遮断器接点の接合方法
【課題】Ａｇ−酸化物系接点とＣｕ台金との接合面において、気孔の発生率を低減させる。
【解決手段】Ａｇ−酸化物系接点１をＣｕ台金２に接合する遮断器接点の接合方法において、Ａｇ−酸化物系接点１の被接合面に、Ｓｎ、Ｉｎの少なくとも１つを含むＺｎ、Ｃｕ、Ａｇからなる被覆合金を溶解させて被膜１１を設け、被膜１１を設けたＡｇ−酸化物系接点とＣｕ台金２の被接合面間を、被覆合金よりも液相線温度の低いＺｎ、Ｓｎ、Ｉｎの少なくとも１つを含むＣｕとＡｇとからなるＡｇろう材１２を溶解させて接合することを特徴とする。
【解決手段】Ａｇ−酸化物系接点１をＣｕ台金２に接合する遮断器接点の接合方法において、Ａｇ−酸化物系接点１の被接合面に、Ｓｎ、Ｉｎの少なくとも１つを含むＺｎ、Ｃｕ、Ａｇからなる被覆合金を溶解させて被膜１１を設け、被膜１１を設けたＡｇ−酸化物系接点とＣｕ台金２の被接合面間を、被覆合金よりも液相線温度の低いＺｎ、Ｓｎ、Ｉｎの少なくとも１つを含むＣｕとＡｇとからなるＡｇろう材１２を溶解させて接合することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ａｇ−酸化物系接点を搭載した高速度で開閉する遮断器接点の接合方法に係り、特に接合部の接合特性を向上し得る遮断器接点の接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
開閉速度１ｍ／ｓ以上の高速度で開閉する遮断器では、大電流遮断特性が要求されるため耐溶着性、耐アーク消耗性、低接触抵抗特性などが接点に対する重要な要求要件となっている。これらの要求をバランスよく維持するために、接点にＳｎ酸化物、Ｉｎ酸化物、ＳｎＩｎ酸化物などの酸化物を所定量含有するＡｇ−酸化物系接点が利用されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
しかしながら、一般に酸化物と金属とは濡れ性が十分でないため、Ａｇ−酸化物系接点において、フラックスの作用を活用してもろう付け性は悪く、接合界面に気孔が発生することがある。気孔が発生すると、大電流を通電したり遮断した場合、接合面から接点が剥がれたり脱落することがある。このような状態に到らなくても電気回路の抵抗が増大するので、温度上昇を招き好ましくない。高速度の遮断器として最適の接点材料、Ａｇろう材、フラックスの選択などを行っても、接触抵抗に起因する温度上昇特性の観点からは未だ十分な状態とはなっていないのが実情である。
【０００４】
遮断器に搭載される接点材料では、大電流遮断特性の向上を目的とした合金としてＡｇ−ＷＣ系接点、Ａｇ−Ｗ系接点が知られており、これらの接点では耐アーク消耗性に効果を発揮している。しかしながら、温度上昇特性に難点が見られる。更に、Ａｇ−酸化物系接点も知られているが、上述のようにろう付け性に難点が見られる。
【０００５】
一方、Ａｇ−酸化物系接点の接合のためのＡｇろう材では、接点と接点との接合部分、接点と導体との接合部分などにＡｇ−７２％Ｃｕ共晶Ａｇろう材、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｚｎなどを含むＡｇろう材が多用されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
Ａｇ−酸化物系接点の接合のためのフラックス材としては、接点と接点との接合部分、接点と導体との接合部分などに、硼酸、弗化カリウム、硼酸塩などが単独または複合して多用されている。
【特許文献１】特開平７−１１４８４８号公報
【特許文献２】特開２００２−３６１４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば２０ｋＡ以上の大電流を遮断する高速度の遮断器用接点材料としては、Ｓｎ酸化物、Ｉｎ酸化物、ＳｎＩｎ酸化物のいずれかを３〜２０重量％含むＡｇ−酸化物系接点が選択される。Ｓｎ酸化物を主体とするＡｇ−Ｓｎ酸化物系接点では耐アーク消耗性に優位性を持つ傾向にあり、Ｉｎ酸化物を主体とするＡｇ−Ｉｎ酸化物系接点では温度上昇特性に優位性を持つ傾向にある。ここでは、Ａｇ−Ｓｎ酸化物系接点、Ａｇ−Ｉｎ酸化物系接点、Ａｇ−ＳｎＩｎ酸化物系接点を総称してＡｇ−酸化物系接点とする。なお、Ｃｄ酸化物を主体とするＡｇ−Ｃｄ酸化物系接点では、接触抵抗特性、温度上昇特性の両立に優位性をもつが最近の環境問題からその取扱に注意を要するので、接点に含有する酸化物から除外する。
【０００８】
Ａｇ−酸化物系接点と台金との接合では、対向した酸化物系接点とＣｕ台金との間にＡｇ−７２％Ｃｕ合金、ＡｇＣｕ−１０％Ｓｎ合金、ＡｇＣｕ−１４〜３５％Ｚｎ合金、ＡｇＣｕ−１５〜３０％Ｚｎ−３〜５％Ｓｎ合金などのＡｇろう材を配置または流し込んでＡｇろう材を溶融させ接合している。接合後の断面を観察すると、Ｃｕ台金面はＡｇろう材で十分に濡れているが、酸化物系接点の接合面は局部的に濡れていない部分があり気孔が残存している。
【０００９】
このように最適の接点系と最適のＡｇろう材系を組み合わせているが、耐アーク消耗性と温度上昇特性とは両立せず、十分に温度上昇を抑えることができず、その特性にバラツキが見られている。温度上昇特性のバラツキは、Ａｇ−酸化物系接点とＣｕ台金との接合部に発生する気孔の数などに依存している。そこで高速度で開閉を行うＡｇ−酸化物系接点を搭載した遮断器の大電流遮断特性に関与する接合性の改善が課題として挙げられている。
【００１０】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、Ａｇ−酸化物系接点とＣｕ台金との接合部分において、気孔の発生数を低減させ、大電流遮断特性を改善し得る高速度の遮断器接点の接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の遮断器接点の接合方法は、Ａｇ−酸化物系接点をＣｕ台金に接合する遮断器接点の接合方法において、前記Ａｇ−酸化物系接点の被接合面に、Ｓｎ、Ｉｎの少なくとも１つを含むＺｎ、Ｃｕ、Ａｇからなる被覆合金を溶解させて被膜を設け、前記被膜を設けた前記Ａｇ−酸化物系接点と前記Ｃｕ台金の被接合面間を、前記被覆合金よりも液相線温度の低いＺｎ、Ｓｎ、Ｉｎの少なくとも１つを含むＣｕとＡｇとからなるＡｇろう材を溶解させて接合することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、Ａｇ−酸化物系接点とＣｕ台金とをＡｇろう材によって接合する接合部分において、気孔の発生数を低減させることができ、大電流遮断特性を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明のＡｇ−酸化物系接点を搭載した遮断器接点の接合方法を説明する。
【００１４】
先ず、高速度開閉の遮断器の例を図１に示す。この遮断器は、電鉄変電所、製鉄工場、化学工場などの整流器、直流発電機を電源とする直流回路に用いられ、過電流などの異常電流を高速で遮断し、負荷機器の損傷を防止するために使用される。
【００１５】
図１に示すように、Ａｇ−酸化物系からなる固定側接点１は一方の電路となる上部導体２端に固定され、これと接離するＡｇ−酸化物系からなる可動側接点３は下部導体アーム４の一方端に固定されている。下部導体アーム４の他方端には、他方の電路となる下部導体５がピン６で連結されている。下部導体アーム４の中間部には、図示しない投入ばねで閉路した接点１、３を高速で開路させる引き外しばね７が設けられている。また、アークを消弧させるためのアークホーン８、アークシュート９、マグネットコイル１０などが設けられている。
【００１６】
次に、固定側接点１と上部導体２との接合を図２、図３を参照して説明する。なお、可動側も同様に接合される。
【００１７】
図２に示すように、Ｓｎ酸化物、Ｉｎ酸化物、ＳｎＩｎ酸化物のいずれかを含み残部がＡｇを主成分とするＡｇ−酸化物系の固定側接点１（被接合体Ａ）の被接合面がａであり、これと接合される上部導体２（被接合体Ｂ）の被接合面がｂである。被接合体Ｂは、Ｃｕからなり固定側接点１を接合する台金（Ｃｕ台金）となる。
【００１８】
接合には、図３に示すように、先ず、固定側接点１（被接合体Ａ）の被接合面ａに、Ｓｎ、Ｉｎの少なくとも１つを含むＺｎ、Ａｇ、Ｃｕを混合した被覆合金を溶解させて被膜１１を設ける。これは、金属との濡れ性が劣るＡｇ−酸化物系接点の被接合面ａを接合し易いようにするものである。次に、上部導体２（被接合体Ｂ）の被接合面ｂにＺｎ、Ｓｎ、Ｉｎの少なくとも１つを含むＡｇ−Ｃｕろう材（１２）を配置し、溶解させて互いの接合面ａ、ｂを接合させる。以下、Ａｇ−Ｃｕろう材（１２）を、単にＡｇろう材１２と称す。
【００１９】
ここで、被覆合金の液相線温度をＴ１とし、Ａｇろう材１２の液相線温度をＴ２とすると、Ｔ１＞Ｔ２の条件とする。液相線温度は、表１の合金の組み合わせから選択するものとする。Ａグループ６００℃台（６５２〜６９８℃）、Ｂグループ７００℃台（７００〜７９５℃）、Ｃグループ８００℃台（８００〜８９３℃）に分けており、各グループには、Ａ１、Ａ２…、Ｂ１、Ｂ２…、Ｃ１、Ｃ２…と合金番号を付け、所定合金を選択する。被覆合金の形成は、予めＡｇ−酸化物系接点を加熱して設け、一旦室温に冷却してもよく、またＡｇ−酸化物系接点の加熱中でＡｇろう材１２を挿入する直前であってもよい。
【００２０】
接合作業時の作業性の観点から、被覆合金の液相線温度Ｔ１は、Ａｇろう材１２の液相線温度Ｔ２よりも３０℃以上高くすると好ましい（Ｔ１≧Ｔ２＋３０℃）。Ｔ１とＴ２の温度差が３０℃未満では、加熱時に被覆合金による被膜１１とＡｇろう材１２とが早期に一体化したり、被覆合金が被接合部分ａ、ｂから流れ出したり、Ａｇ−酸化物系接点がＣｕ台金上で移動したり、落下するので好ましくない。即ち、Ａｇろう材１２溶解時にＡｇ−酸化物系接点がＣｕ台金上で移動しない程度に被覆合金の液相線温度を高くする。
【００２１】
また、被覆合金にＳｎ、Ｉｎが含有される場合には、ＳｎとＩｎのいずれかまたは両者の合計が１０％以下が好ましい。１０％を超えると、液相線温度の条件であるＴ１≧Ｔ２＋３０℃を維持させるために、Ａｇろう材１２の選択幅が狭くなるとともに、必要以上に接合作業温度を低下させなければならず、接合強度の低下を招くことになる。好適な接合作業温度をＴ０とすると、Ｔ１≧Ｔ２＋３０℃を維持し、Ｔ１＞Ｔ０＞Ｔ２が接合作業を容易とする。ＳｎとＩｎの合計が０％を含む１０％以下は、表１のＡ４合金、Ａ７合金が該当する。
【００２２】
Ｚｎにおいては、ＺｎはＳｎ、Ｉｎよりも蒸気圧が著しく大であるという短所があり、接合部が冷却固化した後、接合部内にＺｎ蒸気が気孔として残存し易くなる。このため、３５％以下が好ましい。
【００２３】
Ａｇろう材１２においては、Ｚｎ成分がＡｇ−酸化物系接点との濡れ性の改善に寄与する。しかしながら、上述したように３５％を超えると、冷却固化後の接合部内に多数の気孔を残存させ、温度上昇特性を低下させるので好ましくない。
【００２４】
次に、評価方法について説明する。
【００２５】
幅１４ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの一対のＡｇ−酸化物系接点を２５ｋＡ単相遮断器に搭載し、電流５ｋＡを通電し、３０００回開閉した。開閉後、接触圧力４０ｋｇとし、温度上昇特性と接合特性とを求めた。評価数は３個とし、ばらつきの範囲を示すため、最大値と最小値を求めた。
【００２６】
（接合特性）
接合特性は、Ａｇ−酸化物系接点（被接合体Ａ）とＣｕ台金（被接合体Ｂ）との接合部分を、倍率５０倍の金属顕微鏡で観察し、３０ｍｍの辺の接合部分の気孔の数を測定した。判定を表２に示す。
【表２】
【００２７】
（温度上昇特性）
温度上昇特性は、Ａｇ−酸化物系接点（被接合体Ａ）とＣｕ台金（被接合体Ｂ）との接合部分の温度変化を、非接触式の赤外線温度計で測定した。５ｋＡ通電時の最高上昇温度から室温を差し引いた温度上昇値を求めた。判定を表３に示す。
【表３】
【実施例】
【００２８】
（比較例１）
表４に示すように、比較例１では、Ａｇ−酸化物系接点としてＡｇ−１０％Ｓｎ酸化物を用い、Ｃｕ台金に接合した。被覆合金は用いず、Ａｇろう材１２として表１に示すＡ６合金を用いた。５６％Ａｇ−２２％Ｃｕ−１７％Ｚｎ−５％Ｓｎであり、液相線温度Ｔ２が６５２℃となる。
【００２９】
Ａｇ−１０％Ｓｎ酸化物接点の被接合面ａとＣｕ台金の被接合面ｂとをソルベントで洗浄した後、互いの被接合面ａ、ｂを対向させ、接合作業温度Ｔ０＝７００℃で溶解させたＡｇろう材１２を浸入させ接合した。互いの被接合面ａ、ｂの洗浄は、以下の比較例、実施例で同様である。この条件は、Ｔ０＞Ｔ２となる。
【００３０】
結果を表５に示す。両接合面ａ、ｂに溶解したＡｇろう材１２を毛細管現象によって浸入させるようにして接合しているため、気孔の数がＤ２、温度上昇特性がｃ〜ｄであり、不合格であった。これは、被接合面ａが十分に濡れず、接合している部分が少なかったためである。
【００３１】
（実施例１）
実施例１では、Ａｇ−酸化物系接点としてＡｇ−１０％Ｓｎ酸化物を用い、Ｃｕ台金に接合させた。Ｃｕ台金には、５０％Ａｇ−３４％Ｃｕ−１６％Ｚｎ合金（Ｂ８合金）を溶解させ、あらかじめ被覆合金による被膜１１を設けている。Ｂ８合金の液相線温度Ｔ１は、７７５℃である。Ａｇろう材１２は、液相線温度Ｔ２＝６５２℃の５６％Ａｇ−２２％Ｃｕ−１７％Ｚｎ−５％Ｓｎ合金（Ａ６合金）を用い、被接合面ａと被接合面ｂとを重ね合わせ、その間隙にＡ６合金を挿入し、接合作業温度Ｔ０＝７００℃で溶解させ接合した。
【００３２】
この結果、接合特性はＢ〜Ａ、温度上昇特性はｂ１であり、良好な接合を示した。この条件は、Ｔ１＞Ｔ０＞Ｔ２となる。このため、被接合面ａに形成された被膜１１は、接合作業温度Ｔ０で溶解したり流れ落ちたりせず、被接合面ａに残存し、良質な接合特性を示した。
【００３３】
Ａｇ−１０％Ｓｎ酸化物接点への被膜１１の形成は、接合前にあらかじめ設けておくのが最もよい。また、Ａｇ−１０％Ｓｎ酸化物接点の被接合面ａに、Ｂ８合金を接触させておき、溶解させた後、Ｃｕ台金の被接合面ｂを重ね合わせて接合してもよい。また別の方法として、重ね合わせた互いの被接合面ａ、ｂ間に、加熱初期段階で被膜１１が形成されるようにし、加熱後期段階でＡｇろう材１２が溶解するようにしてもよい。この場合、Ｃｕ台金の被接合面ｂにも被覆合金が供給されるが、接合特性に大きく影響を与えるものではない。
【００３４】
（比較例２）
Ａｇ−酸化物系接点としてＡｇ−１０％Ｓｎ酸化物を用い、Ｃｕ台金に接合させた。Ｃｕ台金には、５０％Ａｇ−２０％Ｃｕ−２８％Ｚｎ−２％Ｎｉ合金（Ｂ９合金）を溶解させ、あらかじめ被膜１１を設けている。Ｂ９合金の液相線温度Ｔ１は、７５０℃である。Ａｇろう材１２は、液相線温度Ｔ２＝７６６℃の３０％Ａｇ−３８％Ｃｕ−３２％Ｚｎ合金（Ｂ２３合金）を用い、被接合面ａと被接合面ｂとを重ね合わせ、その間隙にＢ２３合金を挿入し、接合作業温度Ｔ０＝８２０℃で溶解させ接合した。
【００３５】
この結果、接合特性はＢ〜Ｄ１、温度上昇特性はｂ２であり、不合格であった。Ｔ２＞Ｔ１のため、接合時に被覆合金が流出した。
【００３６】
（実施例２、３）
実施例２では、Ａｇ−酸化物系接点としてＡｇ−３％Ｓｎ酸化物を用い、Ｃｕ台金に接合させた。Ｃｕ台金には、５０％Ａｇ−３４％Ｃｕ−１６％Ｚｎ合金（Ｂ８合金）を溶解させ、あらかじめ被膜１１を設けている。Ｂ８合金の液相線温度Ｔ１は、７７５℃である。Ａｇろう材１２は、液相線温度Ｔ２＝６５２℃の５６％Ａｇ−２２％Ｃｕ−１７％Ｚｎ−５％Ｓｎ合金（Ａ６合金）を用い、被接合面ａと被接合面ｂとを重ね合わせ、その間隙にＡ６合金を挿入し、接合作業温度Ｔ０＝７００℃で溶解させ接合した。
【００３７】
実施例３では、Ａｇ−酸化物系接点としてＡｇ−２０％Ｓｎ酸化物を用い、Ｃｕ台金に接合させた。被覆合金、Ａｇろう材１２は、実施例２と同様である。
【００３８】
この結果、実施例２では接合特性がＡ、温度上昇特性がａ、実施例３では接合特性がＣ、温度上昇特性がｃであり、いずれも合格であった。
【００３９】
なお、Ｓｎ酸化物が３％未満の接点では、他の特性として耐溶着特性が劣るので、遮断器に用いることは好ましくない。また、Ｓｎ酸化物が２０％を超えるものでは、接点として接触抵抗が上昇するので好ましくない。
【００４０】
（比較例３）
比較例３では、Ａｇ−酸化物系接点としてＡｇ−１０％Ｉｎ酸化物を用い、Ｃｕ台金に接合させた。Ｃｕ台金に被膜１１は形成せず、Ａｇろう材１２としてＡ４合金を用いた。４５％Ａｇ−２７％Ｃｕ−２５％Ｚｎ−３％Ｎｉであり、液相線温度Ｔ２が６６７℃である。接合作業温度Ｔ０は、７００℃である。この結果、Ｔ０＞Ｔ２となり、接合特性がＤ１、温度上昇特性がｃ〜ｄであり、不合格であった。
【００４１】
（実施例４）
実施例４では、Ａｇ−酸化物系接点としてＡｇ−１０％Ｉｎ酸化物を用い、Ｃｕ台金に接合させた。Ｃｕ台金には、４０％Ａｇ−３０％Ｃｕ−２８％Ｚｎ−２％Ｎｉ合金（Ｂ１４合金）を溶解させ、あらかじめ被膜１１を設けている。Ｂ１４合金の液相線温度Ｔ１は、７８０℃である。Ａｇろう材１２は、液相線温度Ｔ２＝７１０℃の６３％Ａｇ−２７％Ｃｕ−１０％Ｉｎ合金（Ｂ５合金）を用い、被接合面ａと被接合面ｂとを重ね合わせ、その間隙にＢ５合金を挿入し、接合作業温度Ｔ０＝７４０℃で溶解させ接合した。
【００４２】
この結果、接合特性はＡ、温度上昇特性はｂ１であり、良好な接合を示した。この条件は、Ｔ１＞Ｔ０＞Ｔ２となる。
【００４３】
（比較例４）
比較例４では、Ａｇ−酸化物系接点としてＡｇ−１０％Ｉｎ酸化物を用い、Ｃｕ台金に接合させた。Ｃｕ台金には、３０％Ａｇ−３８％Ｃｕ−２７％Ｚｎ−５％Ｉｎ合金（Ｂ２０合金）を溶解させ、あらかじめ被膜１１を設けている。Ｂ２０合金の液相線温度Ｔ１は、７５５℃である。Ａｇろう材１２は、液相線温度Ｔ２＝７７５℃の５０％Ａｇ−３４％Ｃｕ−１６％Ｚｎ合金（Ｂ８合金）を用い、被接合面ａと被接合面ｂとを重ね合わせ、その間隙にＢ８合金を挿入し、接合作業温度Ｔ０＝８２０℃で溶解させ接合した。
【００４４】
この結果、接合特性はＣ〜Ｄ１、温度上昇特性はｃであり、不合格であった。Ｔ１＜Ｔ０＞Ｔ２となり、接合時に被覆合金が流出した。
【００４５】
（比較例５）
比較例５では、Ａｇ−酸化物系接点としてＡｇ−（７％Ｉｎ＋６％Ｓｎ）酸化物を用い、Ｃｕ台金に接合させた。Ｃｕ台金に被膜１１は形成せず、Ａｇろう材１２としてＡ３合金を用いた。４５％Ａｇ−２５％Ｃｕ−２５％Ｚｎ−５％Ｉｎであり、液相線温度Ｔ２が６９０℃である。接合作業温度Ｔ０は、６９０℃である。この結果、Ｔ０＞Ｔ２となり、互いの被接合面ａ、ｂが十分に濡れず、接合特性がＤ１〜Ｄ２、温度上昇特性がｃ〜ｄであり、不合格であった。
【００４６】
（実施例５）
実施例５では、Ａｇ−酸化物系接点としてＡｇ−（７％Ｉｎ＋６％Ｓｎ）酸化物を用い、Ｃｕ台金に接合させた。Ｃｕ台金には、４０％Ａｇ−４０％Ｃｕ−２０％Ｚｎ合金（Ｂ１５合金）を溶解させ、あらかじめ被膜１１を設けている。Ｂ１５合金の液相線温度Ｔ１は、７９５℃である。Ａｇろう材１２は、液相線温度Ｔ２＝６９８℃の６２％Ａｇ−２３％Ｃｕ−１５％Ｚｎ合金（Ａ８合金）を用い、被接合面ａと被接合面ｂとを重ね合わせ、その間隙にＡ８合金を挿入し、接合作業温度Ｔ０＝７５０℃で溶解させ接合した。
【００４７】
この結果、接合特性はＢ、温度上昇特性はｂ１であり、良好な接合を示した。この条件は、Ｔ１＞Ｔ０＞Ｔ２となる。
【００４８】
（比較例６）
比較例６では、Ａｇ−酸化物系接点としてＡｇ−（７％Ｉｎ＋６％Ｓｎ）酸化物を用い、Ｃｕ台金に接合させた。Ｃｕ台金には、２５％Ａｇ−４０％Ｃｕ−３４％Ｚｎ−１％Ｓｎ合金（Ｂ２７合金）を溶解させ、あらかじめ被膜１１を設けている。Ｂ２７合金の液相線温度Ｔ１は、７８７℃である。Ａｇろう材１２は、液相線温度Ｔ２＝７６６℃の３０％Ａｇ−３８％Ｃｕ−３２％Ｚｎ合金（Ｂ２３合金）を用い、被接合面ａと被接合面ｂとを重ね合わせ、その間隙にＢ２３合金を挿入し、接合作業温度Ｔ０＝９２０℃で溶解させ接合した。
【００４９】
この結果、接合特性はＣ〜Ｄ１、温度上昇特性はｃであり、不合格であった。Ｔ１＜Ｔ０＞Ｔ２となり、接合時に被覆合金が流出した。
【００５０】
ここで、Ｔ１−Ｔ２＝２１℃と温度差が僅かであることから、Ａｇろう材１２が溶解したとき、被膜１１が熱的影響を受け、よい接合状態が得られなかった。このため、Ｔ１とＴ２の温度差は、３０℃以上が好ましい。
【００５１】
（比較例７）
比較例７では、Ａｇ−酸化物系接点としてＡｇ−（７％Ｉｎ＋６％Ｓｎ）酸化物を用い、Ｃｕ台金に接合させた。Ｃｕ台金には、３０％Ａｇ−３８％Ｃｕ−３２％Ｚｎ合金（Ｂ２３合金）を溶解させ、あらかじめ被膜１１を設けている。Ｂ２３合金の液相線温度Ｔ１は、７６６℃である。Ａｇろう材１２は、液相線温度Ｔ２＝７５０℃の５０％Ａｇ−２０％Ｃｕ−２８％Ｚｎ−２％Ｉｎ（合金Ｂ９合金）を用い、被接合面ａと被接合面ｂとを重ね合わせ、その間隙にＢ９合金を挿入し、接合作業温度Ｔ０＝７８０℃で溶解させ接合した。
【００５２】
この結果、接合特性はＣ〜Ｄ１、温度上昇特性はｃであり、不合格であった。Ｔ１＜Ｔ０＞Ｔ２となり、接合時に被覆合金が流出した。
【００５３】
（実施例６）
実施例６では、Ａｇ−酸化物系接点としてＡｇ−（２％Ｉｎ＋１％Ｓｎ）酸化物を用い、Ｃｕ台金に接合させた。Ｃｕ台金には、５０％Ａｇ−３４％Ｃｕ−１６％Ｚｎ合金（Ｂ８合金）を溶解させ、あらかじめ被膜１１を設けている。Ｂ８合金の液相線温度Ｔ１は、７７５℃である。Ａｇろう材１２は、液相線温度Ｔ２＝６５２℃の５６％Ａｇ−２２％Ｃｕ−１７％Ｚｎ−５％Ｉｎ合金（Ａ６合金）を用い、被接合面ａと被接合面ｂとを重ね合わせ、その間隙にＡ６合金を挿入し、接合作業温度Ｔ０＝７００℃で溶解させ接合した。
【００５４】
この結果、接合特性はＡ、温度上昇特性はａであり、良好な接合を示した。この条件は、Ｔ１＞Ｔ０＞Ｔ２となる。なお、接点として、Ｉｎ酸化物とＳｎ酸化物の合計量が３％未満では、遮断器として耐溶着性の点で好ましくない。
【００５５】
（実施例７）
実施例７では、Ａｇ−酸化物系接点としてＡｇ−（１２％Ｉｎ＋８％Ｓｎ）酸化物を用い、Ｃｕ台金に接合させた。Ｃｕ台金に設ける被膜１１、Ａｇろう材１２、接合作業温度Ｔ０は、実施例６と同様である。
【００５６】
この結果、接合特性はＣ、温度上昇特性はｃであり、良好な接合を示した。この条件は、Ｔ１＞Ｔ０＞Ｔ２となる。このようなことから、Ｔ１≧Ｔ２＋３０の条件では、良好な接合を示すことがわかった。
【００５７】
上記実施例の遮断器接点の接合方法によれば、Ｔ１＞Ｔ０＞Ｔ２とするとともに、Ｔ１≧Ｔ２＋３０℃としているので、Ａｇ−酸化物系接点とＣｕ台金との接合特性を優れたものとすることができる。
【００５８】
（変形例）
表１から選択した各合金で、Ｔ１＞Ｔ０＞Ｔ２とするとともに、Ｔ１≧Ｔ２＋３０℃となるような組み合わせを用いることにより、接合特性の優れた接合方法を得ることができる。
【表１】
【表４】
【表５】
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施例に係るＡｇ−酸化物接点を搭載した遮断器を示す概略図。
【図２】本発明の実施例に係るＡｇ−酸化物接点とＣｕ台金との接合部を説明する拡大図。
【図３】本発明の実施例に係るＡｇ−酸化物接点とＣｕ台金との接合方法を説明する拡大図。
【符号の説明】
【００６０】
１ 固定側接点
２ 上部導体
３ 可動側接点
４ 下部導体アーム
５ 下部導体
６ ピン
７ 引き外しばね
８ アークホーン
９ アークシュート
１０ マグネットコイル
１１ 被膜
１２ Ａｇろう材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ａｇ−酸化物系接点を搭載した高速度で開閉する遮断器接点の接合方法に係り、特に接合部の接合特性を向上し得る遮断器接点の接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
開閉速度１ｍ／ｓ以上の高速度で開閉する遮断器では、大電流遮断特性が要求されるため耐溶着性、耐アーク消耗性、低接触抵抗特性などが接点に対する重要な要求要件となっている。これらの要求をバランスよく維持するために、接点にＳｎ酸化物、Ｉｎ酸化物、ＳｎＩｎ酸化物などの酸化物を所定量含有するＡｇ−酸化物系接点が利用されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
しかしながら、一般に酸化物と金属とは濡れ性が十分でないため、Ａｇ−酸化物系接点において、フラックスの作用を活用してもろう付け性は悪く、接合界面に気孔が発生することがある。気孔が発生すると、大電流を通電したり遮断した場合、接合面から接点が剥がれたり脱落することがある。このような状態に到らなくても電気回路の抵抗が増大するので、温度上昇を招き好ましくない。高速度の遮断器として最適の接点材料、Ａｇろう材、フラックスの選択などを行っても、接触抵抗に起因する温度上昇特性の観点からは未だ十分な状態とはなっていないのが実情である。
【０００４】
遮断器に搭載される接点材料では、大電流遮断特性の向上を目的とした合金としてＡｇ−ＷＣ系接点、Ａｇ−Ｗ系接点が知られており、これらの接点では耐アーク消耗性に効果を発揮している。しかしながら、温度上昇特性に難点が見られる。更に、Ａｇ−酸化物系接点も知られているが、上述のようにろう付け性に難点が見られる。
【０００５】
一方、Ａｇ−酸化物系接点の接合のためのＡｇろう材では、接点と接点との接合部分、接点と導体との接合部分などにＡｇ−７２％Ｃｕ共晶Ａｇろう材、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｚｎなどを含むＡｇろう材が多用されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
Ａｇ−酸化物系接点の接合のためのフラックス材としては、接点と接点との接合部分、接点と導体との接合部分などに、硼酸、弗化カリウム、硼酸塩などが単独または複合して多用されている。
【特許文献１】特開平７−１１４８４８号公報
【特許文献２】特開２００２−３６１４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば２０ｋＡ以上の大電流を遮断する高速度の遮断器用接点材料としては、Ｓｎ酸化物、Ｉｎ酸化物、ＳｎＩｎ酸化物のいずれかを３〜２０重量％含むＡｇ−酸化物系接点が選択される。Ｓｎ酸化物を主体とするＡｇ−Ｓｎ酸化物系接点では耐アーク消耗性に優位性を持つ傾向にあり、Ｉｎ酸化物を主体とするＡｇ−Ｉｎ酸化物系接点では温度上昇特性に優位性を持つ傾向にある。ここでは、Ａｇ−Ｓｎ酸化物系接点、Ａｇ−Ｉｎ酸化物系接点、Ａｇ−ＳｎＩｎ酸化物系接点を総称してＡｇ−酸化物系接点とする。なお、Ｃｄ酸化物を主体とするＡｇ−Ｃｄ酸化物系接点では、接触抵抗特性、温度上昇特性の両立に優位性をもつが最近の環境問題からその取扱に注意を要するので、接点に含有する酸化物から除外する。
【０００８】
Ａｇ−酸化物系接点と台金との接合では、対向した酸化物系接点とＣｕ台金との間にＡｇ−７２％Ｃｕ合金、ＡｇＣｕ−１０％Ｓｎ合金、ＡｇＣｕ−１４〜３５％Ｚｎ合金、ＡｇＣｕ−１５〜３０％Ｚｎ−３〜５％Ｓｎ合金などのＡｇろう材を配置または流し込んでＡｇろう材を溶融させ接合している。接合後の断面を観察すると、Ｃｕ台金面はＡｇろう材で十分に濡れているが、酸化物系接点の接合面は局部的に濡れていない部分があり気孔が残存している。
【０００９】
このように最適の接点系と最適のＡｇろう材系を組み合わせているが、耐アーク消耗性と温度上昇特性とは両立せず、十分に温度上昇を抑えることができず、その特性にバラツキが見られている。温度上昇特性のバラツキは、Ａｇ−酸化物系接点とＣｕ台金との接合部に発生する気孔の数などに依存している。そこで高速度で開閉を行うＡｇ−酸化物系接点を搭載した遮断器の大電流遮断特性に関与する接合性の改善が課題として挙げられている。
【００１０】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、Ａｇ−酸化物系接点とＣｕ台金との接合部分において、気孔の発生数を低減させ、大電流遮断特性を改善し得る高速度の遮断器接点の接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の遮断器接点の接合方法は、Ａｇ−酸化物系接点をＣｕ台金に接合する遮断器接点の接合方法において、前記Ａｇ−酸化物系接点の被接合面に、Ｓｎ、Ｉｎの少なくとも１つを含むＺｎ、Ｃｕ、Ａｇからなる被覆合金を溶解させて被膜を設け、前記被膜を設けた前記Ａｇ−酸化物系接点と前記Ｃｕ台金の被接合面間を、前記被覆合金よりも液相線温度の低いＺｎ、Ｓｎ、Ｉｎの少なくとも１つを含むＣｕとＡｇとからなるＡｇろう材を溶解させて接合することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、Ａｇ−酸化物系接点とＣｕ台金とをＡｇろう材によって接合する接合部分において、気孔の発生数を低減させることができ、大電流遮断特性を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明のＡｇ−酸化物系接点を搭載した遮断器接点の接合方法を説明する。
【００１４】
先ず、高速度開閉の遮断器の例を図１に示す。この遮断器は、電鉄変電所、製鉄工場、化学工場などの整流器、直流発電機を電源とする直流回路に用いられ、過電流などの異常電流を高速で遮断し、負荷機器の損傷を防止するために使用される。
【００１５】
図１に示すように、Ａｇ−酸化物系からなる固定側接点１は一方の電路となる上部導体２端に固定され、これと接離するＡｇ−酸化物系からなる可動側接点３は下部導体アーム４の一方端に固定されている。下部導体アーム４の他方端には、他方の電路となる下部導体５がピン６で連結されている。下部導体アーム４の中間部には、図示しない投入ばねで閉路した接点１、３を高速で開路させる引き外しばね７が設けられている。また、アークを消弧させるためのアークホーン８、アークシュート９、マグネットコイル１０などが設けられている。
【００１６】
次に、固定側接点１と上部導体２との接合を図２、図３を参照して説明する。なお、可動側も同様に接合される。
【００１７】
図２に示すように、Ｓｎ酸化物、Ｉｎ酸化物、ＳｎＩｎ酸化物のいずれかを含み残部がＡｇを主成分とするＡｇ−酸化物系の固定側接点１（被接合体Ａ）の被接合面がａであり、これと接合される上部導体２（被接合体Ｂ）の被接合面がｂである。被接合体Ｂは、Ｃｕからなり固定側接点１を接合する台金（Ｃｕ台金）となる。
【００１８】
接合には、図３に示すように、先ず、固定側接点１（被接合体Ａ）の被接合面ａに、Ｓｎ、Ｉｎの少なくとも１つを含むＺｎ、Ａｇ、Ｃｕを混合した被覆合金を溶解させて被膜１１を設ける。これは、金属との濡れ性が劣るＡｇ−酸化物系接点の被接合面ａを接合し易いようにするものである。次に、上部導体２（被接合体Ｂ）の被接合面ｂにＺｎ、Ｓｎ、Ｉｎの少なくとも１つを含むＡｇ−Ｃｕろう材（１２）を配置し、溶解させて互いの接合面ａ、ｂを接合させる。以下、Ａｇ−Ｃｕろう材（１２）を、単にＡｇろう材１２と称す。
【００１９】
ここで、被覆合金の液相線温度をＴ１とし、Ａｇろう材１２の液相線温度をＴ２とすると、Ｔ１＞Ｔ２の条件とする。液相線温度は、表１の合金の組み合わせから選択するものとする。Ａグループ６００℃台（６５２〜６９８℃）、Ｂグループ７００℃台（７００〜７９５℃）、Ｃグループ８００℃台（８００〜８９３℃）に分けており、各グループには、Ａ１、Ａ２…、Ｂ１、Ｂ２…、Ｃ１、Ｃ２…と合金番号を付け、所定合金を選択する。被覆合金の形成は、予めＡｇ−酸化物系接点を加熱して設け、一旦室温に冷却してもよく、またＡｇ−酸化物系接点の加熱中でＡｇろう材１２を挿入する直前であってもよい。
【００２０】
接合作業時の作業性の観点から、被覆合金の液相線温度Ｔ１は、Ａｇろう材１２の液相線温度Ｔ２よりも３０℃以上高くすると好ましい（Ｔ１≧Ｔ２＋３０℃）。Ｔ１とＴ２の温度差が３０℃未満では、加熱時に被覆合金による被膜１１とＡｇろう材１２とが早期に一体化したり、被覆合金が被接合部分ａ、ｂから流れ出したり、Ａｇ−酸化物系接点がＣｕ台金上で移動したり、落下するので好ましくない。即ち、Ａｇろう材１２溶解時にＡｇ−酸化物系接点がＣｕ台金上で移動しない程度に被覆合金の液相線温度を高くする。
【００２１】
また、被覆合金にＳｎ、Ｉｎが含有される場合には、ＳｎとＩｎのいずれかまたは両者の合計が１０％以下が好ましい。１０％を超えると、液相線温度の条件であるＴ１≧Ｔ２＋３０℃を維持させるために、Ａｇろう材１２の選択幅が狭くなるとともに、必要以上に接合作業温度を低下させなければならず、接合強度の低下を招くことになる。好適な接合作業温度をＴ０とすると、Ｔ１≧Ｔ２＋３０℃を維持し、Ｔ１＞Ｔ０＞Ｔ２が接合作業を容易とする。ＳｎとＩｎの合計が０％を含む１０％以下は、表１のＡ４合金、Ａ７合金が該当する。
【００２２】
Ｚｎにおいては、ＺｎはＳｎ、Ｉｎよりも蒸気圧が著しく大であるという短所があり、接合部が冷却固化した後、接合部内にＺｎ蒸気が気孔として残存し易くなる。このため、３５％以下が好ましい。
【００２３】
Ａｇろう材１２においては、Ｚｎ成分がＡｇ−酸化物系接点との濡れ性の改善に寄与する。しかしながら、上述したように３５％を超えると、冷却固化後の接合部内に多数の気孔を残存させ、温度上昇特性を低下させるので好ましくない。
【００２４】
次に、評価方法について説明する。
【００２５】
幅１４ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの一対のＡｇ−酸化物系接点を２５ｋＡ単相遮断器に搭載し、電流５ｋＡを通電し、３０００回開閉した。開閉後、接触圧力４０ｋｇとし、温度上昇特性と接合特性とを求めた。評価数は３個とし、ばらつきの範囲を示すため、最大値と最小値を求めた。
【００２６】
（接合特性）
接合特性は、Ａｇ−酸化物系接点（被接合体Ａ）とＣｕ台金（被接合体Ｂ）との接合部分を、倍率５０倍の金属顕微鏡で観察し、３０ｍｍの辺の接合部分の気孔の数を測定した。判定を表２に示す。
【表２】
【００２７】
（温度上昇特性）
温度上昇特性は、Ａｇ−酸化物系接点（被接合体Ａ）とＣｕ台金（被接合体Ｂ）との接合部分の温度変化を、非接触式の赤外線温度計で測定した。５ｋＡ通電時の最高上昇温度から室温を差し引いた温度上昇値を求めた。判定を表３に示す。
【表３】
【実施例】
【００２８】
（比較例１）
表４に示すように、比較例１では、Ａｇ−酸化物系接点としてＡｇ−１０％Ｓｎ酸化物を用い、Ｃｕ台金に接合した。被覆合金は用いず、Ａｇろう材１２として表１に示すＡ６合金を用いた。５６％Ａｇ−２２％Ｃｕ−１７％Ｚｎ−５％Ｓｎであり、液相線温度Ｔ２が６５２℃となる。
【００２９】
Ａｇ−１０％Ｓｎ酸化物接点の被接合面ａとＣｕ台金の被接合面ｂとをソルベントで洗浄した後、互いの被接合面ａ、ｂを対向させ、接合作業温度Ｔ０＝７００℃で溶解させたＡｇろう材１２を浸入させ接合した。互いの被接合面ａ、ｂの洗浄は、以下の比較例、実施例で同様である。この条件は、Ｔ０＞Ｔ２となる。
【００３０】
結果を表５に示す。両接合面ａ、ｂに溶解したＡｇろう材１２を毛細管現象によって浸入させるようにして接合しているため、気孔の数がＤ２、温度上昇特性がｃ〜ｄであり、不合格であった。これは、被接合面ａが十分に濡れず、接合している部分が少なかったためである。
【００３１】
（実施例１）
実施例１では、Ａｇ−酸化物系接点としてＡｇ−１０％Ｓｎ酸化物を用い、Ｃｕ台金に接合させた。Ｃｕ台金には、５０％Ａｇ−３４％Ｃｕ−１６％Ｚｎ合金（Ｂ８合金）を溶解させ、あらかじめ被覆合金による被膜１１を設けている。Ｂ８合金の液相線温度Ｔ１は、７７５℃である。Ａｇろう材１２は、液相線温度Ｔ２＝６５２℃の５６％Ａｇ−２２％Ｃｕ−１７％Ｚｎ−５％Ｓｎ合金（Ａ６合金）を用い、被接合面ａと被接合面ｂとを重ね合わせ、その間隙にＡ６合金を挿入し、接合作業温度Ｔ０＝７００℃で溶解させ接合した。
【００３２】
この結果、接合特性はＢ〜Ａ、温度上昇特性はｂ１であり、良好な接合を示した。この条件は、Ｔ１＞Ｔ０＞Ｔ２となる。このため、被接合面ａに形成された被膜１１は、接合作業温度Ｔ０で溶解したり流れ落ちたりせず、被接合面ａに残存し、良質な接合特性を示した。
【００３３】
Ａｇ−１０％Ｓｎ酸化物接点への被膜１１の形成は、接合前にあらかじめ設けておくのが最もよい。また、Ａｇ−１０％Ｓｎ酸化物接点の被接合面ａに、Ｂ８合金を接触させておき、溶解させた後、Ｃｕ台金の被接合面ｂを重ね合わせて接合してもよい。また別の方法として、重ね合わせた互いの被接合面ａ、ｂ間に、加熱初期段階で被膜１１が形成されるようにし、加熱後期段階でＡｇろう材１２が溶解するようにしてもよい。この場合、Ｃｕ台金の被接合面ｂにも被覆合金が供給されるが、接合特性に大きく影響を与えるものではない。
【００３４】
（比較例２）
Ａｇ−酸化物系接点としてＡｇ−１０％Ｓｎ酸化物を用い、Ｃｕ台金に接合させた。Ｃｕ台金には、５０％Ａｇ−２０％Ｃｕ−２８％Ｚｎ−２％Ｎｉ合金（Ｂ９合金）を溶解させ、あらかじめ被膜１１を設けている。Ｂ９合金の液相線温度Ｔ１は、７５０℃である。Ａｇろう材１２は、液相線温度Ｔ２＝７６６℃の３０％Ａｇ−３８％Ｃｕ−３２％Ｚｎ合金（Ｂ２３合金）を用い、被接合面ａと被接合面ｂとを重ね合わせ、その間隙にＢ２３合金を挿入し、接合作業温度Ｔ０＝８２０℃で溶解させ接合した。
【００３５】
この結果、接合特性はＢ〜Ｄ１、温度上昇特性はｂ２であり、不合格であった。Ｔ２＞Ｔ１のため、接合時に被覆合金が流出した。
【００３６】
（実施例２、３）
実施例２では、Ａｇ−酸化物系接点としてＡｇ−３％Ｓｎ酸化物を用い、Ｃｕ台金に接合させた。Ｃｕ台金には、５０％Ａｇ−３４％Ｃｕ−１６％Ｚｎ合金（Ｂ８合金）を溶解させ、あらかじめ被膜１１を設けている。Ｂ８合金の液相線温度Ｔ１は、７７５℃である。Ａｇろう材１２は、液相線温度Ｔ２＝６５２℃の５６％Ａｇ−２２％Ｃｕ−１７％Ｚｎ−５％Ｓｎ合金（Ａ６合金）を用い、被接合面ａと被接合面ｂとを重ね合わせ、その間隙にＡ６合金を挿入し、接合作業温度Ｔ０＝７００℃で溶解させ接合した。
【００３７】
実施例３では、Ａｇ−酸化物系接点としてＡｇ−２０％Ｓｎ酸化物を用い、Ｃｕ台金に接合させた。被覆合金、Ａｇろう材１２は、実施例２と同様である。
【００３８】
この結果、実施例２では接合特性がＡ、温度上昇特性がａ、実施例３では接合特性がＣ、温度上昇特性がｃであり、いずれも合格であった。
【００３９】
なお、Ｓｎ酸化物が３％未満の接点では、他の特性として耐溶着特性が劣るので、遮断器に用いることは好ましくない。また、Ｓｎ酸化物が２０％を超えるものでは、接点として接触抵抗が上昇するので好ましくない。
【００４０】
（比較例３）
比較例３では、Ａｇ−酸化物系接点としてＡｇ−１０％Ｉｎ酸化物を用い、Ｃｕ台金に接合させた。Ｃｕ台金に被膜１１は形成せず、Ａｇろう材１２としてＡ４合金を用いた。４５％Ａｇ−２７％Ｃｕ−２５％Ｚｎ−３％Ｎｉであり、液相線温度Ｔ２が６６７℃である。接合作業温度Ｔ０は、７００℃である。この結果、Ｔ０＞Ｔ２となり、接合特性がＤ１、温度上昇特性がｃ〜ｄであり、不合格であった。
【００４１】
（実施例４）
実施例４では、Ａｇ−酸化物系接点としてＡｇ−１０％Ｉｎ酸化物を用い、Ｃｕ台金に接合させた。Ｃｕ台金には、４０％Ａｇ−３０％Ｃｕ−２８％Ｚｎ−２％Ｎｉ合金（Ｂ１４合金）を溶解させ、あらかじめ被膜１１を設けている。Ｂ１４合金の液相線温度Ｔ１は、７８０℃である。Ａｇろう材１２は、液相線温度Ｔ２＝７１０℃の６３％Ａｇ−２７％Ｃｕ−１０％Ｉｎ合金（Ｂ５合金）を用い、被接合面ａと被接合面ｂとを重ね合わせ、その間隙にＢ５合金を挿入し、接合作業温度Ｔ０＝７４０℃で溶解させ接合した。
【００４２】
この結果、接合特性はＡ、温度上昇特性はｂ１であり、良好な接合を示した。この条件は、Ｔ１＞Ｔ０＞Ｔ２となる。
【００４３】
（比較例４）
比較例４では、Ａｇ−酸化物系接点としてＡｇ−１０％Ｉｎ酸化物を用い、Ｃｕ台金に接合させた。Ｃｕ台金には、３０％Ａｇ−３８％Ｃｕ−２７％Ｚｎ−５％Ｉｎ合金（Ｂ２０合金）を溶解させ、あらかじめ被膜１１を設けている。Ｂ２０合金の液相線温度Ｔ１は、７５５℃である。Ａｇろう材１２は、液相線温度Ｔ２＝７７５℃の５０％Ａｇ−３４％Ｃｕ−１６％Ｚｎ合金（Ｂ８合金）を用い、被接合面ａと被接合面ｂとを重ね合わせ、その間隙にＢ８合金を挿入し、接合作業温度Ｔ０＝８２０℃で溶解させ接合した。
【００４４】
この結果、接合特性はＣ〜Ｄ１、温度上昇特性はｃであり、不合格であった。Ｔ１＜Ｔ０＞Ｔ２となり、接合時に被覆合金が流出した。
【００４５】
（比較例５）
比較例５では、Ａｇ−酸化物系接点としてＡｇ−（７％Ｉｎ＋６％Ｓｎ）酸化物を用い、Ｃｕ台金に接合させた。Ｃｕ台金に被膜１１は形成せず、Ａｇろう材１２としてＡ３合金を用いた。４５％Ａｇ−２５％Ｃｕ−２５％Ｚｎ−５％Ｉｎであり、液相線温度Ｔ２が６９０℃である。接合作業温度Ｔ０は、６９０℃である。この結果、Ｔ０＞Ｔ２となり、互いの被接合面ａ、ｂが十分に濡れず、接合特性がＤ１〜Ｄ２、温度上昇特性がｃ〜ｄであり、不合格であった。
【００４６】
（実施例５）
実施例５では、Ａｇ−酸化物系接点としてＡｇ−（７％Ｉｎ＋６％Ｓｎ）酸化物を用い、Ｃｕ台金に接合させた。Ｃｕ台金には、４０％Ａｇ−４０％Ｃｕ−２０％Ｚｎ合金（Ｂ１５合金）を溶解させ、あらかじめ被膜１１を設けている。Ｂ１５合金の液相線温度Ｔ１は、７９５℃である。Ａｇろう材１２は、液相線温度Ｔ２＝６９８℃の６２％Ａｇ−２３％Ｃｕ−１５％Ｚｎ合金（Ａ８合金）を用い、被接合面ａと被接合面ｂとを重ね合わせ、その間隙にＡ８合金を挿入し、接合作業温度Ｔ０＝７５０℃で溶解させ接合した。
【００４７】
この結果、接合特性はＢ、温度上昇特性はｂ１であり、良好な接合を示した。この条件は、Ｔ１＞Ｔ０＞Ｔ２となる。
【００４８】
（比較例６）
比較例６では、Ａｇ−酸化物系接点としてＡｇ−（７％Ｉｎ＋６％Ｓｎ）酸化物を用い、Ｃｕ台金に接合させた。Ｃｕ台金には、２５％Ａｇ−４０％Ｃｕ−３４％Ｚｎ−１％Ｓｎ合金（Ｂ２７合金）を溶解させ、あらかじめ被膜１１を設けている。Ｂ２７合金の液相線温度Ｔ１は、７８７℃である。Ａｇろう材１２は、液相線温度Ｔ２＝７６６℃の３０％Ａｇ−３８％Ｃｕ−３２％Ｚｎ合金（Ｂ２３合金）を用い、被接合面ａと被接合面ｂとを重ね合わせ、その間隙にＢ２３合金を挿入し、接合作業温度Ｔ０＝９２０℃で溶解させ接合した。
【００４９】
この結果、接合特性はＣ〜Ｄ１、温度上昇特性はｃであり、不合格であった。Ｔ１＜Ｔ０＞Ｔ２となり、接合時に被覆合金が流出した。
【００５０】
ここで、Ｔ１−Ｔ２＝２１℃と温度差が僅かであることから、Ａｇろう材１２が溶解したとき、被膜１１が熱的影響を受け、よい接合状態が得られなかった。このため、Ｔ１とＴ２の温度差は、３０℃以上が好ましい。
【００５１】
（比較例７）
比較例７では、Ａｇ−酸化物系接点としてＡｇ−（７％Ｉｎ＋６％Ｓｎ）酸化物を用い、Ｃｕ台金に接合させた。Ｃｕ台金には、３０％Ａｇ−３８％Ｃｕ−３２％Ｚｎ合金（Ｂ２３合金）を溶解させ、あらかじめ被膜１１を設けている。Ｂ２３合金の液相線温度Ｔ１は、７６６℃である。Ａｇろう材１２は、液相線温度Ｔ２＝７５０℃の５０％Ａｇ−２０％Ｃｕ−２８％Ｚｎ−２％Ｉｎ（合金Ｂ９合金）を用い、被接合面ａと被接合面ｂとを重ね合わせ、その間隙にＢ９合金を挿入し、接合作業温度Ｔ０＝７８０℃で溶解させ接合した。
【００５２】
この結果、接合特性はＣ〜Ｄ１、温度上昇特性はｃであり、不合格であった。Ｔ１＜Ｔ０＞Ｔ２となり、接合時に被覆合金が流出した。
【００５３】
（実施例６）
実施例６では、Ａｇ−酸化物系接点としてＡｇ−（２％Ｉｎ＋１％Ｓｎ）酸化物を用い、Ｃｕ台金に接合させた。Ｃｕ台金には、５０％Ａｇ−３４％Ｃｕ−１６％Ｚｎ合金（Ｂ８合金）を溶解させ、あらかじめ被膜１１を設けている。Ｂ８合金の液相線温度Ｔ１は、７７５℃である。Ａｇろう材１２は、液相線温度Ｔ２＝６５２℃の５６％Ａｇ−２２％Ｃｕ−１７％Ｚｎ−５％Ｉｎ合金（Ａ６合金）を用い、被接合面ａと被接合面ｂとを重ね合わせ、その間隙にＡ６合金を挿入し、接合作業温度Ｔ０＝７００℃で溶解させ接合した。
【００５４】
この結果、接合特性はＡ、温度上昇特性はａであり、良好な接合を示した。この条件は、Ｔ１＞Ｔ０＞Ｔ２となる。なお、接点として、Ｉｎ酸化物とＳｎ酸化物の合計量が３％未満では、遮断器として耐溶着性の点で好ましくない。
【００５５】
（実施例７）
実施例７では、Ａｇ−酸化物系接点としてＡｇ−（１２％Ｉｎ＋８％Ｓｎ）酸化物を用い、Ｃｕ台金に接合させた。Ｃｕ台金に設ける被膜１１、Ａｇろう材１２、接合作業温度Ｔ０は、実施例６と同様である。
【００５６】
この結果、接合特性はＣ、温度上昇特性はｃであり、良好な接合を示した。この条件は、Ｔ１＞Ｔ０＞Ｔ２となる。このようなことから、Ｔ１≧Ｔ２＋３０の条件では、良好な接合を示すことがわかった。
【００５７】
上記実施例の遮断器接点の接合方法によれば、Ｔ１＞Ｔ０＞Ｔ２とするとともに、Ｔ１≧Ｔ２＋３０℃としているので、Ａｇ−酸化物系接点とＣｕ台金との接合特性を優れたものとすることができる。
【００５８】
（変形例）
表１から選択した各合金で、Ｔ１＞Ｔ０＞Ｔ２とするとともに、Ｔ１≧Ｔ２＋３０℃となるような組み合わせを用いることにより、接合特性の優れた接合方法を得ることができる。
【表１】
【表４】
【表５】
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施例に係るＡｇ−酸化物接点を搭載した遮断器を示す概略図。
【図２】本発明の実施例に係るＡｇ−酸化物接点とＣｕ台金との接合部を説明する拡大図。
【図３】本発明の実施例に係るＡｇ−酸化物接点とＣｕ台金との接合方法を説明する拡大図。
【符号の説明】
【００６０】
１ 固定側接点
２ 上部導体
３ 可動側接点
４ 下部導体アーム
５ 下部導体
６ ピン
７ 引き外しばね
８ アークホーン
９ アークシュート
１０ マグネットコイル
１１ 被膜
１２ Ａｇろう材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｇ−酸化物系接点をＣｕ台金に接合する遮断器接点の接合方法において、
前記Ａｇ−酸化物系接点の被接合面に、Ｓｎ、Ｉｎの少なくとも１つを含むＺｎ、Ｃｕ、Ａｇからなる被覆合金を溶解させて被膜を設け、
前記被膜を設けた前記Ａｇ−酸化物系接点と前記Ｃｕ台金の被接合面間を、前記被覆合金よりも液相線温度の低いＺｎ、Ｓｎ、Ｉｎの少なくとも１つを含むＣｕとＡｇとからなるＡｇろう材を溶解させて接合することを特徴とする遮断器接点の接合方法。
【請求項２】
前記Ａｇ−酸化物系接点は、Ａｇを主成分とし、Ｓｎ酸化物、Ｉｎ酸化物、ＳｎＩｎ酸化物のいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載の遮断器接点の接合方法。
【請求項３】
前記被覆合金の液相線温度をＴ１とし、
前記Ａｇろう材を溶解させる接合作業温度をＴ０とし、
前記Ａｇろう材の液相線温度をＴ２とすると、
Ｔ１＞Ｔ０＞Ｔ２とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の遮断器接点の接合方法。
【請求項１】
Ａｇ−酸化物系接点をＣｕ台金に接合する遮断器接点の接合方法において、
前記Ａｇ−酸化物系接点の被接合面に、Ｓｎ、Ｉｎの少なくとも１つを含むＺｎ、Ｃｕ、Ａｇからなる被覆合金を溶解させて被膜を設け、
前記被膜を設けた前記Ａｇ−酸化物系接点と前記Ｃｕ台金の被接合面間を、前記被覆合金よりも液相線温度の低いＺｎ、Ｓｎ、Ｉｎの少なくとも１つを含むＣｕとＡｇとからなるＡｇろう材を溶解させて接合することを特徴とする遮断器接点の接合方法。
【請求項２】
前記Ａｇ−酸化物系接点は、Ａｇを主成分とし、Ｓｎ酸化物、Ｉｎ酸化物、ＳｎＩｎ酸化物のいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載の遮断器接点の接合方法。
【請求項３】
前記被覆合金の液相線温度をＴ１とし、
前記Ａｇろう材を溶解させる接合作業温度をＴ０とし、
前記Ａｇろう材の液相線温度をＴ２とすると、
Ｔ１＞Ｔ０＞Ｔ２とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の遮断器接点の接合方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−２３０９１０（Ｐ２００９−２３０９１０Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７２１０９（Ｐ２００８−７２１０９）
【出願日】平成２０年３月１９日（２００８．３．１９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９５０１９５９９）芝府エンジニアリング株式会社 (40)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１９日（２００８．３．１９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９５０１９５９９）芝府エンジニアリング株式会社 (40)
【Ｆターム（参考）】
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