使用環氧樹脂組合物接合異質材料的制作方法
【技術領域】
[0001]本文所述實施方案一般性地設及使用環氧樹脂組合物接合異質材料，例如金屬和 非金屬材料。
[000^ 背景
[0003] 接合異質材料，例如金屬和非金屬材料通常呈現多種技術挑戰。不僅是對許多類 型的常規接合方法具有抗性的異質材料，甚至形成的結合處可能不能經得起實質性應力或 嚴苛環境條件。運些挑戰對室外放置的電設備而言是特別如此，然而，嚴苛環境因素如高溫 也可存在于室內環境中。例如，在電容器箱的情況下，需要將非金屬電容器襯套與金屬端帽 和金屬箱蓋接合。電容器襯套用于幾個功能。襯套的主要功能是將可W為數千伏特電勢的 電引線與電容器箱的金屬體W及相互分離。電容器襯套還用于將電容器內部的內容物與外 部環境分離。需要保護內部電容器組件W防與外部環境接觸，因為被濕氣或粉塵污染可使 電介質電容器流體降解并導致電容器失效。另外，電容器襯套將電容器內部的電介質流體 密封并防止它逃逸到環境中。
[0004] 目前，存在可用于接合運些金屬和非金屬表面的幾種不同路線。一個實例為焊接。 焊接電容器襯套通常設及復雜的程序，其中將兩個厚銀基上漆膜涂層W謹慎控制的方法施 涂于電容器襯套上。將油漆涂層干燥，然后將電容器襯套在謹慎控制的條件下在高溫下燒 審IJ。在燒制方法W后，可將電容器襯套焊接在金屬組件上。焊接方法可能是復雜、費力且昂 貴的。
[0005] 接合金屬和非金屬表面的備選路線是使用機械組件和緊固件。然而，機械緊固要 求其它組件，運增加了電容器箱的費用和復雜性，且機械緊固件可能提供對一些應用而言 不足的接合強度，并且在電容器的壽命中，當它暴露于嚴苛環境條件時在機械應力下損失 密封完整性。
[0006] 因此，需要接合用于制造電容器箱的異質材料如金屬和非金屬組件的改進方法。 具體而言，需要接合金屬和非金屬組件的改進技術，其是較便宜且較簡單的方法并且產生 在電容器的壽命期間更可靠的密封性能的較強接合。
[0007] 概述
[000引一般而言，在一個方面中，本公開內容設及環氧樹脂組合物用于接合異質材料的 新應用。具體而言，在一個實施方案中，本公開內容設及在絕緣材料與金屬組件之間形成固 化密封的方法。示例方法包括將環氧樹脂組合物施涂于絕緣材料和金屬組件中的一個或兩 個的一部分上。將絕緣材料和金屬組件接合使得環氧樹脂組合物在絕緣材料與金屬組件之 間形成密封。然后將密封固化W形成固化密封。絕緣材料可包含玻璃、陶瓷、環氧樹脂、上釉 材料或其它聚合物中的一種或多種。環氧樹脂組合物可包含酪醒環氧樹脂、雙酪A環氧樹脂 或其組合和固化劑。在電容器的實例中，當密封固化且電容器完全裝配時，固化密封可暴露 于置于電容器內的一種或多種芳族化合物。
[0009]在另一方面中，本公開內容可一般性地設及包含接合2種異質材料的環氧樹脂組 合物的設備。具體而言，設備可包含絕緣材料、金屬組件和在絕緣材料與金屬組件之間的固 化密封。固化密封可包含含有酪醒環氧樹脂、雙酪A環氧樹脂或其組合和固化劑的環氧樹脂 組合物。絕緣材料可包含玻璃、陶瓷、環氧樹脂、上釉材料或其它聚合物中的一種或多種。在 電容器的實例中，將環氧樹脂組合物固化W在由絕緣材料制成的電容器襯套與金屬蓋和金 屬端帽之間形成固化密封。當裝配電容器時，固化密封可暴露于置于電容器內的一種或多 種芳族化合物。
[0010] 在又一方面中，本公開內容可設及在絕緣材料與金屬組件之間形成固化密封的方 法。示例方法包括將組合物的第一部分施涂于絕緣材料上并將組合物的第二部分施涂于金 屬組件上。將絕緣材料和金屬組件接合，使得組合物的第一部分和第二部分結合并在絕緣 材料與金屬組件之間形成環氧樹脂組合物。然后將環氧樹脂組合物固化W形成固化密封。 絕緣材料可包含玻璃、陶瓷、環氧樹脂、上釉材料或其它聚合物中的一種或多種。環氧樹脂 組合物可包含酪醒環氧樹脂、雙酪A環氧樹脂或其組合和固化劑。在電容器的實例中，當環 氧樹脂組合物固化且電容器完全裝配時，固化密封可暴露于置于電容器內的一種或多種芳 族化合物。
[0011] 運些和其它方面、目的、特征和實施方案從W下描述和所附權利要求書中獲悉。
[0012] 附圖簡述
[0013] 圖僅闡述使用環氧樹脂組合物接合異質材料的示例實施方案，因此不認為限制它 的范圍。圖中所示元件和特征未必按比例繪制，而是強調清楚地闡述示例實施方案的原理。 另外，某些尺寸或位置可夸大W幫助視覺上傳達運類原理。在圖中，參考數字表示類似或相 應的，但未必是相同的元件。
[0014] 圖1顯示根據某些示例實施方案，部分切掉的電容器的透視圖。
[0015] 圖2顯示根據某些示例實施方案，部分切掉的電容器襯套的透視圖。
[0016] 圖3顯示根據某些示例實施方案，電容器襯套、箱頂部、金屬外殼、端帽和0形環的 分解圖。
[0017] 圖4顯示根據某些示例實施方案裝配電容器的示例方法。
[0018] 圖5為根據某些示例實施方案，粘合陶瓷材料和金屬材料的粘合劑的代表。
[0019] 圖6為根據某些示例實施方案，金屬表面的代表。左邊的闡述顯示在除去污染物W 前金屬表面的層的化學組成。右邊的闡述表示在除去污染物W后金屬表面的層的化學相互 作用。
[0020] 圖7顯示在暴露于芳族電介質流體W前和W后，根據某些示例實施方案的固化密 封的硬度評估。
[0021] 示例實施方案詳述
[0022] 本文討論的示例實施方案設及用于接合異質材料的體系、設備和方法。本文所述 一個示例實施方案設及使用環氧樹脂組合物將電容器的金屬和非金屬組件接合。然而，所 述環氧樹脂組合物的新應用還可應用于需要接合異質材料的其它類型的裝置。例如，所述 環氧樹脂組合物還可用于接合在其它電組件如保險絲、接電裝置、調節器和變壓器中發現 的異質材料。因此，所述環氧樹脂組合物的新應用不限于本文提供的電容器實例。
[0023] 術語一結合處"和一固化密封"在本文中互換使用，且一個術語應當不理解為排除 另一個，而是，術語應賦予它們最寬泛的合理解釋。如本文所用術語一絕緣材料"為包括大 量非金屬材料的一類非金屬材料，但應當理解某些非金屬材料不是有效的絕緣體。
[0024] 現在參考電容器箱的示例，圖1顯示外殼20中包含一個或多個電容器繞組10的電 容器19。外殼20用電介質流體填充。來自電容器繞組10的螺旋接頭(tap)17和18-起與未顯 示的引線連接，通過電容器襯套40和端帽42。螺旋接頭17和18在一些電容器構造方法中可 W刪除，并且電引線可直接與電容器繞組10連接。圖1的示例電容器19可遵循如例如the International Electrotechnical Commission(lEC)或the Institute of Electrical and Electronics EngineersQ邸E)所述的一個或多個標準，例如lEC 60871-1:2005,第 12 部分-Sealing Test和/或IE邸 18:2012,第7.2.3部分-Leak Test中的要求。
[0025] 電容器繞組10通常包含一對間隔的金屬錐電極和中間聚丙締膜層，使得聚丙締膜 層對在整個繞組中在錐電極層之間找到，如本領域中熟知的。將螺旋接頭17和18插入電容 器繞組10中W與電極層相鄰地布置W用作電極的電連接。如上文提及的，電容器的備選實 施方案可用與電引線連接的延長金屬層電極構造，運消除了關于分開的螺旋接頭的需要。 將螺旋接頭17和18與端帽42處的外部電連接連接的電引線（未顯示)對電容器19的外殼20 電絕緣。外殼20和箱蓋44通常由耐久性金屬材料如不誘鋼制造，然而，也可使用其它耐久性 非金屬材料。端帽42通常由一種或多種金屬材料制造。例如，在一個實施方案中，端帽42可 用鍛錫的黃銅制成。
[00%]電容器繞組10還通常浸入電介質流體如單芐基甲苯、二苯基乙燒和二芐基甲苯中 的一種或多種的混合物中。電介質流體通常包含可對某些材料具有腐蝕性影響的一種或多 種芳族流體。通常，作為裝配電容器19的一部分，將水蒸氣從電介質流體和電容器繞組10的 組件中除去。
[0027] 為保持電容器19和電介質流體不含水和其它雜質，必須將電容器19密封。電容器 密封必須能夠經得起在環境下的恒定暴露，包括長期暴露于日光、極端溫度變化和暴露于 元素。一般而言，電容器密封必須經得起電線桿的頂部或變壓站中存在的條件，其經受在整 個世界發現的多種類型的地理條件和氣象條件。通常預期電容器密封能夠持續大約30年的