JPH03190027A - 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、真空容
器を形成する一部分に鉄系材料からなる部材を備え、且
つ電極が銅を主成分と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。

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Ａｇ−Ａ　Ｉを主成分とするロウ材を用い、
しかも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。

Ｃ０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、１は固定側部材であり、固定電極Ｉｆを
内端に具備するり−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２！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σつ材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。

Ｄ１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　重積
％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３図に
おける４　１，４２，４５，４６．４７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。

Ｅ８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、Ａｇ−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Ｃｕ以外の鉄系部材の場合には、表面にニッケル
メッキを施せば高温にて同じＡｇ−Ａｌロウ材で■と同
様なロウ付けができることが判った。

■更には、ＡｇまたはＡｌと共晶を作る材料を添加する
と、Ａｇ、Ａｌの拡散を安定化でき、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Ａｇ、Ａｌの拡散層が存在するこ
とで、例え電極等の部材が蒸発しゃ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Ｃ、ｕ部
材相互の接合、及びニッケルメッキ層を介して鉄系金属
部材との接合をするロウ材として、Ａｇ−Ａ　Ｉ合金ロ
ウ材を用いたものである。

なお、 （１）Ａｇ−Ａ１０つ材の組成は、Ａｇが５０〜８０重
量％、Ａｌが２０〜５０重量％である。

（２）接合部材の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、Ａｇが２５〜８０重量
％、Ａｌが１４〜７５重量％、Ｃｕが１４〜３０重量％
である。望ましくは、Ａｇが３０〜５８重量％、Ａｌが
２６〜６０重量％、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、Ｂｉ（ビスマス）
、ｓｂ（アンチモン）等の耐溶着性、さい断時性を向上
させるのに添加する低融点金属が該当する。

（４）ロウ材の使用条件としては、Ａｇ−Ａ　Ｉまたは
Ａｇ−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−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。

（８）表面にニッケルメッキを施して使用する鉄系材料
としては、鉄、コバール合金、ステンレス鋼、が該当す
る。

Ｆ９作用 ロウ付け接合部に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、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Ｏｒ（クロム）粉末を、アルミナ容器（内径
６８１１１）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、Ｂｊ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−Ａ　１０つ材 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Ａｌ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４０
ｘｚの金型に均一に充填し、３０トンで加圧成形して厚
さ０．４ＪＩＩ履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Ａｌ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４０ｍ
ｍの金型に均一に充填し、３０トンで加圧成形して厚さ
０．４ｇｍ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−Ａｌ及びＡｇ−Ａｌ−Ｃｕ）を、前
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−１ｎ
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−Ｉ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（ａ）に示す固定側部材ｌ、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！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、７０Ａｇ−３
０Ａｌ　（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）にて後述する一体化ロウ付け温度より高い約
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、ベローズ２４のロウ付
け端部表面には予めニッケルメッキを施しておく。これ
らの各部材間に、７０Ａｇ−３０Ａｌ　（重量％）ロウ
材を配置して仮組立し、非酸化性雰囲気中（真空中）に
て後述する一体化ロウ付け温度より高い約１０００℃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Ｉ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　（板状口部材）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、前述のロウ材
と同じ成分の７０Ａｇ−３０Ａｌ　（重量％）であり、
非酸化性雰囲気中（真空）にて前工程のロウ付け温度よ
り低い温度の約６５０℃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、及びベローズ２４とリード棒２２及び端板
２３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。

Ｈ，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、ロウ付け部に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、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。

しかむ、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、ロウ付け接合を
一層安定に行うことができる。

更にＣｕ部材のみでなく、ロウ付け温度を高くし、−且
つニッケルメッキを施すことにより、鉄系部材をもロウ
付けできるので、結果として真空インタラプタ全体を同
じ成分のロウ材にて組み立てることができ、ロウ材の管
理が簡便なものとなる効果がある。

また、約６５０℃程度の低い温度でもロウ付けできるの
で、電極が低融点金属を含有している場合に及ぼす熱的
影響を軽減することができる。

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、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。 第１図 ＊　＊４ＰＪ　／）Ｒ５ｌｌｌｔＡ：Ｆ２ゴ第２図（０
） 部分ａｉｔｎ図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）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、及び可動側部材を構成する部材の内の
   鉄系部材におけるロウ付け部表面にニッケルメッキを施
   す第１工程と、前記固定側部材、及び可動側部材を予め
   ロウ材で接合形成する第２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３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
   銅を主成分とする材料で形成し、前記第２及び第３工程
   における少なくとも気密接合部にＡｇとＡｌが主成分の
   ロウ材を用い、且つロウ付け温度は第３工程よりも第２
   工程を高くしたことを特徴とする真空インタラプタの製
   造方法。
2. （２）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１に記載の真空
   インタラプタの製造方法。