JPH045734B2 - - Google Patents
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- JPH045734B2 JPH045734B2 JP59196352A JP19635284A JPH045734B2 JP H045734 B2 JPH045734 B2 JP H045734B2 JP 59196352 A JP59196352 A JP 59196352A JP 19635284 A JP19635284 A JP 19635284A JP H045734 B2 JPH045734 B2 JP H045734B2
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
本発明は、母相中に微細な第２相金属粒子が均
一に分散してなる組織を有する超伝導特性に優れ
たCu基合金に関するものである。 従来、超伝導材料としては、Nb3Sn，V3Ga，
NbTi合金等がよく知られている。しかし、これ
らの超伝導化合物は脆く、実用上あるいは製造上
種々の問題点が残されている。その問題点として
は、例えば線材化の困難性等があげられる。 すなわち、超伝導特性を利用した種々の用途、
例えば超伝導コイルや機器部品の用途において線
材状の超伝導材料が望まれている現在、製造及び
加工等成型が容易で、かつ超伝導特性の優れた材
料が好ましい。 従来、上記の目的を達しようとした試みで、母
材の加工性を利用し、近接効果により超伝導特性
を向上させようとした材料の報告にシーエツチ，
ジエイ，ロー アンド イー，ロー；ゼツト，フ
イジツク（ch，ｊ，Raub and Ｅ，Raub；Ｚ，
Phisik）186（1965），310がある。この報告では、
鋳造材のTc（超伝導遷移温度）が低いため、さら
に焼入れ時効させ、焼入れ時効により向上した
TcとPb粒子との関係を示している。また、Cu−
Nb合金等においても同様の研究がなされている。
しかしながら、これらは最適の熱処理条件を施し
てはじめて良好なTcを示しており、しかもPb及
びNb粒子が熱処理によつて粒界に析出しており、
機械的性質を著しく劣化させる。すなわち、これ
らの報告においては、母材の良好な加工性とPb
粒子の近接効果から、加工性に優れ、さらには超
伝導特性にも優れた材料を得ようとしたわけであ
るが、鋳造材では加工性は優れているが、超伝導
特性は低く、さらに焼入れ時効を行うと、超伝導
特性は向上するが、加工性が非常に低下してしま
うということで所期の目的は全く達せられておら
ず、またTcが１〜2k程度では用途は全くなかつ
た。 さらに、一般の超伝導材料は超伝導状態が壊れ
た時に大電流が流れるために異常に発熱し、周囲
の液体Heガスを沸騰させ、気化したHeガスによ
り爆発を起こす等の危険がある。このような理由
により、できるだけ超伝導材料の導電率は高いこ
とが望ましい。 一方、第２相金属粒子分散型Al−Pb系合金を
液体急冷法により急冷凝固して得、得られた合金
材料の超伝導特性を検討した発表がある〔日本金
属学会：春期大会 一般概要（1984年４月）
P169〕。この報告によると、約40nm粒径の微細
なPb粒子を母相中に均一に分散させることが可
能で、超伝導特性も向上していた。しかし、Al
基合金であるために導電率は十分満足すべきもの
ではなかつた。 本発明者らは、超伝導状態が壊れた場合にも電
流をリークしやすい、すなわち導電率が高い合金
を提供することを目的として鋭意検討した結果、
特定の組成からなるCu基合金を急冷凝固させる
と、上記の目的が達成され、微細な第２相金属粒
子が均一に分散してなる組織を有する合金が得ら
れ、得られた合金が超伝導特性に優れたCu基合
金であることを見い出し、本発明を完成した。 すなわち、本発明はPb，Bi，Tl，Li，Feから
なる群より選ばれた少なくとも１種が１〜10原子
％で、残部が実質的にCuよりなり、かつ母相中
に微細な第２相金属粒子が均一に分散してなる組
織を有するCu基超伝導合金である。 本発明の合金について説明すると、Pb，Bi，
Tl，Li，Feからなる群より選ばれた少なくとも
１種が１〜10原子％であることが必要であり、特
に２〜５原子％であることが好ましい。Pb，Bi，
Tl，Li，Feからなる群より選ばれた少なくとも
１種が１原子％未満の場合には、Tcが1.5k以下
と非常に低く、また10原子％を超える場合には、
得られる合金の母相中の第２相金属粒子が均一に
分散しなくなるため、Tcが非常にばらつくよう
になり、しかも機械的強度も低下する。 また、本発明の合金にAl，Sl，Snからなる群
より選ばれた１種又は２種以上の元素を４〜17原
子％（Snは３〜15原子％）、好ましくは５〜10原
子％添加すると、第２相金属粒子の粒径の均一性
及び分散状態は良好のままで、母相を強化し、機
械的性質を向上させる効果や耐摩耗性を改善する
効果がみられる。特に、超伝導合金に優れた機械
的性質、例えば高い強度を与えるということは、
リード線、センサーとして利用する場合にテンシ
ヨンをかけるが、この工程が支障なく、大変容易
に行えるというメリツトを有しており、さらに構
造材料として利用することもできる。 本発明の合金を製造するには、前記合金組成を
用い、雰囲気中もしくは真空中で加熱溶融し、こ
れを急冷凝固させればよい。その急冷方法として
は種々あるが、例えば液体急冷法として知られる
片ロール法、双ロール法及び回転液中紡糸法等が
特に有効である。これら片ロール法、双ロール法
では薄帯材料が、回転液中紡糸法では細線材料が
容易に連続的に、しかも低コストで製造すること
が可能である。 本発明の合金は、溶湯状態では偏析が全くな
く、完全に合金化しているが、これを適当な速度
で急冷凝固することにより、例えば母相中に粒径
が１〜100nm程度の非常に微細で、かつ１〜
100nm程度の間隔に均一に分散した第２相金属粒
子を含む組織となる。 具体例をあげると、94Cu−6Pbの合金組成を有
する本発明の第２相金属粒子分散型合金は、Cu
の母相中に粒径約20〜40nmでほぼ完全な球形を
有するPb粒子が約50〜80nmの間隔で分散してお
り、これは従来の粒子分散型合金と比較して粒子
の微細さ、分散の均一性において非常に優れたも
のである。 本発明のCu基合金は、上記の組織を有してい
るため、超伝導特性が改善され、特にPb，Bi，
Tl，Li，Fe量を変化させることによつてTcを自
由にコントロールでき、しかも加工性が良く、冷
間圧延及び冷間線引きできることから、液体ヘリ
ウム下で使用する機器の配線材、液面レベル計等
各種工業用材料として非常に有用である。特に、
液体ヘリウムの液面レベル計は、そのレベルセン
サーとしてTcが4.2k付近の材料が使用され、超
伝導から常伝導への遷移がシヤープでなければな
らず、本発明の合金はそれらの点において特に優
れている。 以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。 実施例１〜16，比較例１〜18 表−１に示す各種組成のCu基合金をアルゴン
ガス雰囲気中で溶融させ、アルゴン噴出圧4.0
Kg／cm2、孔径0.12mmのルビー製紡糸ノズルより
320rpmで回転している内径500mmの円筒ドラム
内に形成された温度４℃、深さ２cmの回転冷却液
体中に噴出して急冷凝固させて平均径0.1mmの
円形断面を有する細線状材料を得た。 これら細線状材料の組織観察を透過電子顕微鏡
により測定した。また、機械的性質は常温におい
てインストロン型引張試験機を用いて測定した。 なお、超伝導遷移温度Tcについては、試料を
クライオスタツト内部に取り付け、それに希薄な
ヘリウムガスを充填し、液体ヘリウム中に浸漬し
た後、通常の四端子法により試料の電気抵抗を測
定した。 また、加工製を示す線引可能の限界圧下率は、
急冷凝固線材を各ダイスでの圧下率５％で、連続
的に通常のダイヤモンドダイスを用いて冷間線引
きし、切断の生じた線径から線引可能限界圧下率
を求め、圧下率70％以上冷間線引きができたもの
を加工性に優れたものとした。 ここで、圧下率とはR.A.（％）＝｛１−Ｓ／Sp｝× 100 R.A.；圧下率 Sp；線引前の急冷凝固線材の断面積（mm2） Ｓ；線引後の伸線材の断面積（mm2） で表される線材の断面減少率をいう。 また、比較のため、従来技術で述べたch，Ｊ，
Raub and Ｅ，Raubらの行つた実験と同様にし
て、Cu−2Pb合金を通常の鋳造法により得、さら
に800℃から水中に固相焼入れした材料（比較例
−１）、さらに500℃で10時間熱処理した材料（比
較例−２）についても検討を行つた。 その結果を表−１に示す。
一に分散してなる組織を有する超伝導特性に優れ
たCu基合金に関するものである。 従来、超伝導材料としては、Nb3Sn，V3Ga，
NbTi合金等がよく知られている。しかし、これ
らの超伝導化合物は脆く、実用上あるいは製造上
種々の問題点が残されている。その問題点として
は、例えば線材化の困難性等があげられる。 すなわち、超伝導特性を利用した種々の用途、
例えば超伝導コイルや機器部品の用途において線
材状の超伝導材料が望まれている現在、製造及び
加工等成型が容易で、かつ超伝導特性の優れた材
料が好ましい。 従来、上記の目的を達しようとした試みで、母
材の加工性を利用し、近接効果により超伝導特性
を向上させようとした材料の報告にシーエツチ，
ジエイ，ロー アンド イー，ロー；ゼツト，フ
イジツク（ch，ｊ，Raub and Ｅ，Raub；Ｚ，
Phisik）186（1965），310がある。この報告では、
鋳造材のTc（超伝導遷移温度）が低いため、さら
に焼入れ時効させ、焼入れ時効により向上した
TcとPb粒子との関係を示している。また、Cu−
Nb合金等においても同様の研究がなされている。
しかしながら、これらは最適の熱処理条件を施し
てはじめて良好なTcを示しており、しかもPb及
びNb粒子が熱処理によつて粒界に析出しており、
機械的性質を著しく劣化させる。すなわち、これ
らの報告においては、母材の良好な加工性とPb
粒子の近接効果から、加工性に優れ、さらには超
伝導特性にも優れた材料を得ようとしたわけであ
るが、鋳造材では加工性は優れているが、超伝導
特性は低く、さらに焼入れ時効を行うと、超伝導
特性は向上するが、加工性が非常に低下してしま
うということで所期の目的は全く達せられておら
ず、またTcが１〜2k程度では用途は全くなかつ
た。 さらに、一般の超伝導材料は超伝導状態が壊れ
た時に大電流が流れるために異常に発熱し、周囲
の液体Heガスを沸騰させ、気化したHeガスによ
り爆発を起こす等の危険がある。このような理由
により、できるだけ超伝導材料の導電率は高いこ
とが望ましい。 一方、第２相金属粒子分散型Al−Pb系合金を
液体急冷法により急冷凝固して得、得られた合金
材料の超伝導特性を検討した発表がある〔日本金
属学会：春期大会 一般概要（1984年４月）
P169〕。この報告によると、約40nm粒径の微細
なPb粒子を母相中に均一に分散させることが可
能で、超伝導特性も向上していた。しかし、Al
基合金であるために導電率は十分満足すべきもの
ではなかつた。 本発明者らは、超伝導状態が壊れた場合にも電
流をリークしやすい、すなわち導電率が高い合金
を提供することを目的として鋭意検討した結果、
特定の組成からなるCu基合金を急冷凝固させる
と、上記の目的が達成され、微細な第２相金属粒
子が均一に分散してなる組織を有する合金が得ら
れ、得られた合金が超伝導特性に優れたCu基合
金であることを見い出し、本発明を完成した。 すなわち、本発明はPb，Bi，Tl，Li，Feから
なる群より選ばれた少なくとも１種が１〜10原子
％で、残部が実質的にCuよりなり、かつ母相中
に微細な第２相金属粒子が均一に分散してなる組
織を有するCu基超伝導合金である。 本発明の合金について説明すると、Pb，Bi，
Tl，Li，Feからなる群より選ばれた少なくとも
１種が１〜10原子％であることが必要であり、特
に２〜５原子％であることが好ましい。Pb，Bi，
Tl，Li，Feからなる群より選ばれた少なくとも
１種が１原子％未満の場合には、Tcが1.5k以下
と非常に低く、また10原子％を超える場合には、
得られる合金の母相中の第２相金属粒子が均一に
分散しなくなるため、Tcが非常にばらつくよう
になり、しかも機械的強度も低下する。 また、本発明の合金にAl，Sl，Snからなる群
より選ばれた１種又は２種以上の元素を４〜17原
子％（Snは３〜15原子％）、好ましくは５〜10原
子％添加すると、第２相金属粒子の粒径の均一性
及び分散状態は良好のままで、母相を強化し、機
械的性質を向上させる効果や耐摩耗性を改善する
効果がみられる。特に、超伝導合金に優れた機械
的性質、例えば高い強度を与えるということは、
リード線、センサーとして利用する場合にテンシ
ヨンをかけるが、この工程が支障なく、大変容易
に行えるというメリツトを有しており、さらに構
造材料として利用することもできる。 本発明の合金を製造するには、前記合金組成を
用い、雰囲気中もしくは真空中で加熱溶融し、こ
れを急冷凝固させればよい。その急冷方法として
は種々あるが、例えば液体急冷法として知られる
片ロール法、双ロール法及び回転液中紡糸法等が
特に有効である。これら片ロール法、双ロール法
では薄帯材料が、回転液中紡糸法では細線材料が
容易に連続的に、しかも低コストで製造すること
が可能である。 本発明の合金は、溶湯状態では偏析が全くな
く、完全に合金化しているが、これを適当な速度
で急冷凝固することにより、例えば母相中に粒径
が１〜100nm程度の非常に微細で、かつ１〜
100nm程度の間隔に均一に分散した第２相金属粒
子を含む組織となる。 具体例をあげると、94Cu−6Pbの合金組成を有
する本発明の第２相金属粒子分散型合金は、Cu
の母相中に粒径約20〜40nmでほぼ完全な球形を
有するPb粒子が約50〜80nmの間隔で分散してお
り、これは従来の粒子分散型合金と比較して粒子
の微細さ、分散の均一性において非常に優れたも
のである。 本発明のCu基合金は、上記の組織を有してい
るため、超伝導特性が改善され、特にPb，Bi，
Tl，Li，Fe量を変化させることによつてTcを自
由にコントロールでき、しかも加工性が良く、冷
間圧延及び冷間線引きできることから、液体ヘリ
ウム下で使用する機器の配線材、液面レベル計等
各種工業用材料として非常に有用である。特に、
液体ヘリウムの液面レベル計は、そのレベルセン
サーとしてTcが4.2k付近の材料が使用され、超
伝導から常伝導への遷移がシヤープでなければな
らず、本発明の合金はそれらの点において特に優
れている。 以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。 実施例１〜16，比較例１〜18 表−１に示す各種組成のCu基合金をアルゴン
ガス雰囲気中で溶融させ、アルゴン噴出圧4.0
Kg／cm2、孔径0.12mmのルビー製紡糸ノズルより
320rpmで回転している内径500mmの円筒ドラム
内に形成された温度４℃、深さ２cmの回転冷却液
体中に噴出して急冷凝固させて平均径0.1mmの
円形断面を有する細線状材料を得た。 これら細線状材料の組織観察を透過電子顕微鏡
により測定した。また、機械的性質は常温におい
てインストロン型引張試験機を用いて測定した。 なお、超伝導遷移温度Tcについては、試料を
クライオスタツト内部に取り付け、それに希薄な
ヘリウムガスを充填し、液体ヘリウム中に浸漬し
た後、通常の四端子法により試料の電気抵抗を測
定した。 また、加工製を示す線引可能の限界圧下率は、
急冷凝固線材を各ダイスでの圧下率５％で、連続
的に通常のダイヤモンドダイスを用いて冷間線引
きし、切断の生じた線径から線引可能限界圧下率
を求め、圧下率70％以上冷間線引きができたもの
を加工性に優れたものとした。 ここで、圧下率とはR.A.（％）＝｛１−Ｓ／Sp｝× 100 R.A.；圧下率 Sp；線引前の急冷凝固線材の断面積（mm2） Ｓ；線引後の伸線材の断面積（mm2） で表される線材の断面減少率をいう。 また、比較のため、従来技術で述べたch，Ｊ，
Raub and Ｅ，Raubらの行つた実験と同様にし
て、Cu−2Pb合金を通常の鋳造法により得、さら
に800℃から水中に固相焼入れした材料（比較例
−１）、さらに500℃で10時間熱処理した材料（比
較例−２）についても検討を行つた。 その結果を表−１に示す。
【表】
【表】
表１より明らかなごとく、実施例１，２，６，
７，８，９，10，11，12，13，14，15，16はCu
中に第２相金属粒子が均一に分散し、加工性の良
好な超伝導材料であるが、比較例３，８，10，
12，14，17はPb，Bi，Tl，Fe，Li量が少なく、
1.5kでもTcが現れず（測定機器上1.5k以下の測
定はできない）、比較例４，９，11，13，15，18
はPb，Bi，Tl，Fe，Li量が多すぎて第２相金属
粒子が均一に分散しにくくなり、実用に供さない
材料であつた。 また、実施例３〜５はSi，Al，Snの添加によ
つて、超伝導性質の低下させることなく、機械的
性質を向上させることができている。しかしなが
ら比較例５〜７、16はSi，Al，Snが適正量を超
えたために、母相がCu固溶体とならず、化合物
相が現れ、加工性を低下させてしまつた。 また、比較例１，２は本発明と同様の組成では
あるが、第２相金属粒子の分数が悪く、特に粒界
に析出しており、加工性、Tcも低く、超伝導材
料としての有用性は全くなかつた。
７，８，９，10，11，12，13，14，15，16はCu
中に第２相金属粒子が均一に分散し、加工性の良
好な超伝導材料であるが、比較例３，８，10，
12，14，17はPb，Bi，Tl，Fe，Li量が少なく、
1.5kでもTcが現れず（測定機器上1.5k以下の測
定はできない）、比較例４，９，11，13，15，18
はPb，Bi，Tl，Fe，Li量が多すぎて第２相金属
粒子が均一に分散しにくくなり、実用に供さない
材料であつた。 また、実施例３〜５はSi，Al，Snの添加によ
つて、超伝導性質の低下させることなく、機械的
性質を向上させることができている。しかしなが
ら比較例５〜７、16はSi，Al，Snが適正量を超
えたために、母相がCu固溶体とならず、化合物
相が現れ、加工性を低下させてしまつた。 また、比較例１，２は本発明と同様の組成では
あるが、第２相金属粒子の分数が悪く、特に粒界
に析出しており、加工性、Tcも低く、超伝導材
料としての有用性は全くなかつた。
Claims (1)
- １ Pb，Bi，Tl，Li，Feからなる群より選ばれ
た少なくとも１種が１〜10原子％で、残部が実質
的にCuよりなり、かつ母相中に微細な第２相金
属粒子が均一に分散してなる組織を有するCu基
超伝導合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59196352A JPS6173849A (ja) | 1984-09-19 | 1984-09-19 | Ｃｕ基超伝導合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59196352A JPS6173849A (ja) | 1984-09-19 | 1984-09-19 | Ｃｕ基超伝導合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6173849A JPS6173849A (ja) | 1986-04-16 |
| JPH045734B2 true JPH045734B2 (ja) | 1992-02-03 |
Family
ID=16356410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59196352A Granted JPS6173849A (ja) | 1984-09-19 | 1984-09-19 | Ｃｕ基超伝導合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6173849A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4911769A (en) * | 1987-03-25 | 1990-03-27 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Composite conductive material |
| JP4476634B2 (ja) * | 2004-01-15 | 2010-06-09 | 大豊工業株式会社 | Ｐｂフリー銅合金摺動材料 |
| JP4410612B2 (ja) | 2004-06-10 | 2010-02-03 | 大豊工業株式会社 | 燃料噴射ポンプ用Ｐｂフリー軸受 |
| KR20090028638A (ko) | 2006-08-05 | 2009-03-18 | 다이호 고교 가부시키가이샤 | Ｐｂ 프리 동합금 슬라이딩 재료 |
| EP2166117B1 (en) | 2007-05-15 | 2014-12-10 | Taiho Kogyo Co., Ltd | Pb-free copper alloy sliding material and plain bearings |
| WO2009093664A1 (ja) | 2008-01-23 | 2009-07-30 | Taiho Kogyo Co., Ltd. | 焼結銅合金摺動材の製造方法及び焼結銅合金摺動材 |
-
1984
- 1984-09-19 JP JP59196352A patent/JPS6173849A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6173849A (ja) | 1986-04-16 |
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