JPH0554741A - 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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- JPH0554741A JPH0554741A JP3235444A JP23544491A JPH0554741A JP H0554741 A JPH0554741 A JP H0554741A JP 3235444 A JP3235444 A JP 3235444A JP 23544491 A JP23544491 A JP 23544491A JP H0554741 A JPH0554741 A JP H0554741A
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- composite linear
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- 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
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Wire Processing (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 化合物超電導体を構成する高融点金属とＣｕ
との複合線状体を数ミクロンの細さまで加工することな
く、高いＪｃを得ることを可能にする化合物超電導線の
製造方法を提供する。 【構成】 Ａ１５型化合物超電導体を構成する高融点金
属からなる線状体１１の表面をＣｕ１２あるいはＣｕ合
金で被覆して第１の複合線状体１３を形成し、次いで、
該複合線状体１３を複数本集束し、その表面をＣｕ１４
あるいはＣｕ合金で被覆して第２の複合線状体１５を形
成し、この工程を繰り返して形成された複合線状体１５
を、前記Ａ１５型化合物超電導体を構成する低融点金属
とＣｕとの合金マトリックス１６中に挿入し、次いで、
線状に加工し、次いで、拡散熱処理を施す。
との複合線状体を数ミクロンの細さまで加工することな
く、高いＪｃを得ることを可能にする化合物超電導線の
製造方法を提供する。 【構成】 Ａ１５型化合物超電導体を構成する高融点金
属からなる線状体１１の表面をＣｕ１２あるいはＣｕ合
金で被覆して第１の複合線状体１３を形成し、次いで、
該複合線状体１３を複数本集束し、その表面をＣｕ１４
あるいはＣｕ合金で被覆して第２の複合線状体１５を形
成し、この工程を繰り返して形成された複合線状体１５
を、前記Ａ１５型化合物超電導体を構成する低融点金属
とＣｕとの合金マトリックス１６中に挿入し、次いで、
線状に加工し、次いで、拡散熱処理を施す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物超電導線の製造
方法に関する。
方法に関する。
【０００２】
【従来技術】従来のＡ１５型化合物超電導線の製造方法
を、ブロンズ法によるＮｂ3 Ｓｎの製造を例にして説明
する。この方法は図４に示すように、Ｃｕ−Ｓｎ合金マ
トリックス１中に多数のＮｂ棒状体２を挿入した複合体
３を線状に加工し、次いで、拡散熱処理することにより
Ｎｂ3 Ｓｎ超電導体４を生成している。この方法では、
Ｎｂ中へのＳｎの拡散パスを短くし、拡散熱処理時間
（通常、６５０〜７００℃で５日間程度）を短くするた
めに、Ｎｂ棒状体２を５〜６μｍ以下の線径に細く加工
する必要がある。ところで、超電導体の臨界電流密度Ｊ
ｃは、超電導体中のマクロな不均質点による磁束のピン
ニング止めにより決定される。このような不均質点をピ
ンニングセンターと称している。上述のＮｂ3 Ｓｎ化合
物超電導線においては、Ｎｂ3 Ｓｎ超電導体４のグレイ
ンバウンダリーがピンニングセンターの役割をしてい
る。
を、ブロンズ法によるＮｂ3 Ｓｎの製造を例にして説明
する。この方法は図４に示すように、Ｃｕ−Ｓｎ合金マ
トリックス１中に多数のＮｂ棒状体２を挿入した複合体
３を線状に加工し、次いで、拡散熱処理することにより
Ｎｂ3 Ｓｎ超電導体４を生成している。この方法では、
Ｎｂ中へのＳｎの拡散パスを短くし、拡散熱処理時間
（通常、６５０〜７００℃で５日間程度）を短くするた
めに、Ｎｂ棒状体２を５〜６μｍ以下の線径に細く加工
する必要がある。ところで、超電導体の臨界電流密度Ｊ
ｃは、超電導体中のマクロな不均質点による磁束のピン
ニング止めにより決定される。このような不均質点をピ
ンニングセンターと称している。上述のＮｂ3 Ｓｎ化合
物超電導線においては、Ｎｂ3 Ｓｎ超電導体４のグレイ
ンバウンダリーがピンニングセンターの役割をしてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
化合物超電導線の製造方法には、次のような問題があっ
た。即ち、 １）Ｓｎの拡散パスを短くし、拡散熱処理時間を短くす
るために、Ｎｂ棒状体２を数ミクロンまで細く加工する
必要があり、この加工工程に手間がかかった。 ２）Ｎｂ3 Ｓｎ超電導体のグレインバウンダリーからな
るピンニングセンターでは、ピン力が弱くＪｃの向上に
限界があった。 ３）超電導体中のＮｂＳｎ化合物のストイキオメトリが
不均一であった。
化合物超電導線の製造方法には、次のような問題があっ
た。即ち、 １）Ｓｎの拡散パスを短くし、拡散熱処理時間を短くす
るために、Ｎｂ棒状体２を数ミクロンまで細く加工する
必要があり、この加工工程に手間がかかった。 ２）Ｎｂ3 Ｓｎ超電導体のグレインバウンダリーからな
るピンニングセンターでは、ピン力が弱くＪｃの向上に
限界があった。 ３）超電導体中のＮｂＳｎ化合物のストイキオメトリが
不均一であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決した化合物超電導線の製造方法を提供するもので、Ａ
１５型化合物超電導体を構成する高融点金属からなる線
状体の表面をＣｕあるいはＣｕ合金で被覆して第１の複
合線状体を形成し、次いで、該複合線状体を複数本集束
し、その表面をＣｕあるいはＣｕ合金で被覆して第２の
複合線状体を形成し、この工程を繰り返して形成された
複合線状体を、前記Ａ１５型化合物超電導体を構成する
低融点金属とＣｕとの合金マトリックス中に挿入し、次
いで、線状に加工し、次いで、拡散熱処理を施すことを
第１発明とし、前記高融点金属からなる線状体の表面を
被覆するＣｕあるいはＣｕ合金の厚さを２ｎｍ以上、１
００ｎｍ以下にし、かつ、前記ＣｕあるいはＣｕ合金の
体積を前記高融点金属体からなる線状体の体積の３％以
上、３０％以下にし、この状態で拡散熱処理を施すこと
を第２発明とするものである。
決した化合物超電導線の製造方法を提供するもので、Ａ
１５型化合物超電導体を構成する高融点金属からなる線
状体の表面をＣｕあるいはＣｕ合金で被覆して第１の複
合線状体を形成し、次いで、該複合線状体を複数本集束
し、その表面をＣｕあるいはＣｕ合金で被覆して第２の
複合線状体を形成し、この工程を繰り返して形成された
複合線状体を、前記Ａ１５型化合物超電導体を構成する
低融点金属とＣｕとの合金マトリックス中に挿入し、次
いで、線状に加工し、次いで、拡散熱処理を施すことを
第１発明とし、前記高融点金属からなる線状体の表面を
被覆するＣｕあるいはＣｕ合金の厚さを２ｎｍ以上、１
００ｎｍ以下にし、かつ、前記ＣｕあるいはＣｕ合金の
体積を前記高融点金属体からなる線状体の体積の３％以
上、３０％以下にし、この状態で拡散熱処理を施すこと
を第２発明とするものである。
【０００５】
【作用】上述のように、Ａ１５型化合物超電導体を構成
する高融点金属からなる線状体の表面をＣｕあるいはＣ
ｕ合金で被覆した複合線状体を、Ａ１５型化合物超電導
体を構成する低融点金属とＣｕとの合金マトリックス中
に挿入すると、次のような効果がある。即ち、 １）複合線状体の被覆層を構成するＣｕは、Ａ１５型化
合物超電導体を構成する低融点金属に対して拡散を促す
作用がある。従って、合金マトリックス中の低融点金属
は、マトリックスに挿入された複数の複合線状体に被覆
層を構成するＣｕを拡散パスとして拡散し、高融点金属
に隈なく到達する。そのため、拡散熱処理時間を短くす
るこができる。また、マトリックスに挿入される最後の
複合線状体が比較的大きくても、前記低融点金属は最後
の複合線状体の内部にくまなく拡散し、生成する化合物
のストイキオメトリに差が生じない。 ２）複合線状体の被覆層を構成するＣｕあるいはＣｕ合
金はピンニングセンターになり、Ｊｃの向上に寄与す
る。 ３）さらに、このＣｕあるいはＣｕ合金は、ブロンズ法
などにおける焼きなまし加工の際に前記高融点金属から
なる複合線状体とＡ１５型化合物超電導体を構成する低
融点金属とＣｕとの合金マトリックスとの界面に生成す
る不用な化合物の生成に対して、拡散バリアとして作用
し、この化合物の生成を抑止する。従って、拡散処理前
の伸線加工が容易になる。 なお、拡散熱処理時の高融点金属からなる複合線状体の
表面を被覆するＣｕあるいはＣｕ合金の厚さを２ｎｍ以
上、１００ｎｍ以下にすると、高いＪｃを得ることがで
きる。その理由は、１００ｎｍより大きくすると、磁束
線格子間隔よりも大きくなるため、このＣｕあるいはＣ
ｕ合金はピンニングセンターとして有効に作用せず、ま
た、２ｎｍより小さくすると、磁束線格子間隔よりも小
さく、やはり有効なピンニングセンターとして作用しな
い。さらに、実験結果より、前記ＣｕあるいはＣｕ合金
の体積を前記複合線状体の体積の３０％以下にしない
と、拡散熱処理後の前記高融点金属体内部における超電
導部分が減少することと、超電導体内部に常電導体があ
ると生ずる近接効果により超電導特性が劣化する。ま
た、３％より小さくすると、拡散促進の作用がうすれ
て、Ｊｃが向上しない。
する高融点金属からなる線状体の表面をＣｕあるいはＣ
ｕ合金で被覆した複合線状体を、Ａ１５型化合物超電導
体を構成する低融点金属とＣｕとの合金マトリックス中
に挿入すると、次のような効果がある。即ち、 １）複合線状体の被覆層を構成するＣｕは、Ａ１５型化
合物超電導体を構成する低融点金属に対して拡散を促す
作用がある。従って、合金マトリックス中の低融点金属
は、マトリックスに挿入された複数の複合線状体に被覆
層を構成するＣｕを拡散パスとして拡散し、高融点金属
に隈なく到達する。そのため、拡散熱処理時間を短くす
るこができる。また、マトリックスに挿入される最後の
複合線状体が比較的大きくても、前記低融点金属は最後
の複合線状体の内部にくまなく拡散し、生成する化合物
のストイキオメトリに差が生じない。 ２）複合線状体の被覆層を構成するＣｕあるいはＣｕ合
金はピンニングセンターになり、Ｊｃの向上に寄与す
る。 ３）さらに、このＣｕあるいはＣｕ合金は、ブロンズ法
などにおける焼きなまし加工の際に前記高融点金属から
なる複合線状体とＡ１５型化合物超電導体を構成する低
融点金属とＣｕとの合金マトリックスとの界面に生成す
る不用な化合物の生成に対して、拡散バリアとして作用
し、この化合物の生成を抑止する。従って、拡散処理前
の伸線加工が容易になる。 なお、拡散熱処理時の高融点金属からなる複合線状体の
表面を被覆するＣｕあるいはＣｕ合金の厚さを２ｎｍ以
上、１００ｎｍ以下にすると、高いＪｃを得ることがで
きる。その理由は、１００ｎｍより大きくすると、磁束
線格子間隔よりも大きくなるため、このＣｕあるいはＣ
ｕ合金はピンニングセンターとして有効に作用せず、ま
た、２ｎｍより小さくすると、磁束線格子間隔よりも小
さく、やはり有効なピンニングセンターとして作用しな
い。さらに、実験結果より、前記ＣｕあるいはＣｕ合金
の体積を前記複合線状体の体積の３０％以下にしない
と、拡散熱処理後の前記高融点金属体内部における超電
導部分が減少することと、超電導体内部に常電導体があ
ると生ずる近接効果により超電導特性が劣化する。ま
た、３％より小さくすると、拡散促進の作用がうすれ
て、Ｊｃが向上しない。
【０００６】
【実施例】以下、図面に示した実施例に基づいて本発明
を詳細に説明する。図１は、本発明にかかる化合物超電
導線の製造方法の一実施例の工程説明図である。その製
造方法は、先ず、Ｎｂ線１１にＣｕ１２を被覆して複合
線１３を形成し、その複合線１３を集束してＣｕ１４を
被覆して伸線加工を施し複合線１５を形成する工程を繰
り返し、この複合線１５をＣｕＳｎ合金マトリックス
（Ｃｕ−１４．３ｗｔ％Ｓｎ）１６に埋め込み、押し出
し、伸線加工をして、０．１〜５ｍｍの範囲内の所定の
線径でサンプリングし、最後にこれらの線材に拡散熱処
理（６５０℃×１００時間）を施した。ブロンズ比（Ｃ
ｕＳｎ合金マトリックス１６に対する複合線１５の体積
比）はすべて３とした。このようにして製作した各試料
のパラメーター（Ｎｂフィラメント径、前記Ｎｂフィラ
メントを被覆するＣｕ厚さ、Ｎｂフィラメントに対する
前記Ｃｕの体積率）、および１０Ｔの印加磁場において
Ｊｃを測定した結果を表１に示す。従来例の試料は通常
のブロンズ法により製作した。
を詳細に説明する。図１は、本発明にかかる化合物超電
導線の製造方法の一実施例の工程説明図である。その製
造方法は、先ず、Ｎｂ線１１にＣｕ１２を被覆して複合
線１３を形成し、その複合線１３を集束してＣｕ１４を
被覆して伸線加工を施し複合線１５を形成する工程を繰
り返し、この複合線１５をＣｕＳｎ合金マトリックス
（Ｃｕ−１４．３ｗｔ％Ｓｎ）１６に埋め込み、押し出
し、伸線加工をして、０．１〜５ｍｍの範囲内の所定の
線径でサンプリングし、最後にこれらの線材に拡散熱処
理（６５０℃×１００時間）を施した。ブロンズ比（Ｃ
ｕＳｎ合金マトリックス１６に対する複合線１５の体積
比）はすべて３とした。このようにして製作した各試料
のパラメーター（Ｎｂフィラメント径、前記Ｎｂフィラ
メントを被覆するＣｕ厚さ、Ｎｂフィラメントに対する
前記Ｃｕの体積率）、および１０Ｔの印加磁場において
Ｊｃを測定した結果を表１に示す。従来例の試料は通常
のブロンズ法により製作した。
【０００７】
【表１】
【０００８】図２は、拡散熱処理時間とＳＥＭにより測
定した反応厚さの関係を示したもので、従来例に比較し
て本実施例は拡散速度が速いことを示している。従っ
て、本実施例では、Ｎｂフィラメント径を従来例よりも
大きくしても、Ｊｃを高くすることがきる。また、拡散
熱処理によりＮｂフィラメント中に拡散されたＳｎの濃
度分布をＥＰＭＡにより測定した。その結果を図３に示
す。図３からわかるように、本実施例では、Ｎｂフィラ
メント中のＳｎ濃度変動が従来例に比較して小さく、Ｎ
ｂフィラメント内部まで一定のストイキオメトリが維持
されることがわかる。この点からも、本実施例ではＪｃ
（0verall)が高くなることがわかる。このようにして得
られた超電導線について、１０Ｔの印加磁場においてＪ
ｃを測定した結果を表１に示す。なお、比較のために製
作した、ＮｂフィラメントにＣｕを被覆しない従来の製
法によるＮｂ3 Ｓｎ超電導線のＪｃは、１０Ｔにおいて
７００〜９００ A/mm2であった。表１から明らかなよう
に、Ｃｕの体積分率並びにＣｕの厚さが本願発明の範囲
内である本発明例は、いずれも従来例に比べてＪｃが向
上している。一方、前記体積分率あるいはＣｕの厚さの
内いずれか一方が範囲外である比較例は、いずれもＪｃ
の向上が見られなく、従来例と同程度のＪｃしか得られ
ていない。なお、本発明は上記実施例に限定されること
なく、他のＡ１５型化合物超電導線にも適用される。ま
た、化合物超電導体の高融点金属を被覆する金属はＣｕ
とは限定されず、Ｃｕ−Ｍｎ、Ｃｕ−ＮｉなどのＣｕ合
金でもよい。
定した反応厚さの関係を示したもので、従来例に比較し
て本実施例は拡散速度が速いことを示している。従っ
て、本実施例では、Ｎｂフィラメント径を従来例よりも
大きくしても、Ｊｃを高くすることがきる。また、拡散
熱処理によりＮｂフィラメント中に拡散されたＳｎの濃
度分布をＥＰＭＡにより測定した。その結果を図３に示
す。図３からわかるように、本実施例では、Ｎｂフィラ
メント中のＳｎ濃度変動が従来例に比較して小さく、Ｎ
ｂフィラメント内部まで一定のストイキオメトリが維持
されることがわかる。この点からも、本実施例ではＪｃ
（0verall)が高くなることがわかる。このようにして得
られた超電導線について、１０Ｔの印加磁場においてＪ
ｃを測定した結果を表１に示す。なお、比較のために製
作した、ＮｂフィラメントにＣｕを被覆しない従来の製
法によるＮｂ3 Ｓｎ超電導線のＪｃは、１０Ｔにおいて
７００〜９００ A/mm2であった。表１から明らかなよう
に、Ｃｕの体積分率並びにＣｕの厚さが本願発明の範囲
内である本発明例は、いずれも従来例に比べてＪｃが向
上している。一方、前記体積分率あるいはＣｕの厚さの
内いずれか一方が範囲外である比較例は、いずれもＪｃ
の向上が見られなく、従来例と同程度のＪｃしか得られ
ていない。なお、本発明は上記実施例に限定されること
なく、他のＡ１５型化合物超電導線にも適用される。ま
た、化合物超電導体の高融点金属を被覆する金属はＣｕ
とは限定されず、Ｃｕ−Ｍｎ、Ｃｕ−ＮｉなどのＣｕ合
金でもよい。
【０００９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ａ
１５型化合物超電導体を構成する高融点金属からなる線
状体の表面をＣｕあるいはＣｕ合金で被覆して第１の複
合線状体を形成し、次いで、該複合線状体を複数本集束
し、その表面をＣｕあるいはＣｕ合金で被覆して第２の
複合線状体を形成し、この工程を繰り返して形成された
複合線状体を、前記Ａ１５型化合物超電導体を構成する
低融点金属とＣｕとの合金マトリックス中に挿入し、次
いで、線状に加工し、次いで、拡散熱処理を施すため、
複合線状体を数ミクロンの細さまで加工しなくても、高
いＪｃを得ることができるという優れた効果がある。
１５型化合物超電導体を構成する高融点金属からなる線
状体の表面をＣｕあるいはＣｕ合金で被覆して第１の複
合線状体を形成し、次いで、該複合線状体を複数本集束
し、その表面をＣｕあるいはＣｕ合金で被覆して第２の
複合線状体を形成し、この工程を繰り返して形成された
複合線状体を、前記Ａ１５型化合物超電導体を構成する
低融点金属とＣｕとの合金マトリックス中に挿入し、次
いで、線状に加工し、次いで、拡散熱処理を施すため、
複合線状体を数ミクロンの細さまで加工しなくても、高
いＪｃを得ることができるという優れた効果がある。
【図１】本発明に係る化合物超電導線の製造方法の一実
施例の工程説明図である。
施例の工程説明図である。
【図２】上記実施例における拡散反応熱処理時間と反応
厚さの関係を示す図である。
厚さの関係を示す図である。
【図３】上記実施例におけるＮｂ中のＳｎ濃度の変化を
示す図である。
示す図である。
【図４】従来の化合物超電導線の製造方法の工程説明図
である。
である。
１ Ｃｕ−Ｓｎ合金マトリックス ２ Ｎｂ棒状体 ３ 複合体 ４ Ｎｂ3 Ｓｎ超電導体 １１ Ｎｂ線 １２、１４ Ｃｕ １３、１５ 複合線 １６ ＣｕＳｎ合金マトリックス
Claims (2)
- 【請求項１】 Ａ１５型化合物超電導体を構成する高融
点金属からなる線状体の表面をＣｕあるいはＣｕ合金で
被覆して第１の複合線状体を形成し、次いで、該複合線
状体を複数本集束し、その表面をＣｕあるいはＣｕ合金
で被覆して第２の複合線状体を形成し、この工程を繰り
返して形成された複合線状体を、前記Ａ１５型化合物超
電導体を構成する低融点金属とＣｕとの合金マトリック
ス中に挿入し、次いで、線状に加工し、次いで、拡散熱
処理を施すことを特徴とする化合物超電導線の製造方
法。 - 【請求項２】 前記高融点金属からなる線状体の表面を
被覆するＣｕあるいはＣｕ合金の厚さを２ｎｍ以上、１
００ｎｍ以下にし、かつ、前記ＣｕあるいはＣｕ合金の
体積を前記高融点金属体からなる線状体の体積の３％以
上、３０％以下にし、この状態で拡散熱処理を施すこと
を特徴とする請求項１記載の化合物超電導線の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3235444A JPH0554741A (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | 化合物超電導線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3235444A JPH0554741A (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | 化合物超電導線の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0554741A true JPH0554741A (ja) | 1993-03-05 |
Family
ID=16986205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3235444A Pending JPH0554741A (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | 化合物超電導線の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0554741A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007027089A (ja) * | 2005-07-19 | 2007-02-01 | Bruker Biospin Ag | 銅包含物を含む超伝導エレメント及び複合材料及びその製造方法 |
| JP2007141682A (ja) * | 2005-11-18 | 2007-06-07 | Japan Superconductor Technology Inc | Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材およびそのための前駆体 |
-
1991
- 1991-08-21 JP JP3235444A patent/JPH0554741A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007027089A (ja) * | 2005-07-19 | 2007-02-01 | Bruker Biospin Ag | 銅包含物を含む超伝導エレメント及び複合材料及びその製造方法 |
| JP2007141682A (ja) * | 2005-11-18 | 2007-06-07 | Japan Superconductor Technology Inc | Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材およびそのための前駆体 |
| JP4527653B2 (ja) * | 2005-11-18 | 2010-08-18 | ジャパンスーパーコンダクタテクノロジー株式会社 | Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材およびそのための前駆体 |
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