KR860000003B1 - 적층된 도전부재의 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

적층된 도전부재의 제조방법

제1도는 본 발명에 따른 다수의 도전체스트립을 접합하는데 이용된 접합장치의 종단면도.

제2도는 본 발명의 방법에서 가열온도 곡선을 도시한 도표.

제3도는 본 발명의 방법에 의해 제조된 실시예 1의 적층된 도전체의 단면을 170배로 확대시킨 현미경 사진.

제4도와 제5도는 각각 본 발명의 방법에 의해 제조된 실시예 2의 적층된 도전체의 단면을 126배로 확대한 현미경사진과 동일물질의 정면도.

제6도는 본 발명의 방법에 의해 제조된 실시예 3의 적층된 도전체이 단면을 170배로 확대시킨 현미경 사진.

제7도는 본 발명의 방법에 의해 제조된 실시예 4의 적용된 도전체의 정면도.

제8도는 본 발명의 실시예 5에서 얻어진 동접촉지지부와 은-카드뮴합금 접촉부의 접합점의 단면을 150배로 확대시킨 현미경사진.

제9도는 X-레이분석기를 사용하여 실시한 제8도의 접합점의 분석결과를 대칭적으로 도시한 도표.

제10도는 본 발명의 실시예 6에 의해 접합되고 방해시험(interruption test)을 거친 황동 접촉지지부와 소결된 은-카드듐 산화합금 접촉부의 접합점의 단면을 62배로 확대시킨 현미경사진.

본 발명은 금속부재를 접합시키는 방법에 관한 것으로, 특히 다수의 도전체를 접합하여 적층된 도전부재를 제조하는 방법에 관한 것이다.

금속부재를 함께 접합시키는데는 코오킹법(caulking) 압력용접법, 클래딩법(cladding) 같은 기계적방법과 경납땜법, 연납땜법, 용접법과 같은 용접방법을 사용한다.

기계적방법에 있어서는 접합되는 부재에 기계적으로 큰힘이 작용하므로 소성변형에도 충분히 견딜 수 있는 은-니켈 또는 은과 같이 연성이 큰 재료를 사용해야 한다. 그러나 이러한 재료들은 내마모성이 낮고, 고온에서 쉽게 용해되므로 크기와 용량이 비교적 작은 적층된 도전체의 제조에 한정한다.

용접방법에 있어서는 경납땜금속인 저융점 합금층과 모재금속(base metal)이 냉각시에 공극(void)을 형성하는데, 이 공극은 접합부분의 20-30%를 점유하여 열적인 특성 및 기계적 강도를 저하시킨다. 그러므로 이 방법에 의해 제조된 도전부재는 신뢰성이 낮아진다. 또한 용접방법에서는 용제 및 납땜재료의 사용이 콜로이드상으로 되기 때문에 자동화 및 노동절약을 곤란하게 한다.

납땜재료에 함유된 카드뮴의 산화에 의해 발생되는 연기(fume)에 의한 공기오염은 동전부재를 제조하는데의 심각한 문제로서, 이러한 문제점을 제거하기 위해 접합면을 미리 은으로 도금하는 것이 필요한데, 이것은 제조원가를 상승시키는 요인이 된다.

따라서 본 발명의 목적은, 종래의 방법에서 당면하고 있는 상기한 모든 문제점을 제거하고, 간편하고 제조원가가 저렴한 다수의 도전체를 접합시켜 적층된 도전부재를 제조하는 방법을 제공하는데 있다. 상술한 본 발명의 목적은 다음과 같은 단계로 되어진 방법을 사용함으로써 이루어질 수 있다. 일차단계는 서로 마주보고 있는 평행한 표면을 가지는 두 개의 전극사이에 적층된 다수의 도전체를 사입시키는 것이고, 이차단계는 두개의 전극에 의해 도전체에 압력을 가하는 동시에 두개의 전극사이에 전류를 흐르게 함으로써 도전체를 가열시키는 단계이며, 마지막단계는 접촉지지부와 접촉부를 급냉시키는 단계이다.

이 방법에서, 0.02 내지 1kg/mm²의 압력이 도전체에 작용될때 도전체를 270 내지 900℃로 가열시키고, 그후 급히 수냉시키는 것이 바람직하다. 접합되어질 도전체가 접촉의의부 및 접촉부일 경우의 가열온도는 400 내지 900℃가 적당하며, 도전체가 얇은 스트립일 경우에는 270 내지 810℃의 온도로 가열시키는 것이 바람직하다.

제1도는 본 발명에 따라 도전부재를 접합하는데 사용되는 접합 장치의 종단면도이다. 제1도에 도시한 바와 같이 탄소전극(1) 및 (2)은 평행한 표면이 서로 마주보게 배열되어 있는데, 상기 전극은 실린더(4)에서 발생하는 공기의 압력에 의해 이동한다. 적당한 수의 판형도전부재(3)을 적층시킨 다음 전극(1)과 (2)사이에 삽입시키킨 후, 실린더(4)를 가지는 전극(2)을 사용하여 화살표방향으로 가압한다.

이 작업에서 도전부재(3)에 적용하는 압력은 0.02 내지 1kg/mm²의 범위이다. 압력이 0.02kg/mm²보다 작으면 만족할만한 결과를 얻을 수 없으며, 압력이 1kg/mm²보다 크면 도전부재는 쉽게 변형한다. 전류(교류 또는 직류 6,000 내지 15,000A)는 적층된 도전부재(3)를 가열시키기 위해 전원(도시되지 않음)으로 부터 전극(1)과 (2)에 공급되게 된다. 제2도에 도시한 가열온도 곡선에 나타난 바와 같이 도전부재(3)를 주울열(joule heat)에 의해 공기와 같은 적당한 대기내에서 15초 동안에 온도 T (270°내지 900℃, 특히 270°내지 810℃)까지 증가시킨 다음, 도전부재를 T ±50℃의 온도로 1 내지 3분 동안 유지한다. 그런다음 도전부재(3)를 냉각시키기 위해 필요에 따라 대기중에 방치한 후 급격히 수냉한다. 이렇게 하여 도전부재(3)를 완전히 접합한다.

함께 접합시킬 도전부재가 접촉지지부 및 접촉부일 경우에 그들의 가열온도는 400°내지 900℃가 적당하며, 이 온도를 유지시키기 위한 시간은 얇은 스트립일 경우보다 짧다. 이 온도 및 시간은 얻어지는 제품에 따라 결정한다.

이제부터 본 발명을 하기의 실시예에 의해 보다 상세히 설명하고저 한다.

[실시예 1]

두께 0.1mm인 얇은 등판으로된 180개의 도전부재(3)를 서로 적층하여 상술한 방법으로 접합하였다. 얇은 동판에 작용된 압력은 0.6kg/mm²였다.

이 도전부재를 전극(1)과 (2)에 흐르는 전류(교류 14800A)에 의해 15초동안 650℃로 가열하였다. 가열온도는 T(°K)/Tm(°K)=0.4 내지 0.8을 만족시키는 값인데, 여기서 Tm은 동판의 용융점(1356°K)이다. 그런다음 동력 스위치를 온(on)와 업(off)으로 이따금씩 전환시켜 줌으로써 도전부재의 온도를 1분간 T ±50℃의 온도로 유지시킨 다음, 적층된 얇은 동판을 온도가 300℃로 감소할때까지 공기중에 방치한다. 그후 도전부재를 급히 수냉(15℃)한다.

제3도는 접합된 적층의 얇은 동판(3)의 단면을 170배로 확대시킨 현미경사진이다. 고상(solid phase)의 확산에 의한 규칙적인 경계선을 얇은 동판(3)사이에서 관찰할 수 있다. 게다가 각각의 동판(3)은 그자체의 조식을 가지고 있으며, 접합에 의해 영향을 받지않고 가요성이 유지된다는 것이 증명되었다.

[실시예 2]

적층된 얇은 동판(각각의 두께 0.1mm)과 동판(두께 2mm)을 겹쳐서 실시예 1과 같은 모양으로 접합시켰다. 제4도는 이렇게하여 얻어진 적층된 도전체의 단면을 126배로 확대시킨 현미경 사진이다.

제5도는 이 적층된 도전체에 조임나사를 관통시키는 구덩을 설치하고, 장시간 사용한 후의 사진이다. 제5도에 도시한 바와 같이 장시간의 사용에도 불구하고 구멍은 변형되지 않으며, 또 제4도의 현미경사진에 있어서도 얇은 동판(3)과 동판(5)의 각각의 층의 흐트러짐이 없으며, 얇은 동판(3)의 가요성에 의해 조암나사부에 크리이프(creep)으로 인한 붕괴가 없어지고, 도전물질간의 접합에 의한 접촉면 주위의 영향을 개선시키는 일이 가능하다.

[실시예 3]

적층된 얇은 동판(3) (각각의 두께 0.1mm)의 최외각면에 3미크론 두께의 은 도금층을 양면에 피복한 0.1mm두께의 얇은 동판(6)을 겹쳐서, 실시예 1과 같은 방법으로 접합시켰다. 제6도는 이렇게해서 얻어진 적층된 도전체단면을 170배로 확대시킨 현미경사진이다. 제6도에 도시된 은(Ag) 층은 접합에 의한 확산의 영향을 받지않고, 접합전의 상태인 직선상태를 유지한다. 따라서 후처리 공정인 은도금 공정이 필요없으며, 부식으로 인한 파괴의 염려가 없고, 접합된 상태에서 접촉면이 우수한 성능을 발휘한다.

[실시예 4]

동선(8) 위에 놓여있는 동판(7) (두께 2mm)을 실시예 1과 같은 방법으로 접합한다. 제7도는 이렇게해서 만들어진 도전체이다. 이 도전체는 전류용량이 적고 빈번히 작동되는 스위치의 도전체로서 유용하게 사용된다. 실시예 2와 유사하게 나사가 죄어진 부분은 크리이프로 인해 파괴되지 않으며, 그 부분의 기계적 강도는 증가한다. 이렇게하여 도전체는 만족할만한 접촉단부 요소로서 사용할 수 있다.

[실시예 5]

동으로된 접촉지지부와 은-카드듐합금으로된 접촉부를 상술한 방법에 따라 공기중에서 접합하였다. 접촉지지부와 접촉부에 작용하는 압력은 0.4kg/mm²였다. 접촉부와 접촉지지부를 전극(1)와 (2)의 사이의 전류(교류 9000A)에 의하여 3초동안 650℃로 가열하였다. 일반적으로 냉각수(온도 15℃)로는 수도물을 사용한다.

제8도는 이렇게하여 만들어진 도전체의 단면을 150배로 확대시킨 현비경사진이다. 제8도에 명백히 나타난 것처럼 내열성이 낮은 합금층은 동접촉지지부와 은-카드뮴 접금의 접합부에서 전혀 관찰되지 않았고, 접합상태는 양호하였다. 제9도는 도전체의 접합부의 분석결과를 도식적으로 도시한 것인데, 이것은 X-레이분석기를 사용하여 분석한 것이다. 제9도에 명백히 나타난 것처럼, 두께가 수미크론인 확산층은 은과 동사이의 상호확산에 의해 형성되었다는 것이 확실히 밝혀졌다.

[실시예 6]

황동의 접촉지지부와 소결된 은-카드뮴 산화합금의 접촉부를 실시예 5와 같은 방법으로 접합한다. 제10도는 방해시험을 거친 도전체의 단면을 62배 확대시킨 현미경사진이다. 도전체가 방해 시험중에 높은 온도로 가열되었음에도 불구하고 접촉 지지부와 접촉부의 접합점에서 비정상적인 상태가 전혀 발견되지 않았다. 본 발명의 접합방법에 따라서 접합되어질 수 있는 접촉지지부와 접촉부에 사용되어지는 재료의 조합의 전형적인 실시예가 다음의 표에 표시되어 있는데, 여기서 0은 두 물질이 접합될 수 있다는 것을 의미한다.

본 발명에서는 접촉지지부와 접촉부가 확산에 의해서 직접 접합한다. 그러므로 본 발명은 다음과 같은 여러가지 장점을 갖는다.

(a) 용제나 경납땜 물질이 필요없다.

(b) 저융점의 합금층이 제거되기 때문에 내열성이 증가하며, 도전체의 체격이 감소되기 때문에 접촉수단의 가격이 감소된다.

(c) 공극이 형성되지 않는다.

(d) 모재의 성질이 변하지 않고 유지된다.

(e) 본 방법은 자동화, 노동절약 및 대량생산에 기여를 한다.

(f) 접합과 열처리를 동시에 행할 수 있다.

(g) 경납땜 물질이 용융될때 발생되는 산화카드뮴의 연기발생에 대한 대응책이 필요없다.

(h) 재료를 변화시킴으로써 도전체의 제조원가를 쉽게 감소시킬 수 있다.

(i) 은-카드뮴 접촉시에는 접열점에 은을 도금시킬 필요가 없다.

본 발명에 따르면 간단한 장치로서도 전기장치의 적층된 도전체를 대규모로 제조할 수 있다. 게다가 본 발명은 여러종류의 소량의 적층된 도전체의 제조에 적용할 수 있다. 따라서 제조원가를 감소시킬 수 있다. 물리적, 화학적 및 기계적 성질과 고상형태로 접합이 이루어지기 때문에 본 발명에 의해 제조된 적층의 도전체는 전기적 성질이 우수하다.

즉 전기적성질은 접합되기 전에 물질이 가지고 있던 성질과 거의 비슷하다. 또 고온사용이 접합방법에 수반되는 문제점이 제거된다. 게다가 접합후에는 은을 도금할 필요가 없다. 이렇게해서 제조공정의 여러단계를 감소시킬 수 있다.

본 발명의 효과는 개량이라는 점에서 상당히 중요한 의미를 가진다. 더불어 본 발명은 적층된 도전체가 본 발명의 방법에 따라 두께 0.1mm인 얇은판을 사용하여 만들어질때 적층된 도전체가 가요성을 갖는다는 장점이 있다.

본 발명에 의한 방법은 다른 접합방법과 조합시키서 사용할 수도 있다. 예를들어 전극을 가진 도전부재에 압력을 가하고 가열시키는데 있어서, 경납땜용액을 도전체부분에 떨어뜨릴 수도 있다.

본 발명의 방법은 다른 접합방법과 조합하여 사용할 수도 있다.

예를들어 전극을 가진 접촉지지부와 접촉부에 압력을 가하고 가열 시키는데 있어서, 경납땜용액을 접촉지지부와 접촉부 사이에 떨어뜨릴 수도 있다.

Claims (1)

1. 적층된 도전부재의 제조방법에 있어서, 마주보는 평행한 표면을 가진 두개의 전극사이에 적어도 두개이상의 도전부재를 겹쳐서 삽입시키고, 상기한 두개의 전극을 이동시켜서 상기 도전부재를 0.02kg/mm 내지 1kg/mm의 얍력으로 가압하는 동시에 상기 도전부재를 상기 전극간의 전류에 의해 270℃ 내지 900℃로 가열시킨 다음, 수중에서 급냉시켜 접합시키는 것을 특징으로 하는 적층된 도전부재의 제조방법.

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