JPH03190026A - 真空インタラプタの製造方法 - Google Patents

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
極が銅を主成分としている真空インタラブ夕の製造方法
に関したものである。

Ｂ１発明の概要 本発明は、真空インタラプタの最後の組立段階における
ロウ付部にＴｉ−Ａｌを主成分とするロウ材を用い、し
かむ真空中にて加熱排気することにより、ロウ付け強度
、気密接合の向上を図ったものである。

Ｃ１従来の技術 第４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、■は固定側部材であり、固定電極１１を
内端に具備するり−ド棒Ｉ２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２Ｉ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２Ｍ
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４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。

■固定側部材１と可動側部材２の一部、または全部を予
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、真空中でロウ付けと加熱
排気を同時に行っ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。

ｐ８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、電極はＣｕ（銅）を主成分としこれに低融点
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ことがある。

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４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。

■前工程で固定側、可動側部材を予め制作しておき次工
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。

Ｅ１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、ＴｉとＡＩとからな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ＣｕまたはＣｕを主成分とする部材
相互のロウ付け接合、にＴｉ−Ａｌロウ材を用いれば確
実なロウ付け接合ができることが判った。また、Ｔｉま
たはＡＩと共晶を作る材料を添加すると、Ｔｉ。

ＡＩの拡散層を安定化でき、接合を一層確実なものにで
きることも判明した。

すなわち、ロウ付部にＴｉ、ＡＩの拡散層が存在するこ
とで、例え電極等の部材が蒸発しやすい低融点金属を含
有していても、これらの金属のロウ付け接合界面への侵
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。

従って、本発明は、真空インタラプタにおけるＣｕ部材
相互を接合するロウ材として、Ｔｉを２０〜９０重量％
含有するＴ　ｉ　−Ａ　１合金ロウ材を用いたものであ
る。

なお、 （Ｉ）ＴｉまたはＡＩのいずれかと共晶を作る材料から
なる第３成分を添加し、ＴｉとＡＩとを合計で２０重量
％以上含有し、且つ重量比で、Ｔ　ｉ　／　Ａ　Ｉ　＝
　２０　／　８０〜９０／１０とした合金ロウ材でも良
い。この共晶を作る材料（第３成分）としては、例えば
、Ｃｕ（銅）、Ｉｎ（インジウム）、　Ｎｉ　にッケル
）、Ｍｎ（マンガン）、Ｐｅ（鉄）のうちの少なくとも
１種類が該当する。

（２）低融点金属としては、例えば、Ｂｉ（ビスマス）
、Ｓｂ（アンチモン）等の耐溶着性、さい所持性を向上
させるのに添加する低融点金属が該当する。

（３）ロウ材の使用条件としては、 ■ロウ材は温度は、９００〜ｌ０００℃。

■ロウ材は雰囲気は、真空中、不活性ガス中。

■ロウ材の厚さは、０．０２〜１　、　Ｏｗｘ。

とするのが好ましい。

（４）電極は、前工程で予めリード棒にロウ付けしでも
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Ｔｉ−Ａｌロウ材でな
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ＴｉＡｌロウ材を用いるのが望ましい。

（５）真空インタラプタを構成するＣｕまたはＣｕを主
成分とする部材は、全体をＣｕで形成する場合に限らず
、接合部のみにＣｕ部材を用いることでも良い。

Ｆ８作用 Ｃｕ部材のロウ付け接合部にＴｉ、ＡＩ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、例え電極が低融点金属を含有していても真空イ
ンタラプタのロウ付け接合強度、および気密シール接合
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＝１） Ｃｕが５０重量％、Ｃｒが４０重量％、Ｂｉが１０ｉｌ
ｆ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ｌＯＯメツシ
ュの粒径のＣｒ（クロム）粉末を、アルミナ容器（内径
６８３１１１）に約１６０ｇ入れ、このＣｒ粉末上にＣ
ｕ−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 ３２５メツシユの粒径のＴｉとＡＩの粉末と、これらＴ
ｉ、ＡＩと共晶を作る第３成分としてのＣｕ粉末（−３
２５メツシユ）とを用意し、Ｔｉｈ（３５重量％、ＡＩ
が３０重量％、Ｃｕが３５重量％となるように混合する
。

この混合粉末を非酸化性雰囲気中で加熱溶解し、得られ
たインゴットを圧延成形して、約０　、２　ｚｘの箔状
のロウ材に加工する。

（ｃ）ロウ付げについて 上記ロウ材（Ｔｉ−ＡＩ−Ｃｕ）を、Ｃｕ　−Ｃｒ−Ｂ
ｉ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（９８０℃、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、Ｔｉ、ＡＩ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。

（実験例−２〜３８） 上述の実験例−１と同様な条件で、ロウ材の成分を変え
てロウ付け接合について調べた。その結果は第３図及び
下表に示す通りであった。

（以下余白） なお、実験例−３０〜３５，３７．３８における、接合
強度は良好であり、引っ張り試験の結果、ロウ付け部で
はなく、接合した母材の部分が破壊する結果であった。

従って、これらの結果から、■ロウ材をＴｉとＡＩとで
形成し、且つ両者の成分比（重量比）を、Ｔ　ｉ　／　
Ａ　ｌが２０／８０〜９０／１０とすれば良いことが判
った。

■Ｔｉ、Ａｌと共晶を作る第３成分を添加すると、Ｔｆ
、ＡＩの拡散層を安定化させる効果があり、含有させる
上限は８０重量％であることが判った。

■好ましい組成は、Ｔ１とＡＩと共晶を作る材料（第３
成分）との組み合わせであり、且つ成分比（重量比）を
、 Ｔｉ　／ＡＩ　＝　４０／６０〜８０／２０（Ｔ　ｘ　
＋Ａ　Ｉ　）　／　（第３成分）＝　２０／８０〜９０
／１０とすれば良いことが判った。

（比較実験例） 比較のために一般的に知られている、ＡＫ−Ｃｕ−Ｉｎ
系ロウ材、及びＣｕ−Ｍｎ−Ｎｉ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＝１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Ｔｉを２０〜９０重量％含有するＴｉ−
Ａｌ合金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（ａ）に示す固定側部材１、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Ｉ４、
からなるもので、これらの各部材の間に、３５Ｃｕ−３
５Ｔｉ−３０ＡＩ（重量％）の成分からなるロウ材（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９８０℃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）製
のベローズ２４からなるもので、これらの各部材間に、
Ｃｕ−Ｍｎ−Ｎｉ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ｔｏｏｏ℃の温度に加熱して
接合形成する。

上述のように予め形成した固定側部材！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に各々ロウ材４２．４７（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、７４Ｃｕ−１
３Ｔｉ−１３ＡＩ　（重量％）（実験例−３７）であり
、非酸化性雰囲気中（真空）にて前工程のロウ付け温度
より低い温度の約９２０℃でロウ付け接合して所定の真
空インタラプタを一体化構成すると共に加熱排気して所
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電極
１１．２１とリード棒１２．２２との接合、及び端板１
３，２３と補助金具１３１．２３１とは強固に接合され
ている。特に端板１３．２３と補助金具１３１，２３１
との接合部は、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。

なお、ベローズとリード棒及び端板との間に従来から一
般的に使用しているＣ　ｕ　−Ｍ　ｎ　−Ｎ　ｌのロウ
材を使用したのは、本発明におけるＣｕＴｉ−Ａｌでは
ＳＵＳのロウ付けが安定していないことによるものであ
り、前述のような構成の可動側部材２を構成する場合に
あっては、このロウ材の部分がＢｉの悪影響を受けるこ
とはほとんど無いからである。

Ｈ０発明の効果 本発明は、Ｔｉ、ＡＩを主成分としたロウ材を用いてい
ることから、ロウ付け部にＴｉ、ＡＩ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、例え電極が低融点金属を含有（
０，１〜２０重量％）していても電極とリード棒の接合
は確実である。

しかも気密シール接合部に蒸発した低融点金属が飛散し
てもロウ付け接合に侵入することはなく、気密シール接
合強度を確実且つ安定なものにできる。

しかも、Ｔｉ、ＡＩと共晶を作る金属材料を添加すると
ロウ付け接合を一層安定に行うことができる。

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、ロウ材の
各実施例における成分比と評価の説明図、第４図は、従
来の真空インタラプタの概略構成図である。 ！・・・固定側部材、２・・・可動側部材、４２．４３
゜４４．４７・・・ロウ材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （Ｉ）少なくともリード棒と端板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、及び可動側部材を予め形成する第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と共に真空
   中にて加熱排気して真空インタラプタを得る第２工程と
   からなり、前記電極は銅を主成分とする材料で形成し、
   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
   とも端部を銅を主成分とする材料で形成し、前記第２工
   程における少なくとも気密接合部にＴｉを２０〜９０重
   量％含有するＴｉ−Ａｌが主成分の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。