TW201837951A - 熱敏動作元件 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種熱敏動作元件，其是採用含有錳的合金的熱敏動作元件，且其所含有的錳難以被腐蝕，熱敏動作元件具有：具有含錳表面的熱敏動作元素、和覆蓋所述含錳表面的鍍層。
Description
本發明是有關於一種熱敏動作元件。
作為熱敏動作元件，已知雙金屬元件等包層材料。雙金屬元件具有雙金屬的片狀部件，其是在自身超過特定溫度而變為高溫的情況下，或者在其周圍的空氣溫度變高，雙金屬元件超過特定溫度而變為高溫的情況下，會變形的元件。雙金屬元件能夠例如，納入電氣裝置等，而用作保護元件。
具體而言，作為納入有這樣的雙金屬元件的保護裝置，列舉有下述專利文獻1所開示的保護裝置。這樣的保護裝置在設置於具有端子的樹脂基體的空間內，配置有PTC元件、雙金屬元件以及臂，事先設置了上板的樹脂蓋部配置在樹脂基體上，在該狀態下，樹脂基體與樹脂蓋部藉由黏著劑或是超聲波焊接被黏著為一體。雙金屬元件在電氣裝置由於過電流或是其他理由而變為異常高溫時動作，斷開觸點，切斷電流。 [現有技術文獻]
[專利文獻] [專利文獻1] 專利公開2005-203277號公報
[發明所要解決的問題] 如上所述的傳統保護裝置在關鍵元件由於過電流或是其他的理由而超過規定溫度時動作，斷開端子與臂的觸點，切斷電流。這時，為了確實地切斷電流，斷開端子的觸點與臂的觸點之間的距離最好盡可能大。然而，隨著近年的電子機器的小型化，所使用的雙金屬元件也變小，難以在動作時確保較大的觸點間距離。
本發明人想到，為了確保動作時的觸點間距離，藉由使用在高膨脹層採用含有熱膨脹係數較大的錳的合金的雙金屬元件，來增大雙金屬元件的彎曲係數。然而，根據進一步研究的結果，發現錳易被腐蝕，若雙金屬元件中的錳被腐蝕，則雙金屬元件的厚度增加，由於該厚度的增加，會產生雙金屬元件頂起臂而斷開觸點的問題。 [解決問題的技術手段]
本發明的目的在於，提供一種熱敏動作元件，其是採用含有錳的合金的熱敏動作元件，且其所含有的錳難以被腐蝕。
本發明人為了解決上述的問題而認真研究的結果為，想到能夠藉由用電鍍覆蓋熱敏動作元件（具有代表性的是雙金屬元件）整體，來防止熱敏動作元件中的錳的腐蝕，從而完成了本發明。
根據本發明的第一主旨，提供一種熱敏動作元件，具有：具有含錳表面的熱敏動作元素；以及覆蓋所述含錳表面的鍍層。
根據本發明的第二主旨，提供一種具有上述的熱敏動作元件的保護裝置。 [發明的效果]
根據本發明，藉由用鍍層覆蓋具有含錳表面的熱敏動作元素的含錳表面，能夠防止錳與腐蝕性物質接觸而腐蝕。
本發明的熱敏動作元件具有：具有含錳表面的熱敏動作元素；以及覆蓋所述含錳表面的鍍層。
熱敏動作元素是指，藉由感知溫度而動作的元素，即形狀根據溫度發生相應變化的元素。
含錳表面是指，錳原子露出的表面。含錳表面除了存在於熱敏動作元件的主表面的錳原子露出的表面以外，也包括存在於熱敏動作元件的側面（例如，在雙金屬元素的情況下，衝壓原料的包層材料後的截面部）的錳原子露出的部分。
在具有含錳表面的熱敏動作元素中，含錳表面可以遍及整體，或也可以僅存在於一部分。
作為熱敏動作元素的例子，列舉有貼合熱膨脹係數不同的多層元素（即所謂的包層材料）和形狀記憶合金等。
在較佳的方式中，熱敏動作元素是貼合熱膨脹係數不同的多層的包層材料。在特別較佳的方式中，熱敏動作元素是雙層的包層材料，即所謂的雙金屬元素。
在上述包層材料中，層的數量並不特別受限，例如，其可以為兩層以上，較佳為二~五層，更較佳為兩層或是三層。具有代表性的包層材料是雙金屬元素。
在上述包層材料中，形成各層的材料可以是相同的材料，也可以是不同的材料，但至少兩層是由具有不同的熱膨脹係數的材料形成。
在上述的層中，至少一層是由含有錳的合金形成。含有錳的合金最好是例如Ni-Mn-Fe合金、Mn-Ni-Cu合金等。
上述含有錳的合金中Mn含有量並不特別受限，例如，其可以為0.1質量%以上90質量%以下，較佳為1.0~70質量%，更較佳為5~60質量%，進一步較佳為20~50質量%。
作為形成其他的各層的材料，列舉有例如鐵、鎳、銅、銀、金、鋁、鋅、鉻、鈷、鉬、鈦、錫等，以及這些金屬的合金，例如Ni-Fe合金、Cr-Fe合金、Ni-Cr-Fe合金、Ni-Co-Fe合金、Ni-Cr合金、Ni-Cu合金、Ni-Mo-Fe合金、Cu-Zn合金、Ag-Cu合金、Ag-Sn合金、Zn-Cu合金等。
在較佳的方式中，形成其他的層的材料可以為銅、鎳、Ni-Fe合金、Cu-Zn合金、Ni-Cu合金，或是Ni-Cr-Fe合金。
包層材料中各層的形狀並不特別受限。在一個方式中，包層材料可以是全面貼合各層的形狀。在該情況下，層可以為多層，也可以為例如兩層、三層或是四層（分別參照圖1（a）、圖1（b）、圖1（c））。在別的方式中，包層材也可以是在一層表面的一部分上，貼合其他層的形狀。在該情況下，其他層可以為一層（參照例如圖2（a）），也可以在一個主表面上貼合兩層（參照例如圖2（b）），或者分開的主要面上各貼合一層共貼合兩層（參照圖2（c））。圖中，符號1~4分別表示構成包層材料的層。
各層的厚度並不特別受限，例如，其可以為0.01mm以上1.0mm以下，較佳為20~100μm，更較佳為20~50μm，進一步較佳為25~35μm。
包層材料整體的厚度並不特別受限，例如，其可以為0.02mm以上2.0mm以下，較佳為30~200μm，更較佳為40~80μm，進一步較佳為50~70μm。
上述熱敏動作元素的形狀並不特別受限，例如，其平面形狀可以是多邊形（例如矩形、梯形、三角形等）、圓形、橢圓形，或者組合這些形狀而成的形狀，其截面形狀也可以是多邊形（例如四邊形）、圓形、楕圓形，或是組合這些形狀而成的形狀。
在一個方式中，上述熱敏動作元素具有四邊形或是圓形的平面形狀，其一邊或是直徑較佳為50mm以下，更較佳為30mm以下，其可以為例如5mm以上30mm以下，或是10mm以上30mm以下。
在較佳的方式中，上述的熱敏動作元素是具有Ni-Fe合金的層作為具有低熱膨脹係數的層，且具有Ni-Mn-Fe合金或是Mn-Ni-Cu合金的層作為具有高熱膨脹係數的層的雙金屬元素。
上述鍍層形成在上述熱敏動作元素的含錳表面上。上述鍍層覆蓋熱敏動作元素的含錳表面即可，不含錳的表面也可以不被鍍層覆蓋。
在一個方式中，熱敏動作元素的整體被鍍層覆蓋。由於用鍍層覆蓋整體，因此電鍍處理更為容易。
形成上述鍍層的材料並不特別受限，例如，列舉有鎳、錫、金、銀，銅，鈀或是這些金屬的合金等。上述材料較佳為鎳、金或鈀，或是這些金屬的合金，更較佳為鎳、金、或是鈀，進一步較佳為鎳。
上述鍍層可以由單層，也可以由多層，例如兩層或是三層構成。上述鍍層最好由多層，較佳為兩層或是三層構成。
上述鍍層的厚度（多層的情況下為其合計厚度）從減小對熱敏動作元素的機能的影響的觀點來看，其最好盡可能薄，另一方面，從保護錳不與腐蝕性物質接觸的觀點來看，其最好足夠厚。上述鍍層的厚度（多層的情況下為其合計厚度）較佳為0.001μm以上10μm以下，更較佳為0.01μm~1.0μm，進一步較佳為0.05μｍ~0.8μm。
上述鍍層的同一平面內的厚度之差較佳為0.1μm以下，更較佳為0.05μm以下。藉由像這樣使鍍層的厚度均一，能夠抑制熱敏動作元件的特性的波動。
在一個方式中，在熱敏動作元素的含錳表面上存在觸擊鍍層，在其上，存在主鍍層。藉由像這樣實施觸擊電鍍，能夠更良好地進行主電鍍。
在較佳的方式中，上述觸擊鍍層是鎳觸擊鍍層，上述主鍍層是鎳鍍層。藉由採用這樣的結構，鍍層的密接性以及均一性進一步提高。
在較佳的方式中，本發明的熱敏動作元件具有：由Ni-Fe合金形成的層以及由Ni-Mn-Fe合金或是Mn-Ni-Cu合金形成的層組成的雙金屬元素；以及至少覆蓋Ni-Mn-Fe合金或Mn-Ni-Cu合金的表面的鎳鍍層，該鎳鍍層由鎳觸擊鍍層以及鎳主鍍層形成。
本發明的熱敏動作元件能夠藉由對熱敏動作元素實施電鍍處理來製造。以下，對在熱敏動作元素的含錳表面上的電鍍處理進行說明。
以往，由於錳的電鍍附著性較低，含錳表面的電鍍處理較為困難。特別是在電子部件的領域內，在對含錳表面進行電鍍處理的情況下，除了電鍍附著性較低的情況外，還存在錳發生氧化等反應，而容易使熱敏動作元件的電氣特性以及動作特性產生波動等問題。本發明人認真研究的結果為，發現藉由在主電鍍處理前適當地進行觸擊電鍍處理，能夠抑制所獲得的的熱敏動作元件的電氣特性以及動作特性的波動，並獲得密接性較高的鍍層。以下內容是對本發明所使用的電鍍處理的說明。
上述主電鍍處理在將電鍍浴的溫度保持在規定溫度範圍，例如室溫以下，例如10℃以上30℃以下，較佳為15℃以上25℃以下時進行。這樣，藉由將電鍍浴的溫度保持在規定溫度範圍，能夠抑制錳氧化所導致的黑變以及密接不良。
觸擊電鍍用的電鍍浴的pH較佳為1.0~2.0，更較佳為1.3~1.6。另外，電流密度較佳為1~10A/dm２
，更較佳為2~5A/dm２
。
觸擊鍍層較佳為鎳觸擊鍍層。鎳觸擊處理較佳可以使用胺基磺酸浴進行。
上述主電鍍處理在將電鍍浴的溫度保持在規定的溫度範圍，例如室溫以下，例如30℃以上80℃以下，較佳為40℃以上60℃以下時進行。這樣，藉由將電鍍浴的溫度保持在規定溫度範圍，能夠抑制錳氧化所導致的黑變以及密接不良。
主電鍍用的電鍍浴的pH較佳為2.0~5.0，更較佳為3.0~4.5，進一步較佳為4.0~4.5。另外，電流密度較佳為0.5~8A/dm2
，更較佳為2~5A/dm2
。
上述主電鍍處理可以進行一次，也可以進行多次，但較佳分為多次進行。即，主鍍層較佳分為多次形成。這樣，藉由將主電鍍處理分為多次，而逐漸形成主鍍層，能夠形成更均一的主鍍層。
在較佳的方式中，電鍍步驟可以含有下述預處理的一項或是多項。
預處理 （a）脫脂處理 對熱敏動作元素實施脫脂處理。脫脂處理可以與通常的電鍍步驟同樣地進行，可以使用例如鹼浸漬、乳濁進行液洗浄、電解脫脂等作業。
（b）酸洗 用酸洗淨熱敏動作元素。
作為所使用的酸，其並不特別受限，最好列舉有鹽酸、硫酸以及這些酸的混合物。最好使用有鹽酸和硫酸的混合物。
最好進行所有上述的預處理。
本發明的熱敏動作元件具有較高的彎曲係數，而且具有較高的耐環境性。因此，能夠在電子部件的保護裝置中適宜地利用。本發明也提供具有本發明的熱敏動作元件的保護裝置。
在一個方式中，如圖3以及圖4所示，本發明的保護裝置11具有：具有端子12的樹脂基體13、PTC元件14、本發明的熱敏動作元件15、臂16、上板17、以及樹脂蓋部18，在樹脂基體的空間內在端子上，PTC元件、熱敏動作元件、臂、以及上板按該順序重疊，樹脂蓋部位於覆蓋這些部件的位置，平時端子與臂處於串聯電性連接的狀態，其構成為：在雙金屬元件動作的異常時，端子的觸點19與臂的觸點20處於電切斷的狀態，另一方面，端子、PTC元件、熱敏動作元件以及臂處於按該順序串聯電性連接的狀態。
在較佳的方式中，熱敏動作元件是雙金屬元件。
本發明的保護裝置由於使用本發明的熱敏動作元件，能夠大幅彎曲，並能夠大幅拉開臂的觸點與端子的觸點間的距離。因此，本發明的保護裝置利於小型化。
在較佳的方式中，本發明的保護裝置的由樹脂基體和樹脂蓋部構成的主體部分的尺寸可以為長5.0mm以下，寬3.0mm以下，高0.9mm以下，較佳為長4.6mm以下，寬2.8mm以下，高0.85mm以下。
以上，參照圖式對本發明進行了說明，但本發明不受其限定，可以進行各種改變。 [實施例]
實施例1：本發明的熱敏動作元件的製造 作為熱敏動作元素，準備了下述的雙金屬元素。 ·BR-1（Neomax公司製造） 高熱膨脹係數側：含Mn合金（厚度：約30μm） 低熱膨脹係數側：非Mn合金（厚度：約30μm）
將上述的雙金屬元素衝壓成長2.9mm，寬2.9mm，獲得雙金屬片。對所獲得的雙金屬片進行脫脂。
接著，用鹽酸和硫酸的混合液（溫度20℃）洗浄雙金屬片，沖洗雙金屬片的表面的鏽跡等。
接著，以下述的條件，進行鎳觸擊電鍍處理。 鎳觸擊用伍茨（wood）浴 主成分：氯化鎳240g/l 添加劑：鹽酸125g/l 浴溫：20~25℃ 電流密度：2~5A/dm2
接著，以下述條件，進行主電鍍處理。 鎳電鍍用胺基磺酸浴 主成分：氯化鎳30g/l 胺基磺酸400g/l 溴化鎳40g/l 硼酸30g/l 浴溫：40~60℃ 電流密度：2~5A/dm2
藉由上述的處理，獲得雙金屬片的整體均具有鎳鍍層的本發明的熱敏動作元件。
試驗例 對上述所獲得的本發明的熱敏動作元件、以及未實施電鍍處理的雙金屬片各自12片，在溫度60℃、濕度90%的條件下實施耐環境試驗。試驗前（0小時），500小時以及100小時後，對雙金屬片的含Mn面以及非Mn面進行觀察。其結果如下表。
[表１]
如上述的結果所示，本發明的熱敏動作元件未在元件表面上發現黑變，但未實施電鍍處理的雙金屬片的含Mn面（高熱膨脹係數）側的層發生了黑變。即認為發生了氧化。根據以上的結果，確認本發明的熱敏動作元件擁有出色的耐環境性。 [產業上的利用性]
本發明的熱敏動作元件能夠適宜地利用在各種電子機器的保護裝置，特別是小型的保護裝置中。
1、2、3、4‧‧‧構成包層材料的層
11‧‧‧保護裝置
12‧‧‧端子
13‧‧‧樹脂基體
14‧‧‧PTC元件
15‧‧‧熱敏動作元件
16‧‧‧臂
17‧‧‧上板
18‧‧‧樹脂蓋部
19‧‧‧端子的觸點
20‧‧‧臂的觸點
圖1（a）~圖1（c）分別是用於說明包層材料的積層狀態的圖。 圖2（a）~圖2（c）分別是用於說明包層材料的積層狀態的圖。 圖3示意性地表示本發明的保護裝置11的立體圖。 圖4示意性地表示圖3的保護裝置11的沿著與含有直線x1
-x2
的平面垂直的面的截面圖。
Claims (9)
- 一種熱敏動作元件，具有： 具有含錳表面的熱敏動作元素；以及 覆蓋所述含錳表面的鍍層。
- 如申請專利範圍第1項所述的熱敏動作元件，其中，所述熱敏動作元素由具有不同的熱膨脹係數的兩個以上的金屬層形成。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的熱敏動作元件，其中，所述熱敏動作元素是雙金屬元素。
- 如申請專利範圍第2項或第3項所述的熱敏動作元件，其中，至少一層是含有錳的合金層。
- 如申請專利範圍第2項至第4項中任意一項所述的熱敏動作元件，其中，形成所述含有錳的合金層的合金是Ni-Mn-Fe合金或Mn-Ni-Cu合金。
- 如申請專利範圍第1項至第5項中任意一項所述的熱敏動作元件，其中，在所述熱敏動作元素的全表面上形成有鍍層。
- 如申請專利範圍第1項至第6項中任意一項所述的熱敏動作元件，其中，所述鍍層是鎳鍍層。
- 如申請專利範圍第1項至第7項中任意一項所述的熱敏動作元件，其中，所述鍍層的同一平面內的厚度的差為0.1μm以下。
- 一種保護裝置，具有如申請專利範圍第1項至第8項中任意一項所述的熱敏動作元件。
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