JPH03190022A

JPH03190022A - 真空インタラプタの製造方法

Info

Publication number: JPH03190022A
Application number: JP32912689A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Kashiwagi; 佳行柏木; Nobuyuki Yoshioka; 信行吉岡
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1989-12-19
Filing date: 1989-12-19
Publication date: 1991-08-20

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。

Description

【発明の詳細な説明】Ａ、産業上の利用分野本発明は、真空インタラプタの製造方法に係り、特に電
極が低融点金属を含有している真空インタラプタの製造
方法に関したものである。

Ｂ９発明の概要本発明は、電極が低融点金属を含有している真空インタ
ラプタの最後の組立段階における気密ロウ付部にＴｉ−
Ａｌを主成分とするロウ材を用い、組立後に真空引きす
ることにより、ロウ付け強度、気密接合の向上を図った
ものである。

Ｃ８従来の技術第４図は、この種真空インタラプタの従来の概略構成図
である。

図中において、菫は固定側部材であり、固定電極ＩＩを
内端に具備するり一ド棒１２と、固定側端板１３とを主
要な部材として構成している。２は可動側部材であり、
可動電極２Ｉを内端に具備するリード棒２２と、可動側
端板２３と、ベローズ２４とを主要な部材として構成し
ている。、３はセラミックス等の部材からなる絶縁筒で
あり、３！は絶縁筒の内側に設けた金属シールドである
。

このように構成した真空インタラプタは、可動電極２１
を図中で上下方向に可動することにより電流の開閉を行
うものである。

このような構成からなる真空インタラプタの製造は、一
般には次のような手段によって製造される。

■第４図のように構成各部材の接合部に、板ロウ、線ロ
ウからなるロウ材４１〜４７を配置して仮組立し、これ
を真空炉に入れて加熱排気とロウ付けを同時に行って真
空インタラプタを一括して製造する。

■第４図のように構成各部材の接合部に、板ロウ、線ロ
ウからなるロウ材４１〜４７を配置して仮組立し、これ
を非酸化性雰囲気中（例えば水素雰囲気）でロウ付けを
行い、その後図示省略の排気管を介して大気中にて加熱
排気して真空インタラプタを製造する。

■固定側部材ｌと可動側部材２とを予め前工程で製造し
ておき、そして、絶縁筒３との間にロウ材４２．４７を
介在させて、真空中でロウ付けする。または、ロウ付け
後に真空引きして真空インタラプタを製造する。

なお、前記■、■の場合には各所に同じロウ材（例えば
Ｃｕ系のロウ材）を配置し、■の場合には溶融点の異な
るロウ材（例えばＣｕ系とＡｇ系）を使用するのが一般
的である。

Ｄ９発明が解決しようとする課題従来、真空インタラプタに要求される種々の特性を満た
すために電極に低融点金属、例えばＢｉ（ビスマス）を
、０．１〜２０重量％含有することが一般的に行われて
いる。

しかし、電極がこのような低融点金属を含有している場
合には、ロウ付け時の温度（７００〜１０００℃）にて
電極より低融点金属の一部が蒸発することが知られてい
る。この蒸発した金属は、真空容器内部材に付着するば
かりか、その一部は溶融しているロウ材内に侵入してロ
ウ付け接合に悪影響を及ぼす問題がある。

このような弊害の程度は、低融点金属の含有量との関係
もあるが、特に問題となるのは気密シール接合部である
。

つまり、機械的な接合強度は十分であったとしても気密
シール接合としては不十分なものとなってしまうおそれ
があるからである。

このような気密シール接合部としては、前述の第４図に
おける４１．４２，４５，４６．４７のロウ材の部位が
各々該当する箇所であり、■真空炉中で一括組立する場
合には、これらのロウ材の箇所全部が該当する。しかも
、真空中で一括ロウ付けの場合には、高温加熱状態で真
空インタラプタ内が完全密閉となることから、蒸発した
Ｂｉが内部にこもりやすく、気密接合特性を一層悪化さ
せやすい問題がある。

■前工程で固定側、可動側部材を予め製作しておき次工
程で一体化する場合には、４２．４７のロウ材の箇所が
該当する。

Ｅ０課題を解決するための手段発明者らは、種々実験を行った結果、Ｃｕ（銅）部材相
互の接合を、ＴｉとＡＩとからなるロウ材で接合すれば
、ロウ付け部に低融点金属の侵入がなく気密接合ロウ付
けを確実にできることを見出した。換言すれば、真空イ
ンタラプタにおける気密シール接合部にＴｉ−Ａｌロウ
材を用いれば確実な気密シール接合ができることが判っ
た。また、ＴｉまたはＡＩと共晶を作る材料を添加する
と、Ｔｉ、ＡＩの拡散層を安定化でき、接合を一層確実
なものにできることも判明した。

すなわち、ロウ付部にＴｉ、ＡＩの拡散層が存在するこ
とで、低融点金属の接合界面への侵入を効果的に防止で
き、安定にロウ付けできることが判った。

更には、真空中で真空インタラプタを一括して製造する
のではなく、ロウ付け接合した後に真空排気（真空引き
）して製造すれば−層気密シール接合特性が安定である
ことが判った。

従って、本発明は、真空インタラプタ一体化時における
気密シール接合部のロウ材として、Ｔｉを２０〜９０重
量％含有するＴｉ−Ａｌ合金ロウ材を用いたものである
。

なお、（１）ＴｉまたはＡＩのいずれかと共晶を作る材料から
なる第３成分を添加し、ＴｉとＡＩとを合計で２０重量
％以上含有し、且つ重量比で、Ｔｉ／ＡＩ＝２０／８０
〜９０／１０とした合金ロウ材でも良い。この共晶を作
る材料（第３成分）としては、例えば、Ｃｕ（銅）、Ｉ
ｎ（インジウム）、　Ｎｉ　にッケル）、Ｍｎ（マンガ
ン）、Ｆｅ（鉄）のうちの少なくとも１種類が該当する
。

（２）低融点金属としては、例えば、Ｂｉ（ビスマス）
、Ｓｂ（アンチモン）等の低融点金属として良く知られ
ている金属が該当する。

（３）ロウ材の使用条件としては、 ■ロウ材は温度は、９００〜１０００℃。

■ロウ材は雰囲気は、真空中、不活性ガス中。

■ロウ材の厚さは、０．０２〜ｌ　、　ＯＩＩＩ。

とするのが好ましい。

（４）真空インタラプタの一体化としては、■固定側部
材、可動側部材を各々形成しておき、これらと絶縁筒と
を一体化する場合 ■固定側部材、可動側部材の一方と絶縁筒とを予め一体
化、し、その後全体を一体化する場合。

の何れかが該当する。

（５）電極は、前工程で予めリード棒にロウ付けしても
良い。また低融点金属の含有量が少ない電極とリード棒
との接合の場合は本発明で用いたＴｆ−ＡＩロウ材でな
く、従来一般的に使用されているＣｕ−Ｍｎ−Ｎｉ等の
ロウ材であっても差し支えない。ただし、本発明で使用
したＴｉＡｌロウ材を用いるのが望ましい。

（６）本発明においては接合部がＣｕであれば良く、部
材全体がＣｕ、またはＣｕを主成分とする材料である必
要はない。

Ｆ０作用ロウ付け時には真空インタラプタ内は完全密閉ではない
ので、蒸発したＢｉ等の金属が内部にこもることは減少
し、しかもロウ付け接合部にＴｉ。

ＡＩの拡散層が存在することで低融点金属の接合界面へ
の侵入を効果的に防止でき、低融点金属を含有する電極
を備えた真空インタラプタの気密シール接合を確実に且
つ信頼性の高いものにできる。

Ｇ、実施例本発明を以下の実施例に基づいて詳細に説明する。

まずロウ材の特性について調べた実験結果を説明する。

（実験例−りＣｕが５０重櫃％、Ｃｒが４０重量％、Ｂｉが１０重量
％の成分からなる、低融点金属含有の金属部材と無酸素
鋼との接合例である。

（ａ）低融点金属を含有した部材についてＩ００メツシ
ュの粒径のＣｒ（クロム）粉末を、アルミナ容器（内径
６８ｕ）に約１６０ｇ入れ、このＣｒ粉末上にＣｕ−Ｂ
１合金（約４００ｇ）を載置し、容器に蓋をかぶせ、こ
れを真空炉内にて脱ガスと共にＣｕ−Ｂ１合金の融点以
下の温度で加熱処理して、まずＣｒ粒子を拡散結合させ
て多孔質の溶浸母材を形成する。

その後温度を上げて、Ｃｕ、Ｂｉを溶浸母材に溶浸させ
る。

この際にアルミナ容器内は、Ｂｉ蒸気を含んだ雰囲気と
なり、Ｂｉを多量に含有した複合金属が得られる。

こうして得られた金属材料を、容器から取り出し、外面
を機械加工して所定の寸法形状にする。

（ｂ）ロウ材について３２５メツシユの粒径のＴｆとＡＩの粉末と、これらＴ
ｉ、ＡＩと共晶を作る第３成分としてのＣｕ粉末（−３
２５メツシユ）とを用意し、Ｔｉが３５重量％、ＡＩが
３０重量％、Ｃｕが３５重量％となるように混合する。

この混合粉末を非酸化性雰囲気中で加熱溶解し、得られ
たインゴットを圧延成形して、約０　、２　ｘｍの箔状
のロウ材に加工する。

（Ｃ）ロウ付けについて上記ロウ材（Ｔ　ｉ　−Ａ　Ｉ−Ｃｕ）を、Ｃｕ−Ｃｒ
−Ｂ４合金部材と、無酸素銅からなる部材との間に入れ
、これらをアルミナ容器内に設置し、且つ蓋をし、真空
炉にて加熱処理（９８０℃、１５分間）して接合した。

（ｄ）ロウ付けの結果について上記のようにして得られた接合物は、強固に接合されて
おり、しかもロウ材も十分に流動していることが確認さ
れた。

また、Ｘ線マイクロアナライザにて接合部の断面を観察
すると、Ｔｉ、ＡＩの拡散層によって、Ｂｉの界面への
析出は防止され、安定したロウ付け接合層が形成されて
いることが確認された。

（実験例−２〜３８）上述の実験例−１と同様な条件で、ロウ材の成分を変え
てロウ付け接合について調べた。その結果は第３図及び
下表に示す通りであった。

（以下余白）なお、実験例−３０〜３５，３７．３８における、接合
強度は良好であり、引っ張り試験の結果、ロウ付け部で
はなく、接合した母材の部分が破壊する結果であった。

従って、これらの結果から、■ロウ材をＴｉとＡＩとで
形成し、且つ両者の成分比（重量比）を、Ｔ　ｉ　／　
Ａ　Ｉが２０／８０〜９０／１０とすれば良いことが判
った。

■Ｔｉ、ＡＩと共晶を作る第３成分を添加すると、Ｔｉ
、ＡＩの拡散層を安定化させる効果があり、含有させる
上限は８０重量％であることが判った。

■好ましい組成は、ＴｉとＡＩと共晶を作る材料（第３
成分）との組み合わせであり、且つ成分比（重量比）を
、Ｔｉ　／ＡＩ　＝　４０／６０〜８０／２０（Ｔｉ＋Ａ
Ｉ）／（第３成分）　　−２０／８０〜９０／１０とず
れば良いことが判った。

（比較実験例）比較のために一般的に知られている、ＡｇＣｕ−１ｎ系
ロウ材、及びＣｕ−Ｍｎ−Ｎｉ系ロウ材を用い、温度条
件を前者は８００℃、後者は９５０℃とし、且つ他の条
件は上記実施例−１と同様にしてロウ付けを試みたが、
いずれも剥離し、ロウ付けができなかった。

（一実施例）上述の結果からＴｉを２０〜９０重量％含有するＴｉ−
Ａ１合金ロウ材であれば低融点金属を含有するＣｕ（銅
）部材を直接接合しても十分な接合強度が得られること
が判ったので、このロウ材を用いて第１図に示す真空イ
ンタラプタを構成した。

すなわち、第１図に示す真空インタラプタを構成するに
際して、まず第２図（ａ）に示す固定側部材１、及び第
２図（ｂ）に示す可動側部材２を各々前工程で形成する
。

固定側部材ｌは、Ｃｕ（銅）からなる固定側端板１３、
Ｃｕからなるリード棒１２、Ｃｕからなる排気管１４、
からなるもので、これらの各部材の間に、３５Ｃｕ−３
５Ｔｉ−３０ＡＩ（重量％）の成分からなるロウ材（板
状ロウ材、線状ロウ材）を配置して仮組立し、非酸化性
雰囲気中（真空中）にて約９８０℃の温度に加熱して接
合形成する。

また、可動側部材２は、Ｃｕからなる固定側端板２３、
Ｃｕからなるリード棒２２．５ＵＳ（ステンレス鋼）か
らなるベローズ２４からなるもので、これらの各部材間
に、Ｃｕ−Ｍｎ−Ｎｉロウ材を配置して仮組立し、非酸
化性雰囲気中（真空中）にて約ｔｏｏｏ℃の温度に加熱
して接合形成する。

上述のように予め形成した固定側部材！と可動側部材２
とは、第１図に示すように、各リード棒１２．２２の内
端部にロウ材４３．４４（板状ロウ材）を介して、電極
（Ｃｕが５０重量％、Ｃｒが４０重量％、Ｂｉが１０重
量％の成分）を設けて仮組立する。また、両端部にＣｕ
（銅）からなる補助部材１３１，２３１を備えた絶縁筒
３に各々ロウ材４２．４７（板状ロウ材）を介して仮組
立する。

これらロウ材は、７４Ｃｕ−１３Ｔｉ−１３ＡＩ（重量
％）（実験例−３７）であり、非酸化性雰囲気中（真空
）にて前述のロウ付け温度より低い温度の約９２０℃で
ロウ付け接合して所定の真空インタラプタを一体化構成
し、その後、加熱すると共に排気管１４を介して真空引
きして排気し、排気管１４をピンチオフすることにより
所望の真空インタラプタを得る。

このようにして形成した真空インタラプタにおける端板
１３．２３と補助金具１３１，２３１とは強固に接合さ
れ、ヘリウム・リークデテクターにより調査した結果リ
ークの全く無いことが確認できた。

なお、ベローズとリード棒及び端板との間に従来から一
般的に使用されているＣｕ−Ｍｎ−Ｎｉのロウ材を使用
したのは、本発明におけるＣｕＴｉ−ＡｌではＳＵＳの
ロウ付けが安定していないことによるものであり、前述
のような構成の可動側部材２を構成する場合にあっては
、このロウ材の部分がＢｉの悪影響を受けることはほと
んど無いからである。

Ｈ，発明の効果本発明は、Ｔｉ、ＡＩを主成分としだロウ材を用いてい
ることから、ロウ付け部にＴｆ、ＡＩの拡散層を形成し
、この拡散層が低融点金属の接合界面への侵入を効果的
に防止できることから、低融点金属を含有（０，１〜２
０重量％）する電極を備えた真空インタラプタにおいて
も気密シール接合を確実且つ安定なものにできる。

しかも、Ｔｉ、ＡＩと共晶を作る金属材料を添加すると
ロウ付け接合を一層安定に行うことができる。

更には、真空インタラプタをロウ付け一体化した後に排
気管を介して真空引きして所望の真空インタラプタを得
るので、ロウ付け時には真空インタラプタ構成部材内は
、完全密閉体ではないので、蒸発したＢｉ等の金属が内
部にこもることは減少し、気密シール接合を一層確実で
安定なものにできる。

従って、真空インタラプタにおける信頼性、耐久性の向
上が図れ、品質向上に寄与できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例における真空インタラプタ
の概略構成図、第２図（ａ）、（ｂ）は、第１図におけ
る真空インタラプタの部分組立図、第３図は、ロウ材の
各実施例における成分比と評価の説明図、第４図は、従
来の真空インタラプタの概略構成図である。１・・・固定側部材、２・・・可動側部材、１２．２２
・・・リード棒、４２，４３，４４．４７・・・ロウ材
。第２図（０）郡分瓢立図郡分粗立１８

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくともリード棒と端板とを備えた固定側部材
と、少なくともリード棒とベローズとを備えた可動側部
材と、これらの部材の端板が気密接合される絶縁筒と、
各リード棒の内端に設けた電極とを主要な構成部材とし
た真空インタラプタの製造方法において、前記固定側部材、及び可動側部材を形成する第１工程と
、形成した固定側部材および可動側部材と絶縁筒とのロ
ウ付け気密接合、及びリード棒の内端に電極をロウ付け
接合して真空インタラプタを組み立てる第２工程と、組
み立てた真空インタラプタ内を真空排気して真空インタ
ラプタを得る第３工程とからなり、前記電極は低融点金属を含有する材料で形成し、前記第
２工程におけるロウ付け部分となる部材の少なくとも端
部を銅材で形成し、前記第２工程における少なくとも気
密接合部にＴｉを２０〜９０重量％含有するＴｉ−Ａｌ
が主成分のロウ材を用いたことを特徴とする真空インタ
ラプタの製造方法。
（２）第１工程で電極の少なくとも一方をリード棒内端
にロウ付けすることを特徴とする請求項１に記載の真空
インタラプタの製造方法。
（３）少なくともリード棒と端板とを備えた固定側部材
と、少なくともリード棒とベローズとを備えた可動側部
材と、これらの部材の端板が気密接合される絶縁筒と、
各リード棒の内端に設けた電極とを主要な構成部材とし
た真空インタラプタの製造方法において、前記固定側部材または可動側部材の何れか一方の部材を
形成する第１工程と、固定側部材または可動側部材の何
れか他方の部材を絶縁筒の一方の端部にロウ付け気密接
合する第２工程と、前記第１工程で得た部材と絶縁筒の
他方の端部とのロウ付け気密接合、及びリード棒の内端
に電極をロウ付け接合して真空インタラプタを構成する
第３工程と、組み立てた真空インタラプタの真空容器内
を真空排気して真空インタラプタを得る第４工程とから
なり、前記電極は低融点金属を含有する材料で形成し、前記第
３工程におけるロウ付け部分となる部材の少なくとも端
部を銅材で形成し、前記第３工程における少なくとも気
密接合部にＴｉを２０〜９０重量％含有するＴｉ−Ａｌ
が主成分のロウ材を用いたことを特徴とする真空インタ
ラプタの製造方法。
（４）第１工程及び第２工程で電極の少なくとも一方を
リード棒内端にロウ付けすることを特徴とする請求項３
に記載の真空インタラプタの製造方法。