JPS5828685B2 - チヨウデンドウ v3ga センザイノ セイゾウホウ - Google Patents

チヨウデンドウ v3ga センザイノ セイゾウホウ

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JPS5828685B2
JPS5828685B2 JP49072527A JP7252774A JPS5828685B2 JP S5828685 B2 JPS5828685 B2 JP S5828685B2 JP 49072527 A JP49072527 A JP 49072527A JP 7252774 A JP7252774 A JP 7252774A JP S5828685 B2 JPS5828685 B2 JP S5828685B2
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JP
Japan
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wire
v3ga
layer
superconducting
composite
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JP49072527A
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JPS513595A (en
Inventor
政美 榎本
恭治 太刀川
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は安定化V3Ga超電導線材の製造法に関するも
のである。
近年超電導線は、強磁場に釦ける安定性に関する研究の
進歩により、常伝導金属中に非常に細い超電導体の多数
本を埋め込んだ極細多芯超電導線が主として使用される
様になって来た。
超電導材料としては、Nb−Ti 系、Nb −Zr系
合金などの合金系とNb3Sn、V3Gaなどの化合物
系があるが、現在90 KG以上の高磁場を発生するマ
グネットに用いられる線材はほとんど化合物系の超電導
材料である。
これは、化合物系の超電導材料は合金系に比べて超電導
の上部臨界磁場Hc2 >よび臨界電流密度Jcが高
いという理由による。
しかしこの高磁場発生に適した化合物系の超電導材料は
合金系に比べて脆いという欠点があり、製造に際し引伸
加工がむつかしく、特に上述の極細多芯超電導線の製造
がむつかしいので、テープ状の線材しか作られなかった
例えばこのテープ状線材の製造方法としては特公昭47
−21356号に述べられている。
これによるとV3Ga 化合物の加工性のないことがら
■テープの表面に溶融Gaめつきを施こし、各種組成の
非超電導性V−Ga化合物に完全に転化することにより
余剰のGaを残さず、その後その上にCuを被覆してV
BGa 層を形成する方法が述べられている。
これにより加工性のないVBGa 層を持った導体の
製法を可能とし、テープ状導体として実用化されている
しかしこの方法では後述の如き、極細多芯導体の製造は
困難である。
このテープ状の線材の最大の欠点は垂直磁場に対する不
安定性であり、この不安定性の問題を解決するため、超
電導材料を細かく多芯化するととにより、方向性を持た
ない、かつ磁化の少ない安定な超電導線材を製造するこ
とが必要である。
この安定化多芯■3Ga 超電導線材の製造法としては
例えば金属材料技術研究所が開発した次の如き方法があ
る。
即ち18原子係のGaを含むCu−Ga合金中に多数本
の■を埋め込んで線引き加工し、最後に熱処理して超電
導VBGa 層を■の表面に得る方法である。
この方法の欠点は線引き加工によるCu−Ga合金の加
工硬化が著しく、1回50%程度の加工度しかとれない
ので、加工時何回も熱処理を必要とし、又上記加工硬化
によりVの不均一変形および長さ方向での特性のバラツ
キが生じ易い欠点がある。
本発明はV上の溶融Gaめつきに釦いて、vまたは■合
金表面にV−Ga化合物層を被覆すると共に余剰のGa
層を被覆せしめることにより、従来から困難とされてい
たV−Ga化合物の機械的加工を可能にするもので、C
uパイプ中に挿入後の減面加工時V−Ga化合物層を粉
砕し、かつv−Ga化合物粒界に余剰に被覆したGaを
浸透させることにより、化合物層の減面加工を行なって
単芯または多芯V3Ga 超電導線材を容易に製造し
うる方法を提供せんとするものである。
本発明ばVtたはV合金よりなる棒の表面に溶融Gaめ
つきを施こし、Cuパイプ中に挿入した複合棒を減面加
工して引伸する工程と、上記引伸した線を最終寸法で5
000〜900℃で加熱処理することによりV3Ga
超電導体を生成させる工程とより戒り、必要に応じ、
更に上記引伸した複合線の複数本を束ねてCuパイプ中
に挿入し減面加工して引伸する工程を、上記複合線のV
線が所望の本数に達する昔で繰り返して後、最終所望寸
法の線に減面加工を施こす工程を含む超電導V3Ga
線材の製造法に3いて、上記溶融GaめつきによりV
tたば■合金表面にV−Ga化合物および余−JIJO
Ga層を被覆せしめて、上記複合線の減面加工時V−G
a化合物層を粉砕し、かつVGa化合物粒界にGaを浸
透させることにより、最終的に得られるV3Ga 層の
連続性をそこなうことなく、上記■−Ga化合物層の減
面加工を容易ならしめることを特徴とするものである。
本発明に使用するVtたは■合金よりなる棒とは、純v
または0.1〜10原子咎のT 1 s Z r若しく
ばHfなどの元素を含むV合金であり、■に添加するこ
れらの元素は■へのGaの拡散を促進させてV3Gaを
生成し易くして前記Icを向上し、また線材の機械的性
質を改善する効果がある。
又本発明に使用するCuパイプは電導性の良い例えば無
酸素銅、タブピッチ銅、脱酸銅など製のものである。
本発明にむいて、VまたはV合金表面に溶融めっきする
V−Ga化化合物層上び余剰のGa層の厚さは爾後の減
面加工に釦ける加工性お・よび熱処理によるV3 Ga
の生成上重要な因子である。
本発明者らは本発明に到る過程に釦いて、とのV−Ga
化合物層を被覆する段階に釦いて、後述する温度と時間
でこの化合物層にクラックの発生のあることを見付けて
いるが、本発明に訟ける余剰のGaは、このクラックの
空隙を満たすように被覆され、更にV−Ga化合物層の
表面に、爾後の減面加工において発生するV−Ga化合
物層のクラックの空隙を充分溝たしてめっき層の連続性
をそこなわないような厚さのGa層が被覆されることが
必要で、通常この厚さは約1μ以上あれば充分その効果
が認められる。
又V−Ga化合物層については、V−Ga化合物面積/
■面積は0.1〜0.5が適当で、約0.3程度が最も
良い。
この比が0.1以下ではV3Ga 生成に必要なGaが
不足となって充分なV3Ga の生成かむつかしく、
0.5以上になると加工中粉砕されたV−Ga化合物層
の粒界へのGaの浸透が充分でなくなり、複合材料自体
の延性不足から加工性が悪くなると共に1得られる最終
V3Ga 層の連続性をそこなう。
これらのV−Ga化合物層とGa層の厚さは溶融めっき
にむけるGaの温度、浸漬時間などの条件を適当に選択
することにより、所望の厚さのものが得られる。
又本発明に釦いてマトリックスとなるCuとVなどの芯
との面積比ば1:1程度以上が適当で、Cuが多くなる
程伸線加工における加工性は良くなる。
本発明にお・いて複合棒または複合線に施こされる減面
加工は伸線、圧延またはスェージング加工の倒れでも良
く、又減面加工後の形状は丸線、平角線筐たはテープの
何れでも良い。
又本発明により得られる超電導v3Ga 線材は超電導
V3Ga が単芯のものでも多芯のものでも良く、多
芯の場合は上述の複数本の複合線束ね、Cuパイプ挿入
、引伸加工を、芯線が所望の本数に達する1で繰返えさ
れる。
又単芯または多芯の引伸加工した線を撚線曾たは編組線
等に仕上げることも可能であり、その際のv3Ga 生
成のための熱処理は撚線または編組の前または後に実施
すれば良い。
以下本発明を図面により実施例について説明する。
第1図イル二は本発明方法の実施例を工程順に示す斜視
図である。
先ず所定のサイズに線引きしたV棒1または■合金棒1
とこのV棒が挿入できるサイズのCuパイプを準備する
次にV棒1を例えば8000〜1000’Cで真空中で
焼鈍し、これを針状結晶(■とGaの化合物)が析出し
ない程度に昇温した溶融Ga中に真空中で適当な時間浸
漬して引上げ、■棒1表面にV−Ga化合物層むよび余
剰のGa層とよりなるめっき層3を被覆する。
この溶融めっきしたV棒1をCuパイプ2中に挿入しく
イ図)この複合棒を所要サイズ1でスェージング、伸線
、または圧延などの引伸加工を行なって複合線4とする
(四回)。
この減面加工中V−Ga化合物層は粉砕されるが、その
粒界にGaが浸透するのでめっき層の連続性が破壊され
ず、加工性が良い。
単芯の場合はこの複合線4に後述の熱処理を施こして超
電導V3Ga を生成させる。
多芯の場合は、このようにして作った複合線4を適当数
、例えば7本束ねて、その束の外径に合ったCuパイプ
5中に挿入しくハ図)、引伸加工して複合線6とする(
二図)。
この複合線6におけるV線1の本数が所望の本数に達し
ない場合は更に複合線6を複数本束ねてCuパイプに挿
入して引伸加工するハ図〜二図の工程を繰返し、マトリ
ックスのCuの割合を考慮した目的の■本数に達した時
点で、最終所望寸法の線径又はテープ曾で伸線渣たは圧
延加工を施こす。
このようにして作った複合線またはテープを真空中で5
000〜900℃の温度で2〜200時間加熱処理する
ことにより、マトリックスCuとV線1の境界に超電導
V3Ga 層を生成させ、第2図に示す如き超電導多芯
v3Ga 線7捷たはテープを得る。
第2図において11はVtたばV合金、12はマトリッ
クスCu、13は超電導■3Ga 層である。
第2図は芯■が7本の場合を示しているが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、多本数の場合には第1図
ハル二の工程を何回も繰返せば良い。
又■3Ga 生成熱処理の前または後に必要によりツイ
スト加工を行なっても良い。
実施例: この実施例は上述に説明した方法と同様の方法により行
った。
900℃で2時間真空焼鈍を施こした34mm$、長さ
300mmの■棒2本を真空中で550’Cに昇温した
溶融Ga中に6時間浸漬して引上げて溶融めっきを施こ
した。
この場合のめつき層のV−Ga化合物層の厚さは230
μ、 Vの寸法は3.205 nlmpで断面にむけ
るV−Ga化合物面積/V面積は0.308であった。
又余剰のGa層は生成されたv−Ga化合物のクラック
による空隙を充分溝たし、更に表面に厚さ1μ以上被覆
した。
この2本の■棒を夫々外径6 mm 、内径4mm、長
さ300mmのCuパイプに挿入し、この2本の複合棒
を夫々1.96mm〆まで伸線加工した。
この伸線加工中、粉砕されたVGa化合物層の粒界にG
aが浸透した結果、めっき層の連続性がそこなわれるこ
となく、支障なく伸線可能であった。
この1.96mmoの複合線を夫々長さ300mm宛に
切断して7本の複合線を準備した。
次にこの7本の1.96mm〆の複合線を束ねて外径8
rrIm1内径6mm、長さ300mm中に挿入し、こ
の複合棒を0.385rroltで伸線加工した。
この場合もv−Ga層が存在するための破壊による支障
はなく、伸線加工性は良好で、中間焼鈍を施こすことな
く、支障なく伸線可能であった。
その後この0.385 mmiの複合線を真空中で、6
50°Cで50時間熱処理を行ない、マトリックスCu
とV線との境界に超電導V3Ga 層を生成させた。
得られた超電導多芯■3Ga 線の断面は第2図と同様
のもので、この場合の各芯■線上の超電導V3Ga
層の厚さは約2μであった。
得られた線について、4.2 Kにおいて30KGおよ
び50KGの垂直磁場中で臨界電流密度を測定した結果
は下表むよび第3図に示す如くである。
第3図は磁場の磁束密度Hcと臨界電流密度Jcとの関
係を示す図で、横軸にHC1縦軸にJcを示す。
尚、比較のため従来のCuめつき表面拡散法(金属材料
技術研究所、特公昭47−21356号による方法)で
作成した1 2.7noX O,12mmの超電導V3
Ga テープと比較した。
即ち、本発明による品は従来品(テープ)に比べ、高、
低磁場共、高い臨界電流密度を示し、前述のCu−Ga
合金埋込み法によって作成した超電導多芯V3Ga
とほぼ同等の性能を示した。
以上述べたように、本発明は超電導VBGa 線を製
造する方法にむいて、Cuパ゛イ)プ中に挿入する溶融
GaめっきしたV棒筐たはV合金棒のめつき層をV−G
a化合物層と余剰のGa層とより構成せしめて、複合線
の減面加工時v−Ga化合物層が粉砕しても、その■−
Ga化合物粒界にGaを浸透させることにより、■−G
a化合物層の連続性をそこなうことなく、支障なく引伸
することかでき、引伸加工を容易ならしめる利点がある
又途中の加工工程に釦いてCu−Ga合金の生成がない
ので、Cu−Ga合金の低加工性をも克服し得、高い加
工度を施こすことができる利点がある。
従って本発明により超電導多芯V3Ga線を工業的に製
造することが可能となり、超電導特性の優れた均一な超
電導多芯線が得られる利点がある。
更にCu−Ga合金中にV又はV合金棒に挿入して作る
複合多芯法に比較すると、製造に必要なGa量は桁違い
に少なくてすみ、ロスが少ないためGa量を必要最小限
に制御することができるので、非常に経済的に製造しう
る利点がある。
又本発明は引伸加工にまり長尺の超電導線材を得ること
ができ、又多本数の複合線束ね→Cu−々イブ挿入→引
挿入上引伸加工ことにより、多本数の芯を有する安定化
超電導多芯線材を任意に製造しうる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図イル二は本発明方法の実施例を工程順に示す斜視
図である。 第2図は第1図に示す方法により製造した超電導多芯V
3Ga線の断面図である。 第3図は本発明による品と従来品(テープ)との磁場の
磁束密度と臨界電流密度との関係を示す図である。 1・・・・・・V棒(又は■合金棒)、2・・・・・・
Cu−ζイブ、3・・・・・・V−Ga化合物層むよび
Ga層とよりなるめっき層、4,6・・・・・・複合線
、5・・・・・・Cu”イブ、7・・・・・・超電導多
芯■3Ga 線、11・・・・・・Vまたは■合金、1
2・・・・・・マトリックスCu、13・・・・・・超
電導V3Ga層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. I VtたはV合金よりなる棒の表面に溶融Gaめつ
    きを施こし、Cuパイプ中に挿入した複合棒を減面加工
    して引伸する工程と、上記引伸した線を最終寸法で50
    0 〜900℃で加熱処理することによりV3Ga 超
    電導体を生成させる工程とより成り、必要に応じ更に上
    記引伸した複合線の複数本を束ねてCuパイプ中に挿入
    し減面加工して引伸する工程を、上記複合線のV線が所
    望の本数に達する昔で繰り返して後、最終所望寸法の線
    に減面加工を施こす工程を含む超電導V3Ga 線材
    の製造法にむいて、上記溶融GaめつきによりVまたは
    V合金表面にV−Ga化化合物上び余剰のGa層を被覆
    せしめて、上記複合線の減圧加工時V−Ga化合物層を
    粉砕し、かつV−Ga化合物粒界にGaを浸透させるこ
    とにより、最終的に得られるV3Ga 層の連続性を
    そこなうことなく、上記V−Ga化合物層の減面加工を
    容易ならしめることを特徴とする超電導V3Ga 線材
    の製造法。
JP49072527A 1974-06-26 1974-06-26 チヨウデンドウ v3ga センザイノ セイゾウホウ Expired JPS5828685B2 (ja)

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