反応が進まず、 一方、 7 8 0°Cより高温であると、 酸化物希薄層 の厚さや酸化物粒子の大きさを制御しにくくなる。
本発明を実施例により詳細に説明する。
実施例 1〜 1 8
可動電極の原料となる合金成分を表 1に示す組成で混合し、 融解、 鍛造後、 所 定の厚さにまで圧延した。 内部酸化炉を用い、 酸素分圧 0. 5MP a、 5 5 0°C で 3 0時間かけて内部酸化処理を行なった。 続いて仕上げ圧延加工を行ない、 プ レス加工により所定の形状をした可動電極を得た。 各可動電極について表層の酸 化物希薄層の厚さおよび酸化物粒子の大きさ （平均粒径） を評価した。 また図 1 に示す構造を有する温度ヒューズに、 1 5 0°Cの融点を有するアジピン酸からな る感温材および前記各種原料から得られた可動電極を実装し、 DC 3 0V、 2 0 A、 昇温速度 1°CZ分に設定して通電試験および電流遮断試験を行なった。
(評価方法）
1. 酸化物希薄層の厚さ ' 図 3に示すように、 可動電極 4の断面において、 酸化物濃度が 1 %未満の領域 をもって酸化物希薄層 1 6とし、 電子顕微鏡を用い、 酸化物の定量分析を断面の 最表層部から中心へ向けて 1 /x m毎に行なう方法により、 酸化物希薄層 1 6の厚 さを計測した。
2 . 酸化物粒子の大きさ
可動電極 4の断面を金属顕微鏡にて、 1 0 0 0倍で酸化物粒子 1 7の平均粒径 を計測した。
3 . 通電試験
温度ヒユーズに 1 0分間通電して、 試験前後の金属ケース 1の表面での温度差 が 1 0 °C未満のものを〇とし、 1 0 °C以上のものを Xと評価した。
4 . 電流遮断試験
温度ヒューズに 1 0分間通電した後、 通電を続けながら試験環境の温度を、 動 作温度 1 5 0 °Cよりも 1 0 °C高い 1 6 0 °Cまで上昇させることにより、 温度ヒュ ーズを実際に動作させ、 電流の遮断を試みた。 試験後、 可動電極とリード線 2と が溶着しなかったもの、 つまり電流を遮断できたものを〇とし、 溶着したもの、 つまり電流を遮断できなかったものを Xと評価した。
比較例 1， 2 ,
〇11の代ゎりに〇 を8 . 0重量部、 1 2 . ◦重量部配合した以外は実施例 1 〜 3と同様な条件で可動電極を製造し、 酸化物希薄層の厚さおよび酸化物粒子の 大きさを評価し、 通電試験および電流遮断試験を行なった。
可動電極用材料の原料の成分組成、 各種評価結果を表 1に示す。
表 1
原料の成分組成 (重量部） 酸化物希薄層 酸化物粒子の 通电 電流遮断
Ag Cu Cd Sn In Fe Co Ni Ti の厚さ（Aim) 大きさ（ xrn) 5> ^験 試験 実施例 1 98.9 1.1 2 1.2 〇 〇 実施例 2 89.4 10.6 3 2.6 〇 〇 実施例 3 81.3 18.7 4 4.1 〇 〇 実施例 4 98.1 1.4 0.5 3 1.1 〇 〇 実施例 5 89.9 9.8 0.3 3 1.6 〇 〇 実施例 6 80.1 19.2 0.7 2 3.9 〇 o 実施例 7 98.5 1.3 0.2 2 1.3 〇 〇 実施例 8 90.6 8.9 0.2 0.3 1 1.5 〇 o 実施例 9 81.0 18.2 0.1 0.4 0.3 2 3.2 o o
00
実施例 10 88.5 11.0 0.1 0.1 0.1 0.2 1 2.3 o 〇 実施例 11 93.3 1.9 4.8 3 0.8 〇 〇 実施例 12 89.3 8.7 2.0 3 3.1 〇 〇 実施例 13 80.2 19.5 0.2 0.1 2 1.7 〇 〇 実施例 14 95.9 1.6 2.5 2 0.8 o 〇 実施例 15 85.6 9.7 4.7 2 1.1 o 〇 実施例 16 80.6 19.0 0.1 0.3 1 1.0 〇 〇 実施例 17 89.5 9.8 0.1 0.2 0.4 1 0.9 〇 〇 実施例 18 88.5 10.3 0.1 0.3 0.2 0.1 0.4 0.1 1 0.7 〇 〇 比較例 1 92.0 8.0 5 2.2 〇 X 比較例 2 188.0 12.0 4 3.0 〇 X
実施例 1〜 3および比較例 1， 2力ゝら、 可動電極用材料の原料として C dを 8. 0重量部、 12. 0重量部用いた温度ヒューズはいずれも電流遮断試験において 可動電極とリード線 2が溶着したが、 Cdの代わりに Cuを 1〜20重量部用い た温度ヒューズは溶着せず、 設定温度である 1 50°Cで電流が確実に遮断された。 実施例 4〜 10から、 可動電極の材料として F e、 Co、 N i、 T iを 0. 0 1〜1重量部用いた温度ヒューズは、 酸化物がさらに均質に分散しており、 F e、 Co、 N i、 T iは内部酸ィ匕処理時に合金内における未酸化の溶質元素の移動を 抑制する効果のあることがわかった。
実施例 1 1~15から、 可動電極 4の材料として S n、 I nを 0. 1〜 5重量 部用いた温度ヒューズは、 試験後の可動電極 4の観察により、 Sn、 I nはリー ド線 2と可動電極 4の接触部におけるアーク特性を安定的に高める効果のあるこ とがわかった。
実施例 16〜： L 8力ゝら、 可動電極の材料として F e、 C o、 N i、 T iおよび Sn、 I nを併用することにより、 接触抵抗が低くなり、 通電時の温度上昇を抑 制でき、 試験後の可動電極の変形がより少なくなるという効果を発揮した。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であつて制限的な ものではないと考えられるべきである。 本発明の範囲は上記した説明ではなくて 特許請求の範囲によって示され、 特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での すべての変更が含まれることが意図される。 産業上の利用可能性
本発明によれば温度ヒューズを接続する機器の温度上昇が緩慢な場合であって も可動電極 4とリード線 2との溶着トラブルがなく、 通電時の電気抵抗の小さレ、 温度ヒューズを提供することができる。

Claims

請求の範囲
1. 感温材 （7) が作動温度で溶融して圧縮パネ （9) を除荷し、 圧縮パネ (9) が伸張することによって、 圧縮パネ （9) により圧接されていた可動電極 (4) とリード線 （2) とが離隔して電流を遮断する温度ヒューズにおいて、 前 記可動電極 （4) の材料は Agを 99〜80重量部と Cuを 1〜20重量部含む 組成の合金を内部酸ィヒ処理をすることにより得られ、 該材料の表層の酸化物希薄 層の厚さが 5 μ m以下であり、 材料中の酸化物粒子の平均粒径が 0. 5〜 5 μ m であることを特徴とする温度ヒユーズ。
2. 内部酸化処理を酸素分圧 0. 3〜2 MP aで行なうことを特徴とする請求 項 1記載の温度ヒューズ。
3. 可動電極 （4) の材料は Agを 99〜80重量部、 〇1 を1〜20重量部、 さらに S nまたは I nの少なくとも 1種を 0. 1〜 5重量部含む組成の合金を内 部酸化処理をすることにより得られることを特徴とする請求項 1記載の温度ヒュ ーズ。
4. 可動電極 （ 4 ) の材料は A gを 99〜 80重量部、 C uを 1〜 20重量部、 さらに F e、 Co、 N iおよび T iからなる群より選ばれる少なくとも 1種を 0. 01〜1重量部含む組成の合金を内部酸化処理をすることにより得られることを 特徴とする請求項 1記載の温度ヒューズ。
5. 可動電極 （4) の材料は Agを 99〜80重量部、 〇 を1~20重量部、
5 nまたは I nの少なくとも 1種を 0. 1〜5重量部、 さらに F e、 C o、 N i および T iからなる群より選ばれる少なくとも 1種を 0. 01〜1重量部含む糸且 成の合金を内部酸化処理をすることにより得られることを特徴とする請求項 1記 載の温度ヒューズ。
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