绝缘操作杆及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种陶瓷及金属部件之间能良好封接的绝缘操作杆及其制造方法。所述绝缘操作杆系一种在真空密闭容器中保持绝缘并进行操纵力传输，将陶瓷和金属部件封接的绝缘操作杆，在所述绝缘操作杆的陶瓷１与金属部件６之间，作为中间材料４，设置有Ｆｅ－Ｎｉ系合金、铜系复合材料、碳钢或铜及其合金。本发明专利技术中的绝缘操作杆的制造方法藉由在所述陶瓷１及金属部件６上设置一个以上的凸部及凹部，同时使用加热嵌合的热压配合法和钎焊其嵌合平面的封接法。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种开关装置用的，所述开关装置须在真空密闭容器内保持绝缘，并可进行操纵力的传输。图6所示为如产业技术服务中心株式会社开发的、由陶瓷接合和高技术水准的钎焊所显示的以往的绝缘接头的剖视图。在图6中，2表示金属化层，11表示筒状陶瓷件，12表示接头，13表示Ag钎料。以下，说明所述接头的作用。氧化铝制的筒状陶瓷11二端的表面部分形成金属化层2，将它在氢气中加热至820℃，用Ag钎料13钎焊接合筒状陶瓷件11和科伐合金制的接头10，得到绝缘接头。为在真空容器中保持绝缘并进行操纵力传输，本专利技术的绝缘操作杆系在具有绝缘功能的陶瓷上钎焊高导电性的金属部件及连接于操作机构上的金属部件而成。在将所述操作杆组装于真空容器中时，由于操作杆须在真空中进行加热处理，所以，对该绝缘操作杆的要求是即使在加热后，也仍具有足够的接合性能。又，所述操作杆还须具有可耐受操纵力的接合性能。根据如图6所示以往的接合方法，该方法用于大气及气体中的绝缘及进行操纵力的传输。该方法中的绝缘操作杆系用Ag钎料13将科伐合金制的接头12和氧化铝制的筒状陶瓷11钎焊。然而，在组装真空容器时的加热温度下，钎料发生再熔融，不能维持初始的接合状态，其接合性能低下；或者，由于接合面与轴向平行，在拉伸力作用下，接合面上负有剪切应力，容易产生破坏。另外，所述联接件采用高价的科伐合金为接头材料，所以有价格过高的问题。本专利技术系为解决上述问题而作，本专利技术的目的在于提供一种在真空密闭容器中保持绝缘并可进行操纵力传输的。所述操作杆系将陶瓷和金属部件接合而成的绝缘操作杆，在上述绝缘操作杆中，所述陶瓷与金属部件之间的接合良好。权利要求1的专利技术系一种在真空密闭容器中保持绝缘并进行操纵力传输，将陶瓷和金属部件接合而成的绝缘操作杆，其特征在于在所述陶瓷与金属部件之间，作为中间材料。置有Fe-Ni系合金、铜系复合材料、碳钢或铜及其合金。权利要求2的专利技术系权利要求1所述的绝缘操作杆，其特征在于作为在所述陶瓷与金属部件的中间材料Fe-Ni系合金为Ni含量为20～50％(质量)的Fe-Ni合金；Ni含量为20～50％(质量)及Co含量为3～25％(质量)的Fe-Ni系合金；Ni含量为20～50％(质量)及Cr含量为1～12％(质量)的Fe-Ni系合金；或者，在上述Ni含量为20～50％(质量)及Co含量为3～25％(质量)的Fe-Ni系合金中，再含有C0．5～5％(质量)、Si及Mn0．1～3％(质量)中之一种或二种的Fe-Ni系合金。权利要求3的专利技术系权利要求1所述的绝缘操作杆，其特征在于作为所述中间材料的铜系复合材料为在Cu中复合了Mo或W的粒子40～90％(质量)范围的铜系复合材料；或者，作为所述中间材料的铜系复合材料为在二层Cu之间夹入Mo，使其含量达20～80％(质量)范围的三层夹层结构的金属复层材料。权利要求4的专利技术系如权利要求1所述的绝缘操作杆，其特征在于作为所述中间材料的铜或其合金的屈服应力为4～10kgf／mm2。权利要求5的专利技术系如权利要求1至4之任一项所述的绝缘操作杆，其特征在于在所述中间材料上设有贯通孔，且使陶瓷嵌入接合于所述贯通孔中，将所述贯通孔中嵌合有陶瓷的中间材料设置于上述陶瓷与金属部件之间。权利要求6的专利技术系一种绝缘操作杆的制造方法，所述方法系一种可在真空密闭容器中保持绝缘并进行操纵力传输、具有陶瓷及金属部件的绝缘操作杆的制造方法，其特征在于在该方法中，在所述陶瓷与金属部件之间，作为中间材料设置有Fe-Ni系合金、铜系复合材料、碳钢或铜及其合金；以此封接所述陶瓷材料和金属部件。权利要求7的专利技术系一种如权利要求6所述的绝缘操作杆的制造方法，其特征在于以50～200℃／秒范围的冷却速度，把作为中间材料的碳钢和陶瓷封接。权利要求8的专利技术系一种绝缘操作杆的制造方法，上述方法系一种可在真空密闭容器中保持绝缘并进行操纵力传输的、由陶瓷及金属组成的绝缘操作杆的制造方法，其特征在于在该方法中，在所述陶瓷及金属部件之上设置一个以上的凸部及凹部，同时使用加热嵌合的热压配合方法和钎焊其嵌合平面的封接法，把所述陶瓷及金属部件封接起来。本专利技术中的绝缘操作杆系在陶瓷和金属部件之间设置以Fe-Ni系合金、铜系复合材料、碳钢或铜及其合金的中间材料，封接所述材料而成，本专利技术的绝缘操作杆可以缓和或缓冲因陶瓷与金属部件的热膨胀差而产生的封接部位的应力，可以低成本地提高接合性能。又，本专利技术的绝缘操作杆藉在所述陶瓷上设置凸部，及在金属部件之上设置凹部，同时使用加热嵌合的热压配合法和钎焊其嵌合平面的封接法，可以提高其接合性能。以下，就Fe-Ni系合金的适宜组成范围作一说明。本专利技术中适宜使用的Fe-Ni系合金为Ni含量为20～50％(质量)的Fe-Ni合金；Ni含量为20～50％(质量)及Co含量为3～25％(质量)的Fe-Ni系合金；Ni含量为20～50％(质量)及Cr含量为1～12％(质量)的Fe-Ni系合金；或者，在上述Ni含量为20～50％(质量)及Co含量为3～25％(质量)的Fe-Ni系合金中，再含有C0．5～5％(质量)、Si及Mn0．1～3％(质量)中之一种或二种的Fe-Ni系合金。这些Fe-Ni系合金也可含有如被称为殷钢、恒弹性镍铬弹簧钢、费尔尼柯合金、42号合金、科伐合金等的低膨胀金属。由于氧化物、氮化物、碳化物的陶瓷热膨胀系数的范围皆在4～12×10-6／K，为减轻绝缘陶瓷和金属部件的热膨胀系数差引起的应力，有必要调整陶瓷和中间材料的热膨胀系数。在Fe中添加如上所述范围内的Ni、Co、Cr、C、Si、Mn的中间材料，可以得到4～12×10-6／K的热膨胀系数。选择其热膨胀系数居于陶瓷和金属部件之间的Fe-Ni系合金，可以缓和产生的应力，提高接合性能。其次，就铜系复合材料的适宜组成范围作一说明。本专利技术中适宜使用的铜系复合材料为在Cu中复合了Mo或W的粒子40～90％(质量)范围的铜系复合材料；或者，作为所述中间材料的铜系复合材料为在二层Cu之间夹入Mo，其含量达20～80％(质量)范围的三层结构的金属复层材料。这是为了得到接近于陶瓷4～12×10-6／K的热膨胀系数而选择的结构构成。选择其热膨胀系数位于陶瓷和金属部件之间的铜系复合材料，可以缓和发生的应力，提高接合性能。再有，在Cu中夹有Mo的金属复层材料也具有可缓冲发生于陶瓷与金属部件之间的热应力的作用。碳钢可以利用冷却时相变的热膨胀特性，与陶瓷直接接合，所以，其与金属部件的接合是容易的。以下，就封接碳钢的合适冷却速度作一说明。已知，将共析碳钢(0．9％碳)加热至875℃，使其组织奥氏体化之后，水淬冷却至300℃时，其体积膨胀与加热时的体积膨胀相比，显示了较小的热膨胀；如直接冷却至300℃以下的温度，则共析碳钢组织马氏体化，体积反而膨胀。碳钢与陶瓷的接合即是利用了该热膨胀较小的特性而进行的。较好的冷却速度为50～200℃／秒。这是因为，如冷却速度不到50℃／秒，则其热膨胀系数与加热时的热膨胀相同，无法利用低膨胀直接进行钎焊；另一方面，如冷却速度超过200℃／秒，则陶瓷可能因热冲击而遭破坏。铜及其合金具有缓冲因陶瓷和金属部件之间的热膨胀差而发生的应力的作用，藉此，可以得到良好的接合。铜及其合金的屈服应力较好本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在真空密闭容器中保持绝缘并进行操纵力传输，将陶瓷和金属部件封接的绝缘操作杆，其特征在于：在所述陶瓷与金属部件之间，作为中间材料，设置有Ｆｅ－Ｎｉ系合金、铜系复合材料、碳钢或铜及其合金。

【技术特征摘要】
1．一种在真空密闭容器中保持绝缘并进行操纵力传输，将陶瓷和金属部件封接的绝缘操作杆，其特征在于在所述陶瓷与金属部件之间，作为中间材料，设置有Fe-Ni系合金、铜系复合材料、碳钢或铜及其合金。2．如权利要求1所述的绝缘操作杆，其特征在于作为在所述陶瓷与金属部件中间的材料Fe-Ni系合金为Ni含量为20～50％(质量)的Fe-Ni合金；Ni含量为20～50％(质量)及Co含量为3～25％(质量)的Fe-Ni系合金；Ni含量为20～50％(质量)及Cr含量为1～12％(质量)的Fe-Ni系合金；或者，在上述Ni含量为20～50％(质量)及Co含量为3～25％(质量)的Fe-Ni系合金中，再含有C0．5～5％(质量)、Si及Mn0．1～3％(质量)中之一种或二种的Fe-Ni系合金。3．如权利要求1所述的绝缘操作杆，其特征在于作为所述中间材料的铜系复合材料为在Cu中复合了Mo或W的粒子40～90％(质量)范围的铜系复合材料；或者，作为所述中间材料的铜系复合材料为在二层Cu之间夹入Mo，使其含量达20～80％(质量)范围的三层结构的金属复层...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤武文，河又严，小山健一，木村俊则，佐藤伸治，关谷卓，久森洋一，宫本圣一，糸谷孝行，寄田光政，丸山稔正，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]