一種石墨烯滅弧的高壓熔斷器及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于熔斷器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用石墨烯起到滅弧作用的微型高壓熔斷器及該熔斷器的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]熔斷器是一種由熔體和支撐或保護(hù)熔體的絕緣體組成的裝置，其利用熔點(diǎn)較低的金屬材料或漿料制成金屬絲或片狀電極等作為熔體，串聯(lián)在被保護(hù)電路中，當(dāng)電路或電路中的設(shè)備過載或發(fā)生故障時，熔體因發(fā)熱而被瞬時熔斷，從而切斷電路，達(dá)到保護(hù)電路或設(shè)備的目的。隨著熔斷器微型化的發(fā)展，熔體的分?jǐn)喟踩珕栴}逐漸成為高電壓大電流應(yīng)用時需要考慮的重點(diǎn)因素。在故障電流過大或短路斷開的瞬間，熔體上會產(chǎn)生能量強(qiáng)大的電弧，如果熔體附近沒有設(shè)置熄滅此種電弧的材料，熔斷器就會燃燒甚至有產(chǎn)生爆炸的危險(xiǎn)，輕則燒毀電路中其他貴重元件，重則甚至?xí)螂娀∫及l(fā)生火災(zāi)、危及人身安全。
[0003]現(xiàn)有熔斷器一般在熔斷器內(nèi)設(shè)置空腔，空腔內(nèi)填充滅弧材料來實(shí)現(xiàn)滅弧效果，提高安全性，但現(xiàn)有滅弧材料的效果并不理想，且工藝較為復(fù)雜，性價比低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明旨在將石墨烯應(yīng)用在熔斷器中起到滅弧作用。石墨烯是一種自石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，具有一系列新奇的物理性質(zhì)。石墨烯只有一個碳原子的厚度，結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，但石墨烯自身無法作為滅弧材料填充使用。本發(fā)明突破常規(guī)思維，將浸漬有石墨烯溶液的絕緣紙為基體的滅弧墊片應(yīng)用在特殊設(shè)計(jì)的熔斷器中，達(dá)到極佳的滅弧防爆效果。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種石墨烯滅弧的高壓熔斷器，包括絕緣管殼和金屬熔體，所述絕緣管殼內(nèi)設(shè)有貫通孔，所述金屬熔體穿過貫通孔懸空置于絕緣管殼中，所述絕緣管殼兩端分別設(shè)有內(nèi)部端帽和外部端帽，所述外部端帽壓合在內(nèi)部端帽外，所述內(nèi)部端帽與絕緣管殼之間設(shè)有滅弧墊片，所述滅弧墊片為浸漬有石墨烯溶液的絕緣墊片，所述金屬熔體兩頭分別穿過滅弧墊片和內(nèi)部端帽、并通過焊錫固定在內(nèi)部端帽外側(cè)。
[0006]進(jìn)一步的，所述金屬熔體在絕緣管殼中平行設(shè)置。
[0007]進(jìn)一步的，所述金屬熔體在絕緣管殼中對角設(shè)置。
[0008]進(jìn)一步的，所述絕緣管殼兩端具有縮口。
[0009]進(jìn)一步的，所述絕緣墊片由以下材料中的一種制成:紅鋼紙、青稞紙、牛皮紙。
[0010]進(jìn)一步的，所述內(nèi)部端帽和外部端帽為銅質(zhì)端帽。
[0011]本發(fā)明還提供了石墨烯滅弧的高壓熔斷器的制造方法，包括如下步驟:
石墨烯溶液制備:將石墨烯粉末和溶劑混合后，對其先進(jìn)行Ih?6h超聲處理，隨后進(jìn)行
0.5h~3h磁力攪拌，再進(jìn)行Ih?6h超聲處理，得到澄清溶液；
滅弧墊片處理:將合適大小的絕緣紙浸泡在由石墨烯溶液制備步驟得到的石墨烯溶液中2h~24h，使絕緣紙上均勻布滿石墨烯晶體，然后在溶劑沸點(diǎn)附近溫度加熱烘干，得到需要的滅弧墊片；
內(nèi)部端帽組裝:將一滅弧墊片放于產(chǎn)品的一側(cè)內(nèi)部端帽中，然后將該端帽連同滅弧墊片一同壓入到絕緣管殼一端部，再將另一滅弧墊片放于產(chǎn)品的另一側(cè)內(nèi)部端帽中，將另一端帽連同另一滅弧墊片一同壓入到絕緣管殼另一端；
金屬熔體焊接:將金屬熔體穿過滅弧墊片、內(nèi)部端帽與絕緣管殼，采用焊錫將金屬熔體焊接在內(nèi)部端帽外側(cè)；
外部端帽組裝:將產(chǎn)品的外部端帽壓合到絕緣管殼兩端，外部端帽包住內(nèi)部端部。
[0012]進(jìn)一步的，所述石墨稀溶液的濃度為0.5mg/ml?10mg/ml。
[0013]進(jìn)一步的，溶劑包括水溶液、N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液、二甲基甲酰胺(DMF)溶液中至少一種或兩種以上的混合溶液。
[0014]進(jìn)一步的，滅弧墊片和內(nèi)部端帽在內(nèi)部端帽組裝步驟之前在合適位置預(yù)先形成孔洞。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
本發(fā)明將吸附有石墨烯的滅弧墊片置于絕緣管殼熔斷器兩端帽的內(nèi)層，一方面防止了兩端帽間的持續(xù)拉弧，并可以承受爆炸壓力對端帽的沖擊;另一方面，通過石墨烯的超大比表面積和導(dǎo)熱系數(shù)來吸附并快速冷卻金屬熔體斷開時產(chǎn)生的金屬蒸汽，從而保證了熔斷器可以在更高電壓下安全工作。另外，本發(fā)明由于采用雙銅帽外焊工藝，解決了產(chǎn)品內(nèi)部焊接無法避免地需要使用高溫鉛焊錫的問題，使產(chǎn)品可以完全無鉛化。
【附圖說明】
[0016]圖1為實(shí)施例一提供的石墨烯滅弧的高壓熔斷器結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為實(shí)施例二提供的石墨烯滅弧的高壓熔斷器結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為實(shí)施例三提供的石墨烯滅弧的高壓熔斷器結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為實(shí)施例四提供的石墨烯滅弧的高壓熔斷器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]附圖標(biāo)記列表:
1-絕緣管殼，2-金屬熔體，3-兩滅弧墊片，4-兩內(nèi)部端帽，5-兩外部端帽，6-焊錫，7-貫通孔。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下將結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，應(yīng)理解下述【具體實(shí)施方式】僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0019]實(shí)施例一:
圖1為本發(fā)明所述的石墨烯滅弧高壓熔斷器的縱向剖面圖，該熔斷器的結(jié)構(gòu)包括絕緣管殼1、金屬熔體2、兩滅弧墊片3、兩內(nèi)部端帽4、兩外部端帽5和焊錫6。絕緣管殼I具有貫通孔7，兩內(nèi)部端帽4套在絕緣管殼I兩端，兩滅弧墊片3分別設(shè)置在兩內(nèi)部端帽4和絕緣管殼I兩端之間，內(nèi)部端帽4將滅弧墊片3固定在絕緣管殼I兩端面上。金屬熔體2橫向穿過貫通孔，懸空置于絕緣管殼I中，金屬熔體2兩頭分別穿過滅弧墊片、內(nèi)部端帽4，在內(nèi)部端帽4外側(cè)采用焊錫6將金屬熔體2固定在內(nèi)部端帽4上，如此，兩端內(nèi)部端帽4通過金屬熔體2形成電連接。顯然，為了令金屬熔體能夠順利穿出，滅弧墊片3和內(nèi)部銅帽4相應(yīng)位置上應(yīng)形成一定尺寸的孔洞，孔洞的尺寸可根據(jù)金屬熔體2的尺寸和制作難度進(jìn)行調(diào)整。兩外部端帽5分別壓合并覆蓋在兩內(nèi)部端帽4外，位于絕緣外殼I的兩端最外部。
[0020]具體的說，滅弧墊片3由絕緣紙浸漬到石墨烯溶液中并干燥后得到，石墨烯溶液的濃度為0.5mg/ml-10mg/ml。絕緣紙為紅鋼紙、青稞紙、牛皮紙等絕緣阻燃類紙，厚度為0.2mm?1mm，絕緣紙尺寸與內(nèi)部端帽內(nèi)部尺寸一致。絕緣管殼I優(yōu)選為方形或圓形管狀結(jié)構(gòu)，可以采用如陶瓷、玻璃或PCB等絕緣材料制成。金屬熔體2可以采用金屬絲材或金屬片狀帶材。金屬熔體2在焊接到內(nèi)部端帽4外側(cè)時，兩端焊接采用同一方向，金屬熔體2穿出兩內(nèi)部端帽的高度一致，使得金屬熔體2與絕緣管殼