JPS59226414A - Ｖ↓３Ｇａ繊維分散型超電導線材の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はＶ３　Ｇａ繊維分散型超電導線材の製造法に関
する。

従来技術 強磁界発生用電磁石の巻線材として使用される超電導線
材としては、従来Ｎｂ−Ｔｉ系の合金線材が主として用
いられているが、この合金線材は発生磁界の限度が８．
５　Ｔ’（８，５テス２二８５０００ガウス）であり、
これ以上の強磁界を必要とする場合は、臨界磁界の高い
化合物系超電導体を用いる必要がある。しかし、化合物
系超電導体は、化合物特有の可塑性に欠ける点が実用化
に際しての大きな障害になっていたが、近年表面拡散法
及び複合加工法などの拡散を利用した方法が発明され、
ＶａＧａ（臨界温度Ｔｃ＝約１５に、臨界磁界Ｈｃ２＝
約２１Ｔ）、Ｎｂａ８ｎ　（臨界温度Ｔｃ＝約１８に、
臨界磁界ＨＣ２＝約２２Ｔ）の化合物超電導線材が実用
化されるようになった。この内複合加工法は、例えばＶ
ａＧａにおいては、バナジウムと銅−ガリウム合金とを
密着させ、線状またはテープ状に加工した後、熱処理に
よって銅−ガリウム合金中のガリウムを選択的にバナジ
ウムと反応させてＶａ　Ｇａ化合物層を境界面に生成さ
せる方法で、固体拡散法の１種である。

この固体拡散法を利用して、銅−ガリウム合金マトリッ
クス中に多数のバナジウム棒を埋め込んだ複合体を線状
に加工して熱処理することにより、　ＶａＧａ化合物極
細多芯線の製造が可能となった。また、ＮｂａＳｎ化合
物極細多芯線が同様にして製造される。

しかし、この複合加工法では、最初に複合体を作る複雑
な作業を必要とし、また銅−ガリウム合金は加工中著し
く加工硬化するため、約４０〜５０係の断面縮小率毎に
中間焼鈍を必要とし、実用的な長尺線材を作るには焼鈍
回数が極めて多くなる。従って、このような複合線材は
合金線材に比較して製造コストが著しく高くなり、製造
法も複雑である難点があった。

一方、最近、この難点を克服したイン・サイチュー法が
開発された。イン・サイチュー法は、銅−バナジウムニ
元合金をアーク溶解等により溶製して、銅マトリツクス
内にバナジウムのデンドライト粒子が一様に分散したイ
ンゴットを作製する。この合金は加工性に優れ、中間焼
鈍を全く必要とせずに任意の径の細線に加工し得られる
。この加工により、バナジウム粒子は大きな変形を受は
極めて細長い繊維状となって、線状のなかに多数分散さ
れたものとなる。この線材表面にガリウムを電気メッキ
、溶融メッキ等により付着させ、これを熱処理すると、
ガリウムが内部に拡散してバナジウム繊維と反応してＶ
ａ　Ｇａの極微細な不連続繊維を多数含んだ線材となる
。このようにして得ら廊たＶａ　Ｇａ線材は、複合加工
法によるＶａ　Ｇａ線材よりも優れた超電導臨界電流密
度Ｊｃを有し、また含有繊維は径が細く間隙も狭いため
繊維自体が強化の役目を果して線材自身の強度を高める
と共に曲げや引張りなどによる歪に対しても臨界電流な
どの超電導特性の劣化を少なくし得られる。

しかしながら、この方法で得、られた線材でも１８Ｔ以
上の強磁界では臨界電流密度の減少が急激であり、ミラ
ー型核融合装置をはじめとする、超強磁界マグネットの
だめの線材としては、なお強磁界でのＪｃ値の改善がの
ぞまれていた。

発明の目的 本発明は上に述べた従来法における欠点を解消した強磁
界での臨界電流密度が顕著に改良されたイン・サイチー
−型Ｖｓ　Ｇａ超電導線材を製造する方法を提供するこ
とを目的とする。

発明の構成 本発明の方法は、鏑に１０〜７０原子夷のバナジウムお
よび０．１〜１０原子係のアルミニウムを加えた３元銅
基合金を溶製後、線引き、圧延あるいは管引きにより線
、テープあるいは管状に加工した後、該加工材の表面に
、電気メッキ、溶融メッキ等によってガリウムを付着さ
せて４００〜７００Ｃの熱処理を行ない、銅基母相内に
Ｖａ　Ｇａの極細繊維を分散生成させる方法である。

銅にバナジウムと共に特定量のアルミニウムを添加する
ことにより、生成するＶａＧａ相の臨界磁界ＨＣ２が向
上する。さらにアルミニウムは、ガリウムの線材中心部
までの拡散、浸透を促進する作用を有し、ガリウム濃度
が線材全断面について均質である線材の作製を容易にす
る。これにより線材全断面当りの臨界電流密度Ｊｃは全
磁界領域で高められるが、特に強磁界で顕著に高い値が
得られる。

銅基合金中のバナジウムの含量は１０〜７０原子係であ
ることが必要である。ｌＯ原原子上り少ないと線材内部
の■繊維密度が小さくなり、繊維間距離が長くなって超
電導性が保持されなくなる。また７０原子係を超えると
、ガリウムの線材内部への均一な拡散が困難となって超
電導性及び機械的特性を著しく損うようになる。

アルミニウムの添加量は、０．１〜１０原子係であるこ
とが必要である。０．１原子係より少ないと有効な特性
改善を行うことができなく、１０原子係を超えると加工
性が悪くなる。

熱処理の温度は４００〜７００Ｃの範囲が適当である。

４００Ｃより低い温度ではガリウムが十分内部まで拡散
せず、また７００Ｃを超えるとＶａ（ｈの結晶粒が粗大
化し超電導特性が劣化する。

熱処理時間は１〜３００時間の範囲が適当である。１時
間より短かい熱処理時間ではＶａＧａはほとんど生成さ
れず、また３００時間を超えると■３伽の結晶粒の粗大
化が進み超電導特性が劣化する。

実施例 バナジウムにそれぞれ３ａ９原子係のアルミニウムを含
む合金をアーク溶解で溶製し、これらを銅と複合して消
耗電極型アーク溶解の電極棒を作製した。また比較のた
めにアルミニウムを含有しない電極棒も同時に作製した
。これらを溶解して外径４０Ｍ＄、長さ７０笥のインゴ
ット（組成を原子係テ表ワスト、−’ｔｔｔぞれ約Ｃｕ
　−３４％Ｖ　−１ｃｌ）Ａ４、Ｃｕ　−３３％Ｖ−２
％ＡＪ３　、　Ｃｕ　−３２％Ｖ−３％Ｍ、およびＣｕ
　−３５％Ｖ）とし、溝ロール、線引き、千ロールなど
によって中間焼鈍なしに幅３■、厚１００μｍのテープ
に加工した。次いでこのテープをガリウム溶融浴中に連
続的に浸漬して約１０μｍ厚のガリウム膜を付着させ、
５００Ｃで１００時間の拡散熱処理を加えてＶａ　Ｇａ
超電導線材を作製した。第１表には、４，２にで１６Ｔ
および２０Ｔの磁界中における線材全断面積についての
臨界電流密度Ｊｃおよび超電導遷移温度Ｔｃを示す。こ
の結果が示すようにアルミニウムの添加によって全磁界
領域でＪｃが改善され、特に高磁界での上昇率が大きい
ことが分る。

これはアルミニウムの添加によ゛って臨界磁界ｌＩｃ２
が高められたことによる。

発明の効果 本発明の方法によると、イン−サイチュー法におけるＶ
ａ　Ｇａの極細繊維を含む超電導線材を容易に得られる
利点を有すると共に、更に次のような優れた効果を有す
る。

（１）　　バナジウムを含有する銅基合金へアルミニウ
ムを含ませることによってイン・サイチュー線材の高磁
界での臨界電流密度Ｊｃを高め得られる。

（２）　　アルミニウム添加により、ガリウムの均一拡
散が容易にできるので、断面積の大きい大容量の線材を
製造することができる。

本発明の方法によって得られた超電導線材は、電気機械
、エネルギー貯蔵、核融合炉、高エネルギー物理用粒子
加速器などの各種超電導機器の性能を著しく高め得られ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 銅に１９〜７０原子係のバナジウムおよび０．１〜１０
   原子係のＭを加えた３元合金を溶製後、線引き、圧延あ
   るいは管引きにより線、テープあるいは管状に加工した
   後、ガリウムを付着させ、４００〜７００Ｃで熱処理を
   行い、銅基母相内に■３龜の極細繊維を分散生成させる
   ことを特徴とするＶａＧａ超電導線材の製造法。