(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導性を示す構成部材としてＭｇＢ2 を有する超電導線材の製造方法において、
シート状に形成されたＭｇと粉末状のＢの層を組み合わせた複合シート材を構成し、
前記複合シート材を金属の心材上に巻き付けることによって複合棒状体を形成し、
前記複合棒状体を銅からなるパイプ内へ挿入し、さらに、伸線の所定の減面加工を施して得られる線条体に熱処理を施すことによってＭｇＢ2を生成させることを特徴とする超電導線材の製造方法。
【請求項２】
前記熱処理のステップは、前記複合棒状体の減面加工体の複数を集合して前記線条体に加工したものを対象として行われることを特徴とする請求項１項記載の超電導線材の製造方法。
【請求項３】
前記複合シート材を構成するステップは、前記複合シート材が、前記粉末状のＢの層を前記Ｍｇのシートによって両面から挟んだ構成となるように行われることを特徴とする請求項１項記載の超電導線材の製造方法。
【請求項４】
前記複合棒状体を形成するステップは、前記Ｍｇと前記Ｂのモル比がＭｇ：Ｂ＝１：２±０．２となるように行われることを特徴とする請求項１項記載の超電導線材の製造方法。
【請求項５】
超電導性を示す構成部材としてＭｇＢ2 を有する超電導線材において、
前記ＭｇＢ2 は、Ｍｇのシート上に粉末状のＢを塗布すること等によって前記Ｍｇのシートと前記粉末状のＢの層を組み合わせた複合シート材を金属の心材上に巻き付けた複合棒状体を銅からなるパイプ内へ挿入し、伸線の所定の加工を施して線条体としたものに熱処理を施すことによって生成させられたＭｇＢ2 であることを特徴とする超電導線材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超電導線材の製造方法、および超電導線材に関し、特に、高い臨界電流密度特性を有するＭｇＢ2 系超電導線材の製造方法と、これより得られるＭｇＢ2系超電導線材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
臨界温度が高く、線材への加工が可能な超電導体としてＭｇＢ2 が注目を集めている。このＭｇＢ2 を超電導の構成部材とした線材を得るための標準的な製造方法としては、反応済みのＭｇＢ2 より構成される超電導粉末を金属パイプ内に充填したものを断面六角形に線引きし、さらに、これを金属パイプ内に複数本組み込んで多心構造とした後、所定のサイズへの伸線を行い、最後に、６００〜８００℃程度の熱処理を施すことによってＭｇＢ2 の粉末同士を固相反応により結合させる方法が一般的となる。
【０００３】
また、他の標準的な製造方法としては、ＭｇＢ2 の原料となるＭｇとＢ（ホウ素）の粉末を金属パイプ内に充填したものを断面六角形に線引きし、これを金属パイプ内に複数本組み込んで多心構造とした後、所定のサイズへの伸線加工を行い、これに、上記温度での熱処理を施すことによってＭｇＢ2 を生成させる方法が考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上に述べた製造方法によると、前者の方法の場合、ＭｇＢ2 粉末の表面に酸化膜が存在すると、最終熱処理の際に粉末粒子の境界部分に異相が析出するため、個々の粒子は超電導を示すにしても、粒子の境界部分では電流の流れが阻害され、全体的な臨界電流密度特性の向上は得られないようになる。
【０００５】
このため、ＭｇＢ2 の超電導体のバルク体に関する報告は多いけれども、線材構成の超電導体に関しては、既に実用化されているＮｂ‐Ｔｉ系超電導線材あるいはＮｂ3Ｓｎ系超電導線材に匹敵した臨界電流密度特性を示すものの報告は、いまだ行われていないのが実情である。
【０００６】
一方、後者の方法の場合には、Ｍｇ粉末が表面に酸化膜を生成させやすい性質を有しているため、前者と同様の問題を抱えているとともに、さらに、この方法の場合には、粉末粒度がμｍオーダとなることもあって原料となるＭｇ粉末の製造が難しいうえに、Ｍｇ粉末に粉塵爆発を招く危険性が高く、安全上の観点からも好ましい方法とはいえない。
【０００７】
従って、本発明の目的は、高い臨界電流密度特性が得られるとともに、Ｍｇの粉末化を必要としないＭｇＢ2系超電導線材の製造方法と、これより得られるＭｇＢ2系超電導線材を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、超電導性を示す構成部材としてＭｇＢ2 を有する超電導線材の製造方法において、
Ｍｇのシートと粉末状のＢの層を組み合わせた複合シート材を構成し、
前記複合シート材を金属の心材上に巻き付けることによって複合棒状体を形成し、
前記複合棒状体に伸線等の所定の加工を施して得られる線条体に熱処理を施すことによってＭｇＢ2 を生成させることを特徴とする超電導線材の製造方法を提供するものである。
【０００９】
また、本発明は、上記の目的を達成するため、超電導性を示す構成部材としてＭｇＢ2を有する超電導線材において、
Ｍｇのシートと粉末状のＢの層を組み合わせた複合シート材を金属の心材上に巻き付けた複合棒状体に伸線等の所定の加工を施して線条体としたものに熱処理を施すことによって生成させられたＭｇＢ2 であることを特徴とする超電導線材を提供するものである。
【００１０】
上記の線条体は、多くの場合、上記した複合棒状体の集合体をベースにして構成される。具体的には、複合棒状体を押出し、スウェージング、伸線等の減面加工手段によって加工した加工体の複数本を互いに集合した後、これに、減面加工を施すことによって所定のサイズの線条体とされるもので、複合棒状体の減面加工体の集合には、銅パイプ等が使用され、この中に複数の減面加工体が挿入された状態で押出加工等が行われた後に、減面加工が施さることによって所定のサイズの線条体とされる。
【００１１】
上記の製造方法におけるＭｇのシートと粉末状のＢの層の複合シート材としては、たとえば、Ｍｇのシート上にＢの層を塗布または敷き詰め等によって形成したもの、あるいはＢの層の両面をＭｇシートによってサンドウイッチ状に挟んだ形態などが考えられ、このうち後者の形態は、加工中のＢ粉末の離脱を防いでＢの層を安定的に保持する効果を生むため、実際的な構成といえる。
【００１２】
ＭｇとＢの比率は、前者１に対して後者が２±０．２モルとなる比が好ましい。これは、ＭｇＢ2 の化学量論比からすれば、両者のモル比はＭｇ：Ｂ＝１：２のモル比となるべきであるが、Ｍｇの融点が６５０℃と低いのに対してＢのそれは２３００℃と高く、従って、最終の熱処理温度である６００〜８００℃において、Ｍｇと反応しないＢ成分が線材中に残留する可能性があることから、これを防いでＭｇＢ2の占積率を高めるために、Ｂが最大で０．２モル少ない比率を好ましい形態として推奨するものである。
【００１３】
一方、これとは逆のＢが０．２モル多いモル比の設定は、シート状のＭｇより粉末状のＢの表面積が大きく、従って、ＭｇとＢの複合シート材の肉厚が大きい場合、あるいは熱処理前の最終線材に加工したときのＭｇ層とＢ層の厚さが数十μｍオーダの場合に、未反応のＭｇが残存する可能性が生ずるため、これを防ぐ意味から、Ｂのモル比を最大で０．２モル多く設定するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による超電導線材の製造方法と、これより得られる超電導線材の実施の形態を説明する。
図１は、製造手順を示したもので、まず、（ａ）の工程の▲１▼において、平均粒子径が０．９μｍ、純度が９９．９％の粉末状のＢを準備し、これをバインダとなるグリセリンと混合することによりスラリー１を調合する。
【００１５】
次いで、このスラリー１を▲２▼のように０．２ｍｍの厚さのＭｇのシート２ａ上にスクリーン印刷法により塗布した後、２００℃のＡｒガス雰囲気中で乾燥を行い、▲３▼のようにグリセリンを蒸発させることによって粉末状のＢの層３を形成する。
【００１６】
次に、得られた複合体におけるＭｇとＢのモル比が、Ｍｇ：Ｂ＝１：１．１であることを確認した後、（ｂ）の工程において、シート２ａと同じＭｇのシート２ｂを層３の上に積層し、これによってモル比がＭｇ：Ｂ＝１：２．２のサンドウイッチ状の所定の構成の複合シート材４を製作する。
【００１７】
（ｃ）は、複合シート材４を直径が８ｍｍのＮｂの心材５上に１０層となるように巻き付けることによって複合棒状体を製作する工程を示し、（ｄ）は、その後に行われるシングルビレットへの組立加工工程を示す。
【００１８】
工程（ｄ）においては、まず、工程（ｃ）で得られた複合棒状体６を内径２５ｍｍ×外径２７ｍｍの銅のパイプ７内に挿入するとともに、これを、内径２７．１ｍｍ×外径２９ｍｍの銅のパイプ８内に挿入し、さらに、パイプ８の前端と後端に銅のプラグと鉄のプラグを取り付けることによってシングルビレットを構成する。
【００１９】
（ｅ）は、静水圧押出機による押出工程を示し、工程（ｄ）で得られたシングルビレットを外径が１２ｍｍとなるように押出加工する。次いで、押し出されたビレットを（ｆ）の工程において対辺寸法が１．４ｍｍの断面六角形の六角線９に伸線加工した後、（ｇ）の工程においてこれらを集合し、マルチビレット化する。
【００２０】
マルチビレット化は、六角線９を１５０ｍｍの長さに切り分け、これを、内径２９ｍｍ×外径３２ｍｍ×長さ１５０ｍｍの銅のパイプ１０内に互いに六角形の辺同士を密接させた状態で３４９本挿入するとともに、パイプ１０の前端と後端に銅のプラグと鉄のプラグをそれぞれ取り付けることによって行われる。
【００２１】
マルチビレット１１は、次に、工程（ｈ）において静水圧押出機により所定の径に押し出され、その後、工程（ｉ）で外径が０．８ｍｍの線条体となるまで伸線加工を施された後、工程（ｊ）において、Ａｒ雰囲気中での７００℃×５時間の熱処理を施され、これによってＭｇＢ2 を生成させられる。
【００２２】
図２は、以上により得られたＭｇＢ2系超電導線材の磁界と臨界電流密度の相互関係を示す。同図によれば、本実施の形態により製造されたＭｇＢ2 系超電導線材が、温度１０ＫにおいてＮｂ−Ｔｉ並みの臨界電流密度特性を得ることが可能であり、１０Ｋクラスの伝導冷却方式によって７〜８Ｔの磁界発生を示すマグネットの製作が可能であることを示している。
【００２３】
ＭｇＢ2 系超電導体本来の高臨界温度に基づいて冷凍機の負荷の低減を図るとともに、極細多心構成に基づくクエンチのない超電導マグネットを提供するうえにおいて、図１の実施の形態より得られる超電導線材の有用性は大であるといえる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による超電導線材の製造方法によれば、Ｍｇのシート上に粉末状のＢを塗布すること等によってＭｇのシートと粉末状のＢを組み合わせた複合シート材を構成し、これを金属の心材上に巻き付けた複合棒状体に伸線等の所定の加工を施すとともに、得られた線条体に熱処理を施すことによってＭｇＢ2 を生成させるため、Ｍｇの粉末化を必要としない実際的な製造方法を提供することができる。そして、これにより得られたＭｇＢ2 系超電導線材は、高い臨界電流密度特性を有するため、実用性に富む超電導マグネット等を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による超電導線材の製造方法の実施の形態を示す説明図であり、（ａ）〜（ｊ）は、その手順を示す。
【図２】図１の実施の形態より得られたＭｇＢ2 系超電導線材の磁界と臨界電流密度の相互関係を示す説明図。
【符号の説明】
１      スラリー
２ａ、２ｂ      Ｍｇのシート
３      粉末状のＢの層
４      複合シート材
５      Ｎｂの心材
６      複合棒状体
７、８、１０      銅のパイプ
９      六角線
１１      マルチビレット
【図１】
0004569053.tif 000002
【図２】
0004569053.tif 000003