JPH0227067B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、真空バルブの製造方法、特にろう付
方法を改良した真空バルブの製造方法に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に真空バルブは、絶縁材料製筒状体の両端
を端板で閉塞した内部圧力10^-2Pa以下の真空容
器内に一対の接離自在な電極および関連部材を収
容して構成している。一方の電極には固定側通電
軸が取付けられ、一方の端板を密に貫通して外部
に導出し電路を構成している。他方の電極には電
路となる可動側通電軸が取付けられ、ベローズを
介して他方の端板に取付けられ真空保持状態で電
極の開閉を可能にしている。また前記電極の周囲
には、電流開閉時のアークのため電極から発生す
る金属蒸気により絶縁容器の内部が汚損すること
を防止するためのアークシールドが設けられ、ま
たベローズの電極側端にはベローズを保護する目
的でベローズカバーが設けられている。

上記した構成部品相互の取付けには一般に金属
ろうを用いたろう付けが採用されており、この場
合、予め互いに接合しようとする部品の近傍に金
属ろうを配置しておき、非酸化性雰囲気で全体を
高温に加熱してろう材を溶融させ部品どうしの接
合が行われる。このようにして真空バルブの形成
のために必要な接合が終ると、従来は、予め真空
バルブに設けた排気管を利用して真空バルブで内
部ガスを排気し所定の高真空を得た後に、排気管
を圧着等の手段により封じ切ることによつて真空
バルブを完成させていた。しかし、この方法で
は、排気管封じ切り部が外部に突出て配置される
ため取扱い上邪魔になるだけでなく封じ切り部先
端が損傷されやすいという欠点があつた。

上述した排気管の使用による真空バルブ内への
真空封じ込めに伴なう欠点を解消するために、真
空中でのろう付けにより真空封じ込めとバルブの
組立を同時に行なう方法もいくつか提案されてい
る。この方法は、大別して以下の(イ)〜(ニ)の通りと
なる。

(イ) 真空中における１回のろう付で全部品の組立
と真空密閉を行う方法。

(ロ) 部分的な組立を真空中ろう付で行つた後、更
に真空中ろう付にて真空密閉する方法。

(ハ) 部分的な組立を比較的低度の真空中ろう付け
した後、より高度の真空中でろう付を行つて真
空密閉する方法。

(ニ) 部分的な組立を水素中ろう付で行つた後、真
空中ろう付けにて真空密閉する方法。

しかしながら、これら(イ)〜(ニ)の方法にも、それ
ぞれ以下のような問題がある。すなわち、真空中
で１回のろう付で全部品の組立と真空密閉のため
の接合を行う上記(イ)の方法では、真空バルブの内
部部品が正常に配置されているかどうか、またろ
う付部の状態が良好に保たれているかどうか、な
どの点を途中で検査せず、また完成した真空バル
ブの外部から検査することが困難のため、真空バ
ルブの品質維持を図る上で問題があつた。このよ
うな欠点を除くため、部分的な組立を真空中ろう
付で行つておき、しかるのちに、再度真空中ろう
付を行つて真空密閉する上記(ロ)の方法が提案され
ている。しかしながら、この(ロ)の方法では、特に
最初の部分的な組立てのための接合工程におい
て、真空バルブの電極材料中に含まれる比較的蒸
気圧の高い物質の揮散が問題になる。すなわち、
電極材料には短絡電流通電時の電極の溶着を防止
したり、電流開閉時のさい断レベルを低める等の
目的のため、BiやPb、Snなどの高蒸気圧元素を
一種類以上微量に添加することが多い。このよう
な成分を含む部品を高温でしかも高真空中でろう
付した場合、これら成分が揮散により除かれ耐溶
着性等の所定の作用効果が得られないという欠点
がある。また、このような揮散によりろう付を行
う真空炉が汚れやすいという欠点もある。この点
を改善して、10²Pa〜10^-1Paというような比較的
低度の真空中で部分的な組立を行うこととしたの
が上記(ハ)の方法であるが、この方法によつても上
記(ロ)の方法の欠点は、未だ充分に解決されず、耐
溶着性能の幾分の低下がやはり認められる。また
この方法では、部分的な組立に際しても条件設定
に時間のかかる真空炉を用いるため多種類の真空
バルブの製造には不適当である。これに対し、上
記(ニ)の方法によれば部分的組立には条件設定ある
いは変更が容易で且つ高蒸気圧成分の揮散の問題
の少ない水素雰囲気を用い、高価な真空炉を用い
る真空中ろう付を全体組立工程のためにのみ行う
ので真空バルブの効率的な製造が可能になる。

しかし、上記(ニ)の方法にも未だ問題のあること
が見出された。すなわち、上記(ニ)の方法におい
て、全体的な組立てのための真空中ろう付に際し
ては、既に部分的組立工程において用いられたろ
う材も同等な温度に付される。したがつて部分的
組立工程に使用する金属ろうは、真空ろう付時の
温度で溶融しないように、真空ろう付用の金属ろ
うよりも高い融点を有する必要がある。このた
め、たとえば真空ろう付用のろう材としては、液
相線温度が810℃以下で主成分がAgとCuとから
なる金属ろう、例えば72Ag−28Cu共晶銀ろう
（JIS BAg−８相当）を用い、部分的組立工程に
おいては液相線温度が810℃以上で主成分がAgと
Cuとからなる金属ろう、例えば共晶組成からず
れた組成を有する60Ag−40Cuや85Ag−15Cuの
銀ろうを用いることが考慮されている。一方、真
空バルブ用の部品には、ステンレス材、Fe−Ni
合金、Fe−Co−Ni合金等のFe−基合金材が用い
られており、これら部材については表面に形成さ
れる酸化保護膜（不働態膜）によるろう付の濡れ
の低下を防止するために予めNiめつきが施され
た後、ろう付に付される。しかしながら、このよ
うなNiめつきを施したFe基合金材どうしを前記
した60Ag−40Cuや85Ag−15Cu等の非共晶組成
の線状銀ろう材を用いてろう付する際には、ろう
付の不良が発生することがわかつた。

上記現象を第１図および第２図を用いて説明す
る。部分接合工程において第１図に示すように
Niめつきを施した部品１および２を接合位置に
配置し、更にこれら部品の接合部の近傍に非共晶
組成の線状銀ろう材３を配置する。このように配
置した部品を水素雰囲気中で所定温度まで加熱し
てろう付を行うが、ろう付部において、溶け残り
４があるいは残留気泡４ａなどの欠陥が生ずるこ
とが見出された。これは使用している銀ろう
60Ag−40Cuあるいは85Ag−15Cuが非共晶組成
で液相線温度と固相線温度が異るために半溶融状
態になる、いわゆる溶けわかれが原因と考えられ
る。すなわち、水素中ろう付の際に、銀ろうが部
分的に溶融して部品１，２の表面に流れていく
が、Niめつきを施した部品のぬれ性はCu材等に
比べて悪いため銀ろう３の形が一部残存したよう
なろう付面４が生じ、あるいは銀ろう３と部品
１，２の三者の間隙に残留気泡が生ずるものと考
えられる。このようなろう付欠陥は、線状の金属
ろう３の代りに、平板状の金属ろうを用いること
により避けることもできるが、平板状金属ろう
は、特定の形状の接合部に応じたものを予め用意
しておく必要があり、また接合位置のずれに対す
る追随性も乏しい。これに対し、線状の金属ろう
は、任意の曲線状接合部に容易に変形追随させる
ことができるので線状金属ろうにより上記ろう付
欠陥を防止できることが望ましい。なお、上述し
たろう付欠陥は、CuあるいはAg基合金どうしあ
るいはこれら合金と前記したNiめつき部品との
接合に際しては見出されず、Niめつき部品どう
しの接合に特有の現象である。

〔発明の目的〕

本発明は、上述の事情に鑑みNiめつきを施し
たFe基合金材どうしのろう付を、水素雰囲気中
で線状金属ろうを用いて良好に行えるようにし、
以つて経済的で且つ信頼性の高い真空バルブの製
造方法を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明者らは、上述の目的で更に研究を進めた
結果、水素雰囲気中でのNiめつき部品どうしの
接合に際して少量のPdを添加し、残部が主とし
てAgおよびCuからなる液相線温度が810℃以上
の金属ろうを用いることが極めて有効であること
が見出された。このような金属ろうは、融点を増
大させるために非共晶組成となり、液相線温度と
固化温度が異なるろう材となるため、前述した
60Ag−40Cu等と同様に溶けわかれが起きると考
えられるが、実際に第１図を用いて説明したよう
な水素気流中でのNiめつき部品の接合に使用す
ると、第２図で説明したような接合欠陥が生じず
良好なろう付面が形成されることが見出された。
これは、銀ろう中に加えられたPdがNiめつき材
表面にPd含有量の高い合金めつき相を形成し、
このため溶融した銀ろうがNiめつき材の表面に
円滑に広がつて行き、接合部とろう材の間隙が速
やかに埋められ、水素からなる気泡が存在するこ
ともないため、良好なろう付面が形成されるもの
と考えられる。

本発明の真空バルブの製造方法は、上述の知見
に基づくものであり、より詳しくは、10^-2Pa以
下の真空容器内に一対の電極および関連部材を収
容してなる真空バルブを、まずその部材の一部を
液相線温度が810℃以上の金属ろうを用いて露点
が−35℃以下の水素中で接合する部分接合工程
と、前記工程により組立てられた部材を用いて液
相線温度が810℃以下の金属ろうにより真空気密
封じをして全体組立を行なう全体組立工程と、に
より製造するに際して、前記部分接合工程におい
て、まずNiめつきを施したFe基合金部材どうし
を５〜28重量％のPdを含み残部が主としてAgお
よびCuからなる線状の金属ろうを使用して接合
し、かくして得られた接合部材を含めて部材の一
部を更に液相線温度が810℃以上からなり主成分
がAgおよびCuからなる金属ろうを用いて部分的
組立を行うことを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例について第３図〜第８図
を参照して更に詳細に説明する。各図を通じて同
様な部分は同一符号を付してある。

第３図は本発明法にしたがつて製造されるべき
真空バルブの一例の全体構成を示す正断面図であ
る。第３図を参照して、真空バルブ５は、アルミ
ナ磁器製絶縁材料筒体６の両端を端板７ａ，７ｂ
で閉塞して構成した内部圧力が10^-2Pa以下の真
空容器内に、一対の接離自在な電極８ａ，８ｂを
備えて構成している。端板７ａおよび７ｂは熱膨
張係数がアルミナ磁器６と近似しているFe−Ni
−Co合金又はFe−Ni合金からなつている。一方
の電極８ａには無酸素銅からなる固定側通電軸９
ａが取付けられ、一方の端板７ａを密に貫通して
外部に導出し電路を構成している。他方の電極８
ｂには電路となる無酸素銅製の可動側通電軸９ｂ
が取付けられ、ステンレス鋼性ベローズ１０を介
して端板７ｂに取付けられ真空保持状態で電極８
ａ，８ｂの開閉を可能にしている。電極８ａ，８
ｂの周囲を取巻いて無酸素銅製のアークシールド
を配置し、電流開閉時に電極８ａ，８ｂから発生
する金属蒸気で絶縁容器６の内壁が汚損されるこ
とを防止している。またベローズ１０の電極側端
面にはベローズを保護する目的で無酸素銅製のベ
ローズカバー１２が設けられている。

次にこのような真空バルブを本発明の方法によ
り製造する代表例について上記第３図およびその
各部の組立構成を示す部分図である第４図〜第６
図を用いて説明する。

第４図において、それぞれNiめつきを施した
端板７ｂおよびベローズ１０を接合位置におき、
その接合部の近傍には、Pd5〜28％（重量％。以
下、同様とする）、Ag30〜95％、残部がCuと不
可避の不純物からなり、液相線温度が810℃以上
である線状の金属ろう１３、例えば58Ag−10Pd
−32Cu（BS PD2相当。液相線温度約850℃）を
配置し、これらを図示しない水素炉中に装入し、
露点−35℃以下の水素雰囲気中で金属ろう１３の
液相線温度以上に加熱してろう付を行う。

一方、第５図および第６図は、たとえば60Ag
−40Cu（液相線温度約840℃）からなる液相線温
度が810℃以上で主成分がAgとCuとからなる金
属ろう１４ａ〜１４ｆを用いて行う部分接合工程
を示すものである。第５図においては、これら金
属ろう１４ａ〜１４ｃを用いて、それぞれ固定側
電極８ａと固定側通電軸９ａ、固定側通電軸９ａ
と端板７ａ、端板７ａとアークシールド１１の接
合が行われる。また第６図においては、第４図に
より説明したようにして端板７ｂに固定されたベ
ローズ１０とベローズカバー１２、ベローズカバ
ー１２と通電軸９ｂ、通電軸９ｂと電極８ｂの接
合を、金属ろう１４ｄ〜１４ｆを使用して行う。
すなわち、各部品および金属ろう１４ａ〜１４ｆ
をそれぞれ第５図および第６図のように配置し
て、これらを、それぞれ水素炉（図示せず）中に
装入し、露点−35℃以下の水素雰囲気中で金属ろ
う１４ａ〜１４ｅの液相線温度以上に加熱してろ
う付することにより部分組立が完了する。

一方、第３図に示すアルミナ磁器製絶縁筒体６
の両端面に予めMo−Mn等を焼付塗布した金属
化層（図示せず）を形成しておき、更に、例えば
72Ag−28Cu共晶銀ろう（液相線温度約780℃）
のように液相線温度810℃以下の金属ろう１５ａ，
１５ｂを介して、上記のようにして得た部分組立
完了品の端板７ａ，７ｂを当接し、全体を真空炉
（図示せず）中に装入して10^-2Pa以下の高真空中
で金属ろう１５ａ，１５ｂの液相線温度以上で且
つ第４図〜第６図で説明した部分組立に使用した
金属ろう１３および１４ａ〜１４ｆが溶融しない
範囲の所定温度で加熱し、真空中ろう付すること
により、本発明による真空バルブが得られる。

上記において、本発明の一つの代表的な実施例
を説明したが、本発明は、その趣旨を変更しない
範囲で種々変形して実施することができる。たと
えば第７図に示すように、第３図における端板７
ｂをFe−Ni合金あるいはFe−Co−Ni合金よりな
りNiめつきを施した封着金具７ｃとステンレス
材よりなりNiめつきを施した端板７ｄとに分け、
両者の接合位置の近傍に第８図のようにPd5〜28
％、Ag30〜95％、残部がCuおよび不可避の不純
物からなり液相線温度が810℃以上の金属ろう１
６を配置して後は前記第４図で説明したと同様の
水素中ろう付を行うこともできる。

また、上記の説明においては、部分組立工程２
工程と、全体組立工程１工程とを、計３種類のろ
う材を用いて実施する例を説明したが、真空バル
ブの構成によつては、３種類のろう材の範囲内で
組成を変化させて得たより多くのろう材を用い
て、部分組立工程および全体組立工程を更にいく
つかの接合組立工程に分けて実施することもでき
る。

またPd含有金属ろう１３，１６の組成を変化
させ、810℃以上の範囲内で液相線温度をPd不含
金属ろう１４の液相線温度と同等以下に低くして
おくことにより、部分組立工程における接合の順
序を逆にすることもできる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の方法によれば、
Niめつきを施したFe基合金部品どうしの接合を
水素中でろう付欠陥を発生させることなく良好に
実施でき、したがつて経済的で且つ信頼性の高い
真空バルブを効率的に製造することができる。ま
た、本発明の方法では、従来のように部分組立を
真空中でのろう付により行う場合と異なり、ほぼ
常圧の水素雰囲気中で行うため電極材料からの高
蒸気圧成分の揮散はほとんどなく、これに伴なう
耐溶着性等の接点性能の低下は無視できる。更
に、本発明の方法では部分組立と全体組立とを
別々に行うため、部分組立後、使用部品の接合状
態が目視にて容易に検査でき、全体組立工程にお
けるろう材や部品の入れ忘れ等が容易に発見でき
るため、高品質の真空バルブが確実に得られるよ
うになる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はろう付欠陥発生の説明
図、第３図は本発明により製造される真空バルブ
の一例の全体構成図、第４図〜第６図はそれぞれ
第３図の真空バルブの部分的接合工程を示す説明
図、第７図は本発明により製造されるべき真空バ
ルブの他の例の全体構成図、第８図はその部分的
接合工程を示す説明図である。 ４……溶け残り部、４ａ……残留気泡、５……
真空バルブ、６……絶縁筒体、７ａ，７ｂ……端
板、８ａ，８ｂ……電極、９ａ，９ｂ……通電
軸、１０……ベローズ、１１……アークシール
ド、１２……ベローズカバー、１３，１６……
Pd含有金属ろう、１４ａ〜１４ｆ……高融点金
属ろう、１５ａ，１５ｂ……低融点金属ろう。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 10^-2Pa以下の真空容器内に一対の電極およ
   び関連部材を収容してなる真空バルブを、まずそ
   の部材の一部を液相線温度が810℃以上の金属ろ
   うを用いて露点が−35℃以下の水素中で接合する
   部分接合工程と、前記工程により組立てられた部
   材を用いて液相線温度が810℃以下の金属ろうに
   より真空気密封じをして全体組立を行なう全体組
   立工程と、により製造するに際して、前記部分接
   合工程において、Niめつきを施したFe合金部材
   どうしを接合する場合には５〜28重量％のPdを
   含み残部が主としてAgおよびCuからなる線状の
   金属ろうを使用して接合し、また上記Niめつき
   を施したFe基合金部材とCu又は／およびAg基合
   金部材との接合あるいはCu又は／およびAg基合
   金部材どうしの接合の場合には、AgおよびCuを
   主成分とする金属ろうを使用して部分接合を行う
   ことを特徴とする真空バルブの製造方法。