JPS60187667A - Ｖ↓３Ｇａ拡散線材の製造法 - 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】 本発明はＶｓＧａ拡散線材の製造法、更に詳しくは強磁
界特性の改善されたｖ＋Ｇａ拡散線材の製造法に関する
ものである。

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
材として従来Ｎｂ−’ｌ’ｉ系の合金線材が広く用いら
れているが、該合金線材では発生磁界の限度が８５テラ
ス（Ｔ）であり、これ以上の強磁界を必要とする場合に
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
。ＶｓＧａは上部臨界磁界（Ｈｅ、）が２１．５Ｔと高
く強磁界発生用電磁石材料として有望であるが、化合物
特有の可梨性に欠ける点が実用化に際しての大きな障害
となっていた。線材化研究の初期にはＧａを直接Ｖチー
ブ表面に拡散させたのち熱処理してＶｓＧａテープを製
造したが、この方法では１２００”０という高温度が必
要であり、このような高温度で製造されたＶｓＧａ線材
はＨｃｓ　、臨界電流（Ｉｃ）も小さく。

機械的性質も劣っていた。その後表面拡散法が開発され
、ＶｓＧａ生成温度を低下させることにょリ優れた超電
導特性を有するＶｘ　Ｑａ線材が実用化された。表面拡
散法として、■テープまたは線を溶融Ｑａ中を連続的に
通過させＶ下地表面にＱａに富む化合物ＶｔＧａ５およ
びＶｓ　０８層層をつくり次いで銅あるいは銀鍍金を施
した後これをＶｓ　Ｑａの生成のために５００−９００
°Ｃで５分−５００時間熱処理し下地表面にＶｍＧａ化
合物層およびＣｕ−Ｑａ−Ｖ合金層を層状に重ねて製造
する方法が知られている。

（特許第６７０６１９号）この方法によって作られたＶ
ｓＧａ線材を用いて１７．５Ｔの磁界を発生できる超電
導マグネットが製作された（低温工学、１１（１９７６
）２５２）。しかしこの製造法で得られるＶ＋Ｇａにも
超電導特性と熱処理粂件とに関してなお問題点があった
。すなわち、熱処理温度が６２５°Ｃ以下ではＴＣは高
く結晶粒は細かいがＶｓＧａ層厚は薄く、一方、熱処理
温度を７００層０以上にすると、短時間で厚いｖｓＧａ
層を生成し得るが結晶粒は粗大化し、またＴＣが減少し
これに伴ってＨＣｔ　も減少してしまう欠点があった。

一般に、ＶｓＧａの結晶粒が細かくなると低磁界での臨
界電流密度（Ｊ（！　）を増加させるが、高磁界でのＪ
ｃは結晶粒径に依存ぜずむ１叡。ｔ　Ｋ−、＜　ｉＷ　
、ｔｂ　ｏ　ｌ−？Ｃ７５”　Ｑ　ｉ、Ｔ（。１．′近
い１．８Ｔ以上での優れたＩＣ！　（ＪｅとＶｓＧａ断
浦積との積）特性を得るためには、ＴＱ、したがってＨ
ｅｗ。

を劣化させずにＶ寥Ｇ　８層を厚く生成させることが必
要である。従来の一つの温度での熱処理だけではＴＣと
ＶｘＧａ層厚をともに大きくすることは不可能であった
。なお、もし６２５”Ｃ以下で５００時間以上の熱処理
を行えばＴｃ　ｉ！：　Ｖｓ　Ｇａ層厚をともにある程
度大きくできるが、このように長い熱処理は経済的に実
用的でない・。近年、ミラー型核融合炉等に１８−２０
Ｔの強磁界の発生が必要とされているが、既存の実用線
材ではこの要望に応えられるものがなく、断ちしい改良
が待たれていた。

本発明の目的は従来のＶｓＧ＆ｓＧ＆材の内点を解消し
、　Ｔｅ、　したがってＨｅ、、が高く且つ厚いｖ＋Ｇ
ａを有し強磁界での臨界電流特性の優れたＶＩＧａ超電
導線材を製造する方法を提供するにある。

本発明者は、従来の表面拡散法において高温での熱処理
が短時間で厚いＶｓＧａ層を拡散生成しうろことに注目
して、最初に６５０−８５０°Ｃの高温で１分間−１０
０時間の１次熱処理をしたのち。

続いて、４５（１−６ ２次熱処理をする２段熱処理を行ない、その結果２強磁
界でのＩＣ特性の優れたＶｓＧａ超電導線材を従来に比
較して短時間で得られることを究明し得て本発明を完成
した。

本発明における１次熱処理温度は６５０−８５０°Ｃの
範囲で１分間−１００時間行なう。この温度より低いと
１００時間以内で十分な厚さのＶ富Ｇａ層が生成されな
い。逆にこの温度より高いとＶｓＧａが層状に生成され
ず２次熱処理を行っても超電導特性が劣化したままであ
る。また２次熱処理温度は４５０−６ この温度より高いとＴＣの向上が顕著でなく、マたこの
温度より低いと１次熱処理で生成したＶｓＧａ層を良質
なものに２００時間以内で変化させ得ない。なお、　Ｑ
ａ膜付着後の予備熱処理は、　Ｑａを■に完全に拡散さ
せるために、７００−９５０°０で行：、うことか必要
である。

また、純■下地に換えてＢ　＋　Ａ／＋　Ｇａ、　Ａｕ
またはＨｆを含むＶ合金下地を用いるとさらに効果的で
ある。これらの添加元素はいずれもＶｓ　Ｇａ層の拡散
生成を促進する効果がある。■に添加する各元素量は優
れた超電導特性を得るためにそれぞれ０．０５　、０．
１　、０．１　、０．１　、０．０５原子チ以上である
ことが必要であり、またＶ合金の良好な加工性を保持す
るためにそれぞれ５．１０．１０．　Ｈｌ、５原子チ以
下であることが必要である。なお、１次熱処理前に行う
鍍金は、銅鍍金であっても銀鍍金であっても同等のすぐ
れた超電導特性をうることが出来る。

本発明の方法によるとＴＣ，シたがってＮｅｗ。

が高く且つ厚いＶｓ　Ｇａを有し強磁界でのＩｃ特性の
優れたＶｓＧ＆超電導超電導線褥材れるので発生磁界が
１８Ｔ以上の強磁界超電導マグネットの製作が容易に可
能になる。また本発明は熱処理工程に関するものなので
、従来の実用的に確立された製造法である表面拡散法の
各工程がそのまま適用でき、在来の設備のままで直ちに
改良された強磁界特性の優れたＶ＋Ｇａ超電導線材の製
造することが実施できる優れた効果を有する。

実施例　１ 巾３７１Ｊ、厚さ７５μｍのＶ下地テープを６５０°Ｃ
に加熱されたＧａ浴中を２次いで９０（１”ｏで加熱さ
れたパイプ状加熱炉中を連続的に通過させてテープ表面
にＶｔＧａ５およびＶｎ　Ｇａ＋層をそれぞれ６および
８μｍ拡散させた。得られた拡散テープに厚さ８μｆｆ
＋の銅鍍金を施した後、これをアルゴン雰囲気で７００
°Ｃで５０時間の１次熱処理を行い、続いて５５０°ａ
ｔたは６（１０’０の低温で２次熱処理を行いＶ＋Ｇａ
拡散テープを作製した。Ｔｃ、Ｖ＝Ｇａ層厚および１９
ＴでのＩｃ値を従来の熱処理で得られた値と比較して一
表１に示す。本発明の２段熱処理で生成したＶｉ　Ｇａ
は強磁界での優れたＩＣ特性のために有効な高いＴＣと
厚いＶｓＧａ層の両方を兼ね備えでいることが特徴で、
実際、１９ＴでのＩｃ値は従来の熱処理条件で得られる
最も高い値（５０Ａ）よりも格段に上まわっている０第
１表 ＶＩＧａ層厚　■ｃａｔ１９Ｔｉ 熱処理条件　Ｔｃ（Ｋ）（＋＋ｙ＋＋）　（Ａ）　ニア
００℃−５〇五１５５０℃−１００ｈ　１４，９　１１
．０　７８本発明７００℃−５０ｈ７６００℃−１００
Ａ　１５，１　１０．９　８２７００℃−５０ｈ／６０
０℃−２００ｈ　１５．２　１１．１　８５７００℃−
５ＯＡ　１４，６　１１．０　４０比　較　６００℃−
２００ｈ　１５．１　４．５　２８６７５℃−１００ｈ
　１４．８　９．５　５０実施例　２ ■に０８原子チのＢ、５原子チのＡｌ、６原子チのＧａ
＋　０．８原子チのＡｕまたは０３原子チのＨｆを配合
した素材をそれぞれアーク溶解炉にて溶解し、これらを
溝ロールおよび平ロールにて中３朋、厚さ７５μｍに加
工しＶ合金下地テープとした。これらのテープに実施例
１と同様の方法でＧａを付着させ銅鍍金したのち２段熱
処理を行いＶｓＧ＆拡散テープを作製した。表２に本発
明の２段熱処理により生成したＶｓ　Ｇａ拡散テープの
’ｌ’ｃ　、　Ｖ＋　Ｇａ層厚および１９ＴでのＩＣ値
を示す。なお、比較のために従来の熱処理方法で得られ
た１９Ｔでの最も大きなＩｃ値を併記する。各添加元素
はＶｓＧａ層の拡散生成を促進する効果があるので、従
来の熱処理方法においても、純■下地テープを用いた場
合と比較してＶｓＧａ層を厚く生成でき強磁界のＩｃを
いくらが改善できる。しかし本発明の２段熱処理を行う
とさらＩｃ　Ｖ＋　Ｑａ層を厚く生成できまたＴｃを上
昇させ得るので強磁界でのＩｃ値は顕著に改善される。

第　２　表

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　バナジウム（Ｖ）またはバナジウム合金のテー
   プまたは線の表面にガリウム（Ｇａ　）膜を付着させ、
   　７００−９５０”Ｃにおける予備熱処理を行って下地
   表面にＱａに富むＶ−Ｇａ系化合物層を生成させ１次い
   で銅あるいは銀鍍金を施した後、これを６５０−８５０
   ℃で１分間−１００時間の１次熱処理を行い、さらに４
   ５０−６２５’Ｏでｔｏ−２００時間の２次熱処理を行
   うことを特徴とするＶｓＧａ拡散線材の製造方法。
2. （２）■合金が、　０．０５−５原子チのボロン（Ｂ＞
   を含δ孟金、０．１−１０原子チのアルミニウム’（’
   ｌ）１ を含むＶ合金、０．１−１０原子チのＱａを含む１′ｖ
   合金、Ｏ，１，−１０原子チの金（Ａｕ）を含むＶ合金
   あるいは０．０５−５原子チのノ・フニウム（Ｈｆ　）
   を含むＶ合金である特許請求の範囲第１項記載の方法。