JPH0343915A - 多芯超電導導体の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はケーブル、マグネｙ　Ｉ・、電磁気シールド体
等に用いられる多芯超電導導体の製造方法に関する。

〔従来技術〕

Ｎｂ、、Ｐｂ、、Ｎｂ−Ｔｉ、、Ｎｂ−Ｔｉ　−Ｔａ。

Ｖ−Ｔｉ−Ｔａ等の金属や合金の超電導体（金属系超電
導体）は加工性に優れる為、Ｃｕ、Ａ４２等の導電性金
属を複合して、この複合体を液体Ｈｅ（４，２Ｋ）更に
は超流動Ｈｅ（１，８Ｋ）等の極低温冷媒にて冷却して
、加速器、ＭＲＩ、ＮＭＲスペクトロスコピー、測定用
高磁場磁石、ＳＯＲｌＭＨＤ発電、単極発電機、磁気シ
ールド等の種々機器に応用されている。

しかしながら上記の金属系超電導体は、臨界温度（Ｔｃ
　）がＩＯＫ以下、臨界磁場（ＨＣ）が１５に以下と低
い為、高温、高磁場下では使用できないものである。

一方代表的な六−１５型金属間化合物は、前記の金属超
電導体よりＴｃ、Ｈｃが高く高磁場応用が可能なもので
あり、実際にＮｂ、Ｓｎ、■３Ｇａ等は一部で実用化さ
れており、又Ｎｂ３Ａｌ　Ｎｂ、、Ｇｅ、　ｖ、ｓ　＋
、、Ｎｂｓ　（ＡＡ、　Ｇｅ）等も注目されている。又
近年安価な冷却媒体で超電導となる臨界温度（Ｔｃ）の
高い物質が見出され各分野で実用化研究が活発に進めら
れている。

上記の高Ｔｃ物質としては、Ｔ、が９０〜９５にのＹＢ
ａｚＣｕ３０．−δ又は上記Ｙを他の希土類元素で置換
したもの、Ｔ、が８０〜１１０にのＢｉｚｓｒｚｃａｃ
ｕｚ○、　、Ｂ　１ｚｓｒ、Ｃａ、Ｃｕ３０１Ｇ、Ｔｃ
が９０〜１２５にのＴ／！、Ｂａ、ＣａＣｕｚｏｅ　、
ＴｌｚＢａｚｃａ２ｃｕ３０＋ｏ、、ＴＩＢａｘＣａ２
Ｃｕｓｏｅ、ｓ等であり、更に上記各々の酸化物超電導
体を構成する金属元素の一部をＰｂ、■ｎＸＳｂ、アル
カリ金属等で置換したもの、又はＯの一部をＦで置換し
たもの等が含まれる。

ところで超電導導体は、一般に超電導状態が破れる所謂
クエンチ現象を回避する為、熱及び電気良導体のマトリ
ックス中に細経化した超電導体を多数本埋込んで複合化
した多芯超電導導体となして用いられている。

この多芯超電導導体は、超電導線材を多数の挿通孔を設
けた銅ビレットの上記挿通孔に挿入して、或いは銅パイ
プに充填してこれを伸延加工して製造されるが、高いＴ
、又はＨｃの得られる金属間化合物や酸化物の超電導体
は加工性に劣る為これらを線材に加工するには超電導体
となし得る原料物質を金属製パイプに充填して加工する
方法、又は金属間化合物固有の方法として、上記化合物
の構成金属を複合した状態で所望形状に加工し、加工後
加熱拡散させて所定の金属間化合物に反応せしめる方法
（例えばブロンズ法）が採用されている。

しかしながら上記の加工方法では超電導線材の製造に手
間を要し、生産性に劣るという問題があった。

又酸化物超電導体にあっては、その結晶構造が層状ペロ
ブスカイト型の為に結晶異方性が強く又キャリア密度が
小さい為に通常の焼結では結晶粒界が電流障害となって
臨界電流密度（ＪＣ）や臨界電流（Ｉｃ　）の高い値の
ものが得られないという問題があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はかかる状況に鑑み鋭意研究の結果なされたもの
でその目的とするところは、ＪＣ並びにＩ、が高く、耐
クエンチ性に優れた多芯超電導導体を効率よく製造する
方法を提供することにある。

即ち本発明は、表面の長手方向に複数の溝を有する伸延
可能な材料からなる基体の前記溝内に超電導体又はその
前駆物質を充填し、次いでこの複合体を、巻き軸が溝の
長手方向に対して４５°以下の角度になるようにして渦
巻き状に巻装し、次いでこの渦巻き状巻装体を巻軸方向
に所望形状に伸延加工したのち、この伸延加工材に所定
の加熱処理を施すことを特徴とするものである。

本発明方法は伸延可能な材料からなる基体をマトリック
スとする中に線状に超電導体を複数本形威し、しかるの
ちこれに所定の加熱処理を施して前記超電導体又はその
前駆物質を焼結又は／及び超電導体に反応させてなる多
芯超電導導体の製造方法である。

本発明方法において基体には、伸延加工が可能で且つ熱
、電気の良導体である金属や合金材料が用いられる。又
上記基体の表面長手方向に設けられた溝には超電導体又
はその前駆物質が充填される。

上記において超電導体は金属系超電導体の場合は例えば
Ｎｂ３Ａｌ等の金属間化合物であり、その前駆物質とは
所定比率で混合された例えばＮｂとＡＩ混合粉体等の加
熱処理により超電導体となし得る物質であって、基体に
Ｎｂ金属を用いた場合は、上記基体の溝には前駆物質と
して、Ａ忍又は、１１合金を充填し、基体との間で超電
導体に反応させるようにする。

超電導体が酸化物超電導体の場合は、基体にはＡｇ、Ｃ
ｕ、Ｎｉ又はこれらの合金が用いられる。

上記基体に設けられた溝内には酸化物超電導粉体、又は
その仮焼成粉体、又は酸化物超電導体の構成元素の各々
の酸化物を所定の比率で配合し混合した原料粉体等の酸
化物超電導体又はその前駆物質（以下超電導物質と略記
）が充填される。

上記の超電導物質を溝内に充填する方法としては、上記
超電導物質を加熱熔融させて注入する方法、原料粉体を
そのまま、又は予めプレス成形して又はペースト状体と
なして充填又は圧入する方法が適用される。

次に基体を渦巻き状巻装体にする方法を図を参照して説
明する。

第１図イ５　口はそれぞれ基体の一実施例を示す平面及
び断面図である。基体１片面の長手方向に溝２が設けら
れ、上記溝２内に超電導物質３が充填されている。第２
図は上記基体を渦巻き状巻装体にする方法の一実施例を
示す断面説明図である。

基体１は溝２を設けた側を内側にして芯金４の回りに密
に巻回されている。

上記において基体１は芯金４を入れずに渦巻き状体にし
てもよく、渦巻き状巻装体の伸延加工は芯金４を入れた
まま伸延加工しても、又芯金４を引抜いてから伸延加工
してもよい。尚芯金は基体と同し材質であることが加工
し易く好ましいが、異なる材質であっても差支えない。

基体の溝内に超電導物質を充填したあと、第３図に示し
たように基体１」二部に板状体５を被せこれを固定して
おくと、尚巻き加工の際に超電導物質３が溝２内に確実
に保持され、得られる超電導体がより緻密化して好まし
いものである。

超電導物質が溝ムこ充填された基体を渦巻き体にする前
に」二記溝内の超電導物質を鍛造やプレスにより圧縮し
ておくのも緻密化に有効である。

渦巻き状巻装体を伸延加工する方法としては、熱間、冷
間での押出、圧延、引抜、鍛造等の通常の加工方法が広
く適用される。

上記の基体溝内の超電導物質は伸延加工により細径化す
ると共に緻密化し又基体との密着性も向上する。又基体
は伸延加工とともに超電導物質を取り囲むように相互に
密着し、得られる伸延加工材は第４図にその断面図を示
したように、円柱状に巻かれた基体１中に超電導物質３
が細径化して多数本分散して複合された構造の伸延加工
材６となる。

上記の伸延加工材は、第５図に示したように通常更にこ
の伸延加工祠６を複数本金属パイプ７内に充填し、この
金属パイプ７を伸延加工し再びこの伸延加工材を金属パ
イプに充填し伸延加工するという工程を繰り返して多芯
化していくものである。

このようにして得られた伸延加工材は、超電導物質の構
成元素が相互拡散する温度以上の温度にて加熱処理して
超電導体への反応又は／及び焼結がなされて多芯超電導
導体に台底される。

上記において超電導体が酸化物超電導体の場合は加熱処
理を液相線温度以上の温度で行うと合成が迅速になされ
るばかりでなく、得られる酸化物超電導導体は通電障害
となる結晶粒界が低減し、又超電導電流の流れ易いａｂ
軸を含む結晶面が通電方向に平行に配向して高いＪ、値
が得られるものである。

本発明方法において、伸延加工後、伸延加］二材を捻回
加工してツイスト処理を施すと耐磁場特性が向上し好ま
しいものである。

〔作用〕

基体の表面長手方向に設けた複数本の溝に超電導体又は
その前駆物質を充填し、この基体を巻き軸が溝方向と４
５°以下の角度になるようにして渦巻き状に巻装し、こ
の渦巻き状巻装体を巻き軸方向に所望形状に伸延加工す
るので、得られる伸延加工材は基体がマトリックスとな
り、このマトリックス内に線状の超電導体又はその前駆
物質が長平方向に細径化して連続して形成されたものと
なり、これを加熱処理することにより多芯超電導導体が
容易に製造される。

又渦巻き状の巻装体の巻き軸と溝の長手方向とのなす角
を４５°以下に限定した理由は、４５゜を超えると伸延
加工により溝幅の横方向への変形が大きくなり、この為
超電導物質の均質細径化が大幅に減し超電導特性が低下
する為である。

（実施例〕 以下に本発明を実施例により詳細に説明する。

実施例１ 厚さ２ｍｍｍ２０ｍの軟質のＮｂ製帯状基体の片面に断
面寸法１．　ＯＸ　１．　Ｏｍｍの溝を１　ｍｍ間隔に
２００本形威し、この溝に断面寸法０．９８　Ｘ　１．
１ｍｍのＡ２−５％Ｍｇ合金の角線を埋込み、この基体
上に３０ｍｍφの無酸素銅棒の芯金をのせて基体を渦巻
き状に巻回した。渦巻き状巻装体の巻き軸と溝の長手方
向とのなす角度は種々に変化させた。

次いで上記渦巻き状巻装体を内径５２ｍｍ肉厚１０ｍｍ
の無酸素鋼管に充填し真空封止したのち１５０°Ｃに加
熱して押出し、次いでドローベンチと伸線機により１舶
φの線材に加工し、次いでこの線材を８５０°Ｃにて１
０秒、引続き７１０°Ｃにて３時間加熱処理した。

得られた多芯超電導導体の断面を検鏡したところＮｂマ
トリックス中に０．８５　ｍｍφのＮｂｆｆＡＪ２超電
導体が２００本形成されていることが認められた。

実施例２ 厚さ３ｍ、中２６０肌のＡｇ−５％Ｐｄ合金製帯状基板
片面に断面寸法１．５　Ｘ　１．５　ｗｈの溝を１嗣間
隔に１００本形威し、この溝にＰするつぼで熔解したＢ
　ｉ　２．＋Ｓ　ｒ　ｚ、ｏｃ　ａ　ｚ、ｚｃ　ｕｚ、
ａＯｘの１０５０゛Ｃに加熱した融液を注入し凝固せし
め、凝固面を基板面と水平に仕上げたのち、２５桶φの
銀製棒の芯金を上記基板の溝の長平方向とのなす角度を
種々にかえて配置し、この芯金のまわりに上記基板を渦
巻き状に巻回した。次いでこの渦巻き状巻装体をドロー
ペンチと伸線機により２ｍｍφの線材に加工したのち、
この線材を大気中で８９０’Ｃ１時間加熱後８９０″Ｃ
から０．５°Ｃ／ｍｉｎの速度で８００°Ｃまで冷却し
た。得られた多芯超電導導体の断面を検鏡したところＡ
ｇ−Ｐｄ合金のマトリックス中に０．０８　ｍｍφのＢ
ｉ系酸化物超電導体が１００本形威されていることが認
められた。

比較例１ 実施例１及び２において渦巻き状巻装体の巻き軸と溝の
長平方向とのなす角度を５０°Ｃとした他はそれぞれ実
施例１及び２と同じ方法により多芯超電導導体を製造し
た。

斯くの如くして得られた各々の多芯超電導導体について
Ｔｃ、Ｊｃを測定した。結果は第１表に示した。

１ ２ 第１表より明らかなように本発明方法品は超電導体が熱
、電気の良導電性マトリックス中に均質細径化して複合
されている為にＴｃ、Ｊｃが高い値のものとなった。こ
れには特にＢｉ系酸化物超電導導体にあっては、加熱処
理を液相線温度以上の温度に加熱して行った為に結晶構
造が電流の流れ易い構造に形成されたことも起因してい
る。

これに対し比較方法品は、巻き軸と溝のなす角度が本発
明方法の限定値を超えた為伸延加工において溝幅が拡大
して上記溝内の超電導体が均質細径化されなくなり、Ｔ
ｏ、Ｊｃがともに低い値のものとなった。

〔効果〕

以上述べたように本発明方法によれば、金属間化合物や
酸化物超電導体のような加工性に乏しい超電導体を伝熱
性及び導電性に優れたマトリ・ンクス中に細径化して多
数本効率よく分散複合させた線材の製造が可能であり、
依って多芯超電導導体が容易に製造し得て、工業上顕著
な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１．３図は基体の実施例を示す平面又は断面図、第２
図は基体を渦巻き状巻装体にする方法の一実施例を示す
断面説明図、第４図は本発明の多芯超電導導体の一実施
例を示す断面図、第５図は第４図に示した導体を金属製
パイプに充填した状態を示す図である。 １・・・基体、　２・・・溝、　３・・・超電導物質。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　表面の長手方向に複数の溝を有する伸延可能な材料か
   らなる基体の前記溝内に超電導体又はその前駆物質を充
   填し、次いでこの複合体を、巻き軸が溝の長手方向に対
   して４５°以下の角度になるようにして渦巻き状に巻装
   し、次いでこの渦巻き状巻装体を巻軸方向に所望形状に
   伸延加工したのち、この伸延加工材に所定の加熱処理を
   施すことを特徴とする多芯超電導導体の製造方法。