KR101456422B1 - 금속 클래드재 또는 금속 산화물계 클래드재에 필러 메탈을 접합하여 전기 접점 소재를 제작하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 접점 재료에 사용되는 금속, 금속 산화물과 금속 클래드재에 필러 메탈을 접합하는 제조 장치에 관한 것으로, 상세하게는 모재와 제 2의 금속(클래드재 또는 필러 메탈)을 접합하여 2 Layer 이상의 다층 전기 접점 소재를 제조하는 장치이다.
본 장치는 롤 형태로 권취된 모재와 제 2의 금속을 언코일링하여 불활성 분위기에서 제 2의 금속을 용융시켜 접합하는 방식으로써 크게 언코일링을 포함한 투입부, 가열부, 코일링을 포함한 취출부로 구성되어 있으며, 모재와 제 2의 금속과의 밀착을 유지하기 위해 Plate를 사용한다.
가열부의 가열 방식은 전기적 열선에 의한 직접 가열 방식과 고주파 방식 등 다양한 방식에 적용할 수 있으며, 장치는 온도 제어를 위한 센서(열전대)를 포함하고, 가열부는 예열부와 최고온도 유지부 및 냉각부로 나눌 수 있다.
본 장치로 제작된 다층의 전기 접점 소재는 2 Layer 이상 다층의 Strip 재 형태로 제작되며, 접점 소재부와 필러 메탈 그리고 접합력을 향상시켜주는 등의 부가적인 목적으로 첨가된 중간 접합 소재로 구성되어 있다.

Description

금속 클래드재 또는 금속 산화물계 클래드재에 필러 메탈을 접합하여 전기 접점 소재를 제작하는 장치{Manufacturing apparatus of electric contact material by metal clads or metal metallic oxide}

본 발명은 접점 재료에 사용될 수 있는 금속과 금속 클래드재의 제조 및 접합 장치와 그 소재에 관한 것으로, 상세하게는 접점재 및 클래드재를 용융시켜 접합하는 방식의 장치를 이용하여 연속 양산 공정에서 혁신적으로 증대시킬 수 있는 2 Layer 이상의 다층 전기 접점 소재를 제조 및 접합하는 장치에 대한 것이다.

일반적으로 전기접점이란 스위치, 릴레이, 차단기, 개폐기 등에 사용되는 도전성 금속 및 금속산화물 소재로써, 주로 Ag 또는 Ag 합금계, Ag 산화물 합금계, Cu, Fe, W 등이 사용되며 다양한 산업분야에 적용되어 쓰이고 있다.

본 발명에서 적용될 전기접점은 통전을 위한 도전성 금속 및 금속 산화물계와 모재와 필러 메탈의 접합력을 향상시키기 위해 이종의 유사한 금속(여기서는 Pure Ag), 그리고 대재와 용접을 위한 필러 메탈로 구성되어 있다.

기존의 전기접점 재료는 예를 들어 공개특허공보 제 10-2010-0070432호(2010. 06. 28 공개)와 같은 제조 방법이나, Rivet 타입 또는 Plate 타입의 형태로 제작되었지만 본 발명에 사용되는 접점재료는 Roll 형태의 Strip재로 제작된 금속 또는 금속 클라드재에 적용한다.

본 발명은 상기와 같은 Roll 형태의 전기접점에 소재를 제작하기 위해서는 필러 메탈을 접합하는 방식과 가열 방식, 필러 메탈의 산화 방지를 위한 로의 분위기, 적합한 사용 치구 등 많은 해결해야될 과제가 있다.

종래기술의 문제점을 해결하고자 질소 또는 수소 가스 분위기를 형성해야되고, 진공 중에서 금속을 표면 처리하여 접합시키는 제조 및 접합 장치에 있어서, 기존의 설비에 간단한 장치를 추가함으로써 연속 양산공정에서 획기적으로 금속 클래드재의 생산성을 향상시키는 제조 및 접합 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은, 연속적으로 접점재료에 필러 메탈을 접합하는 접합 장치와 그 장치를 활용하여 제작하는 접점 소재에 관한 것이며, 사용되는 설비의 구성으로는 접점재를 언코일링하여 투입하는 투입부, 접점재와 필러 메탈을 가열하여 접합하는 접합부, 접점재를 코일링하는 취출부로 구성되어 있으며, 상기 접합부는 상세하게는 예열부, 가열부, 냉각부로 구성되어 있다.

또한, 상기 접합부 설비의 내부에는 온도를 올리기 위한 열선과 온도 제어를 위한 열센서(열전대)를 포함하고, 온도를 100 ~ 1500℃까지 조절 가능하며 연속적인 작업이 가능하도록 컨베이어 밸트가 장착되어 있으며, 고온에서 접점소재와 필러 메탈 및 컨베이어 밸트의 산화를 방지하기 위해 불활성 가스인 질소나 환원분위기를 유도하기 위해 수소 가스를 접합부에 연속적으로 투입한다.

또한 접점재가 메쉬밸트 위를 이동할 때 작업과 설비의 진동에 의해 필러 메탈의 위치가 변경되는 것을 방지하기 위해 새롭게 Guide Plate를 고안하여 적용하였으며, 이는 불활성 또는 환원성 분위기를 유지하여 모재와 이종의 금속을 용융시켜 접합함으로써 금속간 밀착력 향상을 위해 고안된 Plate이다.

본 발명에 따른 점점 소재는 사용자(고객)가 획기적으로 수율과 생산성을 향상시킬 수 있으며 품질 편차를 개선 시킬 수 있다.

또한 제공자(공급자)는 연속적인 접점소재와 필러 메탈의 접합 방법을 통해 기존의 가열된 로 내에서 손쉽게 필러 메탈을 접합할 수 있으며, 어떠한 형태의 가열로에도 적용이 가능하다.

그리고 접합되는 접점재와 필러 메탈 사이가 들뜸 및 휨에 의해 접합 후 기포가 발생하거나 불균일하게 부착될 경우가 있으나, 본 발명에서 사용된 Plate를 활용하면 Plate의 무게로 가압되기 때문에 양호한 접합 형태를 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따르는 금속 클래드재의 제조 설비의 개략도이다.
도 2는 언코일 장치 구성의 개략적인 단면도이다.
도 3은 Guide Plate 구조의 개략도 및 제품투입 형태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 제품을 활용하여 제작된 다층의 접점 소재를 나타낸 것이다.

본 발명에 관한 구체적인 사항은 아래와 같이 도면과 함께 설명한다.

전기 접점은 제작 완료 후 기구부의 대재에 접합하여 사용된다.

대재와 전기 접점을 접합하는 방법 중에 한가지는 필러 메탈을 활용하여 모재와 대재 사이를 용접하는 것이다.

하지만 전기접점을 낱개로 만들어서 조립할 시에는 생산성이 많이 저하되기 때문에 Roll 형태의 Strip재로 제작해서 연동화하여 작업하는 방안이 사용자(고객)측에서 제안되었다.

이에 따라 기존의 낱개의 접점 형태에서 Roll형태로 변경하게 되어 필러 메탈을 접합하는 방법의 변경도 필요하게 되었다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따르는 금속 클래드재의 제조 설비의 개략도로서, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 장치는 접점재를 언코일링하여 투입하는 투입부, 접점재와 필러 메탈을 가열하여 접합하는 접합부, 접점재를 코일링하는 취출부로 구성되어 있다.

도 2는 도 1의 투입부에 해당하는 언코일 장치 구성의 개략적인 단면도를 나타낸 것이며, Roll 형태로 권취된 모재와 제 2의 금속을 언코일링 하여 가열부로 전송하는 구성이다.

도 3은 Guide Plate 구조의 개략도 및 제품투입 형태를 나타낸 도면이며, 상기 접합부에 있어서, 접점 재료와 필러 메탈을 접합하고, 필러재의 접합 위치는 상부 또는 하부에서 연속적으로 작업이 가능하도록 하는 Guide Plate를 나타내고 있으며, 이 Guide Plate지속적인 가열과 냉각에 의해서도 변형이 없도록 산화물이나 카본 재질로 제작한다.

도 4는 본 장치를 사용하여 제작된 접점 소재의 제작된 접점소재이다.

일반적으로 접점층은 Ag 가 주성분인 Ag 합금계, Ag 산화물 합금계, Cu, Fe, W등 도전성을 가진 금속을 주로 사용하며, 필러 메탈은 Ag와 Cu, Zn, Cd, Ni, Sn, Mn, Si, In, P 등으로 구성되어 있으며, 도전성과 용접성이 우수한 소재이다.

특히, 접점층과 필러 메탈 간 접합력을 향상시키거나 고가의 접점 소재의 사용량을 절감하기 위해 접점 소재와 필러 메탈 사이에 중간 접합 소재를 할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 바람직한 실시 예를 통해 접점 재료에 사용되는 금속, 금속 산화물과 금속 클래드재에 필러 메탈을 접합하는 장치에 관하여 설명한다.

여기서, 접점 재료에 사용되는 물질과 그와 상이한 클래드재라 함은 주된 사용 금속인 Ag를 포함하여 Ag 합금계, Ag 산화물 합금계, Cu, Fe, W 등 도전성을 가진 금속과 그의 산화물인 물질을 말하며, 필러 메탈은 Ag와 Cu, Zn, Cd, Ni, Sn, Mn, Si, In, P 등으로 구성된 도전성을 지닌 물질을 의미한다.

먼저, 최초 설비의 가동을 통해 가열부의 온도가 목표 온도에 도달한 후 냉각기능, 이송 기능과 가스 분위기가 원활할 경우 제조를 실시한다.

이후, 도 2에서와 같이 모재와 필러 메탈을 동시에 투입하여 가이드 플레이트로 상부와 하부를 압착시킨다.

이때, 가이드 플레이트의 홈의 깊이는 제품의 두께보다 깊으면 안 되며, 압착 이송되는 가이드플레이트와 접점재료/필러 메탈은 컨베이어 밸트에 의해 가열부와 접합부로 이송된다.

상기 가열부의 가열 방식은 열선에 의한 직접 가열, 고주파 가열, 전기식 저항 가열 등 어느 방식을 적용해도 무방하며, 원활한 온도 제어를 위해 냉각수 및 칠러를 적용할 수 있다.

아울러 가열부, 접합부, 냉각부는 산소와의 접촉을 방지하기 위해 불활성 또는 환원 분위기를 조성되어 있어야 한다.

다음에 필러 메탈이 용융되어 접합된 접점 재질은 냉각부를 거쳐서 냉각이 되며, 취출부에서 자동 권취 또는 수동 권취로 언코일링된다.

상기 취출부는 자동 또는 수동 방식을 이용하며, 컨베이어 밸트의 이송 속도를 조절할 수 있도록 되어 있다.

Claims (9)

1. 접점 재료에 사용되는 물질 또는 그와 상이한 이종 클래드재에 붙어있는 재료에 필러 메탈을 접합하여, 2 레이어 이상의 다층 전기 접점 소재를 제조하는 장치에 있어서,
   접점재를 언코일링하여 투입하는 투입부,
   접점재와 필러 메탈을 가열하여 접합하는 접합부,
   접점재를 코일링하는 취출부를 구비하고,
   상기 접합부는 가열부 및 냉각부를 포함하며, 접점 소재와 필러 메탈 사이에 층간 접합을 향상시키기 위한 중간 접합 소재를 삽입하고, 불활성 또는 환원성 분위기를 유지하여 모재와 이종의 금속을 용융시켜 접합하고,
   또한, 상기 접합부는 지속적인 가열과 냉각에 의해서도 변형이 없도록 산화물이나 카본 재질로 제작되는 가이드 플레이트를 이용하여 접점 재료와 필러 메탈을 접합하고, 필러재의 접합 위치는 상부 또는 하부에서 연속적으로 작업하는 것을 특징으로 하는 접합 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 접점 재료에 사용되는 물질과 그와 상이한 클래드재는, Ag를 포함하는 Ag 합금계, Ag 산화물 합금계, Cu, Fe, W인 도전성을 가진 금속과 산화물인 것을 특징으로 하는 접합 장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 필러 메탈은 Ag와 Cu, Zn, Cd, Ni, Sn, Mn, Si, In, P로 구성된 도전성 물질인 것을 특징으로 하는 접합 장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 가열부, 접합부, 냉각부는 불활성 또는 환원성 분위기를 유지하여 설비와 제품의 산화를 방지하도록 하는 접합 장치.
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,
   상기 취출부는 자동 또는 수동 방식을 이용하며, 컨베이어 밸트의 이송 속도를 조절할 수 있도록 하는 접합 장치.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 가열부의 가열 방식은 열선에 의한 직접 가열, 고주파 가열, 전기식 저항 가열을 적용하며, 원활한 온도 제어를 위해 냉각수 및 칠러를 적용할 수 있도록 하는 접합 장치.
8. 삭제
9. 삭제

Images