JPH0682949B2 - 超電導磁気シールド体およびその製造方法 - Google Patents
超電導磁気シールド体およびその製造方法Info
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- JPH0682949B2 JPH0682949B2 JP2071863A JP7186390A JPH0682949B2 JP H0682949 B2 JPH0682949 B2 JP H0682949B2 JP 2071863 A JP2071863 A JP 2071863A JP 7186390 A JP7186390 A JP 7186390A JP H0682949 B2 JPH0682949 B2 JP H0682949B2
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Landscapes
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- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はNb-Ti系超電導磁気シールド体およびその製造
方法に関するものである。
方法に関するものである。
[従来の技術] 底を有する筒形容器または底を有さない筒形の超電導体
は、外部磁場がある値になるまではその内部を高い効率
で磁気シールドすることができる。これは外部磁場によ
る磁束を打ち消すように、超電導体中に超電導遮蔽電流
が外部磁場の向きとは垂直な方向に閉ループをつくって
流れることによる。そのため従来から本形状の磁気シー
ルド体が各種考案され、中には実用化されたものもあ
る。以下に従来の技術を示す。
は、外部磁場がある値になるまではその内部を高い効率
で磁気シールドすることができる。これは外部磁場によ
る磁束を打ち消すように、超電導体中に超電導遮蔽電流
が外部磁場の向きとは垂直な方向に閉ループをつくって
流れることによる。そのため従来から本形状の磁気シー
ルド体が各種考案され、中には実用化されたものもあ
る。以下に従来の技術を示す。
(1)第2図(a)に示すように、Nbのブロックを底を
有さない円筒1や第2図(b)に示すように角筒1′に
切り出して作る方法がある。微小磁場の測定に用いられ
るSQUID磁束計のセンサー部の磁気シールド等に利用さ
れている。超電導遮蔽電流2は外部磁場3の方向に垂直
に閉ループをつくって流れ、外部磁場を打ち消す。
有さない円筒1や第2図(b)に示すように角筒1′に
切り出して作る方法がある。微小磁場の測定に用いられ
るSQUID磁束計のセンサー部の磁気シールド等に利用さ
れている。超電導遮蔽電流2は外部磁場3の方向に垂直
に閉ループをつくって流れ、外部磁場を打ち消す。
(2)また第3図に示すように、板または箔状の超電導
体を中心部に穴のあいたドーナツ状円板4とし、同じ形
状のものを積層して円筒5とするか、または間に同一形
状の常電導体6をさしはさみつつ積層して円筒7とする
方法がある。超電導遮蔽電流2は超電導円板の中だけを
流れる。
体を中心部に穴のあいたドーナツ状円板4とし、同じ形
状のものを積層して円筒5とするか、または間に同一形
状の常電導体6をさしはさみつつ積層して円筒7とする
方法がある。超電導遮蔽電流2は超電導円板の中だけを
流れる。
(3)さらに第4図に示すように、四角い板または箔状
の超電導体8を円筒状に折り曲げて合わせ目を接続する
方法がある。超電導遮蔽電流2は接続部9を介して閉ル
ープをつくる。接続方法としては溶接、半田付け、圧着
接合等があった。
の超電導体8を円筒状に折り曲げて合わせ目を接続する
方法がある。超電導遮蔽電流2は接続部9を介して閉ル
ープをつくる。接続方法としては溶接、半田付け、圧着
接合等があった。
[発明が解決しようとする課題] 第2図に示すNbやNb-Ti等のブロック材から筒形状に切
り出して作る方法は留まりが悪い。また磁気シールド特
性を上げるには磁束に対する有効なピン止め点、例えば
常電導体の微細な析出物や転位網等が材料中に分布して
いることが必要である。このためには適当な条件での熱
処理の前後に、高い加工率の冷間加工が必要である。し
かしブロック材に高い加工率の冷間加工を施すことは難
しく、筒形状に切り出してからはさらに難しくなる。か
りに高い加工率を施すと大空間をシールドできる筒形を
得ることは難しい。
り出して作る方法は留まりが悪い。また磁気シールド特
性を上げるには磁束に対する有効なピン止め点、例えば
常電導体の微細な析出物や転位網等が材料中に分布して
いることが必要である。このためには適当な条件での熱
処理の前後に、高い加工率の冷間加工が必要である。し
かしブロック材に高い加工率の冷間加工を施すことは難
しく、筒形状に切り出してからはさらに難しくなる。か
りに高い加工率を施すと大空間をシールドできる筒形を
得ることは難しい。
また超電導特性を安定化させるためには、CuやAl等の高
導電金属をNbやNb-Ti等の超電導材の周囲に、金属的に
結合した状態で配置させてやる必要があり、かつ超電導
層の厚さは超電導特性の安定化のために約100μm以下
のオーダーに小さくすることが望ましいが、ブロック材
ではそのサイズが大きいことから十分な加工率がとれ
ず、両者の十分な金属結合が得られない恐れがあり、ま
して約100μm以下のオーダーにして多層化するのは不
可能に近い。
導電金属をNbやNb-Ti等の超電導材の周囲に、金属的に
結合した状態で配置させてやる必要があり、かつ超電導
層の厚さは超電導特性の安定化のために約100μm以下
のオーダーに小さくすることが望ましいが、ブロック材
ではそのサイズが大きいことから十分な加工率がとれ
ず、両者の十分な金属結合が得られない恐れがあり、ま
して約100μm以下のオーダーにして多層化するのは不
可能に近い。
第3図に示す技術は、円板のサイズが比較的小さいとき
は有効な方法であり、また超電導遮蔽電流が流れるルー
プ中に特性低下の原因となる接続部が無いのもすぐれて
いる。高導電金属との多層化も比較的容易で、超電導層
厚さも蒸着法やスパッタリング法により容易に約100μ
m以下のオーダーにできる。しかし中心部の穴の部分の
素材は除去されるので、穴径の比率が大きい場合は歩留
りが低い。また円板サイズは素材となる板のサイズ以上
には大きくできない。円筒の軸方向へのサイズ拡大は比
較的困難といった制約もある。
は有効な方法であり、また超電導遮蔽電流が流れるルー
プ中に特性低下の原因となる接続部が無いのもすぐれて
いる。高導電金属との多層化も比較的容易で、超電導層
厚さも蒸着法やスパッタリング法により容易に約100μ
m以下のオーダーにできる。しかし中心部の穴の部分の
素材は除去されるので、穴径の比率が大きい場合は歩留
りが低い。また円板サイズは素材となる板のサイズ以上
には大きくできない。円筒の軸方向へのサイズ拡大は比
較的困難といった制約もある。
第4図に示す技術は、円筒をつくる時の素材歩留りは大
変良く、軸方向へのサイズ拡大も容易である。しかし必
然的に接続部が発生し、その部分の超電導特性は通常部
分よりも大幅に特性低下せざるをえない。ボルト締めで
は金属結合の度合が不十分であり、溶接では通常部に生
成させた析出物や転位がなくなってしまい、特性の大幅
低下を来す。半田付けも、Nb-Ti系合金並のすぐれた超
電導特性を有する低融点金属がなく、常電導状態での電
気抵抗も比較的高い。
変良く、軸方向へのサイズ拡大も容易である。しかし必
然的に接続部が発生し、その部分の超電導特性は通常部
分よりも大幅に特性低下せざるをえない。ボルト締めで
は金属結合の度合が不十分であり、溶接では通常部に生
成させた析出物や転位がなくなってしまい、特性の大幅
低下を来す。半田付けも、Nb-Ti系合金並のすぐれた超
電導特性を有する低融点金属がなく、常電導状態での電
気抵抗も比較的高い。
さらに高導電金属と超電導金属を交互に多層化した板の
場合には、良好な接続はほとんど不可能に近かった。
場合には、良好な接続はほとんど不可能に近かった。
上記問題点に鑑み、本発明は超電導材と高導電金属が交
互に積層した多層複合構造を有し、形状が超電導体の磁
気シールド効果を最も有効に利用できる筒形容器または
筒形であり、超電導遮蔽電流を劣化させる接続部が全く
ない超電導磁気シールド体を得ることを目的としてい
る。
互に積層した多層複合構造を有し、形状が超電導体の磁
気シールド効果を最も有効に利用できる筒形容器または
筒形であり、超電導遮蔽電流を劣化させる接続部が全く
ない超電導磁気シールド体を得ることを目的としてい
る。
[課題を解決するための手段] 本発明は、Nb-Ti系合金層と高導電金属層が少なくとも
1層以上交互に積層されている板または箔からなる、接
続部の無い底附き筒形容器または底無し筒形であること
を特徴とする。
1層以上交互に積層されている板または箔からなる、接
続部の無い底附き筒形容器または底無し筒形であること
を特徴とする。
更に、高導電金属層が銅、銅合金、アルミニウム、アル
ミニウム合金のうちいずれか1種であり、Nb-Ti系合金
層と高導電金属層の間にNb、TaまたはNb-Ta合金による
拡散防止のためのバリヤー層を有することを特徴とす
る。
ミニウム合金のうちいずれか1種であり、Nb-Ti系合金
層と高導電金属層の間にNb、TaまたはNb-Ta合金による
拡散防止のためのバリヤー層を有することを特徴とす
る。
又、Nb-Ti系合金層と高導電金属層が少なくとも1層以
上交互に積層されている板または箔、または前記板また
は箔のNb-Ti系合金層と高導電金属層の間にNb、Taまた
はNb-Ta合金による拡散防止のためのバリヤー層を有す
る板または箔を用い、前記板または箔をプレス成形し、
接続部の無い底附き筒形容器を製造し、必要に応じて底
部を切断して底無し筒形とすることを特徴とする。
上交互に積層されている板または箔、または前記板また
は箔のNb-Ti系合金層と高導電金属層の間にNb、Taまた
はNb-Ta合金による拡散防止のためのバリヤー層を有す
る板または箔を用い、前記板または箔をプレス成形し、
接続部の無い底附き筒形容器を製造し、必要に応じて底
部を切断して底無し筒形とすることを特徴とする。
又、Nb-Ti系合金層と高導電金属層が少なくとも1層以
上交互に同心状に積層されている柱状複合体、または前
記柱状複合体のNb-Ti系合金層と高導電金属層の間にN
b、TaまたはNb-Ta合金による拡散防止のためのバリヤー
層を有する柱状複合体を、管圧延加工、押出し加工また
はダイス引抜き加工のうち1種類以上を用いて接続部の
無い底無し筒形とすることを特徴とする。
上交互に同心状に積層されている柱状複合体、または前
記柱状複合体のNb-Ti系合金層と高導電金属層の間にN
b、TaまたはNb-Ta合金による拡散防止のためのバリヤー
層を有する柱状複合体を、管圧延加工、押出し加工また
はダイス引抜き加工のうち1種類以上を用いて接続部の
無い底無し筒形とすることを特徴とする。
引続き300℃以上450℃以下の温度で2時間以上3000時間
以下の保持時間にて熱処理を施し、その後、必要に応じ
て加工率が2%以上、90%以下の冷間加工を施すことを
特徴とする。
以下の保持時間にて熱処理を施し、その後、必要に応じ
て加工率が2%以上、90%以下の冷間加工を施すことを
特徴とする。
[作用] 本発明による磁気シールド材は、Nb-Ti系合金層と高導
電金属層が交互に積層された多層複合板からなる、接続
部の全くない筒形容器または筒形とすることが特徴であ
る。
電金属層が交互に積層された多層複合板からなる、接続
部の全くない筒形容器または筒形とすることが特徴であ
る。
Nb-Ti系合金層と高導電金属層が交互に積層された多層
複合板は、発明者等が出願している特願昭63-243976号
に示した方法、即ち、導電率の高い金属からなる筐体状
または円筒状中空体中に、NbまたはTaの箔で被覆したNb
-Ti系合金の板を少なくとも一層前記導電率の高い金属
と交互に積層するよう充填し、充填率を60%以上として
から前記導電率の高い金属で端部をふさぎ、内部を真空
状態にして溶接密封し一体化複合体とし、この一体化複
合体に加工率30〜98%、温度500〜1000℃の熱間加工を
施し、圧延等の冷間加工を施して板状または箔状の多層
複合体とする製造方法を用いるのが望ましい。
複合板は、発明者等が出願している特願昭63-243976号
に示した方法、即ち、導電率の高い金属からなる筐体状
または円筒状中空体中に、NbまたはTaの箔で被覆したNb
-Ti系合金の板を少なくとも一層前記導電率の高い金属
と交互に積層するよう充填し、充填率を60%以上として
から前記導電率の高い金属で端部をふさぎ、内部を真空
状態にして溶接密封し一体化複合体とし、この一体化複
合体に加工率30〜98%、温度500〜1000℃の熱間加工を
施し、圧延等の冷間加工を施して板状または箔状の多層
複合体とする製造方法を用いるのが望ましい。
接続部の全くない筒形容器または筒形の磁気シールド材
を作るには、上記多層複合板をプレス加工、管圧延加
工、押出し加工またはダイス引抜き加工等により製造す
る。上記多層複合板は加工性が良好で、Nb-Ti系合金層
および高導電金属層は筒形の周方向において完全な層状
構造とすることができる。そのため全周長にわたって著
しい不均質部のない超電導特性のすぐれた組織が得られ
る。したがって従来法の欠点であった接続部の不均質性
による超電導特性の劣化、ひいては磁気シールド特性の
低下といった問題を解決することができる。筒形の断面
形状はその用途に応じて円形、多角形等と自由である。
を作るには、上記多層複合板をプレス加工、管圧延加
工、押出し加工またはダイス引抜き加工等により製造す
る。上記多層複合板は加工性が良好で、Nb-Ti系合金層
および高導電金属層は筒形の周方向において完全な層状
構造とすることができる。そのため全周長にわたって著
しい不均質部のない超電導特性のすぐれた組織が得られ
る。したがって従来法の欠点であった接続部の不均質性
による超電導特性の劣化、ひいては磁気シールド特性の
低下といった問題を解決することができる。筒形の断面
形状はその用途に応じて円形、多角形等と自由である。
尚、第5図に示すように接続部の無い筒形超電導体はそ
の軸方向に平行な外部磁場Bex(3′)に対し、その方
向に垂直に超電導遮蔽電流2が外部磁場Bexに反対向き
の磁場をつくるべく閉ループをつくって流れる。この閉
ループの途中に接続部や常電導部があると、超電導遮蔽
電流が大巾に低下してシールド特性が小さくなるか、あ
るいは抵抗により減衰してしまいにはシールド特性も失
われる。したがって本発明によれば筒形の全周長にわた
って閉ループ状に超電導遮蔽電流が減衰することなく流
れることができ、高い磁気シールド特性が半永久的に得
られる。
の軸方向に平行な外部磁場Bex(3′)に対し、その方
向に垂直に超電導遮蔽電流2が外部磁場Bexに反対向き
の磁場をつくるべく閉ループをつくって流れる。この閉
ループの途中に接続部や常電導部があると、超電導遮蔽
電流が大巾に低下してシールド特性が小さくなるか、あ
るいは抵抗により減衰してしまいにはシールド特性も失
われる。したがって本発明によれば筒形の全周長にわた
って閉ループ状に超電導遮蔽電流が減衰することなく流
れることができ、高い磁気シールド特性が半永久的に得
られる。
上記筒形の片端が同じ材質の板でふさがっている場合、
すなわち底を有する筒形容器となっている場合も基本的
には上述と同じことである。両端が解放された筒形は、
それら開放端から内部空間にある程度の磁場が侵入して
おり、これをもれ磁場という。それに対し底を有する筒
形容器の場合、その底のある方からは磁場強度にもよる
がもれ磁場がない。したがって比較的軸方向の長さが短
い筒形で、より効率よく磁気シールドする場合は、底を
有する筒形容器が適すると言える。
すなわち底を有する筒形容器となっている場合も基本的
には上述と同じことである。両端が解放された筒形は、
それら開放端から内部空間にある程度の磁場が侵入して
おり、これをもれ磁場という。それに対し底を有する筒
形容器の場合、その底のある方からは磁場強度にもよる
がもれ磁場がない。したがって比較的軸方向の長さが短
い筒形で、より効率よく磁気シールドする場合は、底を
有する筒形容器が適すると言える。
さらに大きい磁場のシールドのために、これら筒形容器
または筒形の形状が相似で、サイズが少しずつ違うもの
を複数用意して同芯状に重ね合わせ、筒形容器または筒
形の肉厚を増やすことも可能である。
または筒形の形状が相似で、サイズが少しずつ違うもの
を複数用意して同芯状に重ね合わせ、筒形容器または筒
形の肉厚を増やすことも可能である。
第5図では、筒形の外からの磁場に対してその内部空間
をシールドする場合を上げたが、筒形の内部に超電導コ
イル等の磁場を発生する物体があり、それに対して外部
空間をシールドすることももちろん可能である。
をシールドする場合を上げたが、筒形の内部に超電導コ
イル等の磁場を発生する物体があり、それに対して外部
空間をシールドすることももちろん可能である。
これまでは筒形容器または筒形の中心軸が外部磁場また
は内部磁場の方向に対し平行になるように配置していた
が、これが垂直の場合や両者の中間に傾いた場合でも磁
気シールドは可能である。
は内部磁場の方向に対し平行になるように配置していた
が、これが垂直の場合や両者の中間に傾いた場合でも磁
気シールドは可能である。
次に高導電金属層は超電導特性を安定化させる重要な役
割を有し、電気抵抗の小さい銅またはアルミニウムが最
適であるが、これら金属はNb-Ti系合金と比べてその強
度がかなり小さいので、複合した時の加工性を良くする
ため導電率をあまり低下させない程度に少量の他元素を
添加し、強度を増大させることも可能である。Ag,Zn,S
n,Ni,Si,P,Mn,Zr,Cr,AlまたはCuのうち1種以上を添加
した銅合金またはアルミニウム合金でも良い。
割を有し、電気抵抗の小さい銅またはアルミニウムが最
適であるが、これら金属はNb-Ti系合金と比べてその強
度がかなり小さいので、複合した時の加工性を良くする
ため導電率をあまり低下させない程度に少量の他元素を
添加し、強度を増大させることも可能である。Ag,Zn,S
n,Ni,Si,P,Mn,Zr,Cr,AlまたはCuのうち1種以上を添加
した銅合金またはアルミニウム合金でも良い。
このような高い超電導磁気シールド特性を得るために
は、Nb-Ti系合金層の組織内に高密度でほぼ均一に分布
する磁束線のピン止め点が必要である。これには冷間加
工によって導入される転位、格子欠陥等、および熱処理
によってじるα‐Ti析出物があるが、板または箔による
磁気シールドの場合でもα‐Ti析出物は非常に有効との
結果が出ている。これは比較的長時間の熱処理によって
生成する時効析出物である。したがってCu/Nb-Ti多層複
合板の場合、その界面で異種金属同士が拡散しあって硬
くて脆いCu-Ti化合物が生成する。そうするとNb-Ti系合
金層の成分比が変わって超電導特性が劣化したり、その
後の加工ができない等の不都合が生じる。
は、Nb-Ti系合金層の組織内に高密度でほぼ均一に分布
する磁束線のピン止め点が必要である。これには冷間加
工によって導入される転位、格子欠陥等、および熱処理
によってじるα‐Ti析出物があるが、板または箔による
磁気シールドの場合でもα‐Ti析出物は非常に有効との
結果が出ている。これは比較的長時間の熱処理によって
生成する時効析出物である。したがってCu/Nb-Ti多層複
合板の場合、その界面で異種金属同士が拡散しあって硬
くて脆いCu-Ti化合物が生成する。そうするとNb-Ti系合
金層の成分比が変わって超電導特性が劣化したり、その
後の加工ができない等の不都合が生じる。
ここでCu/Nb-Tiの界面に拡散防止のためのNb、Taまたは
Nb-Ta合金からなるバリヤーを有すれば、上記不都合を
ほぼ完全に防止することができる。たとえば適当な厚さ
のNb-Ti系合金板と高導電金属板の間にNb箔を差し挟み
つつ積層し、高導電金属板でできた箱に密封した後、圧
延等により多層複合板とすることができる。
Nb-Ta合金からなるバリヤーを有すれば、上記不都合を
ほぼ完全に防止することができる。たとえば適当な厚さ
のNb-Ti系合金板と高導電金属板の間にNb箔を差し挟み
つつ積層し、高導電金属板でできた箱に密封した後、圧
延等により多層複合板とすることができる。
Nb-Ti系合金としてはNb-Ti2元合金のほかに、それにT
a、Hf、VまたはZrのうち1種以上を添加した3元系以
上の合金を使用することも可能である。
a、Hf、VまたはZrのうち1種以上を添加した3元系以
上の合金を使用することも可能である。
Nb-Ti系合金層と高導電金属層が交互に積層された多層
複合板をつくり、これにプレス加工を施して接続部の全
くない筒形容器または筒形とするが、プレス加工として
は深絞り成形法、張り出し成形法、鍛造成形法、押出し
加工法等がある。特に深絞り成形法においては、筒形容
器の軸方向の長さを大きくするために、しごき深絞り成
形法や、再深絞り成形およびその繰返しをすることもで
きる。液圧成形法を併用したり、ロールを用いたスピニ
ング成形法を用いてより強度の加工を施すこともでき
る。Nb-Ti系合金層と高導電金属層の間にNb、Ta、また
はNb-Ta合金からなるバリヤーを有する場合でも同様で
ある。断面形状も円形、多角形と自由である。
複合板をつくり、これにプレス加工を施して接続部の全
くない筒形容器または筒形とするが、プレス加工として
は深絞り成形法、張り出し成形法、鍛造成形法、押出し
加工法等がある。特に深絞り成形法においては、筒形容
器の軸方向の長さを大きくするために、しごき深絞り成
形法や、再深絞り成形およびその繰返しをすることもで
きる。液圧成形法を併用したり、ロールを用いたスピニ
ング成形法を用いてより強度の加工を施すこともでき
る。Nb-Ti系合金層と高導電金属層の間にNb、Ta、また
はNb-Ta合金からなるバリヤーを有する場合でも同様で
ある。断面形状も円形、多角形と自由である。
次に第9図(a)に示すように、Nb-Ti系合金層と高導
電金属層が少なくとも1層以上交互に同心円状に積層さ
れている円柱状複合体をつくり、それを管圧延加工、押
出し加工、またはダイス引抜き加工等によって各層間が
金属的に結合した円筒状に加工する。また第9図(b)
に示すように、初めから中心部材の中心が穴あきの場
合、すなわち円筒状複合体から加工をはじめることも可
能である。ここで最外層部材や中心部材は、Nb-Ti系合
金と高導電金属のどちらでも可能であるが、加工時の潤
滑性や超電導体の安定性を考慮すると高導電金属である
方が好ましい。この時Nb-Ti系合金層および高導電金属
層は、円筒の周方向において同心円状に完全な層状構造
が保たれるようにすることができる。Nb-Ti系合金層と
高導電金属層の間にNb、TaまたはNb-Ta合金からなるバ
リヤーを有する場合でも同様である。円柱状複合体また
は円筒状複合体の断面形状は、上記円形のほか四角形等
の多角形にすることができ、また拡管加工後の最終形状
も同様にできる。これら加工法は前述のプレス加工法に
比べ、より細長い物をつくるのに有利である。管圧延加
工としてはマンネスマン穿孔法、スティーフェル穿孔法
等があり、押出し加工としてはエルハルト法等がある。
またダイス引抜き加工としては空引き法、マンドレル引
き法、プラグ引き法等がある。
電金属層が少なくとも1層以上交互に同心円状に積層さ
れている円柱状複合体をつくり、それを管圧延加工、押
出し加工、またはダイス引抜き加工等によって各層間が
金属的に結合した円筒状に加工する。また第9図(b)
に示すように、初めから中心部材の中心が穴あきの場
合、すなわち円筒状複合体から加工をはじめることも可
能である。ここで最外層部材や中心部材は、Nb-Ti系合
金と高導電金属のどちらでも可能であるが、加工時の潤
滑性や超電導体の安定性を考慮すると高導電金属である
方が好ましい。この時Nb-Ti系合金層および高導電金属
層は、円筒の周方向において同心円状に完全な層状構造
が保たれるようにすることができる。Nb-Ti系合金層と
高導電金属層の間にNb、TaまたはNb-Ta合金からなるバ
リヤーを有する場合でも同様である。円柱状複合体また
は円筒状複合体の断面形状は、上記円形のほか四角形等
の多角形にすることができ、また拡管加工後の最終形状
も同様にできる。これら加工法は前述のプレス加工法に
比べ、より細長い物をつくるのに有利である。管圧延加
工としてはマンネスマン穿孔法、スティーフェル穿孔法
等があり、押出し加工としてはエルハルト法等がある。
またダイス引抜き加工としては空引き法、マンドレル引
き法、プラグ引き法等がある。
また筒形容器または筒形を300℃以上450℃以下の温度で
2時間以上3000時間以下の保持時間にて熱処理する。こ
れにより上述のように磁気シールド特性に不可欠なピン
止め点となるα‐Ti析出物が生成する。熱処理の温度範
囲を300℃以上450℃以下としてあるのは、300℃未満で
は必要な保持時間が長くなりすぎて経済的でなくなるこ
と、450℃を越えると析出物が粗大化しすぎて保持時間
の如何にかかわらず特性が良くならないことによる。ま
た保持時間の範囲を2時間以上3000時間以下としてある
いは、2時間未満では十分な析出物が生成しえないこと
と、3000時間を越えると析出が飽和して効果がなくなる
ことおよび経済的でなくなることによる。
2時間以上3000時間以下の保持時間にて熱処理する。こ
れにより上述のように磁気シールド特性に不可欠なピン
止め点となるα‐Ti析出物が生成する。熱処理の温度範
囲を300℃以上450℃以下としてあるのは、300℃未満で
は必要な保持時間が長くなりすぎて経済的でなくなるこ
と、450℃を越えると析出物が粗大化しすぎて保持時間
の如何にかかわらず特性が良くならないことによる。ま
た保持時間の範囲を2時間以上3000時間以下としてある
いは、2時間未満では十分な析出物が生成しえないこと
と、3000時間を越えると析出が飽和して効果がなくなる
ことおよび経済的でなくなることによる。
この熱処理は筒形容器または筒形に成形する前に行なっ
てもよいのであるが、その場合の析出物は加工性を低下
させる効果があり、本発明におけるように磁気シールド
特性を大幅に向上させるような熱処理は不可能になるた
め、成形後に施すものである。
てもよいのであるが、その場合の析出物は加工性を低下
させる効果があり、本発明におけるように磁気シールド
特性を大幅に向上させるような熱処理は不可能になるた
め、成形後に施すものである。
さらに上述の熱処理ののち若干の冷間加工を施すのは、
このとき導入される転位がすでに生成している析出物と
からみあってピン止め力をさらに向上させるためであ
る。その加工率の範囲を2%以上、90%以下としている
のは、2%未満では加工の効果を不十分で特性の向上が
みられないこと、90%を越えると析出物が破壊されすぎ
て特性が低下したり加工時に材料破壊が発生するためで
ある。
このとき導入される転位がすでに生成している析出物と
からみあってピン止め力をさらに向上させるためであ
る。その加工率の範囲を2%以上、90%以下としている
のは、2%未満では加工の効果を不十分で特性の向上が
みられないこと、90%を越えると析出物が破壊されすぎ
て特性が低下したり加工時に材料破壊が発生するためで
ある。
[実施例] (実施例1) 第6図に示すように厚さ30μmのCu層12が9層とNb-Ti
層13の10層を交互を積層し、最表面は両側とも厚さ100
μmのCu層12′とした厚さ0.77mmのCu/Nb-Ti多層複合板
14をクラッド圧延法により製作した。それを直径70mmの
円形ブランクとし、外径25mmのポンチと内径27.2mmのダ
イスにより深絞り加工を行なった。これにより第1図
(a)に示すように内径25mm、肉厚0.77mm、高さ約30mm
の底を有する円筒容器15を得た。加工性は良好で途中で
の材料破損や欠陥は発生しなかった。
層13の10層を交互を積層し、最表面は両側とも厚さ100
μmのCu層12′とした厚さ0.77mmのCu/Nb-Ti多層複合板
14をクラッド圧延法により製作した。それを直径70mmの
円形ブランクとし、外径25mmのポンチと内径27.2mmのダ
イスにより深絞り加工を行なった。これにより第1図
(a)に示すように内径25mm、肉厚0.77mm、高さ約30mm
の底を有する円筒容器15を得た。加工性は良好で途中で
の材料破損や欠陥は発生しなかった。
次いで、第7図に示すようにこれをソレノイド型超電導
コイル17のボアー中心部に、円筒容器の中心軸18とコイ
ルの発生する磁場3とが平行になるように上記円筒容器
15を配置し、さらに容器中心部に直径5mmのホール素子1
9をセットし、これらを液体He中に浸漬して磁気シール
ド特性を調べた。
コイル17のボアー中心部に、円筒容器の中心軸18とコイ
ルの発生する磁場3とが平行になるように上記円筒容器
15を配置し、さらに容器中心部に直径5mmのホール素子1
9をセットし、これらを液体He中に浸漬して磁気シール
ド特性を調べた。
これによりコイルの発生磁場が0.21Teslaまでシールド
効率がほぼ100%である良好な磁気シールド特性がえら
れ、測定可能な時間の範囲でその特性にはなんらの減衰
もなかった。
効率がほぼ100%である良好な磁気シールド特性がえら
れ、測定可能な時間の範囲でその特性にはなんらの減衰
もなかった。
またCuのかわりにAl、各種銅合金、アルミニウム合金を
用いたサンプルでも同レベルの効果が得られた。
用いたサンプルでも同レベルの効果が得られた。
比較のために第2図の1、第3図の7、第4図の10の各
円筒状サンプルについても同様に測定した。これらサン
プルのNb-Ti層のトータル厚さや円筒の各種サイズは第
7図のサンプル15とできるだけ同じにした。その結果第
2図のサンプル1は本発明品よりも数十分の一の磁場で
磁気シールド特性が大幅に低下した。第4図のサンプル
10は圧接、半田付け等を試みたが、接続部で電気抵抗が
発生し、ごく短時間で磁気シールド効果が減衰して失わ
れた。第3図のサンプル7は磁気シールド特性は本発明
と同レベルのものが得られたが、中央の穴の面積割合が
きわめて大きく、その部分を除去したので非常に材料の
歩留りが低かった。
円筒状サンプルについても同様に測定した。これらサン
プルのNb-Ti層のトータル厚さや円筒の各種サイズは第
7図のサンプル15とできるだけ同じにした。その結果第
2図のサンプル1は本発明品よりも数十分の一の磁場で
磁気シールド特性が大幅に低下した。第4図のサンプル
10は圧接、半田付け等を試みたが、接続部で電気抵抗が
発生し、ごく短時間で磁気シールド効果が減衰して失わ
れた。第3図のサンプル7は磁気シールド特性は本発明
と同レベルのものが得られたが、中央の穴の面積割合が
きわめて大きく、その部分を除去したので非常に材料の
歩留りが低かった。
(実施例2) 実施例1と同じ方法で円筒容器15を作製した後、底の部
分を切断除去して第5図のような円筒サンプル11とし、
同様の方法で磁気シールド特性を調べた。その結果実施
例1の本発明品に比べ、底がなくなったことでもれ磁場
の効果により若干の低下があっただけで、ほぼ同じオー
ダーの高い磁気シールド特性が得られ、また同じく減衰
も検出されなかった。
分を切断除去して第5図のような円筒サンプル11とし、
同様の方法で磁気シールド特性を調べた。その結果実施
例1の本発明品に比べ、底がなくなったことでもれ磁場
の効果により若干の低下があっただけで、ほぼ同じオー
ダーの高い磁気シールド特性が得られ、また同じく減衰
も検出されなかった。
(実施例3) 第8図に示すように実施例1のCu/Nb-Ti多層複合板にお
いて、両者の界面すべてに厚さ1μmのNbバリヤー層20
を設け、板全体の厚さを0.79mmになるようにした。以下
実施例1と同様の方法で深絞り成形を行なったところ加
工性はほぼ同等であり、磁気シールド特性を調べたとこ
ろ、特に第1表No.1〜3およびNo.5の保持時間の長い熱
処理を行なった条件については、バリヤーの拡散防止効
果が表れ、実施例1のサンプルに同様の熱処理を施した
ものに比べ、10〜50%すぐれた特性が得られた。底を除
去した円筒についても実施例2に対し同様の磁気シール
ド特性を得た。TaバリヤーまたはNb-Ta合金バリヤーに
よっても同等の結果を得た。
いて、両者の界面すべてに厚さ1μmのNbバリヤー層20
を設け、板全体の厚さを0.79mmになるようにした。以下
実施例1と同様の方法で深絞り成形を行なったところ加
工性はほぼ同等であり、磁気シールド特性を調べたとこ
ろ、特に第1表No.1〜3およびNo.5の保持時間の長い熱
処理を行なった条件については、バリヤーの拡散防止効
果が表れ、実施例1のサンプルに同様の熱処理を施した
ものに比べ、10〜50%すぐれた特性が得られた。底を除
去した円筒についても実施例2に対し同様の磁気シール
ド特性を得た。TaバリヤーまたはNb-Ta合金バリヤーに
よっても同等の結果を得た。
(実施例4) 第9図(a)に示すように、外径60mm、内径48mmの銅管
の中に肉厚5.5mmのNb-Ti管と銅管を交互に積層し、中心
に直径12mmの銅棒を入れて両端部を銅の蓋でふさぎ、真
空中で電子ビーム溶接した後、熱間での管圧延法または
熱間押出法により中心に穴をあけつつ拡管加工して円筒
形とした。さらにダイス引抜き加工により外径30mm、肉
厚2mmの円筒とした後、長さ30mmで切断して第1図
(b)に示すような円筒とし、実施例2と同様の方法で
磁気シールド特性の測定を行ない、ほぼ同レベルの特性
を得た。
の中に肉厚5.5mmのNb-Ti管と銅管を交互に積層し、中心
に直径12mmの銅棒を入れて両端部を銅の蓋でふさぎ、真
空中で電子ビーム溶接した後、熱間での管圧延法または
熱間押出法により中心に穴をあけつつ拡管加工して円筒
形とした。さらにダイス引抜き加工により外径30mm、肉
厚2mmの円筒とした後、長さ30mmで切断して第1図
(b)に示すような円筒とし、実施例2と同様の方法で
磁気シールド特性の測定を行ない、ほぼ同レベルの特性
を得た。
第9図(b)に示すように、中心に直径12mmの穴があい
て、各管の肉厚が4.5mmであるほかは上記の例と同様に
した場合もほぼ同レベルの特性を得た。また四角形の銅
管に同心状に四角形のNb-Ti管と銅管を交互に積層して
同様の加工を行ない、同レベルの特性を得た。各積層管
の間にNb箔を差し挟んだ場合も同レベルの特性を得た。
Ta箔またはNb-Ta合金箔によっても同レベルの特性を得
た。最終断面形状が四角形の場合も同レベルの特性を得
た。
て、各管の肉厚が4.5mmであるほかは上記の例と同様に
した場合もほぼ同レベルの特性を得た。また四角形の銅
管に同心状に四角形のNb-Ti管と銅管を交互に積層して
同様の加工を行ない、同レベルの特性を得た。各積層管
の間にNb箔を差し挟んだ場合も同レベルの特性を得た。
Ta箔またはNb-Ta合金箔によっても同レベルの特性を得
た。最終断面形状が四角形の場合も同レベルの特性を得
た。
(実施例5) 実施例3と同じ方法で第5図のような円筒サンプル11を
作製した後、熱処理を下記に示す第1表のような条件で
施して実施例1と同様の方法で磁気シールド特性を調べ
た。この時外部磁場の値Bex、ホール素子で検出される
磁場の値BHとすると、以下の式で得られるシールド効率
Sefで磁気シールド特性を評価できる。
作製した後、熱処理を下記に示す第1表のような条件で
施して実施例1と同様の方法で磁気シールド特性を調べ
た。この時外部磁場の値Bex、ホール素子で検出される
磁場の値BHとすると、以下の式で得られるシールド効率
Sefで磁気シールド特性を評価できる。
Sef=100×(Bex−BH)/Bex(%) SefはBexがある値まではずっとほぼ100%を維持する
が、あるところから減少しだす。この減少し始めるとき
の外部磁場Bmを磁気シールド特性を評価する指標とし
た。その結果を第1表に示す。BexとSefの関係を第10図
に示す。
が、あるところから減少しだす。この減少し始めるとき
の外部磁場Bmを磁気シールド特性を評価する指標とし
た。その結果を第1表に示す。BexとSefの関係を第10図
に示す。
(実施例6) 実施例3と同じ方法で円筒サンプルを作製し、第2表に
示す熱処理を行なった後、やはり第2表に示す加工率の
冷間での拡管圧延またはダイス引抜きを行ない、同様に
磁気シールド特性を評価した。またその評価の指標とし
ては、熱処理上りのサンプルに対する冷間圧延を付与し
たサンプルのBmの増加率(%)をとった。その結果も第
2表に示す。
示す熱処理を行なった後、やはり第2表に示す加工率の
冷間での拡管圧延またはダイス引抜きを行ない、同様に
磁気シールド特性を評価した。またその評価の指標とし
ては、熱処理上りのサンプルに対する冷間圧延を付与し
たサンプルのBmの増加率(%)をとった。その結果も第
2表に示す。
Bmの増加率(%)=100×(冷間圧延後の Bm/熱処理後のBm−1) [発明の効果] 以上説明したように、本発明によればCu/Nb-Ti多層複合
板、またはCu/NbまたはTaバリヤー/Nb-Ti多層複合板か
らなる、接合部の全くない筒形容器や筒形を得ることが
できる。よって筒形の周方向に大きな超電導遮蔽電流を
流すことが可能となり、超電導状態にあるかぎり安定し
た高い磁気シールド特性を得ることができる。
板、またはCu/NbまたはTaバリヤー/Nb-Ti多層複合板か
らなる、接合部の全くない筒形容器や筒形を得ることが
できる。よって筒形の周方向に大きな超電導遮蔽電流を
流すことが可能となり、超電導状態にあるかぎり安定し
た高い磁気シールド特性を得ることができる。
また筒形容器や筒形に成形加工したあとで適当な熱処
理、またはさらに冷間加工を施すことによって、これら
の加工を施さない例に対し大幅に磁気シールド特性を向
上させることができ、その工業的な利用価値は非常に高
いものである。
理、またはさらに冷間加工を施すことによって、これら
の加工を施さない例に対し大幅に磁気シールド特性を向
上させることができ、その工業的な利用価値は非常に高
いものである。
第1図(a)は第6図の板を深絞り成形によって円筒容
器にしたものを示す。第1図(b)はその円筒容器の底
を除去して円筒にしたものを示す。第2図(a)はNbの
ブロックを底に有さない円筒状に切り出したもの、第2
図(b)は同じく四角筒状に切り出したものを示す。第
3図(a)は中心に穴のあいた同一のサイズのドーナツ
形超電導円板を円筒状に積層したところを示す。第3図
(b)は(a)の超電導円板と外径および穴径が同じ銅
等の常電導円板とを交互に円筒状に積層したところを示
す。第4図(a)は四角い板または箔状の超電導体、第
4図(b)はそれを円筒状に折り曲げて端部で接合した
ところを示す。第5図は接合部の全くない円筒状超電導
体を示す。これらはいずれも筒の中心軸に平行な外部磁
場中におかれており、この磁場を打ち消す向きに超電導
遮蔽電流が流れて磁気シールド効果が発生していること
を示している。第6図はNb-Tiが10層あるCu/Nb-Ti多層
複合板の断面斜視図、第7図は第1図(a)の円筒容器
をソレノイド型(円筒形)超電導コイルのボアー部(中
空部)にセットし、円筒容器の中心軸に対し平行な外部
磁場をかけ、容器の内部にホール素子を配して磁気シー
ルド特性を測定している図である。第8図は第6図に示
すCu/Nb-Ti多層複合板において、CuとNb-Tiの界面にた
とえばNbのバリヤー層を介在させた多層複合板の断面斜
視図である。第9図(a)はNb-Tiが2層あるCu/Nb-Ti
多層円柱状複合体の拡管加工前の断面斜視図。第9図
(b)は中心に穴のある多層円筒状複合体の拡管加工前
の断面斜視図。第10図は外部磁場Bexを大きくしていっ
た時のシールド効率Sefの変化をプロットしたグラフで
ある。 1……Nbの円筒状ブロック、1′……Nbの四角筒状ブロ
ック、2……超電導遮蔽電流、3、3′……外部磁場、
4……ドーナツ状円板形超電導体、5……4を積層した
円筒、6……ドーナツ状円板形常電導体、7……4と6
を交互に積層した円筒、8……四角い板または箔状の超
電導体、9……超電導体8の接続部、10……8をまるめ
た円筒、11……接続部のない超電導円筒体、12、12′…
…Cu層、13……Nb-Ti層、14……Cu/Nb-Ti多層複合板、1
5……Cu/Nb-Ti多層複合板からなる超電導円筒容器、16
……Cu/Nb-Ti多層複合板からなる超電導円筒、17……ソ
レノイド型超電導コイル、18……超電導円筒容器の中心
軸、19……ホール素子、20……Nbバリヤー層、21……多
層円柱状複合体、22……多層円筒状複合体、23……Cu
管、24……Nb-
器にしたものを示す。第1図(b)はその円筒容器の底
を除去して円筒にしたものを示す。第2図(a)はNbの
ブロックを底に有さない円筒状に切り出したもの、第2
図(b)は同じく四角筒状に切り出したものを示す。第
3図(a)は中心に穴のあいた同一のサイズのドーナツ
形超電導円板を円筒状に積層したところを示す。第3図
(b)は(a)の超電導円板と外径および穴径が同じ銅
等の常電導円板とを交互に円筒状に積層したところを示
す。第4図(a)は四角い板または箔状の超電導体、第
4図(b)はそれを円筒状に折り曲げて端部で接合した
ところを示す。第5図は接合部の全くない円筒状超電導
体を示す。これらはいずれも筒の中心軸に平行な外部磁
場中におかれており、この磁場を打ち消す向きに超電導
遮蔽電流が流れて磁気シールド効果が発生していること
を示している。第6図はNb-Tiが10層あるCu/Nb-Ti多層
複合板の断面斜視図、第7図は第1図(a)の円筒容器
をソレノイド型(円筒形)超電導コイルのボアー部(中
空部)にセットし、円筒容器の中心軸に対し平行な外部
磁場をかけ、容器の内部にホール素子を配して磁気シー
ルド特性を測定している図である。第8図は第6図に示
すCu/Nb-Ti多層複合板において、CuとNb-Tiの界面にた
とえばNbのバリヤー層を介在させた多層複合板の断面斜
視図である。第9図(a)はNb-Tiが2層あるCu/Nb-Ti
多層円柱状複合体の拡管加工前の断面斜視図。第9図
(b)は中心に穴のある多層円筒状複合体の拡管加工前
の断面斜視図。第10図は外部磁場Bexを大きくしていっ
た時のシールド効率Sefの変化をプロットしたグラフで
ある。 1……Nbの円筒状ブロック、1′……Nbの四角筒状ブロ
ック、2……超電導遮蔽電流、3、3′……外部磁場、
4……ドーナツ状円板形超電導体、5……4を積層した
円筒、6……ドーナツ状円板形常電導体、7……4と6
を交互に積層した円筒、8……四角い板または箔状の超
電導体、9……超電導体8の接続部、10……8をまるめ
た円筒、11……接続部のない超電導円筒体、12、12′…
…Cu層、13……Nb-Ti層、14……Cu/Nb-Ti多層複合板、1
5……Cu/Nb-Ti多層複合板からなる超電導円筒容器、16
……Cu/Nb-Ti多層複合板からなる超電導円筒、17……ソ
レノイド型超電導コイル、18……超電導円筒容器の中心
軸、19……ホール素子、20……Nbバリヤー層、21……多
層円柱状複合体、22……多層円筒状複合体、23……Cu
管、24……Nb-
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 39/00 ZAA S 9276−4M (72)発明者 佐々木 勉 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新日 本製鐵株式会社第1技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭56−40289(JP,A)
Claims (6)
- 【請求項1】Nb-Ti系合金層と高導電金属層が少なくと
も1層以上交互に積層され、かつその全界面が金属結合
を有しており、その周方向および軸長方向に接続部の無
い底附き筒形容器または底無し筒形であることを特徴と
する超電導磁気シールド体。 - 【請求項2】高導電金属層が銅、銅合金、アルミニウ
ム、アルミニウム合金のうちいずれか1種であることを
特徴とする請求項1記載の超電導磁気シールド体。 - 【請求項3】Nb-Ti系合金層と高導電金属層の間にNb,Ta
またはNb-Ta合金による拡散防止のためのバリヤー層を
有し、かつその全界面が金属結合を有している請求項1
または2記載の超電導磁気シールド体。 - 【請求項4】Nb-Ti系合金層と高導電金属層が少なくと
も1層以上交互に積層されている板または箔、または前
記板または箔のNb-Ti系合金層と高導電金属層の間にNb,
TaまたはNb-Ta合金による拡散防止のためのバリヤー層
を有する板または箔を用い、前記板または箔をプレス成
形し、接続部の無い底附き筒形容器を製造し、必要に応
じて底部を切断して底無し筒形とし、該筒形容器または
筒形体を300℃以上450℃以下の温度で2時間以上3000時
間以下の保持時間にて熱処理することを特徴とする超電
導磁気シールド体の製造方法。 - 【請求項5】Nb-Ti系合金層と高導電金属層が少なくと
も1層以上交互に同心状に積層されている柱状複合体、
または前記柱状複合体のNb-Ti系合金層と高導電金属層
の間にNb,TaまたはNb-Ta合金による拡散防止のためのバ
リヤー層を有する柱状複合体を、管圧延加工、押し出し
加工またはダイス引き抜き加工のうち1種類以上を用い
て接続部の無い底無し筒形とし、該筒形体を300℃以上4
50℃以下の温度で2時間以上3000時間以下の保持時間に
て熱処理することを特徴とする超電導磁気シールド体の
製造方法。 - 【請求項6】請求項4または5記載の方法により製造し
た超電導磁気シールド体を加工率2%以上、90%以下の
冷間加工を施すことを特徴とする超電導磁気シールド体
の製造方法。
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EP19900120193 EP0424835B1 (en) | 1989-10-23 | 1990-10-22 | Superconducting magnetic shield and process for preparing the same |
DE1990628172 DE69028172T2 (de) | 1989-10-23 | 1990-10-22 | Supraleitende magnetische Abschirmung und Verfahren zu ihrer Herstellung |
US07/809,040 US5373275A (en) | 1989-10-23 | 1991-12-16 | Superconducting magnetic shield and process for preparing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2071863A JPH0682949B2 (ja) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | 超電導磁気シールド体およびその製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH03273700A JPH03273700A (ja) | 1991-12-04 |
JPH0682949B2 true JPH0682949B2 (ja) | 1994-10-19 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2071863A Expired - Lifetime JPH0682949B2 (ja) | 1989-10-23 | 1990-03-23 | 超電導磁気シールド体およびその製造方法 |
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JP6523047B2 (ja) * | 2015-05-29 | 2019-05-29 | 三菱重工機械システム株式会社 | シールド体、及び超伝導加速器 |
US11710707B2 (en) * | 2020-03-26 | 2023-07-25 | Shibaura Mechatronics Corporation | Electromagnetic wave attenuator, electronic device, film formation apparatus, and film formation method |
Family Cites Families (1)
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---|---|---|---|---|
JPS5640289A (en) * | 1979-09-11 | 1981-04-16 | Shinku Yakin Kk | Superconductive shielding assembly |
-
1990
- 1990-03-23 JP JP2071863A patent/JPH0682949B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH03273700A (ja) | 1991-12-04 |
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