JPH0112820B2 - - Google Patents
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- JPH0112820B2 JPH0112820B2 JP14671585A JP14671585A JPH0112820B2 JP H0112820 B2 JPH0112820 B2 JP H0112820B2 JP 14671585 A JP14671585 A JP 14671585A JP 14671585 A JP14671585 A JP 14671585A JP H0112820 B2 JPH0112820 B2 JP H0112820B2
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Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はNb3Snの製造方法に関するものであ
る。
る。
（従来の技術）
現在、企業化されているNb3Snの製造法には、
超伝導線材用の(1)複合加工法（ブロンズ法）と(2)
表面拡散法とがある。このうち複合加工法は、第
１図にその原理を示すうに、銅―錫合金（ブロン
ズ）とニオブを接合させて加熱し、固体間の拡散
を利用して両者の界面にNb3Snを数十ミクロンの
薄い層として生成させる方法である。表面拡散法
は、ニオブ線又はテープを800℃から1000℃の温
度の液体錫の中を通過させた後、950℃で加熱し
て表面Nb3Snの薄い層を生成させる方法である。
超伝導線材用の(1)複合加工法（ブロンズ法）と(2)
表面拡散法とがある。このうち複合加工法は、第
１図にその原理を示すうに、銅―錫合金（ブロン
ズ）とニオブを接合させて加熱し、固体間の拡散
を利用して両者の界面にNb3Snを数十ミクロンの
薄い層として生成させる方法である。表面拡散法
は、ニオブ線又はテープを800℃から1000℃の温
度の液体錫の中を通過させた後、950℃で加熱し
て表面Nb3Snの薄い層を生成させる方法である。
その他、Nb3Snの形成が可能であると発表され
ている方法には、塩化ニオブと塩化スズの高温混
合気体から冷却基板上にNb3Snの薄膜を析出させ
る化学蒸着法、Cu―Nb合金の外部から錫を拡散
させて合金内部に微細なNb3Snを生成させる方法
などがある。
ている方法には、塩化ニオブと塩化スズの高温混
合気体から冷却基板上にNb3Snの薄膜を析出させ
る化学蒸着法、Cu―Nb合金の外部から錫を拡散
させて合金内部に微細なNb3Snを生成させる方法
などがある。
然し、これ等いずれの方法も、Nb3SnをCu―
Sn又はCu―Nb合金の基地内部又は表面上に数十
ミクロンの極めて薄い層として生成するもので、
純粋なNb3Snを単体で多量に分離することはでき
ない。
Sn又はCu―Nb合金の基地内部又は表面上に数十
ミクロンの極めて薄い層として生成するもので、
純粋なNb3Snを単体で多量に分離することはでき
ない。
従来、純粋Nb3Snの合成が困難であるとされて
きた理由は、(1)ニオブと錫の融点（2470℃及び
232℃）の間に2000℃以上の極端に大きな差があ
つて、両者は直接反応しにくいこと、(2)ニオブと
錫の間にNb3Sn以外に中間化合物NbSn2及び
Nb6Sn5も存在しており、Nb3Snが優先的に生成
できないこと、などによるものである。従つて、
現行の方法は、Nb3Snの生成が妨害されないよう
な特定の組成のCu―Sn又はCu―Nb合金を媒体
として、Nb3Snを製造する仕組となつている。
きた理由は、(1)ニオブと錫の融点（2470℃及び
232℃）の間に2000℃以上の極端に大きな差があ
つて、両者は直接反応しにくいこと、(2)ニオブと
錫の間にNb3Sn以外に中間化合物NbSn2及び
Nb6Sn5も存在しており、Nb3Snが優先的に生成
できないこと、などによるものである。従つて、
現行の方法は、Nb3Snの生成が妨害されないよう
な特定の組成のCu―Sn又はCu―Nb合金を媒体
として、Nb3Snを製造する仕組となつている。
（発明が解決しようとする問題点）
合金の一般的な製法としては、溶融金属の直接
混合、金属粉末の焼結等の方法があり、経済的に
も技術的にも有利な方法である。然し、前述した
ように、ニオブの高い融点はスズの沸点を越えて
いる為、ニオブの溶ける温度ではスズは蒸発して
しまう。また、NbとSnの焼結反応も遅々として
進行せず、Nb粒子の表面に薄い膜としてNb6Sn5
とNbSn2が形成されるに過ぎず、均質なNb3Snを
純粋な単体として取り出すことは困難である。
混合、金属粉末の焼結等の方法があり、経済的に
も技術的にも有利な方法である。然し、前述した
ように、ニオブの高い融点はスズの沸点を越えて
いる為、ニオブの溶ける温度ではスズは蒸発して
しまう。また、NbとSnの焼結反応も遅々として
進行せず、Nb粒子の表面に薄い膜としてNb6Sn5
とNbSn2が形成されるに過ぎず、均質なNb3Snを
純粋な単体として取り出すことは困難である。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、エレクトロニクス関連産業における
超伝導体として最も期待されているニオブと錫の
金属間化合物Nb3Snを、単体で純粋にしかも多量
に製造する方法を提供することを目的とする。
超伝導体として最も期待されているニオブと錫の
金属間化合物Nb3Snを、単体で純粋にしかも多量
に製造する方法を提供することを目的とする。
本発明者等は(1)NbとSn粒子の微細混合、(2)
NbとSnの相互拡散の促進、(3)Nb3Sn結晶の均一
化などの相乗効果の結果として、純粋Nb3Snの合
成が可能になると考え、鋭意実験研究の結果、本
発明を完成するに至つた。
NbとSnの相互拡散の促進、(3)Nb3Sn結晶の均一
化などの相乗効果の結果として、純粋Nb3Snの合
成が可能になると考え、鋭意実験研究の結果、本
発明を完成するに至つた。
本発明はニオブNbと錫Snをイオンとして含有
する溶液から瞬時にニオブと錫の水酸化物を同時
に沈澱させ、生成した同時沈澱物を約800〜1200
℃でカルシウム又はマグネシウム蒸気によつて粉
末状Nb―Sn合金に還元し、副成する酸化カルシ
ウム又は酸化マグネシウムを酸性水溶液又は塩化
アンモニウム水溶液によつて溶解分離した後、還
元されたNb―Sn合金の粉末又は成形体を非酸化
性雰囲気内又は真空中で過渡的に生成している中
間化合物を消滅させNb3Snのみを生成させるのに
充分な時間と温度で加熱することを特徴とする
Nb3Snの製造方法である。
する溶液から瞬時にニオブと錫の水酸化物を同時
に沈澱させ、生成した同時沈澱物を約800〜1200
℃でカルシウム又はマグネシウム蒸気によつて粉
末状Nb―Sn合金に還元し、副成する酸化カルシ
ウム又は酸化マグネシウムを酸性水溶液又は塩化
アンモニウム水溶液によつて溶解分離した後、還
元されたNb―Sn合金の粉末又は成形体を非酸化
性雰囲気内又は真空中で過渡的に生成している中
間化合物を消滅させNb3Snのみを生成させるのに
充分な時間と温度で加熱することを特徴とする
Nb3Snの製造方法である。
ニオブと錫をイオンとして含有する溶液は既知
の方法によつて製造することができる。例えば、
塩化物である五塩化ニオブと塩化第二錫を強酸
（例えば塩酸）に溶解する。このイオン溶液から
ニオブと錫の同時沈澱物を生成する為には、この
イオン溶液を水酸基を有する適当な物質の水溶液
（例えばアンモニア水）に滴下する。
の方法によつて製造することができる。例えば、
塩化物である五塩化ニオブと塩化第二錫を強酸
（例えば塩酸）に溶解する。このイオン溶液から
ニオブと錫の同時沈澱物を生成する為には、この
イオン溶液を水酸基を有する適当な物質の水溶液
（例えばアンモニア水）に滴下する。
副生する酸化カルシウム又は酸化マグネシウム
を溶解分離する酸性水溶液としては、酸の水溶液
を用いることができる。普通、鉱酸例えば塩酸の
希薄水溶液は入手し易く安価である為、経済上好
ましい。
を溶解分離する酸性水溶液としては、酸の水溶液
を用いることができる。普通、鉱酸例えば塩酸の
希薄水溶液は入手し易く安価である為、経済上好
ましい。
（作用）
ニオブと錫をイオン溶液から瞬時に同時に沈澱
物させる為、ニオブと錫が微細且つ均一に混合さ
れる。
物させる為、ニオブと錫が微細且つ均一に混合さ
れる。
この同時沈澱物に高温下でカルシウム又はマグ
ネシウムの蒸気を作用させて還元する過程で、ニ
オブ及び錫と結合している酸素をカルシウム又は
マグネシウムによつて切り離されると同時に、
NbとSnの結合が促進される。
ネシウムの蒸気を作用させて還元する過程で、ニ
オブ及び錫と結合している酸素をカルシウム又は
マグネシウムによつて切り離されると同時に、
NbとSnの結合が促進される。
この還元された合金粉末を非酸化性雰囲気の下
で長時間加熱することにより、Nb3Sn以外の過渡
的に生成している中間化合物が消滅し、Nb3Snの
みが生成する。
で長時間加熱することにより、Nb3Sn以外の過渡
的に生成している中間化合物が消滅し、Nb3Snの
みが生成する。
（実施例）
以下、本発明を実施例につきさらに詳細に説明
する。
する。
五塩化ニオブNbCl5と塩化第一スズSnCl2・
2H2OをNb／Snモル比＝３／１になるように秤
量して、全量５ｇを30mlの濃塩酸に溶解し、濃ア
ンモニア水30mlに滴下して、水酸化物Nb（OH）5
とSn（OH）2の沈澱を同時に生成させ、最終的に
溶液のPHが８〜９になるように調節した。この沈
澱を過又は遠心分離し、洗浄した後、乾燥して
淡黄色の粉末を得た。ここでNbCl5とSnCl2を含
む塩酸溶液をアンモニア水（NH4OH）へ滴下す
る理由は、Nb（OH）5とSn（OH）2とを同時に沈澱
させる為であつた。
2H2OをNb／Snモル比＝３／１になるように秤
量して、全量５ｇを30mlの濃塩酸に溶解し、濃ア
ンモニア水30mlに滴下して、水酸化物Nb（OH）5
とSn（OH）2の沈澱を同時に生成させ、最終的に
溶液のPHが８〜９になるように調節した。この沈
澱を過又は遠心分離し、洗浄した後、乾燥して
淡黄色の粉末を得た。ここでNbCl5とSnCl2を含
む塩酸溶液をアンモニア水（NH4OH）へ滴下す
る理由は、Nb（OH）5とSn（OH）2とを同時に沈澱
させる為であつた。
かくて得た沈澱粉末を加熱脱水した後、第２図
に示すように、その0.5ｇ（図面中の参照番号１）
をモリブデン製受皿２に乗せ、予め底にカルシウ
ム又はマグネシウム粒３を敷き詰めたステンレス
製容器４に、カルシウム又はマグネシウムと直接
接触しないように設置し、蓋を施してアルミナ製
反応管５内に納めた。次に、反応管５内の空気を
アルゴンガスで置換後、加熱し、約800℃〜1200
℃で24時間程度の時間保持した後、冷却した。こ
こで還元材としてカルシウム又はマグネシウムを
用いたのは、特に酸素と強い親和力を持つニオブ
を還元する為であつた。
に示すように、その0.5ｇ（図面中の参照番号１）
をモリブデン製受皿２に乗せ、予め底にカルシウ
ム又はマグネシウム粒３を敷き詰めたステンレス
製容器４に、カルシウム又はマグネシウムと直接
接触しないように設置し、蓋を施してアルミナ製
反応管５内に納めた。次に、反応管５内の空気を
アルゴンガスで置換後、加熱し、約800℃〜1200
℃で24時間程度の時間保持した後、冷却した。こ
こで還元材としてカルシウム又はマグネシウムを
用いたのは、特に酸素と強い親和力を持つニオブ
を還元する為であつた。
上述の操作によつて起るステンレス製容器内の
化学反応は以下のようである。即ち、約800℃〜
1200℃の下では、カルシウム又はマグネシウムは
液体となつて蒸気を発生し、容器内はその飽和蒸
気が充満する。このカルシウムまたはマグネシウ
ム蒸気は、Nb2O5＋SnO2の粉体に作用してNb―
Sn合金にまで還元し、自らは酸化カルシウム
CaO又は酸化マグネシウムMgOの固体に変化し
て合金粒子の周囲に堆積する。
化学反応は以下のようである。即ち、約800℃〜
1200℃の下では、カルシウム又はマグネシウムは
液体となつて蒸気を発生し、容器内はその飽和蒸
気が充満する。このカルシウムまたはマグネシウ
ム蒸気は、Nb2O5＋SnO2の粉体に作用してNb―
Sn合金にまで還元し、自らは酸化カルシウム
CaO又は酸化マグネシウムMgOの固体に変化し
て合金粒子の周囲に堆積する。
3Nb2O5・2SnO2＋19Ca＝6Nb・2Sn＋19CaO
3Nb2O5・2SnO2＋19Mg＝6Nb・2Sn＋19MgO
前述の化学反応式における合金6Nb・2Snは、
Ｘ線回折測定によれば、一部Nb3Snの形の化合物
として生成しているが、他の部分は単体のNbと
Sn及び過渡的な金属間化合物となつている。な
お、同時沈澱によつて生じる水酸化物を直接還元
しても同様の結果を生じる。上述の化学反応（還
元反応）の結果得た粉末は、還元剤としてカルシ
ウムを用いた場合、塩化アンモニウム水溶液内で
酸化カルシウムCaO及び未反応カルシウムを溶解
分離し、合金粉末に精製し、回収した。還元剤と
してマグネシウムを用いた場合、酸性水溶液（例
えば希塩酸水溶液）内で酸化マグネシウムMgO
及び未反応マグネシウムを溶解分離し、合金粉末
に精製し、回収した。
Ｘ線回折測定によれば、一部Nb3Snの形の化合物
として生成しているが、他の部分は単体のNbと
Sn及び過渡的な金属間化合物となつている。な
お、同時沈澱によつて生じる水酸化物を直接還元
しても同様の結果を生じる。上述の化学反応（還
元反応）の結果得た粉末は、還元剤としてカルシ
ウムを用いた場合、塩化アンモニウム水溶液内で
酸化カルシウムCaO及び未反応カルシウムを溶解
分離し、合金粉末に精製し、回収した。還元剤と
してマグネシウムを用いた場合、酸性水溶液（例
えば希塩酸水溶液）内で酸化マグネシウムMgO
及び未反応マグネシウムを溶解分離し、合金粉末
に精製し、回収した。
このようにして得た合金粉又はその圧縮成形体
６を、第３図に示すように、モリブデン製の皿
２′に乗せて石英アンプル７内に真空封入した。
この石英アンプル７を800℃〜1200℃で１〜10日
間加熱して冷却した。取り出した合金はＸ線回折
測定により、金属間化合物Nb3Snであることを確
認した。
６を、第３図に示すように、モリブデン製の皿
２′に乗せて石英アンプル７内に真空封入した。
この石英アンプル７を800℃〜1200℃で１〜10日
間加熱して冷却した。取り出した合金はＸ線回折
測定により、金属間化合物Nb3Snであることを確
認した。
以上に説明した工程全体の概略を第４図に纒め
て示した。
て示した。
（発明の効果）
本発明は単体で純粋な金属間化合物Nb3Snを多
量に生産することができる。本発明方法を使用す
ることにより、微粉体、大型焼結体及び溶解材の
形成が可能であり、エネルギー関連技術の進展に
寄与し得る。
量に生産することができる。本発明方法を使用す
ることにより、微粉体、大型焼結体及び溶解材の
形成が可能であり、エネルギー関連技術の進展に
寄与し得る。
本発明により製造した単体で純粋なNb3Snは超
伝導体として、超伝導発電機、医療診断用核磁気
共鳴映像装置、磁気浮上列車、高エネルギー粒子
加速器、核融合炉、エネルギー貯蔵装置、その他
各種用途に使用できる。
伝導体として、超伝導発電機、医療診断用核磁気
共鳴映像装置、磁気浮上列車、高エネルギー粒子
加速器、核融合炉、エネルギー貯蔵装置、その他
各種用途に使用できる。
第１図は従来のブロンズ法によるNb3Snの製造
の原理を示す説明図、第２図は本発明方法で行な
う還元に用いる装置の１例を示す線図的説明図、
第３図は本発明方法で行なう加熱に用いる装置の
１例を示す線図的説明図、第４図は本発明方法の
１例を示す工程系統図である。 １…ニオブと錫の同時沈澱水酸化物、２，２′
…モリブデン製受皿、３…還元剤（Ca又はMg）、
４…ステンレス製容器、５…アルミナ製反応管、
６…還元されたNb―Sn合金の成形体、７…石英
アンプル。
の原理を示す説明図、第２図は本発明方法で行な
う還元に用いる装置の１例を示す線図的説明図、
第３図は本発明方法で行なう加熱に用いる装置の
１例を示す線図的説明図、第４図は本発明方法の
１例を示す工程系統図である。 １…ニオブと錫の同時沈澱水酸化物、２，２′
…モリブデン製受皿、３…還元剤（Ca又はMg）、
４…ステンレス製容器、５…アルミナ製反応管、
６…還元されたNb―Sn合金の成形体、７…石英
アンプル。
Claims (1)
- １ ニオブNbと錫Snをイオンとして含有する溶
液から瞬時にニオブと錫の水酸化物を同時に沈澱
させ、生成した同時沈澱物を約800〜1200℃でカ
ルシウム又はマグネシウム蒸気によつて粉末状
Nb―Sn合金に還元し、副成する酸化カルシウム
又は酸化マグネシウムを酸性水溶液又は塩化アン
モニウム水溶液によつて溶解分離した後、還元さ
れたNb―Sn合金の粉末又は成形体を非酸化性雰
囲気内又は真空中で過渡的に生成している中間化
合物を消滅させNb3Snのみを生成させるのに充分
な時間と温度で加熱することを特徴とするNb3Sn
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14671585A JPS6210229A (ja) | 1985-07-05 | 1985-07-05 | Ｎｂ↓３Ｓｎの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14671585A JPS6210229A (ja) | 1985-07-05 | 1985-07-05 | Ｎｂ↓３Ｓｎの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6210229A JPS6210229A (ja) | 1987-01-19 |
| JPH0112820B2 true JPH0112820B2 (ja) | 1989-03-02 |
Family
ID=15413900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14671585A Granted JPS6210229A (ja) | 1985-07-05 | 1985-07-05 | Ｎｂ↓３Ｓｎの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6210229A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ303684B6 (cs) * | 1998-05-06 | 2013-03-06 | H. C. Starck Inc. | Slitinový prásek, zpusob jeho výroby, anoda kondenzátoru z tohoto slitinového prásku a kondenzátor, a prásek slitiny niobu a tantalu |
| WO2005077572A1 (ja) * | 2004-02-16 | 2005-08-25 | Cabot Supermetals K.K. | バルブ金属粉末または低級酸化物粉末の製造方法 |
| EP3489373A1 (de) * | 2017-11-28 | 2019-05-29 | Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG | Verfahren zur schmelzmetallurgischen darstellung der intermetallischen verbindung nb3sn |
| DE102019000905A1 (de) * | 2019-02-08 | 2020-08-13 | Taniobis Gmbh | Pulver auf Basis von Niobzinnverbindungen für die Herstellung von supraleitenden Bauteilen |
-
1985
- 1985-07-05 JP JP14671585A patent/JPS6210229A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6210229A (ja) | 1987-01-19 |
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