JPH042018A - 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。

Ｂ８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口つ付け部にＡｕ
−Ｉｎを主成分とするａつ材を用い、且つロウ付け温度
を７００℃以下にして組み立てた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。

Ｃ９従来の技術 第５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、１は固定側部材であり、固定電極１１を
内端に具備するり−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り製造されている。

■　第５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５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１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。

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Ｂｊ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。

Ｅ８課題を解決するための手段 発明者らは、種々の実験を行った結果、■　まず低融点
金属（例えばＢｉ）を含有する金属におけるＢｉの蒸発
飛散が活発となる温度に着目した。

第４図は、５０Ｃｕ−４０Ｃｒ−１０Ｂｆ　（重量％）
の組成からなる金属部材において、加熱温度（横軸）と
重量減少率（縦軸）との関係を不活性雰囲気（真空中）
で調べたものである。

この図から、温度７００℃辺りから急激に重量が減少す
る、つまりＢｉの蒸発飛散が７００℃辺りから活発とな
ることが判った。換言すれば７００℃以下の温度でロウ
付けすれば、Ｂｉの蒸発飛散はほとんどなく、悪影響は
ないことが判った。

■　上記■のことから７００℃以下の温度でロウ付けで
き□るロウ材として、Ａｕ−Ｉｎで形成すれば、安定に
ロウ付け接合できることを見い出した。すなわち、Ａｕ
−Ｉｎでロウ材を形成すれば、Ｂｉの蒸発飛散のない７
００℃以下の温度でロウ付けできるばかりでなく、ロウ
付け部にＡｕ　−Ｉｎの拡散層が存在し、これによって
低融点金属の接合界面への侵入を抑制でき、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）して製造すれば一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、第３図に示す組成範
囲のロウ材、すなわち、（１）■ＡｕとＩｎが２１〜３
６重量％で形成したロウ材。

■ＡｕとＩｎが３８〜５３重量％で形成したロウ材。

（２）そして、ＡｕとＩｎとの共晶点以上の温度である
５００℃以上の温度で且つ低融点金属を含有する金属部
材におけるこの低融点金属の蒸発飛散が活発とならない
７００”Ｃ以下の温度にてロウ付けする方法である。

しかして、Ａｕ、Ｉｎの割合、また温度が上記の関係よ
り外れる場合には安定したロウ付け接合を得ることが出
来なかった。

なお、 （１）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。

（２）低融点金属を含有する金属としては、銅。

銅合金、銀、銀合金１等の導電性に富む金属が該当する
。

（３）ロウ材は各成分の粉末を所定量混合して所定の形
状に加工するのが各成分の特性が活かされるので好まし
い。

また、所望のロウ材形成は、金型にてリング状、円板状
に圧縮成形する、または、まず板状に圧縮成形した後に
レーザ等にて簡便に得られる。

又は、混合粉末に有機バインダーを混ぜてペースト状に
して塗布することでも差し支えない。なお、粉末は、−
１００メツシユ以下（１４９μｍ以下）の粒径のものが
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り−ド棒
との接合の場合は本発明で用いたＩｎを含有したロウ材
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Ｉｎを含有した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。

Ｆ１作用 ロウ付け温度は約７００℃以下で良いことから低融点金
属の飛散は少なく、また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、蒸発した低融点金属が真
空インタラプタの内部にこもることは減少する。しかも
ロウ付け接合部にＡｕ、Ｉｎ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抑制でき、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） 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
銅との接合例である。

（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
６８ｍｍ）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 ３２５メツシユの粒径のＡｕ、Ｉｎの粉末を用意し、Ａ
ｕを５３ｇ、Ｉｎを２７ｇの割合で混合機にて充分に混
合する。

得られた混合粉末から約１．５ｇ　分取し、径が４０ｍ
ｍの金型に均一に充填し、３０トンで加圧成形して厚さ
約０．４ｍｍの円形状の薄い成形体を得る。

（ｃ）ロウ付けについて 上記ロウ材（Ａｕ−Ｉｎ）を、前記Ｃｕ−ＣｒＢ１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（５００℃、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、Ａｕ、Ｉｎ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。

（その他の実験例） 上述の実験例と同様な条件で、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１図に示す共
晶点（イ）及び（ロ）の近傍における組織であれば上述
の場合と同様の結果が得られることが判った。すなわち
、ロウ材をＡｕＩｎで形成し、且つＩｎが２１〜３６重
量％及び３８〜５３重量％とす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、６３Ａｇ−２７Ｃ
ｕ−１，０１ｎロウ材、Ｃｕ　−Ｍ　ｎ　−Ｎ　ｉ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験と同様にしてロウ付け
を試みたが剥離し、ロウ付けができなかった。

（一実施例） 上述の結果からＡｕ−Ｉｎを含有するロウ材であれば低
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、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１０００℃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
らなるべｂ−ズ２４からなるもので、これら各部材間に
、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１０００℃の温度に加熱して接合形成する。

なお、上記ロウ材は、−船釣なＣｕ　−Ｍ　ｎＮｉロウ
材を使用した。

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４２．４３．４４．４７は、６７
Ａｕ−３３Ｉｎ　（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５
００℃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。

Ｈ１発明の効果 本発明によるロウ材は、Ａ　ｕ　−Ｉ　ｎを主成分とし
ていることから、ロウ材は加熱温度を７００℃以下で行
うことができるので、低融点金属の蒸発飛散を効果的に
防止でき、これによってロウ材は部に低融点金属の侵入
がなくなる。しかも、ロウ材は部にＡｕ、Ｉｎの拡散層
が形成されるので、この拡散層が低融点金属の接合界面
への侵入を抑制できることから、低融点金属を含有（０
，１〜２０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。

また、ロウ材は温度が約７００℃以下の比較的低い温度
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。

更には、真空インタラプタをロウ材は一体化した後に排
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、ロウ材は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、本発明の
ロウ材に係る組成範囲の説明図、第４図は、加熱温度と
重量減少率との関係図、第５図は、従来の真空インタラ
プタの概略構成図である。 ３１１図 吸泥＃Ｉ４晧鵬′困 外２名 第２図（−） 節分ｔａ江閉 郡々岨二図 第；１図 本発明のロウ叙１；琢７Ｉ岨威範囲の斂明図ｕ 重 ！ （’／、） ｎ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （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及び可動側部材と絶縁筒とのロウ付
   け気密接合、及び各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Ａｕ−Ｉ
   ｎを主成分とするロウ材を用い、且つロウ付け加熱温度
   を７００℃以下とし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項に記載の真
   空インタラプタの製造方法。
3. （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、及び各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Ａｕ−Ｉ
   ｎを主成分とするロウ材を用い、且つロウ付け加熱温度
   を７００℃以下としたことを特徴とする真空インタラプ
   タの製造方法。
4. （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
   項に記載の真空インタラプタの製造方法。