JPH03238158A - Ｎｂ―Ｔｉ系合金のアーク溶解鋳造方法 - 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、高品質の鋳塊を製出し得るＮ　ｂ−Ｔｉ系合
金のアーク溶解鋳造方法に関する。

〔従来の技術〕

アーク溶解鋳造法は高融点金属の溶解鋳造に適した方法
であり、その構成は第４図に例示した如きものである。

即ち被溶解金属材料６を陽極となし、水冷銅鋳型７を陰
極となして、双方間にアーク放電を生ぜしめて上記金属
材料６を連続的に溶融し、この溶融金属を上記水冷銅鋳
型７内に落下させて鋳造するものである。

而して上記水冷銅鋳型の形状は、通常の鋳型と同様に側
壁１内面が垂直に形成されたもので、この水冷銅鋳型７
内に落下した溶融金属は鋳型底部２から順次上方に向け
て凝固し、凝固時の固液界面形状つまりズンブは、くぼ
みの浅い皿状の形状を呈し、従って得られる鋳塊は引は
巣や偏析等の欠陥のない高品質のものである。

しかしながら被溶解鋳造金属材料６がＮｂ−Ｔｉ系合金
のように熱電導率が極端に低い材料の場合は、鋳型側壁
１や底部２の面上に形成した凝固層は、なかなか成長せ
ず、従ってズンブは深いすり林状に形成され、その結果
鋳塊内部には収縮孔や偏析等の欠陥が発生し、これらの
欠陥は、ＮｂＴｉ系合金等のように超電導線としてミク
ロンオーダーの超極細線にまで加工して用いられる金属
材料では、断線の原因となり製造歩留りを著しく低下さ
せるという問題があった。

〔課題を解決する為の手段及び作用］ 本発明はかかる状況に鑑み鋭意研究の結果なされたもの
で、その目的とするところは凝固速度が速く、依って偏
析等の欠陥のない高品質の鋳塊を製出し得るＮｂ−Ｔｉ
系合金のアーク溶解鋳造法を提供することにある。

即ち本発明は、Ｎｂ−Ｔｉ系合金棒材を陽極となし、上
記合金棒材の下方に配置した水冷銅鋳型を陰極となして
、双方間にアーク放電を生ぜしめて前記合金棒材を連続
的に溶融し、当該溶融金属を前記水冷銅鋳型内に落下せ
しめて鋳造するＮｂＴｉ系合金のアーク溶解鋳造方法に
おいて、水冷銅鋳型の側壁内面の径を上方に向けて順次
広げたことを特徴とするものである。

以下に本発明方法にて用いる水冷銅鋳型の形状を図を参
照して具体的に説明する。

第１図に示した鋳型は、側壁１と底部２とが一体となっ
た鋳型、又第２図に示した鋳型は、鋳型底部を底台３と
なして側壁１と分離できるようにした分割鋳型、又第３
図に示した鋳型は上記底台３上面に凝固体を係止する為
の突起部４を設けた鋳型で、いずれの鋳型も側壁１内面
の径が上方に向けて順次θの角度で広がりをもつ、つま
りテーパーを有した鋳型である。尚、上記第１〜３図に
おいて鋳型内の冷却水路の図示は割愛した。

本発明方法において、このように鋳型に上方に向けてテ
ーパーを設けた理由は、凝固体が凝固収縮及び熱収縮し
て生じた凝固体と鋳型との間のエアギヤ・ンプを、凝固
体が自重によって鋳型内を下方に移動できるようにする
ことによって挟めて、凝固体から鋳型への熱放出を高め
るためである。

而して前記テーパーは、その角度θを０，１°以上とす
るのが凝固体の移動が良好になされて好ましい。

上記において、鋳型を第２図に示したように鋳型底部を
底台３となして側壁ｌから分離可能な分割鋳型となし、
鋳造途中で底台３を降下させ凝固体がより下方に移動し
易くすることが好ましい。

更には第３図に示したように底台３に凝固体を係止する
為の突起部４を設け、凝固体を底台３と一緒に人為的に
下方へ移動させ、凝固体を鋳型側壁１内面により強く密
着させるようにするのが凝固体の冷却が強力になされて
特に好ましいものである。

上記において、鋳型底台３を降下させる方法は、底台３
の下部にスクリュー棒５を遊嵌して取付け、このスクリ
ュー棒５を回転して降下させる方法等任意の方法が適用
される。又上記底台３上簡に設ける突起部４は、上方に
向けて広がりを有するもの或いはリング状のもの等凝固
体を底台３に連結し得る形状のものであればよく、その
材質は銅等の熱伝導性に優れた金属材料が好ましい。又
鋳型底台３には鋳造中常時降下刃を伺与しておいて、凝
固収縮又は熱収縮に伴い発生し増加する凝固体と鋳型と
の間のエアギャップを即座に除去できるようにするのが
望ましい。

本発明方法において、被溶解金属材料にはＮｂＴｉ二元
合金を始めとして上記合金にＴａやＨｆ等を添加したＮ
ｂ−Ｔｉ系合金が広く適用される。特に超電導を示す合
金は細線にまで伸線されるのでその効果が有効に発現さ
れる。

〔実施例〕

以下に本発明を実施例により詳細に説明する。

実施例Ｉ Ｎ　ｂ−４５％Ｔｉ合金棒を陽極とし、第１図に示した
側壁内面にテーパーを有する一体型の水冷銅鋳型を陰極
として用いて真空アーク溶解鋳造法にて高さ１０００ｍ
ｍ、最大径５２０ｍφの円錐状のＮｂ４５％Ｔｉ合金鋳
塊を４本鋳造した。

実施例２ 陰極となす水冷銅鋳型に、第２図に示した鋳型底部を底
台となして側壁から分割した水冷銅鋳型を用いた他は実
施例１と同し方法により円錐状のＮｂ−４５％Ｔｉ合金
鋳塊を鋳造した。

実施例３ 陰極となす水冷銅鋳型に第３図に示した鋳型底台上面に
突起部を設けた水冷銅鋳型を用いた他は実施例１と同し
方法により円錐状のＮｂ−４５％Ｔｉ合金鋳塊を鋳造し
た。

尚、実施例２．３において鋳型底台の降下は前述のスク
リュー法により行い、降下刃は鋳造中常時付与するよう
にした。

上記実施例１及び３において、水冷銅鋳型の側壁内面の
テーパー角度θは種々に変化させた。

比較例１ 実施例１において、水冷銅鋳型に鋳型側壁内面にテーパ
ーを設けない従来の水冷銅鋳型を用いた他は実施例１と
同し方法により円柱状のＮｔ＋−４５％Ｔｉ合金鋳塊を
鋳造した。

斯くの如くして得られた各々４本ずつのＮｂ４５％Ｔｉ
合金鋳塊について、１本は輪切りにしてカラーチエツク
法により引は巣及び断線原因となるＴｉリッチの硬い相
が析出したフレックル欠陥の有無を調べた。又残りの３
本の鋳塊については、これを銅マトリツクス中に６ｍｌ
ｌ１φのＮｂ−Ｔｉフィラメントが４０００本埋込まれ
た銅比１．８、直径１価の多芯超電導線に加工してＮｂ
−Ｔｉフィラメントの断線頻度を調査した。結果は第１
表に示した。

尚、上記の多芯超電導線の製造は、前記鋳塊を熱間鍛造
後外削して１７０ｍｍφの棒材となし、次いでこの棒材
を外径２００術、内径１７０ｍｍの銅製バイブに充填し
たのち、熱間押出及び適宜熱処理を施しつつ引抜加工を
行って２価φの超電導線材となした。しかるのちこの線
材を多数本中空銅ビレツト内に稠密充填し、これを前述
と同様に熱間押出及び引抜加工を行って超電導線材とな
し、この工程を所定回数繰り返し行って製造した。

第１表より明らかなように本発明方法品（Ｎｏ　１〜１
０）は鋳塊品質が良好なもので、従ってこの鋳塊を用い
て製造した多芯超電導線もＮｂ−Ｔｉフィラメントの断
線頻度が極めて低い値のものであった。

鋳型に設υたテーパー角度θは、０．１″′以上におい
てその効果が顕著に認められた。

又鋳型種類による差を同しテーパー角度の鋳型について
比較すると、側面にテーパーを設けただけのもの（Ｎｏ
３）、底台を降下させたもの（Ｎｏ７）、底台に突起部
を設番シ降下させたもの（ＮｏｌＯ）の順に断線頻度が
低下していることが判る。

これに対し比較方法品（ｌｌｏｌｌ）は、鋳塊内部に引
は巣及びフレックル欠陥が多数存在し、従って多芯超電
導線のＮｂ−Ｔｉフィラメントの断線頻度も極めて高い
ものとなった。

以上Ｎｂ−４５％Ｔｉ合金について説明したが、本発明
方法は、高融点で且つ熱伝導性に劣る金属材料の溶解鋳
造に適用してもその効果が発現されるものである。

〔効果］ 以上述べたように本発明方法によれば、引は巣や偏析の
ない高品質の鋳塊が容易に製造できて、工業上顕著な効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明方法にて用いる水冷銅鋳型の態様例
を示す断面図、第４図はアーク溶解鋳造法の説明図であ
る。 １・・・鋳型側壁、　２・・・鋳型底部、　３・・・鋳
型底台、　４・・・突起部、　５・・・スクリュー棒。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｎｂ−Ｔｉ系合金棒材を陽極となし、上記合金棒
   材の下方に配置した水冷銅鋳型を陰極となして、双方間
   にアーク放電を生ぜしめて前記合金棒材を連続的に溶融
   し、当該溶融金属を前記水冷銅鋳型内に落下せしめて鋳
   造するＮｂ−Ｔｉ系合金のアーク溶解鋳造方法において
   、水冷銅鋳型の側壁内面の径を上方に向けて順次広げた
   ことを特徴とするＮｂ−Ｔｉ系合金のアーク溶解鋳造方
   法。
2. （２）水冷銅鋳型が側壁と底台とで分割可能な分割鋳型
   であって、上記底台が上面に凝固体を係止する突起部を
   有し、且つ下降可能な構造からなることを特徴とする請
   求項（１）記載のＮｂ−Ｔｉ系合金のアーク溶解鋳造方
   法。