JPH04132109A - 化合物系超電導線 - Google Patents
化合物系超電導線Info
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- JPH04132109A JPH04132109A JP2252330A JP25233090A JPH04132109A JP H04132109 A JPH04132109 A JP H04132109A JP 2252330 A JP2252330 A JP 2252330A JP 25233090 A JP25233090 A JP 25233090A JP H04132109 A JPH04132109 A JP H04132109A
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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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- 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
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】
［産業上の利用分野］
この発明は、核融合やその他の用途に用いられる超電導
マグネットの高磁界用超電導材料としての超電導線の製
造方法に関するものである。
マグネットの高磁界用超電導材料としての超電導線の製
造方法に関するものである。
［従来の技術］
Ｎｂ３ Ａｔ、Ｎｂ３ ＳｎやＮｂ３Ｇｅなどの化合物
系超電導材料は、Ｎｂ−Ｔｉなどの合金系超電導材料に
比べて、極めて硬く、脆いため、塑性加工が困難である
。このため、これらのＮｂ５Ｘ系超電導線の製造方法と
しては、■ブロンズ法、■インサイチュー法、■粉末冶
金（ＰＭ）法、■複合加工法、および■ジェリーロール
法などの特殊な方法が実施されている。化合物系超電導
材料の中でも、ＮｂａＡｔ系超電導材料は、高磁界の臨
界電流特性や耐歪特性が良好であるとされており、この
Ｎｂ３Ａｔ系超電導材料は、上記のジェリーロール法と
呼ばれる製造方法が現段階では実用化に最も近いとされ
ている。
系超電導材料は、Ｎｂ−Ｔｉなどの合金系超電導材料に
比べて、極めて硬く、脆いため、塑性加工が困難である
。このため、これらのＮｂ５Ｘ系超電導線の製造方法と
しては、■ブロンズ法、■インサイチュー法、■粉末冶
金（ＰＭ）法、■複合加工法、および■ジェリーロール
法などの特殊な方法が実施されている。化合物系超電導
材料の中でも、ＮｂａＡｔ系超電導材料は、高磁界の臨
界電流特性や耐歪特性が良好であるとされており、この
Ｎｂ３Ａｔ系超電導材料は、上記のジェリーロール法と
呼ばれる製造方法が現段階では実用化に最も近いとされ
ている。
［発明が解決しようとする課題］
Ｎｂ５ｘ超電導線は、ＮｂとＸまたはＸを含む合金を複
合加工して製造しているが、化合物自体が脆弱なため、
歪に弱く、これに対応するためまた化合物生成のための
拡散距離を短くするために、ＮｂおよびＸを細くする必
要が生じる。上述のジェリーロール法では、補強材を中
心にして、Ｎｂ金属またはＮｂ合金からなるＮｂ含有シ
ートと、ＸまたはＸを含む合金からなるＸ含有シートと
を重ね合せてパームクーヘン状の積層物を作り、これを
１本または多数本束ねて多芯線にしている。
合加工して製造しているが、化合物自体が脆弱なため、
歪に弱く、これに対応するためまた化合物生成のための
拡散距離を短くするために、ＮｂおよびＸを細くする必
要が生じる。上述のジェリーロール法では、補強材を中
心にして、Ｎｂ金属またはＮｂ合金からなるＮｂ含有シ
ートと、ＸまたはＸを含む合金からなるＸ含有シートと
を重ね合せてパームクーヘン状の積層物を作り、これを
１本または多数本束ねて多芯線にしている。
この際、安定化のためにマトリックスとして、銅または
銅合金を用いる場合がある。
銅合金を用いる場合がある。
しかしながら、ＮｂやＸが極めて薄く加工されているた
め、Ｎｂ−Ｘを生成するための熱処理の際に、Ｘが拡散
し、マトリックスの銅または銅合金と反応して化合物を
形成する場合があった。このように銅または銅合金マト
リックス中に不純物が導入されると、残留抵抗が上昇し
てしまい、安定化の目的を十分に達成することができな
くなる。
め、Ｎｂ−Ｘを生成するための熱処理の際に、Ｘが拡散
し、マトリックスの銅または銅合金と反応して化合物を
形成する場合があった。このように銅または銅合金マト
リックス中に不純物が導入されると、残留抵抗が上昇し
てしまい、安定化の目的を十分に達成することができな
くなる。
この発明の目的は、このような従来の問題点を解消し、
熱処理の際に拡散するＸが、銅または銅合金マトリック
ス中に拡散しないような化合物系超電導線を提供するこ
とにある。
熱処理の際に拡散するＸが、銅または銅合金マトリック
ス中に拡散しないような化合物系超電導線を提供するこ
とにある。
［課題を解決するための手段］
この発明の化合物系超電導線は、Ｎｂ金属またはＮｂ合
金からなるＮｂ含有シートと、Ｎｂと反応して超電導性
を示す化合物を作る元素Ｘまたは元素Ｘを含む合金から
なるＸ含有シートとを重ね巻きにして積層物とするジェ
リーロール法に従い、銅または銅合金をマトリックスと
して形成され゛る化合物系超電導線であり、積層物と銅
または銅合金マトリックスとの間に拡散障壁が設けられ
ていることを特徴としている。拡散障壁としては、銅と
反応しないものであることが必要であり、たとえば、Ｎ
ｂまたはＴａおよびこれらの合金などが挙げられる。
金からなるＮｂ含有シートと、Ｎｂと反応して超電導性
を示す化合物を作る元素Ｘまたは元素Ｘを含む合金から
なるＸ含有シートとを重ね巻きにして積層物とするジェ
リーロール法に従い、銅または銅合金をマトリックスと
して形成され゛る化合物系超電導線であり、積層物と銅
または銅合金マトリックスとの間に拡散障壁が設けられ
ていることを特徴としている。拡散障壁としては、銅と
反応しないものであることが必要であり、たとえば、Ｎ
ｂまたはＴａおよびこれらの合金などが挙げられる。
合金の場合には、合金元素が銅または銅合金と反応して
化合物を作らないことが必要である。
化合物を作らないことが必要である。
拡散障壁は、常電導物質または液体ヘリウム温度または
高磁界で超電導特性を示さない物質であるので、臨界電
流値を低下させないためには、最小限の厚さであること
が望ましい。この厚さは、Ｎｂ−Ｘ化合物を生成する熱
処理条件で拡散が障壁内でとどまるような厚さであるこ
とが好ましい。
高磁界で超電導特性を示さない物質であるので、臨界電
流値を低下させないためには、最小限の厚さであること
が望ましい。この厚さは、Ｎｂ−Ｘ化合物を生成する熱
処理条件で拡散が障壁内でとどまるような厚さであるこ
とが好ましい。
このような厚みは熱処理条件や材質の拡散係数などで異
なるが、一般には０．５μｍ以上であることが好ましい
。
なるが、一般には０．５μｍ以上であることが好ましい
。
Ｎｂ含有シートをＸ含有シートより巻き付け方向におい
て長くした場合には、Ｎｂ含有シートの端部においては
Ｎｂ含有シートのみが重ね巻きされＮｂによる拡散障壁
を形成することができる。
て長くした場合には、Ｎｂ含有シートの端部においては
Ｎｂ含有シートのみが重ね巻きされＮｂによる拡散障壁
を形成することができる。
このように、Ｎｂ含有シートの長さを長くして、拡散障
壁を形成させれば、簡易な工程で拡散障壁を設けること
ができる。
壁を形成させれば、簡易な工程で拡散障壁を設けること
ができる。
Ｎｂと反応して超電導性を示す化合物を作る元素Ｘとし
ては、たとえばＡｌ、ＳｎまたはＧｅなどがある。
ては、たとえばＡｌ、ＳｎまたはＧｅなどがある。
Ｎｂ合金および／または元素Ｘを含む合金中の含有元素
としては、Ｔｉ５ＳｉＳＨｆ、ＴａＳＺｒＳＮｇまたは
Ｂｅなどが挙げられる。
としては、Ｔｉ５ＳｉＳＨｆ、ＴａＳＺｒＳＮｇまたは
Ｂｅなどが挙げられる。
［発明の作用効果コ
この発明では、積層物と銅または銅合金マトリックスと
の間に拡散障壁を設け、熱処理の際の銅または銅合金マ
トリックスへの拡散反応を防止している。このように銅
または銅合金マトリックス中への拡散が防止されること
により、マトリックスの残留抵抗の上昇を抑制し、超電
導線を安定化させることができる。
の間に拡散障壁を設け、熱処理の際の銅または銅合金マ
トリックスへの拡散反応を防止している。このように銅
または銅合金マトリックス中への拡散が防止されること
により、マトリックスの残留抵抗の上昇を抑制し、超電
導線を安定化させることができる。
このように、この発明によれば、銅または銅合金マトリ
ックス中に他の元素が拡散して汚染されるのを防止する
ことができるため、安定化されたＮｂ５Ｘ系化合物超電
導線とすることができる。
ックス中に他の元素が拡散して汚染されるのを防止する
ことができるため、安定化されたＮｂ５Ｘ系化合物超電
導線とすることができる。
［実施例］
実施例１〜４
第１図は、この発明に従う実施例の化合物系超電導線を
作製する方法を示す斜視図である。第１図を参照して、
Ｎｂ含有シート１の上にＡｔ含有シート２を重ねる。Ｎ
ｂ含有シート１は長さ８゜Ｏｍｍで厚さ０．２ｍｍのＮ
ｂ箔を用いた。Ａｔ含有シート２としては、長さ６００
ｍｍで厚さ０゜０６ｍｍのＡＩ箔を用いた。Ｎｂ含有シ
ート１の両端部にはＡｔ含有シート２が重ねられない部
分が適当な長さでできるように、Ａｔ含有シート２をＮ
ｂ含有シート１に重ねた。
作製する方法を示す斜視図である。第１図を参照して、
Ｎｂ含有シート１の上にＡｔ含有シート２を重ねる。Ｎ
ｂ含有シート１は長さ８゜Ｏｍｍで厚さ０．２ｍｍのＮ
ｂ箔を用いた。Ａｔ含有シート２としては、長さ６００
ｍｍで厚さ０゜０６ｍｍのＡＩ箔を用いた。Ｎｂ含有シ
ート１の両端部にはＡｔ含有シート２が重ねられない部
分が適当な長さでできるように、Ａｔ含有シート２をＮ
ｂ含有シート１に重ねた。
直径５ｍｍの銅棒をＮｂ含有シート１の端部に位置させ
てＮｂ含有シート１を重ね巻きした。まずＮｂ含有シー
ト１のみが数層巻き付けられた後、Ａｔ含有シート２が
ともに巻込みされた。またＮｂ含有シート１の他方の端
部では、Ｎｂ含有シート１のみが巻き付けられた。
てＮｂ含有シート１を重ね巻きした。まずＮｂ含有シー
ト１のみが数層巻き付けられた後、Ａｔ含有シート２が
ともに巻込みされた。またＮｂ含有シート１の他方の端
部では、Ｎｂ含有シート１のみが巻き付けられた。
この積層物を第２図に示す。第２図に示されるように、
銅棒３のまわりにはＮｂ含有シート１のみが巻き付けら
れ、拡散障壁４を形成している。
銅棒３のまわりにはＮｂ含有シート１のみが巻き付けら
れ、拡散障壁４を形成している。
また積層物６の外周部分でもＮｂ含有シート１のみが巻
き付けられて拡散障壁５を形成している。
き付けられて拡散障壁５を形成している。
このように形成された積層物６を第３図に示すように外
径１８ ｍ ｍ ％内径１６ｍｍの銅管７に挿入した。
径１８ ｍ ｍ ％内径１６ｍｍの銅管７に挿入した。
これを線引加工して９１本束ね、さらに外径１８ｍｍ、
内径１６ｍｍの鋼管に挿入した。
内径１６ｍｍの鋼管に挿入した。
この複合材を、直径０．８ｍｍまで線引加工し８００℃
で２．５．１０および２０時間の熱処理を行なった。
で２．５．１０および２０時間の熱処理を行なった。
第４図は、このようにして得られた多芯線を示す断面図
である。第４図を参照して、多数の単芯材８を銅マトリ
ツクス９中に配置させることにより、多芯線１０が構成
されている。
である。第４図を参照して、多数の単芯材８を銅マトリ
ツクス９中に配置させることにより、多芯線１０が構成
されている。
これらの材料の銅でない部分における臨界電流密度（８
Ｔ）および残留抵抗比をそれぞれ表１に示す。
Ｔ）および残留抵抗比をそれぞれ表１に示す。
比較例１〜４
第５図は、比較例の化合物系超電導線を作製する方法を
示す斜視図である。ここでは、長さ８０Ｑｍｍ、厚さ０
．２ｍｍのＮｂ含有シートおよび同じ長さで厚さ０．０
６ｍｍのＡｔ含有シートを、直径５ｍｍの銅棒を中心に
巻き合せた。第５図に示すように、Ｎｂ含有シート１と
Ａｔ含有シート２との端部はそれぞれ一致している。
示す斜視図である。ここでは、長さ８０Ｑｍｍ、厚さ０
．２ｍｍのＮｂ含有シートおよび同じ長さで厚さ０．０
６ｍｍのＡｔ含有シートを、直径５ｍｍの銅棒を中心に
巻き合せた。第５図に示すように、Ｎｂ含有シート１と
Ａｔ含有シート２との端部はそれぞれ一致している。
第６図は、このようにして重ね巻きされた積層物を示す
断面図である。第６図に示すように、Ｎｂ含有シートお
よびＡｔ含有シートの長さが同じであるので、第２図の
ような拡散障壁は形成されない。この積層物を、上記の
実施例１と同様にして外径１８ｍｍ、内径１６ｍｍの鋼
管に挿入し、線引きして９１本束ね、さらに外径１８ｍ
ｍ、内径１６ｍｍの鋼管に挿入した後、この複合材を直
径０．８ｍｍまで線引加工した。上記の実施例と同様に
して、８００℃で２．５．１０および２０時間の熱処理
を行なった。この比較例のものついても銅でない部分の
臨界電流密度（８Ｔ）と残留抵抗比を表１に併せて示す
。
断面図である。第６図に示すように、Ｎｂ含有シートお
よびＡｔ含有シートの長さが同じであるので、第２図の
ような拡散障壁は形成されない。この積層物を、上記の
実施例１と同様にして外径１８ｍｍ、内径１６ｍｍの鋼
管に挿入し、線引きして９１本束ね、さらに外径１８ｍ
ｍ、内径１６ｍｍの鋼管に挿入した後、この複合材を直
径０．８ｍｍまで線引加工した。上記の実施例と同様に
して、８００℃で２．５．１０および２０時間の熱処理
を行なった。この比較例のものついても銅でない部分の
臨界電流密度（８Ｔ）と残留抵抗比を表１に併せて示す
。
表１
比較例１〜４の臨界電流密度は、実施例１〜４のものに
比べ１割程度高くなっているが、残留抵抗比が１００以
下であり、安定化材として銅の役割を十分果たしえない
状態に残留抵抗値が上昇している。また、実施例４のよ
うに長時間の熱処理ではＡＩがＮｂ中を拡散し、端部ま
で到達したため、銅を汚染し残留抵抗比が１００以下ま
で下がっている。このように熱処理条件による拡散障壁
の厚さは最適値を選択する必要がある。
比べ１割程度高くなっているが、残留抵抗比が１００以
下であり、安定化材として銅の役割を十分果たしえない
状態に残留抵抗値が上昇している。また、実施例４のよ
うに長時間の熱処理ではＡＩがＮｂ中を拡散し、端部ま
で到達したため、銅を汚染し残留抵抗比が１００以下ま
で下がっている。このように熱処理条件による拡散障壁
の厚さは最適値を選択する必要がある。
第１図は、この発明に従う実施例の化合物系超電導線を
作製する方法を示す斜視図である。 第２図は、第１図に示すように重ね巻きした積層物を示
す断面図である。 第３図は、第２図に示す積層物を鋼管に挿入する状態を
示す斜視図である。 第４図は、単芯材を束ねて線引加工して作製した多芯線
を示す断面図である。 第５図は、比較例の化合物系超電導線を作製する方法を
示す斜視図である。 第６図は、第５図に示すように重ね巻きした積層物を示
す断面図である。 図において１はＮｂ含有シート、２はＡＩ含有シート、
３は銅棒、４．５は拡散障壁、６は積層物、７は銅管、
８は単芯材、９は銅マトリックス、１０は多芯線を示す
。 第３図 第４図 第Ｓ図 手 続 補 正 書 平成３年７月２ジ日 １、事件の表示 平成２年特許願第 号 ２、発明の名称 化合物系超電導線 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 大阪市中央区北浜四丁目５番３３号名 称
（２１３）住友電気工業株式会社代表者 倉内 意字 ４、代理人 住 所 大阪市北区南森町２丁目１番２９号 住友銀
行南森町ビル６、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ７、補正の内容 （１） 明細書第２頁第１９行の「超電導線の製造方法
」を「超電導線」に補正する。 （２） 明細書第６頁第１４行のｒＮｇＪをｒＭｇｊに
補正する。 以上
作製する方法を示す斜視図である。 第２図は、第１図に示すように重ね巻きした積層物を示
す断面図である。 第３図は、第２図に示す積層物を鋼管に挿入する状態を
示す斜視図である。 第４図は、単芯材を束ねて線引加工して作製した多芯線
を示す断面図である。 第５図は、比較例の化合物系超電導線を作製する方法を
示す斜視図である。 第６図は、第５図に示すように重ね巻きした積層物を示
す断面図である。 図において１はＮｂ含有シート、２はＡＩ含有シート、
３は銅棒、４．５は拡散障壁、６は積層物、７は銅管、
８は単芯材、９は銅マトリックス、１０は多芯線を示す
。 第３図 第４図 第Ｓ図 手 続 補 正 書 平成３年７月２ジ日 １、事件の表示 平成２年特許願第 号 ２、発明の名称 化合物系超電導線 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 大阪市中央区北浜四丁目５番３３号名 称
（２１３）住友電気工業株式会社代表者 倉内 意字 ４、代理人 住 所 大阪市北区南森町２丁目１番２９号 住友銀
行南森町ビル６、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ７、補正の内容 （１） 明細書第２頁第１９行の「超電導線の製造方法
」を「超電導線」に補正する。 （２） 明細書第６頁第１４行のｒＮｇＪをｒＭｇｊに
補正する。 以上
Claims (7)
- （１）Ｎｂ金属またはＮｂ合金からなるＮｂ含有シート
と、Ｎｂと反応して超電導性を示す化合物を作る元素Ｘ
または元素Ｘを含む合金からなるＸ含有シートとを重ね
巻きして積層物とするジェリーロール法に従い、銅また
は銅合金をマトリックスとして形成される化合物系超電
導線であって、 前記積層物と銅または銅合金マトリックスとの間に拡散
障壁を設ける、化合物系超電導線。 - （２）前記拡散障壁はＮｂである、請求項１に記載の化
合物系超電導線。 - （３）前記拡散障壁は、合金元素が銅または銅合金と反
応して化合物を作らないＮｂ合金である、請求項１に記
載の化合物系超電導線。 - （４）前記拡散障壁の厚さが、Ｎｂ−Ｘ化合物を生成す
る熱処理条件で拡散が障壁内でとどまるような厚さであ
る、請求項１に記載の化合物系超電導線。 - （５）Ｎｂ含有シートがＸ含有シートより巻き付け方向
において長く、Ｎｂ含有シートの端部が重ね巻きした際
に拡散障壁を形成する、請求項１に記載の化合物超電導
線。 - （６）前記元素Ｘが、Ａｌ、ＳｎおよびＧｅからなるグ
ループより選ばれる少なくとも１種である、請求項１に
記載の化合物系超電導線。 - （７）前記Ｎｂ合金および／または前記元素Ｘを含む合
金中の含有合金元素はＴｉ、Ｓｉ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｚｒ、
ＭｇおよびＢｅからなるグループより選ばれる少なくと
も１種である、請求項１に記載の化合物系超電導線。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2252330A JPH04132109A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 化合物系超電導線 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2252330A JPH04132109A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 化合物系超電導線 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04132109A true JPH04132109A (ja) | 1992-05-06 |
Family
ID=17235768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2252330A Pending JPH04132109A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 化合物系超電導線 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04132109A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5922481A (en) * | 1995-01-13 | 1999-07-13 | Basf Aktiengesellschaft | Electroluminescent arrangement |
| WO2023089919A1 (ja) * | 2021-11-16 | 2023-05-25 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | ニオブアルミ前駆体線、ニオブアルミ前駆体撚線、ニオブアルミ超伝導線、及びニオブアルミ超伝導撚線 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49130699A (ja) * | 1973-04-13 | 1974-12-14 | ||
| JPS57147807A (en) * | 1981-01-30 | 1982-09-11 | Teledyne Ind | Expandable metal including wire and filament as well as method of producing same |
| JPH02148620A (ja) * | 1988-11-30 | 1990-06-07 | Showa Electric Wire & Cable Co Ltd | Ｎｂ↓３Ａｌ超電導線の製造方法 |
-
1990
- 1990-09-21 JP JP2252330A patent/JPH04132109A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49130699A (ja) * | 1973-04-13 | 1974-12-14 | ||
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| JPH02148620A (ja) * | 1988-11-30 | 1990-06-07 | Showa Electric Wire & Cable Co Ltd | Ｎｂ↓３Ａｌ超電導線の製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5922481A (en) * | 1995-01-13 | 1999-07-13 | Basf Aktiengesellschaft | Electroluminescent arrangement |
| WO2023089919A1 (ja) * | 2021-11-16 | 2023-05-25 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | ニオブアルミ前駆体線、ニオブアルミ前駆体撚線、ニオブアルミ超伝導線、及びニオブアルミ超伝導撚線 |
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