JPH03190025A - 真空インタラプタの製造方法 - Google Patents

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
極が銅を主成分と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、真空インタラプタの最後の組立段階における
ロウ付部にＡｇ−Ａｌを主成分とするロウ材を用い、し
かも真空中にて加熱排気することにより、ロウ付け強度
、気密接合の向上を図ったものである。

Ｃ０従来の技術 第３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、ｌは固定側部材であり、固定電極１１を
内端に具備するリード棒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２１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、３１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３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。

■固定側部材ｌと可動側部材２の一部、または全部を予
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、真空中でロウ付けと加熱
排気を同時に行っ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。

Ｄ０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、電極はＣｕ（銅）を主成分としこれに低融点
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社内に侵入してロ
ウ付け接合に悪影響を及ぼすことがある。

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３図に
おける４１，４２，４５，４６．４７のロウ材の座位が
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。

■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。

９１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、ＡｇとＡｌ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ＣｕまたはＣｕを主成分とする部材
相互のロウ付け接合に、Ａｇ−Ａｌロウ材を用いれば確
実なロウ付け接合ができることが判った。また、Ａｇま
たはＡｌと共晶を作る材料を添加すると、Ａｇ。

Ａｌ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Ａｇ、Ａｌの拡散層が存在するこ
とで、例え電極等の部材が蒸発しゃすい低融点金属を含
有していても、これらの金属のロウ付け接合界面への侵
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。

従って、本発明は、真空インタラプタにおけるＣｕ部材
相互を接合するロウ材として、Ａｇ−Ａｌ合金ロウ材を
用いたものである。

なお、 （１）Ａｇ−Ａｌｏつ材の組成は、Ａｇが５０〜８０重
量％、Ａｌが２０〜５０重量％である。

場ト Ｃ２＞　葛噛のＣｕ（銅）の食われを防止するためには
、ＡｇまたはＡｌのいずれかと共晶を作るＣｕを添加す
ると良い。この場合の組成は、Ａｇが２５〜８０重量％
、Ａｌが１４〜７５重量％、Ｃｕが１４〜３０重量％で
ある。望ましくは、Ａｇが３０〜５８重量％、Ａｌが２
６〜６０重量％、Ｃｕが１０〜２５重量％である。

しかして、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕが上述の範囲以外（未満、
及び越える場合）の場合にあっては、各々の成分の特性
が顕著となって、ロウ付け性、接合特性が急激に低下す
るものである。

また、 （３）低融点金属としては、例えば、Ｂｉ（ビスマス）
、Ｓｂ（アンチモン）等の耐溶着性、さい断時性を向上
させるのに添加する低融点金属が該当する。

（４）ロウ材の使用条件としては、Ａｇ−ＡｌまたはＡ
ｇ−Ａｌ　−ＩＣｕの共晶点温度以上である約６５０℃
とするのが、低融点金属の蒸発飛散を少なくできる点か
らも望ましい。

（５）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。

（６）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Ａｇ−Ａ１０つ材でな
く、従来一般的に使用されているＣ　ｕ　−Ｍ　ｎ　−
Ｎ　ｉ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ＡｇＡｔロウ材を用いるのが望ましい。

（７）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。

Ｆ９作用 Ｃｕ部材のロウ付け接合部にＡｇ、Ａｌ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、例え電極が低融点金属を含有していても真空イ
ンタラプタのロウ付け接合強度、および気密シール接合
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−■） Ｃｕが５０重量％、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１００メツシ
ユの粒径のＣｒ（クロム）粉末を、アルミナ容器（内径
６８ｍ１１）に約１６０ｇ入れ、このＣｒ粉末上にＣｕ
−Ｂ１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 ■　Ａｇ−Ａ１０つ材 成分比が、約Ａｇ　＋Ａｌ＝７０　：　３０（重量％）
となるように秤量した、粒径が３２５メツシユ以下（−
３２５メツシユ）のＡｇ粉末（１４０ｇ）とＡｌ粉末（
６０ｇ）とを用意し、これら粉末を混合機で充分に混合
する。　得られた混合粉末から約！、５ｇ分取し、径が
４０ｘｘの金型に均一に充填し、３０トンで加圧成形し
て厚さ０．４１１の円形状の薄い板状のロウ材を得た。

■　Ａｇ−Ａｌ−Ｃｕロウ材 成分比が、約Ａｇ：Ａｌ　：Ｃｕ＝４０：４０：２０（
重量％）となるように秤量した、粒径が３２５メツシユ
以下（−３２５メツシユ）のＡｇ粉末（８０ｇ）とＡｌ
粉末（１６０ｇ）とＣｕ粉末（４０ｇ）とを用意し、こ
れら粉末を混合機で充分に混合する。

得られた混合粉末から約１．５ｇ分取し、径が４０１１
１の金型に均一に充填し、３０トンで加圧成形して厚さ
０　、４　ｍｍの円形状の薄い板状のロウ材を得た。

（ｃ）ロウ付けについて 上記ロウ材（Ａｇ−Ａｌ及びＡｇ−Ａｌ−Ｃｕ）を、前
記Ｃｕ−Ｃｒ−Ｂ１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（６５０℃、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、Ａｇ、Ａｌ（更にはＣｕ）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。

（比較実験例） 比較のために一般的に知られている、Ａｇ−Ｃｕ−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Ａｇ−Ａｌを含有するロウ材であれば低
融点金属を含有するＣｕ（飼）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■、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−３０Ａｌ（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）製
のベローズ２４からなるもので、これらの各部材間に、
Ｃｕ−Ｍｎ−Ｎｉロウ材ヲ配置して仮組立し、非酸化性
雰囲気中（真空中）にて約１０００℃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ｌ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Ｃ
ｕ（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（４２，４３，４４，４７）は、７０Ａｇ
−３０Ａｌ（重量％）であり、非酸化性雰囲気中（真空
）にて前工程のロウ付け温度より低い温度の約６５０℃
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
成すると共に加熱排気して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電極
１１．２１とリード棒１２，２２との接合、及び端板１
３．２３と補助金具１３１，２３１とは強固に接合され
ている。特に端板１３．２３と補助金具１３１，２３１
との接合部は、ヘリラム・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
般的に使用しているＣｕ−Ｍｎ−Ｎｉのロウ材を使用し
たのは、本発明におけるＡＫＡ　Ｉ　（Ａｇ−Ａ　Ｉ−
Ｃｕ）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。

Ｈ０発明の効果 本発明は、Ａｇ、Ａｌを主成分としたロウ材を用いてい
ることから、ロウ付け部にＡｇ、Ａｌ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、例え電極が低融点金属を含有（
０，１〜２０重量％）していても電極とリード棒の接合
は確実である。

しかも気密シール接合部に蒸発した低融点金属が飛散し
てもロウ付け接合に侵入することはなく、気密シール接
合強度を確実且つ安定なものにできる。

しかも、Ａｇ、Ａｌと共晶を作るＣｕを添加するとＣｕ
部材の食われ現象を効果的に防止でき、ロウ付け接合を
一層安定に行うことができる。

また、ロウ付け温度が約６５０℃程度の比較的低い温度
のロウ材であるから、接合部材及び他の構成部材に与え
る熱的影響を軽減することができる。

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、従来の真
空インタラプタの概略構成図である。 ｌ・・・固定側部材、２・−・可動側部材、４２，４３
゜４４．４７・・・ロウ材。 外２名 ｎ尉」且立１コ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくともリード棒と端板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、及び可動側部材を予め形成する第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と共に真空
   中にて加熱排気して真空インタラプタを得る第２工程と
   からなり、前記電極は銅を主成分とする材料で形成し、
   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
   とも端部を銅を主成分とする材料で形成し、前記第２工
   程における少なくとも気密接合部にＡｇと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. （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。