JP4643149B2 - Brazing material - Google Patents
Brazing material Download PDFInfo
- Publication number
- JP4643149B2 JP4643149B2 JP2004017120A JP2004017120A JP4643149B2 JP 4643149 B2 JP4643149 B2 JP 4643149B2 JP 2004017120 A JP2004017120 A JP 2004017120A JP 2004017120 A JP2004017120 A JP 2004017120A JP 4643149 B2 JP4643149 B2 JP 4643149B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- examples
- brazing material
- comparative example
- bonding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000005219 brazing Methods 0.000 title claims description 63
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 57
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 34
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 22
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 85
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 44
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 43
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 33
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 26
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 14
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 14
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 13
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 12
- 239000012925 reference material Substances 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 4
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010944 silver (metal) Substances 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 3
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 229910000833 kovar Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002482 Cu–Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Description
本発明は真空容器内の各構成部材を接合してなる真空遮断器に関し、特に真空遮断器を構成する部材を接合するろう材に関する。 The present invention relates to a vacuum circuit breaker formed by joining constituent members in a vacuum vessel, and particularly to a brazing material for joining members constituting the vacuum circuit breaker.
真空遮断器には、耐溶着特性、耐電圧特性、遮断特性、裁断特性、耐消耗性、接触抵抗特性、及び温度上昇特性等を維持することが要求される。しかし、真空遮断器には電流の遮断及び開閉の際に生じる機械的衝撃、電気的衝撃、及び熱的衝撃等の各種衝撃ストレスが加えられ、構成部材の接合部等で亀裂の生成、脱落、及び剥離を引き起こす。特に大電流の遮断、及び開閉した際の遮断により発生したア−クがア−ク電圧の低い炉内表面等の部分に移動しそこに停滞、集中し過熱を招く。炉内表面等が加熱されることで、真空遮断器の構成部材の接合部を間接的に過加熱し、接合部の亀裂、脱落、及び剥離の要因となる。また、アークが炉内表面等に移動し滞在、集中することによって金属粒子や金属蒸気を異常放出したり、ろう付け部分をも過加熱しろう材成分が他の部位に付着する現象がみられる。 A vacuum circuit breaker is required to maintain welding resistance, withstand voltage characteristics, interruption characteristics, cutting characteristics, wear resistance, contact resistance characteristics, temperature rise characteristics, and the like. However, the vacuum circuit breaker is subjected to various impact stresses such as mechanical shock, electrical shock, and thermal shock that are generated when the current is interrupted and opened / closed. And cause peeling. In particular, the arc generated by the interruption of the large current and the interruption at the time of opening and closing moves to a part such as the furnace inner surface where the arc voltage is low, stagnates and concentrates there, and causes overheating. By heating the furnace inner surface and the like, the joints of the constituent members of the vacuum circuit breaker are indirectly overheated, causing cracks, dropping and peeling of the joints. In addition, when the arc moves, stays and concentrates on the furnace interior surface, metal particles and metal vapor are abnormally released, and the brazing material is overheated and the brazing material component adheres to other parts. .
従来、真空遮断器の接合部に用いられているろう材としては、72重量%銀(Ag)−28重量%銅(Cu)が使用されている。しかし、72重量%Ag−28重量%Cuをろう材として用いるときは、固相線温度、及び液相線温度がいずれも779℃であるので接合作業温度が限定されてしまう。 Conventionally, 72% by weight silver (Ag) -28% by weight copper (Cu) is used as a brazing material used in a joint portion of a vacuum circuit breaker. However, when 72 wt% Ag-28 wt% Cu is used as the brazing material, the solidus temperature and the liquidus temperature are both 779 ° C., so that the joining operation temperature is limited.
接合技術としては、Ag−Cu−錫(Sn)ろう材を介在させて、真空遮断器の構成部材の接合部表面にSn層を被覆する技術がある(例えば、特許文献1参照。)。また、5〜20%鉛(Pb)、残部がAg及びCuからなるろう材を用いる接合技術がある(例えば、特許文献2参照。)。
従来の真空遮断器の構成部材の接合技術では、長期間繰り返し与えられる大電流遮断時に受ける過酷な機械的衝撃、電気的衝撃、及び熱的衝撃から接合部の亀裂の生成、脱落及び剥離などを完全に回避するには至らない。真空遮断器は、構成部材の接合部等で亀裂の生成、脱落、及び剥離を引き起こしてしまうと炉内の気密性が保てない。また、用いるろう材によっては、炉内を汚染してしまうこともある。 In the conventional technology for joining components of a vacuum circuit breaker, cracking, dropping and peeling of joints are caused by severe mechanical, electrical, and thermal shocks when a large current is repeatedly applied for a long time. It cannot be avoided completely. The vacuum circuit breaker cannot maintain the airtightness in the furnace if cracks are generated, dropped, or peeled off at the joints of the constituent members. Further, depending on the brazing material used, the inside of the furnace may be contaminated.
そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、接合部の亀裂の生成、脱落及び剥離などを回避し、耐電圧特性等の電気的諸特性を向上させ、汚染を抑制できるろう材を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and avoids the formation, dropout, and peeling of cracks in joints, improves electrical characteristics such as withstand voltage characteristics, and suppresses contamination. An object is to provide a brazing material that can be used .
上記目的を達成するための本願発明の一態様によれば、82〜91重量%のAg、6〜7重量%のCu、2〜10重量%のNiからなり、固相線温度が700℃以上、液相線温度950℃以下である第1相と、4〜5重量%のAg、26〜32重量%のCu、33〜34重量%のNi、残部がSnからなり、0.5〜30μmの粒子直径を有する第2相とを備え、第2相は、第1相に対して5〜45面積%存在することを特徴とするろう材であることを要旨とする。
According to one aspect of the present invention for achieving the above object , the solidus temperature is 700 ° C. or higher, comprising 82 to 91% by weight of Ag, 6 to 7% by weight of Cu, and 2 to 10% by weight of Ni. a first phase is not more than the liquidus temperature 950 ° C., 4 to 5 wt% of Ag, 26 to 32 wt% of Cu, 33-34 wt% of Ni, the balance being Sn, 0.5 to 30 m And a second phase having a particle diameter of 5 to 45 area% with respect to the first phase.
更に、本願発明の他の態様によれば、87〜91重量%のAg、6〜7重量%のCu、1〜5重量%のSnからなり、固相線温度が700℃以上、液相線温度950℃以下である第1相と、5.1〜5.4重量%のAg、19〜30重量%のCu、30〜35重量%のNi、残部がSnからなり、0.5〜30μmの粒子直径を有する第2相とを備え、第2相は、第1相に対して5〜45面積%存在することを特徴とするろう材であることを要旨とする。
Furthermore, according to another aspect of the present invention, it is composed of 87 to 91% by weight of Ag, 6 to 7% by weight of Cu, and 1 to 5% by weight of Sn. A first phase having a temperature of 950 ° C. or lower, 5.1 to 5.4 % by weight of Ag, 19 to 30% by weight of Cu, 30 to 35 % by weight of Ni, and the balance being Sn, 0.5 to 30 μm And a second phase having a particle diameter of 5 to 45 area% with respect to the first phase.
本発明によれば、接合部の亀裂の生成、脱落及び剥離などを回避し、耐電圧特性等の電気的諸特性を向上させ、汚染を抑制できるろう材を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a brazing material capable of avoiding the generation, dropping, and peeling of cracks in a joint, improving electrical characteristics such as withstand voltage characteristics, and suppressing contamination.
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in light of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
本発明の実施の形態に係る真空遮断器は、図1に示すように、真空に保持可能な真空容器10と、真空容器10内に備えられた蛇腹形状のベローズ15と、真空容器10を貫通し、真空容器10内に固定接点電極21を有する固定軸20と、固定軸20と対向する側から真空容器10を貫通し、ベローズ15を介して配置され、真空容器10内に可動接点電極31を有し、且つ固定接点電極21と可動接点電極31を接離自在とする可動軸30と、固定接点電極21と可動接点電極31の間で発生するアークを遮断するためのアークシールド40と、真空容器10、固定軸20、可動軸30、及びアークシールド40間の接合に用いられる接合相50とを備える。ベローズ15は、蛇腹形状を有することで伸縮性を持つ。よって、ベローズ15を介して配置される可動軸30は、可動であり、固定接点電極21と可動接点電極31を接離することを可能とする。真空容器10内に備えられるベローズ15の周辺には、真空容器10を保護するためにベローズカバー16が取り付けられる。
As shown in FIG. 1, the vacuum circuit breaker according to the embodiment of the present invention penetrates the
真空容器10は、両端に開口部を有する円筒形の絶縁筒11と、絶縁筒11の両端にそれぞれ設けられ、絶縁筒11と同径の第1及び第2の封着金具12a,12bと、絶縁筒11の一方の端部に設けられた第1の封着金具12a上に配置し、絶縁筒11を密閉する第1端板13と、絶縁筒11の他方の端部に設けられた第2の封着金具12b上に配置し、絶縁筒11を密閉する第2端板14とを備える。第1端板13は、固定軸20を貫通させるための穴部を有する。また、第2端板14は、可動軸30を貫通させるための穴部を有する。
The
絶縁筒11には、耐熱性、耐薬品性、及び高い電気絶縁性を持つアルミ酸化物を主成分とするセラミックス等を用いることができる。第1及び第2の封着金具12a,12bとしては、鉄(Fe)−ニッケル(Ni)−コバルト(Co)合金(コバール)等の合金を用いることができる。固定軸20、固定接点電極21、可動軸30、可動接点電極31、ベローズ15、ベローズカバー16、及びアークシールド40等の真空遮断器用の各構成部材は、Cu、Cu合金、Ag合金、Ni、Ni合金等の金属部材、及びステンレス(SUS)部材とで適宜構成されている。例えばCu合金としては、Cu−テルル(Te),Cu−タングステン(W)、Cu−クロム(Cr)等を用いることができる。また、Ag合金としては、Ag−炭化タングステン(WC)等を用いることができる。また、Ni合金としては、Cu−Ni、Ni−Cr、Fe−Ni、Fe−Ni−Cr、コバール等を用いることができる。
For the insulating cylinder 11, ceramics or the like mainly composed of aluminum oxide having heat resistance, chemical resistance, and high electrical insulation can be used. As the first and
接合相50は、図2に示すように、Ag及びCuとからなる第1相51と、Ag、Cu、及び残部がNi,Snの少なくとも1つからなる第2相52とを備えるろう材である。接合相50は、第1端板13/第1の封着金具12a、第2端板14/第2の封着金具12b、固定軸20/固定接点電極21、可動軸30/可動接点電極31、ベローズ15/可動軸30、ベローズ15/ベローズカバー16、アークシールド40/絶縁筒11等の各部分を接合している。接合相50として用いるろう材は、定格電流値以上の電流を遮断すると、一部が固定接点電極21,可動接点電極31、及びアークシ−ルド40等に付着してしまう。ろう材が付着した箇所には、ア−クが停滞することで異常融解させ遮断限界に至る、及び耐電圧性が低下してしまう。そこで、ろう材の蒸着や被着する量を低減させる必要性がある。
As shown in FIG. 2, the
第1相51は、90重量%以上のAg、及び10重量%以下のCuからなることが好ましい。第1相51は、接合相50の液相線温度を950℃以下、固相線温度を700℃以上に限定する。接合相50に用いるろう材の液相線温度を950℃より高くすると、固定接点電極21及び可動接点電極31の接点材料の蒸発によって接点特性は顕著に劣化してしまう。また、950度以上でろう付けを行うと、真空遮断器の構成部材が再結晶をおこしてしまい結晶粒を過度に粗大化させ機械的特性の低下、及び蒸発損失が加速されることにより材料強度を低下させ、真空遮断器の寿命を短くする。一方、接合相50に用いるろう材の固相線温度を700℃未満すると、各構成部材の被接合面は活性化されないため、接合が不可能となる。更に、構成部材の表面に付着している水分及びガスの除去も十分には行えない。その結果、真空遮断器の真空不良及び耐電圧特性の低下を招いてしまい好ましくない。第1相51は、接合相50全体の溶融温度を所定範囲に限定することで、ろう付け作業温度を特定する結果、接合強度及び真空気密性等の高品質な接合相50を実現する。
The first phase 51 is preferably composed of 90 wt% or more of Ag and 10 wt% or less of Cu. The first phase 51 limits the liquidus temperature of the
第2相52は8重量%以下、好ましくは3.6重量%〜5.8重量%のAg、及び5〜35重量%のCuを含む。第2相52は、第1相51に対して5〜45面積%存在する。第2相52のAgとCu以外の構成成分はNi及びSnである。第2相52は、例えば図2に示すように、直径0.5〜30μmの粒子として第1相51中に混在する。粒子が球形でないときには、粒子の体積を球とした場合の球の直径で代える。若しくは、第2相52は幅30μm以下の幅を持つ組織を形成して第1相51に混在する。第1相51に含有する第2相52の比率を変えることで、液相線温度及び固相線温度を調整することができる。 Second phase 52 comprises 8 wt% or less, preferably 3.6 wt% to 5.8 wt% Ag, and 5 to 35 wt% Cu. The second phase 52 is present in an amount of 5 to 45 area% with respect to the first phase 51. Components other than Ag and Cu in the second phase 52 are Ni and Sn. For example, as shown in FIG. 2, the second phase 52 is mixed in the first phase 51 as particles having a diameter of 0.5 to 30 μm. When the particle is not spherical, the diameter of the sphere when the volume of the particle is a sphere is used. Alternatively, the second phase 52 forms a structure having a width of 30 μm or less and is mixed in the first phase 51. By changing the ratio of the second phase 52 contained in the first phase 51, the liquidus temperature and the solidus temperature can be adjusted.
以下に、本発明の実施の形態に係る接合相50に用いるろう材の多段ステップろう付け方法を図3を参照しながら説明する。
Below, the multi-step brazing method of the brazing material used for the joining
(イ)まず、第1相と第2相との比率を変えて液相線温度及び固相線温度の異なる2種類のろう材を用意する。例えば、液相線温度及び固相線温度が相対的に高い方を第1のろう材80とし、低い方を第2のろう材81とする。 (A) First, two types of brazing materials having different liquidus temperature and solidus temperature are prepared by changing the ratio between the first phase and the second phase. For example, the relatively high liquidus temperature and solidus temperature are defined as the first brazing material 80, and the low temperature is defined as the second brazing material 81.
(ロ)次に、第1のろう材80を用いて、第1の被接合物90aと第2の被接合物91aを接合する。同様に、第1の被接合物90bと第2の被接合物91bを第1のろう材80を用いて接合する。
(B) Next, the first object 90a and the second object 91a are bonded using the first brazing material 80. Similarly, the
(ハ)次に、第2のろう材81を用いて、第2の被接合物91aと第3の被接合物92を接合する。同様に、第2の被接合物91bと第3の被接合物92を第2のろう材81を用いて接合する。
(C) Next, the second object 91a and the
上記多段ステップろう付けを行うことで、第1のろう材80で接合した後、次のステップで第2のろう材81で接合しても、第1のろう材80の方が第2のろう材81の液相線温度及び固相線温度よりも高いために、第1の被接合物90a,90bが落下することはない。多段ステップろう付けを用いて、例えば予め図1に示す固定接点電極21/固定軸20、可動接点電極31/可動軸30、可動軸30/ベローズカバー16、ベローズ15/ベローズカバー16等の接合部分を高い液相線温度及び固相線温度を持つ第1ろう材80で接合する。次に、これらを絶縁筒11内部に挿入配置した後、絶縁筒11内部を排気しながら第2のろう材81を用いて第1端板13/第1の封着金具12a、第2端板14/第2の封着金具12bを気密接合する。つまり、液相線温度及び固相線温度を限定することによって、ろう付け作業温度を特定することができ、作業を簡易化することができる。
Even if it joins with the 2nd brazing material 81 at the next step after joining with the 1st brazing material 80 by performing the above-mentioned multi-step brazing, the 1st brazing material 80 is the second brazing material. Since the liquidus temperature and the solidus temperature of the material 81 are higher, the
実施の形態に係る真空遮断器の接合相50として用いられるろう材によれば、図2に示した第2相を第1相中に分散させた複合組織化とすることによって、固定接点電極21と可動接点電極31とを開閉または遮断時に真空遮断器のそれぞれ構成部材の接合部が受ける機械的衝撃、電気的衝撃、及び熱的衝撃等の外部エネルギを、第2相自身が緩衝的作用を呈したり、第1相と第2相との間で起こる摩擦動作によって吸収、軽減化させる緩衝的作用を発揮する。したがって、接合相50として用いられるろう材は、接合部の亀裂発生の発生や進展を抑制することで気密性を保つと共に、接合相の機械的強さを確保することによって真空遮断器の耐電圧特性等の電気的特性に対する安定化にも寄与する。
According to the brazing material used as the joining
また、実施の形態に係るろう材によれば、第1相と第2相との比率を最適化し、液相線温度を950℃以下、固相線温度を700℃以上に調整することによって真空遮断器内の構成部材の結晶組織の過度の軟化等の熱的劣化を軽減すると共に、真空遮断器の接合部の接合特性及び耐電圧特性の確保することができる。 In addition, according to the brazing filler metal according to the embodiment, the ratio between the first phase and the second phase is optimized, and the liquidus temperature is adjusted to 950 ° C. or lower and the solidus temperature is adjusted to 700 ° C. or higher. It is possible to reduce thermal deterioration such as excessive softening of the crystal structure of the constituent members in the circuit breaker, and to secure the bonding characteristics and withstand voltage characteristics of the bonded portion of the vacuum circuit breaker.
即ち、接合相50として用いられるろう材の液相線温度及び固相線温度を最適化することにより、固定接点電極21,可動接点電極31、及びアークシ−ルド40等へのろう材成分の過度の被着を抑止し、ア−クの停滞及び集中を抑制してア−クの移動を容易に行えるようになる。したがって、真空遮断器は、接合部の亀裂の生成、脱落及び剥離などを回避し、耐電圧特性等の電気的諸特性を向上させることができる。また、実施の形態に係るろう材は、金属とSUSの接合に用いることができる。
That is, by optimizing the liquidus temperature and the solidus temperature of the brazing material used as the
(実施例)
以下に、実際にいろいろな条件で測定した実施例、比較例を示す。まず、実施例、比較例を行った際の測定方法及び評価方法を示す。
(Example)
Examples and comparative examples actually measured under various conditions are shown below. First, measurement methods and evaluation methods when performing Examples and Comparative Examples are shown.
評価(1)として、接合特性の評価を行う。「接合特性」としては、長さ200mm、直径30mmのSUS製の丸棒を2等分に切断し、それぞれの切断面に各条件のろう材を挟み真空雰囲気中で各組成に対応する最適接合温度(例えば700℃〜950℃)を選択し接合した。この被接合物を電動コイル式試験機で、2×105 回の圧縮/引っ張りの繰り返し伸縮動作を与えた後、引っ張り強さ値を測定すると共に、200倍の顕微鏡で接合部分の亀裂の発生状況を観察した。引っ張り強さは後述する実施例2の値との相対値で示し「接合特性」の目安とした。なお、接合部に対して2×105回という過酷な伸縮動作を与える理由は、開閉時及び遮断時の機械的あるいは熱的外力部によって接合部に生ずるミクロ的な亀裂に起因する気密性の低下に基づく耐電圧特性及び遮断特性の低下をみるためである。評価結果は、実施例2の値との相対値が1.2倍以上をA1、1.0以上〜1.2倍未満をA2、0.9以上〜1.0倍未満をA3、0.5倍以上〜0.9倍未満をX、0.5倍未満をY、接合不良のものをZとする。 As the evaluation (1), the bonding characteristics are evaluated. As "joining characteristics", a SUS round bar with a length of 200 mm and a diameter of 30 mm is cut into two equal parts, and a brazing material of each condition is sandwiched between each cut surface, and optimum joining corresponding to each composition in a vacuum atmosphere A temperature (for example, 700 ° C. to 950 ° C.) was selected and bonded. The object to be joined is subjected to 2 × 10 5 times of repeated expansion / contraction operation with an electric coil type testing machine, and then the tensile strength value is measured, and cracking of the joint portion occurs with a 200 × microscope. The situation was observed. The tensile strength was shown as a relative value with respect to the value of Example 2 to be described later, and was used as a standard for “joining characteristics”. The reason why the joint is subjected to a severe expansion and contraction operation of 2 × 10 5 times is that airtightness caused by a micro crack generated in the joint due to a mechanical or thermal external force part at the time of opening and closing and shutting off. This is to see a decrease in the withstand voltage characteristic and the cutoff characteristic due to the decrease. As a result of the evaluation, the relative value with respect to the value of Example 2 is 1.2 times or more A1, 1.0 or more to less than 1.2 times A2, 0.9 to 1.0 times less A3, 0. X is 5 times or more and less than 0.9 times, Y is less than 0.5 times, and Z is poor bonding.
更に、評価(2)として、耐電圧特性の評価を行う。「耐電圧特性」としては、耐電圧特性評価は、接点電極表面のベ−キング、電流、電圧エ−ジング、及び電極間距離を一定に調整した後、気密封着接合直後及び所定期間放置後のSUS製絶縁容器の両端に、0kVから120kVまで徐々に印加電圧を上昇させていく作業を10回行った。10回総ての絶縁破壊電圧値が95kV以上を示したときを「合格」とし、95kVに満たないときを「不合格」と判断した。なお、一部のテストでは、気密性の評価を実施した。気密封着接合直後及び所定期間放置後、ヘリウム(He)リークディテクターを使用し、リーク量が3.8×10-12 (Pa・L/s)以下を気密性「合格」の目安として参考に記載した。 Furthermore, withstand voltage characteristics are evaluated as evaluation (2). With regard to the “withstand voltage characteristics”, the withstand voltage characteristics are evaluated by adjusting the contact electrode surface baking, current, voltage aging, and distance between electrodes to a certain level, and immediately after airtight bonding and after standing for a predetermined period. The operation of gradually increasing the applied voltage from 0 kV to 120 kV was performed 10 times on both ends of the SUS insulating container. When all 10 breakdown voltage values showed 95 kV or more, it was determined as “pass”, and when it was less than 95 kV, it was determined as “fail”. In some tests, airtightness was evaluated. Use a helium (He) leak detector immediately after airtight joining and after leaving for a predetermined period, and use a leak amount of 3.8 × 10 -12 (Pa · L / s) or less as a guideline for airtightness “pass” Described.
評価に供試した各実施例及び比較例に係る試験用真空遮断器には、それぞれの効果をより明らかにし、且つ評価を加速させる目的で、評価前に接合部に亀裂や部品の脱落が起こらない程度の機械的衝撃(電圧電流はなし)を与える。 For the test vacuum circuit breakers according to each of the examples and comparative examples used for evaluation, cracks and dropouts of parts occurred before the evaluation in order to clarify the respective effects and accelerate the evaluation. Gives no mechanical shock (no voltage / current).
真空遮断器の構成部材の各接合部分の組み合わせの中では、ベロ−ズ15/可動軸30、第1端板13/第1の封着金具12a、第2端板14/第2の封着金具12b部分等が最も気密性を要求されるので、気密性の評価では主としてこの部分を評価部分とする。
Among the combinations of the joining portions of the constituent members of the vacuum circuit breaker, the
図4に示した各組成のろう材料をベロ−ズ15/可動軸30の接合部分に使用して、真空遮断器を組み立てた。なお一部の試験では、特定部分(例えばベロ−ズ15/可動軸30の接合)の接合効果を明らかにする目的で、他の部分(例えば第1端板13/第1の封着金具12a)の接合では、モリブデン(Mo)−マンガン(Mn)による接合も加えた。
(比較例1,実施例1〜4)
図4に示すように、比較例1,実施例1〜4において、接合相中の第1相中のAg、Cu量の最適値を決定するために、第1層中のAg量を70,90,95,99,100重量%にそれぞれ変えた。第2相中のAg、Cu、Ni,Sn量は、ほぼ一定(分析値:4.4〜5.8重量%Ag、33.7〜38.5重量%Ni、27.1〜32.8重量%Sn,残部26.6〜33.8重量%Cu)とした。第2相の粒子直径は15〜20μmとする。
A vacuum circuit breaker was assembled using the brazing material of each composition shown in FIG. In some tests, for the purpose of clarifying the joining effect of a specific part (for example, the joint of the
(Comparative Example 1, Examples 1-4)
As shown in FIG. 4, in Comparative Example 1 and Examples 1 to 4, the Ag amount in the first layer was set to 70, in order to determine the optimum values of the Ag and Cu amounts in the first phase in the bonding phase. They were changed to 90, 95, 99, and 100% by weight, respectively. The amounts of Ag, Cu, Ni, and Sn in the second phase are almost constant (analytical values: 4.4 to 5.8 wt% Ag, 33.7 to 38.5 wt% Ni, 27.1 to 32.8). Wt% Sn, balance 26.6-33.8 wt% Cu). The particle diameter of the second phase is 15 to 20 μm.
評価(1);図5に示すように、比較例1,実施例1,3,4ついての接合特性は、基準材料(実施例2)と比較して同等以上の評価A2,評価A3を示し良好であった。しかし比較例1では、基準材料と比較して液相線温度値の低下がみられ、接合作業温度の選択上で好ましくない。よって、第1相中のAg量の好適値は90〜100重量%となる。 Evaluation (1): As shown in FIG. 5, the bonding characteristics of Comparative Example 1, Examples 1, 3, and 4 show evaluations A2 and A3 that are equal to or higher than those of the reference material (Example 2). It was good. However, in Comparative Example 1, a decrease in the liquidus temperature value is observed as compared with the reference material, which is not preferable in selecting the joining operation temperature. Therefore, the preferable value of the Ag amount in the first phase is 90 to 100% by weight.
評価(2);図5に示すように、第1相中のAg量が90〜100重量%(実施例1〜4)のろう材、及びAg量が70重量%(比較例1)のろう材を使用したいずれの場合も、絶縁破壊電圧値が目標とする95kV以上を示し、耐電圧特性は「合格」である。 Evaluation (2): As shown in FIG. 5, the brazing filler metal having an Ag amount of 90 to 100% by weight (Examples 1 to 4) in the first phase, and the brazing material having an Ag amount of 70% by weight (Comparative Example 1). In any case where the material is used, the dielectric breakdown voltage value shows a target of 95 kV or more, and the withstand voltage characteristic is “pass”.
参考に実施例1〜4について、遮断テスト後の各構成部材の接合部分の顕微鏡観察による調査結果でも、亀裂の生成もなく、真空度の劣化も許容の範囲を示し良好な接合がみられ「合格」と判断した。 As a reference, for Examples 1 to 4, even in the investigation results by microscopic observation of the joint portions of the respective constituent members after the blocking test, there is no generation of cracks, and the deterioration of the degree of vacuum shows an allowable range, and good bonding is seen. It was judged as “pass”.
7.2kV,50Hzで8kAを4回遮断させた後の固定接点電極21及び可動接点電極31表面部の被ア−ク部分の面積やア−ク拡がりの状況を調査したが、ア−クが局部的に集中した様子もなく良好であった。遮断させた後の固定接点電極21及び可動接点電極31表面の一部分に、ろう材の構成元素の特定の元素の付着があると、一般にその偏析した元素部分にア−クの過度の集中が起こる可能性がある。その結果、偏析元素の選択的蒸発を招き、絶縁破壊による耐電圧性の低下や遮断特性の低下の誘因となる。よって、固定接点電極21及び可動接点電極31表面部にまでろう材が飛散及び付着する状況は極力阻止する必要がある。この様な接点電極表面部でのろう材の偏析的な付着がない場合には、ア−クは十分な拡がり性を示すことから、被ア−ク部分は比較的大きい面積を占め、耐電圧特性は好ましい。これらの効果は第1相、第2相が好ましい状態にあった結果を意味するもので、いずれも良好なア−ク拡がり性を示し良好であった。
Although the area of the arced portion of the surface of the stationary contact electrode 21 and the movable contact electrode 21 after the 8 kA was cut off at 7.2 kV and 50 Hz four times and the state of arc expansion were investigated, the arc Good without any local concentration. When a specific element of the constituent element of the brazing material adheres to a part of the surfaces of the fixed contact electrode 21 and the
(比較例2,実施例5,6)
図4に示すように、比較例2,実施例5,6においては、第1相中のAgとCuの合量に対するAg量の比率を92〜93%で一定とする。比較例2の第1相は、Ni量を20重量%含むようにする。実施例5の第1相は、Ni量を10重量%含むようにする。実施例6の第1相は、Ni量を2重量%含むようにする。第2相中のAg、Cu、Ni,Sn量は、ほぼ一定(分析値:3.6〜5.8重量%Ag、33.7〜38.5重量%Ni、27.1〜32.8重量%Sn,残部26.8〜33.2重量%Cu)とした。第2相の粒子直径は15〜20μmとする。つまり、比較例2,実施例5,6は、第1相に含まれるNiの及ぼす影響について調べるものである。
(Comparative Example 2, Examples 5 and 6)
As shown in FIG. 4, in Comparative Example 2, Examples 5 and 6, the ratio of the Ag amount to the total amount of Ag and Cu in the first phase is constant at 92 to 93%. The first phase of Comparative Example 2 contains 20% by weight of Ni. The first phase of Example 5 contains 10% by weight of Ni. The first phase of Example 6 contains 2% by weight of Ni. The amounts of Ag, Cu, Ni, and Sn in the second phase are almost constant (analytical values: 3.6 to 5.8 wt% Ag, 33.7 to 38.5 wt% Ni, 27.1 to 32.8). Wt% Sn, balance 26.8 to 33.2 wt% Cu). The particle diameter of the second phase is 15 to 20 μm. That is, Comparative Example 2, Examples 5 and 6 examine the influence of Ni contained in the first phase.
評価(1);図5に示すように、比較例2,実施例5,6についての接合特性は基準材料(実施例2)と比較して同等以上の評価A1〜A2、A2を示し良好であった。 Evaluation (1): As shown in FIG. 5, the bonding characteristics of Comparative Example 2, Examples 5 and 6 show evaluations A1 to A2 and A2 which are equal to or higher than those of the reference material (Example 2), and are good. there were.
評価(2);図5に示すように、実施例5,6についての耐電圧特性は、95kV以上の絶縁破壊電圧値を示し「合格」である。これに対して、第1相中のNi量が20重量%の比較例2では、絶縁破壊電圧値は95kV以下を示し「不合格」である。比較例2は、第1相の中にNiの未溶解部分が残存して第1相が起点となったミクロ的な亀裂が発生して、気密性の低下を招くことで、絶縁破壊電圧値が95kV以下を示す結果となる。もし、第1相中のNi未溶解部分を解消しようとするときは、接合作業温度の高温度化が必要となるので好ましくない。 Evaluation (2): As shown in FIG. 5, the withstand voltage characteristics of Examples 5 and 6 show a dielectric breakdown voltage value of 95 kV or more and are “pass”. On the other hand, in Comparative Example 2 in which the amount of Ni in the first phase is 20% by weight, the dielectric breakdown voltage value is 95 kV or less and is “failed”. In Comparative Example 2, the undissolved portion of Ni remains in the first phase and micro cracks starting from the first phase occur, resulting in a decrease in hermeticity. Results in 95 kV or less. If an attempt is made to eliminate the Ni undissolved portion in the first phase, it is not preferable because it is necessary to increase the bonding operation temperature.
したがって、比較例2,実施例5,6より、第1相中のNi量はゼロに限られないが、Niが多量にあることは好ましくない。 Therefore, from Comparative Example 2, Examples 5 and 6, the amount of Ni in the first phase is not limited to zero, but a large amount of Ni is not preferable.
(比較例3,実施例7〜12)
図4に示すように、比較例3,実施例7〜12においては、第1相中のAgとCuの合量に対するAg量の比率を92〜93%で一定とする。比較例3の第1相は、Sn量を15重量%含むようにする。実施例7の第1相は、Sn量を5重量%含むようにする。実施例8の第1相は、Sn量を2重量%含むようにする。実施例9の第1相は、Ni量を2重量%及びSn量を1重量%含むようにする。実施例10の第1相は、Ni量を2重量%及びIn量を5重量%含むようにする。実施例11の第1相は、Ni量を2重量%、Sn量を3重量%、及びIn量を2重量%含むようにする。実施例12の第1相は、Sn量を2重量%及びIn量を3重量%含むようにする。第2相中のAg、Cu、Ni,Sn量は、ほぼ一定(分析値:4.9〜5.2重量%Ag、33.7〜38.5重量%Ni、27.1〜32.8重量%Sn,残部26.8〜33.2重量%Cu)とした。第2相の粒子直径は15〜20μmとする。つまり、比較例3,実施例7〜12は、第1相に含まれるAg及びCu以外の組成物の及ぼす影響について調べるものである。
(Comparative Example 3, Examples 7-12)
As shown in FIG. 4, in Comparative Example 3 and Examples 7 to 12, the ratio of the Ag amount to the total amount of Ag and Cu in the first phase is kept constant at 92 to 93%. The first phase of Comparative Example 3 contains 15% by weight of Sn. The first phase of Example 7 contains 5% by weight of Sn. The first phase of Example 8 contains 2% by weight of Sn. The first phase of Example 9 contains 2 wt% Ni and 1 wt% Sn. The first phase of Example 10 contains 2 wt% Ni and 5 wt% In. The first phase of Example 11 contains 2 wt% Ni, 3 wt% Sn, and 2 wt% In. The first phase of Example 12 contains 2 wt% Sn and 3 wt% In. The amounts of Ag, Cu, Ni, and Sn in the second phase are almost constant (analytical values: 4.9 to 5.2 wt% Ag, 33.7 to 38.5 wt% Ni, 27.1 to 32.8). Wt% Sn, balance 26.8 to 33.2 wt% Cu). The particle diameter of the second phase is 15 to 20 μm. That is, Comparative Example 3 and Examples 7 to 12 investigate the influence of compositions other than Ag and Cu contained in the first phase.
評価(1);図5に示すように、実施例7〜12についての接合特性は基準材料(実施例2)と比較して同等の評価A3,評価A2,評価A2〜A3を示し良好であった。一方、比較例3の接合特性の目安である引っ張り強さは、評価Y〜Zに大幅に低下した上、その引っ張り強さのバラツキ幅も増大し、亀裂の生成がみられる等の接合面の安定性に欠ける。 Evaluation (1): As shown in FIG. 5, the bonding characteristics of Examples 7 to 12 are equivalent to those of the reference material (Example 2), showing the same evaluation A3, evaluation A2, and evaluation A2 to A3. It was. On the other hand, the tensile strength, which is a measure of the bonding characteristics of Comparative Example 3, is greatly reduced to evaluations Y to Z, and the variation width of the tensile strength is increased, and cracks are observed. It lacks stability.
評価(2);図5に示すように、比較例3,実施例7〜12についての耐電圧特性は、95kV以上の絶縁破壊電圧値を示し「合格」である。 Evaluation (2): As shown in FIG. 5, the withstand voltage characteristics of Comparative Example 3 and Examples 7 to 12 indicate a dielectric breakdown voltage value of 95 kV or more and are “pass”.
参考として実施した遮断テスト後の各構成部材の接合相の顕微鏡観察による接合状況も良好な接合がみられ亀裂の生成もなく真空度の劣化も許容の範囲を示し「合格」と判断した。 As a reference, the bonding state of each component after the interruption test was observed by microscopic observation, and good bonding was observed, cracks were not generated, and the degree of vacuum deterioration was within an allowable range.
したがって、比較例3,実施例7〜9より、第1相中のSn量はゼロに限られないが、Snが多量にあることは好ましくない。また、実施例10のSnをInで置換した場合、実施例11,12のSnとInとを共存した場合のいずれも接合特性及び耐電圧特性は良好であり、所望のろう材が得られる。 Therefore, from Comparative Example 3 and Examples 7 to 9, the amount of Sn in the first phase is not limited to zero, but a large amount of Sn is not preferable. In addition, when Sn in Example 10 is replaced with In, both Sn and In in Examples 11 and 12 coexist with good junction characteristics and withstand voltage characteristics, and a desired brazing material can be obtained.
(実施例13,14,比較例4)
図4に示すように、実施例13,14,比較例4においては、第1相中のAgとCuの合量に対するAg量の比率を92〜93%で一定とする。なお、実施例13,14,比較例4において、第1相中はAgとCuのみで組成されている。実施例13の第2相は、Agを含まないようにする。実施例14の第2相は、Ag量を8重量%含むようにする。比較例4の第2相は、Ag量を15重量%含むようにする。なお、実施例13,14,比較例4において第2相中のCu量をほぼ一定範囲(26.6〜33.8重量%)とする。第2相の粒子直径は15〜20μmとする。つまり、実施例13,14,比較例4は、第2相に含まれるAgの及ぼす影響について調べるものである。
(Examples 13 and 14, Comparative Example 4)
As shown in FIG. 4, in Examples 13 and 14 and Comparative Example 4, the ratio of the Ag amount to the total amount of Ag and Cu in the first phase is kept constant at 92 to 93%. In Examples 13 and 14 and Comparative Example 4, the first phase is composed of only Ag and Cu. The second phase of Example 13 does not contain Ag. The second phase of Example 14 contains 8% by weight of Ag. The second phase of Comparative Example 4 contains 15% by weight of Ag. In Examples 13 and 14 and Comparative Example 4, the amount of Cu in the second phase is set to a substantially constant range (26.6 to 33.8% by weight). The particle diameter of the second phase is 15 to 20 μm. That is, Examples 13 and 14 and Comparative Example 4 examine the influence of Ag contained in the second phase.
評価(1);図5に示すように、実施例13,14についての接合特性は基準材料(実施例2)と比較して同等の評価A2、A3を示し良好であった。一方、比較例4の接合特性は、評価A3〜評価Xと大きなバラツキを示し接合面の安定性に欠けるため好ましくない。また、比較例4は、200倍の顕微鏡で接合部分の亀裂の発生状況を観察した結果、第2相の濡れ性の低下が観察された。 Evaluation (1): As shown in FIG. 5, the bonding characteristics of Examples 13 and 14 were good as compared with the reference material (Example 2), showing the same evaluations A2 and A3. On the other hand, the bonding characteristics of Comparative Example 4 are not preferable because they show large variations from Evaluation A3 to Evaluation X and lack the stability of the bonding surface. Further, in Comparative Example 4, as a result of observing the occurrence of cracks in the joint portion with a 200 × microscope, a decrease in wettability of the second phase was observed.
評価(2);図5に示すように、実施例13,14,比較例4についての耐電圧特性は、95kV以上の絶縁破壊電圧値を示し「合格」である。 Evaluation (2): As shown in FIG. 5, the withstand voltage characteristics of Examples 13 and 14 and Comparative Example 4 indicate a dielectric breakdown voltage value of 95 kV or more and are “pass”.
したがって、実施例13,14,比較例4より、第2相中のAg量は上記範囲3.6〜5.8重量%に限られることなく8重量%以下の時には所望のろう材が得られる。 Therefore, from Examples 13 and 14 and Comparative Example 4, the desired brazing material is obtained when the Ag content in the second phase is not limited to the above range of 3.6 to 5.8% by weight and is 8% by weight or less. .
(実施例15〜17,比較例5,6)
図4に示すように、実施例15〜17,比較例5,6においては、第1相中のAgとCuの合量に対するAg量の比率を92〜93%で一定とする。なお、実施例15〜17,比較例5,6において、第1相中はAgとCuのみで組成されている。比較例5の第2相は、Cuを含まないようにする。実施例15の第2相は、Cu量を5重量%含むようにする。実施例16の第2相は、Cu量を15.2重量%含むようにする。実施例17の第2相は、Cu量を35重量%含むようにする。比較例6の第2相は、Cu量を55.3重量%含むようにする。なお、実施例15〜17,比較例5,6において第2相中のAg量をほぼ一定範囲(4.4〜5.8重量%)とする。第2相の粒子直径は15〜20μmとする。つまり、実施例15〜17,比較例5,6は、第2相に含まれるCuの及ぼす影響について調べるものである。
(Examples 15 to 17, Comparative Examples 5 and 6)
As shown in FIG. 4, in Examples 15 to 17 and Comparative Examples 5 and 6, the ratio of the Ag amount to the total amount of Ag and Cu in the first phase is kept constant at 92 to 93%. In Examples 15 to 17 and Comparative Examples 5 and 6, the first phase is composed only of Ag and Cu. The second phase of Comparative Example 5 does not contain Cu. The second phase of Example 15 contains 5% by weight of Cu. The second phase of Example 16 contains 15.2% by weight of Cu. The second phase of Example 17 contains 35% by weight of Cu. The second phase of Comparative Example 6 contains 55.3% by weight of Cu. In Examples 15 to 17 and Comparative Examples 5 and 6, the amount of Ag in the second phase is set to a substantially constant range (4.4 to 5.8% by weight). The particle diameter of the second phase is 15 to 20 μm. That is, Examples 15 to 17 and Comparative Examples 5 and 6 are for examining the influence of Cu contained in the second phase.
評価(1);図5に示すように、実施例15〜17、比較例6についての接合特性は基準材料(実施例2)と比較して同等の評価A2、A1〜A2を示し良好であった。一方、比較例5の接合特性は、評価A3〜評価Xと大きなバラツキを示し接合面の安定性に欠けるため好ましくない。 Evaluation (1): As shown in FIG. 5, the bonding characteristics of Examples 15 to 17 and Comparative Example 6 were the same as those of the reference material (Example 2), showing the same evaluations A2 and A1 to A2. It was. On the other hand, the bonding characteristics of Comparative Example 5 are not preferable because they show large variations from Evaluation A3 to Evaluation X and lack the stability of the bonding surface.
評価(2);図5に示すように、実施例15〜17についての耐電圧特性は、95kV以上の絶縁破壊電圧値を示し「合格」である。これに対して、比較例5,6では、絶縁破壊電圧値は95kV以下を示し「不合格」である。比較例5,6は、第2相の中に未溶解部分が残存して第2相が起点となったミクロ的な亀裂が発生して、気密性の低下を招くことで、絶縁破壊電圧値が95kV以下を示す結果となる。 Evaluation (2): As shown in FIG. 5, the withstand voltage characteristics of Examples 15 to 17 indicate a dielectric breakdown voltage value of 95 kV or higher and are “pass”. On the other hand, in Comparative Examples 5 and 6, the dielectric breakdown voltage value is 95 kV or less and is “failed”. In Comparative Examples 5 and 6, the undissolved portion remains in the second phase, micro cracks starting from the second phase are generated, and the hermeticity is lowered. Results in 95 kV or less.
したがって、実施例15〜17,比較例5,6より、第2相中のCu量は上記一定範囲(26.6〜33.8重量%)に限ることなく35重量%以下の時には所望のろう材が得られる。 Therefore, according to Examples 15 to 17 and Comparative Examples 5 and 6, the amount of Cu in the second phase is not limited to the above-mentioned fixed range (26.6 to 33.8% by weight), but is desired when it is 35% by weight or less. A material is obtained.
なお、参考として実施した遮断テストにおいて、定格電流値より低い電流(例えば8kA)を4回遮断させた後の固定接点電極21及び可動接点電極31表面部の被ア−ク部分近傍について、ろう材成分の分布状況を調査したが、ろう材中の構成元素の内の特定の元素の偏析的な付着がなく、ア−クが局部的に集中した様子もなくア−クは十分な拡がり性を示し良好であった。
Note that, in the interruption test conducted as a reference, brazing material in the vicinity of the arc portion of the surface of the fixed contact electrode 21 and the
(実施例18,19,比較例7,8)
図4に示すように、実施例18,19,比較例7,8において、第1相中のAgとCuの合量に対するAg量の比率を92〜93%で一定とする。なお、実施例18,19,比較例7,8において、第1相中はAgとCuのみで組成されている。比較例7の第2相は、Ni量を16.5重量%含むようにする。実施例18の第2相は、Ni量を25重量%含むようにする。実施例19の第2相は、Ni量を65重量%含むようにする。比較例8の第2相は、Ni量を75.4重量%含むようにする。なお、実施例18,19,比較例7,8において第2相中のAg量をほぼ一定範囲(3.6〜5.3重量%)とする。第2相の粒子直径は15〜20μmとする。つまり、実施例18,19,比較例7,8は、第2相に含まれるNiの及ぼす影響について調べるものである。
(Examples 18 and 19, Comparative Examples 7 and 8)
As shown in FIG. 4, in Examples 18 and 19 and Comparative Examples 7 and 8, the ratio of the Ag amount to the total amount of Ag and Cu in the first phase is kept constant at 92 to 93%. In Examples 18 and 19 and Comparative Examples 7 and 8, the first phase is composed only of Ag and Cu. The second phase of Comparative Example 7 contains 16.5% by weight of Ni. The second phase of Example 18 contains 25% by weight of Ni. The second phase of Example 19 contains 65% by weight of Ni. The second phase of Comparative Example 8 contains 75.4% by weight of Ni. In Examples 18 and 19 and Comparative Examples 7 and 8, the amount of Ag in the second phase is set to a substantially constant range (3.6 to 5.3% by weight). The particle diameter of the second phase is 15 to 20 μm. That is, Examples 18 and 19 and Comparative Examples 7 and 8 investigate the influence of Ni contained in the second phase.
評価(1);図5に示すように、実施例18,19,比較例7についての接合特性は基準材料(実施例2)と比較して同等の評価A2、A3を示し良好であった。一方、比較例8の接合特性は、評価Xを示し接合面の安定性に欠けるため好ましくない。 Evaluation (1): As shown in FIG. 5, the bonding characteristics of Examples 18 and 19 and Comparative Example 7 were good and showed the same evaluations A2 and A3 as compared with the reference material (Example 2). On the other hand, the bonding characteristics of Comparative Example 8 are not preferable because they show Evaluation X and lack the stability of the bonding surface.
評価(2);図5に示すように、実施例18,19,比較例7,8についての耐電圧特性は、95kV以上の絶縁破壊電圧値を示し「合格」である。 Evaluation (2): As shown in FIG. 5, the withstand voltage characteristics of Examples 18 and 19 and Comparative Examples 7 and 8 show a dielectric breakdown voltage value of 95 kV or more and are “pass”.
しかし、比較例7では、第2相自体の固相線温度が過度に低下してしまい好ましくない。比較例9では、第2相自体の液相線温度が過度に上昇してしまい接合作業温度の高温度化を招き好ましくない。したがって、実施例18,19,比較例7,8より、第2相中のNi量は25.0重量%〜65.0重量%の範囲で、接合特性、耐電圧特性に優れた所望のろう材を得ることができる。 However, Comparative Example 7 is not preferable because the solidus temperature of the second phase itself is excessively lowered. In Comparative Example 9, the liquidus temperature of the second phase itself rises excessively, leading to an increase in the joining operation temperature, which is not preferable. Therefore, from Examples 18 and 19 and Comparative Examples 7 and 8, the Ni amount in the second phase is in the range of 25.0 wt% to 65.0 wt%, and the desired soldering excellent in the bonding characteristics and the withstand voltage characteristics. A material can be obtained.
(実施例20〜22,比較例9,10)
図4に示すように、実施例20〜22,比較例9,10において、第1相中のAgとCuの合量に対するAg量の比率を92〜93%で一定とする。なお、実施例20〜22,比較例9,10において、第1相中はAgとCuのみで組成されている。比較例9の第2相は、Sn量を15.6重量%含むようにする。実施例20の第2相は、Sn量を20重量%含むようにする。実施例21の第2相は、Sn量を37.5重量%含むようにする。実施例22の第2相は、Sn量を55重量%含むようにする。比較例10の第2相は、Sn量を65.4重量%含むようにする。なお、実施例20〜22,比較例9,10において第2相中のAg量をほぼ一定範囲(4.7〜5.8重量%)とする。第2相の粒子直径は15〜20μmとする。つまり、実施例20〜22,比較例9,10は、第2相に含まれるSnの及ぼす影響について調べるものである。
(Examples 20 to 22, Comparative Examples 9 and 10)
As shown in FIG. 4, in Examples 20 to 22 and Comparative Examples 9 and 10, the ratio of the Ag amount to the total amount of Ag and Cu in the first phase is kept constant at 92 to 93%. In Examples 20 to 22 and Comparative Examples 9 and 10, the first phase is composed only of Ag and Cu. The second phase of Comparative Example 9 contains 15.6% by weight of Sn. The second phase of Example 20 contains 20% by weight of Sn. The second phase of Example 21 contains 37.5% by weight of Sn. The second phase of Example 22 contains 55% by weight of Sn. The second phase of Comparative Example 10 contains 65.4% by weight of Sn. In Examples 20 to 22 and Comparative Examples 9 and 10, the amount of Ag in the second phase is set to a substantially constant range (4.7 to 5.8% by weight). The particle diameter of the second phase is 15 to 20 μm. That is, Examples 20 to 22 and Comparative Examples 9 and 10 examine the influence of Sn contained in the second phase.
評価(1);図5に示すように、実施例20〜22,比較例9についての接合特性は基準材料(実施例2)と比較して同等の評価A2、A3を示し良好であった。一方、比較例10の接合特性は、評価Zを示し接合面の安定性に欠けるため好ましくない。 Evaluation (1): As shown in FIG. 5, the bonding characteristics of Examples 20 to 22 and Comparative Example 9 were the same as those of the reference material (Example 2), showing the same evaluations A2 and A3. On the other hand, the bonding characteristics of Comparative Example 10 are not preferable because they show evaluation Z and lack the stability of the bonding surface.
評価(2);図5に示すように、実施例20〜22,比較例9についての耐電圧特性は、95kV以上の絶縁破壊電圧値を示し「合格」である。これに対して、比較例10では、絶縁破壊電圧値は95kV以下を示し「不合格」である。 Evaluation (2): As shown in FIG. 5, the withstand voltage characteristics of Examples 20 to 22 and Comparative Example 9 show a dielectric breakdown voltage value of 95 kV or more and are “pass”. On the other hand, in the comparative example 10, the dielectric breakdown voltage value is 95 kV or less and is “fail”.
比較例9は、接合特性、及び耐電圧特性には優れているが、第2相の固相線温度の低下と液相線温度の上昇がみられるために好ましくない。比較例10は、接合特性、及び耐電圧特性が低いばかりでなく、第2相の固相線温度の過度の低下を招き好ましくない。したがって、実施例20〜22,比較例9,10より、第2相中のSn量は20.0重量%〜55.0重量%の範囲で、接合特性、耐電圧特性に優れた所望のろう材を得ることができる。 Comparative Example 9 is excellent in bonding characteristics and withstand voltage characteristics, but is not preferable because a decrease in the second-phase solidus temperature and an increase in the liquidus temperature are observed. Comparative Example 10 is not preferable because it not only has low bonding characteristics and withstand voltage characteristics, but also causes an excessive decrease in the solidus temperature of the second phase. Therefore, from Examples 20 to 22 and Comparative Examples 9 and 10, the Sn amount in the second phase is in the range of 20.0 wt% to 55.0 wt%, and the desired soldering excellent in bonding characteristics and withstand voltage characteristics A material can be obtained.
(実施例23〜25、比較例11,12)
図4に示すように、実施例20〜22,比較例9,10において、第1相中のAgとCuの合量に対するAg量の比率を92〜93%で一定とする。なお、実施例20〜22,比較例9,10において、第1相中はAgとCuのみで組成されている。第2相中のAg、Cu、Ni,Sn量は、ほぼ一定(分析値:5.2〜5.6重量%Ag、32.8〜34.1重量%Ni、29.1〜31.5重量%Sn,残部29.2〜32.2重量%Cu)とした。実施例23は、第2相の粒子直径を5〜15μmとする。実施例25は、第2相の粒子直径を0.5〜3μmとする。実施例24は、第2相の粒子直径を20〜30μmとする。比較例11は、第2相の粒子直径を50μm以上とする。比較例12は、第2相の粒子直径を0.01〜0.3μmとする。つまり、実施例23〜25,比較例11,12において、第1及び第2相の組成をほぼ同じとし、第2相の粒子直径を変更することで、第2相の粒子直径による影響を調べるものである。
(Examples 23 to 25, Comparative Examples 11 and 12)
As shown in FIG. 4, in Examples 20 to 22 and Comparative Examples 9 and 10, the ratio of the Ag amount to the total amount of Ag and Cu in the first phase is kept constant at 92 to 93%. In Examples 20 to 22 and Comparative Examples 9 and 10, the first phase is composed only of Ag and Cu. The amounts of Ag, Cu, Ni and Sn in the second phase are almost constant (analytical values: 5.2 to 5.6 wt% Ag, 32.8 to 34.1 wt% Ni, 29.1 to 31.5). Wt% Sn, balance 29.2 to 32.2 wt% Cu). In Example 23, the particle diameter of the second phase is 5 to 15 μm. In Example 25, the particle diameter of the second phase is 0.5 to 3 μm. In Example 24, the particle diameter of the second phase is 20 to 30 μm. In Comparative Example 11, the particle diameter of the second phase is 50 μm or more. In Comparative Example 12, the particle diameter of the second phase is 0.01 to 0.3 μm. That is, in Examples 23 to 25 and Comparative Examples 11 and 12, the composition of the first and second phases is made substantially the same, and the particle diameter of the second phase is changed to examine the influence of the particle diameter of the second phase. Is.
評価(1);図5に示すように、実施例23〜25についての接合特性は基準材料(実施例2)と比較して同等の評価A1〜A2、A2〜A3、A1を示し良好であった。一方、比較例11,12の接合特性は、評価A2〜Z、A2〜Yと大きなバラツキを示し接合面の安定性に欠けるため好ましくない。 Evaluation (1): As shown in FIG. 5, the bonding characteristics of Examples 23 to 25 were the same as those of the reference material (Example 2), showing the same evaluations A1 to A2, A2 to A3, and A1. It was. On the other hand, the bonding characteristics of Comparative Examples 11 and 12 are not preferable because they show large variations in evaluations A2 to Z and A2 to Y and lack the stability of the bonding surface.
評価(2);図5に示すように、実施例23〜25についての耐電圧特性は、95kV以上の絶縁破壊電圧値を示し「合格」である。これに対して、比較例11,12では、絶縁破壊電圧値は95kV以下を示し「不合格」である。 Evaluation (2): As shown in FIG. 5, the withstand voltage characteristics of Examples 23 to 25 indicate a dielectric breakdown voltage value of 95 kV or more and are “pass”. On the other hand, in Comparative Examples 11 and 12, the dielectric breakdown voltage value is 95 kV or less, which is “fail”.
比較例11は、接合特性、及び耐電圧特性が低いばかりでなく、第2相の固相線温度の過度の低下も更にみられるので好ましくない。参考として遮断テスト後、比較例11を用いた接合相の第2相部分を顕微鏡観察した結果、第2相の一部には亀裂が存在し、この亀裂の進展が接合強さの低下と気密性の低下の一因となり、耐電圧特性の低下の原因と考えられる。液相線及び固相線温度を目標値に制御するのが困難となる上に耐電圧特性にバラツキが発生し好ましくない。したがって、実施例23〜25,比較例11,12より、第2相の粒子直径は、0.5〜30μmの範囲で接合特性、耐電圧特性に優れた所望のろう材を得ることができる。 Comparative Example 11 is not preferable because not only the bonding characteristics and the withstand voltage characteristics are low, but also an excessive decrease in the solidus temperature of the second phase is further observed. As a result of the microscopic observation of the second phase portion of the bonded phase using Comparative Example 11 after the interruption test, there was a crack in a part of the second phase, and the progress of this crack was caused by a decrease in bonding strength and airtightness. This is considered to be a cause of a decrease in withstand voltage characteristics. It is difficult to control the liquidus and solidus temperatures to target values, and the withstand voltage characteristics vary, which is not preferable. Therefore, from Examples 23 to 25 and Comparative Examples 11 and 12, the particle diameter of the second phase is 0. A desired brazing material excellent in bonding characteristics and withstand voltage characteristics can be obtained in the range of 5 to 30 μm.
(その他の実施の形態)
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。
(Other embodiments)
As described above, the present invention has been described according to the embodiment. However, it should not be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples, and operational techniques should be apparent to those skilled in the art.
実施の形態において真空遮断器の接合方法としては多段ステップろう付けを用いると記載したが、全部の接合箇所を1種類のろう材で接合し、絶縁筒11の排気は排気管(図示せず)から行い排気終了後排気管部分をチップオフする接続方法でもよい。また、1種類のろう材で排気管を使用しないで絶縁筒11を排気して気密接合する接続方法等がある。 In the embodiment, it is described that multi-step brazing is used as a joining method of the vacuum circuit breaker. However, all joining portions are joined by one kind of brazing material, and the exhaust of the insulating cylinder 11 is an exhaust pipe (not shown). Alternatively, a connection method may be used in which the exhaust pipe portion is chipped off after exhausting. Further, there is a connection method in which the insulating cylinder 11 is exhausted and hermetically joined without using an exhaust pipe with one type of brazing material.
この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。 Thus, it should be understood that the present invention includes various embodiments and the like not described herein. Therefore, the present invention is limited only by the invention specifying matters in the scope of claims reasonable from this disclosure.
10…真空容器
11…絶縁筒
12a…第1の封着金具
12b…第2の封着金具
13…第1端板
14…第2端板
15…ベローズ
16…ベローズカバー
20…固定軸
21…固定接点電極
30…可動軸
31…可動接点電極
40…アークシールド
50…接合相
51…第1相
52…第2相
80…第1のろう材
81…第2のろう材
90a…第1の被接合物
90b…第1の被接合物
91a…第2の被接合物
91b…第2の被接合物
92…第3の被接合物
DESCRIPTION OF
Claims (2)
4〜5重量%のAg、26〜32重量%のCu、33〜34重量%のNi、残部がSnからなり、0.5〜30μmの粒子直径を有する第2相とを備え、
前記第2相は、前記第1相に対して5〜45面積%存在することを特徴とするろう材。 A first phase consisting of 82-91 wt% Ag, 6-7 wt% Cu, 2-10 wt% Ni, having a solidus temperature of 700 ° C or higher and a liquidus temperature of 950 ° C or lower;
4-5 wt% Ag, 26-32 wt% Cu, 33-34 wt% Ni, the balance consisting of Sn, the second phase having a particle diameter of 0.5-30 μm,
The brazing material, wherein the second phase is present in an amount of 5 to 45 area% with respect to the first phase.
5.1〜5.4重量%のAg、19〜30重量%のCu、30〜35重量%のNi、残部がSnからなり、0.5〜30μmの粒子直径を有する第2相とを備え、
前記第2相は、前記第1相に対して5〜45面積%存在することを特徴とするろう材。 A first phase consisting of 87-91 wt% Ag, 6-7 wt% Cu, 1-5 wt% Sn, having a solidus temperature of 700 ° C or higher and a liquidus temperature of 950 ° C or lower;
5.1-5.4 wt% Ag, 19-30 wt% Cu, 30-35 wt% Ni, the balance being Sn, the second phase having a particle diameter of 0.5-30 μm ,
The brazing material, wherein the second phase is present in an amount of 5 to 45 area% with respect to the first phase.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004017120A JP4643149B2 (en) | 2004-01-26 | 2004-01-26 | Brazing material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004017120A JP4643149B2 (en) | 2004-01-26 | 2004-01-26 | Brazing material |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005209578A JP2005209578A (en) | 2005-08-04 |
JP4643149B2 true JP4643149B2 (en) | 2011-03-02 |
Family
ID=34902057
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004017120A Expired - Lifetime JP4643149B2 (en) | 2004-01-26 | 2004-01-26 | Brazing material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4643149B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10134548B2 (en) | 2016-12-22 | 2018-11-20 | Lsis Co., Ltd. | Vacuum interrupter |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009113089A (en) * | 2007-11-07 | 2009-05-28 | Toshiba Corp | Joining material for vacuum valve |
KR20210026672A (en) * | 2019-08-30 | 2021-03-10 | 캐논 톡키 가부시키가이샤 | Vacuum apparatus |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000129373A (en) * | 1998-08-21 | 2000-05-09 | Shibafu Engineering Kk | Production of vacuum valve contact material |
JP2001357760A (en) * | 2000-06-12 | 2001-12-26 | Shibafu Engineering Corp | Vacuum valve |
JP2002361478A (en) * | 2001-03-26 | 2002-12-18 | Shibafu Engineering Corp | Ag BRAZING FILLER METAL FOR JOINING AND BRAZING METHOD USING THE SAME |
-
2004
- 2004-01-26 JP JP2004017120A patent/JP4643149B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000129373A (en) * | 1998-08-21 | 2000-05-09 | Shibafu Engineering Kk | Production of vacuum valve contact material |
JP2001357760A (en) * | 2000-06-12 | 2001-12-26 | Shibafu Engineering Corp | Vacuum valve |
JP2002361478A (en) * | 2001-03-26 | 2002-12-18 | Shibafu Engineering Corp | Ag BRAZING FILLER METAL FOR JOINING AND BRAZING METHOD USING THE SAME |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10134548B2 (en) | 2016-12-22 | 2018-11-20 | Lsis Co., Ltd. | Vacuum interrupter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005209578A (en) | 2005-08-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4686338A (en) | Contact electrode material for vacuum interrupter and method of manufacturing the same | |
JPH01111832A (en) | Electrode material for vacuum switch | |
JP4643149B2 (en) | Brazing material | |
JPS58165225A (en) | Vacuum breaker | |
JP2006228684A (en) | Contact point material for vacuum valve, the vacuum valve, and manufacturing method thereof | |
JP4630686B2 (en) | Compound contact | |
US4229631A (en) | Vacuum-type circuit breaker | |
JP2001357760A (en) | Vacuum valve | |
JP4782386B2 (en) | Bonding materials for vacuum valves | |
JP4515696B2 (en) | Contact materials for vacuum circuit breakers | |
JP2009113089A (en) | Joining material for vacuum valve | |
JP2695951B2 (en) | Manufacturing method of vacuum airtight device | |
JP3431319B2 (en) | Electrode for vacuum valve | |
JPS6215716A (en) | Contact for vacuum breaker electrode | |
JP6983370B1 (en) | Manufacturing method of electrical contacts | |
JPH0471286B2 (en) | ||
JP2000294094A (en) | Joint layer for vacuum valve member | |
JP4458797B2 (en) | Bonding materials for vacuum valves | |
JPS6359216B2 (en) | ||
JPH0359922A (en) | Manufacture of vacuum sealing device | |
JPH0551130B2 (en) | ||
JPS5812345Y2 (en) | Vacuum cutter | |
JPH09198950A (en) | Vacuum circuit breaker, vacuum valve and electrical contact point used for the breaker, and their manufacture | |
JP2009283313A (en) | Joining material for vacuum bulb | |
KR20130078711A (en) | Vacumm interrupter for vacumm circuit breaker |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20060927 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061010 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20060927 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090625 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090630 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090817 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100216 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100413 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20101109 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101202 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4643149 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131210 Year of fee payment: 3 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |