EP1189252A1 - Sicherungseinsatz, Verfahren zu seiner Herstellung und Lotsubstanz - Google Patents

Sicherungseinsatz, Verfahren zu seiner Herstellung und Lotsubstanz Download PDF

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EP1189252A1
EP1189252A1 EP00119932A EP00119932A EP1189252A1 EP 1189252 A1 EP1189252 A1 EP 1189252A1 EP 00119932 A EP00119932 A EP 00119932A EP 00119932 A EP00119932 A EP 00119932A EP 1189252 A1 EP1189252 A1 EP 1189252A1
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EP
European Patent Office
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solder
tin
carrier
copper
alloy
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Withdrawn
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EP00119932A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Etschmaier
Helmut Dr. Wieser
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Priority to CZ20031036A priority patent/CZ299341B6/cs
Priority to EP01980371A priority patent/EP1317763B1/de
Priority to DE50113976T priority patent/DE50113976D1/de
Priority to HU0300734A priority patent/HU226335B1/hu
Priority to ES01980371T priority patent/ES2302752T3/es
Priority to PCT/EP2001/010499 priority patent/WO2002023575A1/de
Priority to US10/380,238 priority patent/US7109839B2/en
Priority to SI200130845T priority patent/SI1317763T1/sl
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/05—Component parts thereof
    • H01H85/055—Fusible members
    • H01H85/08—Fusible members characterised by the shape or form of the fusible member
    • H01H85/11—Fusible members characterised by the shape or form of the fusible member with applied local area of a metal which, on melting, forms a eutectic with the main material of the fusible member, i.e. M-effect devices

Definitions

  • the invention first relates to a fuse link, especially for low-voltage high-performance fuses, NH fuses that have at least one fuse element a solder substance in a solder depot of a carrier, in detail according to the generic term of claim 1.
  • a fuse link especially for low-voltage high-performance fuses, NH fuses that have at least one fuse element a solder substance in a solder depot of a carrier, in detail according to the generic term of claim 1.
  • solder on the basis of tin and the carrier on the Base formed by copper.
  • fuse links are common in the market.
  • fuse links on the market usually a tin-cadmium alloy as solder substance.
  • solder substance Common is SnCd 80 20, an alloy with 80 percent by weight Tin and 20 weight percent cadmium.
  • fuse links on the market whose fuse element is a solder substance from SnBi 95 5.
  • the melting times vary the fuse element provided with this solder significantly further than that with conventional SnCd solders.
  • SnBi solders generally tend to melt away. To prevent this, is with a fuse link on the market the solder is covered with a layer containing silicone. Here, the deletion behavior of the fuse link in the decomposition of the silicone due to the carbon atoms deteriorate significantly.
  • solder stopping agent which is a melting of the solder in one
  • solder substance without cadmium is already one organic coating has been provided. This allows you to prevent the solder substances from flowing away without cadmium, by the thermal decomposition of the organic matrix during Melting of the fuse element, i.e. to switch off the fuse, can, however, be an electrically conductive plastic film form, which prevents disconnection of the circuit can be.
  • the invention is based on the object, a fuse link to develop that with a cadmium free Solder works on the fuse element and in which the described Problems, in particular the spread of the switch-off values and the flow of the solder so that the otherwise good properties of cadmium-containing fusible conductor systems be achieved.
  • the solution to the described problem is solved according to the invention initially by a fuse link according to claim 1.
  • the solder contains a tin alloy as an effective substance with two other ingredients, with a first after Weight percent larger component, but after weight percent is smaller than the proportion of the basic substance Tin, after which is selected, the melting temperature of the solder decrease.
  • a second, smaller by weight percent A component is a substance that does not dissolve in the tin, which means when cooling from the liquid to the solid state crystallization nuclei arise that create a fine structure and a coarsening of the structure under load on the fuse prevent.
  • Such a fusible link solder system can be adjusted to a similar spreading behavior as using cadmium and appropriate response times exhibit.
  • the fine structure obviously promotes dissolution of the carrier material, that is, the fuse element, whereby the same melting times and similar melting behavior as with fusible conductors with conventional cadmium-containing Fusible conductor solders can be achieved.
  • the melting process will thereby not exposed to separate energy conversion, so that there is no additional warming.
  • Claims 2 to 6 relate to advantageous developments of the solder fusible link system.
  • the invention is based on the further object of a cadmium-free To further develop the fuse link in such a way that the solder is promoted in its resistance to deliquescence becomes.
  • the described task is solved after the invention by a fuse link according to claim 7.
  • the solder is then used as a solder material in the solder depot Carrier, and / or the carrier provided with an oxide skin.
  • the oxide skin can be formed thermally or chemically. It is sufficient if the oxide skin in the border area between Lot and carrier is formed.
  • the invention further relates to a method of manufacture a fuse link, according to which solder and / or carrier thermal treatment in an oxidizing atmosphere be subjected. It is also a manufacturing process a fuse link is provided, after which the solder and / or the carrier with a solder and / or carrier affine substance is treated. It is particularly suitable a sodium sulfide solution.
  • a substance affine to the solder and / or carrier can be between absorbent rolls soaked in the affine substance be applied.
  • solder material consisting of a Tin-bismuth-copper alloy, a tin-indium-copper alloy or a tin-bismuth-iron alloy.
  • a solder material has been found to be advantageous, which is a tin-bismuth-copper alloy with 10% to 30% bismuth and 0.3% to 1.0% copper, together with tin 99.5%, Rest usual impurities.
  • FIG 2 are compared, left for cadmium-free Lot without copper, right for an embodiment according to the invention with solder containing cadmium and tin bismuth Copper, one fuse element with a narrow point in front of one Solder deposit after the fuse element has responded and when the fuse is interrupted Fuse element reproduced.
  • the response time is on the ordinate of the fuse element in seconds until it is interrupted applied and on the abscissa are tin alloys with the specified ingredients and their proportions. It the results are plotted over several trials.
  • the carrier for the solder was copper.
  • Tin-cadmium serves as an orientation value.
  • Bismuth is used for the cadmium-free alloys with a percentage by weight of 25%, 15% and 5% each with a load of 32 A phase current, here synonymous with 1.6 times the rated current.
  • the proportion of copper is 0.8% each.
  • the amount of tin is 99.5% in the difference, the Rest of the usual contaminants.
  • the first further component of the tin alloy is in one smaller proportion than the proportion of the basic substance Tin. Through this component, the melting temperature of the Lotes reduced. In the present case, bismuth was used for this used.
  • a second component, smaller by weight percent is a substance that does not dissolve in the tin, causing when cooling from the liquid to the solid state crystallization nuclei arise that bring about a fine structure. Here copper was used. From the diagram of FIG 1 is that Scattering behavior of the respective alloy can be seen and for a certain geometry of the fuse element, with a Narrowing in front of the lot, also the time to respond and until you turn it off. These times can be scheduled for a Current load and when using a specific alloy for the solder through the geometry of the fusible conductor and possibly the Type and dimensioning of a constriction in front of the plumb bob strongly influenced become.
  • Fuse links with a solder substance have proven to be well suited the fusible conductor made of tin-bismuth-copper alloy, made of tin-indium-copper alloy and tin-bismuth-iron alloy proved.
  • a tin-indium-copper alloy has also proven to be favorable with the components in proportion and by weight percent: Sn from 70% to 96%, In from 3% to 30%, Cu from 0.3% to 5.0%.
  • FIG 2 are the same geometric for a fuse element Configuration of an interrupted constriction in front of the solder depot reproduced, each in enlargement, the largest Width of the fuse element in nature is 14 mm.
  • the left Illustration was for comparison with a copper fuse element a tin-bismuth solder with about 75% tin and 25% Bismuth used.
  • the right figure of FIG 2 is for a tin-bismuth-copper alloy at 25% bismuth and 0.8% Copper and tin content of 73.7%, a total of 99.5 %, with 0.5% usual impurities, the situation after Interruption of the fusible conductor reproduced by the action of solder. You can imagine that Lot and attacked Fusible conductor in the micrograph a fine structure and clean Have contours. The energy turnover when melting of the fuse element is thus kept low and the formation avoided by heat cracks.
  • the behavior of the proposed three-component alloys can through an oxide skin on the solder in the solder depot and / or on the Fusible conductor, at least in the vicinity of the solder depot be promoted. Through such an oxide skin one can a drainage of the melting solder when the Prevent fuse element in the fuse link. This measure, You can generally use an oxide skin in a targeted manner use with solders that are not inherently stationary are independent of the usual structure of the solder or as Solder serving alloy.
  • Such an oxide skin can be formed thermally or chemically his.
  • the solder and / or the Carriers are treated in an oxidizing atmosphere.

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  • Fuses (AREA)
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Abstract

Sicherungseinsatz, insbesondere für Niederspannungs-Hochleistungs-Sicherungen, NH-Sicherungen, der zumindest einen Schmelzleiter mit einer Lotsubstanz in einem Lotdepot eines Trägers aufweist, wobei das Lot auf der Basis von Zinn und der Träger auf der Basis von Kupfer gebildet ist. Es ist vorgesehen, dass das Lot als wirksame Substanz eine Zinn-Legierung mit zwei weiteren Bestandteilen enthält, wobei ein erster, nach Gewichtsprozenten größerer Bestandteil, der aber nach Gewichtsprozenten kleiner ist als der Anteil der Grundsubstanz Zinn, danach ausgewählt ist, die Schmelztemperatur des Lotes herabzusetzen und ein zweiter nach Gewichtsprozenten kleinerer Bestandteil ein Stoff ist, der sich im Zinn nicht löst, wodurch beim Abkühlen vom flüssigen in den festen Zustand Kristallisationskeime entstehen, die ein feines Gefüge bewirken und eine Vergröberung des Gefüges unter Belastung verhindern. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich zunächst auf einen Sicherungseinsatz, insbesondere für Niederspannungs-Hochleistungs-Sicherungen, NH-Sicherungen, der zumindest einen Schmelzleiter mit einer Lotsubstanz in einem Lotdepot eines Trägers aufweist, im Einzelnen nach Gattungsbegriff von Patentanspruch 1. Hierbei ist das Lot auf der Basis von Zinn und der Träger auf der Basis von Kupfer gebildet. Derartige Sicherungseinsätze sind auf dem Markt üblich.
Bei den auf dem Markt befindlichen Sicherungseinsätzen dient als Lotsubstanz meistens eine Zinn-Cadmium-Legierung. Üblich ist SnCd 80 20, also eine Legierung mit 80 Gewichtsprozent Zinn und 20 Gewichtsprozent Cadmium. Neuerdings möchte man Cadmium aus Gründen des Umweltschutzes vermeiden. Es sind Sicherungseinsätze auf dem Markt, deren Schmelzleiter eine Lotsubstanz aus SnBi 95 5 aufweisen. Hierbei streuen die Abschmelzzeiten der mit diesem Lot versehenen Schmelzleiter deutlich weiter als die mit den herkömmlichen SnCd-Loten.
SnBi-Lote neigen allgemein zum Zerfließen. Um dies zu verhindern, ist bei einem auf dem Markt befindlichen Sicherungseinsatz das Lot mit einer Silikon enthaltenden Schicht abgedeckt. Hierbei kann das Löschverhalten des Sicherungseinsatzes beim Zersetzen des Silikons infolge der Kohlenstoffatome sich deutlich verschlechtern.
Das System Schmelzleiter und Lot ist generell so auszulegen, dass bei länger anstehenden Überströmen das Lot örtlich aufschmilzt, den Werkstoff seines Trägers, also den Schmelzleiter anlöst und damit das Abschalten beschleunigt. Man spricht hier üblicherweise von einem M-Effekt. Das Lot soll dabei folgenden Bedingungen genügen:
  • Eine ausreichende Löslichkeit der Lotsubstanz für den Schmelzleiterwerkstoff, in der Regel Kupfer,
  • kein Zerfließen des Lotes während des Abschmelzens,
  • Lotbrücken zwischen den Enden des abgeschmolzenen Schmelzleiters sollen vermieden werden.
Als Lotstoppmittel, das ein Zerfließen des Lotes bei einer Lotsubstanz ohne Cadmium verhindern soll, ist bereits eine organische Beschichtung vorgesehen worden. Hierdurch kann man zwar das Zerfließen von Lotsubstanzen ohne Cadmium vermeiden, durch die thermische Zersetzung der organischen Matrix beim Abschmelzen des Schmelzleiters, also zum Abschalten der Sicherung, kann sich jedoch ein elektrisch leitender Kunststofffilm bilden, wodurch das Trennen des Stromkreises verhindert sein kann.
Das Problem des Zerfließens besteht, seit man versucht, mit cadmiumfreien Loten zu arbeiten.
Der Erfindung liegt zunächst die Aufgabe zugrunde, einen Sicherungseinsatz zu entwickeln, der mit einem cadmiumfreien Lot auf dem Schmelzleiter arbeitet und bei dem die geschilderten Probleme, insbesondere des Streuens der Abschaltwerte und des Zerfließens des Lotes so verbessert werden, dass die ansonsten guten Eigenschaften von cadmiumhaltigen Schmelzleitersystemen erzielt werden.
Die Lösung der geschilderten Aufgabe erfolgt nach der Erfindung zunächst durch einen Sicherungseinsatz nach Anspruch 1. Das Lot enthält hierbei als wirksame Substanz eine Zinnlegierung mit zwei weiteren Bestandteilen, wobei ein erster nach Gewichtsprozenten größerer Bestandteil, der aber nach Gewichtsprozenten kleiner ist als der Anteil der Grundsubstanz Zinn, danach ausgewählt ist, die Schmelztemperatur des Lotes herabzusetzen. Ein zweiter, nach Gewichtsprozenten kleinerer Bestandteil ist ein Stoff, der sich im Zinn nicht löst, wodurch beim Abkühlen vom flüssigen in den festen Zustand Kristallisationskeime entstehen, die ein feines Gefüge bewirken und eine Vergröberung des Gefüges unter Belastung der Sicherung verhindern. Ein derartiges Schmelzleiter-Lot-System lässt sich darauf abstimmen, ein ähnliches Streuverhalten wie unter Verwendung von Cadmium und geeignete Ansprechzeiten aufzuweisen. Das feine Gefüge fördert offenbar die Auflösung des Trägerwerkstoffes, also des Schmelzleiters, wodurch die selben Abschmelzzeiten und gleichartiges Abschmelzverhalten wie bei Schmelzleitern mit herkömmlichen cadmiumhaltigen Schmelzleiter-Loten erzielt werden. Der Abschmelzvorgang wird dadurch nicht gesonderter Energieumsetzung ausgesetzt, so dass eine zusätzliche Erwärmung unterbleibt.
Die Ansprüche 2 bis 6 beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen des Lot-Schmelzleiter-Systems.
Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, einen cadmiumfreien Sicherungseinsatz dahingehend weiterzuentwickeln, dass das Lot in seiner Beständigkeit gegen Zerfließen gefördert wird. Die Lösung der geschilderten Aufgabe erfolgt nach der Erfindung durch einen Sicherungseinsatz nach Anspruch 7. Hiernach wird das Lot, als Lotwerkstoff im Lotdepot eines Trägers, und bzw. oder der Träger mit einer Oxidhaut versehen. Die Oxidhaut kann thermisch gebildet werden oder chemisch. Es genügt, wenn die Oxidhaut im Grenzbereich zwischen Lot und Träger ausgebildet ist. In der Praxis kann man in Verbindung mit den üblichen geometrischen Konfigurationen im Bereich des Lotes oder in dessen Nähe die Benetzung des Trägers auch in gewünschter Weise durch die Geometrie der oxidierten Bereiche steuern.
Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherungseinsatzes, wonach Lot und/oder Träger einer thermischen Behandlung in oxidierender Atmosphäre unterzogen werden. Es ist weiter ein Verfahren zur Herstellung eines Sicherungseinsatzes vorgesehen, wonach das Lot und/oder der Träger mit einer zum Lot und bzw. oder Träger affinen Substanz behandelt wird. Insbesondere eignet sich hierfür eine Natrium-Sulfid-Lösung.
Eine zum Lot und/oder Träger affine Substanz kann zwischen saugfähigen und mit der affinen Substanz getränkten Rollen aufgetragen werden.
Schließlich erfolgt die Lösung der gestellten Aufgaben erfindungsgemäß durch einen Lotwerkstoff, bestehend aus einer Zinn-Bismuth-Kupfer-Legierung, einer Zinn-Indium-Kupfer-Legierung oder einer Zinn-Bismuth-Eisen-Legierung. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Lotwertstoff herausgestellt, der eine Zinn-Bismuth-Kupfer-Legierung mit 10 % bis 30 % Bismuth und 0,3 % bis 1,0 % Kupfer, zusammen mit Zinn 99,5 %, Rest übliche Verunreinigungen aufweist.
Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnung und anhand von Beispielen näher erläutert werden.
In FIG 1 sind Abschmelzversuche in einem Diagramm aufgetragen, wobei links zum Vergleich eine herkömmliche Zinn-Cadmium-Lot-Substanz in ihrem Abschaltverhalten über mehrere Versuche nach dem Stand der Technik veranschaulicht ist. In den rechts folgend aufgetragenen Versuchsreihen ist das Abschaltverhalten von Zinn-Bismuth-Kupfer bei verschiedenen Anteilen veranschaulicht.
In FIG 2 sind in Gegenüberstellung, links für cadmiumfreies Lot ohne Kupfer, rechts für ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel mit cadmiumhaltigem Lot und Zinn-Bismuth mit Kupfer, jeweils ein Schmelzleiter mit Engstelle vor einem Lotdepot nach Ansprechen des Schmelzleiters und bei unterbrochenem Schmelzleiter wiedergegeben.
Im Diagramm nach FIG 1 ist auf der Ordinate die Ansprechzeit des Schmelzleiters in Sekunden bis zu seiner Unterbrechung aufgetragen und auf der Abszisse sind Zinnlegierungen mit den angegebenen Bestandteilen und ihren Anteilen aufgetragen. Es sind die Ergebnisse über mehrere Versuche aufgetragen. Als Träger für das Lot diente Kupfer. Zinn-Cadmium dient als Orientierungswert. Bei den cadmiumfreien Legierungen ist Bismuth mit einem Anteil in Gewichtsprozenten von 25 %, 15 % und 5 % jeweils bei einer Belastung mit 32 A Phasenstrom, hier gleichbedeutend mit dem 1,6-fachen Nennstrom, untersucht worden. Die Anteile von Kupfer liegen jeweils bei 0,8 %. Der Anteil von Zinn liegt bei der Differenz auf 99,5 %, wobei der Rest übliche Verunreinigungen ausmacht.
Der erste weitere Bestandteil der Zinnlegierung liegt in einem kleineren Anteil vor als der Anteil der Grundsubstanz Zinn. Durch diesen Bestandteil wird die Schmelztemperatur des Lotes herabgesetzt. Im vorliegenden Fall wurde Bismuth dafür eingesetzt. Ein zweiter, nach Gewichtsprozenten kleinerer Bestandteil ist ein Stoff, der sich im Zinn nicht löst, wodurch beim Abkühlen vom flüssigen in den festen Zustand Kristallisationskeime entstehen, die ein feines Gefüges bewirken. Hier wurde Kupfer verwendet. Aus dem Diagramm nach FIG 1 ist das Streuverhalten der jeweiligen Legierung zu ersehen und für eine bestimmte Geometrie des Schmelzleiters, mit einer Engstelle vor dem Lot, auch die Zeit bis zum Ansprechen und bis zum Abschalten. Diese Zeiten können für eine vorgesehene Strombelastung und bei Einsatz einer bestimmten Legierung für das Lot durch die Geometrie des Schmelzleiters und ggf. die Art und Bemessung einer Engstelle vor dem Lot stark beeinflusst werden.
Als gut geeignet haben sich Sicherungseinsätze mit einer Lotsubstanz des Schmelzleiters aus Zinn-Bismuth-Kupfer-Legierung, aus Zinn-Indium-Kupfer-Legierung und aus Zinn-Bismuth-Eisen-Legierung erwiesen.
Als besonders günstig hat sich eine Zinn-Legierung mit einem Anteil von 3 % bis 40 % Bismuth und mit 0,3 % bis 5,0 %, jeweils Gewichtsprozente, Kupfer erwiesen. Insgesamt bei einem Anteil von Zinn als Differenz auf 99,5 %, Rest übliche Verunreinigungen.
Als günstig erwiesen hat sich auch eine Zinn-Indium-Kupfer-Legierung mit den Bestandteilen im Verhältnis und nach Gewichtsprozenten: Sn von 70 % bis 96 %, In von 3 % bis 30 %, Cu von 0,3 % bis 5,0 %.
Unter den Zinn-Bismuth-Kupfer-Legierungen sind solche besonders günstig, deren Anteile, jeweils in Gewichtsprozent, in nachstehendem Bereich liegen:
  • Sn von 89 % bis 96 %,
  • Bi von 3 % bis 10 % und
  • Cu von 0,8 % bis 2,3 %.
    • Unter den Zinn-Bismuth-Kupfer-Legierungen zeigen besonders wenig Streuung und ein in der Praxis besonders vorteilhaftes Ansprechverhalten jene mit einem Anteil in Gewichtsprozente von:
  • Sn von 69 % bis 89 %,
  • Bi von 10 % bis 30 %,
  • Cu von 0,3 % bis 1,0 %.
  • Insgesamt 99,5 %, Rest übliche Verunreinigungen.
    • In FIG 2 sind für einen Schmelzleiter gleicher geometrischer Konfiguration eine unterbrochene Engstelle vor dem Lotdepot wiedergegeben, jeweils in Vergrößerung, wobei die größte Breite des Schmelzleiters in Natur 14 mm beträgt. In der linken Abbildung wurde bei einem Kupferschmelzleiter zum Vergleich ein Lot aus Zinn-Bismuth mit etwa 75 % Zinn und 25 % Bismuth verwendet. In der rechten Abbildung der FIG 2 ist für eine Zinn-Bismuth-Kupfer-Legierung bei 25 % Bismuth und 0,8 % Kupfer und einem Anteil von Zinn von 73,7 %, insgesamt 99,5 %, bei 0,5 % üblichen Verunreinigungen, die Situation nach Unterbrechung des Schmelzleiters durch die Loteinwirkung wiedergegeben. Man kann sich vorstellen, dass Lot und angegriffener Schmelzleiter im Schliffbild ein feines Gefüge und saubere Konturen aufweisen. Der Energieumsatz beim Abschmelzen des Schmelzleiters wird somit gering gehalten und die Entstehung von Wärmerissen vermieden.
    Das Verhalten der vorgesehenen Dreistofflegierungen kann durch eine Oxidhaut auf dem Lot im Lotdepot und/oder auf dem Schmelzleiter, zumindest in der Umgebung des Lotdepots, weiter gefördert werden. Durch eine derartige Oxidhaut kann man ein Abfließen des schmelzenden Lots beim Ansprechen des Schmelzleiters im Sicherungseinsatz verhindern. Diese Maßnahme, eine Oxidhaut gezielt einzusetzen, lässt sich allgemein bei Loten einsetzen, die nicht von Haus aus ortsbeständig sind, unabhängig vom üblichen Aufbau des Lotes bzw. der als Lot dienenden Legierung.
    Eine derartige Oxidhaut kann thermisch oder chemisch gebildet sein. Zur thermischen Oxidation kann das Lot und/oder der Träger in oxidierender Atmosphäre behandelt werden. Man kann gezielt mit örtlicher Wärmeeinwirkung, beispielsweise durch eine Klamme, arbeiten.
    Für eine chemische Behandlung eignen sich zum Lot bzw. oder zum Träger affine Substanzen. So kann bei einem Träger auf der Basis von Kupfer der Schmelzleiter mit einer Natrium-Sulfid-Lösung behandelt werden. Dies kann im einfachsten Fall durch Aufpinseln oder durch saugfähige und mit der affinen Substanz getränkte Rollen erfolgen, die über den Schmelzleiter an der gewünschten Stelle hinwegrollen. Um ein Ausfließen des Lotes noch sicherer zu verhindern, genügt es, nur im Bereich des Lotes und der angrenzenden Bereiche des Trägers eine Oxidation vorzunehmen.
    Cadmiumfreie Lotwerkstoffe für Sicherungseinsätze können vorteilhaft eine Zinn-Bismuth-Kupfer-Legierung, eine Zinn-Indium-Kupfer-Legierung oder eine Zinn-Bismuth-Eisen-Legierung sein. Hierbei ist es ohne Berücksichtung einer geometrischen Konfiguration des Schmelzleiters günstig, wenn die Anteile wie folgt vorliegen, jeweils in Gewichtsprozent:
  • Bismuth 10 % bis 30 %,
  • Kupfer 0,3 % bis 1,0 %,
  • zusammen mit Zinn 99,5 %, Rest Verunreinigungen.

    • Claims (16)

    1. Sicherungseinsatz, insbesondere für Niederspannungs-Hochleistungs-Sicherungen, NH-Sicherungen, der zumindest einen Schmelzleiter mit einer Lotsubstanz in einem Lotdepot eines Trägers aufweist, wobei das Lot auf der Basis von Zinn und der Träger auf der Basis von Kupfer gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot als wirksame Substanz eine Zinn-Legierung mit zwei weiteren Bestandteilen enthält, wobei ein erster, nach Gewichtsprozenten größerer Bestandteil, der aber nach Gewichtsprozenten kleiner ist als der Anteil der Grundsubstanz Zinn, danach ausgewählt ist, die Schmelztemperatur des Lotes herabzusetzen und ein zweiter nach Gewichtsprozenten kleinerer Bestandteil ein Stoff ist, der sich im Zinn nicht löst, wodurch beim Abkühlen vom flüssigen in den festen Zustand Kristallisationskeime entstehen, die ein feines Gefüge bewirken.
    2. Sicherungseinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lotsubstanz des Schmelzleiters eine Zinn(Sn)-Bismuth(Bi)-Kupfer(Cu)-Legierung, eine Zinn-Indium(In)-Kupfer-Legierung oder eine Zinn-Bismuth-Eisen-Legierung ist.
    3. Sicherungseinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zinn(Sn)-Bismuth(Bi)-Kupfer(Cu)-Legierung ist, die Bestandteile im Verhältnis nach Gewichtsprozenten enthält: Sn von 60 % bis 96 %, Bi von 3 % bis 40 %, Cu von 0,3 % bis 5,0 %, insgesamt 99,5 %, Rest übliche Verunreinigungen.
    4. Sicherungseinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zinn(Sn)-Indium(In)-Kupfer(Cu)-Legierung ist, die Bestandteile im Verhältnis nach Gewichtsprozenten enthält: Sn von 70 % bis 96 %, In von 3 % bis 30 %, Cu von 0,3 % bis 5,0 %, insgesamt 99,5 %, Rest übliche Verunreinigungen.
    5. Sicherungseinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lotsubstanz eine Zinn-Bismuth-Kupfer-Legierung ist, mit den Bestandteilen im Verhältnis nach Gewichtsprozenten: Sn von 89 % bis 96 %, Bi von 3 % bis 10 %, Cu von 0,8% bis 2,3 %, insgesamt 99,5 %, Rest übliche Verunreinigungen.
    6. Sicherungseinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lotsubstanz eine Zinn-Bismuth-Kupfer-Legierung ist, mit den Bestandteilen im Verhältnis nach Gewichtsprozenten: Sn von 69 % bis 89 %, Bi von 10 % bis 30 %, Cu von 0,3 % bis 10 %, insgesamt 99,5 %, Rest übliche Verunreinigungen.
    7. Sicherungseinsatz, insbesondere für Niederspannungs-Hochleistungs-Sicherungen, NH-Sicherungen, alternativ auch nach Anspruch 1, der zumindest einen Schmelzleiter mit einem Lotwerkstoff in einem Lotdepot eines Trägers aufweist, wobei das Lot auf der Basis von Zinn und der Träger auf der Basis von Kupfer gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot, als Lotwerkstoff in einem Lotdepot eines Trägers, und bzw. oder der Träger mit einer Oxidhaut versehen ist.
    8. Sicherungseinsatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidhaut thermisch gebildet ist.
    9. Sicherungseinsatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidhaut chemisch gebildet ist.
    10. Verfahren zur Herstellung eines Sicherungseinsatzes nach Anspruch 9, wobei der Schmelzleiter mit einem Lotwerkstoff in einem Lotdepot eines Trägers versehen ist und das Lot und/oder der Träger einer thermischen Behandlung in oxidierender Atmosphäre unterzogen wird.
    11. Verfahren zur Herstellung eines Sicherungseinsatzes nach Anspruch 9, wobei der Schmelzleiter mit einem Lotwerkstoff in einem Lotdepot eines Trägers versehen ist und das Lot und/oder der Träger mit einer zum Lot und bzw. oder Träger affinen Substanz behandelt wird.
    12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Sicherungseinsatz mit einem Lot auf der Basis von Zinn und einem Träger auf der Basis von Kupfer der Schmelzleiter mit einer Natrium-Sulfid-Lösung behandelt wird.
    13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine zum Lot und/oder Träger affine Substanz zwischen saugfähigen und mit der affinen Substanz getränkten Rollen erfolgt.
    14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidation nur im Bereich des Lotes und der angrenzenden Bereiche des Trägers ausgebildet wird.
    15. Lotwerkstoff für Sicherungseinsätze, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bestehend aus einer Zinn-Bismuth-Kupfer-Legierung, einer Zinn-Indium-Kupfer-Legierung oder einer Zinn-Bismuth-Eisen-Legierung.
    16. Lotwerkstoff nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zinn(Sn)-Bismuth(Bi)-Kupfer(Cu)-Legierung die Anteile nach Gewichtsprozenten aufweist: Bi 10 % bis 30 %, Cu 0,3 % bis 1,0 %, insgesamt mit Zinn 99,5 %, Rest übliche Verunreinigungen.
    EP00119932A 2000-09-13 2000-09-13 Sicherungseinsatz, Verfahren zu seiner Herstellung und Lotsubstanz Withdrawn EP1189252A1 (de)

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