JPH03190024A

JPH03190024A - 真空インタラプタの製造方法

Info

Publication number: JPH03190024A
Application number: JP32912889A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Kashiwagi; 佳行柏木; Nobuyuki Yoshioka; 信行吉岡
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1989-12-19
Filing date: 1989-12-19
Publication date: 1991-08-20

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。

Ｂ９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ロウ付部にＡｇ（
銀）とＡｌ（アルミニウム）を主成分とするロウ材を用
い、組立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３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、ｌは固定側部材であり、固定電極１１を
内端に具備するリード棒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って製造される。

■第３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３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ｌ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。

Ｄ９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φ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
Ｂｉ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。

６１課題を解決するための手段発明者らは、種々実験を行った結果、Ｃｕ（銅）部材相
互の接合を、ＡｇとＡｌを主成分とするロウ材で接合す
れば、ロウ付け部に低融点金属の侵入がなく気密接合ロ
ウ付けを確実にできることを見出した。換言すれば、真
空インタラプタにおける気密シール接合部にＡｇ−Ａｌ
ロウ材を用いれば確実な気密シール接合ができることが
判った。

すなわち、ロウ付部にＡｇ、Ａｌ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効果的に防止で
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、ＡｇＡｔ合金ロウ材
を用いたものである。

なお、（１）Ａｇ−Ａｌ口’ｙ材の組成は、Ａｇが５０〜８０
重量％、Ａｌが２０〜５０重量％である。

（２）母材のＣｕ（銅）の食われを防止するためには、
ＡｇまたはＡｌのいずれかと共晶を作るＣｕを添加する
と良い。この場合の組成は、Ａｇｈ（２５〜８０重量％
、Ａｌが１４〜７５重量％、Ｃｕが１４〜３０重量％で
ある。望ましくは、Ａｔが３０〜５８重１ｔ％、Ａｌが
２６〜６０重飛％、Ｃｕが１０〜２５重量％である。

しかして、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕが上述の範囲以外（未満、
及び越える場合）の場合にあっては、各々の成分の特性
が顕著となって、ロウ付け性、接合特性が急激に低下す
るものである。

また、（３）低融点金属としては、例えば、Ｂｆ（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。

（４）ロウ材の使用条件としては、Ａｇ−ＡｌまたはＡ
ｇ−Ａｌ−Ｃｕの共晶点温度以上である約６５０℃とす
るのが、低融点金属の蒸発飛散を少なくできる点からも
望ましい。

（５）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。

（６）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リード棒
との接合の場合は本発明で用いたＡｇ−Ａｌ０つ材でな
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Ａｇ−Ａｌロウ材を用いるのが望ましい。

（７）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。

Ｆ０作用ロウ付け温度は約６５０℃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ＡＫ。

Ａｌの拡散層が存在することで低融点金属の接合界面へ
の侵入を効果的に防止でき、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
６８ｘｘ）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 ■　Ａｇ−Ａｌロウ材成分比が、約Ａｇ：Ａｌ＝７０：３０（重量％）となる
ように秤量した、粒径が３２５メツシユ以下（−３２５
メツシユ）のＡｇ粉末（１４０ｇ）とＡｇ粉末（６０ｇ
）とを用意し、これら粉末を混合機で充分に混合する。

得られた混合粉末から約１．５ｇ分取し、径が４０ｍｍ
の金型に均一に充填し、３０トンで加圧成形して厚さ０
．４ｍｍの円形状の薄い板状のロウ材を得た。

■　Ａｇ−Ａｌ−Ｃｕロウ材成分比が、約Ａｇ：Ａｌ　：Ｃｕ＝４０：４０：２０（
重量％）となるように秤量した、粒径が３２５メツシユ
以下（−３２５メツシユ）のＡｇ粉末（８０ｇ）とＡｇ
粉末（１６０ｇ）とＣｕ粉末（４０ｇ）とを用意し、こ
れら粉末を混合機で充分に混合する。

得られた混合粉末から約１．５ｇ　分取し、径が。

４０ｘｘの金型に均一に充填し、３０トンで加圧成形し
て厚さ０．４ｍｍの円形状の薄い板状のロウ材を得た。

（ｃ）ロウ付けについて上記ロウ材（Ａｇ−Ａ　ＩおよびＡｇ−Ａ　ＩＣｕ）を
、萌記Ｃｕ−Ｃｒ−Ｂ１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（６５０℃、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、Ａｇ、Ａｌ　（更にはＣｕ）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。

（比較実験例）比較のために一般的に知られている、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ
系ロウ材、及び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施例と同様にしてロウ付けを試み
たが、いずれも剥離し、ロウ付けができなかった。

（一実施例）上述の結果からＡｇ−Ａｌ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（３Ｌ）に示す固定側部材１１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１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
らなるベローズ２４からなるもので、これらの各部材間
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、一般的なＣｕ　−Ｍ　ｎ　−Ｎｉ
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１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Ｃ
ｕ（銅）からなる補助部材１３１，２３１を備えた絶縁
筒３に各々ロウＨ４２，４７（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７０Ａｇ−
３０Ａｌ　（重量％）であり、非酸化性雰囲気中（真空
）にて前工程のロウ材は温度より低い温度の約６５０℃
でロウ材は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。

Ｈ８発明の効果本発明は、Ａｇ、Ａｌを主成分としたロウ材を用いてい
ることから、ロウ材は部にＡｇ、Ａｌの拡散層を形成し
、この拡散層が低融点金属の接合界面への侵入を効果的
に防止できることから、低融点金属を含有（０，１〜２
０重量％）する電極を倫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。

しかも、Ａｇ、Ａｌと共晶を作るＣｕを添加するとＣｕ
部材の食われ現象を効果的に防止でき、ロウ材は接合を
一層安定に行うことができる。

また、ロウ材は温度が約６５０℃程度の比較的低い温度
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ブタ構成部材内は
、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、従来の真
空インタラプタの概略構成図である。ｌ・・・固定側部材、２・・・可動側部材、４２，４３
゜４４．４７・・・ロウ材。第２図（ａ）部分組立図；ｓｌｌ＋ｗ立１８

Claims

【特許請求の範囲】

（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および可動側部材と絶縁筒とのロ
ウ付け気密接合、及び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ＡｇとＡｌを主成分とするロウ材を用いたこ
とを特徴とする真空インタラプタの製造方法。
（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に記載の真空
インタラプタの製造方法。
（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ＡｇとＡｌを主成分とするロウ材を用いたこ
とを特徴とする真空インタラプタの製造方法。
（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
に記載の真空インタラプタの製造方法。