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

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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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JP1195982A
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Shigeo Nakayama
茂雄 中山
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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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。

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。
(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。
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
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。
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。
(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。
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。
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。
[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。
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。
(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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
【図面の簡単な説明】
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

Claims (1)

  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。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (4)

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