熔断器用高纯锡带的研制及横向厚差控制

许百胜

(浙江省冶金研究院，浙江杭州310030)

通常所用的熔断器一般都采用合金丝(线)作熔断丝。当特殊环境有特殊需要时，如大电流温控较严的熔断器，则需要使用镀锡铜箔座位熔断材料，该工艺在铜箔上逐步镀锡，冲压成形后来代替一般的合金丝(线)，因此，对几何尺寸要求严格，材料要求也较高，而目前国内使用的铜箔和锡带都从德国、日本进口。进口材料不仅价格昂贵，而且供货也不方便。为了替代进口，降低成本，扩大国产化，作者与使用厂家合作研制了熔断丝用高纯锡带，该产品使用效果良好，能满足现有工艺要求，已投入正常生产。

1 高纯锡带主要尺寸要求和 RoHS要求

8.38 ×0.25±0.015mm Pb＜100ppm

6.25 ×0.23±0.015mm Pb＜100ppm

注:RoHS为电子电气设备中有害物质的使用限制。

2 试验

2.1 试验材料

选用“TIANTI”牌高纯锡锭，熔点为232℃，比重为7.28g/cm3，化学成分见表1。

表1 高纯锡锭化学成分(﹪)

2.2 工艺流程

(1)熔炼

①设备:30KW电炉(6#);

②控制温度:小于500℃;

③时间:加热时间1～2小时;

④搅拌:搅拌时间在30分钟左右，捞渣;

⑤浇铸:浇铸成Φ130×230mm圆锭。

(2)挤压用350T卧式挤压机挤成2×64×Lmm的带材

(3)轧制采用四辊精轧机，表头速度800～1200转/分，第一道轧制压下量为1mm，第二道轧制压下量为0.5mm，第三道轧制压下量为0.25mm……

3 轧制工艺研究

在现有轧制过程中，由于锡带较软，成品带经过多次检测厚度均超差，公差无法保证，不尽人意，具体数据见表2。图1为测试点(A、B、C)。

图1

表2

成品带表2数据表明出现鼓形，两边的厚度尺寸与中间的尺寸不一致，故不合格或合格率很低。由于该带对尺寸要求特别严格，尺寸的超差截面积的变化会影响熔断器的灵敏度，考虑到成品厚度控制的重要性，研究了以下两个方案控制成品厚度尺寸。

方案1:在轧制过程中，控制前、后张力(F1，F2)，如图2。

图2

用提高F2的拉力，调低转速后，检测结果见表3。

从表3数据可以看出，厚度尺寸和成品率虽然有所改进，但还是不够理想，更没有达到预期的目的，而且调低转速后会影响产量，降低产能，另外，F2太大时，带边缘会出现超皱或拉裂。

方案2:考虑到工作辊在轧制时的弹性变形，即使压下量已足够，厚度公差尺寸还是无法保证，因此特意将工作辊加工成鼓形(如图3鼓形工作辊)。

图3

表4是采用鼓形工作辊轧制的成品带厚度。试验结果表明，当工作辊圆弧的高度h≤y2成品公差值时，可以弥补弹性变形带来的影响，能控制厚度公差尺寸，所轧制的锡带达到了成品带的尺寸要求。

表4

通过两个方案比较，可以看出方案2有较大的优势。因此，熔断器用高纯锡带的轧制工艺选用方案2。

4 结论

①采用圆弧高度h≤1/2成品公差值的鼓形工作辊进行轧制，可以弥补弹性变形带来的影响，所制得锡带也符合成品带的尺寸要求;

②该产品的研制成功和国产化不仅填补了国内行业空白，还为企业减少了外汇，降低了成本，从现在的市场行情看，成本至少比进口料减少三分之一，社会效益显著。

1.《有色金属加工》2008年第6期《轧辊的热膨胀对辊型的影响》作者 张乃荣 周峥

2.《一重技术》2010年第4期《几种标高调整装置的分析与比较》作者 刘力改 赵立伟 迟爱敏