(57)【要約】  本発明は、例えば蓋部（１４）又は遮蔽部（２０）のような、真空スイッチ管の構成部品を形成する方法に関する。真空スイッチ管は、ろう材の層（３３）によって製造される。本発明によれば、溶射によって、特にコールドガススプレーによって、ろう材（３３）による被覆が実施される。これによる利点は、構成部品（１４，２０）を部分的に、つまり部分領域（３４）においてのみ被覆することが可能となることにある。ろう接部の形成後、ろう材は、結合領域から、形成されているろう接部へと流れ込む。溶射による被覆の利点は、ケーシング部品のような比較的大きい構成部品を部分的に被覆することが可能となり、従来技術とは異なり、例えば熱電気的に完全に銀めっきされた補助部材を省略することができることにある。これによって、真空スイッチ管のより低コストの製造が可能となる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空スイッチ管（１０）の構成部品を、該構成部品の製造後にろう材の被膜（３３）によって被覆して、真空スイッチ管（１０）の構成部品を形成する方法において、
前記被覆を、前記ろう材からなる、銀を含有する粉末の溶射によって実施する
ことを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記溶射として、コールドガススプレーを使用する
ことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記構成部品を、ろう接部の製造後に該ろう接部と前記構成部品との間に製造される結合領域（３２）よりも最大で１０％大きい面領域（３４）においてのみ被覆する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記構成部品を、ろう接部の製造後に該ろう接部と接触する結合領域（３２）を形成する面領域（３４）においてのみ被覆する
ことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項記載の方法。
【請求項５】
前記溶射によって、前記構成部品上に銀製の層（３８）と銅製の層（３７）とを交互に製造する
ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項記載の方法。
【請求項６】
前記溶射の際に、銀及び銅を含有する粉末混合物を使用する
ことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項記載の方法。
【請求項７】
前記溶射として、コールドガススプレーを使用し、
被覆すべき表面に粉末の付着が生じないように、しかしながら当該被覆すべき表面が、衝突する粉末の粒子によって清浄化されるように、被覆パラメータを調整する
ことを特徴とする、請求項４又は５記載の方法。
【請求項８】
前記構成部品の大部分は、ケーシングの壁部（１２，１３，１４，１５）又は電気的な遮蔽部（１９，２０，２１）を形成している
ことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空スイッチ管の構成部品を、該構成部品の製造後にろう材の被膜によって被覆して、真空スイッチ管の構成部品を形成する方法に関する。このろう材の層は、前記構成部品を、真空スイッチ管の別の構成部品とろう接できるようにするために使用すべきである。目的は、気密封止された構成部品結合部を製造して、真空スイッチ管の内部の真空を維持できるようにすることである。従って、前記構成部品は、好ましくはケーシング部品である。
【０００２】
真空スイッチ管の構成部品同士をろう材によって結合することは、例えば独国特許第１０１５１１０５号明細書から公知である。同明細書では、製造すべきろう接部のためのろう材をできるだけ均一に提供するという課題が解決されなければならない。この場合、ろう接シート又はろう接リングが使用されるか、又は、例えば銅製部品が完全に銀めっきされ、ろう材として銀が使用される。銀ろうは、後続する硬ろう付工程において、真空スイッチ管の構成部品同士間にろう接部を製造するために適当である。
【０００３】
銅製部品、例えばろう接リングは、製造技術上の理由から現在では完全に銀めっきされる。この銀めっきは、例えば、該当する銅製部品上に銀を電気化学的に堆積させることによって実施される。しかしながらこのようにすると、ろう接リング上に、その後のろう接部の形成に寄与しないろう材も析出されてしまうという事態を排除できなくなってしまう。
【０００４】
従って、本発明の課題は、最適な材料の使用によってろう材の層の形成を可能にする、真空スイッチ管のための構成部品を形成する方法を提供することである。
【０００５】
この課題は、本発明によれば冒頭に述べた方法において、前記被覆を、前記ろう材からなる、銀を含有する粉末の溶射によって実施することによって解決される。溶射を使用する利点は、構成部品における、形成すべきろう接部に接した場所に狙いを定めて被覆材の噴射を向けることによって、当該構成部品を部分的に被覆することも可能となるということにある。これによって有利には、比較的大きなケーシング部品をろう材によって被覆することが可能となり、従って、比較的小さい体積を有するろう接リングのような補助部品を省略することが可能となる。これによって有利には、ケーシングの構造が簡単になり、従って、ろう材の使用を材料消費量に関して最適化できるのみならず、個々の部品のコストと真空スイッチ管の取り付けコストとを削減することも可能となる。全体として、ろう材による被覆のために溶射法を使用する手段によって、より低コストの真空スイッチ管を製造することが可能となる。
【０００６】
本発明の有利な１つの実施形態によれば、前記溶射として、コールドガススプレーが使用される。コールドガススプレーは、有利には銀を含有する粒子を処理するために特に良好に適しており、この粒子を、有利には１から２％の範囲の粉末損失で構成部品上に堆積させることが可能である。
【０００７】
コールドガススプレー法は公知の方法であり、この方法では、被覆用に用意された粒子が収束発散型ノズルを用いて好ましくは超音速へと加速され、これによって粒子は、加えられた自身の運動エネルギに基づき、被覆すべき表面上に付着したまま維持される。ここでは粒子の運動エネルギが利用される。運動エネルギによって粒子が塑性変形され、この際に被覆材の粒子は、衝突時にその表面だけが溶融する。従ってこの方法は、他の溶射法とは異なり、コールドガススプレー法と呼ばれている。なぜなら、当該方法は比較的低温で実施され、この際に被覆材の粒子は実質的に固体のままであるからである。好ましくは、キネティックスプレー法とも呼ばれるコールドガススプレー法のために、ガスを加熱するためのガスヒータ装置を有するコールドガススプレー装置が使用される。ガスヒータ装置には、よどみチャンバ（Stagnationskammer）が結合され、このよどみチャンバの出力側は、収束発散型ノズル、好ましくはラバルノズルに結合される。収束発散型ノズルは、収束部と発散部とを有し、これらの部分はノズルスロートを介して結合されている。収束発散型ノズルは出力側にて、粒子が含まれた高速のガス流、好ましくは超音速のガス流の形態の粉末噴射を形成する。
【０００８】
本発明の別の１つの実施形態によれば、前記構成部品は、ろう接部の製造後に該ろう接部と前記構成部品との間に製造される結合領域よりも最大で１０％大きい面領域においてのみ被覆される。この場合には有利には、溶射法の適用時に生じうる公差を補償することができる。構成部品上における若干より大きい面積によって、場合により許容偏差が存在していても、接合させるべき各構成部品が完全にろう材に接触する。ろう材はその流動性に基づき、ろう接工程の間に、前記最大１０％大きい面領域から、いずれにせよ製造されることとなる前記結合領域へと引き寄せられる。
【０００９】
本発明における面領域というのは、該当する構成部品上にろう材を被着させるために意図された領域を意味している。結合領域というのは、結合させるべき各構成部品の表面上の領域であって、当該領域においては、形成された間隙がろう材によって充填されるように構成部品同士ができるだけ近接して配置されるような領域であると理解すべきである。この場合に、使用可能なろう材の体積量が、該当する構成部品の結合領域の全範囲においてろう接部を形成するために充分な量であることは当然である。
【００１０】
本発明の特別な１つの実施形態によれば、前記構成部品は、ろう接部の製造後に該ろう接部に接触する結合領域を形成する面領域においてのみ被覆される。この場合には有利には、ろう材は、形成すべき結合領域に厳密に形状一致するように設計される。部分的にのみ被覆する場合の利点は、面領域に施されるろう材の体積が、ろう接部を確実に形成するために充分となるように、有利には比較的厚い層を、溶射法によって、特にコールドガススプレー法によってこの結合領域上に被着させることができるということから得られる。
【００１１】
さらに有利には、前記溶射によって、前記構成部品上に銀製の層と銅製の層とを交互に製造することができる。これによって有利には、銅から製造されていない構成部品同士を相互にろう接することも可能となる。隣接し合う構成部品からろう接部へと銅を拡散させる必要はなく、被着されたろう材における銅と銀の間での層交換によって、ろう接部が最適な合金組成物から形成されることが保証される。合金組成物は、個々の層の厚さを選択することによって調整することができる。銅は、銀のようにコールドガススプレーによって良好に堆積させることができる。
【００１２】
これに代えて、溶射時に、銀及び銅を含有する粉末混合物を使用することも可能である。このことは特に、粉末中に銀粒子と銅粒子とが設けられることを意味している。これらの粒子はまた、所期の合金組成物に関して最適な比率で互いに混合させることができる。この場合には、隣接し合う構成部品が銅から製造されているということを考慮し、銅粉末の割合を低減させることにより、ろう接部の隣接し合う銅製部品から、ろう接部へと銅が拡散できるようにすることも可能である。この場合には、ろう接部の内部における銅の充分な濃度と、ろう接部と隣接し合う各銅製部品との確実な結合とが保証される。
【００１３】
溶射法としてコールドガススプレーを使用する場合には、さらに有利には、被覆すべき表面に粉末の付着が生じないように、しかしながら当該被覆すべき表面が、衝突する粉末の粒子によって清浄化されるように、被覆パラメータを調整することができる。この被覆パラメータはもちろん、被覆すべき表面が酸化物又は油などの残留物から清浄化されるまでの期間だけ維持される。その後、この被覆パラメータは、清浄化された清潔な表面上に粒子が付着したまま維持されるように変更される。従って、被覆パラメータにより、有利には、ろう接部が基体上に確実に付着できるようにするための理想的なベースが形成される。これによって有利には、本方法の経済性が改善される。というのも、別個の清浄化ステップを省略することができるからである。これによってまた、本方法の信頼性も改善される。なぜなら、清浄化の直後にろう粒子による被覆が実施されるので、新たな表面汚染（例えば酸化）を排除することができるからである。
【００１４】
有利には、前記構成部品の大部分は、ケーシングの壁部又は電気的な遮蔽部を形成している。このことは、上述したように部分的な被覆が可能となるので、ろう材が被着される構成部品はより大きくてもよいということを意味している。つまり、銀による完全な被覆がなお経済的であるように体積が小さく構成されている補助部品は、設ける必要がなくなる。上述したように、真空スイッチ管の構造において補助部品を省略するか、又は、少なくとも補助部品の個数を削減することができ、これによって構造が簡単になり、取り付けを効率的にすることが可能となる。
【００１５】
以下、本発明のさらなる詳細を、図面に基づいて記載する。同一又は対応する図面要素には、それぞれ同一の参照番号が付されており、個々の図面間における相違点を説明する場合にのみ複数回説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の方法の１つの実施例によって製造された、真空スイッチ管の１つの実施例の縦断面図である。
【図２】コールドガススプレーが使用される本発明の方法の実施例を示す図である。
【図３】コールドガススプレーが使用される本発明の方法の実施例を示す図である。
【図４】図１の一部ＩＶを示す部分図である。
【図５】ろうによって被覆される図４の構成部品の、ろう接される前の断面図である。
【図６】図１の一部ＶＩを示す部分図である。
【図７】はんだによって被覆される図６の構成部品の、ろう接される前の断面図である。
【図８】ろう材からなる層の１つの実施例の断面図である。
【図９】ろう材からなる層の別の１つの実施例の断面図である。
【００１７】
真空スイッチ管１０は、ケーシング１１を有する。ケーシング１１は実質的に、同軸的に相互に配置された２つの中空円筒形のセラミック絶縁体１２，１３と、２つの蓋部１４，１５とから構成されている。蓋部１４，１５を貫通して、図示しないコンタクト装置へと通電ピン１６，１７が案内されている。ベローズ１８もケーシングの一部であり、このベローズ１８は、一方では蓋部１４にろう接されており、他方では通電ピン１６にろう接されている。
【００１８】
ケーシングの内部には、メインシールド１９と、遮蔽要素として上側端部シールド２０及び下側端部シールド２１とが配置されている。ケーシング１１はさらに、結合領域２２，２３，２４を有する。結合領域２２，２４においては、蓋部１４，１５がセラミック絶縁体１２，１３に結合されており、結合領域２３においては、２つのセラミック絶縁体１２と１３とが相互に結合されている。これらの結合領域を形成するために、以下に詳細に説明するろう接部が使用される。なお、図１には、このろう接部は詳細には図示されていない。上述した各結合領域２２，２３，２４は、本発明の複数の異なる実施形態をそれぞれ表していて、全て、図１の真空スイッチ管１０に基づいて図示されている。従って、図１に示した破断線２８によって、中心対称の構造が、破断線２８の左右において、それぞれ本発明の異なる実施形態を備えているということが示してある。
【００１９】
図１からはさらに、セラミック絶縁体１２と１３との間において銅製の補助部品２３ｚを使用できることが見て取れる。この補助部品２３ｚは、銀によって部分的にのみ被覆されていて、しかも、セラミック絶縁体１２，１３との界面で、図示されていない方法によって被覆されている。この補助部品２３ｚによって、１つのパーツで構成されたメインシールド１９をケーシングの内部に保持することが可能となる。これに代えて、セラミック絶縁体１２と１３との間の結合を、図１の反対側に図示したように形成することも可能であり、この場合には、メインシールド１９が２つのパーツ１９ａ，１９ｂから組み合わされている。こうすることによってフランジを形成することができ、このフランジは、２つのセラミック絶縁体１２，１３とのろう接部を形成するために適当である。メインシールドの２つのパーツ１９ａ，１９ｂを、それぞれ異なるようにろう接することも可能である。
【００２０】
図１の各ろう接部を形成するためには、構成部品の少なくとも一部が、接合前に、図２及び図３に図示したようにコールドガススプレーにより、銀又は銀及び銅によって被覆される。図２及び図３に示すように、被覆すべき構成部品の簡単な中心対称の幾何形状に基づき、当該構成部品を回転させることができ（図の矢印を参照）、これによって、被覆すべき構成部品とコールドガスビーム２９との間で相対運動が発生させられる。構成部品は、図２及び図３によれば、例えば端部シールド２１であってよい。端部シールド２１の場合には、フランジの外側面及び裏面を被覆する必要がある。この被覆は、図２及び図３から見て取れるようにそれぞれ異なる相対運動によって達成することができる。構成部品の回転中には、詳細には図示しないコールドガススプレー装置のコールドガススプレーノズル３０が、被覆すべき構成部品の手前に軸方向又は半径方向で位置決めされる。
【００２１】
図４には、結合部２７が詳細に図示されている。蓋部１４と、セラミック絶縁体１２と、端部シールド２０とが見て取れ、これらは、ろう接部３１により周囲環境に対して気密封止されている。ろう接部３１は、結合領域３２に設けられており、この結合領域３２は、ろう接部３１の形成後にろう材が蓋部１４において延在している領域である。
【００２２】
図４と図５とを比較すると、ろう接工程の前に蓋部１４がろう材の被膜３３によって被覆されたことが見て取れる。ろう材は、図４の結合領域３２よりも寸法の大きい面領域３４に被着されている。しかしながらこのろう材は、ろう接部３１が形成される際に、構成部品同士によって形成された隙間へと流れ込み、これによって、ろう材によって濡らされている蓋部１４の面積が減少する。
【００２３】
図６には、結合領域２２が詳細に図示されている。結合領域２２は、図１の該当する構成部品（セラミック絶縁体１２，蓋部１４，端部シールド２０）を相互に結合するために、２つのろう接部３５，３６を有する。
【００２４】
図７から見て取れるように、ろう接部３５のための面領域３４は、この場合にも、ろう接部の形成後における結合領域３２よりも大きくなるよう構成されている。しかしながら、ろう接部３６の場合には、結合領域３２の大きさは、面積に関して、ろう接部３６の形成前にろう材によって被覆される面領域３４の大きさと厳密に同じである。
【００２５】
図８には、図２及び図３に即して被覆された端部シールド２１の一部が図示されている。図８によれば、被膜３３は、銅製の層３７と銀製の層３８とから形成されている。これらの層上には、別の銀製及び銅製の後続の層が続いていてよく（図示せず）、こうすることによりろう材は、層状のサンドイッチ構造から成っている。
【００２６】
これに代えて、図９によれば、端部シールド２１の上の被膜３３が、複数の異なる組成の粒子から形成されてもよい。これらの粒子は、図９において、銅製の粒子３９と銀製の粒子４０とを各々逆向きの斜線パターンで塗りつぶすことによって示されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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