JP2868966B2

JP2868966B2 - 超電導線材の製造方法

Info

Publication number: JP2868966B2
Application number: JP5053747A
Authority: JP
Inventors: 邦彦江川; 芳生久保; 貴之永井; 英興内川; 章志宮下; 弘子樋熊
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-09-11
Filing date: 1993-03-15
Publication date: 1999-03-10
Anticipated expiration: 2014-03-10
Also published as: JPH06139847A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複合ビレットを用いた
超電導線材の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電力損失無しに大電流を流したり、強磁
界を発生できる超電導の応用分野として、（１）発電
機、送電ケーブル、エネルギー貯蔵などの電力システム
の超電導化による省エネルギー開発、（２）核融合、Ｍ
ＨＤ発電などの新エネルギー開発、（３）高エネルギー
加速器、磁気浮上列車、電磁推進船、磁気分離、医療用
ＭＲＩなど高磁界を利用した新技術の開発、などがあ
る。このような超電導応用技術の発展のためには優れた
超電導線材技術の開発が必要不可欠であり、これまで
に、８および９Ｔ以下の磁界下ではＮｂＴｉ系合金線材
が、又、それ以上の高磁界下ではＮｂ₃ＳｎおよびＶ₃Ｇ
ａ系化合物線材が開発されている。これらの超電導線材
はその安定化のために、Ｃｕ等の抵抗率の小さな金属マ
トリックス中に数１０μｍ以下の径の超電導フィラメン
トが多数埋設され、しかもその超電導フィラメントは捻
られた構造を持っている。こうした超電導線材は極細多
芯線と呼ばれている。

【０００３】極細多芯線の実用化は加工性の良好な合金
系材料に始まった。以下、ＮｂＴｉ線の製造方法につい
て簡単に述べる。詳細は、例えば、刊行物｛超電導工学
（改訂版）、オーム社（１９８８）Ｐ．７４および材料
科学誌、２０（１９８３）Ｐ．８０｝に示されている。
即ち、ＮｂＴｉ合金を丸棒状に冷間加工する。この丸棒
をＣｕチューブ中に挿入し断面減少加工することで単芯
線を得る。この単芯線を適当な長さに裁断し、Ｃｕの容
器中に多数充填する。容器中の空気を排除し、蓋を溶接
して密封し複合ビレットを製造する。その後、押出し加
工と断面減少加工を繰り返すことで複合線を得る。尚、
大電流容量化するためには、得られた多数の複合線をＣ
ｕチューブ中に充填して断面減少加工すればよい。一般
に、ＮｂＴｉ合金線の臨界電流密度は強加工（断面減少
率１０⁴以上）と時効処理（熱処理温度３５０〜４５０
℃）の組み合わせにより大幅に増大するので、通常、多
重時効・冷間加工処理が施され、さらにツイスト加工す
ることで極細多芯線が得られている。

【０００４】次に化合物系材料の製造方法について説明
する。化合物系の超電導材料は合金系材料に比べ、臨界
温度（Ｔ_c）、上部臨界磁界（Ｂ_c2）共にかなり高いと
いう優れた特徴がある反面、極めて脆いという欠点を有
している。従って、化合物系超電導材料自身は加工性を
持たないため、この極細多芯線を得るための製造方法に
関して、さまざまのアイデアが出されてきた。現在、工
業的に確立されている製造方法は固相反応を利用したも
ので、主な方法として、例えば、刊行物｛超電導工学
（改訂版）、オーム社（１９８８）Ｐ．７４および材料
科学誌、２０（１９８３）Ｐ．８２｝に示されている、
ブロンズ法、チューブ法、内部拡散法、外部拡散法等が
ある。これらの方法において、Ｎｂの代わりにＶ、Ｓｎ
の代わりにＧａで置き換えればＮｂ₃ＳｎとＶ₃Ｇａとが
定性的に同等であるので、以下、Ｎｂ₃Ｓｎを例にし、
典型的な内部拡散法について簡単に説明する。

【０００５】即ち、Ｎｂ棒をＣｕチューブに挿入し、あ
る径まで断面減少加工をする。この単芯線を適当な長さ
に裁断し、Ｃｕの容器中に多数充填する。但し、中央部
にはＣｕ棒および多数のＣｕ線を配置しておく。容器中
の空気を排除し、蓋を溶接して密封し複合ビレットを得
る。これを押出し加工した後、中心のＣｕ部に機械的に
孔を空ける。この中空部にＳｎを挿入し、外側に、Ｔａ
やＮｂのチューブ、更にその外側にＣｕのチューブを被
覆し、断面減少加工する。尚、大電流容量化するために
は、得られた複合線を多数Ｃｕチューブ中に充填して断
面減少加工すればよい。最終径でツイスト加工した後、
熱処理を施す。この熱処理により、Ｓｎは周囲のＣｕ中
に拡散してＣｕをＣｕ−Ｓｎ合金に変え、更に、Ｎｂフ
ィラメントと反応し、この表面層もしくは全てがＮｂ₃
Ｓｎに変わり、Ｎｂ₃Ｓｎ系極細多芯線が得られる。こ
のように合金系、化合物系とも極細多芯線の製造方法は
工業的にも確立されつつあり、最近ではＮｂ₃Ｓｎ系化
合物に第３元素を添加することにより、１７Ｔ以上の高
磁界マグネットも実用化されている。

【０００６】しかしながら、これらの製造方法にも欠点
はある。線材作製上、最も重要な工程はＣｕ容器中に多
数のＣｕ、Ｃｕ／ＮｂＴｉ、または、Ｃｕ／Ｎｂ単芯線
を充填し、複合ビレットを製造する部分である。この工
程により、極細多芯線の形状がほぼ決定するため、この
工程の仕上がりの善し悪しが、線材の超電導特性を左右
すると言っても過言ではない。しかしながら、これまで
説明してきた従来の方法では、適当な長さに裁断された
数十から多い場合では千数百本のＣｕ、Ｃｕ／ＮｂＴ
ｉ、または、Ｃｕ／Ｎｂ単芯線を多数の人手によりＣｕ
容器に挿入することで複合ビレットを製造していた。こ
のため単芯線の直線性等の加工精度を満たすために多く
の人手と時間を要し、製造コストの増大につながってい
た。さらに、従来の方法では単芯線の充填密度には限界
があった。

【０００７】また、今後、超電導線のさらなる高性能化
の需要に答えるためには、線材の多芯化、超電導フィラ
メントの細線化等は重要課題である。このためには複合
ビレットの製造においてＣｕ容器中に充填する単芯線の
本数を増やすか、あるいは、複合化のプロセスを多数回
繰り返すことが必要となる。したがって、加工性の良さ
が望まれ、上記方法では限界があった。さらに、多芯化
は極細多芯線中の超電導フィラメント間の距離がこれま
で以上に短くなることを意味する。このため、超電導フ
ィラメント間の一部または大部分に物理的結合および近
接効果による超電導的結合を生じ交流損失が高くなり特
性を劣化させてしまう。従って、複合ビレットの製造に
おいてＣｕ容器中に単芯線を充填する方法以外の簡便な
方法が採用できれば、製造方法の簡便化、コストの低減
ばかりでなく、超電導特性の向上が計れる。

【０００８】そこで、特公昭５４―２２７５８号公報
に、改善された複合ビレットの製造方法が示されてい
る。即ち、縦方向に複数本の孔を開けた銅ブロックの複
数個を積み重ねたものに超電導材料棒を挿入した後、銅
ブロックの両端に銀蓋を当て、銅ブロック積層円周部を
真空中で電子ビーム溶接して押しだし用ビレットを製造
する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来法では、真空中での多数回の電子ビーム溶接が必要で
あり、製造工程が複雑になり製造コストが増大するこ
と、さらに、各銅ブロック同士の接触面が溶接時の融け
込み深さ（２ｍｍ）しかなく、その後の断面減少加工時
に断線が頻繁におこるという課題があった。

【００１０】

【００１１】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたもので、加工性が向上して歩留まりが良くなり、
さらに製造時間の短縮と製造コストの低減が達成できる
超電導線材の製造方法を得ることを目的とするものであ
る。

【００１２】

【００１３】また、容易な超電導線材の製造方法を得る
ことができる。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の超電導線材の製
造方法は、Ｃｕ基金属板に孔を空ける工程、この各金属
板の各孔が重なるように、複数枚の上記孔の開いたＣｕ
基金属板を支持容器に積層して積層体を得る工程、この
積層体の孔に熱処理により超電導体となる材料を充填す
る工程、上記支持容器内を排気密封して複合ビレットを
得る工程、上記複合ビレットを熱間加圧処理して支持容
器、積層体および充填材同士を密着させる工程、その後
に押出し加工する工程並びにその後に断面減少加工し、
熱処理して超電導体を得る工程を施すものである。

【００１７】本発明の別の発明の超電導線材の製造方法
は、Ｃｕ基金属板に孔を空ける工程、この各金属板の各
孔が重なるように、複数枚の上記孔の開いたＣｕ基金属
板を支持容器に積層して積層体を得る工程、この積層体
の孔に超電導体を充填する工程、上記支持容器内を排気
密封して複合ビレットを得る工程、上記複合ビレットを
熱間加圧処理して支持容器、積層体および充填材同士を
密着させる工程、その後に押出し加工する工程並びにそ
の後に断面減少加工する工程を施すものである。

【００１８】また、本発明において、熱間加圧処理する
工程の後、熱処理する前に、上記Ｃｕ基金属板とは化学
的に反応せず、上記支持容器を化学的に除去する工程を
施すものである。また、上記支持容器がＦｅまたはＮｉ
製であり、上記複合ビレットを塩酸に浸漬することによ
り支持容器を除去する。

【００１９】

【００２０】

【作用】本発明において、複合ビレットの製造が容易に
なり、しかも、複合ビレットの製造方法の変更および熱
間加圧処理を施すこと以外の線材化プロセスはそのまま
踏襲することで超電導線材を得ることが可能であり、従
来の装置を利用できると共に、製造時間の短縮および製
造コストの低減が達成できる。また、複合ビレットを熱
間加圧処理することにより支持体、積層体および充填材
（超電導体または熱処理により超電導体となる材料）同
士が密着するので、その後の断面減少加工時の断線が防
止できる。さらに、従来は六角棒の形状により詰め方が
限定されていたのに対し、本発明では自由に孔が開けら
れるので、複合ビレット設計の自由度が大幅に向上する
ため、最適設計した複合ビレットを加工することによ
り、また、複合ビレットは加工による断面形状の変化が
抑えられることにより従来よりも超電導特性の向上した
超電導線材が製造可能になった。

【００２１】また、複合ビレットを例えば熱間等方性加
圧処理等の熱間加圧処理することにより、支持容器、積
層体および充填材同士の密着性を向上させることになる
ので、その後のビレットの断面減少加工時の加工性がさ
らに向上する。即ち、複合ビレットの断面減少加工時の
加工度が大きく取れ、さらに製造時間の短縮が図られる
と共に、加工時の断線を防止することができて歩留まり
が良くなり、製造コストがさらに低減できる。

【００２２】また、支持容器分を除去するので、線材の
電流密度が増し特性が向上し、しかも化学的に支持容器
分を除去するのでプロセスが簡便化でき、製造時間の短
縮化と製造コストの低減が達成できる。

【００２３】

【００２４】

【実施例】

実施例１．ＮｂＴｉ合金を直径５．９ｍｍの丸棒状に冷
間加工する。この丸棒を３３７本作製しておく。次に、
直径１５９．８ｍｍ、厚さ５ｍｍの無酸素銅の円盤上の
直径１５４ｍｍ以下の領域に存在する３角格子（格子間
距離：７．８ｍｍ）の格子点に直径６．０ｍｍの孔を３
３７個、ＮＣボール盤により穿孔する。図１は、本発明
の一実施例に係わる孔を開けたＣｕ基金属板である無酸
素銅の円盤の平面図であり、図において、１はＣｕ基金
属板、２は孔である。この円盤を６０枚作製し、孔の位
置が合うように、外径１８０ｍｍ、内径１６０ｍｍの無
酸素銅の容器（支持容器）中に積層して積層体を得、そ
の孔に上述のＮｂＴｉ棒を挿入して充填する。図２は、
本発明の一実施例に係わる積層体にＮｂＴｉ棒を充填す
る状態を支持容器の一部を切り欠いて示す斜視図であ
り、３はＮｂＴｉ棒、４は支持容器である。最後に内部
を真空引きして蓋を溶接することで本発明の一実施例に
係わる複合ビレットを製造した。なお、６０枚重ねられ
た無酸素銅円盤へのＮｂＴｉ棒の挿入は容易であった。
なお、上記複合ビレットを用いて従来の方法でＮｂＴｉ
超電導線材を製造することができる。

【００２５】比較例１．ＮｂＴｉ合金を直径５．０ｍ
ｍ、長さ３３０ｍｍの丸棒状に冷間加工する。この丸棒
を７３本作製しておく。次に、直径７３ｍｍ、厚さ３０
ｍｍの無酸素銅に直径５．５ｍｍの孔を７３個穿孔す
る。この円盤を１１個作製し、孔の位置が合うように積
層して、その孔に上述のＮｂＴｉ棒を挿入した。この複
合銅ブロックの両端に無酸素銅の上板および底板を当
て、この積層円周部を真空中で電子ビーム溶接し、直径
７３ｍｍ、全長４００ｍｍの複合ビレットを作製した。
その後、複合ビレットを熱間で押し出し加工した後、断
面減少加工し、直径０．５２ｍｍのＮｂＴｉ超電導線材
を製造した。

【００２６】比較例２．ＮｂＴｉ合金を丸棒状に冷間加
工する。この丸棒をＣｕチューブ中に挿入し断面減少加
工することで、１辺４．５ｍｍの６角形の断面を持つ単
芯線（ＮｂＴｉの占積率：５３．７％）を得る。この単
芯線を３１３本作製しておく。次に、このＣｕ／ＮｂＴ
ｉ単芯線を外径１８０ｍｍ、内径１５６ｍｍの無酸素銅
の容器中に、３１３本細密充填し、更に充填密度を高め
るために、隙間に無酸素銅の細線を充填した。次に、内
部を真空引きして蓋を溶接した。

【００２７】実施例２．直径１５９．８ｍｍ、厚さ５ｍ
ｍの無酸素銅の円盤上の直径７９ｍｍ以上１５４ｍｍ以
下の領域に存在する３角格子（格子間距離：７．８ｍ
ｍ）の格子点に直径６．０ｍｍの孔を２４６個、ＮＣボ
ール盤により穿孔した。図３は、本発明の他の実施例に
係わる孔を開けたＣｕ基金属板である無酸素銅の円盤の
平面図である。実施例１と同様に、この円盤を６０枚、
孔の位置が合うように、外径１８０ｍｍ、内径１６０ｍ
ｍの無酸素銅の容器中に挿入した。次に、直径５．９ｍ
ｍのＮｂ棒をその孔に２４６本充填し、最後に内部を真
空引きして蓋を溶接することで複合ビレットを製造し
た。なお、無酸素銅円盤へのＮｂ棒の挿入は容易であっ
た。上記のようにして得られた複合ビレットを５０ｍｍ
の径に押出し加工し、両端を切断した。この外周部を切
削し、中央の銅の部分に１９ｍｍの径の孔をドリルで空
け、そこに１８．８ｍｍのＳｎ棒を挿入して、９．８ｍ
ｍまで引抜き加工を行なった。表面を洗浄した後に、こ
の外側に外径１１ｍｍ、内径１０ｍｍのＳｎの拡散バリ
ヤとなるＴａチューブ、更にその外側に外径１６ｍｍ、
内径１１．２ｍｍの安定化のための無酸素銅チューブを
かぶせ、最終０．２ｍｍの径まで引き抜き加工を行なっ
た。加工性は極めて良好であった。得られた線材を窒素
ガス雰囲気中、６００〜７５０℃で３０〜２００時間熱
処理を行なった。得られた線材の仕様を表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】比較例３．外径１８０ｍｍ、内径１５６ｍ
ｍの無酸素銅の容器中に、１辺４．５ｍｍの６角形の断
面の無酸素銅の棒を中央部に９１本、同じ寸法の銅被覆
Ｎｂ単芯線（Ｎｂの占積率：５３．７％）をその周囲に
２２２本細密充填し、更に充填密度を高めるために、隙
間に無酸素銅の細線を充填した。次に、内部を真空引き
して蓋を溶接した。上記のようにして得られた複合ビレ
ットを５０ｍｍの径に押出し加工し、両端を切断した。
この外周部を切削し、中央の銅の部分に１９ｍｍの径の
孔をドリルで空け、そこに１８．８ｍｍのＳｎ棒を挿入
して、９．８ｍｍまで引抜き加工を行なった。その後、
実施例２と同様のプロセスで、最終０．２ｍｍの径の超
電導線材を製造した。得られた線材の仕様を表１に示
す。

【００３０】実施例３．直径１５９．８ｍｍ、厚さ５ｍ
ｍの無酸素銅の円盤上の直径７９ｍｍ以上１５１ｍｍ以
下の領域に同心円上に直径６．０ｍｍの孔を２３２個
（平均間隔：８．６ｍｍ）、ＮＣボール盤により穿孔す
る。図４は、本発明のさらに他の実施例に係わる孔を開
けたＣｕ基金属板である無酸素銅の円盤の平面図であ
る。この円盤を６０枚、孔の位置が合うように、外径１
８０ｍｍ、内径１６０ｍｍの無酸素銅の容器中に挿入し
た。次に、直径５．９ｍｍのＮｂ棒を上述の孔に充填
し、最後に内部を真空引きして蓋を溶接することで複合
ビレットを製造した。なお、無酸素銅円盤へのＮｂ棒の
挿入は容易であった。この複合ビレットを実施例２と同
様なプロセスにより加工を行い、最終線径０．２ｍｍの
Ｎｂ₃Ｓｎ超電導線材を製造した。得られた線材の仕様
を表１に示すように、従来よりも更にＮｂ₃Ｓｎフィラ
メントの平均間隔の大きな線材が得られた。

【００３１】実施例４．実施例３と同様に、直径１５
９．８ｍｍ、厚さ５ｍｍの無酸素銅の円盤上に直径６．
０ｍｍの孔を２３２個、ＮＣボール盤により穿孔し、こ
の円盤を６０枚、孔の位置が合うように、外径１８０ｍ
ｍ、内径１６０ｍｍの無酸素銅の容器中に挿入した。次
に、直径５．９ｍｍのＮｂ棒を上述の孔に充填し、最後
に内部を真空引きして蓋を溶接することで複合ビレット
を製造した。その後、この複合ビレットに圧力２ｔｏｎ
／ｃｍ²、温度６００℃の条件で、２時間、ＨＩＰ（熱
間等方性加圧）処理を施した。この処理によりビレット
の外径は１７９ｍｍとなり、全長は約１ｍｍ減少した。
この複合ビレットを実施例２および３と同様なプロセス
により加工を行い、最終線径０．２ｍｍのＮｂ₃Ｓｎ超
電導線材を製造した。

【００３２】実施例５．実施例３および４と同様に、直
径１５９．８ｍｍ、厚さ５ｍｍの無酸素銅の円盤上に直
径６．０ｍｍの孔を２３２個、ＮＣボール盤により穿孔
し、この円盤を６０枚、孔の位置が合うように、外径１
８０ｍｍ、内径１６０ｍｍの純鉄製の容器中に挿入し
た。次に、直径５．９ｍｍのＮｂ棒を上述の孔に充填
し、最後に内部を真空引きして蓋を溶接することで複合
ビレットを製造した。その後、この複合ビレットに実施
例４と同様に、ＨＩＰ（熱間等方性加圧）処理を施した
後、実施例２、３および４と同様に、５０ｍｍの計に押
し出し加工した。次に、このビレットを１規定の塩酸中
に浸漬し、外周の純鉄製容器部分を溶解した。純鉄の溶
解は極めて容易であった。その後、実施例２、３および
４と同様に、中央の銅の部分に孔を開け、Ｓｎ棒を挿入
して、引き抜き加工を行った後、外側にＴａチューブ、
無酸素銅チューブをかぶせ、最終線径０．２ｍｍまで引
き抜き加工を行い、得られた線材に熱処理加工を施すこ
とでＮｂ₃Ｓｎ超電導線材を製造した。得られた線材の
仕様は表１の実施例３とほぼ同様であった。

【００３３】上記実施例に示したように、複合ビレット
を製造する方法として、従来の単芯線を無酸素銅容器中
に多数挿入する方法に代えて、ＮｂまたはＮｂＴｉ棒を
無酸素銅容器中に組み立てられた複数枚の無酸素銅円盤
（積層体）の孔に挿入するプロセスを採用することで、
従来必要であった、銅被覆ＮｂまたはＮｂＴｉ単芯線を
製造するプロセスと、充填密度を高めるために、隙間に
無酸素銅の細線を充填するプロセスとを省略することが
できプロセスが大幅に簡便化できた。これにより、製造
時間の短縮化が図られ、製造コストの低減も達成でき
た。

【００３４】さらに、排気密封された複合ビレットに例
えばＨＩＰ処理等の熱間加圧処理を施すことは、処理に
よるビレットサイズの変化から解るように、無酸素銅容
器、無酸素銅円盤（積層体）および充填されたＮｂ棒同
士の密着性を向上させることになるので、その後のビレ
ットの断面減少加工時の加工性がさらに向上する。即
ち、複合ビレットの断面減少加工時の加工度が大きくと
れ、さらに製造時間の短縮が図られると共に、加工時の
断線率がほぼ零にまで向上するので歩留まりが向上し、
製造コストがさらに低減できた。

【００３５】また、実施例２、３および４で示したよう
に、線材の電流密度を増す為に行う押し出し加工後の複
合ビレットの両端部分の切断工程、外周部の切削工程の
代わりに、Ｃｕ基金属板とは化学的に反応せず、上記支
持容器を化学的に除去できれば、プロセスが簡略化で
き、さらに製造時間の短縮が図られ、製造コストの低減
も達成できる。そこで、支持容器として純鉄を用いて複
合ビレットを製造し、それを押し出し加工後、塩酸に浸
漬すると、積層体の無酸素銅円盤を損なうことなく、純
鉄容器部分を溶解することができた。

【００３６】また、本発明に係わる複合ビレット内のＣ
ｕ基マトリックス中にＮｂまたはＮｂＴｉフィラメント
が丸棒状に埋設しているため、後述するが、上記複合ビ
レットを用いて超電導線材を製造した場合、断面減少加
工によってもフィラメントの断面形状変化を最小限に抑
えることができ、従来のような断面減少加工によるフィ
ラメントの変形が防止され、したがって、従来と同じフ
ィラメント占積率でも、生成される超電導フィラメント
の有効間隔が広がり、交流損失の低減というメリットも
生じた。

【００３７】また、この方法では無酸素銅円盤に空ける
孔の形状、分布状態を自由に設定できるため、複合ビレ
ットの設計の自由度が大きく向上し、後述するが、本発
明に係わる複合ビレットを用いて超電導線材を製造した
場合、断面形状を最適設計することにより、生成される
超電導のフィラメントの有効間隔を広げることが可能と
なり、交流損失の低減というメリットも生じた。

【００３８】上記実施例と比較例を比較すると、本発明
に係わる複合ビレットを用いても従来のビレットと同様
な加工を施すことで超電導線が得られることがわかる。
図５および図６は各々実施例２および比較例３により得
られたＮｂ₃Ｓｎ超電導線の一部断面図であり、図にお
いて、５はＣｕマトリックス、６はＮｂ₃Ｓｎフィラメ
ントである。上図より、従来の比較例３の場合では、断
面減少加工によりフィラメントが大きな変形を受けてい
るのに対し、実施例２の場合、加工によるフィラメント
の断面形状変化が最小限に抑えられていることがわか
る。

【００３９】一般に、超電導線材の線径を細くしていく
と超電導フィラメント間の距離が非常に短くなるだけで
なく、上述したように加工によりフィラメントの断面形
状に変形を生じる。このため超電導フィラメント間の一
部または大部分に物理的結合および近接効果による超電
導的結合を生じ、電気的特性から求められる有効フィラ
メント径は実際のフィラメント径より大きくなり、交流
損失が大きくなるという問題点も生じる。表２に得られ
た超電導線材の平均フィラメント径および間隔と有効フ
ィラメント径の実測値を示す。

【００４０】

【表２】

【００４１】表２に示されるように、有効フィラメント
径は、従来の方法による比較例３の値に対し、実施例２
では５８％、実施例３では４２％にそれぞれ細くするこ
とができた。これは、実施例２の場合、図５に示したよ
うに、複合ビレット内のＣｕ基マトリックス中にＮｂフ
ィラメントが丸棒状に埋設されているため、加工による
断面形状の変化が最小限に抑えられたことによる。ま
た、実施例３ではビレット構成を最適設計したことによ
る。即ち、臨界電流が大きく取れ、かつ交流損失の低減
が計れるように、適宜孔を空けるのである。このため比
較例に対し実施例では大幅な交流損失の低減が達成され
た。また、得られた３種類の超電導線材の４．２Ｋにお
ける臨界電流の磁界依存性を測定した結果、有意差は認
められなかった。

【００４２】なお、本発明において、Ｃｕ基金属、Ｎｂ
ないしＶ基金属及びＳｎないしＧａ基金属のうち少なく
とも１つに、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｈ
ｆ、Ｚｒ、Ｗ、Ｍｏで代表される元素、あるいは、その
うち少なくとも１種類以上の元素が含まれている合金を
添加することでＪ_cを向上させる事は可能で、本発明は
こうした元素添加を妨げるものではない。

【００４３】本発明に係わるＣｕ基金属板として、純Ｃ
ｕ並びにＣｕとＳｎ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｉお
よびＡｌの内の少なくとも一種とから成るＣｕ基合金が
用いられる。

【００４４】本発明に係わるＣｕ基金属板に充填され、
熱処理により超電導体となる材料および超電導体とし
て、純Ｎｂ、純Ｖ、並びにＮｂまたはＶとＴｉ、Ｔａ、
Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、Ｍｏの内の少なくとも一種とから成る
ＮｂまたはＶ基金属材が用いられる。

【００４５】さらに、本発明において、Ｃｕ基金属容器
および円盤の形状、Ｃｕ基金属円盤に挿入するＮｂまた
はＶ基金属材の本数、形状等は特に限定されるものでは
ない。

【００４６】また、本発明において、Ｃｕ基金属板への
穿孔はＮＣボール盤により行ったが、Ｃｕ基金属板の厚
みを１ｍｍ程度に薄くし、パンチ抜きによる穿孔も可能
であるが、上記板の孔開け加工にとって、Ｃｕ基金属板
の厚みが、孔の径の３倍以下であるのが望ましい。

【００４７】本発明に係わる支持容器として、純Ｃｕ、
ＣｕとＳｎ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｇｅ、ＳｉおよびＡｌ
の内の少なくとも一種とから成るＣｕ基合金、並びにス
テンレススチールやカーボンのようなＣｕの融点以下で
Ｃｕと殆ど反応しない材料の金型が用いられる。さら
に、支持容器として、上記加工を損なうことの無い延性
を有し、しかもＣｕ基金属板とは反応せずに化学的に除
去できるようなものを選べば、押し出し加工後の複合ビ
レットの両端部分の切断工程、外周部の切削工程の代わ
りに、支持容器を化学的に容易に除去することができ、
プロセスが簡略化でき、さらに製造時間の短縮が図ら
れ、製造コストの低減も達成できる。そこで、支持容器
としては、例えばＦｅおよびＮｉ等のＣｕよりイオン化
傾向の大きい金属が用いられ、酸処理により除去され
る。

【００４８】本発明により製造した複合ビレットに断面
減少加工を施した複合体（単モジュール材）を製造し、
この単モジュール材を多数本、Ｃｕ基金属に挿入後、断
面減少加工、熱処理することで多モジュール線を製造で
きる。このプロセスを繰り返すことで超極細多芯超電導
線材を製造することが可能である。

【００４９】また、本発明において、本発明により製造
した複合ビレットを用いたＮｂ₃Ｓｎ超電導線材の製造
方法として内部拡散法による場合のみを示したが、従来
行われているその他の方法によっても、Ｎｂ₃Ｓｎ超電
導線材を製造できることはいうまでもない。

【００５０】

【００５１】

【発明の効果】本発明は、Ｃｕ基金属板に孔を空ける工
程、この各金属板の各孔が重なるように、複数枚の上記
孔の開いたＣｕ基金属板を支持容器に積層して積層体を
得る工程、この積層体の孔に熱処理により超電導体とな
る材料を充填する工程、上記支持容器内を排気密封して
複合ビレットを得る工程、上記複合ビレットを熱間加圧
処理して支持容器、積層体および充填材同士を密着させ
る工程、その後に押出し加工する工程並びにその後に断
面減少加工し、熱処理して超電導体を得る工程を施すこ
とにより、また、Ｃｕ基金属板に孔を空ける工程、この
各金属板の各孔が重なるように、複数枚の上記孔の開い
たＣｕ基金属板を支持容器に積層して積層体を得る工
程、この積層体の孔に超電導体を充填する工程、上記支
持容器内を排気密封して複合ビレットを得る工程、上記
複合ビレットを熱間加圧処理して支持容器、積層体およ
び充填材同士を密着させる工程、その後に押出し加工す
る工程並びにその後に断面減少加工する工程を施すこと
により、加工性が向上して歩留まりが良くなり、さらに
製造時間の短縮と製造コストの低減が達成できる超電導
線材の製造方法を得ることができる。

【００５２】また、熱間加圧処理する工程の後、熱処理
する前に、上記Ｃｕ基金属板とは化学的に反応せず、上
記支持容器を化学的に除去する工程を施すことにより、
さらに製造時間の短縮と製造コストの低減が達成でき、
さらに超電導特性の向上した超電導線材の製造方法を得
ることができる。また、上記支持容器がＦｅまたはＮｉ
製であり、上記複合ビレットを塩酸に浸漬することによ
り支持容器を除去することができる。

【００５３】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の孔を開けたＣｕ基金属板の平面図
である。

【図２】実施例１の積層体にＮｂＴｉ棒を充填した状
態を支持容器の一部を切り欠いて示す斜視図である。

【図３】実施例２の孔を開けたＣｕ基金属板の平面図
である。

【図４】実施例３の孔を開けたＣｕ基金属板の平面図
である。

【図５】実施例２により得られたＮｂ₃Ｓｎ超電導線
の一部断面図である。

【図６】比較例３により得られたＮｂ₃Ｓｎ超電導線
の一部断面図である。

【符号の説明】

１Ｃｕ基金属板、２孔、３ＮｂＴｉ
棒、４支持容器、５Ｃｕマトリックス、６
Ｎｂ₃Ｓｎフィラメント。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者内川英興尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社材料デバイス研究所内 (72)発明者宮下章志尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社材料デバイス研究所内 (72)発明者樋熊弘子尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社材料デバイス研究所内 (56)参考文献特開昭49−1193（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−27130（ＪＰ，Ａ) 特開昭48−75190（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−292527（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01B 13/00 563 H01B 12/10 H01B 19/00 B21F

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃｕ基金属板に孔を空ける工程、この各
金属板の各孔が重なるように、複数枚の上記孔の開いた
Ｃｕ基金属板を支持容器に積層して積層体を得る工程、
この積層体の孔に熱処理により超電導体となる材料を充
填する工程、上記支持容器内を排気密封して複合ビレッ
トを得る工程、上記複合ビレットを熱間加圧処理して支
持容器、積層体および充填材同士を密着させる工程、そ
の後に押出し加工する工程並びにその後に断面減少加工
し、熱処理して超電導体を得る工程を施す超電導線材の
製造方法。
【請求項２】Ｃｕ基金属板に孔を空ける工程、この各
金属板の各孔が重なるように、複数枚の上記孔の開いた
Ｃｕ基金属板を支持容器に積層して積層体を得る工程、
この積層体の孔に超電導体を充填する工程、上記支持容
器内を排気密封して複合ビレットを得る工程、上記複合
ビレットを熱間加圧処理して支持容器、積層体および充
填材同士を密着させる工程、その後に押出し加工する工
程並びにその後に断面減少加工する工程を施す超電導線
材の製造方法。
【請求項３】特許請求の範囲第１項に記載のものにお
いて、熱間加圧処理する工程の後、熱処理する前に、上
記Ｃｕ基金属板とは化学的に反応せず、上記支持容器を
化学的に除去する工程を施すことを特徴とする超電導線
材の製造方法。
【請求項４】特許請求の範囲第３項に記載のものにお
いて、上記支持容器がＦｅまたはＮｉ製であり、上記複
合ビレットを塩酸に浸漬することにより支持容器を除去
することを特徴とする超電導線材の製造方法。