JPS6010404B2 - 超伝導部材の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超伝導部材の製造方法に関する。

〔従釆技術〕超伝導部材は、その温度がその臨界温度以
下に下がると超伝導性を示す部村を意味する。

この分野において特別な関０をもたれる材料は、比較的
高い臨界温度および比較的高い臨界磁界をもつ材料であ
る。そうした材料は、一般式Ａ３Ｂ（但し、該式におい
てＡはニオブまたはバナジウムからなり、また、Ｂは代
表的にはアルミニウム。ガリウム、インジウム、シリコ
ン、ゲルマニウムおよびすずの元素の中の１以上からな
る。）をもつＡ，５結晶構造の化合物である。本発明は
とくに、導電性、非超伝導性マトリックス中に支持され
た多数の微細な超伝導フィラメントからなる超伝導部材
の製造方法に関し、かつ英国特許明細書第１３３３５５
４号および特関昭４９一４６８８６号公報に記述された
発明の改良発明である。

多フィラメント超伝導複合体に、導電性および熱伝導性
の高い、たとえば純鋼や純アルミニウムのような純金属
の領域を設けて、さらに安定化させることが望ましい。

この純金属は、磁束線の運動を減衰し、発生した熱の吸
込みとして働くことにより、動的安定化を与える。効果
的であるためには、この純金属は、超伝導フィラメント
にできる限り接近して配置されるべきである。ニオブー
チタン合金のような延性の超伝導体に、銅のような純金
属をフィラメントに隣接して設けることについてはほと
んど困難はない。

何となれば、ニオブ−チタン超伝導体中に最適臨界電流
を得るための製造または熱処理のために実施される焼鈍
条件において銅がニオブまたはチタンを補集することは
ほとんどないからである。Ａ，５結晶構造をもつＡ３Ｂ
化合物は時には超伝導性であり、超伝導状態から常伝導
状態への転位温度が高い。

このような化合物は、非常に硬くかつ脆い材料なので、
延性超伝導体に適するような技術を用いて多フィラメン
ト超伝導体を製造することはできない。んＢ化合物の多
フィラメント超伝導体の製造に適する１つの方法は、イ
ギリス特許明細書第１３３３５５４号に記述されている
。たとえば、元素Ａの綾または線を、元素Ｂを含む担体
金属のマトリックス中に埋め込む。銅は、この方法によ
りＮｂぶｎまたはＶ３Ｇａを製造するための適当な担体
金属であり、該挺体金属と元素Ｂの合金は、“青銅”ま
たは“Ｃｕ−Ｂ合金”と便宜的に呼ばれる。該Ｂ元素は
一般に、それが延性合金を与えるので、担体金属中にお
いて固溶体であるが、この方法は、Ｂ元素が青銅中にお
いて他の相の中に存在する時にもうまく行く。元素Ａお
よびＣｕ−Ｂ合金はともに他の元素の添加物を含んでい
てもよい。青銅のマトリックス中の元素Ａの棒の複合体
を、簡単な機械的変形法によって加工し、該青銅マトリ
ックス中に所要形状の元素Ａの細フィラメントを製造す
る。それから、元素Ａの該フィラメントは、元素Ａと接
触している青銅が固体状態に保たれる温度範囲における
加熱により、青銅からの元素Ｂとの反応により化合物Ａ
３Ｂに添加される。この方法により製造された化合物Ａ
３Ｂは、また、若干の元素Ｂを固溶体中に含む銅合金中
に残されることになる。

この元素Ｂは銅の抵抗率を著しく大きくし、したがって
このようなＡ３Ｂフィラメントを含む残留青銅地は動的
安定化を与える最良の材料ではない。銅またはアルミニ
ウムのような純金属によって与えられる超安定化が必要
とされるぱあし、には、このような材料を何らかの方法
で複合超伝導体中に導入しなければならない。超伝導体
を反応条件（すなわち、存在するＡ３Ｂフィラメントと
の）において取扱くことができるようなある環境におい
ては、適当に低い抵抗率をもつ純金属を、ある室温作業
、たとえば電着により超伝導体の外部に付着させること
ができる。しかしながら、多くの環境においては、純金
属を複合超伝導体とともに加熱することが必要である。
このようなことは、次のようなぱあし、に起こり得る。
すなわち、純金属がある熱間加工法によって複合体に付
着されるぱあし、；純金属が、ある加工工程中に必然的
に存在しなければならないときに純金属が複合体内にお
かれらぱあし、；あるいはまた、超伝導体が非反応形態
で所要最終形（たとえばソレノィド巻）に巻かれ、それ
から反応が行われるぱあし、である。そうした場合、純
金属は青銅と接触し、かつ熱処理により元素Ｂが青銅か
ら純金属中に拡散する。このたもに、純金属の抵抗率が
増大して、純金属による安定化効果が減少することにな
る。純金属を超伝導体複合体中に組入れたままでこの問
題を解決するには、青銅から純金属中へＢ元素が拡散す
るのを防ぐような金属障壁によって純金属を隔離すれば
よい。

この障壁材料は、反応温度においてＢ元素に対して不透
過性であるだけでなく、純金属に不溶性でなければなら
ず、また、十分な延性をもち、超伝導体とともに加工さ
れ、そうした処理の後に青銅から純金属を隔離する連続
障壁を与えるようなものでなければならない。このよう
な障壁材料を使用することは、特関昭４９−４６８８６
号公報に記載されている。Ｎ広Ｓｎをニオブと銅すず青
銅との反応によって製造し、かつ鋼を安定化にために使
用した実施例においては、好ましい障壁材料はタンタル
であった。

超伝導複合体の製造において、変形が大きすぎないぱあ
し、にはタンタルは十分な障壁材料であるが、最適超伝
導性のために望ましい特に細いフィラメントを含む多フ
ィラメント・ワイヤを製造するために大規模な変形を行
うと、タンタル障壁層の破損を生じることが認められて
いる。このような条件における実験において、ニオブ、
フィラメントが連続して残留しかつ相当均一に変形され
ていることが観察された。本発明者は、この超伝導複合
体の機械的加工は、フィラメントおよび障壁が同一の機
械的性質をもつ場合、とくに、両老に同一の材料が使用
されている場合には、より容易になるであろうと結論し
た。Ａ金属の障壁の使用は、特開昭４９−４６８８６号
公報に記載されている。

固相反応によりＡが化合物が形成されるような温度にお
いてＡ金属はいましばＢ元素に対して不透過性であるこ
とが指適されている。とくにニオブは、約９００ｑｏ以
下で、固溶体中にすずをほとんど溶解しない。青銅を充
たされ、かつ純金属のマトリックスの中に埋められた金
属Ａ（たとえばニオブ）の薄い管の使用を、該管の直径
がフィラメントの安定化に必要な範囲にある特定の場合
について説明する。しかしながら、より一般的な応用に
おいては、元素Ａの障壁と青銅との間の界面にＡ３Ｂの
層が形成されること、これらの障壁は、該青銅と反応し
て高磁場超伝導化合物を形成することはない他の材料か
らなる障壁よりも、不適当なものになってしまうことが
ある。かくして、該障壁層におけるＡが化合物の層は、
純金属を障壁外部の磁束のジャンプからしやへし、する
ため、純金属が効果的な安定化を与えるのを妨げること
になる。同様に該障壁におけるんＢ化合物の層は、それ
が一般に、んＢ化合物フィラメントよりも磁界に対して
横方向により大きな寸法を示すので、それ自体不安定性
を示すかも知れない。他方、このようなんＢ化合物層に
純金属を近接させると、磁束のジャンプに対して該層が
安定化する傾向をもつだろう。安定性の立場のおけるん
Ｂ生成に対するこのような難点とは別に、この生成は熱
処理中に障壁の破損をもたらし得る。該障壁は変形の際
に完全、均一に薄くはならない。該障壁の大部分は効果
を保つけれども、より薄い部分においてんＢ化合物層の
生成は該障壁を通って浸透し得る。一旦、んＢ化合物が
純金属と接触すると、純金属はＢ原子を橘集し始め、そ
の電気抵抗率が上昇し始めることになる。〔発明の目的
〕本発明は、純金属が効果的な安定化を与えるように、
Ｂを含む青銅のような複合材料と接触する金属Ａ（銅の
ような純金属をＢによる汚染から保護する）の障壁にお
ける超伝導性化合物Ａ３Ｂの層の生成を防止または減少
させる方法を提供するものである。

〔発明の構成〕

本発明は、一般式んＢ （式中、Ａはニオブまたはバナジウムであり、Ｂは該金
属Ａと反応して超伝導体を形成する１種または２種以上
の元素である）で表されるＡ，５結晶構造を有する超伝
導体を含む超伝導部材の製造方法であって、実質的に、
担体材料および１種または２種以上の元素Ｂから成る複
合材料を形成し、該複合材料を実質的に金属Ａから成る
基本材料と接触させ、該接触させた複合材料と、最終的
に安定化を与える金属とを単一構造物に成形し、該単一
構造物においては金属Ａの障壁層が、該単一構造物の全
長に沿って該安定化金属を該複合材料から分離する拡散
障壁として配置されており、次に該単一構造物を加熱処
理して基本材料と元素Ｂを反応させて超伝導性化合物Ａ
３Ｂを形成させ、担体材料は、銅、銀および金から成る
群から選ゃれた元素を含夕み、この遠ゃれた元素は前記
熱処理の際に基本材料と実質的に反応することがなく、
また、選択された元素Ｂと基本材料との反応に悪影響を
及ぼすことがないものである上記万法において、金属Ａ
の障壁層１３と複合材料１２との間の領０域に、追加障
壁層１３ａ，１３ｂまたは添加物を含有する領域１３ｃ
を設け、この追加障壁層１３ａ，１３ｂまたは添加物を
含有する領域１３ｃが、前記熱処理の際に、金属Ａの障
壁層１３上に超伝導性化合物んＢが生成するのを抑制す
るための保護を与えるようにしたことを特徴とする超伝
導部材の製造方法である一般にＢ元素は、アルミニウム
、ガリウム、インジウム、シリコン、ゲルマニウム、金
、白金、アンチモニイ、ロジウム、／ぐラジウム、オス
ミウム、ルテニウム、コバルト、タリウム、鉛、ひ素、
蒼鉛、イリジウムおよびすずからなる群の中の１以上の
元素である。

Ｂ元素は、アルミニウム、ガリウム、インジウム、シリ
コン、ゲルマニウムおよびすずの元素の中の１以上であ
ることが好ましく、また、そうした群に示される一定の
Ｂ元素のみが、Ａ金属およびその群の中の他の元素と３
成分結合する場合に該Ａ金属と超伝導性化合物を形成す
ることに留意すべきである。

本発明が主に適用される製法においては、熱処理中のい
かなる段階においても、基本材料と接触する複合材料の
熔融を避けるように、熱処理が制御される。

本発明による一つの具体例においては、Ａ３Ｂ化合物の
生成を制御する手段は、単数または複数のＢ元素に対し
て不透過性でかつ複合材料と金属Ａの上記障壁層との間
に挿入された材料の追加障壁層からなる。

本発明による他の具体例においては、Ａ３母ヒ合物の生
成を制御するための手段は、金属Ａの障壁層と複合材料
との間の界面における追加層または領域からなり、該追
加層または領域は、単数または複数のＢ元素に対して透
過性であるが、透過しているＢ原子と金属Ａの間の反応
を制御する。

この場合、熱処理中のいかなる段階においても、基本材
料と接触する複合材料の溶融を避けるように、該熱処理
を制御することが不可欠である。一般に、担体材料は主
として、銅、銀および金からなる群から選ばれる元素か
ら構成されるが、これらは該坦体材料を規定する、つぎ
の機能要件を満足するように選択する必要がある。○｝
熱処理の際に基本材料とほとんど反応しないこと。

‘２１ 上司堺羊から選択された単数または複数の元素
および坦体材料中の単数または複数の元素の濃度ととも
に考慮する場合、反応処理の際の温度および元素濃度の
範囲において望ましくない化合物が形成されないこと。

“望ましくない化合物”とは、基本材料およびＢ元素か
らの超伝導材料の生成を著しく妨害するか、または、生
成マトリックスの超伝導性を、許容できない程度に妨害
する化合物を意味する。担体材料および上記群から選ば
れる少なくとも１種の元素から本質的に構成される複合
材料に関する説明は、少量の１種以上の他の合金形成元
素または許容しうる不純物または添加剤または存在する
希釈剤とともに、またはそれらを含まずに担０体材料お
よび／または単数または複数の元素（結局は固相におい
て基本材料と反応して超伝導化合物を形成する）の使用
を含むことを意図するものであることが理解されるべき
である。そうした他の合金形成元素、不純物、添加剤ま
たは希釈剤夕は、本質的に、基本材料と、結局は基本材
料と反応して超伝導化合物を形成する上記元素との間の
反応に、許容できないような影響を与えるべきではなく
、また、生成した超伝導化合物に超伝導性に許容できな
いような悪影響を与えるべきではない。同機に、基本材
料に関する説明は、最終的に基本材料と反応して超伝導
化合物を形成する元素との間の反応に許容できないよう
な影響を与えることのない許容される、不純物または添
加剤または、希釈剤と共にまたはそれらの不存在下で、
基本材料を使用することを含んでいる。

好ましくは、複合材料は、担体材料中の上記群の単数ま
たは複数の元素の固溶体からなる。最終的に基本材料と
反応して超伝導化合物を形成する２種以上の元素は、担
体材料中にともに固溶体で存在する。たとえば、Ｓｎお
よびＡそは、担体材料中に存在することができ、したが
ってニオブ（基本材料）と反応する場合に、基本的には
少量のアルミニウムを含むＮｂ３Ｓｎである三元超伝導
化合物を形成する英国特許明細書第１３３３５５４号に
記述されているように、一定の環境においては添加剤が
望ましいことが観察される。

たとえば、重量で２５％までのタンタルがニオブの中に
合されて、上記方法によって形成される化合物の超伝導
性に甚だしく影響を与えることなくニオブの機械的性質
を著しく改良する。本発明は、上記方法のいずれかによ
って製造される超伝導部材を含む。

〔実施例〕

本発明の超伝導材料の製造および組立の具体的な方法を
、実施例および図面を参照して説明する。

第１図は、Ａ金属のフィラメント１１を含む複合材料（
青銅）１２の中に埋め込まれたＡ金属の障壁層１３によ
って囲まれた安定化金属（たとえば銅）の円柱１４の簡
単な場合を説明する。

Ａ金属フィラメント１１は熱処理の際に、青銅１２中の
単数または複数のＢ元素と反応して麓伝管んＢ化合物フ
ィラメントを形成する。本発明の実施例は、第２図、第
３図および第５図において説明されかつ第１図の簡単な
基本形状について記述されている。

しかしながら、第２図ないし第５図においては、青銅１
２およびフィラメント１１は示されていない。しかしな
がら、他のマトリックス形状も使用することができるこ
とが理解されるべきである。青銅１２および安定化金属
１４に関する障壁の他の可能性ある形状は特関昭４９一
４６８８６号公報に記述されているので、これを参照さ
れたい。本発明はそうした他の形状のいずれに対しても
容易に適用される。英国特許明細書第１３３３５５４号
に記載されている一実施例においては、銅−すず青銅の
ビレットに多くの穴があげられ、それらの穴の中にニオ
ブ棒が挿入される。

それから該ビレットが引抜かれまたは押出されて、多く
のニオブ・フィラメントを支える銅−すずマトリックス
からなる伸長線が形成される。該線はとくに、ニオブと
接触している青銅は溶解しないが、すずとニオブとの間
に固相反応が生じてすずの減少した青銅マトリックス内
にＮ広Ｓｎフィラメントを形成するように制御条件下に
熱処理される。安定化用純金属が複合材料および基本材
料（ニオブまたはバナジウム）とともに機械的に処理さ
れること、Ａ金属の障壁層が組入れられて他の成分のい
ずれかが該純金属の中に拡散するのが防止されることお
よび該障壁層中にんＢ化合物が生成するのを抑制するた
め、青銅１２と接触している該障壁層の表面で作用する
手段が備えられることを除き、この一般的製造形式が本
発明の実施例において遵守される。

第２図においては、障壁層１３と青銅の間に、Ｂ原子に
対して不透過性の材料からなる追加障壁層１３ａが挿入
されている。

一見して、この配置は、袴関昭４９−４６８８６号公報
で論ぜられているような不透過性材料からなる単一障壁
以上の利点をもたないように思われる。

該超伝導複合系のための完全な障壁材料を発見すること
ができるならば、そうしたことは真実である。しかしな
がら、若干の割れが障壁の中に発達する場合を除き、該
障壁材料がすべての点、たとえばＢ原子に対して不透過
性で、また熱処理温度において純金属中に不溶性で、か
つ青銅の成分または純金属と高磁場超伝導化合物を形成
しない、などの点で適当なものであっても割れが障壁を
貫通する場合に青銅が純金属と接触するのを防ぐために
はそうした障壁のみでは不十分である。しかしながら、
金属Ａの内障壁層１３と協力する外障壁層１３ａは、内
障壁層１３ａ中のいかなる割れも内障肇層１３の中にお
よびそれを通して広がらなければ十分である。というの
は、第２図の２１に示すように、外障壁中の割れにおい
て青銅がＡ金属と接触するときにのみＡ３母ヒ合物が形
成されるからである。このようなんＢ化合物の領域は、
それらの寸法が小さく、かつ銅を完全に包囲していない
ので、銅の安定化効果を妨害する事はない。外障壁層は
初めから必らずしも連続的である必要はない。

たとえば、ストリップ１３ｂまたは管のセグメントをＡ
金属管１３の周囲に配置してもよい（第３図）。Ａ３Ｂ
化合物は、それらのストリップまたはセグメントの間の
２２に形成されるが、んＢ化合物のそうした領域と領域
の間の領域において、磁束は純金属１４を貫通すること
ができる。外管のストリップまたはセグメントの寸法は
、長い熱処理によりんＢ化合物が厚くなるに従い、これ
とともに、隣接Ａ３Ｂ化合物領域が成長するのを防ぐと
いう必要性により、また安定性を考慮して許容し得る該
んＢ化合物領域の寸法によって決定されるだろう。避け
られるべきこの前者の状況は第４図に説明されているが
、その場合、２３および２４におけるんＢ化合物の層は
ともに成長して１３ｂにおける外障壁層のストリップを
包んでいる。固相青銅法により成長するＮＧＳｎの実施
例において、ニオブの内障壁層１３は、上記のようにタ
ンタルの外障壁層により保護することができる。

第２図の障壁に関する他の実施例においては「複合超伝
導体が製造のために組立てられるまえに、ある表面処理
により、Ｂ原子に対して不透過性の薄層がＡ金属障壁管
の外部に形成される。この層が、製造の後に青銅と接触
して該Ａ金属障壁上におけるＡ３Ｂ化合物の生成を妨げ
ることになる。んＢ化合物の生成をこのように防止する
ことは、該層の破片が該障壁に接着しかつ元素Ａの障壁
内の純金属に対し磁束が貫通できるように、十分に大き
な領域にわたってＡ３母ヒ合物の生成が防止されるなら
ば、たとえ該層が製造の際に破壊されても十分に維持さ
れるであろう。外障壁層は必ずしもＢ原子に対して不透
過性である必要はないが、この場合、該外障壁層のため
の金属または合金は、該Ａ金属との界面における熱力学
的条件がんＢ化合物を形成する反応をおこさないように
選択されるべきである。

外障壁層が満足すべき他の条件は、マトリックス青銅と
あまりに急速に相互拡散すべきでないことおよび青銅中
のフィラメント上に形成されたんＢ化合物に有害な影響
を与えないことである。たとえば、本発明者は固相線以
下の温度に加熱される場合、２原子％のすずを含む銀合
金中に埋められたニオブには反応が生じないことを認め
ている。

したがって、銀または希釈銀すず合金の層は、ニオブ障
壁上におけるＮｂ３Ｓｎの生成を妨げる。しかしながら
、すずが銅−銀合金の融点を下げ、かつ銀と青銅の結晶
粒境界に溶雛が生じるので、多分低温における場合を除
きそうした障壁は完全な保護を与えないようである。さ
らに他の方法は、超伝導Ａ３Ｂ化合物の生成が障壁にお
いて抑制または減少されるように、元素Ａの障壁と接触
する青銅の薄層を改良することである。

そうしたことは、実際にはＡ金属の障壁と接触する青銅
の改良と考えられるけれども、第５図におけるように内
障壁管１３のまわりに特殊な青銅１３ｃを与えることが
より好都合である。

この特殊な青銅１３ｃは、変形および熱処理の際にＡ金
属のフィラメントを含むマトリックス青銅に接合される
。特殊青銅１３ｃは次の３方式のうちの１つで作用する
。

それは、障壁におけるんＢの生成を抑制または鈍化する
ことができる；それは、Ｂ原子に乏しいものとすること
ができ、それによって、んＢを生成する反応が、反応を
おこさせるために十分な、障壁の近くに拡散するＢに依
存するようにすることができる；または、それは、生成
したんＢの転移温度を降下し得る。後者の場合、該障壁
に形成されたんＢは全く超伝導性ではなくなることがあ
るが、零磁界において超伝導を維持するならば、それは
より高い磁界においてまたは、んＢフィラメントがまだ
超伝導性である時に、温度上昇の際に超伝導性でなくな
るだろう。多くの環境において、そうした効果が結合さ
れ、たとえば添加物がんＢの生成を鈍化し、またはＡ３
Ｂの中に細入られてその転位温度を下げるが、この特殊
青銅もＢ元素が不十分である。元素Ａの内障壁１３は、
青銅１３ｃの中の、純金属１４の安定化性質に悪影響を
与えるようないかなる添加物に対しても不透過性でなけ
ればならない。

超伝導複合体の製造および熱処理の際に、特殊青銅１３
ｃがマトリックス青銅に接合されるので、特殊青銅中の
いかなる成分もマトリックス青銅中に拡散することがで
き、Ａ障壁におけると同様の影響をＡフィラメントにお
いて生じる。

これによって、生成んＢの量またはその超伝導転位温タ
度が低下することがあるので、特殊青銅の成分の最適濃
度、超伝導複合体中の成分の形状および寸法、および、
熱処理の時間および温度を選択することにより、このよ
うな影響をできるだけ制限することが重要であることは
明らかである。０ ニオブと、銅−すず青銅からのすず
との固相反応によりＮＱＳｎを生成する実施例において
、特殊青銅の使用し、よりニオブ障壁における超伝導Ｎ
広Ｓｎの生成量を少なくする方法とちて次のことが考え
られる。

タＡ 燐を含む特殊鋼すず青銅 鋼−すず青銅に溶解された燐は、青銅に埋め込まれたニ
オブ上におけるＮｂ３Ｓｎの生成を完全に抑制し得る。

これは、燐含有量が重量で約０．２％よりも大である場
合、すずを多く含む固溶体合金に０おし、て達成し得る
。ＮはＳｎ以外の相の薄層が、ニオブと青銅の間の界面
に形成される。この層の微量試料分析は、燐４５重量％
、ニオブ３９重量％、銅１丸重量％およびすず３重量％
の組成を示した。しかしながら、この層が薄いために、
銅およびすずの値は、分析された区域において若干の青
銅の採取により過剰に見積られ、また、ニオブも同様に
過剰に見積られた。より低い機含有量においてはＮ広Ｓ
ｎの生成が生じるが、より純度の高い青銅におけるより
も遅速であり、また、常伝導状態から超伝導状態への転
位はより低い温度で生じる。かくして、約０．２重量％
よりも多くの燐を含む青銅を使用して、ニオブ障壁にお
けるＮｂ３Ｓｎの生成を抑制することができる。克服す
べき問題は、最初に燐を含む層の厚さに対して燐の外向
きの流れを釣合わせることである。それが厚ければ、ニ
オブ障壁における反応は抑制されるが、特殊燐青鋼の容
積が保護される銅の容積をこえ、かつ相当の比率のへＢ
フィラメントが形成されて超伝導性を劣化する。該層が
薄すぎるならば、燐が急速に拡散しすぎてニオブ障壁に
おけるＮｂぶｎの生成を防止することができなくなる。
しかしながら、後者の場合、該障壁に形成されたＮＧＳ
ｎは低い超伝導転位温度をもつ。マトリックス青銅が７
．８釘京子％のすず青銅であり、特殊青銅が０．５９原
子％（０．２紅重量％）の燐を含む４原子％のすず青銅
である多フィラメント複合体の１実施例において、７５
０℃における２１時間の熱処理の後に、特殊青銅が０．
００２３なし、し０．００３０伽厚の時に該層がＮＣＳ
ｎの生成を完全に防止すること（光学的金属組織試験に
より判断される。

）、特殊青銅層が０．０００７ないし０．００１０仇厚
の時にニオブ障壁にＮｂぶｎが形成されることが認めら
れる。しかしながら後者の場合、Ｎｂ３Ｓｎ層は、ニオ
ブ・フィラメントに形成されたＮｂぶｎ層の厚さの約１
／４にすぎなかった。Ｂ 燐を含む鋼 この合金の作用は、最初に該層にすずが存在しないこと
を除き、燐を含む鋼すず青銅の作用と同様である。

それ故、すずは、ニオブ障壁に向ってＮＱＳｎを形成す
るまえに該肩を通って拡散することが必要である。所定
％の燐の添加については、銅におけるよりも銅すず固溶
体合金における固相線温度の低下がより大で、したがっ
て、そうした銅燐合金はおそらく、燐を含む青銅におけ
るよりも高い暁銘温度を使用することができる。燐を添
加しない銅の使用は、ニオブ障壁におけるＮ広Ｓｎ生成
の初速度をも低下するだろう。

Ｃ すずを含まない他の鋼合金ニオブ障壁におけるＮｂ
ぶｎ生成を鈍化または防止するために特殊青銅のこの層
に使用される多くの鋼合金がある。

つぎのものが調査され、これらはある環境において障壁
に対する保護層としての使用の見込みもを示している。
（Ｃ，）鋼−アルミニウム合金 固相において燐鈍される場合、銅６原子％アルミニウム
合金中のニオブ挿入物には反応が生じない。

このアルミニウムの若千がすずによって置換される場合
、固相における熱処理により超伝導ＮＱＳｎを形成する
反応が生じる。この反応は、すず濃度が該青銅中のアル
ミニウム濃度の１／３にすぎないときに生じる。すずア
ルミニウム青銅中に形成されるＮＣＳｎの超伝導性は、
純すず青銅に形成されるものと著しく異なることはなく
、したがって、ニオブ障壁に接する層から主マトリック
ス青銅中へのアルミニウムの拡散は、フィラメントとし
てそこに形成されたＮＱＳｎにほとんど悪影響を与えな
いはずである。それぞれニオブ挿入物を含む、銅６原子
％アルミニウム合金および銅６原子％すず合金のストリ
ップが、各種の厚さ低減率で互に圧延されかつ８００℃
までの温度で暁鈍された。ニオブの上の青銅の厚さが０
．０００５狐以下に減少されるまで、アルミニウム青銅
中のニオブには反応が認められなかった。しかしながら
他の実験において、ニオブ棒を銅６原子％アルミニウム
合金地金の中心に置き、それから該地金を銅７．３５原
子％すず合金地金の中にあげた穴の中に入れ、次いで該
地金から線を製造した。ニオブのまわりの銅アルミニウ
ム合金層の厚さが０．００３ルネの時でも、固相におけ
る熱処理の後にニオブのまわりにＮＱＳｎの層が認めら
れた。しかしながら、Ｎ広Ｓｎの層は徴量試料分析によ
り約２重量％の燐を含むことが証明され、アルミニウム
が何らかの方法でＮＡＳｎ層への燐の移動を促進するこ
とを示しているので、ニオブ障壁のまわりの銅アルミニ
ウム合金層の使用がそこにおける超伝導ＮＱＳｎの生成
を防ぐことができる。（Ｃ２）銅−ゲルマニウム合金鋼
６原子％ゲルマニウム合金中に埋め込まれたニオブが固
相線温度以下で競鈍される場合に、超伝導性でなく、ま
た、Ａ，５結晶構造をもたない化合物が形成される。

青銅の中のゲルマニウムの一部がすずりよって置換され
る場合、熱処理により該ニオブの上には同様の化合物が
形成される。すずの濃度がゲルマニウムの濃度の３倍で
ある場合でもそうしたことが生じる。したがって、鋼ゲ
ルマニウム合金は、ニオブ障壁にＮＧＳｎが生成するの
を妨げるだろう。該主マトリックス青銅中のフィラメン
トにおけるＮはＳｎ生成に対するそれらの悪影響は、非
常に薄い層の使用により、または、特殊青銅中のゲルマ
ニウムの濃度を低くすることにより制限することができ
る。（Ｃ３）銅シリコン合金 ここにおける状況は、銅６原子％シリコン合金中の固相
反応の後にニオブ上に形成された非一超伝導化合物が第
２の非一超伝導化合物の粒子を含むと考えられることを
除き、銅ゲルマニウム合金における状況と非常に類似し
ている。

若干のシリコンがすずによって置換される場合に同様の
層が鋼シリコン合金中に形成され、そうしたことは、す
る濃度がシリコン濃度の３倍であるときに発生する。談
合金は、Ｎｂ３Ｓｎ生成からニオブ障壁を保護する層と
して使用するのに適し、また主青銅中のＮｂ３Ｓｎフィ
ラメントに対する悪影響は、薄い層およびより低いシリ
コン濃度の使用により減少させることができる。Ａ金属
の障壁層におけるＡ３乳ヒ合物の生成を制御するための
さらに他の方法は、超伝導公３８の生成を抑制するよう
な添加物を、該障壁金属Ａに添加することである。青銅
に接する表面層が、超伝導んＢ化合物の生成を抑制また
は鈍化するために十分な添加物を含むならば、そうした
添加物は該障壁金属Ａの全体に均一に含まれる必要はな
い。

そうした表面添加物は、たとえばイオン注入または被覆
法（たとえば機械的、化合的、電気的または蒸着）に続
き、必要ならば拡散熱処理により導入することができる
。そうした添加物の効果は、青銅に対する添加物に関し
て論ぜられた効果と同様であり、それらは障壁における
Ａあの生成を抑制または鈍化するか、または、超伝導転
位温度が低下するように、生成したんＢの効果を減少す
る。

該障壁金属Ａに対する添加物は、それと接触する純金属
を汚染したりその安定化効果を破壊したりしてはならず
、また、Ａの延性を著しく減少すべきではない。そうで
なければ該障壁は製造中に破壊されてしまうであろう。
本発明は、前記実施例の詳細に限定されるものではない
。

したがって、前記実施例に論じられた金属Ａの障壁層は
、Ａのフィラメントと青銅からのＢ原子との反応によっ
てＡ３母ヒ合物が生成される場合、純金属の領域をＢ原
子による汚染から保護するためのものである。多フィラ
メントＡ３Ｂを製造するためのもう１つの方法がある。
この方法によると、他の金属のマトリックスの中にＡフ
ィラメントが形成され、それから該マトリックスの中に
Ｂ元素が拡散されて該Ａフィラメントと反応しんＢが生
成する。上記の方法により保護されたＡ金属の障壁はま
た、それらが製造工程中に該マトリックスによるＢ原子
の捕集を妨げてはならないと云う制限をもって、この方
法においてＡフィラメントをふくむマトリックスから純
金属の領域を隔離するために使用することができる。夕
〔発明の効果〕本発明によれば、金属Ａの障壁層上にお
ける超伝導性化合物んＢの生成が抑制され、超伝導性化
合物んＢの生成は複合材料と基本材料が接触している領
域に実質的に制限され、純金属による安定０化効果が有
効に維持される。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は、各種マトリックスの形状の概略
拡大横断面図である。 １１…フィラメント、１２…複合材料（青タ鋼）、１３
・・・Ａ金属管、１３ａ・・・追加障壁層、１３ｂ・・
・ストリップ、１３ｃ・・・特殊青銅、１４・・・安定
化金属の円柱、２１…割れ、２２…Ａ３Ｂ化合物、２３
…んＢ化合物、２４・・・んＢ化合物。 Ｆ′６．ＺＦ′Ｇ．２． 斤俗．３ 斤俗．４． Ｆ俗．５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一般式Ａ＿３Ｂ （式中、Ａはニオブまたはバナジウムであり、Ｂは該
   金属Ａと反応して超伝導体を形成する１種または２種以
   上の元素である）で表されるＡ＿１＿５結晶構造を有す
   る超伝導体を含む超伝導部材の製造方法であって、 実
   質的に、担体材料および１種または２種以上の元素Ｂか
   ら成る複合材料を形成し、該複合材料を実質的に金属Ａ
   から成る基本材料と接触させ、該接触させた複合材料と
   、最終的に安定化を与える金属とを単一構造物に成形し
   、該単一構造物においては金属Ａの障壁層が、該単一構
   造物の全長に沿って該安定化金属を該複合材料から分離
   する拡散障壁として配置されており、次に該単一構造物
   を加熱処理して基本材料と元素Ｂを反応させて超伝導性
   化合物Ａ＿３Ｂを形成させ、担体材料は、銅、銀および
   金から成る群から選ゃれた元素を含み、この選ばれた元
   素は前記熱処理の際に基本材料と実質的に反応すること
   がなく、また、選択された元素Ｂと基本材料との反応に
   悪影響を及ぼすことがないものである上記方法において
   、 金属Ａの障壁層１３と複合材料１２との間の領域に
   、追加障壁層１３ａ，１３ｂまたは添加物を含有する領
   域１３ｃを設け、この追加障壁層１３ａ，１３ｂまたは
   添加物を含有する領域１３ｃが、前記熱処理の際に、金
   属Ａの障壁層１３上に超伝導性化合物Ａ＿３Ｂが生成す
   るのを抑制するための保護を与えるようにしたことを特
   徴とする超伝導部材の製造方法。