JPWO2005104144A1 - Manufacturing method of MgB2 superconducting wire excellent in critical current characteristics - Google Patents

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Abstract

臨界温度Tc=39Kを示すMgB2を線材化する簡便・容易な方法を提供する。(a)粉末状のMgとBの混合原料、もしくは粉末状のMgとBの混合粉末とMgB2粉末とを混ぜ合わせた混合原料を得、(b)得られた混合原料を圧縮成形してペレットとし、(c)得られたペレットをカーボン系材料のコーティングを行った金属管に封入するか、ペレットにカーボン系材料をコーティングしてから金属管に封入し、(d)前記ペレットを封入した金属管に伸線加工を施し線材とし、そして、(e)必要により、得られた線材をコイル状に巻回した後、不活性ガス加圧雰囲気中で熱処理を施す。A simple and easy method for forming MgB2 having a critical temperature Tc = 39K into a wire is provided. (a) A mixed raw material of powdered Mg and B, or a mixed raw material obtained by mixing a mixed powder of Mg and B in powder form and MgB2 powder, and (b) a pellet obtained by compression molding the obtained mixed raw material And (c) the obtained pellet is enclosed in a metal tube coated with a carbon-based material, or the pellet is coated with a carbon-based material and then enclosed in a metal tube, and (d) the metal in which the pellet is enclosed The tube is drawn to obtain a wire, and (e) if necessary, the obtained wire is wound into a coil and then heat treated in an inert gas pressurized atmosphere.

Description

本発明は、MgB2超電導線材の製造方法に関し、電力用ケーブル、マグネット、モータ、発電機などに適用できる超電導線材を低コストで安定供給できる製造方法に関する。The present invention relates to a method for manufacturing an MgB 2 superconducting wire, and more particularly to a manufacturing method capable of stably supplying a superconducting wire applicable to power cables, magnets, motors, generators and the like at low cost.

ある種の材料を極低温に冷却すると電気抵抗が急激に減少して完全にゼロを示す現象が見られる。これを超電導現象と呼び、そのような現象を示す材料を超電導材料(物質)と称する。このような超電導物質は、線材化してコイル状に成形し、これに通電することで非常に高い磁場を安定して発生させることができる。そのため、今日高磁場を利用する医療用機器等各種機器に広く用いられている。現在、主に実用化されている超電導物質はNbTiおよびNb3Snであるが、超電導特性を得るために極低温域まで冷却する必要があり、冷媒に高価な液体ヘリウム(沸点4.2K)を必要とすること、また冷却用クライオスタット等の装置が大がかりになること等が難点である。When a certain kind of material is cooled to a very low temperature, the electric resistance rapidly decreases and a phenomenon of completely zero is observed. This is called a superconducting phenomenon, and a material exhibiting such a phenomenon is called a superconducting material (substance). Such a superconducting material can be formed into a wire, formed into a coil shape, and a very high magnetic field can be stably generated by energizing it. Therefore, it is widely used in various devices such as medical devices that use a high magnetic field today. Currently, NbTi and Nb 3 Sn are mainly used as superconducting materials. However, in order to obtain superconducting properties, it is necessary to cool to a very low temperature range, and expensive liquid helium (boiling point 4.2K) is required for the refrigerant. In addition, it is difficult to use a device such as a cryostat for cooling.

超電導物質の次世代材料として、液体窒素の沸点温度77Kで超電導特性を得られるビスマス(Bi)系、イットリウム系(Y)系の酸化物系高温超電導体の研究が盛んに行われているが、材料費が高いこと、成分比が複雑で線材としての量産が困難であり、製造費用が高いことなどが問題となっている。   As a next-generation material for superconducting substances, research on bismuth (Bi) -based and yttrium-based (Y) -based oxide high-temperature superconductors that can obtain superconducting properties at a boiling point of liquid nitrogen of 77K has been actively conducted. Problems include high material costs, complex component ratios, difficulty in mass production as wires, and high manufacturing costs.

これらの酸化物系は、77Kまで温度を上げると臨界電流特性が大幅に下がってしまうが、温度20K程度では実用的な臨界電流特性を示すことから、冷凍機もしくは液体水素を冷媒にすることによって得られる温度20Kでの使用も検討されている。温度20Kの使用でも、大幅な経済効果はあるからである。   These oxide systems, when the temperature is raised to 77K, drastically lowers the critical current characteristics, but at temperatures around 20K, they show practical critical current characteristics, so by using a refrigerator or liquid hydrogen as a refrigerant Use at a temperature of 20K is also being considered. This is because even at a temperature of 20K, there is a significant economic effect.

ここに、最近に至り、特許文献1に示すように、臨界温度Tc=39Kを持つ金属間化合物超電導体MgB2が発見された。温度20Kでの使用が期待でき、軽量であり、資源が豊富、製法が比較的簡易なことから期待されており、実用化への研究・開発が精力的に行われている。
特開2002−211916号公報
Recently, as shown in Patent Document 1, an intermetallic compound superconductor MgB 2 having a critical temperature Tc = 39K has been discovered. It can be expected to be used at a temperature of 20K, is lightweight, has abundant resources and is relatively easy to manufacture, and is actively researched and developed for practical use.
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-219916

本発明の課題は、そのような優れた特性を示すMgB2を線材化する技術を開発することである。An object of the present invention is to develop a technique for forming MgB 2 that exhibits such excellent characteristics into a wire.

従来にあっても、超電導体材料の線材化方法としては色々な方法が知られているが、その中で、原料粉末を金属管に詰め込み、伸線加工を行う粉末封管法(Powder-In-Tube)は、比較的、簡単な製法であるため、Bi系線材の製造方法として有名である。この方法は、MgB2線材の作成方法としても有望であることから、広く研究されている。そして、この粉末封管法は、大別して二種類の方法に分けられる。Conventionally, various methods are known for forming a superconductor material into a wire. Among them, a powder sealed tube method (Powder-In) in which raw material powder is packed into a metal tube and wire drawing is performed. -Tube) is a relatively simple manufacturing method and is famous as a Bi-based wire manufacturing method. Since this method is also promising as a method for producing an MgB 2 wire, it has been widely studied. And this powder sealed tube method is divided roughly into two types of methods.

(1)in-situ法
これは、超電導体を構成する各元素の粉末を金属管に詰め込んでから、超電導物質の生成加工と伸線加工を施す方法である。
(1) In-situ method This is a method in which the powder of each element constituting the superconductor is packed in a metal tube, and then the superconducting material is produced and drawn.

(2)ex-situ法
これは、超電導物質の粉末やペレットを金属管に詰め込み、その金属管に伸線加工を施す方法である。
(2) Ex-situ method This is a method in which powder or pellets of a superconducting material are packed in a metal tube and the metal tube is drawn.

本明細書では、便宜上、そのような粉末やペレットを詰め込む金属管をシース管とも云い、その材料をシース材料とも云う。
なお、超電導物質の場合、極低温域では、磁束が急激に侵入する現象であるフラックスジャンプによる超電導の破壊現象(超電導クエンチと呼ぶ)が起こりやすく、以下においては、シース管として、また超電導クエンチ現象に対する安定化材として、高熱伝導率で発熱対策に効果がある銅管を例にして本発明を説明する。
In this specification, for convenience, a metal tube filled with such powder or pellets is also referred to as a sheath tube, and the material is also referred to as a sheath material.
In the case of superconducting materials, a superconducting breakdown phenomenon (called superconducting quench) is likely to occur due to flux jump, which is a phenomenon in which magnetic flux penetrates rapidly, at a very low temperature range. The present invention will be described by taking a copper tube having a high thermal conductivity and an effect as a countermeasure against heat generation as an example of a stabilizer for the above.

本発明者らは、超電導物質MgB2について、in-situ法による線材化を試みたが、MgとBだけを用いた場合、臨界電流特性が不十分であり、更なる特性の向上を必要とした。
そこで、MgとB以外の第3元素を添加することによって、特性を向上させる実験を繰り返した。MgB2バルクの研究において、Ti、SiC、ダイヤモンド微粒子を添加すると臨界電流密度Jcが向上するとの研究論文が報告されているからである。
The present inventors tried to wire the superconducting material MgB 2 by an in-situ method. However, when only Mg and B are used, the critical current characteristics are insufficient, and further improvement of the characteristics is required. did.
Then, the experiment which improves a characteristic by adding 3rd elements other than Mg and B was repeated. This is because, in the study of MgB 2 bulk, a research paper has been reported that the critical current density Jc is improved by adding Ti, SiC and diamond fine particles.

TiH、ダイヤモンド微粒子を添加して、臨界電流特性の向上を図る試作を繰り返した結果、ダイヤモンド微粒子の配合によって、臨界電流特性を2倍近くに上げることに成功した。As a result of repeated trials to improve critical current characteristics by adding TiH 2 and diamond fine particles, we succeeded in increasing the critical current characteristics nearly twice by blending diamond fine particles.

しかし、in-situ法の場合、熱的安定化材として用いた銅管と原料のMgが熱処理によって反応してしまい、MgB2の生成が十分にできないという問題を抱えていた。
そこで、生成済みのMgB2を原料粉とするex-situ法による伸線化をも試みたが、粉末粒径を微細化しないと十分な臨界電流特性が得られないこと、また、MgB2粒子間の十分な結合を得るためには、相当な高圧をかける必要があり、一般的な伸線加工方法では、困難であることを経験した。
However, in the case of the in-situ method, the copper tube used as the thermal stabilizer and the raw material Mg react with each other by the heat treatment, and there is a problem that MgB 2 cannot be generated sufficiently.
Therefore, we tried wire drawing by ex-situ method using the generated MgB 2 as raw material powder, but sufficient critical current characteristics could not be obtained unless the powder particle size was made fine, and MgB 2 particles In order to obtain a sufficient bond between them, it is necessary to apply a considerable high pressure, and it has been difficult to achieve with a general wire drawing method.

すなわち、ex-situ法の場合は、銅とMgとの反応は、in-situ法と比較して大幅に低減できるが、高い超電導特性を得るには、初期のMgB2粒子の微細化とそのような微細化粒子を強固に結合させるために十分な高圧をかける必要がある。特にシース管として銅管を用いた場合、機械的強度が低いために圧力が全体的に十分かからないので、臨界電流特性が低くなる傾向がある。That is, in the case of the ex-situ method, the reaction between copper and Mg can be greatly reduced compared to the in-situ method. However, in order to obtain high superconducting characteristics, the initial MgB 2 particles are refined and the reaction is reduced. It is necessary to apply a sufficiently high pressure in order to firmly bond such fine particles. In particular, when a copper tube is used as the sheath tube, since the mechanical strength is low and the pressure is not sufficiently applied as a whole, the critical current characteristic tends to be lowered.

そこで、比較的高い臨界電流特性を得た実績のあるin-situ法で、銅管とMgの反応を防ぐ方法を検討することにし、銅管の内側にカーボン系材料をコーティングすることを着想した。つまり、MgB2生成を阻害する要因が銅とMgとの反応にあることから、カーボンの中間層を設けることにより、反応を防ぐことができ、また、カーボンがMgB2内にある程度拡散することによって、電子間の散乱が増加し、上部臨界磁界や不可逆磁界の上昇や磁束ピン止め効果が期待できるものと考えたのである。そして、実際に実験を行ったところ、臨界電流特性を大幅に改善させる効果があることが分かった。Therefore, we decided to investigate a method to prevent the reaction between the copper tube and Mg by an in-situ method with a proven track record of obtaining a relatively high critical current characteristic, and came up with the idea of coating a carbon-based material inside the copper tube. . In other words, since the factor that inhibits the production of MgB 2 is the reaction between copper and Mg, by providing a carbon intermediate layer, the reaction can be prevented, and by the diffusion of carbon to some extent in MgB 2 It was thought that the scattering between electrons increased and the upper critical magnetic field and irreversible magnetic field increased and the magnetic flux pinning effect could be expected. And when an actual experiment was conducted, it was found that there was an effect of greatly improving the critical current characteristics.

このように本発明によれば、シース管としての金属管の内側に、予め、カーボンを塗布しておくという簡易的な方法で、臨界電流特性の大幅な向上を図ることができたのである。   As described above, according to the present invention, the critical current characteristics can be greatly improved by a simple method in which carbon is applied in advance to the inside of a metal tube as a sheath tube.

別法として、ペレット化した圧縮成形体にカーボン系材料をコーティングしてから金属管に封入して伸線加工を行ったところ、上述の場合と同様の結果を得ることができた。
ここに、本発明は次の通りである。
(1)MgB2線材の製造方法において
(a)金属管の内側にカーボン系材料のコーティングを行い、
(b)粉末状のMgとBの混合原料、もしくは粉末状のMgとBの混合粉末とMgB2粉末とを混ぜ合わせた混合原料を得、
(c)得られた混合原料を圧縮成形してペレットとし、
(d)得られたペレットをカーボン系材料のコーティングを行った上記金属管に封入し、
(e)上記ペレットを封入した金属管に伸線加工を施し線材とし、そして、
(f)得られた線材に不活性ガス雰囲気中もしくは加圧雰囲気中で熱処理を施す
ことを特徴とするMgB2線材の製造方法。
(2)前記(f)において、得られた線材をコイル状に巻回した後、不活性ガス加圧雰囲気中で熱処理を施すことを特徴とする上記(1)記載のMgB2線材の製造方法。
(3)前記カーボン系材料が、グラファイト系材料であることを特徴とする上記(1)記載のMgB2線材の製造方法。
(4)前記伸線加工を複数回に分けて施すことを特徴とする上記(1)記載のMgB2線材の製造方法。
(5)前記伸線加工を施して得た線材(金属体)をさらに別の金属管で被覆して、伸線加工を施すことを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載のMgB2線材の製造方法。
(6)前記伸線加工を施して得た線材(金属体)を複数本、必要に応じ、空隙を充填する金属材とともに別の金属管で被覆して、さらに伸線加工を施すことを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載のMgB2線材の製造方法。
(7)内側にカーボン系材料のコーティングを行う前記金属管および前記の別の金属管が同一または別種であって、銅、銅合金、鉄、鉄合金、炭素鋼、ステンレス鋼、ニッケルおよびニッケル合金から成る群から選ばれた1種であることを特徴とする上記(5)または(6)記載のMgB2線材の製造方法。
(8)前記熱処理を550〜800℃で施すことを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載のMgB2線材の製造方法。
(9)MgB2線材の製造方法において
(a)粉末状のMgとBの混合原料、もしくは粉末状のMgとBの混合粉末とMgB2粉末とを混ぜ合わせた混合原料を得、
(b)得られた混合原料を圧縮成形してペレットとし、
(c)得られたペレットにカーボン系材料のコーティングを行い、
(d)コーティングを行ったペレットを金属管に封入し、
(e)上記ペレットを封入した金属管に伸線加工を施し線材とし、そして、
(f)得られた線材に不活性ガス雰囲気中もしくは加圧雰囲気中で熱処理を施す
ことを特徴とするMgB2線材の製造方法。
(10)前記(f)において、得られた線材をコイル状に巻回した後、不活性ガス加圧雰囲気中で熱処理を施すことを特徴とする上記(9)記載のMgB2線材の製造方法。
(11)前記カーボン系材料が、グラファイト系材料であることを特徴とする上記(9)記載のMgB2線材の製造方法。
(12)前記伸線加工を複数回に分けて施すことを特徴とする上記(9)記載のMgB2線材の製造方法。
(13)前記伸線加工を施して得た線材(金属体)をさらに別の金属管で被覆して、伸線加工を施すことを特徴とする上記(9)〜(12)のいずれかに記載のMgB2線材の製造方法。
(14)前記伸線加工を施して得た線材(金属体)を複数本、必要に応じ、空隙を充填する金属材とともに別の金属管で被覆して、さらに伸線加工を施すことを特徴とする上記(9)〜(12)のいずれかに記載のMgB2線材の製造方法。
(15)前記ペレットを封入する金属管および前記の別の金属管が同一または別種であって、銅、銅合金、鉄、鉄合金、炭素鋼、ステンレス鋼、ニッケルおよびニッケル合金から成る群から選んだ1種の金属製であることを特徴とする上記(13)または(14)記載のMgB2線材の製造方法。
(16)前記熱処理を550〜800℃で施すことを特徴とする上記(9)〜(12)のいずれかに記載のMgB2線材の製造方法。
As another method, when the pelletized compression molded body was coated with a carbon-based material and then encapsulated in a metal tube and subjected to wire drawing, the same result as in the above case could be obtained.
Here, the present invention is as follows.
(1) In the manufacturing method of MgB 2 wire rod
(a) Coating the carbon material on the inside of the metal tube,
(b) A mixed raw material of powdered Mg and B, or a mixed raw material obtained by mixing a mixed powder of Mg and B in powder form and MgB 2 powder,
(c) The obtained mixed raw material is compression molded into pellets,
(d) The obtained pellets are sealed in the metal tube coated with a carbon-based material,
(e) The metal pipe enclosing the pellet is drawn to form a wire, and
(f) A method for producing an MgB 2 wire, wherein the obtained wire is heat-treated in an inert gas atmosphere or a pressurized atmosphere.
(2) The method for producing an MgB 2 wire according to (1) above, wherein in (f), the obtained wire is wound in a coil shape and then heat-treated in an inert gas pressurized atmosphere. .
(3) The method for producing an MgB 2 wire according to (1), wherein the carbon-based material is a graphite-based material.
(4) The method for producing an MgB 2 wire according to (1), wherein the wire drawing is performed in a plurality of times.
(5) The wire rod (metal body) obtained by performing the wire drawing process is further covered with another metal tube, and the wire drawing process is performed, according to any one of the above (1) to (4) The manufacturing method of MgB 2 wire of description.
(6) A plurality of wire rods (metal bodies) obtained by the wire drawing process are covered with another metal pipe together with a metal material filling the gap, if necessary, and further wire drawing is performed. The method for producing an MgB 2 wire according to any one of (1) to (4) above.
(7) The metal pipe for coating the carbon-based material on the inside and the other metal pipe are the same or different, and are copper, copper alloy, iron, iron alloy, carbon steel, stainless steel, nickel and nickel alloy The method for producing an MgB 2 wire according to (5) or (6) above, which is one selected from the group consisting of:
(8) The method for producing an MgB 2 wire according to any one of (1) to (4), wherein the heat treatment is performed at 550 to 800 ° C.
(9) In the manufacturing method of MgB 2 wire
(a) A mixed raw material of powdered Mg and B, or a mixed raw material obtained by mixing powdered Mg and B mixed powder and MgB 2 powder,
(b) The resulting mixed raw material is compression molded into pellets,
(c) The resulting pellet is coated with a carbon-based material,
(d) Enclose the coated pellets in a metal tube,
(e) The metal pipe enclosing the pellet is drawn to form a wire, and
(f) A method for producing an MgB 2 wire, wherein the obtained wire is heat-treated in an inert gas atmosphere or a pressurized atmosphere.
(10) The method for producing an MgB 2 wire according to (9) above, wherein in (f), the obtained wire is wound in a coil shape and then heat-treated in an inert gas pressurized atmosphere. .
(11) The method for producing an MgB 2 wire according to (9), wherein the carbon-based material is a graphite-based material.
(12) The method for producing an MgB 2 wire according to (9), wherein the wire drawing is performed in a plurality of times.
(13) The wire rod (metal body) obtained by performing the wire drawing process is further covered with another metal pipe, and the wire drawing process is performed, according to any one of the above (9) to (12) The manufacturing method of MgB 2 wire of description.
(14) A plurality of wire rods (metal bodies) obtained by the wire drawing process are covered with another metal tube together with a metal material filling the gap, if necessary, and further wire drawing is performed. The method for producing an MgB 2 wire according to any one of the above (9) to (12).
(15) The metal tube enclosing the pellet and the other metal tube are the same or different and are selected from the group consisting of copper, copper alloy, iron, iron alloy, carbon steel, stainless steel, nickel and nickel alloy. The method for producing an MgB 2 wire according to the above (13) or (14), which is made of only one kind of metal.
(16) The method for producing an MgB 2 wire according to any one of (9) to (12), wherein the heat treatment is performed at 550 to 800 ° C.

かくして、本発明によれば、金属管の内側もしくはペレットにカーボン系材料をコーティングすることによって、臨界電流特性の高い金属シースのMgB2線材を製造できる。
より具体的には、予備実験の段階でも、本発明により得られる線材は、短尺材では、4.2Kの自己磁場において、臨界電流が419A、臨界電流密度が460kA/cm2であった。
Thus, according to the present invention, a metal sheath MgB 2 wire with high critical current characteristics can be manufactured by coating the inside of a metal tube or a pellet with a carbon-based material.
More specifically, even at the preliminary experiment stage, the wire obtained by the present invention had a critical current of 419 A and a critical current density of 460 kA / cm 2 in a self-magnetic field of 4.2 K in the short length.

実施例1により銅管内側にグラファイト粉末をコーティングしてから混合原料を充填し、伸線加工後、600℃で2時間の熱処理を施して得られた短尺の単芯MgB2線材についてのI-V曲線である。IV curve for a short single-core MgB 2 wire obtained by coating graphite powder on the inside of a copper tube according to Example 1 and then filling with mixed raw material, followed by heat treatment at 600 ° C. for 2 hours after wire drawing. It is. 比較例1に従って銅管にコーティングは施さず、原料粉末にダイヤモンド粒子の添加量を変化させて作製した短尺の単芯MgB2線材と実施例1の結果についてのI-V曲線と比較したグラフである。4 is a graph comparing a short single-core MgB 2 wire produced by changing the amount of diamond particles added to a raw material powder and an IV curve for the results of Example 1 without coating the copper tube according to Comparative Example 1. FIG. 図3はグラファイト粉末をコーティングして作製した単芯MgB2線材とコーティングしていない単芯MgB2線材の断面をEPMAを用いて元素マッピングした結果を示す図面である。Figure 3 is a view showing the results of element mapping with EPMA of the cross section of the single core MgB 2 wire material not coated by coating with the single core MgB 2 wire material produced by the graphite powder. 実施例2により銅管内側にグラファイト粉末をコーティングして作製後、500〜800℃の温度で、それぞれ2時間の熱処理を施した短尺の単芯MgB2線材についてのI-V曲線である。FIG. 4 is an IV curve of a short single-core MgB 2 wire material that was prepared by coating graphite powder on the inside of a copper tube according to Example 2 and then subjected to heat treatment at a temperature of 500 to 800 ° C. for 2 hours. 実施例3により銅管内側にグラファイトペーストをコーティングして作製後、600℃で2時間の熱処理を施した短尺の単芯MgB2線材についてのI-V曲線である。FIG. 4 is an IV curve of a short single-core MgB 2 wire that was prepared by coating a graphite tube on the inside of a copper tube according to Example 3 and then heat-treated at 600 ° C. for 2 hours. 実施例5により銅管内側に5〜15mol%のグラファイトペーストをコーティングして作製後、600℃で2時間の熱処理を施した短尺の単芯MgB2/Cu線材(直径1.0mm)についてのI-V曲線である。IV curve for short single-core MgB 2 / Cu wire (diameter 1.0 mm) that was prepared by coating 5-15 mol% graphite paste on the inside of a copper tube according to Example 5 and then heat-treated at 600 ° C. for 2 hours. It is. 実施例5により銅管内側に0〜15mol%のグラファイトペーストをコーティングして作製後、600℃で2時間の熱処理を施した短尺の単芯MgB2/Cu線材(直径0.8mm)についてのI-V曲線である。IV curve for a short single-core MgB 2 / Cu wire (diameter 0.8 mm) that was prepared by coating 0-15 mol% graphite paste on the inside of a copper tube according to Example 5 and then heat-treated at 600 ° C. for 2 hours. It is.

ここで、本発明にかかるMgB2線材の製造方法について、その基本的な工程を順次説明する。
カーボン系材料の塗布:
上記塗布は、本発明において、目的とする臨界電流特性を得る点で、重要な工程である。
Here, the basic steps of the method for producing an MgB 2 wire according to the present invention will be described in order.
Application of carbon materials:
The coating is an important process in the present invention in that the desired critical current characteristics are obtained.

母材となる金属管内側あるいは圧縮成形して得たペレットにカーボン系材料を塗布する。カーボン系材料としては、金属管とMg、特に金属管が銅管の場合、銅管とMgの反応を効果的に抑制し、臨界電流特性を阻害する反応生成物を低減するため、グラファイト系の材料を選択することが好ましい。カーボン系材料の原料は、粉末状もしくは、ペースト状のものを使用する。   A carbon-based material is applied to the inside of a metal tube as a base material or pellets obtained by compression molding. Carbon-based materials include metal tubes and Mg, especially when the metal tube is a copper tube, to effectively suppress the reaction between the copper tube and Mg, and to reduce the reaction products that impede critical current characteristics. It is preferable to select the material. The raw material for the carbon material is powder or paste.

粉末原料の場合、有機溶剤に溶かして塗布を行う。塗布を行った後、不活性雰囲気中で、熱処理し、乾燥させる。乾燥後の厚さは、特に限定されるものではないが、均一であればよく、特に、10〜100μmであれば反応抑制の点で十分である。   In the case of powder raw material, it is applied by dissolving in an organic solvent. After the application, it is heat-treated in an inert atmosphere and dried. The thickness after drying is not particularly limited, but may be uniform. In particular, a thickness of 10 to 100 μm is sufficient in terms of reaction suppression.

ペースト状の原料は、有機溶剤に溶かして用いてもよいし、そのまま金属管の内側またはペレット表面に塗布してもよい。その場合、塗布厚は、同様に10〜100μmが好ましい。なお、カーボン系材料の塗布操作それ自体は、それぞれ通常の方法で行えばよい。   The pasty raw material may be used after being dissolved in an organic solvent, or may be applied directly to the inside of the metal tube or the pellet surface. In that case, the coating thickness is preferably 10 to 100 μm. In addition, what is necessary is just to perform the application | coating operation itself of carbon-type material itself by a normal method, respectively.

市販のグラファイトペーストは、溶媒に接着材の効果があるため、金属管内側に塗りやすく、有効である。
原料の配合:
粉末状のMgおよびBの粉末原料を配合したもの、もしくは、粉末状のMgおよびBの粉末原料にMgB2を配合して混合原料を得る。
Commercially available graphite paste is effective because it can be easily applied to the inside of the metal tube because the solvent has an adhesive effect.
Ingredient mix:
A mixed raw material is obtained by blending powdered Mg and B powder raw materials, or blending MgB 2 with powdered Mg and B powder raw materials.

圧粉成形
このようにして用意した混合粉末を適宜金型に入れて圧縮成形してペレットとする。
ペレットとするのは扱いを容易にするとともに、金属管の全長にわたり、一定の原料密度を確保するためである。
Compaction Molding The mixed powder prepared in this way is put into a mold as appropriate and compression molded into pellets.
The reason for making pellets is to facilitate handling and to ensure a constant raw material density over the entire length of the metal tube.

シース管へのペレットの封入:
得られたペレットはシース管としての金属管に封入される。具体的には、不活性雰囲気中で、一端が封止された金属管に他端からペレットを挿入し、金属管を封止する。
Encapsulating the pellet in the sheath tube:
The obtained pellet is sealed in a metal tube as a sheath tube. Specifically, in an inert atmosphere, a pellet is inserted from the other end into a metal tube sealed at one end, and the metal tube is sealed.

このときの管体の材料、つまりシース材料としては十分な加工性を確保できれば特に制限されないが、通常は、鉄、鉄合金、炭素鋼、ステンレス鋼、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金などのうちから選ばれるのが好ましい。   The tube material at this time, that is, the sheath material is not particularly limited as long as sufficient workability can be secured, but usually, such as iron, iron alloy, carbon steel, stainless steel, copper, copper alloy, nickel, nickel alloy It is preferable to select from among them.

超電導は極低温域で発現する現象であるため、超電導体に対する熱対策は非常に重要な項目となる。超電導線材の場合、シース材料はサポート材としてだけでなく、超電導クエンチ(超電導破壊)の場合における熱的安定化材料としても非常に重要な役割を果たす。   Since superconductivity is a phenomenon that occurs in an extremely low temperature region, measures against heat for superconductors are a very important item. In the case of a superconducting wire, the sheath material plays a very important role not only as a support material but also as a thermal stabilization material in the case of superconducting quench (superconducting breakdown).

安定化用シース材料として、熱伝導率が高く、電気抵抗率が低く、延性に優れ、手に入りやすい物質として、銅や銅合金が挙げられる。しかし、MgB2の場合、CuとMgが熱処理の際に反応し、化合物を生成することがあるが、化合物の生成を避けたい場合は、ステンレス鋼、ニッケル、ニッケル合金、鉄、鉄合金、炭素鋼などを使用しても良い。Examples of the stabilizing sheath material include copper and copper alloys as materials that have high thermal conductivity, low electrical resistivity, excellent ductility, and are easily available. However, in the case of MgB 2, it reacts when Cu and Mg of the heat treatment, it is possible to produce a compound, if it is desired to avoid the formation of compounds, stainless steel, nickel, nickel alloy, iron, iron alloy, carbon Steel or the like may be used.

しかしながら、安定化材として熱伝導性に劣る金属を用いると、フラックスジャンプによる発熱を吸収し、冷媒中に放出する能力が不十分なので、急激な磁束の乱れ→発熱の悪循環を招き、一瞬で超電導状態が壊れるクエンチ現象を誘発する。超電導体に流れていた大電流は、シース材に流れ込むので、急激に発熱し、線材は一気に焼損する。したがって、実用化を前提にした場合、銅のように安定化材として優れているシース材料を用いることが望ましい。   However, if a metal with poor thermal conductivity is used as a stabilizing material, the heat generated by flux jump is absorbed and the ability to be released into the refrigerant is insufficient, so a sudden disturbance of magnetic flux → a vicious cycle of heat generation causes superconductivity in an instant. Induces a quenching phenomenon that breaks the state. Since the large current flowing in the superconductor flows into the sheath material, it suddenly generates heat and the wire material burns out at once. Therefore, when it is assumed to be put into practical use, it is desirable to use a sheath material that is excellent as a stabilizing material, such as copper.

伸線加工:
上述のようにして用意した、ペレットを挿入した金属管に、スエージングやローラーダイス等により伸線加工を施す。この場合の伸線加工はすでに公知の方法によれば良く、本発明においても特に制限はない。
Wire drawing:
The metal tube prepared as described above and inserted with pellets is subjected to wire drawing by swaging or roller dies. The wire drawing in this case may be performed by a known method, and there is no particular limitation in the present invention.

伸線加工は複数回に分けて施すようにしてもよい。得られた線材(金属体)をさらに別の金属管で被覆して、さらに伸線加工を施すようにしてもよい。
別法として、伸線加工により得られた線材(金属材)を複数本、必要に応じ、空隙を充填する金属材とともに別の金属管で被覆し、さらに伸線加工を施すようにしてもよい。
The wire drawing may be performed in a plurality of times. The obtained wire (metal body) may be further covered with another metal tube and further drawn.
As an alternative method, a plurality of wires (metal materials) obtained by wire drawing may be coated with another metal tube together with a metal material filling the gap, if necessary, and further wire drawing may be performed. .

このような態様にあっては、ペレットを封入する金属管を銅管とした場合、上述の別の金属管としては、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、鉄、鉄合金、ステンレス鋼および炭素鋼から選んだいずれかの金属製の管体を使用してもよい。   In such an embodiment, when the metal tube enclosing the pellet is a copper tube, the above-mentioned another metal tube includes copper, copper alloy, nickel, nickel alloy, iron, iron alloy, stainless steel, and carbon. Any metal tube selected from steel may be used.

熱処理:
伸線加工を施して得た線材(金属体)を所定寸法にまで仕上げてから、場合によってはさらにコイル状に巻回した後に、例えばAr雰囲気のような不活性雰囲気において、例えば2気圧以上の加圧雰囲気下で、550〜800℃、好ましくは550〜750℃、より好ましくは580〜680℃の温度で1〜2時間加熱を行う熱処理を施し、金属管内部のMgとBをMgB2に変化させる。加圧雰囲気とするのは空隙等の発生を防止するためである。このときに、金属管の内側にコーティングされたカーボンが拡散して、MgB2内に入り込み、臨界電流特性の向上をもたらす。さらに金属シース材料がMgなどの原料と反応する金属の場合は、金属管内側のカーボン膜が金属管と原料の反応を防ぐ保護層となり、不純物の生成を防ぐ。
Heat treatment:
After finishing the wire rod (metal body) obtained by drawing to a predetermined size, and after further winding in a coil shape, in an inert atmosphere such as an Ar atmosphere, for example, at least 2 atm. In a pressurized atmosphere, heat treatment is performed by heating at a temperature of 550 to 800 ° C., preferably 550 to 750 ° C., more preferably 580 to 680 ° C. for 1 to 2 hours, and Mg and B inside the metal tube are changed to MgB 2 Change. The reason why the pressurized atmosphere is used is to prevent generation of voids and the like. At this time, carbon coated on the inside of the metal tube diffuses and enters MgB 2 , thereby improving the critical current characteristics. Furthermore, when the metal sheath material is a metal that reacts with a raw material such as Mg, the carbon film inside the metal tube serves as a protective layer that prevents the reaction between the metal tube and the raw material, thereby preventing the generation of impurities.

次に、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する。   Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

本例では、肉厚2.8mm、直径12mm、全長200mmの銅管の片側端末に栓をし、その内側壁に、グラファイト粉末(純度99%、粒径44μm以下)を重量比1:3でアセトンに溶かしたものを流し込み、反対側端末も軽く栓をした状態で、銅管を水平にしてゆっくりと回転させ、アセトンが蒸発し、管内側にグラファイトが付着するまで回転を継続した。   In this example, one end of a copper tube having a wall thickness of 2.8 mm, a diameter of 12 mm, and a total length of 200 mm is plugged, and graphite powder (99% purity, particle size of 44 μm or less) is added to the inner wall of acetone at a weight ratio of 1: 3. The solution was poured into the tube, the end on the opposite side was lightly plugged, the copper tube was leveled and slowly rotated, and the rotation continued until the acetone evaporated and the graphite adhered to the inside of the tube.

その後、Ar雰囲気の熱処理炉で、300℃1時間の熱処理を施し、銅管の内側にグラファイトをコーティングした。なお、大気中で熱処理を行うと、グラファイトを構成するカーボンがCO2となって拡散してしまう可能性があるので、不活性雰囲気中で熱処理することが好ましい。Thereafter, heat treatment was performed at 300 ° C. for 1 hour in a heat treatment furnace in an Ar atmosphere, and the copper tube was coated with graphite. Note that, when heat treatment is performed in the air, carbon constituting graphite may be diffused as CO 2, and thus heat treatment is preferably performed in an inert atmosphere.

次に、粒径44μm以下の粉末状Mgと粒径1μm以下の粉末状アモルファスBとを元素比1:2で配合し、第1粉末原料とし、一方、予め熱処理により反応させたMgB2粉末を第2粉末原料(粒径150μm以下)として別途用意し、第1、第2粉末原料を1:1の割合で混合して混合原料を得た。Next, powdered Mg having a particle size of 44 μm or less and powdered amorphous B having a particle size of 1 μm or less are blended at an element ratio of 1: 2, and used as the first powder material, while MgB 2 powder that has been reacted in advance by heat treatment is used. Separately prepared as a second powder raw material (particle size of 150 μm or less), the first and second powder raw materials were mixed at a ratio of 1: 1 to obtain a mixed raw material.

このようにして得た混合原料を、専用の金型を用いて、寸法:直径6×10mmのペレット状圧縮成形体とした。圧粉密度は1.6g/cm2であった。
これらのペレット状圧縮成形体、つまりペレットを、グラファイトをコーティングした肉厚2.8mm、直径12mmの前述の銅管に封入した。
The mixed raw material thus obtained was formed into a pellet-like compression molded body having a size of 6 × 10 mm in diameter using a dedicated mold. The green density was 1.6 g / cm 2 .
These pellet-like compacts, that is, pellets, were enclosed in the above-described copper tube having a thickness of 2.8 mm and a diameter of 12 mm coated with graphite.

このようにして得られたペレット封入銅管には、次に、伸線加工を施すが、伸線加工は、慣用のスエージング加工機を用いて行った。
伸線加工によって銅管の径が1.0mmとなった時点で、3気圧のArガス雰囲気下で銅管を600℃で2時間加熱して、Mg+2B→MgB2の反応を行わせた。
The pellet-encapsulated copper tube thus obtained was then subjected to wire drawing, which was performed using a conventional swaging machine.
When the diameter of the copper tube became 1.0 mm by wire drawing, the copper tube was heated at 600 ° C. for 2 hours under an atmosphere of 3 atmospheres of Ar gas to cause a reaction of Mg + 2B → MgB 2 .

このようにして得た線材の臨界電流特性を、通電法によって求めた。
図1は、長さ30mmの短尺試料について、I-V特性を4端子法で測定し、臨界電流を1μV/cmの電圧基準により評価したI-V曲線である。
The critical current characteristics of the wire thus obtained were determined by an energization method.
FIG. 1 is an IV curve obtained by measuring IV characteristics of a short sample having a length of 30 mm by a four-terminal method and evaluating a critical current based on a voltage standard of 1 μV / cm.

温度4.2Kの自己磁場において、400Aを超える臨界電流値を示し、このときの臨界電流密度は460kA/cm2に達した。図中に、線材の断面を示すが、中心部に黒く示す領域が超電導材料であって、白抜きで示すその周囲はシース材の銅である。
〔比較例1〕
実施例1と比較するために、肉厚2.8mm、直径12mm、全長200mmの銅管にグラファイトを塗布しなかった。
A critical current value exceeding 400 A was exhibited in a self-magnetic field at a temperature of 4.2 K, and the critical current density at this time reached 460 kA / cm 2 . In the drawing, the cross section of the wire is shown, but the region shown in black in the center is the superconducting material, and the surroundings shown in white are copper of the sheath material.
[Comparative Example 1]
For comparison with Example 1, graphite was not applied to a copper tube having a wall thickness of 2.8 mm, a diameter of 12 mm, and a total length of 200 mm.

次に、粒径44μm以下の粉末状Mgと粒径1μm以下の粉末状アモルファスBとを元素比1:2で配合し、第1粉末原料とし、一方、予め熱処理により反応させたMgB2粉末を第2粉末原料(粒径150μm以下)として別途用意し、第1、第2粉末原料を1:1の割合で混合して混合原料を得た。Next, powdered Mg having a particle size of 44 μm or less and powdered amorphous B having a particle size of 1 μm or less are blended at an element ratio of 1: 2, and used as the first powder material, while MgB 2 powder that has been reacted in advance by heat treatment is used. Separately prepared as a second powder raw material (particle size of 150 μm or less), the first and second powder raw materials were mixed at a ratio of 1: 1 to obtain a mixed raw material.

この混合原料に粒径0.1μm以下のダイヤモンド粒子を0%、3%、6%、10%の割合でとそれぞれ添加したものを用意した。
このようにして得た混合原料を、専用の金型を用いて、寸法:直径6×10mmのペレット状圧縮成形体とした。圧粉密度は平均して1.6g/cm2であった。
To this mixed raw material, diamond particles having a particle size of 0.1 μm or less were added in proportions of 0%, 3%, 6%, and 10%, respectively.
The mixed raw material thus obtained was formed into a pellet-like compression molded body having a dimension of 6 × 10 mm in diameter using a dedicated mold. The green density was 1.6 g / cm 2 on average.

これらのペレット状圧縮成形体を、グラファイトをコーティングしていない銅管に封入し、ダイヤモンド粒子0%、3%、6%、及び10%添加の合計4本の線材母材(ペレット封入銅管)を用意した。   These pellet-shaped compression-molded bodies are encapsulated in a copper tube not coated with graphite, and a total of four wire base materials (pellet-encapsulated copper tube) with 0%, 3%, 6%, and 10% diamond particles added. Prepared.

このようにして得られたペレット封入銅管には、次に、伸線加工を施すが、伸線加工は、慣用のスエージング加工機を用いて行った。
伸線加工により銅管の径が1.0mmとなった時点で、3気圧のArガス雰囲気下で銅管を600℃で2時間加熱して、Mg+2B→MgB2の反応を行わせた。
The pellet-encapsulated copper tube thus obtained was then subjected to wire drawing, which was performed using a conventional swaging machine.
When the diameter of the copper tube became 1.0 mm by wire drawing, the copper tube was heated at 600 ° C. for 2 hours under an atmosphere of 3 atmospheres of Ar gas to cause a reaction of Mg + 2B → MgB 2 .

このようにして得た線材の臨界電流特性を、通電法によって求めた。
図2は、温度4.2Kの自己磁場において、長さ30mmの各短尺試料のI-V特性を4端子法で測定したI-V曲線である。なお、実施例1で得たI-V曲線を比較用として、追示している。
The critical current characteristics of the wire thus obtained were determined by an energization method.
FIG. 2 is an IV curve obtained by measuring the IV characteristic of each short sample having a length of 30 mm by a four-terminal method in a self-magnetic field at a temperature of 4.2 K. The IV curve obtained in Example 1 is shown for comparison.

その結果、ダイヤモンド粒子配合の線材では、ダイヤモンド粒子6%配合のものが一番良い臨界電流特性を示したが、実施例1において得られたグラファイトをコーティングしたものは、臨界電流が更に100Aほど上回っている。   As a result, the wire with diamond particles had the best critical current characteristics when the diamond particles were 6%, but the graphite coated with the graphite obtained in Example 1 further exceeded the critical current by about 100A. ing.

コーティングによる銅管とMgの反応防止の効果を確認するために、線材試料断面のコア部分の0.35×0.35mm角の領域について、図3において、上から下に向かって矢印で示す方向にEPMAを用いて銅元素のマッピングをした。   In order to confirm the effect of coating to prevent the reaction between the copper tube and Mg, EPMA is applied in the direction indicated by the arrow from the top to the bottom in FIG. The copper element was used for mapping.

その結果を同じく図3に示す。図において、左側がコーティングなしの場合、右側がコーティングありの場合である。白く光っている領域が銅元素の存在を示す。
これを見ると、コーティングしてある試料の方が、銅元素の入り込みが少ないことが確認できる。これより、グラファイトのコーティングは、銅元素とMgの反応を低減させる効果を持つと考えられる。
The result is also shown in FIG. In the figure, the left side shows no coating and the right side shows coating. The white shining area indicates the presence of copper element.
From this, it can be confirmed that the coated sample has less penetration of the copper element. From this, it is considered that the graphite coating has an effect of reducing the reaction between copper element and Mg.

肉厚2.8mm、直径12mm、全長200mmの銅管の片側端末に栓をし、その内側壁に、グラファイト粉末(純度99%、粒径44μm以下)を重量比1:3でアセトンに溶かしたものを流し込み、反対側端末も軽く栓をした状態で、銅管を水平にしてゆっくりと回転させ、アセトンが蒸発し、管内側にグラファイトが付着するまで回転を継続した。   A copper tube with a wall thickness of 2.8mm, a diameter of 12mm, and a total length of 200mm is plugged on one end, and graphite powder (purity 99%, particle size 44μm or less) is dissolved in acetone at a weight ratio of 1: 3 on the inner wall. With the other end lightly plugged, the copper tube was leveled and rotated slowly until the acetone evaporated and the graphite adhered to the inside of the tube.

その後、Ar雰囲気の熱処理炉で、300℃1時間の熱処理を施し、銅管の内側にグラファイトをコーティングして、母材の金属管とした。
次に、粒径44μm以下の粉末状Mgと粒径1μm以下の粉末状アモルファスBとを元素比1:2で配合し、第1粉末原料とし、一方、予め熱処理により反応させたMgB2粉末を第2粉末原料(粒径150μm以下)として別途用意し、第1、第2粉末原料を1:1の割合で混合して混合原料を得た。
Thereafter, heat treatment was performed at 300 ° C. for 1 hour in a heat treatment furnace in an Ar atmosphere, and the inner surface of the copper tube was coated with graphite to obtain a base metal tube.
Next, powdered Mg having a particle size of 44 μm or less and powdered amorphous B having a particle size of 1 μm or less are blended at an element ratio of 1: 2, and used as the first powder material, while MgB 2 powder that has been reacted in advance by heat treatment is used. Separately prepared as a second powder raw material (particle size of 150 μm or less), the first and second powder raw materials were mixed at a ratio of 1: 1 to obtain a mixed raw material.

このようにして得た混合原料を、専用の金型を用いて、寸法:直径6×10mmのペレット状圧縮成形体とした。圧粉密度は1.6g/cm2であった。
これらのペレット状圧縮成形体を、グラファイトをコーティングした肉厚2.8mm、直径12mmの銅管に封入した。
The mixed raw material thus obtained was formed into a pellet-like compression molded body having a dimension of 6 × 10 mm in diameter using a dedicated mold. The green density was 1.6 g / cm 2 .
These pellet-like compression molded bodies were sealed in a graphite tube-coated copper tube having a thickness of 2.8 mm and a diameter of 12 mm.

このようにして得られたペレット封入銅管には、次に、伸線加工を施すが、伸線加工は、慣用のスエージング加工機を用いて行った。
伸線加工により銅管の径が1.0mmとなった時点で、3気圧のArガス雰囲気下で銅管を500℃、550℃、650℃、700℃、750℃、及び800℃で2時間加熱して、Mg+2B→MgB2の反応を行わせた。
The pellet-encapsulated copper tube thus obtained was then subjected to wire drawing, which was performed using a conventional swaging machine.
When the diameter of the copper tube reaches 1.0mm due to wire drawing, the copper tube is heated at 500 ° C, 550 ° C, 650 ° C, 700 ° C, 750 ° C, and 800 ° C for 2 hours in an Ar gas atmosphere of 3 atm. Then, a reaction of Mg + 2B → MgB 2 was performed.

このようにして得た線材の臨界電流特性を、通電法によって求めた。
図4は、各温度で熱処理を施した長さ30mmの短尺試料について、I-V特性を4端子法で測定したI-V曲線である。図中、650℃の曲線は、実施例で示した600℃の特性と殆ど一致する。
The critical current characteristics of the wire thus obtained were determined by an energization method.
FIG. 4 is an IV curve obtained by measuring IV characteristics of a short sample having a length of 30 mm subjected to heat treatment at each temperature by a four-terminal method. In the figure, the curve at 650 ° C. almost coincides with the characteristics at 600 ° C. shown in the examples.

これを見ると500℃で熱処理した試料には、電流を印加し始めた時点で電圧が発生している。これは、熱処理温度が低すぎて、原料のMgとBがMgB2にほとんど変化しなかったことによると考えられる。As can be seen, a voltage is generated in the sample heat-treated at 500 ° C. when a current is applied. This is presumably because the heat treatment temperature was too low and Mg and B in the raw material hardly changed to MgB 2 .

750℃、800℃で熱処理を施したものには、低電流域でも電圧が発生している。これは、高温によって、銅であるシース材料と原料のMgが反応し易くなり、多くのMgが銅と反応してしまい、十分なMgB2が生成されなかったことによると考えられる。In the case of heat treatment at 750 ° C. and 800 ° C., a voltage is generated even in a low current region. This is presumably because the sheath material, which is copper, and the raw material Mg easily react with each other at a high temperature, and a large amount of Mg reacts with copper, so that sufficient MgB 2 is not generated.

550〜700℃の熱処理では、ある程度の電流値まで電圧が発生しておらず、MgB2が十分に生成できていると考えられる。実施例1のグラフと比較すると600℃、650℃で熱処理したものが、臨界電流Ic=400Aを超えており、この温度域近傍、すなわち580〜680℃がもっとも良い臨界電流特性が得られる温度域と判断される。In the heat treatment at 550 to 700 ° C., no voltage is generated up to a certain current value, and it is considered that MgB 2 is sufficiently generated. Compared with the graph of Example 1, those heat-treated at 600 ° C. and 650 ° C. exceeded the critical current Ic = 400 A, and in the vicinity of this temperature range, that is, the temperature range where 580 to 680 ° C. provides the best critical current characteristics. It is judged.

本例は、実施例1を繰り返したが、銅管である金属管のコーティング材に、市販のグラファイトペースト(速乾性、SEM、XMA用、溶媒:酢酸n-ブチル)を直接、表面に塗布した。実施例1に示すグラファイトをアセトンに溶かす方法では、金属管内側へのコーティングに、塗りムラが発生しやすく、乾燥後、金属管内側に付着したものが、剥がれ落ちやすいのに対して、グラファイトペーストは、溶剤に接着材の効能があるので、金属管に均一に塗りやすい効果が得られた。得られた試料についてI-V特性を評価した結果を図5に示す。   In this example, Example 1 was repeated, but a commercially available graphite paste (fast drying, for SEM, for XMA, solvent: n-butyl acetate) was directly applied to the surface of a coating material for a metal tube, which is a copper tube. . In the method of dissolving graphite in acetone shown in Example 1, the coating on the inner side of the metal tube is likely to cause uneven coating, and what is attached to the inner side of the metal tube after drying tends to peel off, whereas the graphite paste Since the solvent has the effect of an adhesive, the effect of being easily applied uniformly to the metal tube was obtained. FIG. 5 shows the results of evaluating the IV characteristics of the obtained sample.

本例は、実施例1を繰り返したが、銅管へコーティング材を塗るのではなく、混合粉末を圧粉した圧縮成形体、つまりペレットに、カーボン蒸着装置を用いて、カーボン蒸着を行った。得られた試料についてI-V特性を評価した結果、臨界電流は200Aを超え、カーボン蒸着なしの値より上昇した。しかし、シース管内に塗布した場合より、効果は小さかった。塗布条件の改善により、さらなる上昇が見込まれる。   In this example, Example 1 was repeated, but instead of coating a copper tube with a coating material, carbon deposition was performed on a compression molded body obtained by compacting a mixed powder, that is, pellets, using a carbon deposition apparatus. As a result of evaluating the I-V characteristics of the obtained sample, the critical current exceeded 200 A and increased from the value without carbon deposition. However, the effect was smaller than when applied in the sheath tube. A further increase is expected due to improved coating conditions.

本例は、実施例1を繰り返したが、銅管のコーティング材のグラファイトの濃度を変更した。
焼成されるMgB2分子のmol比に対して、5〜15mol%のカーボン量を溶媒のアセトンに溶かし、それらの溶液を銅管の内側に塗布し、乾燥させた。それらの試作材を直径1.0mm、直径0.8mmまで、それぞれ伸線加工した。I-V特性を評価した結果を図6、図7に示す。
In this example, Example 1 was repeated, but the concentration of graphite in the copper tube coating material was changed.
The amount of carbon of 5 to 15 mol% with respect to the molar ratio of MgB 2 molecules to be baked was dissolved in acetone as a solvent, and these solutions were applied to the inside of a copper tube and dried. These prototype materials were drawn to a diameter of 1.0 mm and a diameter of 0.8 mm, respectively. The results of evaluation of IV characteristics are shown in FIGS.

グラファイトの濃度が増加するにつれて、臨界電流が低下する傾向がみられる。   There is a tendency for the critical current to decrease as the concentration of graphite increases.

Claims (16)

MgB2線材の製造方法において
(a)金属管の内側にカーボン系材料のコーティングを行い、
(b)粉末状のMgとBの混合原料、もしくは粉末状のMgとBの混合粉末とMgB2粉末とを混ぜ合わせた混合原料を得、
(c)得られた混合原料を圧縮成形してペレットとし、
(d)得られたペレットをカーボン系材料のコーティングを行った上記金属管に封入し、
(e)上記ペレットを封入した金属管に伸線加工を施し線材とし、そして、
(f)得られた線材に不活性ガス雰囲気中もしくは加圧雰囲気中で熱処理を施す
ことを特徴とするMgB2線材の製造方法。
In the manufacturing method of MgB 2 wire
(a) Coating the carbon material on the inside of the metal tube,
(b) A mixed raw material of powdered Mg and B, or a mixed raw material obtained by mixing a mixed powder of Mg and B in powder form and MgB 2 powder,
(c) The obtained mixed raw material is compression molded into pellets,
(d) The obtained pellets are sealed in the metal tube coated with a carbon-based material,
(e) The metal pipe enclosing the pellet is drawn to form a wire, and
(f) A method for producing an MgB 2 wire, wherein the obtained wire is heat-treated in an inert gas atmosphere or a pressurized atmosphere.
前記(f)において、得られた線材をコイル状に巻回した後、不活性ガス加圧雰囲気中で熱処理を施すことを特徴とする請求項1記載のMgB2線材の製造方法。 2. The method for producing an MgB 2 wire according to claim 1, wherein, in (f), after the obtained wire is wound in a coil shape, heat treatment is performed in an inert gas pressurized atmosphere. 前記カーボン系材料が、グラファイト系材料であることを特徴とする請求項1記載のMgB2線材の製造方法。The method for producing an MgB 2 wire according to claim 1, wherein the carbon-based material is a graphite-based material. 前記伸線加工を複数回に分けて施すことを特徴とする請求項1記載のMgB2線材の製造方法。The method for producing an MgB 2 wire according to claim 1, wherein the wire drawing is performed in a plurality of times. 前記伸線加工を施して得た線材(金属体)をさらに別の金属管で被覆して、伸線加工を施すことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のMgB2線材の製造方法。The MgB 2 according to any one of claims 1 to 4, wherein the wire rod (metal body) obtained by the wire drawing process is further coated with another metal tube to perform the wire drawing process. A manufacturing method of a wire. 前記伸線加工を施して得た線材(金属体)を複数本、必要に応じ、空隙を充填する金属材とともに別の金属管で被覆して、さらに伸線加工を施すことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のMgB2線材の製造方法。A plurality of wire rods (metal bodies) obtained by the wire drawing process are coated with another metal pipe together with a metal material filling the gap, if necessary, and further wire drawing is performed. method of manufacturing a MgB 2 wire material according to any one of clauses 1-4. 内側にカーボン系材料のコーティングを行う前記金属管および前記の別の金属管が同一または別種であって、銅、銅合金、鉄、鉄合金、炭素鋼、ステンレス鋼、ニッケルおよびニッケル合金から成る群から選ばれた1種であることを特徴とする請求項5または6記載のMgB2線材の製造方法。The metal pipe for coating the carbon-based material on the inside and the other metal pipe are the same or different, and are made of copper, copper alloy, iron, iron alloy, carbon steel, stainless steel, nickel and nickel alloy The method for producing an MgB 2 wire according to claim 5 or 6, wherein the method is one selected from the group consisting of: 前記熱処理を550〜800℃で施すことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のMgB2線材の製造方法。The method for producing an MgB 2 wire according to any one of claims 1 to 4, wherein the heat treatment is performed at 550 to 800 ° C. MgB2線材の製造方法において
(a)粉末状のMgとBの混合原料、もしくは粉末状のMgとBの混合粉末とMgB2粉末とを混ぜ合わせた混合原料を得、
(b)得られた混合原料を圧縮成形してペレットとし、
(c)得られたペレットにカーボン系材料のコーティングを行い、
(d)コーティングを行ったペレットを金属管に封入し、
(e)上記ペレットを封入した金属管に伸線加工を施し線材とし、そして、
(f)得られた線材に不活性ガス雰囲気中もしくは加圧雰囲気中で熱処理を施す
ことを特徴とするMgB2線材の製造方法。
In the manufacturing method of MgB 2 wire
(a) A mixed raw material of powdered Mg and B, or a mixed raw material obtained by mixing powdered Mg and B mixed powder and MgB 2 powder,
(b) The resulting mixed raw material is compression molded into pellets,
(c) The resulting pellet is coated with a carbon-based material,
(d) Enclose the coated pellets in a metal tube,
(e) The metal pipe enclosing the pellet is drawn to form a wire, and
(f) A method for producing an MgB 2 wire, wherein the obtained wire is heat-treated in an inert gas atmosphere or a pressurized atmosphere.
前記(f)において、得られた線材をコイル状に巻回した後、不活性ガス加圧雰囲気中で熱処理を施すことを特徴とする請求項9記載のMgB2線材の製造方法。The method for producing an MgB 2 wire according to claim 9, wherein in (f), the obtained wire is wound in a coil shape and then heat-treated in an inert gas pressurized atmosphere. 前記カーボン系材料が、グラファイト系材料であることを特徴とする請求項9記載のMgB2線材の製造方法。The method for producing an MgB 2 wire according to claim 9, wherein the carbon-based material is a graphite-based material. 前記伸線加工を複数回に分けて施すことを特徴とする請求項9記載のMgB2線材の製造方法。The method for producing an MgB 2 wire according to claim 9, wherein the wire drawing is performed in a plurality of times. 前記伸線加工を施して得た線材(金属体)をさらに別の金属管で被覆して、伸線加工を施すことを特徴とする請求項9〜12のいずれか1項に記載のMgB2線材の製造方法。The MgB 2 according to any one of claims 9 to 12, wherein the wire rod (metal body) obtained by the wire drawing is further coated with another metal tube and wire drawing is performed. A manufacturing method of a wire. 前記伸線加工を施して得た線材(金属体)を複数本、必要に応じ、空隙を充填する金属材とともに別の金属管で被覆して、さらに伸線加工を施すことを特徴とする請求項9〜12のいずれか1項に記載のMgB2線材の製造方法。A plurality of wire rods (metal bodies) obtained by the wire drawing process are coated with another metal pipe together with a metal material filling the gap, if necessary, and further wire drawing is performed. Item 15. The method for producing an MgB 2 wire according to any one of Items 9 to 12. 前記ペレットを封入する金属管および前記の別の金属管が同一または別種であって、銅、銅合金、鉄、鉄合金、炭素鋼、ステンレス鋼、ニッケルおよびニッケル合金から成る群から選んだ1種の金属製であることを特徴とする請求項13または14記載のMgB2線材の製造方法。The metal tube enclosing the pellet and the another metal tube are the same or different, and one type selected from the group consisting of copper, copper alloy, iron, iron alloy, carbon steel, stainless steel, nickel and nickel alloy The method for producing an MgB 2 wire according to claim 13 or 14, wherein the MgB 2 wire is made of a metal. 前記熱処理を550〜800℃で施すことを特徴とする請求項9〜12のいずれか1項に記載のMgB2線材の製造方法。The method for producing an MgB 2 wire according to any one of claims 9 to 12, wherein the heat treatment is performed at 550 to 800 ° C.
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