KR100406385B1 - Method for refining niobium alloy having ultra-high purity - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for refining niobium alloy having ultra-high purity is provided which is applied to superconductor through getter agent and a new heat treatment in which refining is performed within a short period of time by simple operation. CONSTITUTION: The method comprises a step of covering a niobium alloy(5) to be refined with a foil formed of Ti, covering the Ti foil(3) with a Mo foil again, and charging the niobium alloy covered with the Ti foil and the Mo foil into a quartz tube(1) so that it is vacuum sealed in the quartz tube; a step of forming a getter agent deposition layer(7) by depositing Ti on the surface of the niobium alloy using the Ti foil as a getter agent by heat treating the quartz tube in the temperature range of 1,100 to 1,190 deg.C for 10 to 24 hours; and a step of removing a thin film deposited on the surface of the niobium alloy by rapidly cooling the quartz tube, wherein the quartz tube is vacuumed to 10¬-2 torr or less, wherein the getter agent is deposited to a thickness of 20 μm or more on the surface of the niobium alloy, and wherein the thin film is removed by impregnating the thin film deposited on the surface of the niobium alloy with a mixed solution of NH3 and HF.

Description

초고순도 니오븀 소재의 정련방법Refining method of ultra high purity niobium material

본 발명은 초전도체에 적합한 니오븀 또는 니오븀계 합금의 정련방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 새로운 열처리와 겟터제를 통한 초고순도 니오븀소재의 정련방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for refining niobium or niobium-based alloys suitable for superconductors, and more particularly, to a method for refining ultra-high purity niobium materials through new heat treatment and a getter.

니오븀(Nb)은 금속중에서 초전도 임계온도(Tc)가 가장 높은 재료로서 현재단독 금속(Nb) 또는 합금(Nb-Ti) 또는 A15 구조의 중간화합물(Nb3Sn, Nb3Al)의 형태로 MR1, 자기부상열차 등등의 수많은 분야에 응용되고 있는 금속이다. 특히, 최근 핵물리학 연구에 있어서 필수적인 장비가 되고 있는 전자가속기(Cavity)는 초전도도를 응용한 것으로서 초전도 재료로 니오븀을 사용하고 있다. 이러한 용도의 니오븀의 초전도성능은 내부에 잔존하는 침입형 또는 치환형 불순물의 농도와 같은 화학적 변화와 결정립(grain), 전위(dislocation)등과 같은 물리적인 변화에 영향을 받는다. 이러한 물리, 화학적인 영향중에서 니오븀이 초전도체로서 기능을 충분히 발휘하기 위해서는 몇가지 재료학적인 조건이 필요한데, 그 중 하나가 내부에 잔존한 불순물, 특히 산소 및 질소의 주위 또는 격자변형부 주위에서 발생하는 전자흐름의 저항에 의해 생기는 열발생을 최소화하는 것이다. 상기 열발생을 최소화하기 위해서는 니오븀내부의 불순물을 극도로 낮추어 주고, 내부 격자 결함을 충분히 제거해야만 한다. 즉, 초전도체의 특성상 순도가 높을수록, 사용가치가 높아지는 것이다. 현재 세계 각국에서 니오븀의 순도와 초전도성의 상관관계를 얻기 위한 노력이 경주되고 있으며 이와 더불어 초고순도 니오븀을 얻기 위한 노력이 가중되고 있다.Niobium (Nb) is the material with the highest superconductivity critical temperature (Tc) among the metals. MR1 is present in the form of a single metal (Nb), an alloy (Nb-Ti) or an intermediate compound (Nb 3 Sn, Nb 3 Al) of A15 structure. It is a metal that is applied to numerous fields such as magnetic levitation trains. In particular, an electron accelerator (Cavity), which is an essential equipment for recent nuclear physics research, uses niobium as a superconducting material as an application of superconductivity. Niobium's superconducting performance for this purpose is affected by chemical changes such as the concentration of invasive or substituted impurities remaining therein and physical changes such as grains and dislocations. Among these physical and chemical effects, niobium needs some material conditions to fully function as a superconductor, one of which is an electron flow generated around impurities, particularly oxygen and nitrogen, or around lattice deformations. Minimize the heat generated by the resistance of To minimize the heat generation, impurities in niobium are extremely low and internal lattice defects must be sufficiently removed. In other words, the higher the purity in the nature of the superconductor, the higher the use value. At present, efforts are being made to obtain the correlation between niobium purity and superconductivity in various countries of the world, and at the same time, efforts to obtain ultra high purity niobium are increasing.

현재까지 제안된 고순도 니오븀 제조방법중의 하나인 대정련(zone melt refining)법은 니오븀의 액상과 고상의 불순물에 대한 용해도차이를 이용한 것으로서, 고진공하에서 전자빔과 같은 고밀도의 에너지를 이용하여 시료의 일부분을 용융시키고 이 용융부를 다른 부분으로 저속이동시킴으로써 불순을을 시료의 한쪽 끝으로 모으는 방법이다. 그러나, 상기 제안은 시료가 고온으로 가열되어 용융상태를 거쳐야하므로 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 탄탈륨(Ta) 또는 니오븀(Nb) 등의 금속과 같은 산소 또는 질소와 친화력이 매우 강한 금속에 적용하려면 진공분위기의 엄밀한 조절이 필요하다. 따라서, 초고진공 [10-9mbar 이하, UHV(Ultra High Vacuum] 을 유지하지 않으면 안되고, 저속으로 용융부를 이동시켜야 하므로 고진공하에서 장시간 용융장치를 가동해야 하는 단점이 있다.Zone melt refining, one of the high purity niobium manufacturing methods proposed to date, uses the solubility difference between the liquid phase and solid phase impurities of niobium. Part of the sample using high density energy such as electron beam under high vacuum Is melted and the melt is slowly moved to another part to collect impurities at one end of the sample. However, the proposal suggests that the sample must be heated to a high temperature and undergo a molten state, so that the sample may have a strong affinity with oxygen or nitrogen such as metals such as titanium (Ti), zirconium (Zr), tantalum (Ta) or niobium (Nb). Application requires close control of the vacuum atmosphere. Therefore, the ultra high vacuum [10 -9 mbar or less, UHV (Ultra High Vacuum) must be maintained, the molten portion must be moved at a low speed, there is a disadvantage that the melter must be operated for a long time under high vacuum.

또다른 제안으로는 초고진공(UHV)하에서 니오븀을 2500-2600℃ 로 가열하여 산소 및 질소가 진공중으로 빠져 나가도록 하는 방법도 있다. 그러나, 상기 대정련과 마찬가지로 고온에서 장시간 열처리를 해야하는 단점이 있다.Another proposal is to heat niobium to 2500-2600 ° C. under ultra-high vacuum (UHV) to allow oxygen and nitrogen to escape into the vacuum. However, like the above refining, there is a disadvantage in that heat treatment is performed for a long time at a high temperature.

상기 제안들에 있어서 더욱 중요한 문제점은 정련작업을 마치고 난 후 니오븀소재의 순도에 관한 것이다. 현재 주로 사용되고 있는 니오븀소재가 초전도체 등의 전자가속기재료로 응용되려면 불순물의 농도가 1ppm 이하로 정련이 요구되어지는데, 하기 표 1에 나와 있듯이 상기 대정련법으로 정련된 니오븀 잉고트의 대표적인 산소, 질소 및 그외 불순물 농도가 450ppm이상으로 고순도가 요구되는 초전도체로 응용되어질 수 없음을 알 수 있다.A more important problem with the above proposals is the purity of niobium material after finishing the refining work. In order to apply the niobium material mainly used as an electron accelerator material such as a superconductor, the concentration of impurities is required to be refined to 1 ppm or less. As shown in Table 1, representative oxygen, nitrogen, and In addition, it can be seen that the impurity concentration of 450 ppm or more cannot be applied as a superconductor requiring high purity.

[표 1]TABLE 1

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 낮은 열처리 온도에서 간단한 조작으로 단시간내 처리하면서도 초고순도를 갖는 니오븀 소재의 정련방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above problems, and an object thereof is to provide a method for refining niobium material having ultra high purity while processing in a short time by a simple operation at a low heat treatment temperature.

도 1은 니오븀 소재를 정련하기 위한 모식도1 is a schematic diagram for refining niobium material

도 2는 가열시 진공봉입된 석영관 내에서 일어나는 현상을 나타내는 모식도Figure 2 is a schematic diagram showing the phenomenon occurring in the vacuum-sealed quartz tube during heating

도 3은 니오븀 표면에 증착한 티타늄 증착층의 단면 EMPA 사진3 is a cross-sectional EMPA photograph of a titanium deposition layer deposited on the niobium surface

* 도면의 주요 부부에 대한 부호의 설명 ** Description of the symbols for the main couples in the drawings

1.석영관 2.몰리브덴 박판1.quartz 2.molybdenum sheet

3. 겟터제인 박판(Ti재질) 4. 스펀지 겟터제3. Getter Jane thin plate 4. Sponge getter

5. 니오븀소재 6. 산소, 질소의 확산이동5. Niobium material 6. Diffusion and movement of oxygen and nitrogen

7. 겟터제의 증착층 8. 겟터제(Ti) 증기의 이동7. Getter deposition layer 8. Transfer of getter (Ti) vapor

본 발명은 정련하고자 하는 니오븀 소재를 Ti재질의 박판으로 감싸고, 상기 박판을 Mo 박판으로 다시 감싼 후 석영관내에 장입하여 진공밀봉하는 단계;The present invention comprises the steps of wrapping the niobium material to be refined with a thin sheet of Ti material, wrapping the thin plate again with a Mo thin plate and loading it into a quartz tube for vacuum sealing;

상기 석영관을 1100-1190℃의 범위에서 10-24시간 열처리하여 상기 니오븀 소재의 표면에 상기 Ti을 겟터제로서 증착하는 단계; 및Heat-treating the quartz tube in a range of 1100-1190 ° C. for 10-24 hours to deposit Ti as a getter on the surface of the niobium material; And

이후, 상기 석영관을 급냉시켜 니오븀 소재의 표면에 증착된 박막을 제거하는 단계; 를 포함하여 구성되는 초고순도 니오븀 소재의 정련방법에 관한 것이다.Thereafter, quenching the quartz tube to remove the thin film deposited on the surface of the niobium material; It relates to a refining method of ultra-high purity niobium material comprising a.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 니오븀순도를 높이는 방법의 하나로 금속간의 열역학적인 산소 및 질소와의 친화력의 관계에 착안하여 보다 친화력이 강한 겟터제를 이용하여 금속내 잔류산소를 제거하는 방법을 제공함에 특징이 있다. 또한 석영관과 겟터제를 이용하여 보다 간편하게 니오븀시료의 표면을 코팅하는 방법을 제공한다.The present invention is characterized by providing a method of removing residual oxygen in a metal using a getter agent having a stronger affinity by focusing on the affinity between oxygen and nitrogen between the metals as one of the methods of increasing niobium purity. In addition, it provides a method of coating the surface of the niobium sample more simply using a quartz tube and a getter agent.

우선, 니오븀소재의 표면을 겟터제로 코팅하기 위한 방법을 도 1을 통하여 설명한다. 니오븀소재(5)를 겟터제 역할을 하는 박판(3)으로 감싸는데, 겟터제관이 있으면 관안에 니오븀소재를 위치시켜도 된다. 상기와 같이 위치한 니오븀소재(5)와 겟터제인 박판(3)을 도 1(b)과 같이 몰리브덴 박판(2)으로 감싼다. 또한 보다많은 겟터제인 박판(3)으로부터 겟터제의 증발을 유료하기 위해 몰리브덴 박판(2)으로 형성된 관안에 겟터제인 박판(3) 외에 추가로 분쇄된 스펀지 게터제(4)를 함께 장입하면 증착효과가 크다. 위와같이 형성된 니오븀소재(5)를 외기와의 접촉을 피하기 위해 석영관(1)에 장입하고, 10-2torr 까지 배기한 후 산소+프로판가스 토치로 가열하여 진공밀봉한다. 진공도가 10-2torr이하를 만족하지 않는 경우에는 석영관내에 산소 등이 잔존하여 바람직하지 않다.First, a method for coating a surface of niobium material with a getter will be described with reference to FIG. 1. The niobium material 5 is wrapped with a thin plate 3 serving as a getter, and if there is a getter tube, the niobium material may be placed in the tube. The niobium material 5 and the getter thin plate 3 positioned as described above are wrapped with the molybdenum thin plate 2 as shown in FIG. In addition, in addition to the getter thin plate (3) in the tube formed of the molybdenum thin plate (2) in order to pay for the evaporation of the getter agent from more getter thin plate (3), the sponge getter agent (4) pulverized in addition to the deposition effect Is large. The niobium material 5 formed as described above is charged in a quartz tube 1 to avoid contact with outside air, evacuated to 10 −2 torr, and heated with an oxygen + propane gas torch to vacuum seal. If the degree of vacuum does not satisfy 10 −2 torr or less, oxygen and the like remain in the quartz tube, which is not preferable.

또한, 상기열처리는 니오븀소재의 재가열온도 이상이면서 진공밀봉용기가 변형을 받지 않는 온도 이하에서 실시하여야 한다. 재가열온도 이상에서 열처리 해야하는 이유는 재결정이 일어나서 충분한 확산구동력을 받은 산소 및 질소가 니오븀소재 내부를 확산하여 표면에 증착된 겟터제을 향하여 확산 이동 할 수 있게 되기 때문이다. 그리고, 진공밀봉용기 변형온도 이하에서 실시해야 하는 이유는, 본 발명에서는 진공밀봉용기로 석영관을 사용하였는데, 1200℃ 를 넘으면 석영관이 연화하여 진공봉입된 경우 압력차이에 의해 약한 부분에 구멍이 나거나 안쪽으로 함몰하여 니오븀소재를 외기와 차단하려는 상기 용기의 목적이 없어지는 때문이다. 따라서, 상기 열처리는 1100-1190℃ 의 온도 범위에서 10-24시간 행해지는 것이 바람직하다. 열처리시간이 10시간 미만이면 니오븀소재의 산소, 질소가 게터제로 충분히 이동하지 못하며, 24시간 초과의 경우에는 진공밀봉 용기가 변형되거나 크랙이 발생할 우려가 있다.In addition, the heat treatment should be carried out at a temperature above the reheating temperature of the niobium material and below the temperature where the vacuum sealing container is not deformed. The reason for heat treatment above reheating temperature is that recrystallization occurs, and oxygen and nitrogen, which have received sufficient driving force, can diffuse and move toward the getter deposited on the surface. In addition, the reason why the vacuum sealing vessel should be carried out at a deformation temperature or less is that in the present invention, a quartz tube was used as the vacuum sealing vessel. When the temperature exceeds 1200 ° C., the quartz tube is softened and vacuum-sealed. This is because the purpose of the container to block the niobium material from the outside and to sink inwards is eliminated. Therefore, the heat treatment is preferably performed for 10-24 hours in the temperature range of 1100-1190 ℃. If the heat treatment time is less than 10 hours, oxygen and nitrogen of the niobium material may not sufficiently move to the getter agent, and if the heat treatment time exceeds 24 hours, the vacuum sealing container may be deformed or cracks may occur.

다음은 상기 열처리에 의한 석영관내에서 니오븀소재와 켓터제 사이에서 일어나는 산소, 질소의 이동 및 게터제의 증발 및 증착을 도 2를 통하여 설명한다.Next, the transfer of oxygen, nitrogen, and getter agent evaporation and deposition occurring between the niobium material and the ketter agent in the quartz tube by the heat treatment will be described with reference to FIG. 2.

열처리가 실시되면 겟터제는 박판(3)으로 부터 증발, 예를 들어 Ti재질의 박판의 경우 Ti가 증발하여 니오븀소재(5)의 표면에 증착(7)되는데, 이 증착된 Ti가 겟터제의 역할을 한다. 이때의 겟터제의 증착두께는 20㎛ 이상이어야 한다. 겟터제의 증착두께가 20㎛미만의 경우에는 니오븀 소재로부터 이동하는 산소, 질소를 충분히 흡수할 수 없다.When the heat treatment is carried out, the getter agent is evaporated from the thin plate 3, for example, in the case of a thin plate made of Ti, Ti is evaporated and deposited on the surface of the niobium material 5. Play a role. The deposition thickness of the getter agent at this time should be 20 µm or more. If the deposition thickness of the getter is less than 20 µm, oxygen and nitrogen, which migrate from the niobium material, cannot be sufficiently absorbed.

고온에서 충분한 확산구동력을 받은 산소 및 질소는 니오븀소재(5)의 내부를 확산하여 표면에 증착된 겟터제(7)을 향하여 확산, 이동하게 된다. 상기와 같이 산소, 질소의 확산이동(6)이 니오븀소재(5)에 증착된 겟터제(7)로 확산이동 하게 되는 이유는 다음과 같다. 일반적으로 금속내부의 잔류하는 산소와 질소는 농도가 더 낮은 쪽으로 확산하게 되는데, 외부의 산소, 질소의 농도를 낮추어 주면 잔류하는 산소와 질소는 외부로 확산해 나가게 되어 결국 내부의 잔류소리, 질소를 제거할 수 있게 된다.Oxygen and nitrogen, which have received sufficient diffusion driving force at a high temperature, diffuse the inside of the niobium material 5 and diffuse and move toward the getter 7 deposited on the surface. As described above, the diffusion movement 6 of oxygen and nitrogen is transferred to the getter 7 deposited on the niobium material 5 as follows. In general, the residual oxygen and nitrogen in the metal diffuses to a lower concentration. If the concentration of oxygen and nitrogen is lowered, the remaining oxygen and nitrogen diffuse out to the outside. It can be removed.

따라서, 외부의 산소 또는 질소의 농도를 낮게 유지하기 위해서는 산소 및 질소를 강하게 흡수하는 탈산, 탈질제의 역할을 하는 겟터(getter)제가 필요하게 된다. 즉, 정련의 대상이 되는 니오븀보다 산소 및 질소와의 친화력이 더 높은 금속을 표면에 부착시키면 산소와 질소는 이동하여 이 금속에 흡수될 것이다.Therefore, in order to keep the concentration of external oxygen or nitrogen low, a getter agent, which serves as a deoxidation and denitrification agent that strongly absorbs oxygen and nitrogen, is required. That is, if a metal having a higher affinity with oxygen and nitrogen than the niobium to be refined is attached to the surface, oxygen and nitrogen will move and be absorbed by this metal.

상기와 같은 역할을 하는 겟터제로서 갖추어야 할 조건은 다음과 같다.The conditions which should be provided as a getter agent which plays the above role are as follows.

1. 니오븀보다 산소 및 질소에 대한 친화력이 더 클 것.1. More affinity for oxygen and nitrogen than niobium.

2. 니오븀 내부에서 산소 또는 질소보다 확산 속도가 느릴 것.2. Niobium has a slower diffusion rate than oxygen or nitrogen.

3. 증기압이 높을 것3. High vapor pressure

열역학적인 계산 및 확산속도 계산을 통하여 위의 겟터로서의 조건을 만족하는 바람직한 금속은 티타늄임을 밝혀 내었고 니오븀 고순도화에 이용하였다.Thermodynamic and diffusion rate calculations revealed that the preferred metals satisfying the above getter conditions were titanium and were used for niobium high purity.

또한, 상기와 같이 열처리로 겟터제 증착이 끝난 후 석영관을 급냉시키고 개봉하여 니오븀소재를 추출하는데, 상기 니오븀소재가 변형되지 않게 추출하기 위해서는 시료를 NH3+HF 용액(NH3:HF = 1:1, 50%)에 넣어 응착된 티타늄 박판과 스펀지 티탄 그리고 니오븀 표면에 증착된 티타늄을 녹여내야 한다.In addition, after the deposition of the getter by heat treatment as described above, the quartz tube is quenched and opened to extract niobium material. In order to extract the niobium material from being deformed, the sample is extracted with NH 3 + HF solution (NH 3 : HF = 1). (1, 50%) to melt the deposited titanium sheet, sponge titanium and titanium deposited on the surface of niobium.

이하, 본 발명의 실시예를 통하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described in detail.

실시예 1Example 1

니오븀 소재를 전자빔 용해를 통하여 산소 및 질소의 함량 및 그외 불순물의 농도를 상기 표 1과 같이 한 후, 니오븀 인고트를 절단 및 가공을 통하여 도 1(a)와 같은 선재 형태의 니오븀소재로 가공한 것을 비교예(1)로 하였다. 상기 니오븀소재를 티타늄 박판, 스펀지 티타늄 및 몰리브덴 박판으로 감싸서 석영관속에 진공봉입하였다.After the niobium material was dissolved in an electron beam, the oxygen and nitrogen contents and other impurity concentrations were as shown in Table 1, and the niobium ingot was cut and processed into a niobium material having a wire shape as shown in FIG. 1 (a). It was made into the comparative example (1). The niobium material was wrapped in a titanium thin plate, a sponge titanium and a molybdenum thin plate, and vacuum-sealed in a quartz tube.

석영관의 진공봉입은 흔히 쓰이고 있는 방법으로 10-2torr 까지 배기한 후 산소+프로판가스 토치로 가열하여 봉입하는 방법을 이용하였다.Vacuum encapsulation of the quartz tube is a commonly used method, and exhausted to 10 -2 torr, and then heated and encapsulated with an oxygen + propane gas torch.

위와같이 준비된 진공봉인 석영관을 로에 장입하고 온도를 1190℃ 까지 올려서 10시간 열처리 하고 이후 약 150㎛의 티타늄 증착층을 형성하였다. 열처리가 끝난후 석영관을 급냉시키고 개봉하여 시료를 추출하였다. 시료가 변형되지 않게 추출하기 위하여 시료를 NH3+HF 용액(NH3:HF = 1:1, 50%)에 넣어 응착된 티타늄 박판과 스펀지 티탄 그리고 니오븀 표면에 증착된 티타늄을 녹여 내여 발명예(1)로 하였다. 위와같이 실시한 니오븀소재의 순도를 평가하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 본 발명으로 제조된 니오븀은 매우 높은 순도로 보이고 있어서 통상의 산소 질소 추출 분석법으로는 분석의 하한을 넘어섬으로 인하여 평가할 수 없었고, 초고순도 금속재료의 최근의 평가방법인 전류잔류비저항비(Electrical Residual Resistivity Ratio, RRR=ρat273Kat4.2K)를 이용하여 측정하였다.The quartz tube as a vacuum rod prepared as described above was charged to a furnace, and the temperature was raised to 1190 ° C. for 10 hours to form a titanium deposition layer of about 150 μm. After the heat treatment, the quartz tube was quenched and opened to extract a sample. In order to extract the sample without deformation, the sample was put in NH 3 + HF solution (NH 3 : HF = 1: 1, 50%) to melt the adhered titanium sheet, sponge titanium, and titanium deposited on the surface of niobium. 1). The purity of the niobium material carried out as described above was evaluated, and the results are shown in Table 2 below. Niobium produced by the present invention was shown to be of very high purity, and could not be evaluated by the conventional oxygen nitrogen extraction method due to exceeding the lower limit of analysis, and the current residual resistivity ratio (Electrical Residual), which is a recent evaluation method of ultra-pure metal materials. Resistivity Ratio, RRR = ρ at273K / ρ at4.2K ).

[표 2]TABLE 2

상기표 2에 나타나 있듯이 발명예(1)은 전기잔류저항비가 1000으로 비교예(1)에 비하여 초고순도 임을 알 수 있었다. 또한, 상기 열처리온도에서 빠른 재결정이 일어나서 산소 및 질소의 확산속도도 충분히 높아져 10시간 정도의 열처리로 1.45-2mm dia. 의 선재 형태의 니오븀소재 내부에 잔류하는 산소와 질소는 티타늄 증착층으로 확산이동하여 거의 전량 제거 되었다.As shown in Table 2, Inventive Example (1) was found to have an ultra-high purity as compared to Comparative Example (1) with an electrical residual resistance ratio of 1000. In addition, the rapid recrystallization occurs at the heat treatment temperature, the oxygen and nitrogen diffusion rate is also sufficiently high, the heat treatment for about 10 hours 1.45-2mm dia. Oxygen and nitrogen remaining in the niobium material in the form of wires were diffused to the titanium deposition layer and almost completely removed.

한편, 본 발명의 실시에서 열처리중에 석영관내의 티타늄 박판 또는 스펀지 티타늄은 서서히 증발하여 석영관 내부를 가득 채웠다. 이러한 티타늄 증기는 니오븀의 표면에 증착되었고, 표면에 증착된 티타늄은 장시간의 고온 유지로 니오븀소재 내부로 확산, 침투할 수 있었으나 그 속도가 산소, 질소의 확산속도에 비하여 매우 느리므로 침투량은 거의 무시할 정도로 작았다. 한편 니오븀이 티타늄 증착층으로 확산하여 나갈 수도 있으나, 이 역시 확산속도가 매우 느리므로 확산량은 무시할 수 있었다. 이러한 티타늄이 니오븀소재에 증착된 단면을 도 3에 나타내었다. 도 3에 나타나 있듯이 니오븀소재 전표면에 티타늄이 증착된 것을 알 수 있었다.On the other hand, during the heat treatment in the practice of the present invention, the thin titanium plate or sponge titanium in the quartz tube evaporated slowly to fill the inside of the quartz tube. Such titanium vapor was deposited on the surface of niobium, and titanium deposited on the surface was able to diffuse and penetrate into the niobium material by maintaining a high temperature for a long time, but its penetration rate is very slow compared to the diffusion rate of oxygen and nitrogen. It was as small as On the other hand, niobium may diffuse into the titanium deposition layer, but the diffusion rate may be negligible because the diffusion rate is very slow. 3 shows a cross section of titanium deposited on a niobium material. As shown in FIG. 3, it was found that titanium was deposited on the entire surface of the niobium material.

상술한 바와 같이 본 발명은 간단한 조작으로 단시간에 정련하는 새로운 열처리와 겟터제를 통한 초고순도 니오븀 소재의 정련방법을 제공하여 초전도체 등에 적용될 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention has the effect of being applicable to a superconductor or the like by providing a new heat treatment for refining in a short time by a simple operation and a refining method of ultra-high purity niobium material through a getter agent.

Claims (4)

정련하고자 하는 니오븀 소재를 Ti재질의 박판으로 감싸고 상기 Ti재질의 박판을 Mo 박판으로 다시 감싼 후 석영관내에 장입하여 진공밀봉하는 단계;Wrapping the niobium material to be refined with a thin plate made of Ti, wrapping the thin plate made of Ti again with a Mo plate, and then charging the vacuum in a quartz tube; 상기 석영관을 1100-1190℃의 범위에서 10-24시간 열처리하여 상기 니오븀 소재의 표면에 상기 Ti을 겟터제로서 증착하는 단계; 및Heat-treating the quartz tube in a range of 1100-1190 ° C. for 10-24 hours to deposit Ti as a getter on the surface of the niobium material; And 이후, 상기 석영관을 급냉시켜 니오븀 소재의 표면에 증착된 박막을 제거하는 단계; 를 포함하여 구성되는 초고순도 니오븀 소재의 정련방법.Thereafter, quenching the quartz tube to remove the thin film deposited on the surface of the niobium material; Refining method of ultra-high purity niobium material comprising a. 제1항에 있어서, 상기 석영관내의 진공조건은 10-2torr 이하로 함을 특징으로 하는 초고순도 니오븀 소재의 정련방법.The method of claim 1, wherein the vacuum conditions in the quartz tube are 10 -2 torr or less. 제1항에 있어서, 상기 니오븀 소재의 표면에 증착된 겟터제의 두께는 20㎛ 이상으로 함을 특징으로 하는 초고순도 니오븀 소재의 정련방법.The method of claim 1, wherein the getter deposited on the surface of the niobium material is 20 µm or more in thickness. 제1항에 있어서, 상기 박막제거는 NH3+ HF 용액에 함침하여 수행됨을 특징으로 하는 초고순도 니오븀 소재의 정련방법.The method of claim 1, wherein the thin film removal is performed by impregnation with NH 3 + HF solution.
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