SI21705A

SI21705A - Nizkotaljiva zlitina kositra, bizmuta in antimona za talilne elemente nizkonapetostnih varovalk

Info

Publication number: SI21705A
Application number: SI200400014A
Authority: SI
Inventors: Ladislav Kosec; Milan Bizjak; Borut Kosec; Viktor Martincic
Original assignee: Eti Elektroelement Dd
Priority date: 2004-01-15
Filing date: 2004-01-15
Publication date: 2005-08-31

Abstract

Predloženi izum se nanaša na ekološko neoporečno nizkotaljivo zlitino kositra (Sn), bizmuta (Bi) in antimona (Sb), ki ima masni delež bizmuta (Bi) od 4,0% do 6,0%, antimona (Sb) od 1,0% do 3,0%, drugo pa je kositer (Sn), in njeno uporabo za talilne elemente nizkonapetostnih varovalk.

Description

Nizkotaljiva zlitina kositra, bizmuta in antimona za talilne elemente nizkonapetostnih varovalk

Področje tehnike, v katero spada izum

Predloženi izum se nanaša na nizkotaljivo zlitino kositra (Sn), bizmuta (Bi) in antimona (Sb), v nadaljevanju z oznako SnBiXXSbYY, ki je ekološko neoporečna, in na njeno uporabo za talilne elemente nizkonapetostnih varovalk.

Tehnični problem

Nizkotaljive zlitine so funkcionalna sestavina nizkonapetostnih visokozmogljivih nožastih varovalk. Če skozi varovalko teče povečan tok, se talilni element, kije vitalni del varovalke, segreje. Če temperatura preseže tališče nizkotaljive zlitine, se le-ta stali in začne na točno določenem mestu raztapljati talilni element, ki je praviloma iz bakra, srebra ali novega srebra. Čim višja je temperatura, hitrejše je raztapljanje, ki se konča s prekinitvijo (porušitvijo) talilnega elementa in prekinitvijo tokokroga.

Pri izbiri nizkotaljivih zlitin je treba upoštevati njihove fizikalno-kemične, tehnološke in ekološke lastnosti ter gospodarnost. Ob upoštevanju le-teh so možnosti izbire zlitin relativno omejene. Pokaže se, da je najprimernejša osnovna kovina zlitin kositer z izbiro ustreznih glavnih legimih elementov ter možnim dodatkom stranskih legimih elementov za korekcijo in optimiranje lastnosti zlitin.

Kot glavni legimi element sta tehnološko in ekonomsko sprejemljiva le bizmut (Bi) in indij (In). Lastnosti zlitin s tema legimima elementoma so v principu in dejansko zelo različne od tistih s kadmijem (Cd). Zato je treba priskrbeti še dodatne legime elemente, ki bi bistvene tehnološke in uporabne lastnosti novih zlitin naredile čim bolj podobne zlitini SnCd20.

Tako je obstajala potreba po novi zlitini, ki bi bila po svoji sestavi ekološko sprejemljiva, po svojih tehničnih in tehnoloških kot tudi fizikalnih lastnostih pa bi lahko nadomestila obstoječe ekološko oporečne zlitine za talilne elemente nizkonapetostnih varovalk.

Stanje tehnike

Na vsakem talilnem elementu, ki je navadno izdelan iz čistega bakra zelo ozkih toleranc (do ± 0,003 mm) in s prevodnostjo 58,8 · 10⁶ S/m, je na točno določeno pozicijo nanešen nekaj milimetrov širok sloj spajke iz zlitine kositra (Sn) in kadmija (Cd). Ta zlitina je namreč zelo pomembna za pravilno delovanje varovalke. S pravilnim razmerjem med obema elementoma se namreč doseže, da varovalka pri določenem toku preobremenitve prekine tokokrog v predpisanem času in tako zaščiti instalacijo in porabnika (transformator, motor, ...) pred uničenjem.

Znano je, daje kadmij (Cd) element, ki že v neznatnih količinah deluje zelo toksično na naravne snovi in živa bitja. V državah Evropske skupnosti je v veljavi zakonodaja, ki prepoveduje proizvodnjo, predelavo in uporabo kadmija (Cd). Najkasneje do leta 2008 je treba vse izdelke, ki vsebujejo kadmij (Cd) (barve, baterije), ali umakniti iz prodaje ali pa poiskati ustrezno nadomestilo za to težko kovino.

Znane so tudi zlitine svinca in kositra (Pb-Sn), ki pa so zaradi toksičnosti svinca prav tako škodljive za okolje.

V uporabi so tudi zlitine, ki ne vsebujejo ekološko oporečnih elementov, kot sta Cd in Pb, kot npr. kombinacije Zn-Ag-Bi-Cu in Zn-In-Al, zaradi svojih tehničnih in fizikalnih značilnosti, kot so tališče, omočljivost itd., pa so omejene le na določeno uporabo.

V EP 1 189 252 Al so opisane spajke iz zlitin na osnovi kositra (Sn) v kombinaciji z bizmutom (Bi), bakrom (Cu) in indijem (In), ki so predvsem zaradi visoke cene indija ekonomsko dvomljive.

Obstoječa tehnologija izdelave varovalk in njihovo delovanje sta prirejena obstoječi ekološko oporečni zlitini kositra (Sn) in kadmija (Cd) SnCd20, ki naj bi jo zamenjali z eno ali več ekološko neoporečnimi zlitinami, katerih tehnološke in uporabne lastnosti naj bi bile čim bolj podobne sedanjim.

Rešitev tehničnega problema

Ugotovili smo, da lahko z nizkotaljivo zlitino kositra (Sn), bizmuta (Bi) in antimona (Sb) SnBiXXSbYY v smislu izuma, ki je ekološko neoporečna in po svojih tehničnih in fizikalnih lastnostih (tališče, prevodnost, omočljivost) ustreza zahtevam za uporabo za talilne elemente nizkonapetostnih varovalk, uspešno rešimo navedene probleme.

Ekološko neoporečna nizkotaljiva zlitina kositra (Sn), bizmuta (Bi) in antimona (Sb) SnBiXXSbYY v smislu izuma po svojih tehničnih in tehnoloških kot tudi fizikalnih lastnostih popolnoma nadomesti obstoječe oporečne zlitine kositra (Sn) in kadmija (Cd) za talilne elemente nizkonapetostnih varovalk.

Prvi predmet izuma je torej nizkotaljiva zlitina kositra (Sn), bizmuta (Bi) in antimona (Sb) SnBiXXSbYY, ki ima masni delež bizmuta (Bi) od 4,0 % do 6,0 %, antimona (Sb) od 1,0 % do 3,0 %, drugo pa je kositer (Sn).

Zgoraj opisana nizkotaljiva zlitina se izdeluje v obliki končne oz. neskončne žice okroglega oz. kvadratnega prečnega prereza dimenzij (premera oz. dolžine stranice od 0,5 mm do 3,0 mm).

Drugi predmet izuma je torej zgoraj opisana nizkotaljiva zlitina v obliki končne oz. neskončne žice okroglega oz. kvadratnega vzdolžnega prereza dimenzij (premera oz. dolžine stranice) od 0,5 mm do 3,0 mm.

Tretji predmet izuma je uporaba zgoraj opisane nizkotaljive zlitine za talilne elemente nizkonapetostnih varovalk.

Claims

Patentni zahtevki

1. Nizkotaljiva zlitina kositra (Sn), bizmuta (Bi) in antimona (Sb), označena s tem, da ima masni delež bizmuta (Bi) od 4,0 % do 6,0 %, antimona (Sb) od 1,0 % do 3,0 %, drugo pa je kositer (Sn).
2. Nizkotaljiva zlitina kositra (Sn), bizmuta (Bi) in antimona (Sb) po zahtevku 1, označena s tem, da je v obliki končne oz. neskončne žice okroglega oz. kvadratnega vzdolžnega prereza dimenzij (premera oz. dolžine stranice) od 0,5 mm do 3,0 mm.
3. Uporaba nizkotaljive zlitine kositra (Sn), bizmuta (Bi) in antimona (Sb) po zahtevku 1 ali 2 za talilne elemente nizkonapetostnih varovalk.