[发明专利]一种低熔点金属开关

说明书

技术领域

本发明涉及一种倾侧开关，特别涉及一种以低熔点金属为工作介质的倾侧开关，可替代水银开关用于设备的自动控制。

背景技术

水银开关是目前应用广泛的一种电路开关，水银开关将水银密封于一端接电极的容器中，容器中多数为真空或注入惰性气体。工作时，水银因重力流向容器中较低的地方，如果同时接触到两个电极的话，则电路闭合，开启开关。水银开关结构简单，灵敏度高，但水银对人体及环境均有毒害，一旦泄露容易造成严重的后果。

为了弥补水银开关的这一缺陷，学术界提出利用低熔点金属作为水银的替代品而制成低熔点金属开关，所谓低熔点金属即常温下呈液态的镓基或铋基合金。低熔点金属导电性良好，但流动性远低于水银，放置于玻璃容器中通常会粘附于玻璃器壁上。因而低熔点金属用作开关，在多次使用后容易因为壁面粘附的现象影响开关的灵敏度，甚至失效。

为此，本发明提出一种新的低熔点金属开关。该开关将低熔点金属密封于一端接电极的容器中，同时容器中充注酸碱溶液以溶解低熔点金属表面氧化层，提高低熔点金属在容器中的流动性。其典型优点如下：（1）安全无毒。采用的低熔点金属为镓铟基及铋基合金，性质稳定，无毒无害且不易挥发；（2）导电性好。低熔点金属是常温下呈液态的纯金属，具有良好的导电性，用作倾侧开关时可保证金属与电极间良好的接触效果，接触电阻小；（3）流动性好。低熔点金属在酸碱溶液中无氧化层，具有优异的流动性，因而开关具有较好的灵敏度，且酸碱溶液电阻率比低熔点金属高五个量级，导通断路状态均容易实现；（4）工艺简单。由于低熔点金属无毒不挥发，无须考虑挥发泄露问题，因此制作工艺更加简单。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低熔点金属开关。其将低熔点金属密封于一端接电极的容器中，容器中充注酸碱溶液以提高低熔点金属在容器中的流动性。工作时，低熔点金属因重力流向容器中较低的地方，接触到两个电极，使得电路闭合，开启开关。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的一种低熔点金属开关，如图1所示，其组成如下：

一外壳1； 

一电极2；所述电极2接于所述外壳1的一端；

一低熔点金属3；所述低熔点金属3位于所述外壳1中；

一酸碱溶液4；所述酸碱溶液4填充于所述外壳1中。

所述外壳1的空腔几何形状可为长方形、椭圆形、三角形。

所述外壳1材质可为玻璃、塑料及金属。

所述电极2材质为铜、铝或不锈钢，所述电极2可仅有一对正负极，或者由多对正负极阵列组成。

所述低熔点金属3为熔点在50oC以下的镓、镓基二元合金、镓基多元合金、铟基合金，或铋基合金。

所述镓基二元合金为镓铟合金、镓铅合金或镓汞合金。

所述镓基多元合金为镓铟锡合金或镓铟锡锌合金。

所述酸碱溶液4为常规酸溶液或碱溶液，酸溶液可为盐酸溶液、硫酸溶液或硝酸溶液，碱溶液可为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，目的在于提高所述低熔点金属3的流动性。

所述酸溶液优选盐酸溶液，所述碱溶液优选氢氧化钠溶液。

所述盐酸在所述外壳1中的体积填充率为0.1%~99.9%，所述盐酸质量分数为0.001%~37.5%。

所述氢氧化钠溶液在所述外壳1中的体积填充率为0.1%~99.9%，所述氢氧化钠溶液质量分数为0.001%~40%。

 在实际运行中，本发明提供的低熔点金属开关，水平放置时，低熔点金属与电极不接触，电极是非导通状态，将开关倾斜一定角度，低熔点金属因重力流向容器中较低的电极一端，使得电路闭合，开启开关。

本发明提供的低熔点金属开关，其优点在于：

（1）安全无毒。采用的低熔点金属为镓铟基及铋基合金，性质稳定，无毒无害且不易挥发。

（2）导电性好。低熔点金属是常温下呈液态的纯金属，具有良好的导电性，用作倾斜开关时可保证金属与电极间良好的接触效果，接触电阻小。

（3）流动性好。低熔点金属在酸碱溶液中无氧化层，具有优异的流动性，因而开关具有较好的灵敏度，且酸碱溶液电阻率比低熔点金属高五个量级，导通断路状态均容易实现。

（4）工艺简单。由于低熔点金属无毒不挥发，无须考虑挥发泄露问题，因此制作工艺相对简单。

本发明涉及的低熔点金属开关，可作为水银开关的替代品，广泛应用于机械电子设备的自动控制领域。 

附图说明

图1为实施例1中低熔点金属开关未导通时的结构示意图；

图2为实施例1中低熔点金属开关导通时的结构示意图；