JPH0362420A - 化合物超電導体の製造方法 - Google Patents
化合物超電導体の製造方法Info
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- JPH0362420A JPH0362420A JP1195982A JP19598289A JPH0362420A JP H0362420 A JPH0362420 A JP H0362420A JP 1195982 A JP1195982 A JP 1195982A JP 19598289 A JP19598289 A JP 19598289A JP H0362420 A JPH0362420 A JP H0362420A
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- 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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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】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、化合物超電導体の製造方法に係わり、特にN
bバリヤを形成することなく、snによる安定化材を成
す無酸素銅の汚染を防止したNb3Sn線の製造方法に
関する。
bバリヤを形成することなく、snによる安定化材を成
す無酸素銅の汚染を防止したNb3Sn線の製造方法に
関する。
(従来の技術)
Nb3 Sn超電導線などの超電導体は、一般にブロン
ズ法によって次のようにして製造されている。
ズ法によって次のようにして製造されている。
たとえば外径10111%内径5.7a+Inの13w
t%マトリックスの一部を成す5n−Cu(ブロンズ)
パイプ内にNb棒(芯線)を挿入し、所定の断面六角形
形状に縮径加工を施して先ず所要の芯線(細線)を得る
。
t%マトリックスの一部を成す5n−Cu(ブロンズ)
パイプ内にNb棒(芯線)を挿入し、所定の断面六角形
形状に縮径加工を施して先ず所要の芯線(細線)を得る
。
次いで、この芯線の多数本(複数本)を束ねて、たとえ
ば外径50m5、内径48a+a+の同じくマトリック
スの一部を或す5n13vt%5n−Cu(ブロンズ)
パイプ内に押入し、外径2.8I1mまで中間焼鈍と縮
径乃至減面加工を繰返して多芯線を形成する。しかる後
、この多芯線の外周面にNb層および無酸素銅層を順次
被覆一体化し、次いで、たとえば外径IIIIIlの線
径(所定の線径)まで、中間焼鈍および縮径乃至減面加
工を繰り返し施すことにより、所望の超電導線を製造し
ている。
ば外径50m5、内径48a+a+の同じくマトリック
スの一部を或す5n13vt%5n−Cu(ブロンズ)
パイプ内に押入し、外径2.8I1mまで中間焼鈍と縮
径乃至減面加工を繰返して多芯線を形成する。しかる後
、この多芯線の外周面にNb層および無酸素銅層を順次
被覆一体化し、次いで、たとえば外径IIIIIlの線
径(所定の線径)まで、中間焼鈍および縮径乃至減面加
工を繰り返し施すことにより、所望の超電導線を製造し
ている。
第1図は、このようにして製造されたマルチ超電導体を
示すもので、Cu−3nマトリツクス1に埋め込まれた
Nb芯線2a上にNb3Sn層2bが作成され、Cu−
8nマトリツクス1と安定化材(無酸素銅)3との間に
Nbから戊る拡散防止層4が配置、形成されている。こ
こでNb層4はマトリックス1を成すCu−8n中のS
nが安定化材(無酸素銅)3に拡散するのを防止する役
目をなしている。なお、前記安定化材3は、Nb3 S
n超電導体の常電導転移時に電流が流され、焼損などを
防止する作用をする。
示すもので、Cu−3nマトリツクス1に埋め込まれた
Nb芯線2a上にNb3Sn層2bが作成され、Cu−
8nマトリツクス1と安定化材(無酸素銅)3との間に
Nbから戊る拡散防止層4が配置、形成されている。こ
こでNb層4はマトリックス1を成すCu−8n中のS
nが安定化材(無酸素銅)3に拡散するのを防止する役
目をなしている。なお、前記安定化材3は、Nb3 S
n超電導体の常電導転移時に電流が流され、焼損などを
防止する作用をする。
(発明が解決しようとする課題)
しかして、前記製造方法において設けられる拡散防止層
4は、マトリックス(ブロンズ)中のSnが、安定化材
3へ拡散するのを防止する機能を奏する。しかしNb
35n2bの生成温度が高ければ高い程、成るいは生成
時間を長くすればする程、拡散防止層4の材料であるN
bが安定化材3中に拡散することは避けられない。
4は、マトリックス(ブロンズ)中のSnが、安定化材
3へ拡散するのを防止する機能を奏する。しかしNb
35n2bの生成温度が高ければ高い程、成るいは生成
時間を長くすればする程、拡散防止層4の材料であるN
bが安定化材3中に拡散することは避けられない。
また、安定化材3中へのNb拡散防止層4を成すNbの
拡散を抑えるため、熱処理時間を低くするとともに熱処
理時間を短くすることも試みられている。この場合、逆
にNb3Sn層2bの生成が抑えられ、臨界電流密度の
超電導特性が低いものしか得られない欠点があった。
拡散を抑えるため、熱処理時間を低くするとともに熱処
理時間を短くすることも試みられている。この場合、逆
にNb3Sn層2bの生成が抑えられ、臨界電流密度の
超電導特性が低いものしか得られない欠点があった。
本発明は、上記事情に対処してなされたもので、拡散防
止層のNbをなくしてしまい安定化材へのNbの拡散源
を断ち、代りに、酸化処理で生じた酸化銅の酸素を巧み
に利用し、Snの安定化材への拡散を抑制乃至防止して
、安定化材について所要の純度を維持せしめた化合物超
電導体を容易に得ることのできる製造方法の堤供を目的
とする。
止層のNbをなくしてしまい安定化材へのNbの拡散源
を断ち、代りに、酸化処理で生じた酸化銅の酸素を巧み
に利用し、Snの安定化材への拡散を抑制乃至防止して
、安定化材について所要の純度を維持せしめた化合物超
電導体を容易に得ることのできる製造方法の堤供を目的
とする。
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
本発明は、Nb棒の外周面がマトリックスを成すCu−
3n合金で被覆された素材を縮径加工して所要の線径に
細線化する工程と、 前記縮径加工して得た細線複数本を安定化材を威す無酸
素銅管内に押入し、中間焼鈍、縮径加工を繰り返し所要
線径の多芯線にする工程と、前記多芯線を大気中100
〜400℃で加熱し、表面に酸化銅層を生成させる工程
と、 前記表面に酸化銅層を生成させた多芯線を不活性ガス雰
囲気中もしくは真空中(10−4〜10−’t、orr
)560〜750℃で60分からi分間熱処理した後、
Nb3Snの生成温度で熱処理を行う工程とを具備する
ことを特徴とする。
3n合金で被覆された素材を縮径加工して所要の線径に
細線化する工程と、 前記縮径加工して得た細線複数本を安定化材を威す無酸
素銅管内に押入し、中間焼鈍、縮径加工を繰り返し所要
線径の多芯線にする工程と、前記多芯線を大気中100
〜400℃で加熱し、表面に酸化銅層を生成させる工程
と、 前記表面に酸化銅層を生成させた多芯線を不活性ガス雰
囲気中もしくは真空中(10−4〜10−’t、orr
)560〜750℃で60分からi分間熱処理した後、
Nb3Snの生成温度で熱処理を行う工程とを具備する
ことを特徴とする。
つまり、従来用いられてきたNbの拡散防止層を取除き
、代わりに酸化処理とNbl Sn生成熱処理によって
生じたSnの酸化物により、Sn拡散を防止する層を形
成させ、これを利用することを骨子とする。
、代わりに酸化処理とNbl Sn生成熱処理によって
生じたSnの酸化物により、Sn拡散を防止する層を形
成させ、これを利用することを骨子とする。
(作用)
本発明に係る製造方法によれば、熱処理過程で生成した
酸化銅の酸素がNb3 Sn生生成処理温度によって走
化材中を拡散され、マトリックス(ブロンズ)中から安
定化材へ拡散してきたSnと反応してSnの酸化物とな
り、前記Snの安定化材への拡散を抑えて、安定化材の
純度が容易に維持(高R1?R化)される。つまり、製
造工程で安定化材の表面に形成されたCuの酸化物薄層
中の酸素が安定化材中へ拡散していき、安定化材中に固
溶している不純物やマトリックス(Cu −Sn)から
拡散してきたSnを酸化析出させ、安定化材とブロンズ
マトリックス間に強固で安定な酸化物から成る拡散防止
層を形成させる。これによって、安定化材の電気抵抗の
増加を抑制でき、ブロンズ法化合物超電導体の安定性の
向上をはかり得る。また、従来用いられてきた拡散防止
層のNbを使わないので、製造コストを安くあげること
ができる。
酸化銅の酸素がNb3 Sn生生成処理温度によって走
化材中を拡散され、マトリックス(ブロンズ)中から安
定化材へ拡散してきたSnと反応してSnの酸化物とな
り、前記Snの安定化材への拡散を抑えて、安定化材の
純度が容易に維持(高R1?R化)される。つまり、製
造工程で安定化材の表面に形成されたCuの酸化物薄層
中の酸素が安定化材中へ拡散していき、安定化材中に固
溶している不純物やマトリックス(Cu −Sn)から
拡散してきたSnを酸化析出させ、安定化材とブロンズ
マトリックス間に強固で安定な酸化物から成る拡散防止
層を形成させる。これによって、安定化材の電気抵抗の
増加を抑制でき、ブロンズ法化合物超電導体の安定性の
向上をはかり得る。また、従来用いられてきた拡散防止
層のNbを使わないので、製造コストを安くあげること
ができる。
(実施例)
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
先ずマトリックスを成すCu−3n(ブロンズ)合金棒
を用意し、この合金棒にNbの棒(芯材)が多数本人る
よう軸方向に沿って穴をあけ、この穴に前記Nbの棒を
挿入して熱間卵白し加工を施して、Cu−9n合金とN
bから成る構造体を作成した。
を用意し、この合金棒にNbの棒(芯材)が多数本人る
よう軸方向に沿って穴をあけ、この穴に前記Nbの棒を
挿入して熱間卵白し加工を施して、Cu−9n合金とN
bから成る構造体を作成した。
次に、前記構造体に引抜き加工を施して細線化し、この
細線化したものを安定化材を成す無酸素鋼管に束ねた形
で組込み、これに対して中間焼鈍(たとえば500〜5
60℃)および縮径乃至減面加工を繰返すことにより、
第1図(a)に断面的に示すような最外周が無酸素銅3
から成り、Cu −3nマトリツクス1に多数のNbの
芯2aから成る径1mmの多芯線5を得た。
細線化したものを安定化材を成す無酸素鋼管に束ねた形
で組込み、これに対して中間焼鈍(たとえば500〜5
60℃)および縮径乃至減面加工を繰返すことにより、
第1図(a)に断面的に示すような最外周が無酸素銅3
から成り、Cu −3nマトリツクス1に多数のNbの
芯2aから成る径1mmの多芯線5を得た。
次に、前記多芯線5に対して大気中、150℃、5時間
、加熱酸化処理を施して多芯線5の外周面に酸化銅を生
成させた。第1図(b)は上記により多芯線5の外周面
に酸化銅層3aを生成させた状態を断面的に示したもの
である。次いで前記多芯線5の外周面に生成させた酸化
銅層3aの酸素を安定化材としての無酸素銅3内に拡散
させるため、Ar雰囲気中、650℃の温度で5分間加
熱処理を施した後、ざらにA「雰囲気中、680℃の温
度で200時間、Nb3Sn生成の加熱処理を行い第1
(C)に断面的に示めすような化合物超電導体を得た。
、加熱酸化処理を施して多芯線5の外周面に酸化銅を生
成させた。第1図(b)は上記により多芯線5の外周面
に酸化銅層3aを生成させた状態を断面的に示したもの
である。次いで前記多芯線5の外周面に生成させた酸化
銅層3aの酸素を安定化材としての無酸素銅3内に拡散
させるため、Ar雰囲気中、650℃の温度で5分間加
熱処理を施した後、ざらにA「雰囲気中、680℃の温
度で200時間、Nb3Sn生成の加熱処理を行い第1
(C)に断面的に示めすような化合物超電導体を得た。
第1 (c〉において2aはNb芯、2bはNb芯2a
の外周面に形成されたNb3 Sn層乃至領域でこれら
2aおよび2bによってNb3 Sn超電導体の主要部
が構成されている。
の外周面に形成されたNb3 Sn層乃至領域でこれら
2aおよび2bによってNb3 Sn超電導体の主要部
が構成されている。
上記によって得た化合物超電導体(線材)の断面を観察
したところ、Cu−8nマトリツクス1と安定化材とし
ての無酸素銅3の境にSnO(酸化錫)層6が認められ
た。
したところ、Cu−8nマトリツクス1と安定化材とし
ての無酸素銅3の境にSnO(酸化錫)層6が認められ
た。
また、前記Nb3 Sn超電導体の常電導転移時に電流
が流され、焼損など防止する役割をなす安定化材として
の無酸素銅3について、残留抵抗比(室温の比抵抗に対
するTc直上の比抵抗の値)を側窓したところ310で
、従来のNbバリヤを設けるブロンズ法Nb3Sn線の
場合とほぼ同じ値であった。このことは、酸化処理を行
った後、酸素拡散処理およびNb3 Sn生成処理によ
って生じたSn03aがSn −Cuマトリックス1中
のSnの無酸素銅(安定化銅)3への拡散を抑えるため
、無酸素銅3の汚染が用意かつ確実に防止され、高い残
留抵抗比を維持したものと考えられる。比較のため上記
において酸化処理を行わずにNb3Sn生成の加熱処理
を行った場合は、前記残留抵抗比がわずか5.0に過ぎ
なかった。この原因は、ブロンズマトリックス1中のS
nが無酸素銅3へ拡散し、無酸素銅3が汚染されたため
、抵抗が高くなったことがあげられる。
が流され、焼損など防止する役割をなす安定化材として
の無酸素銅3について、残留抵抗比(室温の比抵抗に対
するTc直上の比抵抗の値)を側窓したところ310で
、従来のNbバリヤを設けるブロンズ法Nb3Sn線の
場合とほぼ同じ値であった。このことは、酸化処理を行
った後、酸素拡散処理およびNb3 Sn生成処理によ
って生じたSn03aがSn −Cuマトリックス1中
のSnの無酸素銅(安定化銅)3への拡散を抑えるため
、無酸素銅3の汚染が用意かつ確実に防止され、高い残
留抵抗比を維持したものと考えられる。比較のため上記
において酸化処理を行わずにNb3Sn生成の加熱処理
を行った場合は、前記残留抵抗比がわずか5.0に過ぎ
なかった。この原因は、ブロンズマトリックス1中のS
nが無酸素銅3へ拡散し、無酸素銅3が汚染されたため
、抵抗が高くなったことがあげられる。
また、最終線径に達する前に、前記酸化処理と酸素拡散
処理を行ってから、中間焼鈍と縮径乃至減面加工を施し
、最終の所望線径にした場合、中間焼鈍時の熱により、
ブロンズマトリックス1中のSnが表面から拡散してい
る酸素と化合しSn0層6を生成する。しかしながら、
このSn0層6は縮径乃至減面加工によりバリヤ層が破
壊し分散するため、最終的な中間焼鈍時の熱とNb3
Sn生成の熱処理によって生じるブロンズマトリックス
1中のSnが、無酸素銅3へ拡散し易くなり、安定化材
としての無酸素銅3が汚染される結果となる。したがっ
て、酸素拡散処理は、所定の最終線径に達した後で行う
必要がある。しかして、前記酸化処理温度を100〜4
00℃と選択、設定したのは100℃未満では所望の酸
化銅層が生成し難く、また400℃を超えると酸化銅層
の生成が制御し難いばかりでなく剥離を起し易いからで
ある。一方、上記加熱酸化処理後、生成させた酸化銅の
酸素を安定化材としての無酸素銅3内に拡散させるため
、Ar雰囲気中での加熱処理に換えて真空中で行う場合
、10−’ 〜10−’ torr、 560〜750
℃で60分から1分間と選択、設定したのは、前記範囲
外ではいずれの場合も所要の目的(作用、効果)を達成
し得ないからである。
処理を行ってから、中間焼鈍と縮径乃至減面加工を施し
、最終の所望線径にした場合、中間焼鈍時の熱により、
ブロンズマトリックス1中のSnが表面から拡散してい
る酸素と化合しSn0層6を生成する。しかしながら、
このSn0層6は縮径乃至減面加工によりバリヤ層が破
壊し分散するため、最終的な中間焼鈍時の熱とNb3
Sn生成の熱処理によって生じるブロンズマトリックス
1中のSnが、無酸素銅3へ拡散し易くなり、安定化材
としての無酸素銅3が汚染される結果となる。したがっ
て、酸素拡散処理は、所定の最終線径に達した後で行う
必要がある。しかして、前記酸化処理温度を100〜4
00℃と選択、設定したのは100℃未満では所望の酸
化銅層が生成し難く、また400℃を超えると酸化銅層
の生成が制御し難いばかりでなく剥離を起し易いからで
ある。一方、上記加熱酸化処理後、生成させた酸化銅の
酸素を安定化材としての無酸素銅3内に拡散させるため
、Ar雰囲気中での加熱処理に換えて真空中で行う場合
、10−’ 〜10−’ torr、 560〜750
℃で60分から1分間と選択、設定したのは、前記範囲
外ではいずれの場合も所要の目的(作用、効果)を達成
し得ないからである。
[発明の効果]
以上説明したように本発明に係る製造方法によれば、N
b3 Sn超電導体のCu −Snマトリックス1と安
定化材の無酸素銅3との間に、Cu−3nマトリツクス
1から拡散してきたSnによる酸化物層(5nO)6系
拡散防止層が形成され、安定化材3中にCu −9nマ
トリツクス1のSnが拡散して、安定化材の抵抗値が低
下することが防止される。また、Sn0層6の生成によ
る拡散防止層なので、従来用いられてきたNbの拡散防
止材は不用となり、作業1捏の短縮、簡略化、利料費の
削減、導体の重量減などの利点があげられる。
b3 Sn超電導体のCu −Snマトリックス1と安
定化材の無酸素銅3との間に、Cu−3nマトリツクス
1から拡散してきたSnによる酸化物層(5nO)6系
拡散防止層が形成され、安定化材3中にCu −9nマ
トリツクス1のSnが拡散して、安定化材の抵抗値が低
下することが防止される。また、Sn0層6の生成によ
る拡散防止層なので、従来用いられてきたNbの拡散防
止材は不用となり、作業1捏の短縮、簡略化、利料費の
削減、導体の重量減などの利点があげられる。
第1図(a) 、(b) −(c)は本発明に係るNb
3Sn超電導体の製造方法における被加工体の状態を模
式的に示す断面図、第2図は従来の製造方法で製造した
Nb3 Sn超電導体の構造を模式的に示す断面図であ
る。 1・・・・・・・・・Cu−3nマトリツクス2a・・
・・・・・・・Nb芯 2b・・・・・・・・・Nb3 Sn層3・・・・・・
・・・安定化材(無酸素銅)3a・・・・・・・・・酸
化銅 5・・・・・・・・・多芯線
3Sn超電導体の製造方法における被加工体の状態を模
式的に示す断面図、第2図は従来の製造方法で製造した
Nb3 Sn超電導体の構造を模式的に示す断面図であ
る。 1・・・・・・・・・Cu−3nマトリツクス2a・・
・・・・・・・Nb芯 2b・・・・・・・・・Nb3 Sn層3・・・・・・
・・・安定化材(無酸素銅)3a・・・・・・・・・酸
化銅 5・・・・・・・・・多芯線
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 Nb棒の外周面がマトリックスを成すCu−Sn合金で
被覆された素材を縮径加工して所要の線径に細線化する
工程と、 前記縮径加工して得た細線複数本を安定化材を成す無酸
素銅管内に挿入し、中間焼鈍、縮径加工を繰り返し所要
線径の多芯線にする工程と、前記多芯線を大気中100
〜400℃で加熱し、表面に酸化銅層を生成させる工程
と、 前記表面に酸化銅層を生成させた多芯線を不活性ガス雰
囲気中もしくは真空中(10^−^4〜10^−^6t
orr)560〜750℃で60分から1分間熱処理し
た後、Nb_3Snの生成温度で熱処理を行う工程とを
具備することを特徴とする化合物超電導体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1195982A JPH0362420A (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 化合物超電導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1195982A JPH0362420A (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 化合物超電導体の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0362420A true JPH0362420A (ja) | 1991-03-18 |
Family
ID=16350242
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1195982A Pending JPH0362420A (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 化合物超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0362420A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010218736A (ja) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 平角超電導成形撚線及びその製造方法 |
CN105869778A (zh) * | 2016-05-30 | 2016-08-17 | 西北有色金属研究院 | 一种高强度高电导率铜铌多芯复合线材的制备方法 |
CN110580984A (zh) * | 2018-06-11 | 2019-12-17 | 西部超导材料科技股份有限公司 | 一种覆铜加工青铜/Nb复合棒的制备方法 |
-
1989
- 1989-07-28 JP JP1195982A patent/JPH0362420A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010218736A (ja) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 平角超電導成形撚線及びその製造方法 |
CN105869778A (zh) * | 2016-05-30 | 2016-08-17 | 西北有色金属研究院 | 一种高强度高电导率铜铌多芯复合线材的制备方法 |
CN110580984A (zh) * | 2018-06-11 | 2019-12-17 | 西部超导材料科技股份有限公司 | 一种覆铜加工青铜/Nb复合棒的制备方法 |
CN110580984B (zh) * | 2018-06-11 | 2021-08-03 | 西部超导材料科技股份有限公司 | 一种覆铜加工青铜/Nb复合棒的制备方法 |
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