JPH06260041A - Ｎｂ３Ａｌ多芯超電導線の製造方法 - Google Patents
Ｎｂ３Ａｌ多芯超電導線の製造方法Info
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- JPH06260041A JPH06260041A JP5044955A JP4495593A JPH06260041A JP H06260041 A JPH06260041 A JP H06260041A JP 5044955 A JP5044955 A JP 5044955A JP 4495593 A JP4495593 A JP 4495593A JP H06260041 A JPH06260041 A JP H06260041A
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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
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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】 ジェリーロール法による極細多芯構造のＮｂ
3 Ａｌ超電導線の加工性を改善する。 【構成】 Ｃｕ系金属ロッド２１を中心として、その外
周にＮｂシートの片面にＡｌ蒸着層を形成した複合シー
ト２０を巻回し、これをＣｕ系金属パイプ２２中に挿入
した単芯構造のビレット２３に減面加工を施して、断面
六角形の単芯線２４を製造する。この単芯線の多数本を
Ｃｕ系金属パイプ２５中に収容した多芯ビレット２６に
減面加工を施して多芯線２７を製造した後、７５０〜８
５０℃の温度で数時間〜数十時間の熱処理を施し多芯構
造のＮｂ3 Ａｌ超電導線を製造する。
3 Ａｌ超電導線の加工性を改善する。 【構成】 Ｃｕ系金属ロッド２１を中心として、その外
周にＮｂシートの片面にＡｌ蒸着層を形成した複合シー
ト２０を巻回し、これをＣｕ系金属パイプ２２中に挿入
した単芯構造のビレット２３に減面加工を施して、断面
六角形の単芯線２４を製造する。この単芯線の多数本を
Ｃｕ系金属パイプ２５中に収容した多芯ビレット２６に
減面加工を施して多芯線２７を製造した後、７５０〜８
５０℃の温度で数時間〜数十時間の熱処理を施し多芯構
造のＮｂ3 Ａｌ超電導線を製造する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超電導線の製造方法に係
り、特に改善されたジェリーロール法により、特性の優
れたＮｂ3 Ａｌ多芯超電導線を製造する方法に関する。
り、特に改善されたジェリーロール法により、特性の優
れたＮｂ3 Ａｌ多芯超電導線を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ａ１５型の金属間化合物である超電導材
料は、一般にＮｂ−Ｔｉ合金等の合金系超電導材料に比
較して優れた超電導特性を有しており、特にＮｂ3 Ａｌ
はＮｂ3 Ｓｎに比べ臨界温度（Ｔｃ）や臨界磁界（ＨC
2 ）が高い上、機械的性質に優れる等の利点を有する
が、Ｎｂ3 Ａｌは拡散反応では生成し難いため、長尺の
線材を製造することは困難である。
料は、一般にＮｂ−Ｔｉ合金等の合金系超電導材料に比
較して優れた超電導特性を有しており、特にＮｂ3 Ａｌ
はＮｂ3 Ｓｎに比べ臨界温度（Ｔｃ）や臨界磁界（ＨC
2 ）が高い上、機械的性質に優れる等の利点を有する
が、Ｎｂ3 Ａｌは拡散反応では生成し難いため、長尺の
線材を製造することは困難である。
【０００３】即ち、化学量論組成のＮｂ3 Ａｌは高温で
のみ安定で、その生成速度が極めて小さいため、低温の
熱処理ではＮｂ3 Ａｌを拡散生成させることが難しいと
いう問題がある。しかしながら、ＮｂとＡｌの拡散距離
を極めて小さくすれば、粒界拡散が支配的となり熱処理
条件を改善することができるため、１０００℃以下の温
度で熱処理を施すことにより実用レベルの超電導材料を
製造することが可能となる。
のみ安定で、その生成速度が極めて小さいため、低温の
熱処理ではＮｂ3 Ａｌを拡散生成させることが難しいと
いう問題がある。しかしながら、ＮｂとＡｌの拡散距離
を極めて小さくすれば、粒界拡散が支配的となり熱処理
条件を改善することができるため、１０００℃以下の温
度で熱処理を施すことにより実用レベルの超電導材料を
製造することが可能となる。
【０００４】従来、このような観点から、融体急冷法等
に比較して高磁界特性が若干劣るものの、長尺の線材を
容易に製造する方法として、ジェリーロール法が知られ
ている。この方法は、ＮｂシートとＡｌシートを積層
し、これを丸めて円筒状のシース材に挿入して伸線加工
を施した後、熱処理を施すものである．例えば、Ｎｂシ
ートとＡｌシートを重ねてＣｕロッド上に巻き付けてＣ
ｕパイプ中に挿入し、Ａｌシートを約０．２μｍの厚さ
まで伸線加工した後、８００℃の温度で熱処理を施して
Ｔｃ＝１５．６Ｋ、Ｊｃ＝１０4 Ａ／ｃｍ2 のＮｂ3 Ａ
ｌ超電導線が得られている。
に比較して高磁界特性が若干劣るものの、長尺の線材を
容易に製造する方法として、ジェリーロール法が知られ
ている。この方法は、ＮｂシートとＡｌシートを積層
し、これを丸めて円筒状のシース材に挿入して伸線加工
を施した後、熱処理を施すものである．例えば、Ｎｂシ
ートとＡｌシートを重ねてＣｕロッド上に巻き付けてＣ
ｕパイプ中に挿入し、Ａｌシートを約０．２μｍの厚さ
まで伸線加工した後、８００℃の温度で熱処理を施して
Ｔｃ＝１５．６Ｋ、Ｊｃ＝１０4 Ａ／ｃｍ2 のＮｂ3 Ａ
ｌ超電導線が得られている。
【０００５】この方法により多芯構造の線材を製造する
には、上記のＣｕパイプ中に挿入した単芯構造のビレッ
トに静水圧押出加工および伸線加工を施して単芯線を製
造した後、この多数本をＣｕパイプ中に収容して多芯ビ
レットを作製し、次いで、これに静水圧押出加工および
伸線加工を施して多芯線を製造した後、Ｎｂ3 Ａｌ生成
の熱処理を施すことが行われている。
には、上記のＣｕパイプ中に挿入した単芯構造のビレッ
トに静水圧押出加工および伸線加工を施して単芯線を製
造した後、この多数本をＣｕパイプ中に収容して多芯ビ
レットを作製し、次いで、これに静水圧押出加工および
伸線加工を施して多芯線を製造した後、Ｎｂ3 Ａｌ生成
の熱処理を施すことが行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法ではマトリックスがＣｕ（またはＣｕ合金）で形成
されるため、Ｎｂ3 Ａｌ生成の熱処理を１０００℃以下
で施す必要があるが、この温度範囲で良好なＮｂ3 Ａｌ
相を得るには、ＮｂとＡｌとの拡散距離を非常に小さく
する必要がある。即ち、ＮｂシートとＡｌシートを極め
て薄くするために、加工度を非常に大きくして加工する
必要があるため、フィラメントの断線を生じ易く、長尺
の線材を製造することが非常に困難であるという問題が
ある。
方法ではマトリックスがＣｕ（またはＣｕ合金）で形成
されるため、Ｎｂ3 Ａｌ生成の熱処理を１０００℃以下
で施す必要があるが、この温度範囲で良好なＮｂ3 Ａｌ
相を得るには、ＮｂとＡｌとの拡散距離を非常に小さく
する必要がある。即ち、ＮｂシートとＡｌシートを極め
て薄くするために、加工度を非常に大きくして加工する
必要があるため、フィラメントの断線を生じ易く、長尺
の線材を製造することが非常に困難であるという問題が
ある。
【０００７】この断線は、ＮｂシートとＡｌシートを重
ね巻きする単芯構造のビレット作製時に、Ａｌシートに
皺を生じたり、あるいＮｂシートとＡｌシートの界面に
空気が残留することに起因することが考えられている。
しかし、ＮｂシートとＡｌシートを重ね巻きして単芯構
造のビレットを作製する方法では、これ等の原因を除去
することは非常に困難である。
ね巻きする単芯構造のビレット作製時に、Ａｌシートに
皺を生じたり、あるいＮｂシートとＡｌシートの界面に
空気が残留することに起因することが考えられている。
しかし、ＮｂシートとＡｌシートを重ね巻きして単芯構
造のビレットを作製する方法では、これ等の原因を除去
することは非常に困難である。
【０００８】本発明は以上の問題を解決するためになさ
れたもので、フィラメントの断線を防止して高い加工度
で安定して成形することができ、これにより特性の優れ
た多芯構造のＮｂ3 Ａｌ超電導線を製造する方法を提供
することをその目的とする。
れたもので、フィラメントの断線を防止して高い加工度
で安定して成形することができ、これにより特性の優れ
た多芯構造のＮｂ3 Ａｌ超電導線を製造する方法を提供
することをその目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のＮｂ3 Ａｌ多芯超電導線の製造方法は、
（イ）片面にＡｌ系金属層を形成したＮｂ系金属シート
をＣｕ系金属ロッド上に巻き付け、これをＣｕ系金属パ
イプ中に挿入して単芯構造のビレットを形成する工程
と、（ロ）この単芯構造のビレットに減面加工を施して
単芯線を製造する工程と、（ハ）この単芯線の多数本を
Ｃｕ系金属パイプ中に収容して多芯ビレットを形成する
工程と、（ニ）この多芯ビレットに減面加工を施して多
芯線を製造する工程および（ホ）この多芯線にＮｂ3 Ａ
ｌ生成の熱処理を施す工程とを順次施すようにしたもの
である。
に、本発明のＮｂ3 Ａｌ多芯超電導線の製造方法は、
（イ）片面にＡｌ系金属層を形成したＮｂ系金属シート
をＣｕ系金属ロッド上に巻き付け、これをＣｕ系金属パ
イプ中に挿入して単芯構造のビレットを形成する工程
と、（ロ）この単芯構造のビレットに減面加工を施して
単芯線を製造する工程と、（ハ）この単芯線の多数本を
Ｃｕ系金属パイプ中に収容して多芯ビレットを形成する
工程と、（ニ）この多芯ビレットに減面加工を施して多
芯線を製造する工程および（ホ）この多芯線にＮｂ3 Ａ
ｌ生成の熱処理を施す工程とを順次施すようにしたもの
である。
【００１０】上記の片面にＡｌ系金属層を形成したＮｂ
系金属シートは、イオンプレーティング法により、Ａｌ
又はＡｌ合金を蒸発源としてＮｂ系金属シートの片面に
Ａｌ又はＡｌ合金の蒸着層を形成することにより作製す
ることができる。図３は、このような複合シートとし
て、例えばＡｌ蒸着Ｎｂシートの製造に用いられるアー
ク放電型高真空イオンプレーティング装置１の概略図を
示したもので、２は真空槽、３は電子ビーム、４はＡｌ
蒸発源、５はＮｂシートである。
系金属シートは、イオンプレーティング法により、Ａｌ
又はＡｌ合金を蒸発源としてＮｂ系金属シートの片面に
Ａｌ又はＡｌ合金の蒸着層を形成することにより作製す
ることができる。図３は、このような複合シートとし
て、例えばＡｌ蒸着Ｎｂシートの製造に用いられるアー
ク放電型高真空イオンプレーティング装置１の概略図を
示したもので、２は真空槽、３は電子ビーム、４はＡｌ
蒸発源、５はＮｂシートである。
【００１１】同図において、真空槽２内は真空ポンプ６
により高真空に排気され、るつぼ７内に収容された蒸発
源であるＡｌ４は電子ビーム３の衝突により蒸発する。
イオン化電極８は蒸発源近傍に配置され、蒸発源に対し
て正の電圧が印加されており、蒸発源から放出される熱
電子あるいは２次電子はイオン化電極８に向かって進
む。
により高真空に排気され、るつぼ７内に収容された蒸発
源であるＡｌ４は電子ビーム３の衝突により蒸発する。
イオン化電極８は蒸発源近傍に配置され、蒸発源に対し
て正の電圧が印加されており、蒸発源から放出される熱
電子あるいは２次電子はイオン化電極８に向かって進
む。
【００１２】蒸発源の近くに配置された熱電子放射電極
９は熱電子の放射量を増加させる働きをする。熱電子あ
るいは２次電子は蒸発粒子と衝突して蒸発粒子をイオン
化し、このイオン化された蒸発粒子が走行中に他の蒸発
粒子と衝突してプラスイオンと電子を発生させ、多くの
蒸発粒子をイオン化する。一方、Ｎｂシート５は蒸発源
に対して正の電圧が印加されており、送出しボビン１０
および巻取ボビン１１の間を走行して、その表面にシャ
ッター１２により制御された蒸発粒子が付着する。尚、
１３は巻取ボビン１１の駆動装置である。
９は熱電子の放射量を増加させる働きをする。熱電子あ
るいは２次電子は蒸発粒子と衝突して蒸発粒子をイオン
化し、このイオン化された蒸発粒子が走行中に他の蒸発
粒子と衝突してプラスイオンと電子を発生させ、多くの
蒸発粒子をイオン化する。一方、Ｎｂシート５は蒸発源
に対して正の電圧が印加されており、送出しボビン１０
および巻取ボビン１１の間を走行して、その表面にシャ
ッター１２により制御された蒸発粒子が付着する。尚、
１３は巻取ボビン１１の駆動装置である。
【００１３】これにより、付着強度が強く、かつ雰囲気
ガスの影響を受けない、高純度の被膜がＮｂシート５上
に連続して作製される。このようにして、図２に示すよ
うにＮｂシート５の片面にＡｌ蒸着層５´が形成された
複合シート２０を用いて多芯構造のＮｂ3 Ａｌ超電導線
を製造する。即ち、図１に示すように、Ｃｕ系金属ロッ
ド２１を中心として、その外周に複合シート２０を巻回
し、これをＣｕ系金属パイプ２２中に挿入して単芯構造
のビレット２３を形成する。
ガスの影響を受けない、高純度の被膜がＮｂシート５上
に連続して作製される。このようにして、図２に示すよ
うにＮｂシート５の片面にＡｌ蒸着層５´が形成された
複合シート２０を用いて多芯構造のＮｂ3 Ａｌ超電導線
を製造する。即ち、図１に示すように、Ｃｕ系金属ロッ
ド２１を中心として、その外周に複合シート２０を巻回
し、これをＣｕ系金属パイプ２２中に挿入して単芯構造
のビレット２３を形成する。
【００１４】この単芯構造のビレット２３に減面加工を
施して、例えば断面六角形の単芯線２４を製造した後、
この多数本をＣｕ系金属パイプ２５中に収容して多芯ビ
レット２６を形成し、次いで、この多芯ビレットに減面
加工を施して多芯線２７を製造した後、Ｎｂ3 Ａｌ生成
の熱処理を施すことにより多芯構造のＮｂ3 Ａｌ超電導
線を製造することができる。
施して、例えば断面六角形の単芯線２４を製造した後、
この多数本をＣｕ系金属パイプ２５中に収容して多芯ビ
レット２６を形成し、次いで、この多芯ビレットに減面
加工を施して多芯線２７を製造した後、Ｎｂ3 Ａｌ生成
の熱処理を施すことにより多芯構造のＮｂ3 Ａｌ超電導
線を製造することができる。
【００１５】上記のＮｂ3 Ａｌ生成の熱処理は、例えば
７５０〜８５０℃の温度で数時間〜数拾時間施される。
７５０〜８５０℃の温度で数時間〜数拾時間施される。
【００１６】
【作用】上記の構成により、本発明においては、ジェリ
ーロール法におけるＮｂシートとＡｌシートの代わり
に、複合シート、即ち、片面にＡｌ系金属層を形成した
Ｎｂ系金属シートを用いることにより、単芯構造のビレ
ットの作製時に、Ａｌシートに皺を生じたり、あるいＮ
ｂシートとＡｌシートの界面に空気が残留することを防
止することができるため、フィラメントに断線を生ずる
ことなく、高い加工度で長尺の線材を安定して成形する
ことができる。
ーロール法におけるＮｂシートとＡｌシートの代わり
に、複合シート、即ち、片面にＡｌ系金属層を形成した
Ｎｂ系金属シートを用いることにより、単芯構造のビレ
ットの作製時に、Ａｌシートに皺を生じたり、あるいＮ
ｂシートとＡｌシートの界面に空気が残留することを防
止することができるため、フィラメントに断線を生ずる
ことなく、高い加工度で長尺の線材を安定して成形する
ことができる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の一実施例について説明する。
図３に示す装置を用いて、厚さ１００μｍのＮｂシート
上に３０μｍの厚さにＡｌを蒸着して複合シートを形成
した。この複合シートを外径φ１５ｍｍのＣｕロッド上
に巻付け、これをＣｕパイプ内に収容した後、伸線加工
を施して対辺間距離２．１３ｍｍの断面六角形の単芯線
を製造した。
図３に示す装置を用いて、厚さ１００μｍのＮｂシート
上に３０μｍの厚さにＡｌを蒸着して複合シートを形成
した。この複合シートを外径φ１５ｍｍのＣｕロッド上
に巻付け、これをＣｕパイプ内に収容した後、伸線加工
を施して対辺間距離２．１３ｍｍの断面六角形の単芯線
を製造した。
【００１８】次いで、単芯線の９３１本を、その側面を
当接して、外径φ８０ｍｍ、内径φ７０ｍｍのＣｕパイ
プ中に組み込んで多芯ビレットを形成し、これに静水圧
押出加工および伸線加工を施して外径φ１．０ｍｍの多
芯線を製造した。この加工において、フィラメントの断
線は認められず加工性は良好であった。この時のＮｂ層
の厚さは８３ｎｍ，Ａｌ層の厚さは２５ｎｍであった。
当接して、外径φ８０ｍｍ、内径φ７０ｍｍのＣｕパイ
プ中に組み込んで多芯ビレットを形成し、これに静水圧
押出加工および伸線加工を施して外径φ１．０ｍｍの多
芯線を製造した。この加工において、フィラメントの断
線は認められず加工性は良好であった。この時のＮｂ層
の厚さは８３ｎｍ，Ａｌ層の厚さは２５ｎｍであった。
【００１９】このようにして得られた外径φ１．０ｍｍ
の多芯線に、８００℃の温度で５０時間の熱処理を施し
て多芯構造のＮｂ3 Ａｌ超電導線を製造した。この超電
導線の非銅部の臨界電流密度（Ｊｃ）は、１２Ｔ（テス
ラ）で７００Ａ／ｍｍ2 の実用レベルの値を示した。
の多芯線に、８００℃の温度で５０時間の熱処理を施し
て多芯構造のＮｂ3 Ａｌ超電導線を製造した。この超電
導線の非銅部の臨界電流密度（Ｊｃ）は、１２Ｔ（テス
ラ）で７００Ａ／ｍｍ2 の実用レベルの値を示した。
【００２０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の製造方法は
加工性に優れるため、フィラメントの断線を防止して特
性の優れた多芯構造のＮｂ3 Ａｌ超電導線を製造するこ
とができる。
加工性に優れるため、フィラメントの断線を防止して特
性の優れた多芯構造のＮｂ3 Ａｌ超電導線を製造するこ
とができる。
【図１】本発明における多芯線の製造工程の一実施例を
示す概略図。
示す概略図。
【図２】本発明に用いられる複合シートの一実施例を示
す斜視図。
す斜視図。
【図３】図２に示す複合シートを製造するためのアーク
放電型高真空イオンプレーティング装置の概略図。
放電型高真空イオンプレーティング装置の概略図。
１…アーク放電型高真空イオンプレーティング装置 ３…電子ビーム ４…Ａｌ蒸発源 ５…Ｎｂシート ５´…Ａｌ蒸着層 ８…イオン化電極 １２…シャッター ２０…複合シート ２１…Ｃｕ系金属ロッド ２２、２５…Ｃｕ系金属パイプ ２３…単芯構造のビレット ２４…単芯線 ２６…多芯ビレット ２７…多芯線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大垣 俊久 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１ 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 前田 慶一郎 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１ 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 野呂 治人 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１ 号 昭和電線電纜株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】（イ）片面にＡｌ系金属層を形成したＮｂ
系金属シートをＣｕ系金属ロッド上に巻き付け、これを
Ｃｕ系金属パイプ中に挿入して単芯構造のビレットを形
成する工程と、 （ロ）この単芯構造のビレットに減面加工を施して単芯
線を製造する工程と、 （ハ）この単芯線の多数本をＣｕ系金属パイプ中に収容
して多芯ビレットを形成する工程と、 （ニ）この多芯ビレットに減面加工を施して多芯線を製
造する工程と、 （ホ）この多芯線にＮｂ3 Ａｌ生成の熱処理を施す工程
とからなることを特徴とするＮｂ3 Ａｌ多芯超電導線の
製造方法。 - 【請求項２】Ｎｂ系金属シートの片面に形成されたＡｌ
系金属層は、イオンプレーティング法による蒸着層であ
る請求項１記載のＮｂ3 Ａｌ多芯超電導線の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5044955A JPH06260041A (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | Ｎｂ３Ａｌ多芯超電導線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5044955A JPH06260041A (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | Ｎｂ３Ａｌ多芯超電導線の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06260041A true JPH06260041A (ja) | 1994-09-16 |
Family
ID=12705914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5044955A Pending JPH06260041A (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | Ｎｂ３Ａｌ多芯超電導線の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06260041A (ja) |
-
1993
- 1993-03-05 JP JP5044955A patent/JPH06260041A/ja active Pending
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