JPH09106743A - 真空バルブ - Google Patents

真空バルブ

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JPH09106743A
JPH09106743A JP7262615A JP26261595A JPH09106743A JP H09106743 A JPH09106743 A JP H09106743A JP 7262615 A JP7262615 A JP 7262615A JP 26261595 A JP26261595 A JP 26261595A JP H09106743 A JPH09106743 A JP H09106743A
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JP
Japan
Prior art keywords
vacuum valve
brazing material
sealing metal
metal fitting
brazing
Prior art date
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Pending
Application number
JP7262615A
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English (en)
Inventor
Isao Okutomi
功 奥富
Takashi Kusano
貴史 草野
Keisei Seki
経世 関
Atsushi Yamamoto
敦史 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHIBAFU ENG KK
Toshiba Corp
Original Assignee
SHIBAFU ENG KK
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by SHIBAFU ENG KK, Toshiba Corp filed Critical SHIBAFU ENG KK
Priority to JP7262615A priority Critical patent/JPH09106743A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ろう材中に含まれる活性金属と封着金具との間
に生成される金属間化合物に起因する気密性と接合強度
の低下を防ぐ。 【解決手段】封着金具3A,3Bのろう付面に対して、
Cu又はAg或いはCuAg合金のめっきを施すこと
で、めっき層がすべて溶融せず、一部に固体部分を残し
て、封着金具3A,3B中のNiの拡散を抑える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、真空バルブに係
り、特に、セラミックス容器と封着金具との気密封着方
法を改良した真空バルブに関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、真空バルブのセラミックス容
器とこのセラミックス容器の端面に接合する封着金具と
の接合方法には、セラミックスの端面にMo−Mn等を
高温度で焼き付けて、後工程のろう付作業のためのメタ
ライジング層を形成させた後、銀ろう等で封着金具を接
合する方法が採用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな高温度の焼付を伴う真空バルブの製造方法において
は、メタライジング層を形成させるために、1400℃以上
の高温の炉で熱処理を行わなければならない。
【0004】そのため、Ti等の活性な金属を利用した
活性金属法による接合も試みられているが、Tiは、ろ
う材中のCu及び封着金具の表面のめっき層及び内部
(注;封着金具には、熱膨張率が小さいコバール等が採
用される)に含まれるNiと金属間化合物を生成して、
接合部の気密性や接合強度が低下するおそれがある。
【0005】また、NiとTiの拡散を防ぐために、ろ
う材の全てを溶融させず、一部を固体として残存させる
多層ろう材を用いる方法も試みられている(例えば、特
開平1-111784号公報及び特開平1-225026号公報参照)。
【0006】しかし、この方法も、AgとCuを主成分
とするろう材にTiを均一に添加した市販のTi入りろ
う材を使用することができず、多層ろう材の片面だけに
Ti層を形成させる必要がある。
【0007】そのTi層を形成する方法としては、第1
に、Ag−Cu板とTi箔とを重ねて圧延する方法や、
第2に、Ti粉末をペースト状にしたものを、Ag−C
uろう材料の片面に塗布する方法、及び、第3に、Ag
−Cuろう材料の片面にTiを蒸着等で付着させるなど
の方法などが試みられている。
【0008】しかし、このうち、第1の方法では、Ti
とAg−Cuろう材の延性の相違により、均一に一体化
することは困難である。また、第2の方法では、ペース
ト構成材料である有機溶剤及びバインダが、真空雰囲気
で接合する加熱工程で分解し、良好な接合雰囲気を得ら
れないだけでなく、有機溶剤とバインダによって作業環
境が悪化する。一方、第3の方法では、広範囲に亘って
均一なTi層を得るためには、蒸着に長時間を要し、工
業上実用化することはできない。そこで、本発明の目的
は、気密性と接合強度の低下を防ぐことのできる真空バ
ルブを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の真空バルブは、
絶縁円筒の両端に活性金属を含有するろう材を介して封
着金具が加熱接合される真空バルブにおいて、封着金具
の接合面に拡散抑制材を被覆したことを特徴とする。
【0010】なお、拡散抑制材は、Cu又はAgを主成
分とすることが好ましく、封着金具は、オーステナイト
系ステンレス鋼,コバール,Fe−42重量%Ni合金又
はCuNi合金とすることが好ましい。
【0011】また、封着金具のCuNi合金はNiが25
〜70重量%で残部がCuとすることが好ましく、ろう材
は、Cu又はAgを主成分とし、活性金属は、Tiと
し、ろう材は、活性金属が0.5 〜25重量%で、残部がA
gとすることが好ましい。
【0012】このように、NiとTiの拡散を抑制する
ための表面被覆を封着金具に施すことにより、Cu,N
i,Tiからなる金属間化合物の生成を抑制する。すな
わち、従来の接合方法のように、ろう材料の全てを溶融
せず、固体の状態を部分的に残すことで、ろう材からの
NiとTiの拡散を防止するのではなく、本発明の特徴
は、封着金具の表面からのNiの拡散を抑制すること
で、ろう材の片面へのTi層の形成を不要とし、Agと
Cuを主成分としたTi入りろう材及びAg−Ti−C
u等のクラッド材を使用することができ、より簡便にセ
ラミックス容器と封着金具の気密接合を可能とする。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の真空バルブの一実
施形態を実施例1〜14及び比較例1〜12に基づいて説明
するが、その前に、本発明の真空バルブの構造を、図1
の縦断面図を参照して説明する。
【0014】図1において、消弧室1は、酸化アルミナ
材からほぼ円筒状に形成された絶縁容器2と、この絶縁
容器2の両端に対して、環状の封着金具3A,3Bを介
して接合されたステンレス鋼板性の端板4A,4Bとで
真空かつ気密に構成されている。
【0015】このうち、上方の端板4Aには、固定側通
電軸5が中心部に気密に貫設され、この固定側通電軸5
の下端には、略円錐台状の固定側電極7がろう付され、
この固定側電極7の下端には、円板状の接点13Aがろう
付されている。
【0016】一方、下側の端板4Bの中心に形成された
貫通穴には、可動側通電軸6が貫設され、この可動側通
電軸6の上端には、固定側電極7と同一品の可動側電極
8が対称的にろう付され、この可動側電極8の上端に
は、接点13Aと同一品の接点13Bがろう付されている。
【0017】可動側通電軸6には、断面が逆U字状のア
ークシールド10が挿入され、可動側通電軸6に上端がろ
う付されている。アークシールド10の内側には、蛇腹状
に加工されたベローズ9が遊嵌され、このベローズ9の
上端は、アークシールド10の上端下面にろう付され、ベ
ローズ9の下端は、下側の端板4Bの内面にろう付され
ている。
【0018】さらに、絶縁容器2の中央部の内周には、
環状の固定金具12がろう付され、この固定金具12の内周
には、略円筒状に形成されたアークシールド11の外周が
ろう付されている。
【0019】このように構成された真空バルブにおいて
は、図示しない操作機構によって、可動側通電軸6が矢
印Aに示すように駆動されることによって、可動側通電
軸6が駆動され、この可動側通電軸6の上端の可動側電
極8にろう付された接点13Bは、その上方の接点13Aに
接触し、真空バルブが投入状態となる。
【0020】逆に、負荷への給電を停止するために、真
空バルブの開極信号が図示しない操作機構に入力される
と、可動側通電軸6は、図1において前方に駆動され、
接点13Bはその上方の接点13Aから開離する。
【0021】このとき、上下の接点13A,13Bの間で発
生したアークは、上下の固定側電極7,可動側電極8に
流れるアーク電流で発生する磁束と真空状態の消弧室の
消弧特性によって消滅する。
【0022】このようなアークによって発生した金属蒸
気が絶縁容器2の内面に付着して、この絶縁容器2の内
面の沿面耐電圧値の低下を防ぐために、アークシールド
11が設けられ、ベローズ9への金属蒸気の付着を防ぐた
めにアークシールド10が設けられている。
【0023】本発明による真空バルブの実施例を比較例
と対比して詳細に説明する。活性金属のTiを含んだA
gまたはCuを主成分とする表1に示すろう材を使用し
て、Al2 3 材のセラミックの絶縁容器と封着金具と
を、10-5Pa程度の真空加熱炉中で、 800℃,1時間の
熱処理条件で接合して真空バルブを得た。
【0024】比較例及び実施例1〜3 ろう材料をAg−26Cu−5Ti(注;元素記号の前の
数字は、各材料の重量比を示し、数字のない材料の重量
は残量を示す)とし、封着金具をFe−42Niとして、
従来の方法と本発明による方法で、真空バルブを製造
し、気密性と接合強度を試験した。
【0025】このうち、従来方法を示す比較例1では、
封着金具の表面にNiとTiの拡散を防ぐための被覆層
を形成せず、封着金具と絶縁容器を接合して、真空バル
ブを製作したところ、接合後のろう材部の内部にはC
u,Ni,Tiからなる金属間化合物が形成されてい
て、リーク検査の結果は、10-4Pa・m/3 s、引張強
度は、表1に示すように40MPaとなり、いずれも不十
分であった。
【0026】
【表1】
【0027】これに対し、NiとTiの拡散抑制材とし
て、Cuを使用した実施例1とAgを使用した実施例2
及びCuとAgを使用した実施例3では、表1に示すよ
うに優れた気密性と引張強度を備えた真空バルブを得
た。
【0028】実施例4〜7 ろう材料としてAg−27Cu−3Ti、拡散抑制材とし
てCuを被覆した封着金具を使用して、真空バルブを製
造し、同じく、気密性と接合強度を試験した。
【0029】これに対し、封着金具として、Fe−42N
iを使用した実施例4とSUS304Lを使用した実施例
5とコバールを使用した実施例6及びCu−50Niを使
用した実施例6では、表1に示すように、優れた気密性
と引張強度を備えた真空バルブを得た。
【0030】比較例2,3及び実施例8,9 拡散抑制材としてCu、ろう材料としてAg−27Cu−
3Tiを使用して、真空バルブを製造し、同様に気密性
と接合強度を試験した。
【0031】封着金具として、Cu−20Niを使用した
比較例2では、気密性は充分であったが、引張強度が70
MPaと不十分であった。これに対し、封着金具とし
て、Cu−40Niを使用した実施例8及びCu−60Ni
を使用した実施例9では、表1に示すように、優れた気
密性と引張強度を備えた真空バルブを得た。これに対
し、封着金具として、Cu−80Niを使用した比較例3
では、充分な接合強度が得られず、気密性も不十分であ
った。
【0032】比較例4及び実施例10〜12 封着金具にコバールを使用して、真空バルブを製造し、
同じく気密性と接合強度を試験した。ろう材料としてN
i−5Ti、拡散抑制材としてAgを使用した比較例4
では、ろうの濡れ性が悪く、気密性と引張強度のいずれ
も不十分であった。
【0033】これに対し、ろう材料としてCu−5T
i、拡散抑制材としてAgを使用した実施例10と、ろう
材料としてAg−5Ti、拡散抑制材としてCuを使用
した実施例11、及び、ろう材料として、表1に示す比較
例1から比較例3までのろう材と同様にAg/Ti/C
uのクラッド材、拡散抑制材としてCuを使用した実施
例12では、表1に示すように、優れた気密性と引張強度
を備えた真空バルブを得た。
【0034】比較例5,6及び実施例13,14 封着金具にコバール、拡散抑制材にAgを使用して、真
空バルブを製造し、同じく気密性と接合強度を試験し
た。ろう材料としてCu−0.3 Tiを使用した比較例5
では、ろうの濡れ性が悪く、気密性と引張強度のいずれ
も不十分であった。
【0035】これに対し、ろう材料として、Cu−2T
iを使用した実施例13とCu−10Tiを使用した実施例
14では、表1に示すように、優れた気密性と引張強度を
備えた真空バルブを得た。一方、ろう材料としてCu−
30Tiを使用した比較例6では、Al2 3 材の絶縁容
器が熱応力により割れて、試験ができなかった。
【0036】
【発明の効果】以上、本発明によれば、絶縁円筒の両端
にTiなどの活性金属を含有するろう材を介して封着金
具が加熱接合される真空バルブにおいて、封着金具の接
合面に拡散抑制材を被覆することで、ろう材に含まれる
Tiと封着金具に含まれるNiとの反応による金属間化
合物の生成を防いだので、気密性と接合強度の低下を防
ぐことのできる真空バルブを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の真空バルブの一実施形態を示す縦断面
図。
【符号の説明】
1…消弧室、2…絶縁容器、3A,3B…封着金具、4
A,4B…端板、5…固定側通電軸、6…可動側通電
軸、7…固定側電極、8…可動側電極、9…ベローズ、
10,11…アークシールド、12…固定金具。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関 経世 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 山本 敦史 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁円筒の両端に活性金属を含有するろ
    う材を介して封着金具が加熱接合される真空バルブにお
    いて、前記封着金具の接合面に拡散抑制材を被覆したこ
    とを特徴とする真空バルブ。
  2. 【請求項2】 前記拡散抑制材は、Cu又はAgを主成
    分としたことを特徴とする請求項1に記載の真空バル
    ブ。
  3. 【請求項3】 前記封着金具は、オーステナイト系ステ
    ンレス鋼,コバール,Fe−42重量%Ni合金又はCu
    Ni合金としたことを特徴とする請求項1又は請求項2
    に記載の真空バルブ。
  4. 【請求項4】 前記封着金具のCuNi合金は、Niが
    25〜70重量%で残部がCuとしたことを特徴とする請求
    項1乃至3のいずれかに記載の真空バルブ。
  5. 【請求項5】 前記ろう材は、Cu又はAgを主成分と
    したことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか
    に記載の真空バルブ。
  6. 【請求項6】 前記活性金属は、Tiとしたことを特徴
    とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の真空バ
    ルブ。
  7. 【請求項7】 前記ろう材は、前記活性金属が0.5 〜25
    重量%で、残部がAgとしたことを特徴とする請求項1
    乃至請求項6のいずれかに記載の真空バルブ。
JP7262615A 1995-10-11 1995-10-11 真空バルブ Pending JPH09106743A (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03254030A (ja) * 1990-03-02 1991-11-13 Hitachi Ltd 真空バルブの接合方法およびその真空バルブ
JPH05144351A (ja) * 1991-11-22 1993-06-11 Toshiba Material Eng Kk 真空バルブ
JPH0785755A (ja) * 1993-09-17 1995-03-31 Toshiba Corp 真空バルブの製造方法

Patent Citations (3)

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