JP2742422B2 - 化合物系超電導線の製造方法 - Google Patents
化合物系超電導線の製造方法Info
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、粒子加速機あるいは核磁気共鳴診断装置
などに利用されている超電導磁石用線材として好適であ
って、特に高臨界電流密度を有する化合物系超電導線の
製造方法に関する。
などに利用されている超電導磁石用線材として好適であ
って、特に高臨界電流密度を有する化合物系超電導線の
製造方法に関する。
「従来の技術」 特定の成分のCu−Nb合金を溶製した場合、Cuからなる
基地の内部にNbの樹枝状晶が分散した組織を有し、しか
も加工性が高いインゴットを得ることができる。そし
て、このインゴットに縮径加工などの強加工を施すこと
により、Nbの繊維をCu製の基地内に多数密接させて分散
させた構造のロッドを作製し、このロッドの外周にSn層
を形成し、次いでSnを拡散させる熱処理を行うことによ
り、SnとNbを反応させてNb3Sn化合物系超電導体を生成
させることができ、このような超電導線の製造方法は、
従来インサイチュ法として知られている。
基地の内部にNbの樹枝状晶が分散した組織を有し、しか
も加工性が高いインゴットを得ることができる。そし
て、このインゴットに縮径加工などの強加工を施すこと
により、Nbの繊維をCu製の基地内に多数密接させて分散
させた構造のロッドを作製し、このロッドの外周にSn層
を形成し、次いでSnを拡散させる熱処理を行うことによ
り、SnとNbを反応させてNb3Sn化合物系超電導体を生成
させることができ、このような超電導線の製造方法は、
従来インサイチュ法として知られている。
ところで、前記インサイチュ法を応用して実用的な超
電導線を製造するには、例えばNb3Sn超電導線を得る場
合、Cuからなる基地の内部にNbの樹枝状晶が分散した組
織を有する断面円形状で棒状のインサイチュインゴット
を溶製し、このインサイチュインゴットにCu製の管体を
被せて所望の線径まで縮径し、次いでSnからなる被覆層
を形成し、さらにSnを拡散させる熱処理を施してSnとNb
を反応させ、Nb3Sn化合物系超電導体を生成させて超電
導素線とする。その後、第８図に示すように該超電導素
線20の複数本を安定化銅21の周囲に撚線化して添設し、
各超電導素線20…をはんだ22で安定化銅21に固定して超
電導線23とする。
電導線を製造するには、例えばNb3Sn超電導線を得る場
合、Cuからなる基地の内部にNbの樹枝状晶が分散した組
織を有する断面円形状で棒状のインサイチュインゴット
を溶製し、このインサイチュインゴットにCu製の管体を
被せて所望の線径まで縮径し、次いでSnからなる被覆層
を形成し、さらにSnを拡散させる熱処理を施してSnとNb
を反応させ、Nb3Sn化合物系超電導体を生成させて超電
導素線とする。その後、第８図に示すように該超電導素
線20の複数本を安定化銅21の周囲に撚線化して添設し、
各超電導素線20…をはんだ22で安定化銅21に固定して超
電導線23とする。
「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、上記の製造方法にあっては、安定化銅
の周囲に超電導素線を撚線化するに際し、脆い超電導素
線に応力を加えなければならないことからクラック等が
発生して超電導特性の低下を来すといった恐れがあっ
た。また、超電導素線自体は脆く低強度であるので、補
強を十分に行う必要があり、このため第８図に示した安
定化銅21を補強材としても作用させているが、補強性を
強化しようとすると超電導線23全体の断面積が増大し大
型化してしまうといった問題があった。
の周囲に超電導素線を撚線化するに際し、脆い超電導素
線に応力を加えなければならないことからクラック等が
発生して超電導特性の低下を来すといった恐れがあっ
た。また、超電導素線自体は脆く低強度であるので、補
強を十分に行う必要があり、このため第８図に示した安
定化銅21を補強材としても作用させているが、補強性を
強化しようとすると超電導線23全体の断面積が増大し大
型化してしまうといった問題があった。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、超電導特
性の安定性が高く、高い臨界電流密度を示すとともに、
機械強度が高く、コンパクトな構造の化合物系超電導線
の製造方法の提供を目的とする。
性の安定性が高く、高い臨界電流密度を示すとともに、
機械強度が高く、コンパクトな構造の化合物系超電導線
の製造方法の提供を目的とする。
「課題を解決するための手段」 そこで本発明の請求項１に記載の製造方法では、超電
導金属間化合物を構成する２種以上の金属元素のうち、
少なくとも１つの元素からなる樹枝状晶を基地の内部に
配してなるインサイチュインゴットを用意し、さらに該
インサイチュインゴットを穿孔してインサイチュ筒体と
し、安定化部材の外周上に拡散障壁層、高抵抗金属層を
順次形成して安定化素体とし、次に上記インサイチュ筒
体内に拡散障壁管を挿通するとともに、該拡散障壁管内
に上記安定化素体を複数本挿通して複合体とし、次いで
該複合体に縮径加工を施して、インサイチュ筒体の圧密
体の内部側に拡散障壁層を介して複数の安定化素体の圧
密体を具備し、各安定化素体の圧密体の内部に拡散障壁
層に囲まれた安定化部材を具備するインサイチュ線と
し、次いで該インサイチュ線の外周上に上記超導電金属
間化合物を構成する２種以上の金属元素のうち、残りの
元素からなる被覆層を形成して被覆複合線とし、その後
熱処理して超電導線を得ることにより上記課題を解決し
た。
導金属間化合物を構成する２種以上の金属元素のうち、
少なくとも１つの元素からなる樹枝状晶を基地の内部に
配してなるインサイチュインゴットを用意し、さらに該
インサイチュインゴットを穿孔してインサイチュ筒体と
し、安定化部材の外周上に拡散障壁層、高抵抗金属層を
順次形成して安定化素体とし、次に上記インサイチュ筒
体内に拡散障壁管を挿通するとともに、該拡散障壁管内
に上記安定化素体を複数本挿通して複合体とし、次いで
該複合体に縮径加工を施して、インサイチュ筒体の圧密
体の内部側に拡散障壁層を介して複数の安定化素体の圧
密体を具備し、各安定化素体の圧密体の内部に拡散障壁
層に囲まれた安定化部材を具備するインサイチュ線と
し、次いで該インサイチュ線の外周上に上記超導電金属
間化合物を構成する２種以上の金属元素のうち、残りの
元素からなる被覆層を形成して被覆複合線とし、その後
熱処理して超電導線を得ることにより上記課題を解決し
た。
また、請求項２に記載した製造方法では、超電導金属
間化合物を構成する２種以上の金属元素のうち、少なく
とも１つの元素からなる樹枝状晶を基地の内部に配して
なるインサイチュインゴットを用意し、さらに該インサ
イチュインゴットを穿孔してインサイチュ筒体とし、安
定化部材の外周上に拡散障壁層、高抵抗金属層を順次形
成して安定化素体とし、次に上記インサイチュ筒体内に
第１の拡散障壁管を挿通するとともに、該拡散障壁管内
に上記安定化素体を複数本挿通して複合体とし、次いで
該複合体に縮径加工を施して、インサイチュ筒体の圧密
体の内部側に拡散障壁層を介して複数の安定化素体の圧
密体を具備し、各安定化素体の圧密体の内部に拡散障壁
層に囲まれた安定化部材を具備するインサイチュ線と
し、次いで該インサイチュ線の外周上に上記超電導金属
間化合物を構成する２種以上の金属元素のうち、残りの
元素からなる被覆層を形成して被覆複合線とし、次いで
該被覆複合線の複数本を、集合して縮径加工を行った
後、熱処理して超電導線を得ることにより上記課題を解
決した。
間化合物を構成する２種以上の金属元素のうち、少なく
とも１つの元素からなる樹枝状晶を基地の内部に配して
なるインサイチュインゴットを用意し、さらに該インサ
イチュインゴットを穿孔してインサイチュ筒体とし、安
定化部材の外周上に拡散障壁層、高抵抗金属層を順次形
成して安定化素体とし、次に上記インサイチュ筒体内に
第１の拡散障壁管を挿通するとともに、該拡散障壁管内
に上記安定化素体を複数本挿通して複合体とし、次いで
該複合体に縮径加工を施して、インサイチュ筒体の圧密
体の内部側に拡散障壁層を介して複数の安定化素体の圧
密体を具備し、各安定化素体の圧密体の内部に拡散障壁
層に囲まれた安定化部材を具備するインサイチュ線と
し、次いで該インサイチュ線の外周上に上記超電導金属
間化合物を構成する２種以上の金属元素のうち、残りの
元素からなる被覆層を形成して被覆複合線とし、次いで
該被覆複合線の複数本を、集合して縮径加工を行った
後、熱処理して超電導線を得ることにより上記課題を解
決した。
以下、この発明の請求項１に記載した製造方法を、Nb
3Sn化合物超電導線の製造に適用した場合を例にして詳
しく説明する。
3Sn化合物超電導線の製造に適用した場合を例にして詳
しく説明する。
まず、予めインサイチュ（in−situ）法により作製し
た、Nbの繊維状フィラメント（樹枝状晶）をCu製の基地
内に多数密接させて分散させた構造のインサイチュイン
ゴットを用意し、該インサイチュインゴットを穿孔して
第１図に示すようにインサイチュ筒体１を形成する。
た、Nbの繊維状フィラメント（樹枝状晶）をCu製の基地
内に多数密接させて分散させた構造のインサイチュイン
ゴットを用意し、該インサイチュインゴットを穿孔して
第１図に示すようにインサイチュ筒体１を形成する。
また、これとは別に、第２図に示すように安定化部材
２の外周面にこれを覆って拡散障壁層３を形成し、さら
に該拡散障壁層３上にこれを覆って高抵抗金属層４を形
成し、全体を安定化素体５とする。ここで、安定化部材
２は、超電導体が超電導状態から常電導状態に移行する
のを防止し、さらには超電導体が常電導状態に移行した
とき電流を導通させるための安定化層となるもので、そ
の材料には無酸素銅（OFC）が好適に用いられる。さら
に、拡散障壁層３としてはNbあるいはTaからなる層が、
また高抵抗金属層４としてはCu−Ni,Cu−Ti,Cu−Al,Cu
−Ca等の合金からなる層が好適に用いられる。
２の外周面にこれを覆って拡散障壁層３を形成し、さら
に該拡散障壁層３上にこれを覆って高抵抗金属層４を形
成し、全体を安定化素体５とする。ここで、安定化部材
２は、超電導体が超電導状態から常電導状態に移行する
のを防止し、さらには超電導体が常電導状態に移行した
とき電流を導通させるための安定化層となるもので、そ
の材料には無酸素銅（OFC）が好適に用いられる。さら
に、拡散障壁層３としてはNbあるいはTaからなる層が、
また高抵抗金属層４としてはCu−Ni,Cu−Ti,Cu−Al,Cu
−Ca等の合金からなる層が好適に用いられる。
次に、第３図に示すように上記インサイチュ筒体１に
拡散障壁管６を挿通し、かつ該拡散障壁管６内に上記安
定化素体５を複数本（例えば数百本）挿通して全体を複
合体７とする。ここで、拡散障壁管６としては、Taある
いはNbが好適に用いられる。なお、インサイチュ筒体１
に予め無酸素銅管を外挿し、あるいは得られた複合体７
に無酸素銅管を外挿することにより、該複合体７の加工
性を向上させて後述する縮径加工が円滑に行なわれるよ
うにしてもよい。
拡散障壁管６を挿通し、かつ該拡散障壁管６内に上記安
定化素体５を複数本（例えば数百本）挿通して全体を複
合体７とする。ここで、拡散障壁管６としては、Taある
いはNbが好適に用いられる。なお、インサイチュ筒体１
に予め無酸素銅管を外挿し、あるいは得られた複合体７
に無酸素銅管を外挿することにより、該複合体７の加工
性を向上させて後述する縮径加工が円滑に行なわれるよ
うにしてもよい。
次いで、該複合体７に縮径加工を施して第４図に示す
ようなインサイチュ線８を得る。ここでの縮径加工に
は、鍛造加工あるいは溝ロール加工、線引加工などが行
なわれるものとされ、通常はこの縮径加工により直径0.
1〜0.5mm程度のインサイチュ線８を得るようにする。こ
のインサイチュ線８にあっては、インサイチュ筒体１の
圧密体の内部側に拡散障壁管６が圧密された拡散障壁層
を介して複数の安定化素体５の圧密体を具備し、各安定
化素体５の圧密体の内部側に拡散障壁層３を圧密した拡
散障壁層に囲まれた安定化部材が設けられた構造になっ
ている。
ようなインサイチュ線８を得る。ここでの縮径加工に
は、鍛造加工あるいは溝ロール加工、線引加工などが行
なわれるものとされ、通常はこの縮径加工により直径0.
1〜0.5mm程度のインサイチュ線８を得るようにする。こ
のインサイチュ線８にあっては、インサイチュ筒体１の
圧密体の内部側に拡散障壁管６が圧密された拡散障壁層
を介して複数の安定化素体５の圧密体を具備し、各安定
化素体５の圧密体の内部側に拡散障壁層３を圧密した拡
散障壁層に囲まれた安定化部材が設けられた構造になっ
ている。
次いで、該インサイチュ線８の外周上に上記超電導金
属間化合物を構成する２種以上の金属元素のうち、残り
の元素、すなわちこの例では第５図に示すようにSnから
なる被覆層９を形成して被覆複合線10とする。ここで、
被覆層９の形成法としては電気メッキ等のメッキ法が好
適に採用され、また形成する被覆層９の厚さとしては数
μｍ〜数十μｍ程度とされる。
属間化合物を構成する２種以上の金属元素のうち、残り
の元素、すなわちこの例では第５図に示すようにSnから
なる被覆層９を形成して被覆複合線10とする。ここで、
被覆層９の形成法としては電気メッキ等のメッキ法が好
適に採用され、また形成する被覆層９の厚さとしては数
μｍ〜数十μｍ程度とされる。
その後、上記被覆複合線10に熱処理を施し、被覆層９
を構成するSn元素を拡散させてインサイチュ筒体１中の
Nbの繊維状フィラメント（樹枝状晶）と反応せしめ、Nb
3Sn化合物系超電導体のフィラメントを生成する。ここ
で被覆複合線10の熱処理としては、まず100℃以上でSn
の融点より低い温度、好ましくは180〜220℃程度で数十
時間〜数百時間加熱するとともに、300℃〜450℃で数十
時間加熱する予備熱処理を行う。この場合、上述のよう
にSnの融点より低い温度で加熱するので、被覆層９（Sn
メッキ層）の溶け落ちを防止しながら該被覆層９のSnを
インサイチュ筒体１中に拡散させることができ、かつス
ズドロップなどの欠陥を生じることはない。なお、この
予備熱処理において、Snの融点より高い温度に加熱する
と被覆層９（Snメッキ層）の溶け落ちが生じるため好ま
しくなく、100℃より低い温度ではSnの拡散が十分では
なくなるため好ましくない。また、300〜450℃に加熱す
ることにより、インサイチュ筒体１中のCu製の基地が安
定なCu−Sn合金層となり、Cu−Sn化合物などの生成が阻
止される。
を構成するSn元素を拡散させてインサイチュ筒体１中の
Nbの繊維状フィラメント（樹枝状晶）と反応せしめ、Nb
3Sn化合物系超電導体のフィラメントを生成する。ここ
で被覆複合線10の熱処理としては、まず100℃以上でSn
の融点より低い温度、好ましくは180〜220℃程度で数十
時間〜数百時間加熱するとともに、300℃〜450℃で数十
時間加熱する予備熱処理を行う。この場合、上述のよう
にSnの融点より低い温度で加熱するので、被覆層９（Sn
メッキ層）の溶け落ちを防止しながら該被覆層９のSnを
インサイチュ筒体１中に拡散させることができ、かつス
ズドロップなどの欠陥を生じることはない。なお、この
予備熱処理において、Snの融点より高い温度に加熱する
と被覆層９（Snメッキ層）の溶け落ちが生じるため好ま
しくなく、100℃より低い温度ではSnの拡散が十分では
なくなるため好ましくない。また、300〜450℃に加熱す
ることにより、インサイチュ筒体１中のCu製の基地が安
定なCu−Sn合金層となり、Cu−Sn化合物などの生成が阻
止される。
次いで、500〜650℃で数十時間〜数百時間加熱する。
この熱処理によってNbの繊維状フィラメント（樹枝状
晶）とSnが反応し、Nb3Sn化合物系超電導体フィラメン
トが生成して第６図に示す超電導線11が得られる。この
ように製造された超電導線11は、脆いCu−Sn化合物の生
成が阻止されながら製造されるので、高い機械強度を有
するものとなる。しかも、インサイチュインゴットから
出発して製造され、Cu製基地の内部に微細なフィラメン
ト状の超電導体を分散させた構造となっているので、曲
げや引張りなどの応力に対して超電導特性の劣化が少な
いものとなる。
この熱処理によってNbの繊維状フィラメント（樹枝状
晶）とSnが反応し、Nb3Sn化合物系超電導体フィラメン
トが生成して第６図に示す超電導線11が得られる。この
ように製造された超電導線11は、脆いCu−Sn化合物の生
成が阻止されながら製造されるので、高い機械強度を有
するものとなる。しかも、インサイチュインゴットから
出発して製造され、Cu製基地の内部に微細なフィラメン
ト状の超電導体を分散させた構造となっているので、曲
げや引張りなどの応力に対して超電導特性の劣化が少な
いものとなる。
なお、NbとSnとを拡散反応させる場合には、熱処理温
度の上限を850℃とするのが一般的であるが、前述のよ
うにインサイチュインゴットを用いる場合には、Nbのフ
ィラメントが極めて小さく、反応が容易であるので熱処
理温度の上限を650℃としても差しつかえない。
度の上限を850℃とするのが一般的であるが、前述のよ
うにインサイチュインゴットを用いる場合には、Nbのフ
ィラメントが極めて小さく、反応が容易であるので熱処
理温度の上限を650℃としても差しつかえない。
このような化合物系超電導線の製造方法によれば、超
電導体を形成するための材料層となるインサイチュ筒体
１と安定化部材２とを一体にした後これに縮径加工等を
行うので、内部に安定化部材２からなる安定化層を一体
に備えているにもかかわらず、外径が小さく、よって軽
量小型の超電導線を製造することができる。また、得ら
れた超電導線はその内部に安定化層が一体に組み込まれ
ているので、該安定化層が補強材としても作用すること
により機械的強度に優れたものとなる。
電導体を形成するための材料層となるインサイチュ筒体
１と安定化部材２とを一体にした後これに縮径加工等を
行うので、内部に安定化部材２からなる安定化層を一体
に備えているにもかかわらず、外径が小さく、よって軽
量小型の超電導線を製造することができる。また、得ら
れた超電導線はその内部に安定化層が一体に組み込まれ
ているので、該安定化層が補強材としても作用すること
により機械的強度に優れたものとなる。
次に、被覆複合線10の内部のインサイチュ線８内に複
数配置されている安定化部材２の圧密体が個々に拡散障
壁層３で囲まれ、更に複数のインサイチュ線８も拡散障
壁管６の圧密体で囲まれ、安定化部材２は２重に拡散障
壁で囲まれることになるので、拡散熱処理時に安定化部
材２が汚染されることが防止され、更に、高抵抗金属層
４の存在により交流損失も低減した構造となるので、安
定性の高い、臨界電流密度が高く交流用として優れた特
徴がある。また、安定化部材２の圧密体が個々に拡散障
壁層で囲まれて高抵抗金属層４と分離されているので、
拡散熱処理時に高抵抗金属層４の構成元素拡散で安定化
部材２の圧密体を汚染させることもない。
数配置されている安定化部材２の圧密体が個々に拡散障
壁層３で囲まれ、更に複数のインサイチュ線８も拡散障
壁管６の圧密体で囲まれ、安定化部材２は２重に拡散障
壁で囲まれることになるので、拡散熱処理時に安定化部
材２が汚染されることが防止され、更に、高抵抗金属層
４の存在により交流損失も低減した構造となるので、安
定性の高い、臨界電流密度が高く交流用として優れた特
徴がある。また、安定化部材２の圧密体が個々に拡散障
壁層で囲まれて高抵抗金属層４と分離されているので、
拡散熱処理時に高抵抗金属層４の構成元素拡散で安定化
部材２の圧密体を汚染させることもない。
次に、この発明の請求項２に記載した製造方法を、上
記と同様にNb3Sn化合物超電導線の製造に適用した場合
を例にして説明する。
記と同様にNb3Sn化合物超電導線の製造に適用した場合
を例にして説明する。
ここで説明する例が先に述べた例と異なるところは、
先の例において第５図に示したごとく被覆層９を形成し
て被覆複合線10を作製した後、さらにこれを複数本集合
して縮径加工を行う点である。
先の例において第５図に示したごとく被覆層９を形成し
て被覆複合線10を作製した後、さらにこれを複数本集合
して縮径加工を行う点である。
請求項２に記載した発明の例では、第５図に示した被
覆複合線10を作製した後、第７図に示すように拡散障壁
管12を内管、高抵抗金属管13を外管とする複管14内に、
複数本の被覆複合線10…を集合挿通してこれを縮径加工
し、さらに熱処理を施す。ここで、複管14を構成する拡
散障壁管12には、第３図に示した拡散障壁管６と同様に
TaあるいはNbなどからなる金属管が用いられ、高抵抗金
属管13には第２図に示した高抵抗層４と同様にCu−Ni,C
u−Ti,Cu−Al,Cu−Ca等の合金からなる材質のものが用
いられる。また、ここで行う縮径加工および熱処理も、
先の例で述べた加工および処理と同様にして行なわれ
る。
覆複合線10を作製した後、第７図に示すように拡散障壁
管12を内管、高抵抗金属管13を外管とする複管14内に、
複数本の被覆複合線10…を集合挿通してこれを縮径加工
し、さらに熱処理を施す。ここで、複管14を構成する拡
散障壁管12には、第３図に示した拡散障壁管６と同様に
TaあるいはNbなどからなる金属管が用いられ、高抵抗金
属管13には第２図に示した高抵抗層４と同様にCu−Ni,C
u−Ti,Cu−Al,Cu−Ca等の合金からなる材質のものが用
いられる。また、ここで行う縮径加工および熱処理も、
先の例で述べた加工および処理と同様にして行なわれ
る。
このような製造方法によれば、先に述べた例の超電導
線をさらに複数本集合した状態の高密度なものにするの
で、より臨界電流密度に優れた超電導線を作製すること
ができる。
線をさらに複数本集合した状態の高密度なものにするの
で、より臨界電流密度に優れた超電導線を作製すること
ができる。
なお、上記例では、本発明をNb3Sn系の超電導線の製
造方法に適用した例について説明したが、本発明はこれ
に限定されることなく、他に例えばV3Ga系等の化合物系
超電導線の製造方法に適用することもできる。
造方法に適用した例について説明したが、本発明はこれ
に限定されることなく、他に例えばV3Ga系等の化合物系
超電導線の製造方法に適用することもできる。
「実施例」 以下、この発明を実施例によりさらに具体的に説明す
る。
る。
上記の請求項１に記載した方法により超電導線を作製
した。
した。
まず、Cu−30wt％Nbの組成で直径100mmの棒状のイン
サイチュインゴットを溶製し、その中央部を穿孔して内
径75mmの円筒体とした後、これを外径110mm、内径105mm
の無酸素管に内挿した。
サイチュインゴットを溶製し、その中央部を穿孔して内
径75mmの円筒体とした後、これを外径110mm、内径105mm
の無酸素管に内挿した。
また、直径15mmの無酸素銅棒に外径17mm、内径16mmの
Nb管、外径20mm、内径18mmのCu−Ni管を順次外挿し、安
定化素体を多数作製した。
Nb管、外径20mm、内径18mmのCu−Ni管を順次外挿し、安
定化素体を多数作製した。
次に、上記安定化素体を217本集合して外径74mm、内
径70mmのTa管に挿通し、このTa管を上記インサイチュイ
ンゴットの円筒体内に挿通し、さらに全体に押出加工、
線引加工を施して0.32mmの線径にまで縮径してインサイ
チュ線とした。次いで、このインサイチュ線にツイスト
ピッチ15mmでツイスト加工を行い、さらに伸線加工を行
って線径0.30mmに縮径した。次いで、このインサイチュ
線の外周面上にホウフッ化スズ浴を用いた電気メッキ法
により厚さ８μｍの純スズ製の被覆層を形成した。
径70mmのTa管に挿通し、このTa管を上記インサイチュイ
ンゴットの円筒体内に挿通し、さらに全体に押出加工、
線引加工を施して0.32mmの線径にまで縮径してインサイ
チュ線とした。次いで、このインサイチュ線にツイスト
ピッチ15mmでツイスト加工を行い、さらに伸線加工を行
って線径0.30mmに縮径した。次いで、このインサイチュ
線の外周面上にホウフッ化スズ浴を用いた電気メッキ法
により厚さ８μｍの純スズ製の被覆層を形成した。
その後、このSn被覆層を形成したインサイチュ線に、
アルゴンガス雰囲気中において180℃で４日間、400℃で
２日間、550℃で５日間の熱処理を順次連続して行い、N
b3Snを生成させて超電導線を得た。
アルゴンガス雰囲気中において180℃で４日間、400℃で
２日間、550℃で５日間の熱処理を順次連続して行い、N
b3Snを生成させて超電導線を得た。
得られた超電導線をＸ線マイクロアナライザで観察し
たところ、インサイチュインゴット中に存在したNbフィ
ラメントは、拡散により供給されたSnとほぼ完全に反応
してNb3Snになっていた。また、超電導線中央部の複数
の安定化素体から構成された安定化銅（無酸素銅）部分
には、高抵抗層となるCu−Ni管中のNi元素の拡散混入に
よる汚染は見られなかった。
たところ、インサイチュインゴット中に存在したNbフィ
ラメントは、拡散により供給されたSnとほぼ完全に反応
してNb3Snになっていた。また、超電導線中央部の複数
の安定化素体から構成された安定化銅（無酸素銅）部分
には、高抵抗層となるCu−Ni管中のNi元素の拡散混入に
よる汚染は見られなかった。
さらに、この超電導線の臨界電流密度を測定したとこ
ろ、10Tの磁場中において4.2Kで、1.8×105（A/cm2）の
値が得られた。
ろ、10Tの磁場中において4.2Kで、1.8×105（A/cm2）の
値が得られた。
「発明の効果」 以上説明したように、本発明の請求項１に記載した製
造方法によれば、超電導体を形成するための材料層とな
るインサイチュ筒体と安定化部材とを一体にした後これ
に縮径加工等を行うので、内部に安定化部材からなる安
定化層を一体に備えているにもかかわらず、外径が小さ
く、よって軽量小型の超電導線を製造することができ
る。また、得られた超電導線はその内部に安定化層が一
体に組み込まれているので、該安定化層が補強材として
も作用することにより機械的強度に優れたものとなる。
次に、被覆複合線の内部のインサイチュ線内に複数配置
されている安定化部材の圧密体が個々に拡散障壁層で囲
まれ、更に複数のインサイチュ線も拡散障壁管の圧密体
で囲まれ、安定化部材は２重に拡散障壁で囲まれること
になるので、拡散熱処理時に安定化部材２が汚染される
ことが防止され、更に、高抵抗金属層の存在により交流
損失も低減した構造となるので、安定性の高い、臨界電
流密度が高く交流用として優れた特徴がある。また、安
定化部材の圧密体が個々に拡散障壁層で囲まれて高抵抗
金属層と分離されているので、拡散熱処理時に高抵抗金
属層の構成元素拡散で安定化部材の圧密体を汚染させる
こともない。
造方法によれば、超電導体を形成するための材料層とな
るインサイチュ筒体と安定化部材とを一体にした後これ
に縮径加工等を行うので、内部に安定化部材からなる安
定化層を一体に備えているにもかかわらず、外径が小さ
く、よって軽量小型の超電導線を製造することができ
る。また、得られた超電導線はその内部に安定化層が一
体に組み込まれているので、該安定化層が補強材として
も作用することにより機械的強度に優れたものとなる。
次に、被覆複合線の内部のインサイチュ線内に複数配置
されている安定化部材の圧密体が個々に拡散障壁層で囲
まれ、更に複数のインサイチュ線も拡散障壁管の圧密体
で囲まれ、安定化部材は２重に拡散障壁で囲まれること
になるので、拡散熱処理時に安定化部材２が汚染される
ことが防止され、更に、高抵抗金属層の存在により交流
損失も低減した構造となるので、安定性の高い、臨界電
流密度が高く交流用として優れた特徴がある。また、安
定化部材の圧密体が個々に拡散障壁層で囲まれて高抵抗
金属層と分離されているので、拡散熱処理時に高抵抗金
属層の構成元素拡散で安定化部材の圧密体を汚染させる
こともない。
また本発明の請求項２に記載した製造方法によれば、
請求項１に記載したごとく個々に超電導線となり得る線
材を複数集合して縮径し熱処理して全体を超電導線とす
るので、通電導体部分を高密度に備えたものにすること
ができ、よって臨界電流密度に優れた超電導線を作製す
ることができる。
請求項１に記載したごとく個々に超電導線となり得る線
材を複数集合して縮径し熱処理して全体を超電導線とす
るので、通電導体部分を高密度に備えたものにすること
ができ、よって臨界電流密度に優れた超電導線を作製す
ることができる。
第１図ないし第７図はこの発明の製造方法を説明するた
めの図であって、第１図はインサイチュ筒体の断面図、
第２図は安定化素体のの断面図、第３図は複合体の断面
図、第４図はインサイチュ線の断面図、第５図は被覆複
合線の断面図、第６図は得られた超電導線の断面図、第
７図は請求項２に記載した製造方法の説明図、第８図は
従来の化合物系超電導線の一例を示す断面図である。 １……インサイチュ筒体、２……安定化部材、 ３……拡散障壁層、４……高抵抗金属層、 ５……安定化素質体、６……拡散障壁管、 ７……複合体、８……インサイチュ線、 ９……被覆層、10……被覆複合線、 11……超電導線。
めの図であって、第１図はインサイチュ筒体の断面図、
第２図は安定化素体のの断面図、第３図は複合体の断面
図、第４図はインサイチュ線の断面図、第５図は被覆複
合線の断面図、第６図は得られた超電導線の断面図、第
７図は請求項２に記載した製造方法の説明図、第８図は
従来の化合物系超電導線の一例を示す断面図である。 １……インサイチュ筒体、２……安定化部材、 ３……拡散障壁層、４……高抵抗金属層、 ５……安定化素質体、６……拡散障壁管、 ７……複合体、８……インサイチュ線、 ９……被覆層、10……被覆複合線、 11……超電導線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 定方 伸行 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉 電線株式会社内 (72)発明者 斎藤 隆 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉 電線株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−252012（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−250506（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−7353（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】超電導金属間化合物を構成する２種以上の
金属元素のうち、少なくとも１つの元素からなる樹枝状
晶を基地の内部に配してなるインサイチュインゴットを
用意し、さらに該インサイチュインゴットを穿孔してイ
ンサイチュ筒体とし、 安定化部材の外周上に拡散障壁層、高抵抗金属層を順次
形成して安定化素体とし、 次に上記インサイチュ筒体内に拡散障壁管を挿通すると
ともに、該拡散障壁管内に上記安定化素体を複数本挿通
して複合体とし、次いで該複合体に縮径加工を施して、
インサイチュ筒体の圧密体の内部側に拡散障壁層を介し
て複数の安定化素体の圧密体を具備し、各安定化素体の
圧密体の内部に拡散障壁層に囲まれた安定化部材を具備
するインサイチュ線とし、 次いで該インサイチュ線の外周上に上記超電導金属間化
合物を構成する２種以上の金属元素のうち、残りの元素
からなる被覆層を形成して被覆複合線とし、その後熱処
理することを特徴とする化合物系超電導線の製造方法。 - 【請求項２】超電導金属間化合物を構成する２種以上の
金属元素のうち、少なくとも１つの元素からなる樹枝状
晶を基地の内部に配してなるインサイチュインゴットを
用意し、さらに該インサイチュインゴットを穿孔してイ
ンサイチュ筒体とし、 安定化部材の外周上に拡散障壁層、高抵抗金属層を順次
形成して安定化素体とし、 次に上記インサイチュ筒体内に拡散障壁管を挿通すると
ともに、該拡散障壁管内に上記安定化素体を複数本挿通
して複合体とし、次いで該複合体に縮径加工を施して、
インサイチュ筒体の圧密体の内部側に拡散障壁層を介し
て複数の安定化素体の圧密体を具備し、各安定化素体の
圧密体の内部に拡散障壁層に囲まれた安定化部材を具備
するインサイチュ線とし、 次いで該インサイチュ線の外周上に上記超電導金属間化
合物を構成する２種以上の金属元素のうち、残りの元素
からなる被覆層を形成して被覆複合線とし、次いで該被
覆複合線の複数本を、集合して縮径加工を行った後、熱
処理することを特徴とする化合物系超電導線の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63123361A JP2742422B2 (ja) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | 化合物系超電導線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63123361A JP2742422B2 (ja) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | 化合物系超電導線の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01294314A JPH01294314A (ja) | 1989-11-28 |
| JP2742422B2 true JP2742422B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=14858683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63123361A Expired - Lifetime JP2742422B2 (ja) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | 化合物系超電導線の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2742422B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60250506A (ja) * | 1984-05-28 | 1985-12-11 | 株式会社東芝 | 化合物系超電導線材 |
| JP2520877B2 (ja) * | 1986-04-24 | 1996-07-31 | 古河電気工業株式会社 | 化合物超電導線材の製造方法 |
| JPS637353A (ja) * | 1986-06-25 | 1988-01-13 | Fujikura Ltd | 繊維分散型超電導線の製造方法 |
-
1988
- 1988-05-20 JP JP63123361A patent/JP2742422B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01294314A (ja) | 1989-11-28 |
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Legal Events
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