KR100323745B1 - 절연통과 씨일컵(Ｓｅａｌ Ｃｕｐ)을 접합한 브레이징층을갖는 진공인터랩터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 진공차단기의 진공인터랩터(Vacuum Inerrupter)의 절연통과 씨일컵의 접합을 위한 브레이징시 브레이징 두께를 증가시킴으로써, 응력(Stress) 발생의 억제로 신뢰성 확보를 갖는 진공인터랩터에 관한 것이다.
이에 따른 구성은 세라믹으로된 절연통의 상면에 메탈라이징(Metallizing)층과 Ni층이 순차적으로 형성되고, 상기 형성된 절연통에 씰일컵을 브레이징하여서된 구조를 포함한 진공인터랩터에 있어서, 메탈라이징층 상면에 형성되는 Ni층 표면을 요철되게 하여 브레이징시 필러(Filler)두께가 두껍게 되도록 하는 것을 특징으로 하는 절연통과 씨일컵(Seal Cup)을 접합한 브레이징(Brazing)층을 갖는 진공인터랩터
Description
본 발명은 진공차단기의 진공인터랩터(Vacuum Inerrupter)의 절연통과 씨일컵의 브레이징(Brazing)에 관한 것으로, 특히 세라믹인 절연통과 씨일컵의 브레이징시 브레이징 두께를 증가시킴으로써, 응력(Stress) 발생의 억제로 신뢰성 확보를 갖는 진공인터랩터에 관한 것이다.
진공차단기(Vacuum circuit Breaker)의 핵심 부품인 진공인터랩터는 도 1과 같이, 세라믹으로된 절연통(1), 쉴드(Shield)(2), 리테이너(Retainer)(3), 벨로우즈 (Bellows)(4), 씨일컵(Seal Cup)(5), 접점(6)과 전극(7), 부싱가이드(Bushing Guide) (8)등으로 구성된다.
상기 구조에서 절연통(1)은 알루미나(Al2O3) 세라믹으로 되어 있고, 상기 절연통(1)과 브레이징(Brazing)되는 씨일컵(Seal Cup)은 Al2O3와 유사한 코바(Kovar) (Ni-Co -Fe 계 합금) 등의 재질로 조성되어 있다.
그리고 상기 절연통(1)과 씨일컵(5)의 브레이징은 도 2와 같이, 세라믹으로된 절연통(1)상면에 씨일컵과 브레이징이 되게하기 위해 메탈라이징(Metallizing)층(세라믹과 금속과의 봉착을 위해 세라믹 표면에 순금속분말 또는 활성화 Mo-Mn합금분말을 도포하여 가열)이 형성되고, 그 위에 브레이징의 흐름을 좋게 하기 위해 Ni도금층을 입힌다.
이어서 상기 메탈라이징층과 Ni도금층이 형성된 절연통(1)에 씨일컵 (5)이 접합될 수 있게 Ag-Cu재료를 사용하여 800℃ 전후로 브레이징하여 냉각한다.
상기한 구조에서는 절연통과 씨일컵 사이의 브레이징에 따른 응력을 줄이기 위하여 열팽창 계수가 유사한 Fe- Ni 합금인 Kovar재질을 많이 사용하고 있으나, Fe-Ni합금은 부식이 잘되기 때문에 Ni도금을 한다. 그러나 도금의 신뢰성이 나쁠때 부식이 발생하며 이로 인해 진공인터랩터에 기밀이 없어져 진공이 소멸되는 불량이 발생한다.
한편 상기한 부식 및 고가(高價)인 재질 등의 문제점을 해결하기 위하여 그 재질을 스테인레스로 변경하여 적용하려는 경향이 있으나, 스테인레스와 알루미나 세라믹은 열팽창 차이가 커서 응력을 더 많이 받게되고, 응력이 큰 세라믹이나 씨일컵 두 재질중 어느 재질이 균열(Crack)이 발생하여 신뢰성을 저하시키는 등 진공인터랩터 내부의 진공이 소멸되기도 한다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 세라믹인 절연통과 씨일컵 사이의 브레이징 두께를 증대시킴으로써, 브레이징시 발생되는 응력을 브레이징 두께가 흡수하여 응력이 저감된 균열 발생이 없는 브레이징층을 갖게하는데 그 목적이 있다.
도 1은 진공인터랩터의구조도
도 2는 절연통과 씨일의 브레이징 상태를 나타낸 구조도
도 3은 도 2 구조에 대해 냉각시 열팽창을 나타낸 상태도
도 4a는 절연통과 씨일 접합시 브레이징 두께를 두껍게한 상태도
도 4b는 절연통과 씨일 접합시 브레이징 두께를 얇게한 상태도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 절연통 5 : 씨일컵
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 세라믹으로된 절연통의 상면에 메탈라이징(Metallizing)층과 Ni층이 순차적으로 형성되고, 상기 형성된 절연통에 씰일컵을 브레이징하여서된 구조를 포함한 진공인터랩터에 있어서, 메탈라이징층 상면에 형성되는 Ni층 표면을 요철되게 하여 브레이징층 두께를 두껍게하는 것을 특징으로 하는 진공인터랩터의 절연통과 씨일컵(Seal Cup)의 브레이징(Brazing)방법으로 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 알루미나 세라믹과 씨일컵 사이의 브레이징층의 두께를 증가시켜 응력을 줄이기 위한 것으로, 브레이징층의 두께를 두껍게 하기 위하여 메탈라이징 위의 Ni층 표면을 요철되게 하는 것으로는 Ni분말을 코팅하거나Ni도금시 패턴(Pattern)을 사용하여 3S∼100S 표면조도의 요철이 되게 제작함으로써 브레이징시 필러(Filler)를 두껍게 할 수 있다.
상기한 본 발명은 세라믹인 절연통과 씨일컵 사이의 브레이징 두께를 두껍게 하여 열팽창에 의해서 응력을 받을 때 도 3과 같이 브레이징 재질이 흡수하고 일부 응력만 잔류하게 된다. 그리고 씨일컵이 절연통보다 열팽창계수가 크면(일반적으로 씨일컵이 세라믹인 절연통보다 열팽창계수가 큼)열팽창계수 차이로 f의 응력을 받게되며 결합 부분인 브레이징 부분과 금속부분에서 소성변형이 일어나거나, 세라믹인 절연통이 브레이징부나 씨일컵부의 소성변형 강도 보다 약할 때는 절연통에 균열이 발생한다.
그래서 세라믹인 절연통의 두께를 두껍게하여 보완 할 수도 있지만 두께를 증기시키는 것은 진공인랩터 체적과 코스트(Cost)면에서 좋지 않다. 그리고 씨일컵의 강도를 낮게하여 보완하는 방법이 있으나 인터랩터의 전체 강도에 좋지 않다. 따라서 본 발명에서는 도 4a와 같이 Ag-Cu 브레이징층의 두께를 두껍게하여 브레이징층에서 소성변형량을 증가시켜서 응력 흡수량을 증가 시킬 수 있는 것이다.
이것은 소성변형 강도가 절연통(Al2O3세라믹)＞씨일컵(Fe-Ni, 스테인레스)＞브레이징(Ag-Cu)필러(Filler)이므로 도 4a의 경우 브레이징 두께 t가 커서 응력 f를 받을 때 t두께 방향으로 단위 길이 당 변형량은 도 4b보다 적어서 단위 길이 당 소성 변형량은 적어지며, 단위 길이 당 변형량이 적어지므로 단위 길이 당 가공 경화량도 작아진다.
가공경화는 재질의 강도를 증가시키므로 저항할 수 있는 강도도 증가되고, 저항할 수 있는 강도 만큼 응력을 더 많이 받게 된다. 그러므로 브레이징 두께가 두꺼우면 응력을 적게 받게되는 것이다.
상기한 본 발명은 브레이징층의 두께 증가로 응력의 흡수량이 많아지는 것을 알수 있고 브레이징층의 두께를 증가시키기 위해서는 브레이지 워셔(Braze Washer) 두께를 증가시켜도 브레이징시 필러(Filler)의 흐름성 문제로 두꺼운 브레이징층을 얻을 수 없으나, 본 발명에서는 메탈라이징층위의 Ni층의 두께를 콘트롤하기 위해 20∼200μm 크기의 Ni 분말을 메탈라이징위에 코팅하고 소결하여 요철형상을 갖는 Ni표면층을 얻을 수 있고, 이것에 브레이징 함으로써 기존 도금 방식의 브레이징 두께의 100∼160% 정도의 브레이징 두께를 얻을 수 있었다.
이상에 따라 기존과 같이 Ni 도금하여 요철이 없게하는 경우는 절연통에 10% 전후의 균열이 발견되었으나, 메탈라이징층위에 Ni 분말을 코팅하여 요철이되게 하거나, Ni 도금시 패턴을 사용하여 표면조도를 3S∼100S로 요철되게 제작함으로써, 이를 이용한 브레이징시 필러(Filler)를 두껍게할 수 있어 균열의 발생이 없는 씨일컵 및 절연통을 갖는 접합층을 얻을 수 있다.
이상에서와 같이 본발명은 세라믹으로된 절연통의 상면에 메탈라이징 (Metallizing)층을 형성하고 , 그 상면에 Ni분말을 코팅하여 요철이 되게하거나, Ni 도금시 패턴을 사용하여 3S∼100S 표면조도를 갖는 요철 형태가 되도록하여, 상기 절연통과 씨일컵의 브레이징시 필러(Filler) 두께를 두껍게할 수 있음으로써절연통 및 씨일컵의 균열 발생 억제로 신뢰성 있는 진공인터랩터를 얻을 수 있다.
Claims (3)
- 세라믹으로된 절연통의 상면에 메탈라이징(Metallizing)층과 Ni층이 순차적으로 형성되고, 상기 형성된 절연통에 씰일컵을 브레이징하여서된 구조를 포함한 진공인터랩터에 있어서, 메탈라이징층 상면에 형성되는 Ni층 표면을 요철되게 하여 브레이징시 필러(Filler)두께가 두껍게 되도록 하는 것을 특징으로 하는 절연통과 씨일컵(Seal Cup)을 접합한 브레이징(Brazing)층을 갖는 진공인터랩터.
- 제 1항에 있어서,Ni표면의 요철이 Ni 분말의 코팅에 의하여 이루어지거나 또는 Ni 도금시 패턴을 사용하여 3S∼100S의 표면조도를 갖게 하여 이루어지게 함을 특징으로 하는 절연통과 씨일컵(Seal Cup)을 접합한 브레이징(Brazing)층을 갖는 진공인터랩터.
- 제 1항에 있어서,절연통이 알루미나(Al2O3)이고, 씨일컵이 Ni-Co-Fe계합금인 것을 특징으로 하는 절연통과 씨일컵(Seal Cup)을 접합한 브레이징(Brazing)층을 갖는 진공인터랩터.
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