JPH075932B2 - 真空バルブ用接点材料の製造方法 - Google Patents

真空バルブ用接点材料の製造方法

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JPH075932B2
JPH075932B2 JP61240384A JP24038486A JPH075932B2 JP H075932 B2 JPH075932 B2 JP H075932B2 JP 61240384 A JP61240384 A JP 61240384A JP 24038486 A JP24038486 A JP 24038486A JP H075932 B2 JPH075932 B2 JP H075932B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、真空バルブに係り、特に真空バルブ用接点材
料の製造方法に関する。
(従来の技術) 真空バルブの接点に用いられる材料として、従来、焼結
および溶浸法によって製造されたCu−Cr系合金材料が知
られている。このような真空バルブ用接点合金を製造す
るには、一般に次のような方法がとられている。まず、
充分吟味した(すなわち、不純物が極力少ない)原料Cr
粉を成型後、焼結してCrスケルトンを得るか、あるい
は、原料Cr粉に適量のCu粉など焼結補助材を配合した混
合粉を成型後、焼結してCr−Cuスケルトンを得る。
次いで、前記Cr又はCr−Cuスケルトン中の空隙にCuを溶
浸する。この溶浸方法としては、第4図又は第5図に示
すように、スケルトン31の上又は下に溶浸材のCu32を置
き、これらを所定の断面形状をもった黒鉛製容器33に充
填し、所定の熱処理を行ってCuをスケルトン中に一杯に
しみ込ませる方法が一般的である。
次に、このようにして得られた接点用素材を黒鉛容器か
ら取出して、所定形状の接点片に機械加工を行った後、
台金(通常にCu)にロウ付けする工程によって、Cu−Cr
系接点を有する真空バルブが製造される。
ところが、上記従来のCu−Cr合金材料においては、特に
Crが活性な性質を持つため濡れ性を阻害する皮覆が存在
しやすく、このため上述したロウ付け工程に於て台金と
の接合が最適状態にならない場合がしばしば生ずる。
好ましい接合状態を得るために、従来、接点片の一方の
面には、接合性を改善するためのCu層を形成し、このCu
層と台金との接合を行うことが考えられている。しか
し、この方法は、接点片の表面にCu層を形成する工程
を、Cu−Cr製造工程のどの段階で行うかによって得られ
る接点の安定性にばらつきが生じ、また、経済性におい
ても不利が伴うものである。
ここで、Cu層を形成するための従来方法について説明す
る。
特開昭52−22769号明細書には、第6図に示すように、
底部34に湾入部35を持った鉄、鋼、CrNi鋼などで作った
坩堝33aに圧粉成型体36或いは、スケルトン31を置き、C
uを溶浸するが、接合面は、前記鉄、鋼、CrNi鋼を使用
することが示されている。この技術に於いては、スケル
トンと一体化した坩堝は、接点片とする際、切断除去し
て製品に供することを特徴としている。
特公昭50−21670号公報には、第7図に示すように、対
象とする接点がCu−W合金の場合の関連技術が示されて
いる。すなわち、この方法は、原料粉を成型して得た通
常の圧粉成型体を焼結して得たスケルトン31を溶浸用坩
堝33bに装入し溶浸作業を行うに際して、特に溶浸用坩
堝33bの底部34に第7図のような突出部38又は、第6図
のような湾入部35などCu層を作る為の工夫を坩堝に施
し、過剰のCuが突出部又は湾入部に充填され、これによ
ってCu層を形成する方法であり、このCu層は、溶浸工程
に於て、作られることを特徴としている。
また、他の従来技術としては、第8図に示すように、粉
末成型体の成型時に凹部を持つ成型体が得られるように
金型41の上部42又は下部43ポンチに凸部44又は凹部を持
たせ成型作業時にCu層を得るためのスペースを確保する
ことが試みられている。この方法によれば、焼結及び溶
浸は、特殊形状の容器を使うことなく、通常の容器で作
業が出来るという特徴がある。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、第4図および第5図に示した方法による
場合には、両者とも充分な厚さのCu層を得ることが困難
であり、更には、その厚さも、個々に不揃いとなり、接
合時の信頼性に劣るという問題点がある。
また、第6図に示す方法の場合には、接合の信頼性を向
上させる目的は、達せられるものの、Fe、CrNiなどの坩
堝材を介して接合を行なうため電気抵抗の増大を招くの
みならず、坩堝は使いすてになり経済的に不利を伴うと
いう問題点がある。
更に、第7図および第8図に示す方法の場合には、容器
との反応性の少ないCu−W合金の製造への適用に適する
ものであって、活性度の高いCrを含有する接点の製造に
利用したときには特に溶浸工程での使用に於て著しい反
応を招くため、1回毎に容器が損傷する。そのため、容
器と接点との間に両者が直接的に接触するのを避けるた
めに反応防止材を設置することも考えられる。しかし、
この場合には、坩堝に凸部或いは湾入部があり溶浸坩堝
の形状が平たんでないため作業上繁雑になるのみなら
ず、その角部で反応防止材を破ってCu−Cr素材と坩堝材
との間で反応が起こり、信頼性の点で問題が生ずる。
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、台
金への接合性にすぐれ、信頼性の向上が図られた真空バ
ルブ用接点材料を得る方法を提供することを目的として
いる。
さらに本発明は、経済的で比較的容易な方法により真空
バルブ用接点材料を得るための方法を提供することを目
的としている。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 本願発明に係る真空バルブ用接点材料の製造方法は、 内壁面の少なくとも一部に凸状部が設けられた容器内に
接点基材用の金属粉末を、非加圧下で自然充填し、 このようにして充填された金属粉末を前記容器内におい
て焼結することにより凹部が形成された接点基材のスケ
ルトンを得て、さらに このようにして得られたスケルトンを板状の台の上に載
置して該スケルトン中に金属を溶浸するとともに、該ス
ケルトンの凹部に該溶浸金属の充填層を形成する、こと
を特徴とするものである。
また本発明においては、上記接点基材用の金属粉はCrま
たはCrとCuとの混合粉末であることができ、また、溶浸
金属はCuまたは(および)Agであることができる。
このように本発明の方法においては、従来法のように加
圧成型工程を経ることはなく、非加圧下で金属粉末を容
器に充填し、そのまま焼結することにより凹部を形成す
るので、成型容器自体の割れや折損事故の心配がなく、
更には成型圧力分布の偏りによる溶浸材分布の偏りによ
る導電率分布のばらつきの発生もなくなる。
また、凹部又は突起部を溶浸過程で付与する従来方法で
は溶浸用坩堝の内面壁の欠け、傷などが溶浸素材表面に
傷として転写されることになるが、本発明のように金属
粉の充填および焼結過程で凹部を形成することによって
このような問題を解消することができる。
(実施例) 以下、本発明を実施例に基いて更に詳細に説明する。
実施例−1 平均粒径74μmのCr粉末を用意する。また第1図(a)
に示すように、その底辺中央部に突出部1を設けた黒鉛
製坩堝2を用意する。次いで、黒鉛製坩堝2にCr粉3を
収納し、そのまま水素雰囲気中で950℃×1時間焼結処
理する。この焼結処理終了後、黒鉛製坩堝2からCrを取
出し、第1図(b)のように凹部4を有するCrスケルト
ン3aを得る。次に純Cuからなる溶浸材5を、Crスケルト
ン3aと第1図(c)のように重ね合せ板状の黒鉛製の台
6の上に載置した状態で、真空中で1150℃×1時間の溶
浸処理を行いCrスケルトン3aのなかの空隙にCuを溶浸さ
せ第1図(d)のようなCu層部5aを有し、かつ表面に溶
浸材残部5bが形成されたCu−Cr合金素材7を得る。この
合金素材7を所定形状に切出し加工し第1図(e)のよ
うな健全なCu層部5aを有するCu−Cr合金接点7aを得た。
更に、Cu層部5aを加工し、第1図(f)または(f′)
のように導電軸8と接合し真空バルブの一部とする。
実施例−2 電解法によるCrを平均粒径149μmに揃える。また第2
図(a)に見られるように、その底辺中央部にAl2O3
の突出物体1aを配置した黒鉛製坩堝2を用意する。次い
で、この黒鉛製坩堝2へ、前記Cr粉3を自然落下させな
がら収納し、そのまま真空雰囲気中で1000℃×1時間の
焼結処理を行う。この焼結処理終了後黒鉛製坩堝2から
Crを取出したところ、第2図(b)に示すような凹部4
を有するCrスケルトン3aが粉末状態から直接、焼結過程
で得られた。次に、あらかじめ精製処理した純Cuからな
る溶浸材5と、Crスケルトン3aとを第2図(c)のよう
に重ね合せると共に85%Al2O3−15%SiO2繊維からなる
反応防止材9を介して板状の黒鉛製の台6の上に乗せた
状態で真空中1200℃×30分の溶浸処理を行いCrスケルト
ン5のなかの空隙にCuを溶浸させ、以下、第1図
(d)、第1図(e)、第1図(f)で述べたと同じ手
順で、健全なCu層部を有する接合信頼性の高いCu−Cr合
金素材を得た。
実施例−3 実施例−2に於ては、突出物体1aは、Al2O3を使用した
が、ここでは、Cu塊を同様に配置し、実施例−2と同様
の焼結処理を与えた。焼結完了後実施例−2では、突出
物体1aをCrスケルトン3aから取出したが、本実施例で
は、取出す必要がなくその状態で次の工程である溶浸作
業を行い、健全なCu層を有するCu−Cr合金素材を得た。
比較例−1 平均粒径74μmのCr粉を用意する。また、第3図(a)
に見られるような底辺が平たい通常の黒鉛製坩堝20を用
意する。次いで黒鉛製坩堝20に、Cr粉3を自然充填し実
施例−1と同じ条件すなわち、そのまま水素雰囲気中で
950℃×1時間の焼結処理を行う。この焼結処理終了
後、黒鉛製坩堝20からCrを取出し、第3図(b)のよう
な円盤状のCrスケルトン3bを得る。次に実施例−1と同
じように純Cuからなる溶浸材5とCrスケルトン3bとを第
3図(c)のように重ね合せ、第3図(c)に示したよ
うな隅部にスケルトン支え部20aを有する黒鉛製坩堝20
に収納し、真空中で、1150℃×1時間の溶浸処理を行い
Crスケルトン5のなかの空隙にCuを溶浸した。その結果
Cu−Cr素材と黒鉛坩堝20とは、著しく反応し、隅部にス
ケルトン支え部20aを有する高価な坩堝20を1回毎破損
せねばCu−Cr合金素材を取出すことが出来ない上にCu層
は、見掛け上は存在していたが、Cu−Cr素材とCuとの界
面近傍に空孔が見られ、接合強度の低下が見られ好まし
くなかった。
接合強さの比較 比較例−1、実施例−1、実施例−2で得たCu層つきCu
−Cr素材の夫々の銅板とを72%Ag−Cu製銀ロウ材を用い
て水素中800℃×5分間の接合処理を行ったところ、そ
の引はずし強さは、実施例−1、実施例−2がほぼ同じ
で、25kg/mm2以上であったのに対し、比較例−1による
ものは1〜10kg/mm2にすぎなかった。
比較例−1の場合、黒鉛製坩堝20とスケルトン3bとの相
に実施例−2で用いたと同質の反応防止材を配置し同様
の溶浸処理を行ったが、隅部20aの角などで反応防止材
が破断し、結果的にCu−Cr素材と黒鉛坩堝とが、前記比
較例−1と同様に反応し、坩堝を破断せねばCu−Cr素材
を取出すことが出来ず、坩堝の再使用が不能であるばか
りかまた接合強さの比較に於ても10〜16kg/mm2であり、
実施例−1、実施例−2には及ばなかった。
また、溶浸工程でCu層を付与した場合には、比較例1の
ように、焼結時と溶浸時とで異なる2種の坩堝を用意す
る必要がある。
変 形 例 上記の実施例はいずれも溶浸材としてCuにつき述べたが
Cuの一部又は全部をAgに置換した場合でも同じ方法によ
って同様の効果が得られる。溶浸時にCrスケルトンと溶
浸材Cuとの重ね合せ時の位置を実施例−1、実施例−2
とは逆にしても効果は同じである。更に、実施例−2で
は、突出物体としてAl2O3を使用したが、Al2O3に限るこ
となく、焼結作業温度以上の溶融点を有するガス含有量
の少ない物質であればすべて用いることができる。
〔発明の効果〕
上記実施例、比較例の記載によっても理解されるよう
に、本発明によれば、経済的で簡易な方法により、台金
への接合性にすぐれた真空バルブ用接点材料を得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明の実施例に係る工程断面
図、第3図は比較例に係る工程断面図、第4図〜第8図
は各々従来の方法を説明する断面図である。 2……容器、3……Cr粉、3a、31……スケルトン、5,32
……溶浸材、20,33……坩堝。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大川 幹夫 東京都府中市東芝町1 株式会社東芝府中 工場内 (56)参考文献 特開 昭62−284029(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内面壁の少なくとも一部に凸状部が設けら
    れた容器内に接点基材用の金属粉末を、非加圧下で自然
    充填し、 このようにして充填された金属粉末を前記容器内におい
    て焼結することにより凹部が形成された接点基材のスケ
    ルトンを得て、さらに このようにして得られたスケルトンを板状の台の上に載
    置して該スケルトン中に金属を溶浸するとともに、該ス
    ケルトンの凹部に該溶浸金属の充填層を形成する、こと
    を特徴とする、真空バルブ用接点材料の製造方法。
  2. 【請求項2】前記接点基材用の金属粉が、CrまたはCrと
    Cuとの混合粉である、特許請求の範囲第1項に記載の方
    法。
  3. 【請求項3】前記溶浸金属が、Cuまたは(および)Agで
    ある、特許請求の範囲第1項または第2項に記載の方
    法。
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