金属面の接合方法
【課題】 本発明は、金属面の接合において、高い歩留で、健全な接合界面を形成する手段を提供することを目的とする。
【解決手段】 金属面同士を接合する方法であって、一方の金属面に金属添加層を形成する工程、該金属添加層より上層に、他方の金属面と同種の金属または他方の金属と合金化しうる金属からなる金属膜を成膜する工程、および該金属膜に他方の金属面を密着させて強加工を施す工程を含む前記方法。
【解決手段】 金属面同士を接合する方法であって、一方の金属面に金属添加層を形成する工程、該金属添加層より上層に、他方の金属面と同種の金属または他方の金属と合金化しうる金属からなる金属膜を成膜する工程、および該金属膜に他方の金属面を密着させて強加工を施す工程を含む前記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金属面を接合する方法、ならびに該方法によって得られる多重金属管および多重金属板に関する。
【背景技術】
【0002】
金属板同士の接合や金属管同士の接合といった異種金属面同士の接合は、非常に多様な分野において必要とされる。例えば、超電導線金属管、ジュメット線およびクラッドメタルなどは、異種金属同士を接合することで製造される製品であり、接合させることで、複数金属の特性を有効に活用できる。
【0003】
異種金属面同士を接合させる方法としては、従来から酸洗浄やアセトン洗浄により酸化層を除去した後金属面同士を強加工で接合させる方法が知られている。例えば、CuとFeなどの互いに合金を形成しない金属の組合せについて金属面同士を接合する場合は、分子間力で接合することとなるため、それぞれの表面に存在する酸化層を減少させることが必要となる。したがって、酸洗浄やアセトン洗浄により酸化層を除去し、さらに線引き加工などの強加工によって酸化層をこすり落としながら接合を行う。しかし、酸洗浄やアセトン洗浄を行っても酸化層を十分に除去することはできないし、除去してもすぐに新たな酸化層が形成され、強固かつ健全な接合を達成することが難しい。特に、酸化層の厚い活性金属の接合は困難である。また、線引き加工のような強加工を行うためには、それに耐える優れた靭性を有する金属が好ましいが、靭性の異なる金属同士に強加工を施すと、一方の金属のみが伸ばされるため接合界面にずれが生じ、その結果、接合界面に割れが生じてしまう。
【0004】
これに対し、接合しようとする双方の金属と合金を形成しうる金属からなる接合助剤を部分的に塗布する方法が知られている。例えば、CuとFeの接合においては、双方の金属と合金を形成しうるCu−Ni合金が接合助剤として用いられる。この方法においては、接合助剤の塗布量や塗布箇所などを定量化して加工する必要があるが、金属管の長さ、表面粗さ、材質などの変化で接合助剤として機能する塗布量は変化する。そのため、同じ塗布条件を毎回用いることはできず、塗布条件の調節が難しい。金属管同士の接合においては、塗布量が多いと接合助剤の管内への巻き込みが生じ、塗布量が少ないと界面で割れが生じる。また、金属の組合せによっては、双方の金属と合金を形成する接合助剤が存在しないため、この方法によって接合できる金属の組合せは制限される。
【0005】
特許文献1には、Cuを被覆したNb−Ti合金芯線からなる複数本の一次素線をCu製の管に挿入しNb−Ti合金超伝導線を製造する方法が記載されている。しかし、当該方法では、Nb−Ti合金芯線の酸化層が除去されていないため、有効なCu被覆を形成することが難しく、したがってCu管とNb−Ti合金芯線との間で健全な接合界面を形成することはできない。
【0006】
【特許文献1】特開平4−329221号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、金属面の接合において、高い歩留で、健全な接合界面を形成する手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、金属添加層を形成しつつ金属酸化層を除去し、金属膜により金属新鮮面を保護するとともに接合を補助することにより、金属面の健全な接合が達成できることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【0009】
すなわち、本発明は以下の発明を包含する。
(1)金属面同士を接合する方法であって、
一方の金属面に金属添加層を形成する工程、
該金属添加層より上層に、他方の金属面と同種の金属または他方の金属と合金化しうる金属からなる金属膜を成膜する工程、および
該金属膜に他方の金属面を密着させて強加工を施す工程
を含む前記方法。
【0010】
(2)内側金属管または内側金属棒と外側金属管とを接合する方法であって、
内側金属管または内側金属棒の外周面に金属添加層を形成する工程、
該金属添加層より外層に、外側金属管と同種の金属または外側金属管と合金化しうる金属からなる金属膜を成膜する工程、および
減面加工を行う工程
を含む前記方法。
【0011】
(3)内側金属管または内側金属棒と外側金属管とを接合する方法であって、
外側金属管の内周面に金属添加層を形成する工程、
該金属添加層より内層に、内側金属管もしくは内側金属棒と同種の金属または内側金属管もしくは内側金属棒と合金化しうる金属からなる金属膜を成膜する工程、および
減面加工を行う工程
を含む前記方法。
【0012】
(4)金属板の金属面同士を接合する方法であって、
一方の金属板の表面に金属添加層を形成する工程、
該金属添加層より上層に、他方の金属板と同種の金属または他方の金属板と合金化しうる金属からなる金属膜を成膜する工程、および
該金属膜に他方の金属板を密着させて圧延加工を行う工程
を含む前記方法。
【0013】
(5)金属添加層がTi、Cr、TiAl、C、Al、V、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ag、Hf、TaおよびWからなる群から選択される金属を含む、(1)〜(4)のいずれかに記載の方法。
【0014】
(6)金属膜の膜厚が0.01μm〜100μmである、(1)〜(5)のいずれかに記載の方法。
(7)金属膜の成膜を、10−1Pa〜10−10Paおよび150℃〜600℃の条件で実施する、(1)〜(6)のいずれかに記載の方法。
(8)(2)または(3)記載の方法によって得られる、内側金属管または内側金属棒と外側金属管とが接合された構造を有する多重金属管。
【0015】
(9)内側金属管または内側金属棒と外側金属管とが接合された構造を有する多重金属管であって、
内側金属管または内側金属棒、
該内側金属管または内側金属棒の外周表面に形成された金属添加層、
該金属添加層より外層に形成され、外側金属管と同種の金属または外側金属管と合金化しうる金属からなる金属膜、および
該金属添加層および金属膜を介して内側金属管または内側金属棒に接合された外側金属管
を含む前記多重金属管。
【0016】
(10)内側金属管または内側金属棒と外側金属管とが接合された構造を有する多重金属管であって、
外側金属管、
該外側金属管の内周表面に形成された金属添加層、
該金属添加層より内層に形成され、内側金属管もしくは内側金属棒と同種の金属または内側金属管もしくは内側金属棒と合金化しうる金属からなる金属膜、および
該金属添加層および金属膜を介して外側金属管に接合された内側金属管または内側金属棒
を含む前記多重金属管。
【0017】
(11)金属添加層がTi、Cr、TiAl、C、Al、V、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ag、Hf、TaおよびWからなる群から選択される金属を含む、(8)〜(10)のいずれかに記載の多重金属管。
(12)金属膜の膜厚が0.01μm〜100μmである、(8)〜(11)のいずれかに記載の多重金属管。
(13)(5)記載の方法によって得られる、複数の金属板が接合された構造を有する多重金属板。
【0018】
(14)複数の金属板が接合された多重金属板であって、
金属板、
該金属板の表面に形成された金属添加層、
該金属添加層より上層に形成された金属膜、および
該金属添加層および金属膜を介して該金属膜に接合されたさらなる金属板
を含み、
該金属膜が、該金属添加層および金属膜を介して該金属膜に接合されたさらなる金属板と同種の金属または該金属板と合金化しうる金属からなる、
前記多重金属板。
【0019】
(15)金属添加層がTi、Cr、TiAl、C、Al、V、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ag、Hf、TaおよびWからなる群から選択される金属を含む、(13)または(14)記載の多重金属板。
(16)金属膜の膜厚が0.01μm〜100μmである、(13)〜(15)のいずれかに記載の多重金属板。
【発明の効果】
【0020】
本発明により、金属面の接合において、高い歩留で、健全な接合界面を形成することができる。接合する金属の種類や組合せに制限されることなく、金属面を接合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
本発明は、金属面同士、特に異種金属からなる金属面同士を接合する方法に関する。本発明の方法は、
一方の金属面に金属添加層を形成する工程、
該金属添加層より上層に、他方の金属面と同種の金属または他方の金属と合金化しうる金属からなる金属膜を成膜する工程、および
該金属膜に他方の金属面を密着させて強加工を施す工程
を含む。
【0022】
本発明によって金属面同士を接合できる金属は、金属添加層の形成や金属膜の成膜を実施する条件下で溶融しないものであれば特に制限されない。例えば、Cu、Fe、Nb、Mg、Al、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Zn、Zr、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Pt、AuおよびPbから選択される任意の組合せで金属面を接合することができる。本発明において、金属には合金も包含される。本発明は、接合しようとする金属と合金化しうる接合助剤を用いるものではないので、接合する金属の種類が限定されないという点で非常に有利である。本発明は、従来の方法では健全な接合界面を形成できない金属の接合、例えば、双方に合金化しうる金属が存在しない金属間の金属面の接合(例えば、Cu−Nb)、靭性の異なる金属間の金属面の接合(例えば、Cu−Fe)、酸化層の厚い活性金属に対する金属面(例えば、Nb)の接合において特に有利に用いられる。特にCu−Fe、Cu−Nb間の金属面の接合において好適に用いられる。
【0023】
金属添加層の形成は、金属面に金属イオンを照射することにより実施できる。金属面に金属イオンを照射することにより、金属酸化層が除去されるとともに、金属イオンが金属面の上層に導入され金属添加層が形成される。金属イオンを照射する方法としては、スパッタリング法、アークイオンプレーティング法およびCVD(Chemical Vapor Deposit)法等が挙げられ、好ましくはスパッタリング法が用いられる。金属添加層は、通常、金属面の上層に別の金属が入り込んだ構造を有する。形成される金属添加層の厚さは、通常、1nm〜990nmである。照射する金属イオンとしては、高エネルギー金属イオン、例えば、Ti、Cr、TiAl、C、Al、V、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ag、Hf、TaおよびWのイオンが挙げられ、好ましくはTi、CrまたはTiAlのイオンを用いる。高エネルギー金属イオンは、粒子径が大きく、金属酸化層を効果的に除去することができる。金属添加層の形成は、1種類の金属イオンの照射によって行ってもよいし、複数種の金属イオンの照射によって行ってもよい。
【0024】
金属添加層の形成は、通常、10−1Pa〜10−10Pa、好ましくは10−1Pa〜10−5Paの減圧条件下、通常、100℃〜600℃、好ましくは300℃〜500℃の温度で、金属イオンを照射することにより実施する。
【0025】
本発明の方法では、上記のように形成した金属添加層より上層に、金属膜を成膜する。上記工程により金属酸化層が除去されているため、金属膜の成膜を効果的に実施することができる。金属膜は、接合しようとする他方の金属面と同種の金属、または接合しようとする他方の金属面と合金化しうる金属からなる。他方の金属面と合金化しうる金属としては、当業者であれば適宜選択することができるが、例えば、FeおよびCuと合金化しうる金属としてCu−Ni合金等が挙げられる。
【0026】
金属膜の成膜は、好ましくは乾式成膜法によって実施する。通常10−1Pa〜10−10Pa、好ましくは10−2Pa〜10−4Paで、通常、150℃〜600℃、好ましくは300℃〜500℃の温度で実施する。金属膜の成膜は、金属添加層の形成後、減圧条件を維持したまま実施するのが好ましい。そうすることにより新たに酸化層が形成するのを防止することができる。成膜する金属膜の膜厚は、通常0.01μm〜100μm、好ましくは0.1μm〜5μmである。
【0027】
乾式成膜法としては、例えば、マイクロ波プラズマCVD(Chemical Vapor Deposit)法、ECRCVD(Electric Cyclotron Resonance Chemical Vapor Deposit)法、ICP(Inductive Coupled Plasma)法、直流スパッタリング法、ECR(Electric Cyclotron Resonance)スパッタリング法、イオンプレーティング法、アークイオンプレーティング法、EB(Electron Beam)蒸着法、抵抗加熱蒸着法、イオン化蒸着法、アーク蒸着法、レーザ蒸着法などが挙げられ、好ましくは、アークイオンプレーティング法を用いる。乾式成膜法を用いることにより、金属膜の膜厚を所望の範囲に調整することできる。
【0028】
金属添加層より上層とは、金属添加層の上に直接金属膜が成膜される場合だけでなく、接合を阻害しない別の層を介して金属膜が成膜される場合も包含することを意味する。別の層として、金属面の密着性を高めるための層、具体的には、CとFeの間にCr層、NbとTaの間にTi層を介在させることができる。
【0029】
またこの成膜後の金属膜表面にはドロップレットと呼ばれる金属湯摘が存在することが望ましい。これは金属面同士を接合する際の接触点となるため、強加工から得られる接触面圧を向上することができる。
【0030】
上記のように金属膜を成膜することにより、酸化層を除去した後で新たに酸化層が形成するのを防止することができる。また、金属膜は接合する金属と同種の金属または合金化しうる金属からなるため、接合の密着性を高める機能をも有する。さらに、強加工の際にたとえ金属膜が剥がれても、金属酸化層ではなく金属新鮮面を表れるので、健全な接合が阻害されることはない。
【0031】
強加工には、減面加工および圧延加工などが包含され、当業者であれば、接合する金属面の形態に合わせて好適な加工法を選択することができる。強加工を実施する前に金属を温めてもよい。
【0032】
金属面には、平面だけでなく曲面も包含され、階段状の面や波状の面など凹凸を有する面も包含され、本発明の方法によりいずれの金属面も接合することができる。金属板における平面同士も、金属管における曲面同士も接合することができる。
【0033】
したがって、一実施形態において本発明は、内側金属管または内側金属棒と外側金属管とを接合する方法であって、
内側金属管または内側金属棒の外周面に金属添加層を形成する工程、
該金属添加層より外層に、外側金属管と同種の金属または外側金属管と合金化しうる金属からなる金属膜を成膜する工程、および
減面加工を行う工程
を含む前記方法に関する。
【0034】
金属添加層を形成する工程および金属添加層より外層に金属膜を成膜する工程については上記と同様である。金属添加層より外層にとは、上記と同様に、金属添加層上に直接金属膜が成膜される場合だけでなく、接合を阻害しない別の層を介して金属膜が成膜される場合も包含することを意味する。すなわち、外側金属管のすぐ内側に外側金属管と同種または合金化しうる金属からなる金属膜が存在する限り、その下層は別の層、好ましくは高密着性をもたらすことのできる別の層が存在していてもよい。減面加工は、通常、加工によって材料の全体径または高さが小さくなり高密度化されるような加工方法をいう。具体的には、線引き加工、引き抜き加工および押し出し加工などが包含される。
【0035】
本発明はまた、上記方法によって得られる、内側金属管または内側金属棒と外側金属管とが接合された構造を有する多重金属管に関する。本発明の多重金属管は、金属棒と金属管、または複数の金属管がその外周面と内周面とで接合した構造を有し、二重金属管だけでなく、三重金属管や四重金属管なども包含される。また、本発明において多重金属管には、中心部が金属棒であるものや、管腔に金属が充填されているものも包含される。本発明の方法により接合された金属接合面を1つでも有する限り、本発明の多重金属管に含まれる。三重金属管および四重金属管を製造する場合も同様に、内側の金属管に金属添加層を形成後、外側に接合する金属管と同種の金属または合金化しうる金属からなる金属膜を成膜し、減面加工を実施すればよい。
【0036】
本発明において、内側金属管または内側金属棒と外側金属管とが接合された構造を有する多重金属管は、
内側金属管または内側金属棒、
該内側金属管または内側金属棒の外周表面に形成された金属添加層、
該金属添加層より外層に形成され、外側金属管と同種の金属または外側金属管と合金化しうる金属からなる金属膜、および
該金属添加層および金属膜を介して内側金属管または内側金属棒に接合された外側金属管、を含む。
【0037】
本発明の多重金属管においては、金属添加層と金属膜の間に接合を阻害しない別の層、例えば高密着層が存在してもよい。
【0038】
本発明によれば、内側金属管または内側金属棒と外側金属管の両方に合金化する金属が存在しない場合でも、内側金属管または内側金属棒の酸化層を除去した後であれば、外側金属管と同種の金属膜を内側金属管または内側金属棒に成膜することが容易であるため、金属の組合せによる不具合は生じない。また金属膜は、内側金属管または内側金属棒の外側にほぼ同じ膜厚で均等に成膜されるため、最適な塗布量は容易に制御できる。そのため、減面加工の際に内側金属管の内部に成膜した金属が巻き込まれることもない。
【0039】
あるいは、金属添加層の形成および金属膜の成膜を、外側金属管の内周面に施すことによって多重金属管を製造することもできる。したがって、一実施形態において本発明は、内側金属管または内側金属棒と外側金属管とを接合する方法であって、
外側金属管の内周面に金属添加層を形成する工程、
該金属添加層より内層に、内側金属管もしくは内側金属棒と同種の金属または内側金属管もしくは内側金属棒と合金化しうる金属からなる金属膜を成膜する工程、および
減面加工を行う工程を含む方法にも関する。
【0040】
当該方法によって得られる多重金属管は、
外側金属管、
該外側金属管の内周表面に形成された金属添加層、
該金属添加層より内層に形成され、内側金属管もしくは内側金属棒と同種の金属または内側金属管もしくは内側金属棒と合金化しうる金属からなる金属膜、および
該金属添加層および金属膜を介して外側金属管に接合された内側金属管または内側金属棒、を含む。
【0041】
本発明の多重金属管を構成する金属管の外径、内径および長さ等は、減面加工を実施できるものであれば特に制限されず、当業者であれば適宜決定することができる。
【0042】
本発明によって得られる多重金属管は、複合超電導線の製造に有用である。複合超電導線の製造においては、例えば、外側金属管をCu管とし、内側金属管をFe管またはNb管とする二重金属管を使用でき、この場合、金属膜としてはCu膜を成膜するのが好ましい。例えば、本発明の多重金属管の管内部にMg粉末とB粉末を充填することにより、MgB2超伝導線を製造することができる。MgB2超電導線においては、酸化層が存在することで超伝導性能が低下するため、金属管同士の界面に酸化層が存在しないことが重要である。従って、本発明により優れたMgB2超電導線を製造することができる。また、用いる金属管の種類や組合せが制限されることなく、金属管同士が健全に接合した複合材料を製造できる点においても有利である。
【0043】
本発明は、Cu−Nbの二重金属管を用いるNb3Sn超電導線材やNb3Al超電導線にも同様に適用が可能である。またNbTi超電導線におけるNbTiフィラメントと安定化CuまたはCu−Ni合金との高密着化にも適用可能である。さらに超電導材の製造だけでなく、一般的な金属粉末を中に充填した機能材料にも同様に適用可能である。
【0044】
別の実施形態において本発明は、金属板の金属面同士を接合する方法に関する。該方法は、
一方の金属板の表面に金属添加層を形成する工程、
該金属添加層より上層に、他方の金属板と同種の金属または他方の金属板と合金化しうる金属からなる金属膜を成膜する工程、および
該金属膜に他方の金属板を密着させて圧延加工を行う工程、を含む。
【0045】
金属添加層を形成する工程および金属添加層より上層に金属膜を成膜する工程については上記と同様である。金属添加層より上層にとは、上記と同様に、金属添加層上に直接金属膜が成膜される場合だけでなく、接合を阻害しない別の層を介して金属膜が成膜される場合も包含することを意味する。
【0046】
ここで金属板の形状は、圧延加工を実施できるものであれば特に制限されず、平板でも曲板でも凹凸を有する形状でもよいが、好ましくは平板である。
【0047】
圧延加工は、回転するロールの間に金属材料を通して厚みや断面積を減少して成形する加工法であり、例えば、厚板圧延、熱間薄板圧延、冷間薄板圧延、形鉱圧延などが挙げられる。
【0048】
本発明はまた、上記方法によって得られる、複数の金属板が接合された構造を有する多重金属板に関する。本発明の多重金属板は、少なくとも2枚の金属板が接合した構造を有し、二重金属板だけでなく、三重金属板や四重金属板なども包含される。本発明の方法により接合された金属接合面を1つでも有する限り、本発明の多重金属板に含まれる。
【0049】
本発明において、複数の金属板が接合された構造を有する多重金属板は、
金属板、
該金属板の表面に形成された金属添加層、
該金属添加層より上層に形成された金属膜、および
該金属添加層および金属膜を介して該金属膜に接合されたさらなる金属板、を含み、
該金属膜が、該金属添加層および金属膜を介して該金属膜に接合されたさらなる金属板と同種または合金化しうる金属からなる。
【0050】
本発明の多重金属板においては、金属添加層と金属膜の間に接合を阻害しない別の層、例えば高密着層が存在してもよい。
【実施例】
【0051】
比較例1 酸洗浄またはアセトン洗浄のみを実施し強加工で接合することによるMgB2超電導線の製造
(比較例1−1)Cu−Fe二重金属管の場合
図1に製造したMgB2超電導線の断面構造を示す。MgB2超電導線1は、外側金属管2、内側金属管3、MgB2コア部4から形成される。この場合、外側金属管2がCu管、内側金属管3がFe管となる。Fe管にボールミル混合したMg粉末とB粉末をArガス中で充填し、その外側にCu管を被せ、ドローベンチによる線引き加工を実施した。図2に比較例1−1で製造したCu−Fe二重金属管を用いたMgB2超電導線の断面写真を示す。MgB2超電導線の断面観察の結果から、CuとFeの界面で割れが生じ、健全な線材ができていないことがわかる。
【0052】
Cuは靭性に富むのに対しFeは靭性に乏しいため、Cuのみが伸ばされ、接合界面が強加工中にずれ、その結果接合界面に割れが生じたものと考えられる。以上から、靭性が異なる金属面の接合を従来の方法で実施しても、健全な接合界面を形成できないことが示された。
【0053】
(比較例1−2)Cu−Nb二重金属管の場合
断面構造は図1と同様である。この場合、外側金属管2がCu管、内側金属管3がNb管となる。Nb管にボールミル混合したMg粉末とB粉末をArガス中で充填し、その外側にCu管を被せ、ドローベンチによる線引き加工を実施した。図3に比較例1−2で製造したCu−Nb二重金属管を用いたMgB2超電導線の断面写真を示す。MgB2超電導線の断面観察の結果から、CuとNbの界面で接合不良が生じ、健全な線材ができていないことがわかる。
【0054】
Cu、Nbともに靭性に富むが、Nbは活性金属であるため、酸化層が非常に厚く、線引き加工で酸化層が除去しきれず、酸化層が残った箇所で接合不良が生じたものと考えられる。したがって、従来の方法では、靭性が優れた金属同士であっても、活性金属への接合においては、健全な接合界面を形成できないことが示された。
【0055】
比較例2 双方の金属と合金を形成しうる接合助剤を用いたMgB2超電導線の製造
(比較例2−1)Cu−Fe二重金属管の場合
図4に製造したMgB2超電導線の断面構造を示す。MgB2超電導線1は外側金属管2、接合助剤層5、内側金属管3、MgB2コア部4から形成される。この場合、外側金属管2がCu管、内側金属管3がFe管、接合助剤層5がCu−Ni合金となる。Fe管にボールミル混合したMg粉末とB粉末をArガス中で充填し、その外側にCu−Ni合金を塗布した上にCu管を被せ、ドローベンチによる線引き加工を実施した。図5に比較例2−1で製造したCu−Fe二重金属管を用いたMgB2超電導線の断面写真を示す。MgB2超電導線の断面観察の結果から、CuとFeの接合界面は健全であったが、MgB2コア部4に接合助剤層5を形成しているCu−Ni合金が巻き込まれていることがわかる。
【0056】
これは、接合助剤であるCu−Ni合金の塗布量が多すぎたためと考えられる。図6に接合助剤の塗布量を減少させ、同様に製造したMgB2超電導線の断面写真を示す。塗布量低減により部分的に界面で割れを生じた。以上から、接合助剤を用いた場合であっても、健全な接合界面を有するMgB2超電導線を製造できないことが示された。
【0057】
実施例1 金属添加層および金属膜を介した金属接合によるMgB2超電導線の製造
(実施例1−1)Cu−Fe二重金属管の場合
図7に、本実施例で製造したMgB2超電導線の断面構造を示す。MgB2超電導線1は外側金属管2、金属膜6、金属添加層7、内側金属管3、MgB2コア部4から形成される。この場合、外側金属管2がCu管、金属膜6がCu膜、金属添加層7がTi添加層、内側金属管3がFe管となる。
【0058】
Fe管を10−3Pa程度の高真空状態のチャンバー内に封入し、500℃に加熱後、TiイオンをFe管に照射し、Fe管の表面酸化層を除去し、Fe管表面に金属添加層を形成した。金属添加層はTiイオンがFe管の最外部に注入されることで形成される。次にこの真空度、温度を保ったまま、Fe管上にCu膜を3μm成膜した。
【0059】
次にCuを成膜したFe管にボールミル混合したMg粉末とB粉末をArガス中で充填し、その外側にCu管を被せ、ドローベンチによる線引き加工を実施した。図8に本実施例で製造したMgB2超電導線の断面写真を示す。MgB2超電導線の断面観察の結果、CuとFeの界面の接合が均一で健全であることがわかった。
【0060】
(実施例1−2)Cu−Nb二重金属管の場合
断面構造は図7と同様である。この場合、外側金属管2がCu管、金属膜6がCu膜、金属添加層7がTi添加層、内側金属管3がNb管となる。本実施例で製造したCu−Nb二重金属管を用いたMgB2超電導線における、各金属管の初期寸法は以下のとおりである。
Cu管:外径18mm、内径16mm、長さ500mm
Nb管:外径15mm、内径11mm、長さ500mm
まずイオンプレーティング装置を用いて、Nb管の外周面にTiイオンを照射することで、酸化層を除去するとともにNb管外周面にTiの金属添加層を形成した。なお成膜中のチャンバー内の雰囲気は500℃、3.0×10−3Paであった。
【0061】
次にチャンバー内からNb管を出さずにCuをNb管上に成膜した。なお成膜中の雰囲気はTiイオン照射時と同様であった。またCuの膜厚は3μmとした。図9に成膜したNb管の断面構造を示す。これよりNb管上に金属添加層のTiを介在させたCu膜が成膜されたことがわかる。次にこのCu膜を成膜したNb管の中にボールミル混合したMg粉末とB粉末をArガスで封止したグローブボックス内で充填した。続いてMg粉末とB粉末を充填しCu膜を成膜したNb管の外周にCu管を被せ、ドローベンチにより線引き加工を実施した。線引き加工は全体径がφ0.5mmとなるまで実施した。図10に線引き加工後のMgB2超電導線の断面写真を示す。これより健全な接合面が形成されていることがわかる。
【0062】
上記で製造したMgB2超電導線を用いて、線材の臨界電流測定を実施した。測定は一般的な直流四端子法を用いて、試料全体を液体ヘリウム中に浸漬して行った。図11にその結果を示す。これより、製造したMgB2超電導線が磁場依存性を示す健全な超電導線材であることがわかった。
【0063】
実施例2 双方の金属と合金化しうる金属膜を有する二重金属管の製造
金属膜として、内側金属管および外側金属管と合金化する金属からなる金属膜を用いて、二重金属管を製造した。内側金属管にはFe、外側金属管にはCuを用いた。図12に本実施例で製造したMgB2超電導線の断面構造を示す。MgB2超電導線1は外側金属管2、金属膜8、金属添加層7、内側金属管3、MgB2コア部4から形成される。この場合、外側金属管2がCu管、金属膜8がNi膜、金属添加層7がTi添加層、内側金属管3がFe管となる。Fe管に実施例1−1と同じ条件で、Tiによる酸化層除去および金属添加層の形成を実施し、形成した金属添加層上にNi膜を成膜した。次にNi膜を成膜したFe管にボールミル混合したMg粉末とB粉末をArガス中で充填し、その外側にCu管を被せ、ドローベンチによる線引き加工を実施した。図13に本実施例で製造したMgB2超電導線の断面写真を示す。MgB2超電導線の断面観察の結果、CuとFeの界面の接合がNiを介して均一で健全であることがわかった。以上のことから、金属学的に内側金属管と外側金属管の両金属と合金化する金属を成膜しても同様の効果が得られることがわかった。
【0064】
実施例3 高密着層を有する二重金属管の製造
金属添加層と金属膜の間に高密着層を形成して、二重金属管を製造した。図14に多段構造の膜を有するMgB2超電導線の断面構造を示す。MgB2超電導線1は外側金属管2、金属膜6、高密着層9、金属添加層7、内側金属管3、MgB2コア部4から形成される。この場合、外側金属管2がCu管、金属膜6がCu膜、高密着層9がNi膜、金属添加層7がTi添加層、内側金属管3がFe管となる。この構造を用いてMgB2超電導線を製造し、断面観察の結果、CuとFeの界面の接合がNiを介して均一で健全であることがわかった。以上のことから、金属添加層と金属膜の間に高密着層を形成した場合にも同様の効果が得られることがわかった。
【0065】
実施例4 三重金属管の製造
図15に、本実施例で製造した三重管構造を有するMgB2超電導線の断面構造を示す。MgB2超電導線1は外側金属管2、金属膜6、金属添加層7、中間金属管10、最内金属膜11、最内金属添加層12、内側金属管3、MgB2コア部4から形成される。この場合、外側金属管2がCu管、金属膜6がCu膜、金属添加層7がTi添加層、中間金属管10がAl管、最内金属膜11がAl、最内金属添加層12がTi添加層、内側金属管3がFeである。この構造を有するMgB2超電導線を上記実施例と同様に製造した。断面観察の結果、CuとAl、AとFeの界面の接合が均一で健全であることがわかった。以上のことから、多重管構造の場合にも同様の効果が得られることがわかった。
【0066】
実施例5 金属棒と金属管との接合
実施例1と同様の方法を用いて、中心部が金属棒である二重金属管を製造した。図16は、本実施例で製造した二重金属管の断面構造を示す。二重金属管13は外側金属管2、金属膜6、金属添加層7、内側金属棒14から形成される。この場合、外側金属管2がCu管、金属膜6がCu膜、金属添加層7がTi添加層、内側金属棒14がFe−Ni棒である。Fe−Ni金属棒にTiイオンを照射することにより、酸化層を除去するとともに金属添加層を形成した後、Cu膜を成膜した。そしてその外側にCu管を被せ、ドローベンチによる線引き加工を実施した。断面観察の結果、CuとFe−Niの界面の接合が均一で健全であることがわかった。以上のことから、内側金属管のかわりに金属棒を用いた場合でも同様の効果が得られることがわかった。
【0067】
実施例6 金属板
実施例1および2と同様の方法を用いて、二重金属板を製造した。図17に、本実施例で製造した二重金属板の断面構造を示す。二重金属板15は金属上板16、金属膜6、金属添加層7、金属下板17から形成される。本実施例では、金属上板16がAl、金属膜6がAl膜、金属添加層7がTi添加層、金属下板17をCuとした。Cu金属板にTiイオンを照射することにより、酸化層を除去するとともに金属添加層を形成した後、Al膜を成膜した。そしてその上側にAl板をのせ、圧延加工を実施した。断面観察の結果、CuとAlの界面の接合が均一で健全であることがわかった。以上のことから、金属板同士でも同様の効果が得られることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【0068】
本発明は、電流リード、送電ケーブル、大型マグネット、核磁気共鳴分析装置、医療用磁気共鳴診断装置、超電導電力貯蔵装置、磁気分離装置、磁場中単結晶引き上げ装置、冷凍機冷却超電導マグネット装置、超電導エネルギー貯蔵、超電導発電機、核融合炉用マグネット等の機器に適用される超電導線材や異種金属同士を接合させたクラッドメタル、電球用フィラメントなどに適用されるジュメット線などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【0069】
【図1】比較例1−1で製造したMgB2超電導線の断面構造を示す。
【図2】比較例1−1で製造したCu−Fe二重金属管を用いたMgB2超電導線の断面写真を示す。
【図3】比較例1−2で製造したCu−Nb二重金属管を用いたMgB2超電導線の断面写真を示す。
【図4】比較例2−1で製造したMgB2超電導線の断面構造を示す。
【図5】比較例2−1で製造したCu−Fe二重金属管を用いたMgB2超電導線の断面写真を示す。
【図6】比較例2−1において、接合助剤の塗布量を減少させ、同様に製造したMgB2超電導線の断面写真を示す。
【図7】実施例1−1で製造したMgB2超電導線の断面構造を示す。
【図8】実施例1−1で製造したMgB2超電導線の断面写真を示す。
【図9】実施例1−2において、Cu膜を成膜したNb管の断面構造を示す。
【図10】実施例1−2で製造したMgB2超電導線の断面写真を示す。
【図11】実施例1−2で製造したMgB2超電導線を用いて、線材の臨界電流測定を実施した結果を示す。
【図12】実施例2で製造したMgB2超電導線の断面構造を示す。
【図13】実施例2で製造したMgB2超電導線の断面写真を示す。
【図14】実施例3で製造した多段構造の膜を有するMgB2超電導線の断面構造を示す。
【図15】実施例4で製造した三重管構造を有するMgB2超電導線の断面構造を示す。
【図16】実施例5で製造した中心部が金属棒である二重金属管の断面構造を示す。
【図17】実施例6で製造した二重金属板の断面構造を示す。
【符号の説明】
【0070】
1・・・MgB2超電導線、2・・・外側金属管、3・・・内側金属管、4・・・MgB2コア部、5・・・接合助剤層、6・・・金属膜、7・・・金属添加層、8・・・合金金属膜、9・・・高密着層、10・・・中間金属管、11・・・最内金属膜、12・・・最内金属添加層、13・・・金属棒を含む二重金属管、14・・・内側金属棒、15・・・二重金属板、16・・・金属上板、17・・・金属下板
【技術分野】
【0001】
本発明は、金属面を接合する方法、ならびに該方法によって得られる多重金属管および多重金属板に関する。
【背景技術】
【0002】
金属板同士の接合や金属管同士の接合といった異種金属面同士の接合は、非常に多様な分野において必要とされる。例えば、超電導線金属管、ジュメット線およびクラッドメタルなどは、異種金属同士を接合することで製造される製品であり、接合させることで、複数金属の特性を有効に活用できる。
【0003】
異種金属面同士を接合させる方法としては、従来から酸洗浄やアセトン洗浄により酸化層を除去した後金属面同士を強加工で接合させる方法が知られている。例えば、CuとFeなどの互いに合金を形成しない金属の組合せについて金属面同士を接合する場合は、分子間力で接合することとなるため、それぞれの表面に存在する酸化層を減少させることが必要となる。したがって、酸洗浄やアセトン洗浄により酸化層を除去し、さらに線引き加工などの強加工によって酸化層をこすり落としながら接合を行う。しかし、酸洗浄やアセトン洗浄を行っても酸化層を十分に除去することはできないし、除去してもすぐに新たな酸化層が形成され、強固かつ健全な接合を達成することが難しい。特に、酸化層の厚い活性金属の接合は困難である。また、線引き加工のような強加工を行うためには、それに耐える優れた靭性を有する金属が好ましいが、靭性の異なる金属同士に強加工を施すと、一方の金属のみが伸ばされるため接合界面にずれが生じ、その結果、接合界面に割れが生じてしまう。
【0004】
これに対し、接合しようとする双方の金属と合金を形成しうる金属からなる接合助剤を部分的に塗布する方法が知られている。例えば、CuとFeの接合においては、双方の金属と合金を形成しうるCu−Ni合金が接合助剤として用いられる。この方法においては、接合助剤の塗布量や塗布箇所などを定量化して加工する必要があるが、金属管の長さ、表面粗さ、材質などの変化で接合助剤として機能する塗布量は変化する。そのため、同じ塗布条件を毎回用いることはできず、塗布条件の調節が難しい。金属管同士の接合においては、塗布量が多いと接合助剤の管内への巻き込みが生じ、塗布量が少ないと界面で割れが生じる。また、金属の組合せによっては、双方の金属と合金を形成する接合助剤が存在しないため、この方法によって接合できる金属の組合せは制限される。
【0005】
特許文献1には、Cuを被覆したNb−Ti合金芯線からなる複数本の一次素線をCu製の管に挿入しNb−Ti合金超伝導線を製造する方法が記載されている。しかし、当該方法では、Nb−Ti合金芯線の酸化層が除去されていないため、有効なCu被覆を形成することが難しく、したがってCu管とNb−Ti合金芯線との間で健全な接合界面を形成することはできない。
【0006】
【特許文献1】特開平4−329221号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、金属面の接合において、高い歩留で、健全な接合界面を形成する手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、金属添加層を形成しつつ金属酸化層を除去し、金属膜により金属新鮮面を保護するとともに接合を補助することにより、金属面の健全な接合が達成できることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【0009】
すなわち、本発明は以下の発明を包含する。
(1)金属面同士を接合する方法であって、
一方の金属面に金属添加層を形成する工程、
該金属添加層より上層に、他方の金属面と同種の金属または他方の金属と合金化しうる金属からなる金属膜を成膜する工程、および
該金属膜に他方の金属面を密着させて強加工を施す工程
を含む前記方法。
【0010】
(2)内側金属管または内側金属棒と外側金属管とを接合する方法であって、
内側金属管または内側金属棒の外周面に金属添加層を形成する工程、
該金属添加層より外層に、外側金属管と同種の金属または外側金属管と合金化しうる金属からなる金属膜を成膜する工程、および
減面加工を行う工程
を含む前記方法。
【0011】
(3)内側金属管または内側金属棒と外側金属管とを接合する方法であって、
外側金属管の内周面に金属添加層を形成する工程、
該金属添加層より内層に、内側金属管もしくは内側金属棒と同種の金属または内側金属管もしくは内側金属棒と合金化しうる金属からなる金属膜を成膜する工程、および
減面加工を行う工程
を含む前記方法。
【0012】
(4)金属板の金属面同士を接合する方法であって、
一方の金属板の表面に金属添加層を形成する工程、
該金属添加層より上層に、他方の金属板と同種の金属または他方の金属板と合金化しうる金属からなる金属膜を成膜する工程、および
該金属膜に他方の金属板を密着させて圧延加工を行う工程
を含む前記方法。
【0013】
(5)金属添加層がTi、Cr、TiAl、C、Al、V、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ag、Hf、TaおよびWからなる群から選択される金属を含む、(1)〜(4)のいずれかに記載の方法。
【0014】
(6)金属膜の膜厚が0.01μm〜100μmである、(1)〜(5)のいずれかに記載の方法。
(7)金属膜の成膜を、10−1Pa〜10−10Paおよび150℃〜600℃の条件で実施する、(1)〜(6)のいずれかに記載の方法。
(8)(2)または(3)記載の方法によって得られる、内側金属管または内側金属棒と外側金属管とが接合された構造を有する多重金属管。
【0015】
(9)内側金属管または内側金属棒と外側金属管とが接合された構造を有する多重金属管であって、
内側金属管または内側金属棒、
該内側金属管または内側金属棒の外周表面に形成された金属添加層、
該金属添加層より外層に形成され、外側金属管と同種の金属または外側金属管と合金化しうる金属からなる金属膜、および
該金属添加層および金属膜を介して内側金属管または内側金属棒に接合された外側金属管
を含む前記多重金属管。
【0016】
(10)内側金属管または内側金属棒と外側金属管とが接合された構造を有する多重金属管であって、
外側金属管、
該外側金属管の内周表面に形成された金属添加層、
該金属添加層より内層に形成され、内側金属管もしくは内側金属棒と同種の金属または内側金属管もしくは内側金属棒と合金化しうる金属からなる金属膜、および
該金属添加層および金属膜を介して外側金属管に接合された内側金属管または内側金属棒
を含む前記多重金属管。
【0017】
(11)金属添加層がTi、Cr、TiAl、C、Al、V、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ag、Hf、TaおよびWからなる群から選択される金属を含む、(8)〜(10)のいずれかに記載の多重金属管。
(12)金属膜の膜厚が0.01μm〜100μmである、(8)〜(11)のいずれかに記載の多重金属管。
(13)(5)記載の方法によって得られる、複数の金属板が接合された構造を有する多重金属板。
【0018】
(14)複数の金属板が接合された多重金属板であって、
金属板、
該金属板の表面に形成された金属添加層、
該金属添加層より上層に形成された金属膜、および
該金属添加層および金属膜を介して該金属膜に接合されたさらなる金属板
を含み、
該金属膜が、該金属添加層および金属膜を介して該金属膜に接合されたさらなる金属板と同種の金属または該金属板と合金化しうる金属からなる、
前記多重金属板。
【0019】
(15)金属添加層がTi、Cr、TiAl、C、Al、V、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ag、Hf、TaおよびWからなる群から選択される金属を含む、(13)または(14)記載の多重金属板。
(16)金属膜の膜厚が0.01μm〜100μmである、(13)〜(15)のいずれかに記載の多重金属板。
【発明の効果】
【0020】
本発明により、金属面の接合において、高い歩留で、健全な接合界面を形成することができる。接合する金属の種類や組合せに制限されることなく、金属面を接合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
本発明は、金属面同士、特に異種金属からなる金属面同士を接合する方法に関する。本発明の方法は、
一方の金属面に金属添加層を形成する工程、
該金属添加層より上層に、他方の金属面と同種の金属または他方の金属と合金化しうる金属からなる金属膜を成膜する工程、および
該金属膜に他方の金属面を密着させて強加工を施す工程
を含む。
【0022】
本発明によって金属面同士を接合できる金属は、金属添加層の形成や金属膜の成膜を実施する条件下で溶融しないものであれば特に制限されない。例えば、Cu、Fe、Nb、Mg、Al、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Zn、Zr、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Pt、AuおよびPbから選択される任意の組合せで金属面を接合することができる。本発明において、金属には合金も包含される。本発明は、接合しようとする金属と合金化しうる接合助剤を用いるものではないので、接合する金属の種類が限定されないという点で非常に有利である。本発明は、従来の方法では健全な接合界面を形成できない金属の接合、例えば、双方に合金化しうる金属が存在しない金属間の金属面の接合(例えば、Cu−Nb)、靭性の異なる金属間の金属面の接合(例えば、Cu−Fe)、酸化層の厚い活性金属に対する金属面(例えば、Nb)の接合において特に有利に用いられる。特にCu−Fe、Cu−Nb間の金属面の接合において好適に用いられる。
【0023】
金属添加層の形成は、金属面に金属イオンを照射することにより実施できる。金属面に金属イオンを照射することにより、金属酸化層が除去されるとともに、金属イオンが金属面の上層に導入され金属添加層が形成される。金属イオンを照射する方法としては、スパッタリング法、アークイオンプレーティング法およびCVD(Chemical Vapor Deposit)法等が挙げられ、好ましくはスパッタリング法が用いられる。金属添加層は、通常、金属面の上層に別の金属が入り込んだ構造を有する。形成される金属添加層の厚さは、通常、1nm〜990nmである。照射する金属イオンとしては、高エネルギー金属イオン、例えば、Ti、Cr、TiAl、C、Al、V、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ag、Hf、TaおよびWのイオンが挙げられ、好ましくはTi、CrまたはTiAlのイオンを用いる。高エネルギー金属イオンは、粒子径が大きく、金属酸化層を効果的に除去することができる。金属添加層の形成は、1種類の金属イオンの照射によって行ってもよいし、複数種の金属イオンの照射によって行ってもよい。
【0024】
金属添加層の形成は、通常、10−1Pa〜10−10Pa、好ましくは10−1Pa〜10−5Paの減圧条件下、通常、100℃〜600℃、好ましくは300℃〜500℃の温度で、金属イオンを照射することにより実施する。
【0025】
本発明の方法では、上記のように形成した金属添加層より上層に、金属膜を成膜する。上記工程により金属酸化層が除去されているため、金属膜の成膜を効果的に実施することができる。金属膜は、接合しようとする他方の金属面と同種の金属、または接合しようとする他方の金属面と合金化しうる金属からなる。他方の金属面と合金化しうる金属としては、当業者であれば適宜選択することができるが、例えば、FeおよびCuと合金化しうる金属としてCu−Ni合金等が挙げられる。
【0026】
金属膜の成膜は、好ましくは乾式成膜法によって実施する。通常10−1Pa〜10−10Pa、好ましくは10−2Pa〜10−4Paで、通常、150℃〜600℃、好ましくは300℃〜500℃の温度で実施する。金属膜の成膜は、金属添加層の形成後、減圧条件を維持したまま実施するのが好ましい。そうすることにより新たに酸化層が形成するのを防止することができる。成膜する金属膜の膜厚は、通常0.01μm〜100μm、好ましくは0.1μm〜5μmである。
【0027】
乾式成膜法としては、例えば、マイクロ波プラズマCVD(Chemical Vapor Deposit)法、ECRCVD(Electric Cyclotron Resonance Chemical Vapor Deposit)法、ICP(Inductive Coupled Plasma)法、直流スパッタリング法、ECR(Electric Cyclotron Resonance)スパッタリング法、イオンプレーティング法、アークイオンプレーティング法、EB(Electron Beam)蒸着法、抵抗加熱蒸着法、イオン化蒸着法、アーク蒸着法、レーザ蒸着法などが挙げられ、好ましくは、アークイオンプレーティング法を用いる。乾式成膜法を用いることにより、金属膜の膜厚を所望の範囲に調整することできる。
【0028】
金属添加層より上層とは、金属添加層の上に直接金属膜が成膜される場合だけでなく、接合を阻害しない別の層を介して金属膜が成膜される場合も包含することを意味する。別の層として、金属面の密着性を高めるための層、具体的には、CとFeの間にCr層、NbとTaの間にTi層を介在させることができる。
【0029】
またこの成膜後の金属膜表面にはドロップレットと呼ばれる金属湯摘が存在することが望ましい。これは金属面同士を接合する際の接触点となるため、強加工から得られる接触面圧を向上することができる。
【0030】
上記のように金属膜を成膜することにより、酸化層を除去した後で新たに酸化層が形成するのを防止することができる。また、金属膜は接合する金属と同種の金属または合金化しうる金属からなるため、接合の密着性を高める機能をも有する。さらに、強加工の際にたとえ金属膜が剥がれても、金属酸化層ではなく金属新鮮面を表れるので、健全な接合が阻害されることはない。
【0031】
強加工には、減面加工および圧延加工などが包含され、当業者であれば、接合する金属面の形態に合わせて好適な加工法を選択することができる。強加工を実施する前に金属を温めてもよい。
【0032】
金属面には、平面だけでなく曲面も包含され、階段状の面や波状の面など凹凸を有する面も包含され、本発明の方法によりいずれの金属面も接合することができる。金属板における平面同士も、金属管における曲面同士も接合することができる。
【0033】
したがって、一実施形態において本発明は、内側金属管または内側金属棒と外側金属管とを接合する方法であって、
内側金属管または内側金属棒の外周面に金属添加層を形成する工程、
該金属添加層より外層に、外側金属管と同種の金属または外側金属管と合金化しうる金属からなる金属膜を成膜する工程、および
減面加工を行う工程
を含む前記方法に関する。
【0034】
金属添加層を形成する工程および金属添加層より外層に金属膜を成膜する工程については上記と同様である。金属添加層より外層にとは、上記と同様に、金属添加層上に直接金属膜が成膜される場合だけでなく、接合を阻害しない別の層を介して金属膜が成膜される場合も包含することを意味する。すなわち、外側金属管のすぐ内側に外側金属管と同種または合金化しうる金属からなる金属膜が存在する限り、その下層は別の層、好ましくは高密着性をもたらすことのできる別の層が存在していてもよい。減面加工は、通常、加工によって材料の全体径または高さが小さくなり高密度化されるような加工方法をいう。具体的には、線引き加工、引き抜き加工および押し出し加工などが包含される。
【0035】
本発明はまた、上記方法によって得られる、内側金属管または内側金属棒と外側金属管とが接合された構造を有する多重金属管に関する。本発明の多重金属管は、金属棒と金属管、または複数の金属管がその外周面と内周面とで接合した構造を有し、二重金属管だけでなく、三重金属管や四重金属管なども包含される。また、本発明において多重金属管には、中心部が金属棒であるものや、管腔に金属が充填されているものも包含される。本発明の方法により接合された金属接合面を1つでも有する限り、本発明の多重金属管に含まれる。三重金属管および四重金属管を製造する場合も同様に、内側の金属管に金属添加層を形成後、外側に接合する金属管と同種の金属または合金化しうる金属からなる金属膜を成膜し、減面加工を実施すればよい。
【0036】
本発明において、内側金属管または内側金属棒と外側金属管とが接合された構造を有する多重金属管は、
内側金属管または内側金属棒、
該内側金属管または内側金属棒の外周表面に形成された金属添加層、
該金属添加層より外層に形成され、外側金属管と同種の金属または外側金属管と合金化しうる金属からなる金属膜、および
該金属添加層および金属膜を介して内側金属管または内側金属棒に接合された外側金属管、を含む。
【0037】
本発明の多重金属管においては、金属添加層と金属膜の間に接合を阻害しない別の層、例えば高密着層が存在してもよい。
【0038】
本発明によれば、内側金属管または内側金属棒と外側金属管の両方に合金化する金属が存在しない場合でも、内側金属管または内側金属棒の酸化層を除去した後であれば、外側金属管と同種の金属膜を内側金属管または内側金属棒に成膜することが容易であるため、金属の組合せによる不具合は生じない。また金属膜は、内側金属管または内側金属棒の外側にほぼ同じ膜厚で均等に成膜されるため、最適な塗布量は容易に制御できる。そのため、減面加工の際に内側金属管の内部に成膜した金属が巻き込まれることもない。
【0039】
あるいは、金属添加層の形成および金属膜の成膜を、外側金属管の内周面に施すことによって多重金属管を製造することもできる。したがって、一実施形態において本発明は、内側金属管または内側金属棒と外側金属管とを接合する方法であって、
外側金属管の内周面に金属添加層を形成する工程、
該金属添加層より内層に、内側金属管もしくは内側金属棒と同種の金属または内側金属管もしくは内側金属棒と合金化しうる金属からなる金属膜を成膜する工程、および
減面加工を行う工程を含む方法にも関する。
【0040】
当該方法によって得られる多重金属管は、
外側金属管、
該外側金属管の内周表面に形成された金属添加層、
該金属添加層より内層に形成され、内側金属管もしくは内側金属棒と同種の金属または内側金属管もしくは内側金属棒と合金化しうる金属からなる金属膜、および
該金属添加層および金属膜を介して外側金属管に接合された内側金属管または内側金属棒、を含む。
【0041】
本発明の多重金属管を構成する金属管の外径、内径および長さ等は、減面加工を実施できるものであれば特に制限されず、当業者であれば適宜決定することができる。
【0042】
本発明によって得られる多重金属管は、複合超電導線の製造に有用である。複合超電導線の製造においては、例えば、外側金属管をCu管とし、内側金属管をFe管またはNb管とする二重金属管を使用でき、この場合、金属膜としてはCu膜を成膜するのが好ましい。例えば、本発明の多重金属管の管内部にMg粉末とB粉末を充填することにより、MgB2超伝導線を製造することができる。MgB2超電導線においては、酸化層が存在することで超伝導性能が低下するため、金属管同士の界面に酸化層が存在しないことが重要である。従って、本発明により優れたMgB2超電導線を製造することができる。また、用いる金属管の種類や組合せが制限されることなく、金属管同士が健全に接合した複合材料を製造できる点においても有利である。
【0043】
本発明は、Cu−Nbの二重金属管を用いるNb3Sn超電導線材やNb3Al超電導線にも同様に適用が可能である。またNbTi超電導線におけるNbTiフィラメントと安定化CuまたはCu−Ni合金との高密着化にも適用可能である。さらに超電導材の製造だけでなく、一般的な金属粉末を中に充填した機能材料にも同様に適用可能である。
【0044】
別の実施形態において本発明は、金属板の金属面同士を接合する方法に関する。該方法は、
一方の金属板の表面に金属添加層を形成する工程、
該金属添加層より上層に、他方の金属板と同種の金属または他方の金属板と合金化しうる金属からなる金属膜を成膜する工程、および
該金属膜に他方の金属板を密着させて圧延加工を行う工程、を含む。
【0045】
金属添加層を形成する工程および金属添加層より上層に金属膜を成膜する工程については上記と同様である。金属添加層より上層にとは、上記と同様に、金属添加層上に直接金属膜が成膜される場合だけでなく、接合を阻害しない別の層を介して金属膜が成膜される場合も包含することを意味する。
【0046】
ここで金属板の形状は、圧延加工を実施できるものであれば特に制限されず、平板でも曲板でも凹凸を有する形状でもよいが、好ましくは平板である。
【0047】
圧延加工は、回転するロールの間に金属材料を通して厚みや断面積を減少して成形する加工法であり、例えば、厚板圧延、熱間薄板圧延、冷間薄板圧延、形鉱圧延などが挙げられる。
【0048】
本発明はまた、上記方法によって得られる、複数の金属板が接合された構造を有する多重金属板に関する。本発明の多重金属板は、少なくとも2枚の金属板が接合した構造を有し、二重金属板だけでなく、三重金属板や四重金属板なども包含される。本発明の方法により接合された金属接合面を1つでも有する限り、本発明の多重金属板に含まれる。
【0049】
本発明において、複数の金属板が接合された構造を有する多重金属板は、
金属板、
該金属板の表面に形成された金属添加層、
該金属添加層より上層に形成された金属膜、および
該金属添加層および金属膜を介して該金属膜に接合されたさらなる金属板、を含み、
該金属膜が、該金属添加層および金属膜を介して該金属膜に接合されたさらなる金属板と同種または合金化しうる金属からなる。
【0050】
本発明の多重金属板においては、金属添加層と金属膜の間に接合を阻害しない別の層、例えば高密着層が存在してもよい。
【実施例】
【0051】
比較例1 酸洗浄またはアセトン洗浄のみを実施し強加工で接合することによるMgB2超電導線の製造
(比較例1−1)Cu−Fe二重金属管の場合
図1に製造したMgB2超電導線の断面構造を示す。MgB2超電導線1は、外側金属管2、内側金属管3、MgB2コア部4から形成される。この場合、外側金属管2がCu管、内側金属管3がFe管となる。Fe管にボールミル混合したMg粉末とB粉末をArガス中で充填し、その外側にCu管を被せ、ドローベンチによる線引き加工を実施した。図2に比較例1−1で製造したCu−Fe二重金属管を用いたMgB2超電導線の断面写真を示す。MgB2超電導線の断面観察の結果から、CuとFeの界面で割れが生じ、健全な線材ができていないことがわかる。
【0052】
Cuは靭性に富むのに対しFeは靭性に乏しいため、Cuのみが伸ばされ、接合界面が強加工中にずれ、その結果接合界面に割れが生じたものと考えられる。以上から、靭性が異なる金属面の接合を従来の方法で実施しても、健全な接合界面を形成できないことが示された。
【0053】
(比較例1−2)Cu−Nb二重金属管の場合
断面構造は図1と同様である。この場合、外側金属管2がCu管、内側金属管3がNb管となる。Nb管にボールミル混合したMg粉末とB粉末をArガス中で充填し、その外側にCu管を被せ、ドローベンチによる線引き加工を実施した。図3に比較例1−2で製造したCu−Nb二重金属管を用いたMgB2超電導線の断面写真を示す。MgB2超電導線の断面観察の結果から、CuとNbの界面で接合不良が生じ、健全な線材ができていないことがわかる。
【0054】
Cu、Nbともに靭性に富むが、Nbは活性金属であるため、酸化層が非常に厚く、線引き加工で酸化層が除去しきれず、酸化層が残った箇所で接合不良が生じたものと考えられる。したがって、従来の方法では、靭性が優れた金属同士であっても、活性金属への接合においては、健全な接合界面を形成できないことが示された。
【0055】
比較例2 双方の金属と合金を形成しうる接合助剤を用いたMgB2超電導線の製造
(比較例2−1)Cu−Fe二重金属管の場合
図4に製造したMgB2超電導線の断面構造を示す。MgB2超電導線1は外側金属管2、接合助剤層5、内側金属管3、MgB2コア部4から形成される。この場合、外側金属管2がCu管、内側金属管3がFe管、接合助剤層5がCu−Ni合金となる。Fe管にボールミル混合したMg粉末とB粉末をArガス中で充填し、その外側にCu−Ni合金を塗布した上にCu管を被せ、ドローベンチによる線引き加工を実施した。図5に比較例2−1で製造したCu−Fe二重金属管を用いたMgB2超電導線の断面写真を示す。MgB2超電導線の断面観察の結果から、CuとFeの接合界面は健全であったが、MgB2コア部4に接合助剤層5を形成しているCu−Ni合金が巻き込まれていることがわかる。
【0056】
これは、接合助剤であるCu−Ni合金の塗布量が多すぎたためと考えられる。図6に接合助剤の塗布量を減少させ、同様に製造したMgB2超電導線の断面写真を示す。塗布量低減により部分的に界面で割れを生じた。以上から、接合助剤を用いた場合であっても、健全な接合界面を有するMgB2超電導線を製造できないことが示された。
【0057】
実施例1 金属添加層および金属膜を介した金属接合によるMgB2超電導線の製造
(実施例1−1)Cu−Fe二重金属管の場合
図7に、本実施例で製造したMgB2超電導線の断面構造を示す。MgB2超電導線1は外側金属管2、金属膜6、金属添加層7、内側金属管3、MgB2コア部4から形成される。この場合、外側金属管2がCu管、金属膜6がCu膜、金属添加層7がTi添加層、内側金属管3がFe管となる。
【0058】
Fe管を10−3Pa程度の高真空状態のチャンバー内に封入し、500℃に加熱後、TiイオンをFe管に照射し、Fe管の表面酸化層を除去し、Fe管表面に金属添加層を形成した。金属添加層はTiイオンがFe管の最外部に注入されることで形成される。次にこの真空度、温度を保ったまま、Fe管上にCu膜を3μm成膜した。
【0059】
次にCuを成膜したFe管にボールミル混合したMg粉末とB粉末をArガス中で充填し、その外側にCu管を被せ、ドローベンチによる線引き加工を実施した。図8に本実施例で製造したMgB2超電導線の断面写真を示す。MgB2超電導線の断面観察の結果、CuとFeの界面の接合が均一で健全であることがわかった。
【0060】
(実施例1−2)Cu−Nb二重金属管の場合
断面構造は図7と同様である。この場合、外側金属管2がCu管、金属膜6がCu膜、金属添加層7がTi添加層、内側金属管3がNb管となる。本実施例で製造したCu−Nb二重金属管を用いたMgB2超電導線における、各金属管の初期寸法は以下のとおりである。
Cu管:外径18mm、内径16mm、長さ500mm
Nb管:外径15mm、内径11mm、長さ500mm
まずイオンプレーティング装置を用いて、Nb管の外周面にTiイオンを照射することで、酸化層を除去するとともにNb管外周面にTiの金属添加層を形成した。なお成膜中のチャンバー内の雰囲気は500℃、3.0×10−3Paであった。
【0061】
次にチャンバー内からNb管を出さずにCuをNb管上に成膜した。なお成膜中の雰囲気はTiイオン照射時と同様であった。またCuの膜厚は3μmとした。図9に成膜したNb管の断面構造を示す。これよりNb管上に金属添加層のTiを介在させたCu膜が成膜されたことがわかる。次にこのCu膜を成膜したNb管の中にボールミル混合したMg粉末とB粉末をArガスで封止したグローブボックス内で充填した。続いてMg粉末とB粉末を充填しCu膜を成膜したNb管の外周にCu管を被せ、ドローベンチにより線引き加工を実施した。線引き加工は全体径がφ0.5mmとなるまで実施した。図10に線引き加工後のMgB2超電導線の断面写真を示す。これより健全な接合面が形成されていることがわかる。
【0062】
上記で製造したMgB2超電導線を用いて、線材の臨界電流測定を実施した。測定は一般的な直流四端子法を用いて、試料全体を液体ヘリウム中に浸漬して行った。図11にその結果を示す。これより、製造したMgB2超電導線が磁場依存性を示す健全な超電導線材であることがわかった。
【0063】
実施例2 双方の金属と合金化しうる金属膜を有する二重金属管の製造
金属膜として、内側金属管および外側金属管と合金化する金属からなる金属膜を用いて、二重金属管を製造した。内側金属管にはFe、外側金属管にはCuを用いた。図12に本実施例で製造したMgB2超電導線の断面構造を示す。MgB2超電導線1は外側金属管2、金属膜8、金属添加層7、内側金属管3、MgB2コア部4から形成される。この場合、外側金属管2がCu管、金属膜8がNi膜、金属添加層7がTi添加層、内側金属管3がFe管となる。Fe管に実施例1−1と同じ条件で、Tiによる酸化層除去および金属添加層の形成を実施し、形成した金属添加層上にNi膜を成膜した。次にNi膜を成膜したFe管にボールミル混合したMg粉末とB粉末をArガス中で充填し、その外側にCu管を被せ、ドローベンチによる線引き加工を実施した。図13に本実施例で製造したMgB2超電導線の断面写真を示す。MgB2超電導線の断面観察の結果、CuとFeの界面の接合がNiを介して均一で健全であることがわかった。以上のことから、金属学的に内側金属管と外側金属管の両金属と合金化する金属を成膜しても同様の効果が得られることがわかった。
【0064】
実施例3 高密着層を有する二重金属管の製造
金属添加層と金属膜の間に高密着層を形成して、二重金属管を製造した。図14に多段構造の膜を有するMgB2超電導線の断面構造を示す。MgB2超電導線1は外側金属管2、金属膜6、高密着層9、金属添加層7、内側金属管3、MgB2コア部4から形成される。この場合、外側金属管2がCu管、金属膜6がCu膜、高密着層9がNi膜、金属添加層7がTi添加層、内側金属管3がFe管となる。この構造を用いてMgB2超電導線を製造し、断面観察の結果、CuとFeの界面の接合がNiを介して均一で健全であることがわかった。以上のことから、金属添加層と金属膜の間に高密着層を形成した場合にも同様の効果が得られることがわかった。
【0065】
実施例4 三重金属管の製造
図15に、本実施例で製造した三重管構造を有するMgB2超電導線の断面構造を示す。MgB2超電導線1は外側金属管2、金属膜6、金属添加層7、中間金属管10、最内金属膜11、最内金属添加層12、内側金属管3、MgB2コア部4から形成される。この場合、外側金属管2がCu管、金属膜6がCu膜、金属添加層7がTi添加層、中間金属管10がAl管、最内金属膜11がAl、最内金属添加層12がTi添加層、内側金属管3がFeである。この構造を有するMgB2超電導線を上記実施例と同様に製造した。断面観察の結果、CuとAl、AとFeの界面の接合が均一で健全であることがわかった。以上のことから、多重管構造の場合にも同様の効果が得られることがわかった。
【0066】
実施例5 金属棒と金属管との接合
実施例1と同様の方法を用いて、中心部が金属棒である二重金属管を製造した。図16は、本実施例で製造した二重金属管の断面構造を示す。二重金属管13は外側金属管2、金属膜6、金属添加層7、内側金属棒14から形成される。この場合、外側金属管2がCu管、金属膜6がCu膜、金属添加層7がTi添加層、内側金属棒14がFe−Ni棒である。Fe−Ni金属棒にTiイオンを照射することにより、酸化層を除去するとともに金属添加層を形成した後、Cu膜を成膜した。そしてその外側にCu管を被せ、ドローベンチによる線引き加工を実施した。断面観察の結果、CuとFe−Niの界面の接合が均一で健全であることがわかった。以上のことから、内側金属管のかわりに金属棒を用いた場合でも同様の効果が得られることがわかった。
【0067】
実施例6 金属板
実施例1および2と同様の方法を用いて、二重金属板を製造した。図17に、本実施例で製造した二重金属板の断面構造を示す。二重金属板15は金属上板16、金属膜6、金属添加層7、金属下板17から形成される。本実施例では、金属上板16がAl、金属膜6がAl膜、金属添加層7がTi添加層、金属下板17をCuとした。Cu金属板にTiイオンを照射することにより、酸化層を除去するとともに金属添加層を形成した後、Al膜を成膜した。そしてその上側にAl板をのせ、圧延加工を実施した。断面観察の結果、CuとAlの界面の接合が均一で健全であることがわかった。以上のことから、金属板同士でも同様の効果が得られることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【0068】
本発明は、電流リード、送電ケーブル、大型マグネット、核磁気共鳴分析装置、医療用磁気共鳴診断装置、超電導電力貯蔵装置、磁気分離装置、磁場中単結晶引き上げ装置、冷凍機冷却超電導マグネット装置、超電導エネルギー貯蔵、超電導発電機、核融合炉用マグネット等の機器に適用される超電導線材や異種金属同士を接合させたクラッドメタル、電球用フィラメントなどに適用されるジュメット線などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【0069】
【図1】比較例1−1で製造したMgB2超電導線の断面構造を示す。
【図2】比較例1−1で製造したCu−Fe二重金属管を用いたMgB2超電導線の断面写真を示す。
【図3】比較例1−2で製造したCu−Nb二重金属管を用いたMgB2超電導線の断面写真を示す。
【図4】比較例2−1で製造したMgB2超電導線の断面構造を示す。
【図5】比較例2−1で製造したCu−Fe二重金属管を用いたMgB2超電導線の断面写真を示す。
【図6】比較例2−1において、接合助剤の塗布量を減少させ、同様に製造したMgB2超電導線の断面写真を示す。
【図7】実施例1−1で製造したMgB2超電導線の断面構造を示す。
【図8】実施例1−1で製造したMgB2超電導線の断面写真を示す。
【図9】実施例1−2において、Cu膜を成膜したNb管の断面構造を示す。
【図10】実施例1−2で製造したMgB2超電導線の断面写真を示す。
【図11】実施例1−2で製造したMgB2超電導線を用いて、線材の臨界電流測定を実施した結果を示す。
【図12】実施例2で製造したMgB2超電導線の断面構造を示す。
【図13】実施例2で製造したMgB2超電導線の断面写真を示す。
【図14】実施例3で製造した多段構造の膜を有するMgB2超電導線の断面構造を示す。
【図15】実施例4で製造した三重管構造を有するMgB2超電導線の断面構造を示す。
【図16】実施例5で製造した中心部が金属棒である二重金属管の断面構造を示す。
【図17】実施例6で製造した二重金属板の断面構造を示す。
【符号の説明】
【0070】
1・・・MgB2超電導線、2・・・外側金属管、3・・・内側金属管、4・・・MgB2コア部、5・・・接合助剤層、6・・・金属膜、7・・・金属添加層、8・・・合金金属膜、9・・・高密着層、10・・・中間金属管、11・・・最内金属膜、12・・・最内金属添加層、13・・・金属棒を含む二重金属管、14・・・内側金属棒、15・・・二重金属板、16・・・金属上板、17・・・金属下板
【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属面同士を接合する方法であって、
一方の金属面に金属添加層を形成する工程、
該金属添加層より上層に、他方の金属面と同種の金属または他方の金属と合金化しうる金属からなる金属膜を成膜する工程、および
該金属膜に他方の金属面を密着させて強加工を施す工程
を含む前記方法。
【請求項2】
内側金属管または内側金属棒と外側金属管とを接合する方法であって、
内側金属管または内側金属棒の外周面に金属添加層を形成する工程、
該金属添加層より外層に、外側金属管と同種の金属または外側金属管と合金化しうる金属からなる金属膜を成膜する工程、および
減面加工を行う工程
を含む前記方法。
【請求項3】
内側金属管または内側金属棒と外側金属管とを接合する方法であって、
外側金属管の内周面に金属添加層を形成する工程、
該金属添加層より内層に、内側金属管もしくは内側金属棒と同種の金属または内側金属管もしくは内側金属棒と合金化しうる金属からなる金属膜を成膜する工程、および
減面加工を行う工程
を含む前記方法。
【請求項4】
金属板の金属面同士を接合する方法であって、
一方の金属板の表面に金属添加層を形成する工程、
該金属添加層より上層に、他方の金属板と同種の金属または他方の金属板と合金化しうる金属からなる金属膜を成膜する工程、および
該金属膜に他方の金属板を密着させて圧延加工を行う工程
を含む前記方法。
【請求項5】
金属添加層がTi、Cr、TiAl、C、Al、V、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ag、Hf、TaおよびWからなる群から選択される金属を含む、請求項1〜4のいずれか1項記載の方法。
【請求項6】
金属膜の膜厚が0.01μm〜100μmである、請求項1〜5のいずれか1項記載の方法。
【請求項7】
金属膜の成膜を、10−1Pa〜10−10Paおよび150℃〜600℃の条件で実施する、請求項1〜6のいずれか1項記載の方法。
【請求項8】
請求項2または3記載の方法によって得られる、内側金属管または内側金属棒と外側金属管とが接合された構造を有する多重金属管。
【請求項9】
内側金属管または内側金属棒と外側金属管とが接合された構造を有する多重金属管であって、
内側金属管または内側金属棒、
該内側金属管または内側金属棒の外周表面に形成された金属添加層、
該金属添加層より外層に形成され、外側金属管と同種の金属または外側金属管と合金化しうる金属からなる金属膜、および
該金属添加層および金属膜を介して内側金属管または内側金属棒に接合された外側金属管
を含む前記多重金属管。
【請求項10】
内側金属管または内側金属棒と外側金属管とが接合された構造を有する多重金属管であって、
外側金属管、
該外側金属管の内周表面に形成された金属添加層、
該金属添加層より内層に形成され、内側金属管もしくは内側金属棒と同種の金属または内側金属管もしくは内側金属棒と合金化しうる金属からなる金属膜、および
該金属添加層および金属膜を介して外側金属管に接合された内側金属管または内側金属棒
を含む前記多重金属管。
【請求項11】
金属添加層がTi、Cr、TiAl、C、Al、V、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ag、Hf、TaおよびWからなる群から選択される金属を含む、請求項8〜10のいずれか1項記載の多重金属管。
【請求項12】
金属膜の膜厚が0.01μm〜100μmである、請求項8〜11のいずれか1項記載の多重金属管。
【請求項13】
請求項5記載の方法によって得られる、複数の金属板が接合された構造を有する多重金属板。
【請求項14】
複数の金属板が接合された多重金属板であって、
金属板、
該金属板の表面に形成された金属添加層、
該金属添加層より上層に形成された金属膜、および
該金属添加層および金属膜を介して該金属膜に接合されたさらなる金属板
を含み、
該金属膜が、該金属添加層および金属膜を介して該金属膜に接合されたさらなる金属板と同種の金属または該金属板と合金化しうる金属からなる、
前記多重金属板。
【請求項15】
金属添加層がTi、Cr、TiAl、C、Al、V、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ag、Hf、TaおよびWからなる群から選択される金属を含む、請求項13または14記載の多重金属板。
【請求項16】
金属膜の膜厚が0.01μm〜100μmである、請求項13〜15のいずれか1項記載の多重金属板。
【請求項1】
金属面同士を接合する方法であって、
一方の金属面に金属添加層を形成する工程、
該金属添加層より上層に、他方の金属面と同種の金属または他方の金属と合金化しうる金属からなる金属膜を成膜する工程、および
該金属膜に他方の金属面を密着させて強加工を施す工程
を含む前記方法。
【請求項2】
内側金属管または内側金属棒と外側金属管とを接合する方法であって、
内側金属管または内側金属棒の外周面に金属添加層を形成する工程、
該金属添加層より外層に、外側金属管と同種の金属または外側金属管と合金化しうる金属からなる金属膜を成膜する工程、および
減面加工を行う工程
を含む前記方法。
【請求項3】
内側金属管または内側金属棒と外側金属管とを接合する方法であって、
外側金属管の内周面に金属添加層を形成する工程、
該金属添加層より内層に、内側金属管もしくは内側金属棒と同種の金属または内側金属管もしくは内側金属棒と合金化しうる金属からなる金属膜を成膜する工程、および
減面加工を行う工程
を含む前記方法。
【請求項4】
金属板の金属面同士を接合する方法であって、
一方の金属板の表面に金属添加層を形成する工程、
該金属添加層より上層に、他方の金属板と同種の金属または他方の金属板と合金化しうる金属からなる金属膜を成膜する工程、および
該金属膜に他方の金属板を密着させて圧延加工を行う工程
を含む前記方法。
【請求項5】
金属添加層がTi、Cr、TiAl、C、Al、V、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ag、Hf、TaおよびWからなる群から選択される金属を含む、請求項1〜4のいずれか1項記載の方法。
【請求項6】
金属膜の膜厚が0.01μm〜100μmである、請求項1〜5のいずれか1項記載の方法。
【請求項7】
金属膜の成膜を、10−1Pa〜10−10Paおよび150℃〜600℃の条件で実施する、請求項1〜6のいずれか1項記載の方法。
【請求項8】
請求項2または3記載の方法によって得られる、内側金属管または内側金属棒と外側金属管とが接合された構造を有する多重金属管。
【請求項9】
内側金属管または内側金属棒と外側金属管とが接合された構造を有する多重金属管であって、
内側金属管または内側金属棒、
該内側金属管または内側金属棒の外周表面に形成された金属添加層、
該金属添加層より外層に形成され、外側金属管と同種の金属または外側金属管と合金化しうる金属からなる金属膜、および
該金属添加層および金属膜を介して内側金属管または内側金属棒に接合された外側金属管
を含む前記多重金属管。
【請求項10】
内側金属管または内側金属棒と外側金属管とが接合された構造を有する多重金属管であって、
外側金属管、
該外側金属管の内周表面に形成された金属添加層、
該金属添加層より内層に形成され、内側金属管もしくは内側金属棒と同種の金属または内側金属管もしくは内側金属棒と合金化しうる金属からなる金属膜、および
該金属添加層および金属膜を介して外側金属管に接合された内側金属管または内側金属棒
を含む前記多重金属管。
【請求項11】
金属添加層がTi、Cr、TiAl、C、Al、V、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ag、Hf、TaおよびWからなる群から選択される金属を含む、請求項8〜10のいずれか1項記載の多重金属管。
【請求項12】
金属膜の膜厚が0.01μm〜100μmである、請求項8〜11のいずれか1項記載の多重金属管。
【請求項13】
請求項5記載の方法によって得られる、複数の金属板が接合された構造を有する多重金属板。
【請求項14】
複数の金属板が接合された多重金属板であって、
金属板、
該金属板の表面に形成された金属添加層、
該金属添加層より上層に形成された金属膜、および
該金属添加層および金属膜を介して該金属膜に接合されたさらなる金属板
を含み、
該金属膜が、該金属添加層および金属膜を介して該金属膜に接合されたさらなる金属板と同種の金属または該金属板と合金化しうる金属からなる、
前記多重金属板。
【請求項15】
金属添加層がTi、Cr、TiAl、C、Al、V、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ag、Hf、TaおよびWからなる群から選択される金属を含む、請求項13または14記載の多重金属板。
【請求項16】
金属膜の膜厚が0.01μm〜100μmである、請求項13〜15のいずれか1項記載の多重金属板。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図2】
【図3】
【図4】
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【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【公開番号】特開2007−875(P2007−875A)
【公開日】平成19年1月11日(2007.1.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−180681(P2005−180681)
【出願日】平成17年6月21日(2005.6.21)
【出願人】(000005108)株式会社日立製作所 (27,607)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成19年1月11日(2007.1.11)
【国際特許分類】
【出願日】平成17年6月21日(2005.6.21)
【出願人】(000005108)株式会社日立製作所 (27,607)
【Fターム(参考)】
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