JPH0568808B2 - - Google Patents

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JPH0568808B2
JPH0568808B2 JP60252598A JP25259885A JPH0568808B2 JP H0568808 B2 JPH0568808 B2 JP H0568808B2 JP 60252598 A JP60252598 A JP 60252598A JP 25259885 A JP25259885 A JP 25259885A JP H0568808 B2 JPH0568808 B2 JP H0568808B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、金属モリブテン・カルコゲナイド
例えばPbMo6S8を超伝導材料とする単心又は多
心超伝導線材の製造方法に関するものである。こ
の場合超伝導化合物又はこの化合物を形成する成
分素材がモリブデン外套内に気密に封入され、こ
のモリブデン外套が更に鋼鉄外套に入れられ、こ
のようにして作られたユニツトが熱間成形加工に
より超伝導素材となる。
〔従来の技術〕
二元化合物特にNb3SnおよびNbTiから成る第
二種超伝導体を使用する超伝導線および超伝導ケ
ーブルの開発は最近急速な進展を示した。超伝導
材料と常伝導材料が並べて配置されている単心な
らびに多心導体の製作技術は絶え間なく改良され
ている。多心導体の製作に対しては熱間成形と冷
間成形例えば押出しと線引きが主要な工程となつ
ている(ドイス連邦共和国特許出願公告第
2516745号、同第1945640号)。この場合超伝導の
三種の臨海量即ち温度、電流密度および磁場に関
してはほとんど改善の余地のない限界に達してい
る。
これ以外の特性の改善、少くとも上記の臨界値
中の一つ又はそれ以外の改善は二元合金に代つて
三元超伝導合金を使用することによつて可能とな
る。例えばシエブレル化合物(金属・モリブデ
ン・カルコゲナイド)を使用すると超伝導特性に
とつて重要な冶金パラメータの変更範囲が拡張さ
れる。しかし三元系に移ると加工の困難度が飛躍
的に増大する。
これらの事実に対応してシエブレル化合物を使
用する超伝導体の製造法に関する少数の文献には
有望なものは見当らない。1983年8月22日及び23
日に米国コロラド洲カツパーマウンテンで開催さ
れた超伝導に関する会議の報告書16ページには、
多数の新材料例えばPbMo6S8の場合Nb−Tiおよ
びNb3Snに対して有効である押出し技術および線
引き技術によつて超伝導線材とすることは不可能
であると述べられている。又雑誌「メタル」
(Metall)35年度(1981年4月)289ページの記
載によれば、三元モリブデン・カルコゲナイドを
使用して技術的に有望な電流通流性を備える超伝
導体を作ることはこの合金の冶金学的特性が劣る
ため不可能である。
シエブレル化合物特にPbMo6S8を加工して超
伝導ケーブルとする際に生ずる問題は多種多様で
ある。金属材料としてのPbMo6S8は極めてもろ
く、こわれ易いから常に粉末状の不均質相として
供給される。シエブレル化合物は延伸性が低い外
に酸素と窒素だけではなく、他の金属元素特に
Fe、Co、Ni、Crに対しても敏感である。従つて
超伝導線材およびケーブルの製造に際してはシエ
ブレル化合物を適当に保護し、直接の不純物汚染
ならびに高い加工温度においての被覆材の拡散を
阻止する必要がある。超伝導線およびケーブル中
のシエブレル化合物は総ての超伝導体と同様に機
械的負荷に耐え、適切な製造法によつて達成され
た材料密度がコイル巻きに際しての曲げ応力と超
伝導コイルに生ずる磁力に基く引張り力と圧力に
よつても低下することなく保存されなければなら
ない。更にシエブレル化合物を使用する超伝導線
材は寒剤に対して安定化されていなければならな
い。これは超伝導材が充分な量の高常伝導性金属
と良好な熱接触ならびに電気接触を保ち、超伝導
性が局部的に破壊されたときにも電流を一時的に
引渡し発生するジユール熱を冷媒としてのヘリウ
ムに伝え、超伝導体に過大の温度上昇が起らない
ようにすることを意味している(前掲雑誌「メタ
ル」292ページ参照)。
シエブレル化合物を使用して超伝導線材を製作
する試みはいくつか公知である。その一つにおい
ては超伝導材料PbMo6S8又はその成分素材がモ
リブデン管又はタンタル管に入れられ、この管が
不銹鋼の管に気密封入されて続く加工工程におい
て酸化されないように保護される。この加工工程
は750℃の熱間引抜と600℃の熱間引抜との2段階
に分けられ、その間に850℃の焼きもどしがはさ
まれる。しかしこの方法の成果は満足できるもの
ではなく、予期された臨界電流密度と磁場は達成
されない。この不満足な結果はモリブデン管が熱
間引抜加工によりもろくなり、その破断個所を通
して鋼外套から鉄、クロム、ニツケル等がシエブ
レル化合物内に拡散してそれを破壊したことによ
るものと推定されている〔文献シーバー(B.
Seeber)、ロツセル(C.Rossel)、フイツシヤー
(O.Fischer)著「三元起伝導体に関する国際会議
録」(Proc. of the International Confrence on
Ternary Superconductor、Lake Geneva、
Wisconsin 1980)およびシーバー(B.Seeber)、
ロツセル(C.Rossel)、フイツシヤー(O.
Fischer)、グレツツレ(W.Gla″tzle)著
「PbMo6S8粉末加工線材の特性研究」
(Investigation of the Properties of PbMo6S8
Powder Processed Wires in IEEE
Transactions on Magentics、MAG−19、
〔1〕、1983、p.402−405)参照〕。
〔発明が解決しようとする問題点〕
この発明の目的は、超伝導性金属モリブデン・
カルケゴナイド(シエブレル化合物)を使用しし
かも技術的に加工可能である超伝導線材を従来の
方法の欠点を伴うことなく製造する方法を提供す
ることである。この発明の方法ではまずシエブレ
ル化合物が線材の製作に際してこの化合物を破壊
する元素による汚染とその拡散が防止される。次
にシエブレル化合物が緻密に圧縮されて理論的に
達成可能の超伝導臨界値が永続性をもつて調整さ
れ、専門家が望む磁束管構造が形成され、超伝導
ケーブルおよび超伝導コイルへの加工に耐える機
械的強度を保持するようになる。
〔問題点の解決手段〕
この目的はこの発明により、超伝導化合物又は
その構成成分素材を入れたMo外套を更に鋼鉄外
套に収めたユニツトを第一工程段において1000℃
と1600℃の温度で1対10以上の断面収縮比に押出
し成形し、続いて数回の工程段において押出し又
は熱間引抜により成形し、超伝導化合物素材とし
て1μm以下の粒径のシエブレル化合物粉末を使
用することによつて達成される。
この発明の有利な実施態様においては、超伝導
化合物を形成する成分素材としてMo2S3又は
MoS2とMoおよびPbSをPbMo6S8の化学量論比
率でMo外套に入れる。シエブレル化合物への転
換は熱間成形による製線過程中に行われる。
別の有利な実施態様においては、非化学量論組
成の化合物特にPbMo0.35S8として表わされる化
合物が使用される。
更に別の実施態様においては、シエブレル化合
物に硫化ガリウムがPbGa0.25Mo6S8に対応する比
率で加えられる。
超伝導線の別の有利な製造方法は、超伝導化合
物又はそれを形成する成分素材を外套を構成する
多数の円筒孔を備えるモリブデン・ブロツクに入
れて成形し多心導体とするものである。
有利な実施態様の最後のものでは、超伝導化合
物の粉末がモリブデン外套に入れる前に冷間アイ
ソスタチツク圧縮とそれに続く機械的加工によつ
て所望の形状に成形される。
〔発明の作用効果〕
シエブレル化合物を使用する超伝導線材であつ
て後から加工して例えば超伝導コイルとすること
ができ、理論的に期待され従来実験室規模におい
てだけで達成された超伝導臨界特性を示すものは
この発明の方法によつて始めて作ることができ
る。第二種超伝導体の場合技術的の応用に充分な
特性を示す単心又は多心超伝導線材が種々の方法
によつて製作可能であり、押出し法によつて多重
フイラメント導体に加工することができるが、こ
の発明の方法の場合にはシエブレル化合物をこの
発明が要求する条件の下に押出し加工することに
よつて始めて技術的に後加工可能のシエブレル化
合物超伝導線材の製造が可能となる。最初に1000
℃から1600℃の間の温度と所定の断面縮小比をも
つて押出し加工を行うと、満足すべき臨界電流密
度を持つ超伝導体となるまでシエブレル化合物を
圧縮するに充分な変形力が生ずる。押出し加工温
度の限界は1000℃では充分な圧縮力が加えられ
ず、1600℃以上ではシエブレル化合物が分解する
ことによつて決められたものである。シエブレル
化合物がモリブデン外套に続いて鋼鉄外套に入れ
られる場合には、鋼の特性に基いて加工温度の上
限は約1300℃となる。
シエブレル化合物を包むモリブデン外套又はモ
リブデンと鋼鉄の外套は汚染を防止すると同時に
拡散障壁として作用するものであるが、更に被覆
として熱間成形後の冷却中超伝導材料の心に向つ
て収縮し押出しによつて作られた超伝導材料の圧
縮状態を確保する。
超伝導シエブレル化合物とモリブデン外套又は
モリブデン外套、鋼鉄外套組で構成されるユニツ
トの引抜きだけによつては永続的の超伝導体とす
るのに充分な圧縮を実現できない。
モリブデンの第一外套と鋼の第二外套の双方を
使用する場合には、モリブデン外套は主として少
量でもシエブレル化合物を破壊する鉄および鋼中
に含まれるその他の金属に対する拡散障壁として
作用する。
これまでシエブレル化合物のための拡散障壁と
して同価の金属にはモリブデンの外にタンタル、
銀、銅およびアルミニウムが挙げられていたが、
タンタル以下の金属は押出し成形に際して必要な
高温加工を許さないものであるかあるいはシエブ
レル化合物との反応が過大であり、更に被覆材と
して必要な機械的強度を示さないものもある。
モリブデン外套に入れられた超伝導材料はシエ
ブレル化合物相の外に他の元素および化合物の区
域を持つていてもよい。
〔実施例〕
実施例についてこの発明を更に詳細に説明す
る。
シエブレル化合物を形成する粉状の成分素材は
高純材料の反応例えばMo+2S=MoS2によつて
得られる。この成分素材は非化学量論比率で混合
し、硫化ガリウムを添加してPbGa0.25Mo6S8に対
応する組成の混合物とする。非化学量論組成のシ
エブレル化合物とし、特に硫化ガリウムを加える
ことにより超伝導の臨界電流密度が著しく上昇す
ることはよく知られている。
次の工程段においてこの混合物を磨砕し、平均
粒径が1μm以下の粉末とする。この混合粉末を
圧縮ホースに入れて冷間アイソスタテイツク加圧
により直径60mmのボルトに圧縮する。この圧縮ボ
ルトは必要に応じて旋盤にかけ、できるだけ正確
に壁厚さ数mmの円筒形モリブデン被覆に適合する
ようにする。外套に入れられたボルトは真空中で
脱ガスした後減ガス圧の下に外套内に溶接封入す
る。このようにして作られたユニツトを鋼鉄外套
に入れ減圧下で溶接封入する。
このユニツトを第一成形工程段において押出し
成形する。その際ボルトは1300℃の温度で押出さ
れ直径18mmの成形品となる。続く加工工程段にお
いてこのユニツトは約1000℃においての鋳造と数
回の引抜きにより最終的に直径0.15mmの線材とな
る。
成分素材をシエブレル化合物とする反応は線材
製作過程中Mo外套内の公知の変換条件の下に生
ずる。
このようにして作られた線材の超伝導臨界値は
全体的にこれまでに第二種超伝導体において測定
された値に匹敵し、個々の値ではそれよりも優れ
ている。これはコイル巻線として曲げられ機械的
の応力を加えられた線にも適用されるものであ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 超伝導化合物又はこの化合物を形成する成分
    素材を入れたMo外套を更に鋼鉄外套に入れて作
    つたユニツトを、第1工程段において1000℃と
    1600℃の間の温度で1対10以上の断面縮小比をも
    つて押出し成形した後、続く多数の工程段におい
    て更に押出し成形又は熱間引抜によつて成形する
    こと、出発材料として超伝導材料粉末又は超伝導
    化合物形成用の成分素材を1μm以下の粒径で使
    用することを特徴とする、超伝導化合物又は超伝
    導化合物形成用の成分素材をMo外套に気密封入
    し、この外套を鋼鉄外套内に収めたユニツトを数
    段階の熱間成形によつて超伝導線材とする金属モ
    リブテン・カルコゲナイド超伝導線材の製造方
    法。 2 超伝導化合物形成用の成分素材としてMo2S3
    又はMoS2とMoおよびPbSをPbMo6S8の化学量
    論比をもつてMo外套に入れることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の製造方法。 3 非化学量論的組成例えばPbMo6.35S8組成の
    超伝導化合物形成用の成分素材としてMo2S3又は
    MoS2とMoおよびPbSを使用することを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の製造方法。 4 シエブレル化合物に硫化ガリウムをPbGa0.25
    Mo6S8に対応する比率で加えることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項乃至第3項の1つに記載の
    製造方法。 5 超伝導化合物又はこの化合物を形成する成分
    素材を多数の円筒形の孔を持つMoブロツクに入
    れることにより多心導体を製造することを特徴と
    する特許請求の範囲第1項乃至第4項の1つに記
    載の製造方法。 6 粉末状の超伝導材料をMo外套に入れる前に
    冷間アイソスタチツク圧縮とそれに続く機械的加
    工によつて所望の形状に成形することを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項乃至第5項の1つに記載
    の製造方法。
JP60252598A 1984-11-14 1985-11-11 超伝導線材の製造方法 Granted JPS61131307A (ja)

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