JPH01232613A - 化合物超電導線の製造方法 - Google Patents
化合物超電導線の製造方法Info
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- JPH01232613A JPH01232613A JP63058944A JP5894488A JPH01232613A JP H01232613 A JPH01232613 A JP H01232613A JP 63058944 A JP63058944 A JP 63058944A JP 5894488 A JP5894488 A JP 5894488A JP H01232613 A JPH01232613 A JP H01232613A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(技術分野)
この発明は、N b 3 S n系化合物超電導線の製
造方法に関するものである。さらに詳しくは、この発明
は、Cu系マトリックス中にNb3Sn系化合物のフィ
ラメントが分散してなるNb5S口系化合物超電導線を
、Snのポールアップ現象およびダレ落ち現象を生じさ
せることなく製造するN b 3 S n系化合物超電
導線の製造方法に関するものである。
造方法に関するものである。さらに詳しくは、この発明
は、Cu系マトリックス中にNb3Sn系化合物のフィ
ラメントが分散してなるNb5S口系化合物超電導線を
、Snのポールアップ現象およびダレ落ち現象を生じさ
せることなく製造するN b 3 S n系化合物超電
導線の製造方法に関するものである。
(背景技術)
N b U S n系化合物の超電導線は、臨界2品度
、臨界磁界、臨界電流等の超電導特性が1量れているこ
とから高磁界発生用マグネット巻線等として実用化され
てきている。
、臨界磁界、臨界電流等の超電導特性が1量れているこ
とから高磁界発生用マグネット巻線等として実用化され
てきている。
また、その超電導線の#1造としては、磁気的な不安定
性を防ぐために高磁界下での臨界電流密度に優れたもの
として、繊維状のN b 3S n系1ヒ合物を常電導
金属マトリックスに分散させたちのが知られてもいる。
性を防ぐために高磁界下での臨界電流密度に優れたもの
として、繊維状のN b 3S n系1ヒ合物を常電導
金属マトリックスに分散させたちのが知られてもいる。
たとえばこの従来の超電導線は、第3図に示すような円
形断面横道を有している。Cu、 ′iたはCu−Sn
合金のマトリックス(ア)の中に、厚さ0.1μ陽、幅
1μm、長さ数■から数+rn程度の不規則なリボン状
の繊維状N b 3S nフイシンる。
形断面横道を有している。Cu、 ′iたはCu−Sn
合金のマトリックス(ア)の中に、厚さ0.1μ陽、幅
1μm、長さ数■から数+rn程度の不規則なリボン状
の繊維状N b 3S nフイシンる。
この超電導線は、次のような方法により製造することが
知られている。
知られている。
ずなわち、まずNbとCuを溶解してCu−Nb合金の
インゴットとして、Nbが15〜40at%のCu−N
b複合素材を作る。このCu−Nb複合素材は、Cuマ
トリックス中にNbが粒状晶あるいは樹枝状晶として析
出した状態となっており、NbはCuにほとんど固溶さ
れていない状態にある。このCu−Nbの混合複合素材
は、CU粉とNb粉を用いての粉末冶金的方法によって
も製造することができる。
インゴットとして、Nbが15〜40at%のCu−N
b複合素材を作る。このCu−Nb複合素材は、Cuマ
トリックス中にNbが粒状晶あるいは樹枝状晶として析
出した状態となっており、NbはCuにほとんど固溶さ
れていない状態にある。このCu−Nbの混合複合素材
は、CU粉とNb粉を用いての粉末冶金的方法によって
も製造することができる。
次に、このCu−Nb複合素材を減面加工により伸線し
、Cu−Nb′Fi合素材中のNb析出物が繊維状に引
き仲ばされたCu−Nb複合材料線を形成する。なお、
この際、減面加工におけるCu−Nb複合素材とダイス
との焼き付けを防止するために、Cu−Nb複合素材に
Cu外被を形成したのぢ減面加工を行うことが有利であ
ることも知られている。
、Cu−Nb′Fi合素材中のNb析出物が繊維状に引
き仲ばされたCu−Nb複合材料線を形成する。なお、
この際、減面加工におけるCu−Nb複合素材とダイス
との焼き付けを防止するために、Cu−Nb複合素材に
Cu外被を形成したのぢ減面加工を行うことが有利であ
ることも知られている。
このようにして得たCu−Nb複合材料線にSnを被覆
し、500〜800°Cの温度で熱拡散処理を行う、こ
れにより、第3図に示したように、SnをCu−Nb複
合材料線の内部に拡散させ、繊維状のNbと反応させて
、フィラメント状のN b 3S n化合物超電導体(
イ)をCu系71−リックス(ア)中に形成する。
し、500〜800°Cの温度で熱拡散処理を行う、こ
れにより、第3図に示したように、SnをCu−Nb複
合材料線の内部に拡散させ、繊維状のNbと反応させて
、フィラメント状のN b 3S n化合物超電導体(
イ)をCu系71−リックス(ア)中に形成する。
しかしながら、以上のような従来の製造方法によると、
熱拡散処理中にCu−Nb複合材料線表面のSnが溶融
し、局所的に球状に集まるいわゆるポールアップ現象や
、さらには溶融したSnのダレ落ち現象が発生する。こ
れらの現象が生じると、N b 3S n化合物超電導
体を形成するのに必要なSnが不足したところでは所望
の超電導特性が得られず、一方、Snが過剰に存在した
ところでは得られた超電導線が非常に脆くなり、機械的
強度が低下するという問題が生じる。
熱拡散処理中にCu−Nb複合材料線表面のSnが溶融
し、局所的に球状に集まるいわゆるポールアップ現象や
、さらには溶融したSnのダレ落ち現象が発生する。こ
れらの現象が生じると、N b 3S n化合物超電導
体を形成するのに必要なSnが不足したところでは所望
の超電導特性が得られず、一方、Snが過剰に存在した
ところでは得られた超電導線が非常に脆くなり、機械的
強度が低下するという問題が生じる。
このような問題に対処するなめに、熱拡散処理に先だっ
てSn表面を酸化させる方法が知られているが、この方
法によれば、熱拡散処理中のSnのポールアップ現象は
防止できるが、ダレ落ち現象を防止することはできない
。
てSn表面を酸化させる方法が知られているが、この方
法によれば、熱拡散処理中のSnのポールアップ現象は
防止できるが、ダレ落ち現象を防止することはできない
。
また、たとえば、特開昭59−163712号公報に示
されているように、Snの融点よりも高い軟化点を有す
る合成樹脂を主成分とした耐熱性塗料をSn外被上に施
したのち熱拡散処理をする方法も提案されている。しか
しながら、この方法の場合には、熱拡散処理時に耐熱性
塗料とSnとが反応するので、得られる超電導線の超電
導特性が低下してしまうことになる。
されているように、Snの融点よりも高い軟化点を有す
る合成樹脂を主成分とした耐熱性塗料をSn外被上に施
したのち熱拡散処理をする方法も提案されている。しか
しながら、この方法の場合には、熱拡散処理時に耐熱性
塗料とSnとが反応するので、得られる超電導線の超電
導特性が低下してしまうことになる。
そこで、S rrのポールアップ現象およびダレ落ち現
象を生じさせることなく、Cu系マトリックス中にNb
3Sn系化合物のフィラメントを均一に、かつ効果的に
分散させることのできるN b 3S n系1ヒ合物超
電導線の製造方法の実現が望まれていた。
象を生じさせることなく、Cu系マトリックス中にNb
3Sn系化合物のフィラメントを均一に、かつ効果的に
分散させることのできるN b 3S n系1ヒ合物超
電導線の製造方法の実現が望まれていた。
(発明の目的)
この発明は、以上の通りの従来技術の問題点を解決しよ
うとするものであって、Snのポールアップ現象及びダ
レ落ち現象を生じさせることなく、超電導特性および機
械的強度に優れたCu系マトリックス中にN b sS
n系化合物のフィラメントが分散してなるN b 3
S n系1ヒ合物超電導線の製造方法を提供することを
目的としている。
うとするものであって、Snのポールアップ現象及びダ
レ落ち現象を生じさせることなく、超電導特性および機
械的強度に優れたCu系マトリックス中にN b sS
n系化合物のフィラメントが分散してなるN b 3
S n系1ヒ合物超電導線の製造方法を提供することを
目的としている。
(発明の開示)
この発明の製造方法は、上記の目的を実現するため、C
u−Nb系複合材料線上に、Sn層とCu層とを少なく
とも一層ずつ被覆し、次いで熱拡散処理することを特徴
としている。
u−Nb系複合材料線上に、Sn層とCu層とを少なく
とも一層ずつ被覆し、次いで熱拡散処理することを特徴
としている。
この発明の製造方法においては、従来のようにCu−N
b系複合材料線の表面に単にSn層を形成した後に熱拡
散処理するのではなく、Cu−Nb系複合材料線−Eに
、Sn層とCu層とを少なくとも一層ずつ交互に被覆し
、その後に熱拡散処理を行うもので、熱拡散処理中のS
nのボールア・ノブ現象並びにダレ落ち現象を有効に防
止することができる。その理由については次のように考
えることができる。
b系複合材料線の表面に単にSn層を形成した後に熱拡
散処理するのではなく、Cu−Nb系複合材料線−Eに
、Sn層とCu層とを少なくとも一層ずつ交互に被覆し
、その後に熱拡散処理を行うもので、熱拡散処理中のS
nのボールア・ノブ現象並びにダレ落ち現象を有効に防
止することができる。その理由については次のように考
えることができる。
すなわち、Sn層上にさらにCu層を被覆したのち熱拡
散処理を行うこの発明の方法においては、熱拡散処理時
にSnの融点を越えるとSnは溶融するが、融点が10
83℃と高いCu層は溶融しない、このため、溶融した
Sn層は末?8融のCu層に挾持されることになるので
Sn層のポールアップ現象ならびにダレ落ち現象が防止
される。また、熱拡散処理が相当程度進行した状態にあ
っては、SnとCuとが反応して5n−Cuの金属間化
合物が生じ、その金属間化合物の固層と液層との共存状
態になるが、この液層の金属間化合物の粘度は溶融状態
の純Snの粘度よりも高いので、この場合においてもポ
ールアップ現象ならびにダレ落ち現象を防止することが
できる。
散処理を行うこの発明の方法においては、熱拡散処理時
にSnの融点を越えるとSnは溶融するが、融点が10
83℃と高いCu層は溶融しない、このため、溶融した
Sn層は末?8融のCu層に挾持されることになるので
Sn層のポールアップ現象ならびにダレ落ち現象が防止
される。また、熱拡散処理が相当程度進行した状態にあ
っては、SnとCuとが反応して5n−Cuの金属間化
合物が生じ、その金属間化合物の固層と液層との共存状
態になるが、この液層の金属間化合物の粘度は溶融状態
の純Snの粘度よりも高いので、この場合においてもポ
ールアップ現象ならびにダレ落ち現象を防止することが
できる。
たとえば以上のようにそのメカニズムを推定することの
できるこの発明の方法においては、Cu−Nb系複合材
料線上にSn層とCu層とを少なくとも一層ずつ被覆す
るが、この場合、たとえば第1図に示す断面図のように
、Cu−Nb系複合材料線(4)上にSn層(5)およ
びCu層(6)を少なくとも一層ずつ被覆する。第2図
に示す断面図のように、Cu−Nb系複合材料線(4)
上にSn層(5)およびCu層(6)を交互に最外層が
CuNJとなるように多層積層することもできる。
できるこの発明の方法においては、Cu−Nb系複合材
料線上にSn層とCu層とを少なくとも一層ずつ被覆す
るが、この場合、たとえば第1図に示す断面図のように
、Cu−Nb系複合材料線(4)上にSn層(5)およ
びCu層(6)を少なくとも一層ずつ被覆する。第2図
に示す断面図のように、Cu−Nb系複合材料線(4)
上にSn層(5)およびCu層(6)を交互に最外層が
CuNJとなるように多層積層することもできる。
ここで、積層するそれぞれのSn層(5)、Cu層(6
)の厚さは、Cu−Nb系複合材料線中のNb含有量、
Cu−Nb系複合材料線上に積層する層数等に応じて適
宜定めることができる。
)の厚さは、Cu−Nb系複合材料線中のNb含有量、
Cu−Nb系複合材料線上に積層する層数等に応じて適
宜定めることができる。
Sn層およびCu層を多重積層する場合、特にその暦数
に上限はないが、積層工程の便宜上過度に多層とする必
要はない。
に上限はないが、積層工程の便宜上過度に多層とする必
要はない。
また、Sn層、Cu層それぞれの形成方法は所定の厚さ
の層を均一に形成できるものであれば特に制限はなく、
たとえば、電気めっきにより形成することができる。
の層を均一に形成できるものであれば特に制限はなく、
たとえば、電気めっきにより形成することができる。
Cu−Nb系複合材料線(4)としては、従来のN b
3S n系化合物超電導線の製造方法において使用す
るCu−Nb系複合材料線と同様のものを使用すること
ができる。Cu系マトリックス中に繊維状のNbが分散
している線材であれば、その種類に特段の制限はない、
また、Cu−Nb系複合材料線の製造の伸線工程におけ
る焼き付は防止のため、Cu層を被覆したCu−Nb系
複合素材に伸線工程を繕して製造したものを用いるのが
有利であり、第1図および第2図に示したように、Cu
−Nb系複合材料線(4)としては外被としてCu層(
3)を有するものが好ましく用いられる。
3S n系化合物超電導線の製造方法において使用す
るCu−Nb系複合材料線と同様のものを使用すること
ができる。Cu系マトリックス中に繊維状のNbが分散
している線材であれば、その種類に特段の制限はない、
また、Cu−Nb系複合材料線の製造の伸線工程におけ
る焼き付は防止のため、Cu層を被覆したCu−Nb系
複合素材に伸線工程を繕して製造したものを用いるのが
有利であり、第1図および第2図に示したように、Cu
−Nb系複合材料線(4)としては外被としてCu層(
3)を有するものが好ましく用いられる。
また、この発明の方法は、電磁気的安定化を図るために
中心部にAI、Cu等の安定1ヒ材をNb。
中心部にAI、Cu等の安定1ヒ材をNb。
′ra等の拡散障壁とともに内蔵させてもよい。
Nb−Sn2元系のN b 3S n超電導体である場
合だけでなく、NbおよびSnとともにTa。
合だけでなく、NbおよびSnとともにTa。
Ha、Ga、AIまたはMg等を含有した3元系の化合
物超電導体である場合についてもこの発明の方法は有効
である。
物超電導体である場合についてもこの発明の方法は有効
である。
次に、この発明を実施例によりさらに具体的に説明する
。
。
(実施例)
゛消耗電極式アーク溶解法によりCu−301%Nbイ
ンゴットを作成し、このインゴットを鍛造、切削加工に
より直径26.8mm、長さ110nmの丸棒とした。
ンゴットを作成し、このインゴットを鍛造、切削加工に
より直径26.8mm、長さ110nmの丸棒とした。
この丸棒を外径29關、内径27圓のCuパイプに組込
んだ後、それに静水圧押出し、ダイスによる伸線加工を
施して、外径0.5Iulに線材化し、Cu−Nb系複
合材料線とした。
んだ後、それに静水圧押出し、ダイスによる伸線加工を
施して、外径0.5Iulに線材化し、Cu−Nb系複
合材料線とした。
次に、このCu−Nb系複合材料線に電気めっきにより
、 (aJSn層10層上0μm被覆のく比穀例)、(b)
Sn層10μmとCu層4μmを順次被覆したもの、 (C)Sn層10μll、Cu層4μII、Sn層10
μl、Cu層4μmを順次被覆したもの、の3種類の被
覆−線を作成した。
、 (aJSn層10層上0μm被覆のく比穀例)、(b)
Sn層10μmとCu層4μmを順次被覆したもの、 (C)Sn層10μll、Cu層4μII、Sn層10
μl、Cu層4μmを順次被覆したもの、の3種類の被
覆−線を作成した。
この3種類の被覆細線それぞれについて温度500℃あ
るいは600℃、100時間の熱拡散処理を行うことに
よりN b 3S n化合物超電導線を製造し、それら
の断面状態を観察した。
るいは600℃、100時間の熱拡散処理を行うことに
よりN b 3S n化合物超電導線を製造し、それら
の断面状態を観察した。
その結果、この発明の方法による上記(b)および(C
)の被覆細線を熱拡散処理したものは、500 ’Cで
熱拡散処理したもの、600℃で熱拡散処理したものの
いずれの場合についてもポールアップ現象およびダレ落
ち現象がみられず、得られた超電導線の断面状態の観察
においては、N b 3 S n化合物超電導体のフィ
ラメントが超電導線のCuマトリックス内部に均一に極
めて良好に形成されていることを確認した。
)の被覆細線を熱拡散処理したものは、500 ’Cで
熱拡散処理したもの、600℃で熱拡散処理したものの
いずれの場合についてもポールアップ現象およびダレ落
ち現象がみられず、得られた超電導線の断面状態の観察
においては、N b 3 S n化合物超電導体のフィ
ラメントが超電導線のCuマトリックス内部に均一に極
めて良好に形成されていることを確認した。
一方、この発明の比較例となる上記(a)の被覆細線を
熱拡散処理したものは、500°Cでの熱拡散処理にお
いてはダレ現象はみられなかったがポールアップ現象が
みられた。また、600℃での熱拡散処理においてはポ
ールアップ現象およびダレ現象の双方が発生した。断面
状態の観察によれば、N b 3S n lヒ合物超電
導体のフィラメントはCuマトリックス内で不均一であ
った。
熱拡散処理したものは、500°Cでの熱拡散処理にお
いてはダレ現象はみられなかったがポールアップ現象が
みられた。また、600℃での熱拡散処理においてはポ
ールアップ現象およびダレ現象の双方が発生した。断面
状態の観察によれば、N b 3S n lヒ合物超電
導体のフィラメントはCuマトリックス内で不均一であ
った。
(発明の効果)
この発明によれば、熱拡散処理時にSnのポールアップ
現象およびダレ落ち現象が生じない、このため得られる
N b 3S n系化合物超電導線は、Cu系マトリッ
クス内にN b SS n系化合物超電導体のフィラメ
ントがI&適組成で均一に分散した構造となる。
現象およびダレ落ち現象が生じない、このため得られる
N b 3S n系化合物超電導線は、Cu系マトリッ
クス内にN b SS n系化合物超電導体のフィラメ
ントがI&適組成で均一に分散した構造となる。
従って、この発明の製造方法によれば、超電導特性およ
び機械的強度に優れたN b 3S n化合物超電導線
を製造することができる。
び機械的強度に優れたN b 3S n化合物超電導線
を製造することができる。
第1図および第2図は、この発明の製造方法の熱拡散処
理の前のCu−Nb系複合材料線被覆構造を示す断面図
である。 第3図は、従来の製造方法により形成したN b 3S
n系化合物超電導線の断面図である。 (1)・・・Cu系マトリックス (2)・・・N b 3S nフィラメント(3)・・
・Cu層 (4)・・・Cu−Nb系複合材料線 (5)・・・Sn層 (6)・・・Cu層
理の前のCu−Nb系複合材料線被覆構造を示す断面図
である。 第3図は、従来の製造方法により形成したN b 3S
n系化合物超電導線の断面図である。 (1)・・・Cu系マトリックス (2)・・・N b 3S nフィラメント(3)・・
・Cu層 (4)・・・Cu−Nb系複合材料線 (5)・・・Sn層 (6)・・・Cu層
Claims (2)
- (1)Cu−Nb系複合材料線上に、Sn層とCu層と
を少なくとも一層ずつ被覆し、次いで熱拡散処理するこ
とを特徴とするCu基体マトリックス中にNb_3Sn
系化合物を分散させてなるNb_3Sn系化合物超電導
線の製造方法。 - (2)Cu−Nbを基体とする混合素材を作製し、これ
に少なくともCu外被を組込み、減面加工してなる線に
Sn層およびCu層を被覆する請求項(1)記載のNb
_3Sn系化合物超電導線の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63058944A JPH01232613A (ja) | 1988-03-12 | 1988-03-12 | 化合物超電導線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63058944A JPH01232613A (ja) | 1988-03-12 | 1988-03-12 | 化合物超電導線の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01232613A true JPH01232613A (ja) | 1989-09-18 |
Family
ID=13098939
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63058944A Pending JPH01232613A (ja) | 1988-03-12 | 1988-03-12 | 化合物超電導線の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01232613A (ja) |
-
1988
- 1988-03-12 JP JP63058944A patent/JPH01232613A/ja active Pending
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