JPS6396204A - 真空バルブ用接点材料の製造方法 - 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】 〔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に装填し、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、
合金（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装造される。

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支環
が存在しやすく、このため上述したロウ付は工程に於て
合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層と合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、Ｃｕを溶浸するが、接合面は、前
記鉄、鋼、ＣｒＮｉ１ｌｌを使用することが示されてい
る。この技術に於いは、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形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間居点） 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％ＣｒＮＬ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、合
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、経済的で比較的簡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） 本発明に係る真空バルブ用接点材料の製造方法は、下記
の工程を含むことを特徴とする。

（イ）　内面壁の少なくと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す
る工程、 （ロ）　充填された金属粉末を前記容器内で焼結するこ
とにより凹が形成された接点基材のスケルトンを得る工
程、 （ハ）　前記スケルトン中に金属を溶浸するとともに、
スケルトンの凹に該溶浸金属の充填層を形成する工程。

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ををする
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層郡部５ａ有し、かつ表面に溶浸材残部５ｂが形
成されたＣｕ−Ｃｒ合金索材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層郡部５ａをするＣｕ−Ｃｒ合金接点７ａを得た。

更に、Ｃｕ層郡部５ａ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Ａ１
゜０３製の突出物体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１０
００℃×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
％Ａ　１２０３−１５％Ｓ　ｉｏ　２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△ミたと同じ
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。焼結完了後前記実施例−
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２
０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、１
１５０℃×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、見掛は上は存在していたが、Ｃｕ−Ｃｒ素材とＣ
ｕ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索材の夫々と銅板とを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／−以上であったのに対し
、比較例−１によるものは１〜１０ｋｇ／−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／ｍＩ？１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Ａ　ｇ　ｌ：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Ａｌ
２Ｏ３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、合金へ
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、３　ａ　ｓ　３１・・
・スケルトン、５，３２・・・溶浸材、２０．３３・・
・坩堝。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 ち １　図 ５２　図 島３　兄 も４　図 も６　図 芭８　口 尾５　区 も７　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下記の工程を含むことを特徴とする、真空バルブ用
   接点材料の製造方法。 （イ）内面壁の少なくと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する
   工程、 （ロ）充填された金属粉末を前記容器内で焼結すること
   により凹が形成された接点基材のスケルトンを得る工程
   、 （ハ）前記スケルトン中に金属を溶浸するとともに、ス
   ケルトンの凹に該溶浸金属の充填層を形成する工程。 ２、前記接点基材用の金属粉が、ＣｒまたはＣｒとＣｕ
   の混合粉である、特許請求の範囲第１項の方法。 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項の方法。