摘要：研究了SF6型高壓斷路器用陶瓷電容器的電極與引線之間的焊接技術(shù)，采用62Sn/36Pb/2Ag錫膏及相應(yīng)的工藝措施，解決了以前用錫箔片焊接存在的工藝難控制、易堆錫、銀溶問(wèn)題以及用環(huán)氧樹(shù)脂銀導(dǎo)電膠粘接存在的導(dǎo)電膠老化問(wèn)題，獲得了工藝簡(jiǎn)單且使焊接強(qiáng)度明顯提高的焊接方法。
關(guān)鍵詞：陶瓷電容器 引線 焊接工藝
國(guó)內(nèi)某高壓開(kāi)關(guān)廠550kV級(jí)SF6型高壓斷路器是我國(guó)“七五”至“八五”計(jì)劃的重要科研項(xiàng)目，為其配套的高壓陶瓷電容器以前均采用進(jìn)口件，為降低成本，推進(jìn)該電容器國(guó)產(chǎn)化，我廠經(jīng)多年的研究，成功地開(kāi)發(fā)了550kV級(jí)SF6型高壓斷路器用高壓陶瓷電容器。該電容器(外型見(jiàn)圖1)結(jié)構(gòu)是在兩平行電極焊接φ18mm銅電極引線(簡(jiǎn)稱引線)，外涂絕緣漆，銅電極引線在電容器串聯(lián)裝配時(shí)起接觸導(dǎo)通作用，引線和電容器的焊接強(qiáng)度直接影響電容器的使用。在最初研制時(shí)，用錫焊把引線和銀電極連接，即在引線和銀電極間夾一層薄錫箔，然后加熱到230℃保溫30min使錫熔化，以達(dá)到焊接目的。此種方法因較難控制錫用量及錫熔化擴(kuò)散方向，常因錫過(guò)量，結(jié)果在銀電極表面堆錫造成電容器裝配困難。另外，引線和電極間錫擴(kuò)散不均造成引線部分虛焊，使焊接強(qiáng)度降低。過(guò)量的錫在高溫長(zhǎng)時(shí)間熔解時(shí)造成銀溶入錫中，即“銀溶”現(xiàn)象，影響到電容器的電性能及焊接強(qiáng)度。來(lái)源:www.hvsi.cn
有人曾采用有機(jī)環(huán)氧樹(shù)脂加入導(dǎo)電性銀粉即導(dǎo)電膠，把引線和電極粘連的方法。此種方法雖暫時(shí)解決了堆錫，銀溶等問(wèn)題，粘接的強(qiáng)度也暫時(shí)滿足了要求，但有機(jī)材料環(huán)氧樹(shù)脂隨著時(shí)間老化，使粘接的強(qiáng)度降低，引線在長(zhǎng)期使用中存在潛在脫落的可能，從而使斷路器在運(yùn)行中可能出現(xiàn)故障。
為解決這些問(wèn)題，我們尋找一種材料，能適合片狀引線和電極之間的連接，強(qiáng)度高，工藝簡(jiǎn)單，易控制材料用量，外形美觀，不影響電容器性能，通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，選用62Sn/36Pb/2Ag糊狀錫膏焊接定位，并多次進(jìn)行了試驗(yàn)及性能測(cè)試。
圖1陶瓷電容器外形
1工藝
錫膏主要用于表面貼裝技術(shù)，成功地把錫膏應(yīng)用在陶瓷電容器引線焊接上，我們摸索出適合電容器引線焊接可行的工藝方法，62Sn/36Pb/2Ag錫膏焊接定位時(shí)，焊接工藝曲線見(jiàn)圖2。具體操作如下：
(1)將錫膏在常溫下存放2h，使其軟化，然后用棒攪至糊狀待用；
(2)用刮板將錫膏均勻地刮到引線上，控制用量，不易過(guò)多；
(3)將引線貼緊銀面，用模具固定放入烘箱；
(4)烘箱升溫，在130℃停3～5min，再繼續(xù)升溫至200℃保溫10min，停止加熱，待自然降溫。來(lái)源:高壓開(kāi)關(guān)網(wǎng)
圖262Sn/36Pb/2Ag錫膏焊接曲線
錫膏是由鉛、錫和銀超細(xì)顆粒加入助焊有機(jī)物，由于其顆粒細(xì)，比表面增大，表面自由能降低，使熔解溫度降低，熔化時(shí)間縮短。在130℃保溫?cái)?shù)分鐘，以促進(jìn)有機(jī)成分揮發(fā)，然后升溫至200℃使Sn-Pb合金熔解，以達(dá)到焊接目的。
2 試驗(yàn)結(jié)果及討論
把分別作錫膏與導(dǎo)電膠定位的電容器進(jìn)行了對(duì)比分析試驗(yàn)，用美國(guó)RESTRVMENTT5K型拉力機(jī)測(cè)定焊接后引線端子強(qiáng)度，及兩種材料的使用對(duì)電容器電性能的影響。
2.1端子強(qiáng)度試驗(yàn)
電容器引線端子強(qiáng)度試驗(yàn)方法如圖3。我們依照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求做引線端子強(qiáng)度測(cè)試，具體結(jié)果見(jiàn)表1。
從表1數(shù)據(jù)比較中可看出，錫膏定位的引線端子強(qiáng)度要大于導(dǎo)電膠定位的端子強(qiáng)度，因?yàn)殄a膏中的Sn-Pb合金對(duì)電極的銀和引線的鉛潤(rùn)濕性強(qiáng)，焊接效果好，而導(dǎo)電膠定位是一種機(jī)械性粘連，粘接強(qiáng)度受到一定限制。錫不存在老化，因而也不會(huì)產(chǎn)生電容器在使用中存在引線脫落。
表1引線端子強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果
焊接定位后在電容器引線邊緣形成一均勻錫圈，該錫圈增加了引線和銀電極之間的焊接強(qiáng)度。以前曾對(duì)日本同類電容器進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)此種情況，但無(wú)法理解是怎樣形成的，采用錫膏這種材料焊接定位，成功地解決了此問(wèn)題，焊接后機(jī)械強(qiáng)度高，表面美觀，光潔。
圖3引線端子強(qiáng)度試驗(yàn)方法
2.2電性能影響
把用錫膏焊接引線的電容器在焊接前后進(jìn)行常規(guī)電性能測(cè)試及電暈試驗(yàn)，結(jié)果表明，錫膏焊接引線對(duì)電容器電性能如：容量、介質(zhì)損耗、絕緣電阻、耐電壓及局部放電無(wú)不良影響。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。
2.3其他
采用錫箔焊接定位時(shí)，因難以控制箔片的用量，常常在電極表面堆錫，影響電容器的外觀和使用，且因焊接溫度高，時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)生了銀溶現(xiàn)象，有時(shí)造成了虛焊，反而使焊接強(qiáng)度降低，采用新材料62Sn/36Pb/2Ag錫膏定位，其焊接溫度降低，時(shí)間縮短，同時(shí)在Sn-Pb合金中溶入2％的銀，糊狀錫膏用量易控制，使銀溶現(xiàn)象明顯減弱，錫膏焊接定位，工藝操作簡(jiǎn)單，易掌握，焊接時(shí)不需要加入助焊劑，防止了電容器表面污染，且焊后外形美觀。
采用錫膏定位，相比錫箔，雖然材料成本有所提高，但錫膏定位工藝操作簡(jiǎn)單，外形好，成品率提高；錫膏相比導(dǎo)電膠定位，成本低，工藝簡(jiǎn)單，引線端子強(qiáng)度明顯增強(qiáng)。
表2錫膏焊接引線對(duì)電容器電性能的影響
3 結(jié)論
SF6型高壓斷路器用陶瓷電容器采用糊狀錫膏進(jìn)行電極引線焊接定位，改善了錫箔片焊法工藝難控制，易在表面堆錫及造成銀溶現(xiàn)象；比環(huán)氧樹(shù)脂銀導(dǎo)電膠引線粘連的強(qiáng)度要大大提高，解決了有機(jī)材料長(zhǎng)時(shí)間使用老化使焊接強(qiáng)度劣化的問(wèn)題，錫膏定位成本低，端子強(qiáng)度高，工藝操作簡(jiǎn)便，已大批量應(yīng)用于生產(chǎn)之中，產(chǎn)品提供給用戶，獲得良好反應(yīng)。62Sn/36Pb/2Ag錫膏適用于焊接電容器引線。
