JPH01298617A - 真空バルブ用接点とその製造方法 - Google Patents
真空バルブ用接点とその製造方法Info
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- JPH01298617A JPH01298617A JP63129640A JP12964088A JPH01298617A JP H01298617 A JPH01298617 A JP H01298617A JP 63129640 A JP63129640 A JP 63129640A JP 12964088 A JP12964088 A JP 12964088A JP H01298617 A JPH01298617 A JP H01298617A
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H11/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches
- H01H11/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches of switch contacts
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
(産業上の利用分野)
本発明は接点基体に金属被覆層を形成してなる真空バル
ブ用接点とその製造方法に関する。
ブ用接点とその製造方法に関する。
(従来の技術)
第6図は従来の真空バルブの断面図を示している。この
真空バルブは、絶縁材料からなる略円筒状の絶縁容器2
0と、この容器20の両端面に封止金具21.22を介
して装着された金属製の端板23.24とで構成された
真空容器を有し、この真空容器の内部には真空雰囲気の
遮断室25が形成されている。
真空バルブは、絶縁材料からなる略円筒状の絶縁容器2
0と、この容器20の両端面に封止金具21.22を介
して装着された金属製の端板23.24とで構成された
真空容器を有し、この真空容器の内部には真空雰囲気の
遮断室25が形成されている。
この遮断室25内には、端板23を貫通して固定的に取
付けられた第1の導電棒26と、端板24を貫通して軸
方向に可動的に取付けられた第2の導電棒27とが配設
されている。これら第1、第2の導電棒26.27のそ
れぞれの対抗端には接点28をHする可動電極29と、
接点30を有する可動電極31とが互いに対抗するよう
に取付けられている。
付けられた第1の導電棒26と、端板24を貫通して軸
方向に可動的に取付けられた第2の導電棒27とが配設
されている。これら第1、第2の導電棒26.27のそ
れぞれの対抗端には接点28をHする可動電極29と、
接点30を有する可動電極31とが互いに対抗するよう
に取付けられている。
また、第2の導電棒27と端板24との間には気密性を
保持するためのベローズ34が取付けられ、このベロー
ズ34の外側には両接点28.30間に発生するアーク
蒸気からベローズ34を保護するためのベローズカバー
35が取付けられている。さらに、真空容器の内部には
絶縁容器20をアーク蒸気から保護するためのアークシ
ールド36が設けられている。なお、この真空バルブは
上記導電棒27を介して駆動機構(図示せず)により開
閉されるようになっている。
保持するためのベローズ34が取付けられ、このベロー
ズ34の外側には両接点28.30間に発生するアーク
蒸気からベローズ34を保護するためのベローズカバー
35が取付けられている。さらに、真空容器の内部には
絶縁容器20をアーク蒸気から保護するためのアークシ
ールド36が設けられている。なお、この真空バルブは
上記導電棒27を介して駆動機構(図示せず)により開
閉されるようになっている。
次に、第7図を参照して説明する。導電棒27にはろう
材部32を介して可動電極31が取付けられ、この可動
電極31にはろう材部33を介して接点が取付けられて
いる。そして、この接点は所定の形状に加工されたのち
、そのまま電極または導電棒にろう付けされて遮断室内
に組込まれる。
材部32を介して可動電極31が取付けられ、この可動
電極31にはろう材部33を介して接点が取付けられて
いる。そして、この接点は所定の形状に加工されたのち
、そのまま電極または導電棒にろう付けされて遮断室内
に組込まれる。
また、必要に応じてコンディショニング処理が施され、
表面が清浄化され仕上げられる。また、接点の材料とし
ては、Cu−B1系、Cu−Te系、Cu−W系、Cu
−WC系、Cu−Cr系、Cu−Ti系などのものが目
的に応じて適宜使いわけられている。
表面が清浄化され仕上げられる。また、接点の材料とし
ては、Cu−B1系、Cu−Te系、Cu−W系、Cu
−WC系、Cu−Cr系、Cu−Ti系などのものが目
的に応じて適宜使いわけられている。
(発明が解決しようとする課題)
ところで、この種の真空バルブ用接点には、その表面が
酸化被膜などで汚染されていないことが要求される。し
かしながら接点の材料は、加工から真空バルブに組込ま
れるまでの間に、表面の酸化が進行して汚染されるとい
う問題がある。しかもその間の管理の状況によっては、
汚染の状態が一定ではなく、品質が安定しないという面
で次のような問題がある。
酸化被膜などで汚染されていないことが要求される。し
かしながら接点の材料は、加工から真空バルブに組込ま
れるまでの間に、表面の酸化が進行して汚染されるとい
う問題がある。しかもその間の管理の状況によっては、
汚染の状態が一定ではなく、品質が安定しないという面
で次のような問題がある。
先ず、この汚染はコンディショニング処理によってもな
かなか除去することができず、よって接点としての接触
抵抗特性が不安定になるという問題である。
かなか除去することができず、よって接点としての接触
抵抗特性が不安定になるという問題である。
この問題に対しては接点基体の表面にCuなどの金属被
膜を付着させ、雰囲気からの影響を軽減させることが行
われている。この対策の場合には接触抵抗を安定させる
ため、金属被膜の厚さを十分に形成する必要がある。し
かし、余り厚すぎると接点としての耐溶亡性の低下を招
来するだけでなく、被膜と接点基体との密希強度が弱ま
って剥離が生じ、表面荒れにより耐電圧特性の低下を招
くという問題もある。
膜を付着させ、雰囲気からの影響を軽減させることが行
われている。この対策の場合には接触抵抗を安定させる
ため、金属被膜の厚さを十分に形成する必要がある。し
かし、余り厚すぎると接点としての耐溶亡性の低下を招
来するだけでなく、被膜と接点基体との密希強度が弱ま
って剥離が生じ、表面荒れにより耐電圧特性の低下を招
くという問題もある。
また、接触抵抗を高くしている原因が、A1、” 1
% Crなどの活性金属の酸化被膜の生成にある場合に
は、硬質粒子の吹付けによって酸化被膜を機械的に除去
することも考えられる。しかし、この場合には、吹付け
られた硬質粒子が接点の母材中にのめり込みそこに残存
すること、および表面の荒れが進行することなどにより
、耐電圧特性の面で必ずしも満足する値が得られないと
いう問題がある。また、Al、Ti、Crなどの酸化物
のように熱的に安定した被膜に対して、水素による還元
あるいは電圧・電流コンディショニング処理などするこ
とは、時間と経費がかさむだけで不便な上に十分な効果
を得ることができない場合が多いという問題がある。
% Crなどの活性金属の酸化被膜の生成にある場合に
は、硬質粒子の吹付けによって酸化被膜を機械的に除去
することも考えられる。しかし、この場合には、吹付け
られた硬質粒子が接点の母材中にのめり込みそこに残存
すること、および表面の荒れが進行することなどにより
、耐電圧特性の面で必ずしも満足する値が得られないと
いう問題がある。また、Al、Ti、Crなどの酸化物
のように熱的に安定した被膜に対して、水素による還元
あるいは電圧・電流コンディショニング処理などするこ
とは、時間と経費がかさむだけで不便な上に十分な効果
を得ることができない場合が多いという問題がある。
次に、一般的に真空バルブ用接点は水素還元雰囲気中、
窒素または真空雰囲気中で、電極などとろう付は接合さ
れるわけであるが、このろう付は接合部の強度は、真空
バルブ用接点の酸化被膜などの汚染の影響を受け、この
汚染の状態によってはろう付は接合部の強度が極端に弱
くなるという問題である。なお、接点材料の構成成分で
、Al。
窒素または真空雰囲気中で、電極などとろう付は接合さ
れるわけであるが、このろう付は接合部の強度は、真空
バルブ用接点の酸化被膜などの汚染の影響を受け、この
汚染の状態によってはろう付は接合部の強度が極端に弱
くなるという問題である。なお、接点材料の構成成分で
、Al。
Ti、Crなどの活性金属が含まれる接点材料では、特
に酸化被膜の生成がろう付は接合部の強度に影響を及ぼ
すという問題がある。
に酸化被膜の生成がろう付は接合部の強度に影響を及ぼ
すという問題がある。
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が何する
問題点を解消し、接触信頼性が高く、ろう付は接合部の
強度の大きい真空バルブ用接点とその製造方法を提供す
ることにある。
問題点を解消し、接触信頼性が高く、ろう付は接合部の
強度の大きい真空バルブ用接点とその製造方法を提供す
ることにある。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段)
上記目的を達成するために、本発明は、所定形状を有す
る接点基体と、この接点基体の接触面に対してCu S
A g −、N l % S n s I nの中から
選択された少なくとも1f!I!の金属によって被覆さ
れた金属被覆層とを備え、この金属被覆層はその一部が
前記接点基体中の少なくとも一部に拡散されており、前
記接点基体上に存在する未拡散部分の金属被覆層の厚さ
は0〜5μmの範囲内にあることを特徴とするものであ
り、 他の発明は、所定形状を有する接点基体の接触面に対し
てCu、Ag、Ni、Sn、Inの中から選択された少
なくとも1種の金属からなる金属被覆層を形成する被覆
工程と、前記接点基体上に存在する未拡散部分の金属被
覆層の厚さが0〜5μmの範囲内になるように前記金属
被覆層の一部を前記接点基体中に拡散させる拡散工程と
を有することを特徴とするものである。
る接点基体と、この接点基体の接触面に対してCu S
A g −、N l % S n s I nの中から
選択された少なくとも1f!I!の金属によって被覆さ
れた金属被覆層とを備え、この金属被覆層はその一部が
前記接点基体中の少なくとも一部に拡散されており、前
記接点基体上に存在する未拡散部分の金属被覆層の厚さ
は0〜5μmの範囲内にあることを特徴とするものであ
り、 他の発明は、所定形状を有する接点基体の接触面に対し
てCu、Ag、Ni、Sn、Inの中から選択された少
なくとも1種の金属からなる金属被覆層を形成する被覆
工程と、前記接点基体上に存在する未拡散部分の金属被
覆層の厚さが0〜5μmの範囲内になるように前記金属
被覆層の一部を前記接点基体中に拡散させる拡散工程と
を有することを特徴とするものである。
(作 用)
真空バルブ用接点の表面は雰囲気からの汚染を受ける。
接点加工からバルブ組立てまでの時間を短縮しても汚染
の防止には自ずから限界がある。
の防止には自ずから限界がある。
本発明によれば、接点基体の上に金属被覆層を形成し、
しかも接点基体と金属被覆層との界面において、金属被
覆層が接点基体中に所定の厚さの範囲で拡散するように
する。この場合、接点基体上に存在する未拡散部分の金
属被覆層の厚さを0〜5μmの範囲にすることにより、
接点自体を耐溶着特性に優れたものにすることができ、
しかも接点開閉時ないし遮断動作蒔に機械的、熱的に衝
撃を受けたとしても、接点が受ける変化と連動した変化
をするようになっているため、上記拡散領域の拡散効果
と相まって剥離を生じることがないようにするものであ
る。
しかも接点基体と金属被覆層との界面において、金属被
覆層が接点基体中に所定の厚さの範囲で拡散するように
する。この場合、接点基体上に存在する未拡散部分の金
属被覆層の厚さを0〜5μmの範囲にすることにより、
接点自体を耐溶着特性に優れたものにすることができ、
しかも接点開閉時ないし遮断動作蒔に機械的、熱的に衝
撃を受けたとしても、接点が受ける変化と連動した変化
をするようになっているため、上記拡散領域の拡散効果
と相まって剥離を生じることがないようにするものであ
る。
(実施例)
以下、本発明による真空バルブ用接点とその製造方法の
一実施例を添附図面を参照して説明する。
一実施例を添附図面を参照して説明する。
先ず、接点基体の接触面側に金属被覆層を形成する工程
を説明する。被覆工程は、第1図に示されるように、厚
さXaを有する接点基体10を準備し、この接点基体1
0の接触面10a上に厚さxbを有する汚染防止用の接
触面側金属被覆層11をイオンブレーティング法により
形成する。
を説明する。被覆工程は、第1図に示されるように、厚
さXaを有する接点基体10を準備し、この接点基体1
0の接触面10a上に厚さxbを有する汚染防止用の接
触面側金属被覆層11をイオンブレーティング法により
形成する。
ここで、接点基体10としては、例えば、Cu−B1系
、Cu−Te系、Cu−W系、Cu−WC系、Ag−W
系、A g−WC系、Cu−Cr系、Cu−Ti系など
のものが目的によって適宜使いわけられる。また、接触
面側金属Bs層11としては、Cu s A g s
N is S n % I nの中から選択された少な
くとも1種の金属が使われる。
、Cu−Te系、Cu−W系、Cu−WC系、Ag−W
系、A g−WC系、Cu−Cr系、Cu−Ti系など
のものが目的によって適宜使いわけられる。また、接触
面側金属Bs層11としては、Cu s A g s
N is S n % I nの中から選択された少な
くとも1種の金属が使われる。
次に、拡散工程では、第2図に示されるように、接点基
体10の接触面10a上に形成された接触面側金属被覆
層11を拡散させる。この拡散に使われる手段としては
、(1)披て工程が終了したのち別の工程として拡散さ
せる、(2)被覆工程の進行中に界面近傍でそれと同時
に拡散させる、(3)接触面側金属被覆層11を有する
接点基体10を電極にろう付けするときの加熱により拡
散させる、(4) (1)と(2)の両ケースを混在さ
せて拡散させるなどの手段がある。なお、この拡散工程
では接点基体10から接触面側金属被覆層11への拡散
も同時に行われる。
体10の接触面10a上に形成された接触面側金属被覆
層11を拡散させる。この拡散に使われる手段としては
、(1)披て工程が終了したのち別の工程として拡散さ
せる、(2)被覆工程の進行中に界面近傍でそれと同時
に拡散させる、(3)接触面側金属被覆層11を有する
接点基体10を電極にろう付けするときの加熱により拡
散させる、(4) (1)と(2)の両ケースを混在さ
せて拡散させるなどの手段がある。なお、この拡散工程
では接点基体10から接触面側金属被覆層11への拡散
も同時に行われる。
拡散深さXcは接触面側金属被覆層11の初期厚さxb
の少なくとも20%を必要とする。20%未満では接点
基体10との密着強度が弱くなり、接触面側金属被覆層
11が剥離して接触抵抗値にばらつきが生じるようにな
るからである。また、未拡散部分すなわち接点接触面近
傍部分に残存している金属被覆層の厚さXb−Xcは、
5μm以下であることを必要とする。この残存している
金属被覆層の厚さXb−Xcが5μmを超えると、耐溶
着性が低下するからである。
の少なくとも20%を必要とする。20%未満では接点
基体10との密着強度が弱くなり、接触面側金属被覆層
11が剥離して接触抵抗値にばらつきが生じるようにな
るからである。また、未拡散部分すなわち接点接触面近
傍部分に残存している金属被覆層の厚さXb−Xcは、
5μm以下であることを必要とする。この残存している
金属被覆層の厚さXb−Xcが5μmを超えると、耐溶
着性が低下するからである。
上記接点基体10上に接触面側金属被覆層11を形成す
るには、イオンブレーティング法によるのが好適である
。従来の電気化学的メツキ法ではメツキ液による腐蝕が
接点に生じるので好ましくなく、また真空蒸着法では付
着強度が弱くて好ましくない。イオンブレーティング法
によれば、これらの欠点を十分に解消することができ、
真空バルブ用接点として最高のものを提供することがで
きる。
るには、イオンブレーティング法によるのが好適である
。従来の電気化学的メツキ法ではメツキ液による腐蝕が
接点に生じるので好ましくなく、また真空蒸着法では付
着強度が弱くて好ましくない。イオンブレーティング法
によれば、これらの欠点を十分に解消することができ、
真空バルブ用接点として最高のものを提供することがで
きる。
また、表1には、Cu−50Cr系合金を使って実験用
の真空バルブ用接点を形成し、この接点の接触抵抗特性
および溶着特性を評価したものを示している。なお、表
中でReは接触抵抗を示している。
の真空バルブ用接点を形成し、この接点の接触抵抗特性
および溶着特性を評価したものを示している。なお、表
中でReは接触抵抗を示している。
表1では、
接点基体10の接触面および反対側の接合面にイオンブ
レーティング装置を用いて、それぞれCuを被覆した場
合(実施例1〜4.比較例1〜2)、 また、接点基体10の接触面および反対側の接合面にイ
オンブレーティング装置を用いて、Agを被覆した場合
(実施例5.比較例3)、Niを被覆した場合(実施例
6)、 Snを被覆した場合(実施例7)、 Inを被覆した場合(実施例8)、 さらに、接点基体10の接触面および反対側の接合面に
何も被覆しない場合(比較例7)、のそれぞれの比較を
行っている。
レーティング装置を用いて、それぞれCuを被覆した場
合(実施例1〜4.比較例1〜2)、 また、接点基体10の接触面および反対側の接合面にイ
オンブレーティング装置を用いて、Agを被覆した場合
(実施例5.比較例3)、Niを被覆した場合(実施例
6)、 Snを被覆した場合(実施例7)、 Inを被覆した場合(実施例8)、 さらに、接点基体10の接触面および反対側の接合面に
何も被覆しない場合(比較例7)、のそれぞれの比較を
行っている。
ここでイオンブレーティングは、前処理として10 ’
mm Hgに排気して接点基体10を加熱したのち、4
X 10−5mmHgの真空度でしかも電圧2000
Vを印加して実施している。また1、接触面側金属被覆
層11の厚さxbは、上述の種々の試験に使われていな
い他の試験片を使って、膜厚計とイオンマイクロアナラ
イザとを併用して測定している。さらに、接点基体10
への拡散深さXcは、試験片断面の顕微鏡観察およびX
線マイクロアナライザによって測定している。さらにま
た、イオンブレーティング中における接点基体10への
拡散は界面近傍で進行し、接点と電極とのろう付は処理
の過程でも進行することが知られているので、上記拡散
深さXcは銀ろう付は処理を与えたのちに測定している
。
mm Hgに排気して接点基体10を加熱したのち、4
X 10−5mmHgの真空度でしかも電圧2000
Vを印加して実施している。また1、接触面側金属被覆
層11の厚さxbは、上述の種々の試験に使われていな
い他の試験片を使って、膜厚計とイオンマイクロアナラ
イザとを併用して測定している。さらに、接点基体10
への拡散深さXcは、試験片断面の顕微鏡観察およびX
線マイクロアナライザによって測定している。さらにま
た、イオンブレーティング中における接点基体10への
拡散は界面近傍で進行し、接点と電極とのろう付は処理
の過程でも進行することが知られているので、上記拡散
深さXcは銀ろう付は処理を与えたのちに測定している
。
また、金属被覆層11を施した接点を真空バルブの絶縁
容器内に組込み、絶縁容器を10’+nmHgの真空度
としたのち、600’Cに加熱してベーキング処理を施
し、さらに接点間に80KV程度の電圧を印加してコン
ディショニング処理を行う。
容器内に組込み、絶縁容器を10’+nmHgの真空度
としたのち、600’Cに加熱してベーキング処理を施
し、さらに接点間に80KV程度の電圧を印加してコン
ディショニング処理を行う。
このようにして得られた真空バルブ用接点の接触抵抗お
よび溶着力を表1に示している。
よび溶着力を表1に示している。
ここで接触抵抗は10個の真空バルブについて、それぞ
れ10個所、電極接点を接点荷重20kgで接触させた
のち、電流DC10Aを通電させて測定している。なお
、接触抵抗は接触抵抗値が100μΩ未満のものと、1
00μΩ以上のものとの割合いで示している。また、溶
着力は電極接点を接点荷重50kg、通電電流40KA
、通電時間10a+sの条件下で溶着させたのちの、接
点の引外し力で測定している。
れ10個所、電極接点を接点荷重20kgで接触させた
のち、電流DC10Aを通電させて測定している。なお
、接触抵抗は接触抵抗値が100μΩ未満のものと、1
00μΩ以上のものとの割合いで示している。また、溶
着力は電極接点を接点荷重50kg、通電電流40KA
、通電時間10a+sの条件下で溶着させたのちの、接
点の引外し力で測定している。
しかして、表1からも明らかなように、接点の接触面側
に残存する金属被覆層11の厚さxb−Xcが5μm以
下(例えば、実施例1〜4)では接触抵抗が100μΩ
未満と安定するが、5μm以上の厚さの場合(例えば、
比較例2)には接触抵抗が100μΩ以上になることが
あり不安定になることが分る。これは接点の開閉動作に
よる衝撃により金属被覆層11に亀裂やつぶれが現われ
てここへ異物が進入したり付着したり、あるいは下地か
ら表面へ被覆金属以外の接点構成材料元素が移動したり
して接触抵抗が増大するからである。
に残存する金属被覆層11の厚さxb−Xcが5μm以
下(例えば、実施例1〜4)では接触抵抗が100μΩ
未満と安定するが、5μm以上の厚さの場合(例えば、
比較例2)には接触抵抗が100μΩ以上になることが
あり不安定になることが分る。これは接点の開閉動作に
よる衝撃により金属被覆層11に亀裂やつぶれが現われ
てここへ異物が進入したり付着したり、あるいは下地か
ら表面へ被覆金属以外の接点構成材料元素が移動したり
して接触抵抗が増大するからである。
また、残存している金属被覆層11の厚さxb−Xcが
好ましい範囲内にある場合でも、金属被覆層と接点基体
との間に拡散がなく、しかも強度的に問題がある場合(
例えば、比較例1)には、接点基体からの金属被覆層の
剥離・脱落などにより接点基体が露出して接触抵抗が不
安定になることが分る。
好ましい範囲内にある場合でも、金属被覆層と接点基体
との間に拡散がなく、しかも強度的に問題がある場合(
例えば、比較例1)には、接点基体からの金属被覆層の
剥離・脱落などにより接点基体が露出して接触抵抗が不
安定になることが分る。
これらの説明から明らかなように、接点の接触面側に残
存する金属被覆層11の厚さXb−Xcを5μm以下に
、しかも金属被覆層厚さxbに対する拡散深さXcの比
率を20%以上にすれば、安定した接触抵抗の真空バル
ブを得ることができる。
存する金属被覆層11の厚さXb−Xcを5μm以下に
、しかも金属被覆層厚さxbに対する拡散深さXcの比
率を20%以上にすれば、安定した接触抵抗の真空バル
ブを得ることができる。
これは金属被覆層11の材料構成をAgとした場合にも
同様である。すなわち金属被覆層11の厚さxb−Xc
が10μmの場合(例えば、比較例3)には接触抵抗に
ばらつきが見られて好ましくないが、金属被覆層11の
厚さXb−Xcが3μmで、しかも金属被覆層厚さxb
に対する拡散深さXcの比率が63%の場合(例えば、
実施例5)には接触抵抗が安定していることが分る。
同様である。すなわち金属被覆層11の厚さxb−Xc
が10μmの場合(例えば、比較例3)には接触抵抗に
ばらつきが見られて好ましくないが、金属被覆層11の
厚さXb−Xcが3μmで、しかも金属被覆層厚さxb
に対する拡散深さXcの比率が63%の場合(例えば、
実施例5)には接触抵抗が安定していることが分る。
また、金属被覆層11の厚さXb−Xcは耐溶着性にも
影響していることが分る。例えば、厚さXb−Xcが1
5μmと厚い場合(例えば、比較例2)には溶着用外し
力が高く、しかもばらつきの幅が大きいことが分る。こ
の事実は金属被覆層無しのCu−Cr系接点の場合(例
えば、比較例7)と比較すれば明白である。
影響していることが分る。例えば、厚さXb−Xcが1
5μmと厚い場合(例えば、比較例2)には溶着用外し
力が高く、しかもばらつきの幅が大きいことが分る。こ
の事実は金属被覆層無しのCu−Cr系接点の場合(例
えば、比較例7)と比較すれば明白である。
さらに、金属被覆層11の剥離は、金属被覆層を真空蒸
着法または電気メツキ法で形成した場合(例えば、比較
例8〜9)に剥離し晶いことが分る。これによりイオン
ブレーティング法の優越性を理解することができる。
着法または電気メツキ法で形成した場合(例えば、比較
例8〜9)に剥離し晶いことが分る。これによりイオン
ブレーティング法の優越性を理解することができる。
以上述べた効果および傾向は、接点材料がCu−B1系
、Cu−Pb系、Cu−Te系、Cu−5b系(例えば
、実施例9〜12)であっても同じであり、この事実は
金属被覆層無しのCu−Te系接点の場合゛(例えば、
比較例4)と比較して見ても明白である。また、他の接
点材料、Cu−w−sb系、Cu −M o系、Cu−
Ti系、Ag−WC−Co系、Cu−Mo C系、Cu
−TiC系、Cu−Cr3C2系(例えば、実施例13
〜19)であっても、上記効果および上記傾向は同じで
あり、この事実は金属被覆層無しのCu−Ti5Cu−
Tic、Cu−Cr系接点の場合(例えば、比較例5〜
7)と比較して見ても明白である。
、Cu−Pb系、Cu−Te系、Cu−5b系(例えば
、実施例9〜12)であっても同じであり、この事実は
金属被覆層無しのCu−Te系接点の場合゛(例えば、
比較例4)と比較して見ても明白である。また、他の接
点材料、Cu−w−sb系、Cu −M o系、Cu−
Ti系、Ag−WC−Co系、Cu−Mo C系、Cu
−TiC系、Cu−Cr3C2系(例えば、実施例13
〜19)であっても、上記効果および上記傾向は同じで
あり、この事実は金属被覆層無しのCu−Ti5Cu−
Tic、Cu−Cr系接点の場合(例えば、比較例5〜
7)と比較して見ても明白である。
さらに、接点基体10の材料としては、Cuに限定され
るものではなく、Agで多っでも良い。
るものではなく、Agで多っでも良い。
このAgを接点基体10の材料とした場合(例えば、実
施例16)であっても、上記効果および上記傾向を得る
ことができる。
施例16)であっても、上記効果および上記傾向を得る
ことができる。
次に、接点基体の接合面側に金属被覆層を形成する工程
を説明する。被覆工程は、第3図に示されるように、接
点基体10を準備し、電極などのろう付は接合面側に接
合面側金属被覆層12をイオンブレーティング法により
形成する。ここで、接点基体10としてはCu−Cr系
、Cu−Ti系などの他、CrS’riSAiなどの活
性金属を含む接点材料が目的によって適宜使いわけられ
る。
を説明する。被覆工程は、第3図に示されるように、接
点基体10を準備し、電極などのろう付は接合面側に接
合面側金属被覆層12をイオンブレーティング法により
形成する。ここで、接点基体10としてはCu−Cr系
、Cu−Ti系などの他、CrS’riSAiなどの活
性金属を含む接点材料が目的によって適宜使いわけられ
る。
また、接合面側金属被覆層12としては、Cu、Ag、
Niの中から選択された少なくとも1種の金属が使われ
る。
Niの中から選択された少なくとも1種の金属が使われ
る。
また、第4図に示されるように、接点基体10を準備し
、電極などのろう付は接合面側に、と接合面側金属被覆
層12をイオンブレーティング法により形成する。ここ
で、接点基体10としては上述した接点材料に加えてC
u−B1系、Cu−Te系、Cu−W系、Cu−WC系
、Ag−W系、A g−WC系などが目的によって適宜
使いわけられる。また、バリヤー層13としてはFe、
Niまたはその両者の金属が使われ、接合面側金属被覆
層12としては、Cu、Ag、Niの中から選択された
少なくとも1種の金属が使われる。
、電極などのろう付は接合面側に、と接合面側金属被覆
層12をイオンブレーティング法により形成する。ここ
で、接点基体10としては上述した接点材料に加えてC
u−B1系、Cu−Te系、Cu−W系、Cu−WC系
、Ag−W系、A g−WC系などが目的によって適宜
使いわけられる。また、バリヤー層13としてはFe、
Niまたはその両者の金属が使われ、接合面側金属被覆
層12としては、Cu、Ag、Niの中から選択された
少なくとも1種の金属が使われる。
このように形成された接点を電極に銀ろう付けして接合
すると、金属被覆層12またはバリヤー層13は接点基
体10に拡散される。
すると、金属被覆層12またはバリヤー層13は接点基
体10に拡散される。
上記接点基体10上に接合面側金属被覆層12またはバ
リヤー層13を形成するには、イオンブレーティング法
によるのが好適である。この理由は接触面側金属被覆層
11を形成する場合に説明したのと同様の理由である。
リヤー層13を形成するには、イオンブレーティング法
によるのが好適である。この理由は接触面側金属被覆層
11を形成する場合に説明したのと同様の理由である。
また、表2〜3には、Cu−50Cr系合金を使って実
験用の真空バルブ用接点を形成し、この接点の銀ろう付
は部の引張り強度を評価したものを示している。
験用の真空バルブ用接点を形成し、この接点の銀ろう付
は部の引張り強度を評価したものを示している。
表 2
表 3
表2〜3では、
接点基体10の接合面にイオンブレーティング装置を用
いてCuを被覆した場合(実施例20〜23)、 Niを被覆した場合(実施例24〜27)、また、バリ
ヤー層13としてNiを被覆した場合(実施例28〜3
2)、 Feを被覆した場合(実施例33〜34)、Fec!:
Niを50%ずつ混合して被覆した場合(実施例35)
、 さらに、接点基体10の接合面に何も被覆しない場合(
比較例10)、 のそれぞれの比較を行っている。
いてCuを被覆した場合(実施例20〜23)、 Niを被覆した場合(実施例24〜27)、また、バリ
ヤー層13としてNiを被覆した場合(実施例28〜3
2)、 Feを被覆した場合(実施例33〜34)、Fec!:
Niを50%ずつ混合して被覆した場合(実施例35)
、 さらに、接点基体10の接合面に何も被覆しない場合(
比較例10)、 のそれぞれの比較を行っている。
ここでイオンブレーティングは、前処理として10−5
mmHgに排気して接点基体1oを加熱したノチ、4
X 10−5mmHgの真空度でしかも電圧2000V
を印加して実施している。また、接合面側金属被覆層1
2およびバリヤー層13の厚さは、上述の種々の試験に
使われていない他の試験片を使って、膜厚計とイオンマ
イクロアナライザとを併用して測定するとともに、試験
片断面の顕微鏡観察およびX線マイクロアナライザを使
って測定している。なお、厚さの測定は銀ろう付は処理
をする前に測定している。
mmHgに排気して接点基体1oを加熱したノチ、4
X 10−5mmHgの真空度でしかも電圧2000V
を印加して実施している。また、接合面側金属被覆層1
2およびバリヤー層13の厚さは、上述の種々の試験に
使われていない他の試験片を使って、膜厚計とイオンマ
イクロアナライザとを併用して測定するとともに、試験
片断面の顕微鏡観察およびX線マイクロアナライザを使
って測定している。なお、厚さの測定は銀ろう付は処理
をする前に測定している。
このようにして得られた真空バルブ用接点を、水素還元
雰囲気中にて、接合用CuおよびAg基ろう材料を使用
してろう付は接合し、引張り強度評価用テストピースを
組立てた。また、比較するために金属被覆層無しの接点
基体についても同様に組立てた。供試数はそれぞれ20
個であり、テストピースは引張り試験機に掛けられた。
雰囲気中にて、接合用CuおよびAg基ろう材料を使用
してろう付は接合し、引張り強度評価用テストピースを
組立てた。また、比較するために金属被覆層無しの接点
基体についても同様に組立てた。供試数はそれぞれ20
個であり、テストピースは引張り試験機に掛けられた。
しかして、表2〜3からも明らかなように、金属被覆層
の無い場合(比較例10)には引張り強度は2.2〜3
. 8kg/−であり、ろう付は接合部より破断してい
る。これに対して、本実施例20〜35によれ、ば、い
ずれも接点基体部より破断しており、ろう付は接合部の
強度は従来例に比べて大幅に向上したことが分る。
の無い場合(比較例10)には引張り強度は2.2〜3
. 8kg/−であり、ろう付は接合部より破断してい
る。これに対して、本実施例20〜35によれ、ば、い
ずれも接点基体部より破断しており、ろう付は接合部の
強度は従来例に比べて大幅に向上したことが分る。
以上述べた効果は接点基体の材料がCu−Cr系合金の
場合に限らず、(:r、Ti、A1などの活性金属を含
むものである場合にも同じであり、その含有量が多いほ
ど、例えば20wt%以上になる場合にはその効果は特
に顕著に現われる。また、Cr5Ti、A1などの活性
金属を含まない場合であっても、真空バルブに組立てる
までに、酸化波膜などの汚染が考えられる場合には、接
点基体の構成成分に拘らず、本発明の方法は効果的であ
る。
場合に限らず、(:r、Ti、A1などの活性金属を含
むものである場合にも同じであり、その含有量が多いほ
ど、例えば20wt%以上になる場合にはその効果は特
に顕著に現われる。また、Cr5Ti、A1などの活性
金属を含まない場合であっても、真空バルブに組立てる
までに、酸化波膜などの汚染が考えられる場合には、接
点基体の構成成分に拘らず、本発明の方法は効果的であ
る。
また、第5図に示されるように、接点基体10にイオン
ブレーティング法で接合用CuまたはAgeろう材料1
4を予め形成してろう付は接合することもできる。なお
、金属被覆層、バリヤー層、ろう材料などを形成する方
法としては、必要とする接合強度に応じてイオンブレー
ティング法によるほか、他の薄膜形成技術を組合わせて
実施することもできる。
ブレーティング法で接合用CuまたはAgeろう材料1
4を予め形成してろう付は接合することもできる。なお
、金属被覆層、バリヤー層、ろう材料などを形成する方
法としては、必要とする接合強度に応じてイオンブレー
ティング法によるほか、他の薄膜形成技術を組合わせて
実施することもできる。
さらに、目的、用途に応じた多数の好適な被覆層を形成
することは、本発明の要旨を変更しない限り効果的であ
ることが明らかである。また、接合面側金属被覆層、バ
リヤー層の厚さは1μm未満では表面酸化の防止効果が
十分ではなく、10μmを越える場合は、本発明の効果
を得ることができても被覆層を形成するのに時間が掛か
り過ぎ工業的ではない。
することは、本発明の要旨を変更しない限り効果的であ
ることが明らかである。また、接合面側金属被覆層、バ
リヤー層の厚さは1μm未満では表面酸化の防止効果が
十分ではなく、10μmを越える場合は、本発明の効果
を得ることができても被覆層を形成するのに時間が掛か
り過ぎ工業的ではない。
以上述べたように本実施例によれば、100μΩ以上も
の大きな接触抵抗を有する箇所が無く、接触抵抗値のば
らつきも少なく、さらには接触抵抗値の平均値を50μ
Ω以下に抑えることができる信頼性の高い真空バルブ用
接点を得ることができる。また、接触抵抗の安定性の向
上のみならず、溶着用外し力も小さく維持することがで
き、さらにはろう付は接合部の接合強度を向上させるこ
とができる。
の大きな接触抵抗を有する箇所が無く、接触抵抗値のば
らつきも少なく、さらには接触抵抗値の平均値を50μ
Ω以下に抑えることができる信頼性の高い真空バルブ用
接点を得ることができる。また、接触抵抗の安定性の向
上のみならず、溶着用外し力も小さく維持することがで
き、さらにはろう付は接合部の接合強度を向上させるこ
とができる。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、接触
抵抗が小さく、接触抵抗値のばらつきも少なく、溶着用
外し力も小さく維持することができ、しかもろう付は接
合部の接合強度も大きい、信頼性の窩い真空バルブ用接
点を得ることができる。
抵抗が小さく、接触抵抗値のばらつきも少なく、溶着用
外し力も小さく維持することができ、しかもろう付は接
合部の接合強度も大きい、信頼性の窩い真空バルブ用接
点を得ることができる。
第1図は本発明の真空バルブ用接点の拡散工程前の状態
を示す縦断面図、第2図は本発明の真空バルブ用接点の
拡散工程後の状態を示す縦断面図、第3図および第4図
はそれぞれ本発明の真空バルブ用接点を示す縦断面図、
第5図は本発明の他の実施例を示す縦断面図、第6図は
従来の真空バルブ用接点を示す縦断面図、fB7図は第
6図の真空バルブの電極部分の縦断面図である。 10・・・接点基体、11・・・接触面側金属被覆層、
1′・・・接合面側金属被覆層、13・・・バリヤー層
、14・・・接合用ろう材料、Xa・・・接点基体の厚
さ、xb・・・接触面側金属被覆層の厚さ、Xc・・・
拡散深さ。 出願人代理人 佐 藤 −雄
を示す縦断面図、第2図は本発明の真空バルブ用接点の
拡散工程後の状態を示す縦断面図、第3図および第4図
はそれぞれ本発明の真空バルブ用接点を示す縦断面図、
第5図は本発明の他の実施例を示す縦断面図、第6図は
従来の真空バルブ用接点を示す縦断面図、fB7図は第
6図の真空バルブの電極部分の縦断面図である。 10・・・接点基体、11・・・接触面側金属被覆層、
1′・・・接合面側金属被覆層、13・・・バリヤー層
、14・・・接合用ろう材料、Xa・・・接点基体の厚
さ、xb・・・接触面側金属被覆層の厚さ、Xc・・・
拡散深さ。 出願人代理人 佐 藤 −雄
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、所定形状を有する接点基体と、この接点基体の接触
面に対してCu、Ag、Ni、Sn、Inの中から選択
された少なくとも1種の金属によって被覆された金属被
覆層とを備え、この金属被覆層はその一部が前記接点基
体中の少なくとも一部に拡散されており、前記接点基体
上に存在する未拡散部分の金属被覆層の厚さは0〜5μ
mの範囲内にあることを特徴とする真空バルブ用接点。 2、所定形状を有する接点基体の接触面に対してCu、
Ag、Ni、Sn、Inの中から選択された少なくとも
1種の金属からなる金属被覆層を形成する被覆工程と、
前記接点基体上に存在する未拡散部分の金属被覆層の厚
さが0〜5μmの範囲内になるように前記金属被覆層の
一部を前記接点基体中に拡散させる拡散工程とを有する
ことを特徴とする真空バルブ用接点の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63129640A JPH01298617A (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | 真空バルブ用接点とその製造方法 |
| EP89109444A EP0343663B1 (en) | 1988-05-27 | 1989-05-24 | Vacuum interrupter contacts and process for producing the same |
| DE68919536T DE68919536T2 (de) | 1988-05-27 | 1989-05-24 | Vakuumschalterkontakte und Verfahren zur Herstellung derselben. |
| US07/356,354 US5109145A (en) | 1988-05-27 | 1989-05-25 | Vacuum interrupter contacts and process for producing the same |
| KR1019890007122A KR910007948B1 (ko) | 1988-05-27 | 1989-05-27 | 진공차단기 접점 및 그의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63129640A JPH01298617A (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | 真空バルブ用接点とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01298617A true JPH01298617A (ja) | 1989-12-01 |
Family
ID=15014505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63129640A Pending JPH01298617A (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | 真空バルブ用接点とその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5109145A (ja) |
| EP (1) | EP0343663B1 (ja) |
| JP (1) | JPH01298617A (ja) |
| KR (1) | KR910007948B1 (ja) |
| DE (1) | DE68919536T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7563353B2 (en) | 2004-10-21 | 2009-07-21 | Fcm Co., Ltd. | Method of forming Sn-Ag-Cu ternary alloy thin-film on base material |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2643037B2 (ja) * | 1991-06-17 | 1997-08-20 | 三菱電機株式会社 | 真空スイッチ管 |
| JP3467527B2 (ja) * | 1992-12-17 | 2003-11-17 | 株式会社山王 | 接点材料及びその製造方法 |
| KR100332513B1 (ko) * | 1998-08-21 | 2002-04-13 | 니시무로 타이죠 | 진공 밸브용 접점 재료 및 그 제조 방법 |
| JP4404980B2 (ja) * | 1999-02-02 | 2010-01-27 | 芝府エンジニアリング株式会社 | 真空バルブ |
| FR2896335B1 (fr) * | 2006-01-17 | 2008-11-14 | Areva T & D Sa | Disjoncteur de generateur avec resistance inseree |
| DE102006027821A1 (de) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Siemens Ag | Elektrischer Schaltkontakt |
| CN101707147B (zh) * | 2009-12-08 | 2012-08-08 | 浙江省冶金研究院有限公司 | 一种CuWC/Cu复合材料及制备工艺 |
| FR2985081B1 (fr) | 2011-12-21 | 2015-03-06 | Alstom Technology Ltd | Dispositif de protection contre les particules engendrees par un arc electrique de commutation |
| CN102864474B (zh) * | 2012-08-31 | 2015-03-04 | 中国振华电子集团宇光电工有限公司(国营第七七一厂) | 一种真空灭弧室电镀镍和刷镀镍同时进行的装置 |
| FR2996352B1 (fr) | 2012-10-02 | 2014-10-31 | Alstom Technology Ltd | Dispositif de contact electrique de type doigt de contact a fort courant nominal |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2848980A1 (de) * | 1978-11-11 | 1980-05-22 | Heraeus Gmbh W C | Verfahren zur herstellung eines verbundwerkstoffes durch plattieren |
| NL7905720A (nl) * | 1979-07-24 | 1981-01-27 | Hazemeijer Bv | Werkwijze voor het verbeteren van schakelkontakten, in het bijzonder voor vakuumschakelaars. |
| JPS58165225A (ja) * | 1982-03-26 | 1983-09-30 | 株式会社日立製作所 | 真空しや断器 |
| US4736078A (en) * | 1983-10-07 | 1988-04-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for processing vacuum switch and vacuum switch processed by the method |
| JPS6174222A (ja) * | 1984-09-19 | 1986-04-16 | 株式会社日立製作所 | 真空遮断器 |
-
1988
- 1988-05-27 JP JP63129640A patent/JPH01298617A/ja active Pending
-
1989
- 1989-05-24 EP EP89109444A patent/EP0343663B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-05-24 DE DE68919536T patent/DE68919536T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-05-25 US US07/356,354 patent/US5109145A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-05-27 KR KR1019890007122A patent/KR910007948B1/ko not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7563353B2 (en) | 2004-10-21 | 2009-07-21 | Fcm Co., Ltd. | Method of forming Sn-Ag-Cu ternary alloy thin-film on base material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR900018407A (ko) | 1990-12-21 |
| EP0343663A3 (en) | 1990-07-18 |
| EP0343663A2 (en) | 1989-11-29 |
| DE68919536D1 (de) | 1995-01-12 |
| EP0343663B1 (en) | 1994-11-30 |
| DE68919536T2 (de) | 1995-04-13 |
| US5109145A (en) | 1992-04-28 |
| KR910007948B1 (ko) | 1991-10-04 |
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