JP2005336055A - 接合用セラミック部材の製造方法、接合用セラミック部材、接合体、真空スイッチ、及び真空容器 - Google Patents

Abstract

【課題】 低温での焼成でも十分なメタライズの接合強度が得られ、しかもその製造工程を簡易化できる接合用セラミック部材の製造方法、接合用セラミック部材、接合体、真空スイッチ、及び真空容器を提供すること。
【解決手段】 モリブデン成分を７０〜９４重量％とニッケル成分を１〜１０重量％を含有する第１ペーストを、セラミック基材９上に塗布し乾燥して第１層を形成する。次に、ニッケル成分を３５〜７５重量％と銅成分（又はマンガン成分）を２５〜６５重量％を含有する第２ペーストを、第１層上に塗布し乾燥して第２層を形成する。その後焼成して、セラミック基材９上にメタライズ層１１及び合金層１３を積層した接合用セラミック部材１を完成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば金属とセラミックを接合する場合のように、接合強度、気密性等が要求される部材などに関し、接合用セラミック部材の製造方法、接合用セラミック部材、接合体、真空スイッチ、及び真空容器に関するものである。

従来より、セラミック基材の表面にメタライズを施す方法として、モリブデン−マンガン法（Ｍｏ−Ｍｎ法；テレフンケン法）が知られている。
このＭｏ−Ｍｎ法は、ＷやＭｏ等の高融点金属の粉末に、Ｍｎ粉末、Ｔｉ粉末、ガラス成分（ＳｉＯ₂）等の接合助剤を添加し、有機バインダと混合してペーストとしたメタライズインクを、セラミック基材上に塗布し焼き付ける方法（焼成方法）である。

上述したＭｏ−Ｍｎ法による従来技術では、メタライズの焼き付け温度は、１３００〜１５００℃の高温であり、炉の構造、光熱費、耐熱消耗材等、焼成費用が大きくかかるという問題があった。

また、高温の焼き付けにより、セラミック自体の変形も生じ、寸法精度を満足しない製品が発生するという問題もあった。
この対策として、従来の組成のメタライズインクを、１３００℃未満の低温で焼き付けることが考えられるが、この場合は、十分な接合強度が得られないという問題があった。

また、Ｍｏ−Ｍｎ法で形成したメタライズ層に、他の金属部材等をロー付け接合する場合には、良好な接合を得るために、ロー材の濡れ性を向上させる必要があり、Ｎｉメッキ及びその後のシンター（焼成）等の後処理が不可欠となっているが、この後処理によって、製造工程が複雑になるという問題もあった。

本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、低温での焼成でも十分なメタライズの接合強度が得られ、しかもその製造工程を簡易化できる接合用セラミック部材の製造方法、接合用セラミック部材、接合体、真空スイッチ、及び真空容器を提供することにある。

（１）前記目的を達成するための請求項１の発明は、
モリブデン粉末及びニッケル粉末を含有する第１混合物を、有機バインダと混合した第１ペーストを、セラミック焼成体であるセラミック基材に塗布し乾燥して第１層を形成する第１工程と、ニッケル粉末又は酸化ニッケル粉末と、銅粉末、酸化銅粉末、マンガン粉末、及び酸化マンガン粉末のうち少なくとも１種と、を含有する第２混合物、あるいは、ニッケル−銅の合金粉末又はニッケル−マンガンの合金粉末を含有する第２混合物を、有機バインダと混合した第２ペーストを、前記第１層上に塗布し乾燥して第２層を形成する第２工程と、前記第１層及び第２層を加熱して焼き付ける第３工程と、を備えたことを特徴とする接合用セラミック部材の製造方法を要旨とする。

尚、ここでは、第２混合物として、ニッケル粉末又は酸化ニッケル粉末と、銅粉末、酸化銅粉末、マンガン粉末、及び酸化マンガン粉末のうち少なくとも１種と、を含有する第２混合物か、あるいは、ニッケル−銅の合金粉末又はニッケル−マンガンの合金粉末を含有する第２混合物を用いる。

本発明では、第１ペースト中に、Ｎｉを含むので、Ｎｉが高融点金属のＭｏと反応し、メタライズ層における焼結を促進する。これにより、例えば１０８０〜１１８０℃の低温でも十分に焼結が可能である。

その結果、従来と比べて、炉の構造、光熱費、耐熱消耗材等に関する焼成費用を少なくすることができる。また、低温での焼き付けにより、セラミック自体の変形も生じにくく、高い寸法精度が得られる。更に、低温でも十分に焼結ができるので、高い接合強度を確保できる。

特に、本発明では、第２ペースト中に、Ｎｉに加え、ＣｕやＭｎを添加しているので、融点が下がり、（メタライズ層の上に）緻密な合金層が形成できる。このため、従来の焼き付け後のＮｉメッキ等の手間のかかる後処理がなくとも、良好なロー付けができる。つまり、大幅な製造工程の簡略化が可能であるという顕著な効果を奏する。

また、第２層は合金化するため、Ｍｏを含む第１層へのＮｉの過度の拡散が減少し、Ｍｏの過焼結による強度低下を防止できる。
尚、第３工程における焼き付けは、加湿還元雰囲気にて、特に前記１０８０〜１１８０℃の温度範囲にて行うと、製品の接合強度や気密性が高く好適である。

（２）請求項２の発明は、
前記第１混合物として、前記モリブデン成分を７０〜９４重量％と、前記ニッケル成分を１〜１０重量％と、を含有する混合物を用いることを特徴とする前記請求項１に記載の接合用セラミック部材の製造方法を要旨とする。

本発明では、第１混合物中のＮｉが１重量％以上であるので、Ｎｉが高融点金属のＭｏと反応し、メタライズ層における焼結を促進する。これにより、上述した低温でも十分に焼結が可能である。また、Ｎｉは１０重量％以下であるので、Ｍｏの過焼結を防止でき、よって、セラミック基材とメタライズ層との間の接合強度の不足を防止できる。

また、第１混合物中に、Ｍｏを７０〜９４重量％含むので、強固なメタライズ層を形成することができる。
（３）請求項３の発明は、
前記第１混合物中に、更に、（例えば酸化珪素粉末として）酸化珪素成分を２〜２３重量％含むことを特徴とする前記請求項１又は２に記載の接合用セラミック部材の製造方法。

本発明では、第１混合物中に酸化珪素（ＳｉＯ₂）成分を２〜２３重量％含むので、セラミック基材とメタライズ層との接合性に一層優れている。
（４）請求項４の発明は、
前記第２混合物として、前記（ニッケル粉末又は酸化ニッケル粉末、あるいは、ニッケル−銅の合金粉末又はニッケル−マンガンの合金粉末における）ニッケル成分を３５〜７５重量％と、（銅粉末、酸化銅粉末、又はニッケル−銅の合金粉末における）銅成分又は（マンガン粉末、酸化マンガン粉末、又はニッケル−マンガンの合金粉末における）マンガン成分を２５〜６５重量％と、を含有する混合物を用いることを特徴とする前記請求項１〜３のいずれかに記載の接合用セラミック部材の製造方法を要旨とする。

本発明では、第２混合物中に、Ｎｉ分を３５〜７５重量％含むので、メタライズ層との接合強度及び気密性が高い。
また、Ｃｕ分又はＭｎ分は、２５重量％以上であるので、ロー付け性に優れ、且つ高い強度が得られる。更に、Ｃｕ分又はＭｎ分は、６５重量％以下であるので、メタライズ層への浸透を抑制でき、よって、セラミック基材とメタライズ層との間の接合強度を確保することができる。

尚、第２混合物中に、酸化ニッケルや酸化銅等の酸化金属を含む場合には、更に、ＳｉＯ₂を加えると、一層気密性が向上するので好適である。
（５）請求項５の発明は、
セラミック焼成体であるセラミック基材表面に、モリブデン及びニッケルを含有する下層であるメタライズ層を備えるとともに、前記メタライズ層の表面側に、中間層を介して又は中間層を介さずに、ニッケルと、銅又はマンガンと、を含有する上層である合金層を備えたことを特徴とする接合用セラミック部材を要旨とする。

本発明では、下層であるメタライズ層中にＮｉを含むので、焼き付けの際の焼結を促進し、低温でも十分に焼結が可能である。

その結果、従来と比べて、炉の構造、光熱費、耐熱消耗材等に関する焼成費用を少なくすることができる。また、低温での焼き付けにより、高い寸法精度が得られる。更に、低温でも十分に焼結ができるので、高い接合強度を確保できる。
特に、本発明では、上層である合金層中に、Ｎｉに加えＣｕやＭｎを含んでいるので、焼き付けの際に、融点が下がり、緻密な合金層が形成できる。このため、従来の焼き付け後のＮｉメッキ等の後処理がなくとも、良好なロー付けができる。つまり、製造工程が大幅に簡略化できる。

尚、下層であるメタライズ層上に直接に上層である合金層が形成されていてもよいが、下層であるメタライズ層と上層である合金層との間に、それとは異なる構成の中間層が形成されていてもよい。

（６）請求項６の発明は、
前記メタライズ層は、モリブデンを７１〜８８重量％と、ニッケルを０．７〜５．５重量％と、を含むことを特徴とする前記請求項５に記載の接合用セラミック部材を要旨とする。

本発明では、メタライズ層中のＮｉが０.７重量％以上であるので、低温でも十分に焼結が可能である。また、Ｎｉは５.５重量％以下であるので、Ｍｏの過焼結を防止でき、セラミック基材とメタライズ層との間の接合強度の不足を防止できる。

また、メタライズ層中に、Ｍｏを７１〜８８重量％含むので、強固なメタライズ層となる。
（７）請求項７の発明は、
前記メタライズ層に、更に、酸化物換算した酸化珪素成分を３．０〜１８．０重量％含むことを特徴とする前記請求項５又は６に記載の接合用セラミック部材を要旨とする。

本発明では、メタライズ層中に酸化珪素（ＳｉＯ₂）成分を３．０〜１８．０重量％含むので、セラミック部材とメタライズ層との接合性が極めて高い。
（８）請求項８の発明は、
前記合金層は、前記ニッケルを３６〜６１．３重量％と、銅を３３〜６０重量％又はマンガンを２〜３０重量％と、を含むことを特徴とする前記請求項５〜７のいずれかに記載の接合用セラミック部材を要旨とする。

本発明では、合金層中に、Ｎｉ分を３６〜６１．３重量％含むので、合金層のメタライズ層との接合強度及び気密性が高い。
また、Ｃｕ分は、３３重量％以上であるので、合金層のロー付け性に優れ、且つ高い強度が得られる。しかも、Ｃｕ分は、６０重量％以下であるので、セラミック基材とメタライズ層との間の接合強度の向上に寄与する。

一方、Ｍｎ分は、２重量％以上であるので、合金層のロー付け性に優れ、且つ高い強度が得られる。しかも、Ｍｎ分は、３０重量％以下であるので、セラミック基材とメタライズ層との間の接合強度の向上に寄与する。

（９）請求項９の発明は、
前記上層であるメタライズ層と前記下層である合金層との間に形成された中間層は、ニッケル−モリブデン合金からなる中間層であることを特徴とする前記請求項５〜８のいずれかに記載の接合用セラミック部材を要旨とする。

本発明は、中間層の成分を例示したものである。この中間層は、焼成条件等により生成する場合があるが、中間層が存在する場合でも、接合強度等の特性にはそれほど変化はない。

（１０）請求項１０の発明は、
前記請求項５〜９のいずれかに記載の接合用セラミック部材に、少なくとも前記メタライズ層及び前記合金層を介して金属部材を接合したことを特徴とする接合体を要旨とする。

本発明は、接合用セラミック部材と金属部材とを、上述したメタライズ層及び合金層を介して接合したものである。つまり、セラミック基材の表面にメタライズ層を形成し、更にその上に合金層を形成した接合用セラミック部材に対して、その合金層と金属部材を例えばロー材により接合したものである。尚、メタライズ層と合金層との間に前記中間層を備えていてもよい。

従って、従来の様な（メタライズ層の表面の）ニッケルメッキ及びその後のシンター処理が不要であり、合金層に直接に金属部材をロー付けすることができる。よって、その製造工程が少なく、製造コストが低い。また、この接合体は、高い接合強度及び高い寸法精度を有する。

（１１）請求項１１の発明は、
前記請求項５〜９のいずれかに記載の接合用セラミック部材に、少なくとも前記メタライズ層及び前記合金層を介して他の接合用セラミック部材を接合したことを特徴とする接合体を要旨とする。

本発明は、接合用セラミック部材と他の接合用セラミック部材とを、上述したメタライズ層及び合金層を介して接合したものである。尚、メタライズ層と合金層との間に前記中間層を備えていてもよい。

例えばメタライズ層及び合金層を形成した２つの接合用セラミック部材を用い、両合金層同士をロー材を用いて接合した接合体が挙げられる。
従って、前記請求項１０と同様に、従来の様なニッケルメッキ及びその後のシンター処理が不要であり、合金層に直接に金属部材をロー付けすることができる。よって、製造コストが低い。また、この接合体は、高い接合強度及び高い寸法精度を有する。

（１２）請求項１２の発明は、
前記請求項１０又は１１の接合体を備えたことを特徴とする真空スイッチを要旨とする。

本発明は、上述した接合体を用いた真空スイッチである。この真空スイッチとは、例えばセラミック製の絶縁バルブを用いた電気回路開閉器であり、特に高電圧、大電流の開閉に好適なものである。

（１３）請求項１３の発明は、
前記請求項１０又は１１の接合体を備えたことを特徴とする真空容器を要旨とする。
本発明は、上述した真空スイッチなどに用いられる真空容器（例えば絶縁バルブ）であり、この真空容器内に電極などを配置することにより、真空スイッチ（電気回路開閉器）を形成することができる。

以上詳述した様に、請求項１の発明の接合用セラミック部材の製造方法により、メタライズの低温での十分な焼結が可能であるので、製造コストを低減できる。また、高い寸法精度及び高い接合強度を実現できる。しかも、従来のメッキ処理等が不要であるので、その点からも、製造工程等を簡易化できる。

また、請求項５の発明の接合用セラミック部材は、低温でも十分に焼結が進んだメタライズ層を有するので、前記請求項１と同様に、焼成費用を低減でき、高い寸法精度及び高い接合強度を有する。しかも、従来のメッキ処理等が不要であるので、その点からも、製造工程等を簡易化できる。

更に、請求項１０及び請求項１１の接合体は、上述した接合用セラミック部材を有するので、前記と同様に、コストの低減や高い接合強度及び高い寸法精度という利点がある。
その上、請求項１２の発明の真空スイッチ及び請求項１３の発明の真空容器は、上述した接合用セラミック部材を備えた接合体を有するので、前記と同様に、コストの低減や高い接合強度及び高い寸法精度という利点がある。

以下、本発明の、接合用セラミック部材の製造方法、接合用セラミック部材、接合体、真空スイッチ、及び真空容器の実施の形態の例（実施例）を、図面を参照して説明する。
（実施例１）
ここでは、接合用セラミック部材と金属部材の接合体を例に挙げる。

ａ）図１に模式的に示す様に、本実施例では、接合用セラミック部材１と金属部材３とがロー材５により接合されて接合体７が形成されている。
詳しくは、接合用セラミック部材１は、セラミック基材９上にメタライズ層（下層）１１が形成され、このメタライズ層１１上に合金層（上層）１３が形成され、合金層１３と金属部材３とがロー材５により接合され、これにより接合用セラミック部材１と金属部材３とが接合一体化されている。

特に、本実施例では、メタライズ層１１中に、Ｍｏを７１〜８８重量％と、Ｎｉを０．７〜５．５重量％と、酸化物換算したＳｉＯ₂を３〜１８重量％含んでおり、合金層１３中に、Ｎｉを３６〜６１．３重量％と、Ｃｕを３３〜６０重量％（又はＭｎを２〜３０重量％）とを含んでいる。

従って、本実施例の接合体７は、後の実験例からも明らかな様に、セラミック基材９とメタライズ層１１との接合強度が高く気密性にも優れている。
また、従来の様に、メッキ処理等を施さなくとも、合金層１３にて金属部材３とのロー付けが可能であるので、製造工程を大幅に簡易化できる。

ｂ）次に、この接合体７の１例として円形のテストピースの製造方法を、接合用セラミック部材１の製造方法とともに説明する。
1)まず、下記表１に示す様に、Ｍｏ粉末、Ｎｉ粉末、ＳｉＯ₂粉末を用いて、第１混合物を作成し、この第１混合物の粉末（例えば８７重量％）を、粉砕混合し、エトセル等の有機バインダ（例えば１３重量％）と混合して第１ペースト（第１メタライズインク）を製造した。

2)また、同様に、下記表１に示す様に、Ｎｉ粉末、Ｃｕ粉末、Ｍｎ粉末、Ｍｏ粉末、Ｎｉ−Ｃｕ合金粉末、Ｎｉ−Ｍｎ合金粉末の中から選択して、第２混合物を作成し、この第２混合物の粉末（例えば８７重量％）を、粉砕混合し、エトセル等の有機バインダ（例えば１３重量％）と混合して第２ペースト（第２メタライズインク）を製造した。

3)次に、前記第１ペーストを、セラミック焼成体であるアルミナ製（例えばアルミナ９２重量％）のセラミック基材９（例えば厚み５ｍｍ×外径φ３０ｍｍ×内径φ８．５ｍｍの円筒形のテストピース）の表面に、厚み１０〜２０μｍ程度塗布し、乾燥して（後にメタライズ層１１となる）第１層を形成した。

4)次に、前記第２ペーストを、前記第１層の表面に対して、その表面全体を覆うように、厚み１０〜２０μｍ程度塗布し、乾燥して（後に合金層１３となる）第２層を形成した。

5)次に、前記第１層及び第２層を形成したセラミック基材９を炉中に入れ、ウエッター温度５０℃のＨ₂／Ｎ₂（１：１）のフォーミングガス雰囲気にて、下記表３に示す様に、１０５０〜１２００℃の温度範囲の温度にて焼成した。これにより、セラミック基材９の表面にメタライズ層１１及び合金層１３を備えた接合用セラミック部材１が得られた。

6)次に、接合用セラミック部材１とコバール製（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ）の金属部材３をロー付けした。
具体的には、合金層１３と金属部材３（例えば厚み１ｍｍ×外径φ１６ｍｍのコバール円板）との間に、銀ロー材（ＢＡｇ−８）５の箔を配置して、所定のロー付け温度にて加熱して冷却することにより、接合用セラミック部材１と金属部材３とをロー付け接合して接合体７を完成した。

つまり、上述した1)〜6)の製造工程によって、下記表１に示す様に、第１及び第２ペーストの成分を違えて、図２に示す様に、実験に供する接合体７として、Ｎo.１〜１０、１５〜２０の円形のテストピース（試料）を作成した。

尚、ペースト組成を違えた比較例の試料Ｎo.１１〜１４も作成した。

また、製造された接合用セラミック部材１の断面を研磨し、メタライズ層１１及び合金層１３の成分の定量分析を行った。詳しくは、電子プローブマイクロアナライザー（加速電圧；２０ｋＶ、スポット径；５μｍ）により定量分析を行った。その結果を、下記表２に記す。

尚、分析は、偏析の影響を少なくするために、各試料とも５箇所行い、その平均値を求めた。また、Ｓｉの重量％は、酸化物換算した値である。更に、各層の残部は、セラミック基材からの拡散によるＡｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＣａＯ等のガラス成分が占めている。

ｃ）次に、前記の製造方法にて製造した接合体７の各試料の接合強度を調べた。
具体的には、図３に示す様に、接合体７を金属部材３を下向きにして配置するとともに、セラミック基材９の外周の下端を円筒形の鉄製の受け台２１で支える。この状態で、セラミック基台９の中央の貫通孔２３に、上方より円柱形のステンレス製の打ち抜き棒２５を配置し、打ち抜き棒２５を荷重速度０．５ｍｍ／ｍｉｎで図の下方に移動させる。

そして、この際の金属部材３が剥がれる時の強度（破壊強度）を、打ち抜き棒２５の上方に配置した荷重計（図示せず）によって測定し、これをロー付け強度とした。このロー付け強度（接合強度）の評価を、各試料の焼成温度別に、下記表３に記す。

尚、前記表３の評価は、１０５０〜１２００℃において、○は１７ＭＰａを上回ることを示し、△は１１〜１７ＭＰａを示し、×は１１ＭＰａ未満を示している。

この表３から明らかな様に、本発明の試料Ｎo.１〜１０、１５〜２０は、低温での焼成にもかかわらず、メタライズ層は十分に焼結するので、高いロー付け強度が得られ好適である。また、低温での焼結が可能であるので、焼結のためのコストが少なくて済むという利点がある。更に、低温での十分な焼結が可能であるので、高温での焼結に比べて、接合用セラミック部材の寸法精度が高いという効果がある。

特に、本発明の請求項２及び６の条件を満たす試料Ｎo.２〜４、７〜９、１６、１７、２０のもの（即ち前記表３にて、焼成温度の２カ所以上で「○」がついた試料）は、その接合強度が高く、一層好適である。

これに対して、比較例の試料Ｎo.１１〜１４は、ロー付け強度が低く、好ましくない。
ｄ）次に、前記の製造方法にて製造した接合体７の各試料の気密性を調べた。
具体的には、図３に示す接合体７の一方の側を真空にし（１×１０^-8Torr以下）、他方の側にヘリウムを充填して、ヘリウムが漏出があるか否かを調べた。

その結果を、前記表３にて「k」の記号で示した。
この表３から明らかな様に、特に本発明の試料Ｎo.２〜５、７〜９、１５〜２０のものは、気密性に優れていることが分かる。
（実施例２）
次に、実施例２について説明するが、前記実施例１と同様な箇所の説明は省略する。

ここでは、接合用セラミック部材同士を接合した接合体を例に挙げる。
ａ）図４に模式的に示す様に、本実施例では、アルミナ製の第１接合用セラミック部材３１と同様なアルミナ製の第２接合用セラミック部材３３とがロー材３５により接合されて接合体３７が形成されている。

詳しくは、第１接合用セラミック部材３１は、第１セラミック基材３９上に第１メタライズ層４１が形成されたものであり、この第１メタライズ層４１上には第１合金層４３が形成されている。一方、第２接合用セラミック部材３３は、第２セラミック基材４５上に第２メタライズ層４７が形成されたものであり、この第２メタライズ層４７上には第２合金層４９が形成されている。

そして、第１合金層４３と第２合金層４９とがロー材３５により接合されることにより、第１接合用セラミック部材３１と第２接合用セラミック部材３３とが接合されて一体となっている。

ｂ）次に、この接合体３７の製造方法を、第１、第２接合用セラミック部材３１、３３の製造方法とともに説明する。
1)前記実施例１にて説明した様に（以下省略した内容は前記実施例１と同様である）、前記表１に示す第１、第２ペーストの成分の粉末を使用して、各試料の第１、第２ペーストを製造した。

2)次に、第１ペーストを、第１、第２セラミック基材３９、４５のそれぞれの表面に塗布し、乾燥してそれぞれ第１層を形成した。
3)次に、第２ペーストを、第１、第２セラミック基材３９、４５のそれぞれの第１層の表面に塗布し、乾燥してそれぞれ第２層を形成した。

4)次に、前記第１層及び第２層を形成した第１、２セラミック基材３９、４５を、それぞれ炉中に入れ、１０５０〜１２００℃の温度にて焼成した。これにより、第１メタライズ層４１上に第１合金層４３が積層された第１接合用セラミック部材３１と、第２メタライズ層４７上に第２合金層４９が積層された第２接合用セラミック部材３３を得た。

5)次に、両合金層４３、４９の間に、銀ロー材３５を配置してロー付け接合し、両接合用セラミック部材３１、３３を接合して一体化して接合体３７を完成した。
本実施例の接合体３７は、前記実施例１と同様に、接合強度が高く気密性にも優れている。
（実施例３）
次に、実施例３について説明するが、前記実施例１、２と同様な箇所の説明は省略する。

本実施例は、前記実施例１のような接合用セラミック部材と金属部材からなる接合体を真空スイッチに用いた例である。
即ち、本実施例の真空スイッチは、真空容器内に電極等を内蔵し、高電圧、大電流の開閉に適した高負荷開閉器である。

詳しくは、図５に示す様に、真空負荷開閉器１００は、絶縁バルブ１０１と、絶縁バルブ１０１の端部を塞いで取り付けられた第１及び第２の端蓋１０２、１０３と、第１の端蓋１０２に取り付けられ絶縁バルブ１０１内に突出された固定電極１０４と、第２の端蓋１０３に摺動自在に配置された可動電極１０５とを備え、固定電極１０４と可動電極１０５により接点１０６を構成している。

前記絶縁バルブ１０１は、アルミナ９２重量％のセラミック焼成体で形成され、内径８０ｍｍ×肉厚５ｍｍ程度×長さ１００ｍｍの略円筒形である。また、絶縁バルブ１０１は、内径が一定の直胴部１１０及び内周壁１１１の中間にて内側に突出して周設される凸状部１１２を有している。更に、絶縁バルブ１０１の外周面には、釉薬層１１５を備えている。

前記第１、２端蓋１０２，１０３は、円板状のコバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ）板で形成され、各中央部に固定電極１０４、ガイド１３１を固着するための穴１２１、１３２が設けられている。このガイド１３１は、可動電極１０５の可動軸１５１が摺動し易いように設けられている。

前記固定電極１０４は、先端が穴１２１に固着される固定軸１４１となり、先端が絶縁バルブ１０１内に突出される円環状の電極１４２となっている。
前記可動電極１０５は、後端がガイド１３１内を摺動する可動軸１５１となり、先端が固定電極１０４側の電極１４２に接触する電極１５２となっている。この可動電極１０５は、電極１５２付近の可動軸１５１と第２の端蓋１０３との間に設けられる蛇腹状の金属べローズ１５３により、真空保持状態で開閉動作を可能とされている。

前記金属ベローズ１５３は、ベローズカバー１５４で囲まれ、電流開閉時に、電極１４２，１５２（即ちその先端の接触子１４３、１５５）から発生する金属蒸気が直接触れるのを防いでいる。

前記接点１０６は、電極１４２，１５２の接触が行われる接触子１４３、１５５に、高融点のタングステン系の焼結金属を用い、発生する真空アークにより溶着し難い構造となっている。

また、接点１０６を囲んでアークシールド１６１が配置されている。このアークシールド１６１は、前述の金属蒸気が絶縁バルブ１０１の内周壁１１１に付着して絶縁が低下するのを防止するために、絶縁バルブ１０１の凸状部１１２にロー付けにより接合されている。

つまり、本実施例の高負荷開閉器１００では、前記実施例１の接合体と同様に、接合用セラミック部材である絶縁バルブ１０１の凸状部１１２に、金属部材であるアークシールド１６１がロー材１６２によるロー付けにより接合されている。

詳しくは、図６に要部を模式的に示す様に、絶縁バルブ１０１の凸状部１１２の先端には、前記実施例１に示した様に、低温でのメタライズにより、メタライズ層１７１が形成され、このメタライズ層１７１上に合金層１７３が形成され、この合金層１７３とアークシールド１６１とがロー材１６２によるロー付けによって接合されているのである。

これにより、アークシールド１６１を備えた絶縁バルブ１０１（従って高負荷開閉器１００）を、低コストで製造でき、また、高い寸法精度及び高い接合強度を実現することができる。
（実施例４）
次に、実施例４について説明するが、前記実施例３と同様な箇所の説明は省略する。

本実施例は、前記実施例３の様に、接合用セラミック部材と金属部材からなる接合体を真空スイッチに用いた例であるが、アークシールドと絶縁バルブの構造が異なる。
図７に要部を模式的に示す様に、本実施例の真空スイッチ（高負荷開閉器）２００は、上絶縁バルブ２０１と下絶縁バルブ２０３との間に、無酸素銅からなる金属製の接続部材２０５がロー付けされ、その接続部材２０５の先端側に、アークシールド２０７がロー付け接合されている。

特に、前記上絶縁バルブ２０１及び下絶縁バルブ２０３と接続部材２０５とが固定される部分（固定部２０９）には、前記実施例１と同様な方法で、それぞれメタライズ層２１１、２１３が形成され、各メタライズ層２１１、２１３上にはそれぞれ合金層２１５、２１７が形成されている。

そして、この合金層２１５、２１７と接続部材２０５とが、それぞれロー材２１９、２２１により接合されることにより、両絶縁バルブ２０１、２０３と接続部材２０５とが接合一体化されている。

尚、両絶縁バルブ２０１、２０３の外周面には 前記実施例３と同様の釉薬層２２３、２２５がそれぞれ形成されている。
本実施例によっても、前記実施例３と同様な効果を奏する。

尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば前記実施例１、２では、下層であるメタライズ層と上層である合金層が直接に接合している例を挙げたが、それとは別に、メタライズ層と合金層との間に、それらの層とは異なる構成の（例えばＮｉ−Ｍｏ合金層である）中間層が形成されていてもよい。

実施例１の接合体の要部を破断して示す説明図である。 実施例１の接合体を示す斜視図である。 実施例１の接合体の接合強度の測定方法を示す説明図である。 実施例２の接合体の要部を破断して示す説明図である。 実施例３の真空スイッチを破断して示す説明図である。 実施例３の真空スイッチの要部を破断して示す説明図である。 実施例４の真空スイッチの要部を破断して示す説明図である。

符号の説明

１…接合用セラミック部材
３…金属部材
５、３５、１６２、２１９、２２１…ロー材
７、３７…接合体
９…セラミック基材
１１、１７１、２１１、２１３…メタライズ層
１３、１７４、２１５、２１７…合金層
３１…第１接合用セラミック部材
３３…第２接合用セラミック部材
３９…第１セラミック基材
４１…第１メタライズ層
４３…第１合金層
４５…第２セラミック基材
４７…第２メタライズ層
４９…第２合金層
１６１、２０７…アークシールド
１０１…絶縁バルブ
１００、２００…真空スイッチ（高負荷開閉器）
２０１…上絶縁バルブ
２０３…下絶縁バルブ
２０５…接続部材

Claims (13)

1. モリブデン粉末及びニッケル粉末を含有する第１混合物を、有機バインダと混合した第１ペーストを、セラミック焼成体であるセラミック基材に塗布し乾燥して第１層を形成する第１工程と、
   ニッケル粉末又は酸化ニッケル粉末と、銅粉末、酸化銅粉末、マンガン粉末、及び酸化マンガン粉末のうち少なくとも１種と、を含有する第２混合物、あるいは、ニッケル−銅の合金粉末又はニッケル−マンガンの合金粉末を含有する第２混合物を、有機バインダと混合した第２ペーストを、前記第１層上に塗布し乾燥して第２層を形成する第２工程と、
   前記第１層及び第２層を加熱して焼き付ける第３工程と、
   を備えたことを特徴とする接合用セラミック部材の製造方法。
2. 前記第１混合物として、前記モリブデン成分を７０〜９４重量％と、前記ニッケル成分を１〜１０重量％と、を含有する混合物を用いることを特徴とする前記請求項１に記載の接合用セラミック部材の製造方法。
3. 前記第１混合物中に、更に、酸化珪素成分を２〜２３重量％含むことを特徴とする前記請求項１又は２に記載の接合用セラミック部材の製造方法。
4. 前記第２混合物として、前記ニッケル成分を３５〜７５重量％と、銅成分又はマンガン成分を２５〜６５重量％と、を含有する混合物を用いることを特徴とする前記請求項１〜３のいずれかに記載の接合用セラミック部材の製造方法。
5. セラミック焼成体であるセラミック基材表面に、モリブデン及びニッケルを含有する下層であるメタライズ層を備えるとともに、
   前記メタライズ層の表面側に、中間層を介して又は中間層を介さずに、ニッケルと、銅又はマンガンと、を含有する上層である合金層を備えたことを特徴とする接合用セラミック部材。
6. 前記メタライズ層は、モリブデンを７１〜８８重量％と、ニッケルを０．７〜５．５重量％と、を含むことを特徴とする前記請求項５に記載の接合用セラミック部材。
7. 前記メタライズ層に、更に、酸化物換算した酸化珪素成分を３．０〜１８．０重量％含むことを特徴とする前記請求項５又は６に記載の接合用セラミック部材。
8. 前記合金層は、前記ニッケルを３６〜６１．３重量％と、銅を３３〜６０重量％又はマンガンを２〜３０重量％と、を含むことを特徴とする前記請求項５〜７のいずれかに記載の接合用セラミック部材。
9. 前記上層であるメタライズ層と前記下層である合金層との間に形成された中間層は、ニッケル−モリブデン合金からなる中間層であることを特徴とする前記請求項５〜８のいずれかに記載の接合用セラミック部材。
10. 前記請求項５〜９のいずれかに記載の接合用セラミック部材に、少なくとも前記メタライズ層及び前記合金層を介して金属部材を接合したことを特徴とする接合体。
11. 前記請求項５〜９のいずれかに記載の接合用セラミック部材に、少なくとも前記メタライズ層及び前記合金層を介して他の接合用セラミック部材を接合したことを特徴とする接合体。
12. 前記請求項１０又は１１の接合体を備えたことを特徴とする真空スイッチ。
13. 前記請求項１０又は１１の接合体を備えたことを特徴とする真空容器。

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