專利名稱：：熱敏材料以及使用該熱敏材料的灑水噴頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種發(fā)生火災(zāi)時進(jìn)行灑水從而進(jìn)行滅火的灑水噴頭。
背景技術(shù)：
：灑水噴頭，在火災(zāi)的異常高溫下感熱分解部分發(fā)生分解，通過打開保持在該感熱分解部分的閥體，進(jìn)行灑水滅火。作為用于灑水噴頭的感熱分解部分的熱敏材料，有液體與低熔點合金。當(dāng)灑水噴頭的感熱分解部分使用液體時，用乙醇作熱敏材料。將使用乙醇的感熱分解部分稱作玻璃閥型，乙醇與少量的空氣一起填充在玻璃制的安瓿中。玻璃閥型，通過將安瓿設(shè)置在灑水噴頭的閥體與本體之間而堵塞閥體。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，玻璃閥型通過安瓿內(nèi)的乙醇沸騰、氣化來提高內(nèi)壓，使安瓿破壞。然后打開由安瓿保持的閥體。該玻璃閥型雖然具有價廉、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點，但是由于安瓿內(nèi)的乙醇?xì)饣笥闷鋲毫砥茐陌碴?，故只要安瓿的厚度、?qiáng)度、內(nèi)部的乙醇量、空氣量等稍微不同，直到安瓿破壞的時間產(chǎn)生偏差，不一定在規(guī)定溫度下必須作出動作，因此穩(wěn)定性差。當(dāng)灑水噴頭的感熱分解部分上采用低熔點合金時，由于低熔點合金的熔點取決于配合組成及配合比例等，因此，用于灑水噴頭的感熱分解部分時，具有動作時不發(fā)生偏差的突出的特點。作為采用低熔點合金的感熱分解部分，有搭接型與壓縮型。以往的搭接型，是指將兩塊小板狀金屬板用低熔點合金粘接。用搭接型時，分別在金屬板端部用控制桿結(jié)合，用控制桿的一側(cè)保持閥體的同時，控制桿的另一側(cè)設(shè)置在灑水噴頭本體上，從而支持按壓閥體的力。在組裝有搭接型的感熱分解部分的灑水噴頭中，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，通過火災(zāi)的熱，熔化低熔點合金，金屬板發(fā)生分離，控制桿脫落，從而打開閥體。由于搭接型的感熱分解部分的熱敏材料采用了低熔點合金，因此動作溫度準(zhǔn)確，但存在著長期使用時的可靠性欠缺的問題。即，平時灑水噴頭的感熱分解部分中施加有用于密閉閥體的力與用于動作時為了感熱分解部分不妨礙灑水而使其彈至遠(yuǎn)方的彈性力。但是，采用搭接型時，由于將兩塊金屬板用低熔點合金粘接，因此，因長時間的蠕變現(xiàn)象，粘接部分有發(fā)生剝離之慮。在壓縮型中，由于筒體內(nèi)填充低熔點合金，再用柱塞按壓該低熔點合金，因此，筒體與柱塞通過其他構(gòu)成部件保持閥體，或結(jié)合在本體上。在組裝了該壓縮型感熱分解部分的灑水噴頭中，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，筒體內(nèi)的低熔點合金發(fā)生熔融，柱塞沉入于筒體內(nèi)，借此，感熱分解部分的構(gòu)成部件失去平衡而分解，閥體被打開。由于壓縮型與搭接型同樣，采用了低熔點合金，因此動作溫度準(zhǔn)確，而且，因低熔點合金填充在筒體內(nèi)，并用柱塞將其按壓，因此即使長時間對低熔點合金施加強(qiáng)力，低熔點合金也不發(fā)生變形等的蠕變現(xiàn)象。因此，近幾年來，壓縮型的感熱分解部分成為主流。灑水噴頭采用與各種安裝場所吻合的溫度的低熔點合金。例如，在高層住宅或百貨公司等一般建筑物中，為了盡可能迅速地動作而實施對初期火災(zāi)的滅火，故采用7075°C的較低熔點的低熔點合金。另外，即使是一般的建筑物，但在廚房的火爐上方或供暖設(shè)備的暖風(fēng)吹出口，若采用7075°C的熔點低的低熔點合金，當(dāng)灑水噴頭附近升溫至接近熔點時，即使沒有發(fā)生火災(zāi)，灑水噴頭也動作而進(jìn)行灑水，或即使未達(dá)到低熔點合金的熔點以上的溫度，但升溫至接近熔點時，低熔點合金的機(jī)械強(qiáng)度變得非常弱，因此，在搭接型中兩塊金屬板發(fā)生分離，而在壓縮型中，低熔點合金軟化而被壓破。因此，如廚房或供暖設(shè)備的熱風(fēng)吹出口等溫度高的地方，采用熔點為90100°C的低熔點合金。以往的灑水噴頭中，用于感熱分解部分的低熔點合金幾乎都是含有Pb或Cd的合金。例如，熔點為7075°C的低熔點合金為50Β-12.5Cd-25Pb_12.5Sn(熔點72°C)的合金，熔點為90100°C的低熔點合金為52Bi-32Pb-16Sn(熔點96°C)的合金。但是，只要建筑物中不發(fā)生火災(zāi)，灑水噴頭會依舊被安裝在那里，因此外觀變差或設(shè)計變得不合理的灑水噴頭，需要用新的灑水噴頭更換。舊的灑水噴頭作廢棄處理，但由于灑水噴頭的感熱分解部分的熱敏材料采用了Pb或Cd，因此Pb或Cd污染地下水。若長年累月地飲用含這些Pb或Cd的地下水，則它們在人體中蓄積，有引起鉛中毒或鎘中毒之慮。因此，建筑業(yè)或滅火設(shè)備業(yè)希望出現(xiàn)由完全不含Pb或Cd的熱敏材料構(gòu)成的灑水噴頭。本申請?zhí)峁┮环N灑水噴頭，其特征在于，灑水噴頭的感熱分解部分的熱敏材料中不使用Pb或Cd，用于感熱分解部分的低熔點合金為選自Sn、Bi、In、Zn、Ga、Ag的兩種以上金屬構(gòu)成的合金(特開2002-078815號公報)。專利文獻(xiàn)1特開2002-078815號公報
發(fā)明內(nèi)容在灑水噴頭的感熱分解部分采用的焊錫合金時，必需按照動作溫度來使用低熔點合金。在用于灑水噴頭的感熱分解部分的Sn基焊錫合金中，降低溫度的添加元素可以舉出Pb、Cd、Bi、In、Zn。如上所述，由于Pb、Cd污染地下水而不能使用，因此在其余的Sn、Bi、IruZn中，尤其是必須制造以熔融溫度低的In作為基出的焊錫合金組成。但是，由于In柔軟而蠕變特性差，用不使用Pb或Cd的In基合金所制成的灑水噴頭的感熱分解部分的熱敏材料，與使用Pb或Cd的灑水器頭相比，蠕變特性差，灑水噴頭的耐久性比以往的使用Pb或Cd者短。特別是使用Cd的灑水噴頭的感熱分解部分的熱敏材料一般蠕變特性都好，因此與不使用Pb或Cd的熱敏材料制造的灑水噴頭相比，耐久性良好。已由總務(wù)省令對灑水噴頭的技術(shù)規(guī)格作出了規(guī)定。例如，于7075°C使用的灑水噴頭在52°C、于90100°C使用的灑水噴頭在80°C的試驗溫度下放置30天后，施加2.5MPa的靜水壓5分種而進(jìn)行強(qiáng)度試驗。但是，用不使用Pb或Cd的In基合金制作的灑水噴頭，與以往的使用Pb或Cd的灑水噴頭相比，蠕變特性有變差的傾向。所謂蠕變，意指在一定負(fù)荷或一定應(yīng)力下隨時間進(jìn)行的變形，將難以引起該隨時間變形的稱作蠕變特性。通常越硬的物質(zhì)的蠕變特性越好，而柔軟物質(zhì)的蠕變特性有變差的傾向。特別是，由于灑水噴頭的強(qiáng)度試驗的試驗溫度接近灑水噴頭的感熱分解部分中使用的焊錫合金的熔融溫度，因此要求具有灑水噴頭動作的高溫區(qū)域的蠕變特性，但是，用不使用Pb或Cd的In基合金制作的灑水噴頭，與以往的使用Pb或Cd的灑水噴頭相比，達(dá)不到自動噴水器動作的高溫度區(qū)域的蠕變特性，有時耐久試驗不合格。本發(fā)明要解決的課題是提供一種灑水噴頭，該灑水噴頭，即使是用不使用Pb或Cd的In基的熱敏材料，自動噴水器動作的高溫區(qū)域的蠕變特性也良好，具有耐久性。本發(fā)明人等，對固相溫度及峰值溫度處于6575°C及90100°C的、不使用Pb或Cd的感熱分解部分的熱敏材料的缺點進(jìn)行悉心探討的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在Bi-In-Sn系合金中，某種限定組成區(qū)域的合金組成，具有約7075。C及約9095°C的固相溫度及峰值溫度，該溫度區(qū)域也非常狹窄并且灑水器噴頭進(jìn)行動作的高溫區(qū)域的蠕變特性良好，從而完成本發(fā)明。然而而且，本發(fā)明的灑水器噴頭的感熱分解部分的感熱敏材料均不含有害成分的Cd或Pb。本發(fā)明的灑水噴頭的感熱分解部分的熱敏材料用合金，是在約7075°C下熔融的熱敏材料，其特征在于，由0.12.0質(zhì)量％的311、3137質(zhì)量％的財、其余為In的合金所構(gòu)成。另外，本發(fā)明的灑水噴頭的感熱分解部分的熱敏材料用合金，是在約9095°C下熔融的熱敏材料，其特征在于，由0.050.4質(zhì)量％的211、4355質(zhì)量％的財、其余為In的合金所構(gòu)成。本發(fā)明的灑水噴頭的感熱分解部分的熱敏材料用合金，不含有害成分Cd或Pb，用新的灑水噴頭更換舊的灑水噴頭時，即使進(jìn)行填埋處理也不污染地下水。另外，本發(fā)明的灑水噴頭，由于灑水噴頭動作的高溫區(qū)域的蠕變特性良好，因此不更換灑水噴頭也可以長時間使用，是符合耐久試驗的、優(yōu)良的灑水噴頭。圖1為組裝有壓縮型的感熱分解部分的灑水噴頭的正面剖視圖。符號的說明1本體2框架3閥體4導(dǎo)流板5感熱分解部分14筒體15柱塞16低熔點合金具體實施例方式灑水噴頭依賴于灑水噴頭用合金的熔融溫度，但平時施加有水壓，因此，若蠕變特性等的機(jī)械強(qiáng)度弱，則不能用以安全裝置。作為本發(fā)明的具有約7075°C的固相峰值溫度的合金的Bi-In-Sn系合金中，若Sn的量低于0.1質(zhì)量％，由于合金自身的機(jī)械強(qiáng)度低，強(qiáng)度試驗不合格，當(dāng)Sn的量大于2.0質(zhì)量％時，由于Bi-In-Sn系合金的固相溫度降低，合金的熔融溫度接近于所使用的溫度區(qū)域，合金的強(qiáng)度發(fā)生劣化，動作溫度區(qū)域的蠕變特性降低。因此，在本發(fā)明的Bi-In-Sn系合金中，Sn含量優(yōu)選為0.12.0質(zhì)量％。另外，當(dāng)Bi含量低于31質(zhì)量％時，Bi-In-Sn系合金的液相溫度過于提高，合金的熔融性變環(huán)，熔融試驗中不合格。當(dāng)Bi的量大于37質(zhì)量％時，偏離了Sn-In合金的共晶點，液相溫度過于上升，合金的熔融性變壞，熔融試驗中不合格。因此，本發(fā)明的Bi-In-Sn系合金，優(yōu)選Bi含量為3137質(zhì)量％。本發(fā)明中，通過將Sn含量調(diào)整為0.12.O質(zhì)量％、將Bi含量調(diào)整為3137質(zhì)量％、其余調(diào)整為In，能夠在7075°C的使用溫度區(qū)域中，得到具有強(qiáng)蠕變特性的灑水噴頭用合金。更優(yōu)選的是，通過調(diào)整為Sn為0.5質(zhì)量％、Bi為35質(zhì)量％、其余為In的合金，可以得到在使用溫度區(qū)域中具有最強(qiáng)的蠕變特性的灑水噴頭用合金。當(dāng)本發(fā)明的灑水噴頭用合金的基本構(gòu)成成份的Sn、Bi偏離上述范圍時，熔融溫度區(qū)域變寬，動作穩(wěn)定性受損。其次，本發(fā)明的約9095°C下具有固相·峰值溫度的合金、即Bi-In-Zn系合金中，若Zn的量小于0.05質(zhì)量％，則由于合金自身的機(jī)械強(qiáng)度低，因此在強(qiáng)度試驗中不合格，當(dāng)Zn的量大于0.4質(zhì)量％時，由于Bi-In-Zn系合金的固相溫度降低，合金的熔融溫度接近于所使用的溫度區(qū)域，從而降低動作溫度區(qū)域的蠕變特性。因此，本發(fā)明的Bi-In-Zn系合金中，Zn含量優(yōu)選為0.050.4質(zhì)量％。另外，若本發(fā)明的Bi-In-Zn系合金的Bi含量小于43質(zhì)量％，則Bi-In-Zn系合金的液相溫度過于上升，合金的熔融性變差，熔融試驗中不合格。另外，當(dāng)Bi的量大于37質(zhì)量％時，由于偏離了Sn-In合金的共晶點，液相溫度過于上升，合金的熔融性變差，熔融試驗中不合格。因此，本發(fā)明的Bi-In-Zn系合金，優(yōu)選Bi含量為4355質(zhì)量％。在本發(fā)明中，通過采用Zn為0.050.4質(zhì)量％、Bi為4355質(zhì)量％、其余為In的合金，可以得到具有強(qiáng)蠕變特性的灑水噴頭用合金。更優(yōu)選的是，通過采用Zn為0.2質(zhì)量％、Bi為48質(zhì)量％、其余為In的合金，可以得到在使用溫度區(qū)域中具有最強(qiáng)的蠕變特性的灑水噴頭。當(dāng)作為本發(fā)明的灑水噴頭用合金的基本構(gòu)成成份的ZruBi偏離上述范圍時，熔融溫度區(qū)域變廣，灑水噴頭的動作穩(wěn)定性受損。另外，在本發(fā)明的Bi-In-Sn系合金及Bi-In-Zn系合金中，可以添加Cu、Sb、Ge、Ag、Au、Zn、Ni、La族等的提高強(qiáng)度的元素。所謂La族，又稱鑭族元素，是指La及Ce、Pr、Nd、Pm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等的具有與La相似的特性的元素。這些提高強(qiáng)度的元素在單獨添加或組合添加時，均可呈現(xiàn)效果。在本發(fā)明的Bi-In-Sn系合金及Bi-In-Zn系合金中，特別是當(dāng)作為提高強(qiáng)度的元素添加Cu時，最能提高蠕變特性。但是，由于這些提高強(qiáng)度的元素，必需熔融在Bi-In-Sn系合金及Bi-In-Zn系合金而使用，當(dāng)添加量過多時，合金的熔融溫度上升。因此，優(yōu)選提高強(qiáng)度的元素的總量為2.0質(zhì)量％以下。最優(yōu)選的各提高強(qiáng)度的元素的添加量是Cu為0.11.0質(zhì)量％、Sb為0.22.0質(zhì)量％、Ge為0.11.0質(zhì)量％、Ag為0.10.7質(zhì)量％、Au為0.10.6質(zhì)量％、Zn為0.20.6質(zhì)量％、Ni為0.020.1質(zhì)量％、La族為0.010.1質(zhì)量％，當(dāng)?shù)陀谏鲜鎏砑恿繒r，不能呈現(xiàn)提高合金強(qiáng)度的效果，而當(dāng)超過上述添加量時，液相溫度上升，導(dǎo)致不能在目標(biāo)的溫度區(qū)域動作。實施例1制作本發(fā)明的灑水噴頭的感熱分解部分的熱敏材料用合金及灑水噴頭。制作表1及表2所述的灑水噴頭的感熱分解部分的熱敏材料用合金，通過差示熱分析對各合金組成測定加熱曲線，利用吸熱峰值的開始點、吸熱峰值的最低點、吸熱峰值的終止點，測定固相溫度、峰值溫度、液相溫度。表1及表2中示出各合金的熔融溫度。表1及表2的比較例1，為專利文獻(xiàn)1的灑水噴頭的感熱分解部分的熱敏材料用合熔融溫度的測定條件如下所示。1.差示熱分析的測定·差示熱分析測定裝置SII制差示掃描量熱儀·升溫速度5deg/min試樣重量IOmg表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實施例2在這里，對組裝有壓縮型的感熱分解部分的灑水噴頭加以簡單說明。圖1是組裝有壓縮型的感熱分解部分的灑水噴頭的正面剖視圖。灑水噴頭S由本體1、框架2、閥體3、導(dǎo)流板4、及感熱分解部分5構(gòu)成。本體1，在其中央貫通設(shè)置有導(dǎo)水孔6，其下端為閥座7。另外，在本體1的外周上部螺接有外螺紋8，其下端形成法蘭盤9。框架2為圓筒狀，其下端為內(nèi)側(cè)法蘭盤10，上端與上述法蘭盤9螺合。閥體3，在其上部被覆有密封墊11，平時本體1的閥座7密封成水密狀態(tài)。導(dǎo)流板4為圓盤狀，其周圍形成多根槳葉，動作時，被連接環(huán)12吊設(shè)。導(dǎo)流板4設(shè)置在上述閥體3的下部。感熱分解部分5設(shè)置在框架2的下部，通過導(dǎo)柱13保持閥體3。感熱分解部分5由筒體14、柱塞15、低熔點合金16、支持板17、天平18、一對控制桿19、19構(gòu)成。筒體14內(nèi)填充有低熔點合金16，其上載置有柱塞15。筒體14嵌合在天平18的中央孔，天平的兩端結(jié)合在控制桿19、19的孔中。柱塞5的上部設(shè)置有固定螺絲20，該固定螺絲在其上部與支持板17螺合?？刂茥U19、19的上部彎曲，通過該彎曲部分與支持板17結(jié)合?？刂茥U19、19的彎曲的端部載置在上述框架2的內(nèi)側(cè)法蘭盤10上，彎曲部頂端與導(dǎo)柱13接觸。實施例3下面，在圖1所示的灑水噴頭中，分別對各合金組成測定蠕變特性(稱作強(qiáng)度試驗)、及感熱分解部分的動作溫度。2.強(qiáng)度試驗1)將感熱分解部分5安裝在專用夾具上，并將標(biāo)示溫度低于75°C者放入設(shè)定在20°C的試驗槽內(nèi)、標(biāo)示溫度為75°C以上者放入溫度設(shè)定為比最高周圍溫度低20°C的試驗槽內(nèi)。2)采用壓縮機(jī)，對感熱分解部分持續(xù)240小時施加平時的13倍的荷載，測定感熱分解部分的厚度的變化程度。3.動作溫度1)將灑水噴頭連接在壓縮機(jī)上，施加2.5MPa的壓力。2)將連接在壓縮機(jī)的灑水噴頭投入到水槽中，加熱水槽中的水。3)將從水槽中的灑水噴頭空氣一下子漏掉時的溫度作為動作溫度加以測定。本發(fā)明的灑水噴頭，于約7075°C及約9095°C下動作，由于灑水噴頭合金的低溫蠕變特性優(yōu)良，合格于總務(wù)省令規(guī)定的強(qiáng)度試驗，可長期間使用，顯示出在以往不含Cd或Pb的低熔點合金不具有的優(yōu)良效果。權(quán)利要求一種灑水噴頭，其是在壓縮型的感熱分解部分使用低熔點合金的灑水噴頭，其特征在于，使用由0.1～2.0質(zhì)量％的Sn、31～37質(zhì)量％的Bi、以及余量的In構(gòu)成的熱敏材料，且動作溫度為70～75℃。2.一種灑水噴頭，其是在壓縮型的感熱分解部分使用低熔點合金的灑水噴頭，其特征在于，使用由0.12.0質(zhì)量％的511、3137質(zhì)量％的財、按照總量為2.0質(zhì)量％以下而添加的用于提高強(qiáng)度的選自0.11.0質(zhì)量％的01、0.22.0質(zhì)量％的513、0.11.0質(zhì)量％的66、0.10.7質(zhì)量％&Ag、0.10.6質(zhì)量％&Au、0.20.6質(zhì)量％&Ζη、0.020.1質(zhì)量％的Ni、0.010.1質(zhì)量％的La族元素中的至少一種以上元素、以及余量的In構(gòu)成的熱敏材料，且動作溫度為7075°C。全文摘要由于灑水噴頭的強(qiáng)度試驗的試驗溫度接近用于灑水噴頭的感熱分解部分的焊錫合金的熔融溫度，因此，要求在自動噴水器動作的高溫區(qū)域具有蠕變特性，但是，不使用Pb或Cd的In基合金制作的灑水噴頭，與以往的使用Pb或Cd的灑水噴頭相比，達(dá)不到自動噴水器動作的高溫區(qū)域的蠕變特性，有時耐久試驗不合格。本發(fā)明中，作為灑水噴頭的感熱分解部分的熱敏材料用合金，采用于約70～75℃下Sn為0.1～2.0質(zhì)量％、Bi為31～37質(zhì)量％、其余為In的合金，于約90～95℃下Zn為0.05～0.4質(zhì)量％、Bi為43～55質(zhì)量％、其余為In的合金。文檔編號A62C37/11GK101824573SQ20101019279公開日2010年9月8日申請日期2005年8月2日優(yōu)先權(quán)日2005年8月2日發(fā)明者加藤力彌,菊池哲郎申請人:千住金屬工業(yè)株式會社