NO120655B - - Google Patents

Description

Ternær legering for anvendelse i smeltesikringer.

Oppfinnelsen angår legeringer med lavt smeltepunkt, og mer spesielt en ternær legering for smeltesikringer for anvendelse som varmebeskyttende utstyr for elektriske kretser.

En type beskyttende utstyr som er utstrakt anv-endt, f.eks.

i ballastmotstander for fluorescerende lys, er den smeltetråd som utgjores av et stykke av en egnet legering med lavt smeltepunkt.

Slike smeltetråder er underkastet strenge temperatur-tidskrav og

må kunne smelte hurtig ved en nærmere angitt temperatur for der-

ved å falle ut av og bryte en krets dersom kritiske betingelser oppstår.

For imidlertid å være korikuransedyktig må en smeltetråd

være istand til å holde den elektriske krets hvori den anvendes, i drift inntil den maksimalt tillatelige temperatur nåes.

Kort sagt må e-n smeltetråd eller den legering hvorfra den er fremstilt, for å være egnet i ethvert henseende gjennomgå en hurtig og praktisk talt isoterm faseovergang fra fast til flytende form.

Dessuten må legeringen ha en tilfredsstillende mekanisk styrke og god motstandsevne overfor dannelse av overflatefilmer som hoved-sakelig dannes ved oxydasjon, slik at den onskede respons overfor kritiske temperaturforandringer ikke påvirkes i uheldig grad.

For at en legering skal være tilfredsstillende for anvendelse som en smeltetråd må legeringen med andre ord være i det vesentlige fast og ha.begrenset ekspansjon eller kontraksjon inntil omgivelses-temperaturen mår en på forhånd bestemt hoyde. På dette tidspunkt må legeringen hurtig og praktisk talt isotermt gå over i flytende form, falle ut av kretsen og således bryte denne.

Dannelsen av overflatefilmer kan selvfolgelig lett forandre en smeltetråds smelteegenskaper. For å unngå et for tidlig brudd i kretsen på grunn av tillatelige temperatursvingninger under det kritiske punkt og for å hindre utslag ved en temperatur rett under dette punkt må legeringen dessuten gjennomgå en skarp faseforandring slik at smeltetråden holder seg uforandret praktisk talt opp til smeltepunktet, men ikke utover dette.

Det er derfor nddvendig at en smeltetrådlegering har en eutektisk eller praktisk talt eutektisk sammensetning som,,hvilket er velkjent, har en isoterm eller praktisk talt isoterm faseovergang fra fast til flytende form.

I ikke-eutektiske sammensetninger kan en gjentatt termisk pendling over og under smeltepunktet forårsake utskillelse av elementer og gradvis frandring av smelte- og storkningsegenskapene. Innen det område av teknikken som foreliggende oppfinnelse befatter seg med, er imidlertid en slik pendling og de derav medfølgende problemer uten betydning da en smeltetråd selvfolgelig vrakes efter én eneste pendling.

Det temperaturområde innenfor hvilket en legering smeller, kan betegnes som en funksjon av forskjellen mellom elementbestanddelenes krystalliseringshastigheter, mens faseovergangstiden kan uttrykkes som en funksjon av de forskjellige krystalliseringshastigheter

sammen med den spesielle sammensetnings latente smeltevarme.

En legerings smeltepunkt har imidlertid tilsynelatende ingen sammenheng med de enkelte legeringsbestanddelers smeltepunkter,

og det er også meget vanskelig å forutsi med noen grad av n6y-aktighet den numeriske verdi til en legerings latente smeltevarme bare ved å gå ut i fra egenskapene til de enkelte legeringselementer.

Det vil derfor fremgå at det ikke er mulig å folge noen logiske trinn for å komme frem til en eutektisk eller praktisk talt eutektisk sammensetning som tilfredsstiller meget begrensede og noyaktig temperatur- tidskrav. Selv om en legering kan vise seg å være ideell hva gjelder dens smeltepunkt, kan det hende at den er uaksepterbar med hensyn til faseovergangstiden. Dersom smeltingen er for treg, vil en sikring eller smeltetråd ikke nødvendigvis oppfylle sin beskyttende funksjon på grunn av at den ikke faller ut av kretsen på onsket måte.

Ved foreliggende oppfinnelse tilveiebringes smeltbare legeringer med alle onskeligeegenskaper og, hvilket er mest betydningsfullt,

med onskede smeltepunktstemperaturer samtidig med egnede, hurtige og fullstendige faseovergangsegenskaper.

Oppfinnelsen angår derfor en ternær legering med hurtig og praktisk talt isoterm faseovergang fra fast til flytende form, for anvendelse i smeltesikringerjog legeringen er særpreget ved at den består av en i det vesentlige eutektisk sammensetning av indium og tinn og av en rest som utgjores av ca. 1,3$ solv og har et smelte-. punkt av 113,8+ 1°C, eller av ca. 0,17 % kobber og har et smeltepunkt av 117,6<+> l°C.

Den mest foretrukne legering har folgende omtrentlige sammensetning: 51,<*>+ % In, if7,3 % Sn og 1,3 % Ag.

Ved utviklingen av legeringene ifolge oppfinnelsen ble f5rst det binære system indium-tinn undersokt. Det ble da fastslått at selv om den eutektiske sammensetning for dette binære system var særpreget ved et smeltepunkt og en faseovergangstid som tilfreds-stilte de gjeldende krav til "temperatur-tid" forholdet, vill9

denne eutektiske sammensetning ikke på tilfredsstillende måte kunne imotekomme de strengere krav som med sikkerhet kan ventes å bli stilt i den nærmeste fremtid.

Undersøkelser ble folgelig fortsatt ved å tilsette forholdsvis små prosentuelle mengder av elementer fra gruppen IB i det periodiske system til eutektikumet a<y> In-Sn.

Det viste seg at kobber ga en bestemt nedsettelse av smelte-

punktet mens solv hadde en ennu mer onskelig virkning.

Ved å utfore egende forsok viste det seg at den nye ternære legering av In-Sn-Ag smeltet ved en temperatur av 113,8+ 1°C og at dens faseovergang var avsluttet innenfor de aksepterbare tids-begrensninger som gjelder for smeltetråder.

En metallografisk undersokelse av en prove av den nye legering tilkjennega dessuten at den hadde en i det vesentlige homogen sammensetning over hele tverrsnittet, og dette tydet på at legeringen hadde en eutektisk eller praktisk talt eutektisk sammensetning.

Den virkelige eutektiske sammensetning er selvfolgelig den

mest foretrukne for oppnåelse av en onskelig, ren isoterm overgang, men det er blitt fastslått at for det berorte formål kan legeringen ha den nevnte omtrentlige sammensetning og fremdeles smelte ved en temperatur innenfor det foreskrevne område.

En smeltetråd fremstilt fra det nye materiale har vist seg

å ha en tilfredsstillende mekanisk styrke for anvendelsesformålet,

og den hadde også en god motstandsevne overfor overflatefilm-dannelse (ved oxydasjon).

Den nye ternære legering av In-Sn-Ag er derfor i alle henseen-der meget godt egnet for anvendelse ved fremstilling av smeltetråder, og en tilsetning av ca. 0,17 % kobber til In-Sn-eutektikumet gir en legering som er egnet for anvendelse ved fremstilling av smeltetråder med et smeltepunkt av 117,6°C+ 1°C.

Det ansees ikke som nddvendig nærmere å komme inn på frem-stillingen av disse nye legeringer da denne ikke medforer noen spesielle problemer. Imidlertid må legeringsbestanddelenes renhet taes i betraktning.

De opprinnelige forsok ble således utfort ved å anvende legeringselementer med en renhet av 99,9999$» men senere forsok har vist at en renhet av 99?99$ er aksepterbar.

Den ternære legering ifolge oppfinnelsen kan bearbeides til en hvilken som helst onsket utformning for anvendelse som en smeltetråd.

Claims (1)

1. Ternær legering med hurtig og praktisk talt Isoterm faseovergang fra fast til flytende form,for anvendelse i smeltesikringer, karakterisert ved at den består av en i det vesentlige eutektisk sammensetning av indium og tinn og av en rest som utgjores av ca, 1,3 % solv og har et smeltepunkt av 113,8+ 1°C, eller av ca. 0,17 % kobber og har et smeltepunkt av 117,6+ 1°C.