JPH09245540A - Ｎｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体及びその製造方法並びにＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の製造方法 - Google Patents

Ｎｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体及びその製造方法並びにＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の製造方法

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JPH09245540A
JPH09245540A JP8050278A JP5027896A JPH09245540A JP H09245540 A JPH09245540 A JP H09245540A JP 8050278 A JP8050278 A JP 8050278A JP 5027896 A JP5027896 A JP 5027896A JP H09245540 A JPH09245540 A JP H09245540A
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matrix
compound
compound superconducting
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Yoshio Kubo
芳生 久保
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｔｉを添加した合金の製造上、及び使用上の
問題を解決するため、Ｔｉを添加した合金を使用するこ
となく超電導フィラメント中にＴｉを添加できるように
することによって、製造が容易、安価で品質が一定して
おり、併せて超電導特性ＪC及びｎ値を向上させた化合
物超電導線を得ることを目的とする。 【解決手段】 Ｃｕ基金属からなるマトリクス４と、Ｎ
ｂ基金属からなるニオブ層７に純Ｔｉからなるチタン層
８を包み込んだ複数の複合フィラメント２と、熱処理時
にマトリクス４を拡散してニオブ層７と化合物を生成す
るＳｎ基金属からなる錫基コア３とを有し、複合フィラ
メント２はそれぞれ相互に接触しないようにマトリクス
４に埋設された構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高磁界超電導マグ
ネット用に使用するＮｂ3Ｓｎ系化合物超電導線を製造
するための先駆体及びその製造方法並びにＮｂ3Ｓｎ系
化合物超電導線の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図９及び図１０はそれぞれ、従来の内部
拡散法によりＮｂ3Ｓｎ系化合物超電導線を製造するた
めの先駆体及びこの先駆体を熱処理して化合物超電導線
とした後の断面図で、例えば、特開昭５７―８２９１１
号公報に記載されている。
【０００３】図９において、１７は熱処理前のＮｂ3Ｓ
ｎ系化合物超電導線の先駆体（以下先駆体と略す）で、
先駆体１７は、熱処理によって超電導になるニオブ（Ｎ
ｂ）基金属からなるフィラメント１８、フィラメント１
８を埋設する銅（Ｃｕ）基金属からなるマトリクス１
９、マトリクス１９の外周に設けられたタンタル（Ｔ
ａ）からなる障壁材５、障壁材５の外周に設けられ無酸
素銅からなる安定化材６、マトリクス１９の中央部に埋
設されたＳｎ―２％Ｔｉ合金材からなる錫基コア２０か
ら構成されている。
【０００４】図１０において、２１は熱処理されたＮｂ
3Ｓｎ系化合物超電導線（以下、化合物超電導線と略
す）で、化合物超電導線２１は、熱処理によって生成さ
れたＮｂ3Ｓｎからなる超電導フィラメント２２、超電
導フィラメント２２を埋設するＣｕ基金属からなるマト
リクス２３、マトリクス２３の外周に設けられた障壁材
５、障壁材５の外周に設けられた無酸素銅からなる安定
化材６から構成され、マトリクス２３は熱処理時の錫基
コア２０中のＳｎが拡散して低濃度Ｓｎブロンズになっ
ている。
【０００５】図９に示した先駆体１７は、以下のように
製造される。まず、Ｎｂ棒をＣｕパイプに挿入し、所定
の径まで断面減少加工し、Ｎｂ線をＣｕで被覆したフィ
ラメント材を形成し、このフィラメント材を適当な長さ
に裁断してＣｕ製のビレット中に多数本充填する。但
し、ビレット中央部には、Ｃｕ製の棒あるいは多数のＣ
ｕ線を配置しておく。上記ビレット中を排気し、蓋をし
て密封した後、押出し加工する。次に、上記ビレット中
心に機械的に穴を開けて中空部を形成し、この中空部に
Ｓｎ―２％Ｔｉ合金からなる錫基コア材を挿入し、押出
し加工した上記ビレットの外側に順次、Ｔａのパイプ及
びＣｕのパイプを被覆し、さらに、所定の寸法に断面減
少加工をすることによって図９に示した先駆体１が製造
される。なお、大電流容量化するためには、先駆体１を
多数本Ｃｕパイプ中に充填して断面減少加工すればよ
い。
【０００６】図１０に示した化合物超電導線２１は、上
記のようにして製造された先駆体１７をツイスト加工し
た後、予備熱処理を行い、さらに、最終熱処理する（一
般的には６００℃〜８００℃で熱処理する）ことによっ
て得られる。
【０００７】上記最終熱処理によって、図９に示した先
駆体１７のＳｎ―２％Ｔｉ合金からなる錫基コア２０中
のＳｎは周囲のマトリクス材１９中に拡散し、マトリク
ス１９はＣｕ―Ｓｎ合金に変わり、さらに、フィラメン
ト１８と反応してフィラメント１８の表面あるいは全て
にＮｂ3Ｓｎが生成され、図１０に示した超電導フィラ
メント２２が形成される。
【０００８】図１０に示した内部拡散法による化合物超
電導線２１は、超電導特性の１つである臨界電流密度
（ＪC）を少しでも大きくするために、熱処理で生成さ
れるＮｂ3Ｓｎからなる超電導フィラメント２２が互い
に接触しない程度になるべく密にマトリクス２３中に埋
設された構造になっている。
【０００９】また、超電導特性の１つである上部臨界磁
界を向上させることによって、高磁界におけるＪC特性
を向上させるため、Ｎｂ3Ｓｎからなる超電導フィラメ
ント２２にＴｉが添加される。Ｔｉの添加方法として
は、内部拡散法においては図８に示したように錫基コア
２０に合金として添加する方法（特開昭６２―１７４３
５４号公報）、図８に示したフィラメント１８に合金と
して添加する方法（特開昭６０―１７０１１３号公報）
あるいはその両方を採用する方法がある。
【００１０】一方、マトリクス１９をＣｕ―Ｓｎ合金と
し、このマトリクス１９中にＮｂ基金属材を埋設した構
成の先駆体を用いた、いわゆるブロンズ法においては、
フィラメント１８に合金として添加する方法（特開昭５
７―５４２６０号公報）、あるいはマトリクス１９に合
金として添加する方法（特開昭５８―２３１１０号公
報）が採用される。
【００１１】また、Ｎｂ棒に変えて、Ｎｂフォイルを巻
回したものを用い、これをマトリクス１９中に埋設した
構成の先駆体を用いた、いわゆるジェリーロール法にお
いては、Ｎｂフォイルに合金としてＴｉを添加する方法
（ＰＣＴ出願、ＰＣＴ／ＵＳ９０／０５４／０８）が採
用されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従来の内部拡散法、ブ
ロンズ法あるいはジェリーロール法において、Ｔｉを合
金として添加する方法は、合金の製造及び使用において
以下に述べる（１）〜（６）の問題があった。
【００１３】（１）Ｔｉ添加合金は、Ｔｉ金属間化合物
の生成あるいは加工硬化のため、製作性が困難で、断線
がない良質な合金材料が得られない。 （２）Ｔｉ添加合金は、Ｍｎ等その他の金属を同時添加
する場合に金属間化合物が生成し、加工が困難になる。 （３）Ｔｉ添加合金の製造（真空溶解）において、Ｔｉ
の蒸気圧が高いため、真空溶解時の真空度を上げること
ができず、Ｔｉ酸化物などの酸素不純物が多くなり、酸
素不純物によって超電導フィラメント２２の超電導特性
が悪くなる。 （４）Ｔｉ添加Ｓｎ合金製造における、冷却速度によっ
て、Ｔｉ金属間化合物の大きさが変化し、Ｔｉ金属間化
合物の大きさが大きい場合には、超電導フィラメント２
２におけるＪCにばらつきを生じる。 （５）Ｔｉ添加Ｎｂ合金の製造には、真空溶解が必要な
ためコストが高くなる。 （６）内部拡散法においては、Ｓｎ―Ｔｉからなる錫基
コア２０がマトリクス１９の中央部に埋設されているの
で、Ｓｎ及びＴｉを拡散処理する予備熱処理において、
フィラメント１８列の内側と外側とでＴｉの濃度勾配を
生じ、最終熱処理後の外側の列のフィラメント１８は内
側の列のフィラメント１８よりもＪC特性が劣り、ま
た、超電導特性の１つであるｎ値（超電導線における長
手方向の均一性を示す指標で、ｎが大きいほど超電導特
性が優れている。）が低くなる。
【００１４】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたもので、従来のＴｉを合金として添加し
た、Ｓｎ―Ｔｉ合金、Ｃｕ―Ｔｉ合金、Ｃｕ―Ｓｎ―Ｔ
ｉ合金あるいはＮｂ―Ｔｉ合金を使用することなく超電
導フィラメント中にＴｉを添加できるようにすることに
よって、製造が容易、安価で品質が一定しており、併せ
て超電導特性ＪC及びｎ値を向上させたＮｂ3Ｓｎ系化合
物超電導線を得ることを目的とし、この目的達成が可能
な化合物超電導線の先駆体及びその製造方法並びに化合
物超電導線の製造方法を提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
Ｃｕ基金属からなるマトリクスと、Ｎｂ基金属からなる
ニオブ層内部に純Ｔｉからなるチタン層を包み込むよう
に形成した複数の複合フィラメントと、上記マトリクス
中に熱処理によってこのマトリクスを拡散して上記ニオ
ブ層と化合物を生成するＳｎとを有し、上記複数の複合
フィラメントそれぞれが相互に接触しないように上記マ
トリクス中に埋設されたＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の
先駆体である。
【００１６】請求項２に係る発明は、請求項１記載のＮ
ｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体において、複合フィ
ラメント中のチタン層の占める割合を、０．０１〜５．
０ｗｔ％の範囲内とするものである。
【００１７】請求項３に係る発明は、請求項１又は２記
載のＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体において、ニ
オブ層がＴａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｖ又はＷの１種以上
の元素を０．０１〜５．０ｗｔ％含むものである。
【００１８】請求項４に係る発明は、請求項１記載のＮ
ｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体において、マトリク
スが純銅、又、ニオブ層と化合物を生成するＳｎがＳｎ
基金属からなる錫基コアからなり、この錫基コアが上記
マトリクス中に複合フィラメントと接触しないように埋
設されたものである。
【００１９】請求項５に係る発明は、請求項４記載のＮ
ｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体において、複合フィ
ラメントが簀巻状に形成され、錫基コアが簀巻状の複合
フィラメントに取り囲まれていることを特徴とする請求
項４記載のＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体。
【００２０】請求項６に係る発明は、請求項４又は５記
載のＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体において、錫
基コアがＩｎ、Ｇａ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｇｅ又はＳｉ
の１種以上の元素を０．０１〜１０ｗｔ％含むものであ
る。
【００２１】請求項７に係る発明は、請求項１記載のＮ
ｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体において、マトリク
スがＣｕ―Ｓｎブロンズからなり、ニオブ層と化合物を
生成するＳｎが上記Ｃｕ―ＳｎブロンズのＳｎであるも
のである。
【００２２】請求項８に係る発明は、請求項４又は７記
載のＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体において、マ
トリクスがＭｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｇａ又はＺ
ｎの１種以上の元素を０．０１〜５ｗｔ％含むものであ
る。
【００２３】請求９に係る発明は、Ｎｂ基金属からなる
ニオブ材の内部に純Ｔｉからなるチタン材を包み込むよ
うに形成した複数の複合フィラメント材を製作する工程
（ａ）、熱処理によって拡散して上記ニオブ層と化合物
を生成するＳｎとを有するＣｕ基金属からなるマトリク
ス中に、上記複数の複合フィラメントをそれぞれが相互
に接触しないように配置した複合棒を製作する工程
（ｂ）、上記複合棒を伸線加工する工程（ｃ）を備えた
Ｎｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体の製造方法であ
る。
【００２４】請求項１０に係る発明は、請求項９記載の
Ｎｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体の製造方法におい
て、工程（ａ）において、複合フィラメント材中のチタ
ン材が占める割合を、０．０１〜５．０ｗｔ％の範囲内
としたものである。
【００２５】請求項１１に係る発明は、請求項９又は１
０記載のＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体の製造方
法における、工程（ａ）において、ニオブ材がＴａ、Ｈ
ｆ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｖ又はＷの１種以上の元素を０．０１
〜５．０ｗｔ％含むようにしたものである。
【００２６】請求項１２に係る発明は、請求項９記載の
Ｎｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体の製造方法におけ
る、工程（ｂ）において、マトリクス材が純銅、又、ニ
オブ層と化合物を生成するＳｎがＳｎ基金属からなる錫
基コア材からなり、上記マトリクス材中に複合フィラメ
ント材と接触しないように上記錫基コア材を配置するも
のである。
【００２７】請求項１３に係る発明は、請求項１２記載
のＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体の製造方法にお
いて、Ｓｎ基金属からなる錫基コア材を取り囲むよう
に、複合フィラメント材を簀巻状に形成するものであ
る。
【００２８】請求項１４に係る発明は、請求項１２又は
１３記載のＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体の製造
方法において、錫基コア材がＩｎ、Ｇａ、Ｂｉ、Ｍｇ、
Ａｌ、Ｇｅ又はＳｉの１種以上の元素を０．０１〜１０
ｗｔ％含むものである。
【００２９】請求項１５に係る発明は、請求項９記載の
Ｎｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体の製造方法におけ
る、工程（ｂ）において、マトリクス材がＣｕ―Ｓｎブ
ロンズからなり、ニオブ層と化合物を生成するＳｎが上
記Ｃｕ―ＳｎブロンズのＳｎであるものである。
【００３０】請求項１６に係る発明は、請求項１２又は
１５記載のＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体の製造
方法において、マトリクス材がＭｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｎ
ｉ、Ｓｎ、Ｇａ又はＺｎの１種以上の元素を０．０１〜
５ｗｔ％含むものである。
【００３１】請求項１７に係る発明は、上記請求項１な
いし８のいずれかに記載のＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線
の先駆体を熱処理して、Ｎｂ―Ｓｎ系化合物超電導線を
形成するものである。
【００３２】
【発明の実施の形態】図面を使って、本発明の実施の形
態を説明する。図１、図６（ａ）、（ｂ）及び図８
（ａ）は、本発明になるＮｂ3Ｓｎ系化合物超電導線の
先駆体（以下、先駆体と略す）の構成を説明する横断面
図で図６（ｂ）は図６（ａ）の複合フィラメント２を拡
大して示す横断面図、図２は図１に示した複合フィラメ
ントを製造するための複合フィラメント材の拡大横断面
図、図４は複合フィラメント材の他の実施の形態を示す
横断面図、図７は、図６（ｂ）に示した複合フィラメン
トを製造するための複合フィラメント材の拡大斜視図、
図５は、図１に示した先駆体を製造する方法を説明する
斜視図、図３及び図８（ｂ）はそれぞれ、図１及び図８
（ａ）に示した先駆体を熱処理して得られたＮｂ3Ｓｎ
系化合物超電導線（以下、化合物超電導線と略す）の断
面図である。
【００３３】図１、図６及び図８（ａ）において、先駆
体１は、Ｃｕ基金属からなるマトリクス４、１５と、マ
トリクス４、１５中に複数の複合フィラメント２が、そ
れぞれ相互に接触しないように埋設され、複合フィラメ
ント２は、Ｎｂ基金属からなるニオブ層７に純Ｔｉから
なるチタン層８を包み込んだ構成を有し、マトリクス
４、１５中に熱処理によってマトリクス４、１５を拡散
してニオブ層７と化合物を生成するＳｎとして、図１及
び図６においては、Ｓｎ基金属からなる錫基コア３を、
又、図８（ａ）においては、Ｃｕ―Ｓｎブロンズからな
るマトリクス１５中のＳｎを有する。
【００３４】複合フィラメント２は、図１の内部拡散法
のように、線状のニオブ層７とこの線状のニオブ層７の
間にチタン層８を有する構成、あるいは図６（ｂ）のジ
ェリー法に示すように、ニオブ層７の間に純Ｔｉからな
るチタン層８をクラッドして簀巻状にした構成など、種
々の構成とすることができ、このようにＮｂ基金属から
なるニオブ層７に純Ｔｉからなるチタン層８を包み込
み、チタン層８がマトリクス４と接触しないように形成
すればよい。
【００３５】本発明の先駆体１においては、複合フィラ
メント２中のチタン層８の占める割合を、０．０１〜
５．０ｗｔ％の範囲内とするのがこのましい。
【００３６】上記のように、複合フィラメント２をＮｂ
基金属からなるニオブ層７と純Ｔｉからなるチタン層８
とによって構成するとともに、Ｎｂ基金属からなるニオ
ブ層７に純Ｔｉからなるチタン層８を包み込むように形
成しているので、製造が困難なＴｉを添加した合金の製
造が不要になり、金属間化合物の生成による不均一ある
いは伸線加工における断線、チタン酸化物などの酸素不
純物の巻き込み、内部拡散法においては、先駆体１の熱
処理時における超電導フィラメント列内外のチタン濃度
勾配などがなくなり、先駆体１の製造が容易かつ安価
で、品質が一定しており、併せて熱処理によって、超電
導特性ＪC及びｎ値を向上させた化合物超電導線を得る
ことができる。
【００３７】また、本発明の先駆体１においては、複合
フィラメント２をＮｂ基金属からなるニオブ層７と純Ｔ
ｉからなるチタン層８とによって構成しているので、蒸
気圧の高いＴｉを含まないニオブ層７中に、Ｔａ、Ｈ
ｆ、Ｍｏ、Ｚｒ、ＶあるいはＷを容易に添加できるとと
もに、複合フィラメント２のニオブ層７にＴａ、Ｈｆ、
Ｍｏ、Ｚｒ、ＶあるいはＷを０．０１〜５ｗｔ％添加す
ることによって、その後の熱処理によって得られる超電
導特性を向上し、化合物超電導線の上部臨界磁界を向上
することができる。
【００３８】また、本発明の先駆体１は、図１の内部拡
散法の先駆体及び図６のジェリーロール法の先駆体よう
に、マトリクス４を純銅とし、この純銅からなるマトリ
クス４中に複合フィラメント２と接触しないように埋設
されたＳｎ基金属材からなる錫基コア３を配置する。図
６においては、錫基コア３は、簀巻状に形成された複合
フィラメント２に取り囲まれているので、図１に示した
ようなＳｎの拡散障壁５を必要としない。
【００３９】また、本発明の先駆体１は、図１及び図６
において、複合フィラメント２をＮｂ基金属からなるニ
オブ層７と純Ｔｉからなるチタン層８によって構成して
いるので、錫基コア３にＩｎ、Ｇａ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ａ
ｌ、Ｇｅ又はＳｉを添加してもＴｉとの金属間化合物は
生成されず、先駆体１の製造工程において加工性が損な
われることはなく、また、錫基コア３にＩｎ、Ｇａ、Ｂ
ｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｇｅ又はＳｉの１種以上を０．０１〜
１０ｗｔ％添加することによって、その後の熱処理によ
って得られる化合物超電導線のＪCを向上することがで
きる。
【００４０】図１及び図６に示した先駆体１のマトリク
ス４は上記のように、純銅からなるが、図８（ａ）に示
すブロンズ法の先駆体１においては、マトリクス１５が
Ｃｕ―Ｓｎブロンズからなり、Ｃｕ―Ｓｎブロンズから
なるマトリクス１５中のＳｎが熱処理時に拡散してニオ
ブ層７と化合物を生成する。
【００４１】本発明の先駆体１は、図１、図６及び図８
（ａ）において、複合フィラメント２をＮｂ基金属から
なるニオブ層７と純Ｔｉからなるチタン層８によって構
成しているので、純銅あるいはＣｕ―Ｓｎブロンズから
なるマトリクス４にＭｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｇ
ａ又はＺｎを添加してもＴｉとの金属間化合物は生成さ
れず、先駆体１の製造工程において加工性が損なわれる
ことはなく、また、マトリクス４、１５にＭｎ、Ｇｅ、
Ｓｉ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｇａ又はＺｎの１種以上の元素を
０．０１〜５ｗｔ％添加することによって、交流損失低
減、ＪC向上あるいはカーケンダルボイド抑制効果が得
られるとともに、図１に示した内部拡散法においては、
先駆体１の熱処理における、複合フィラメント２のいわ
ゆるしみ出しによる超電導フィラメント同士の近接効果
を抑制することができ、この近接効果抑制によって、変
動磁界におけるヒステリシス損失が大幅に軽減される。
【００４２】次に、先駆体１の製造方法について説明す
る。まず、図２に示したように、棒状のＮｂ基金属から
なるニオブ材７ａの外周に純Ｔｉからなるチタン材８ａ
を巻き、さらにチタン材８ａの外周に薄板状のＮｂ基金
属からなるニオブ材７ｂを巻き、伸線加工した構造、す
なわち、ニオブ材７ａ、７ｂでチタン材８ａを包み込む
ように形成した構造の複合フィラメント材２ａを製作す
る（工程（ａ））。
【００４３】上記工程（ａ）の複合フィラメント材２ａ
は、図４に示すように、棒状又はパイプ状のＮｂ基金属
からなるニオブ材７ａに純Ｔｉからなるチタン材８ｂを
埋設し、伸線加工した構成、あるいは図７に示すよう
に、板状のＮｂ基金属からなるニオブ材７ｃの間に純Ｔ
ｉからなるチタン材８ｃをクラッドした複合フィラメン
ト材２ａと、銅の薄板からなるマトリクス材４ｃとを、
銅からなるマトリクス材４ｂとクラッドした錫コア材３
ａに簀巻状にし、伸線加工した構成でもよく、このよう
にＮｂ基金属からなるニオブ材７ａ、７ｂ、７ｃに純Ｔ
ｉからなるチタン材８ａ、８ｂ、８ｃを包み込むように
形成すればよい。
【００４４】次に、図５に示すように、複合フィラメン
ト材２ａの複数個を、それぞれが相互に接触しないよう
に、ビレット１３内の穴のあいたＣｕ基金属からなるマ
トリクス材４ａ中に配置し、真空封入し、プレスした
後、マトリクス材４ａの中央部に穿孔してＳｎ基金属か
らなる錫基コア材３ａを挿入した複合棒１２を製作する
（工程（ｂ））。なお、マトリクス材４ａを使用する代
わりに、複合フィラメント材２ａの外側を銅パイプで被
覆したものをビレット内に密に配置してもよい。錫基コ
ア材３ａ中のＳｎは熱処理時に、複合フィラメント２ａ
のニオブ材７ａと化合物を生成する。
【００４５】なお、図６に示したジェリーロール法の先
駆体を製造するためには、図７に示した複合フィラメン
ト材２ａ（銅パイプ１４で被覆されている）を多数本束
ねて、Ｃｕ製のビレット中に組み込んで真空封入し、冷
間で静水圧押出し加工と伸線加工によって製造され、複
合フィラメント材２ａが取り囲む錫基コア材３ａが熱処
理時に拡散して、ニオブ材７ｃと化合物を生成する。銅
パイプ１４はマトリクスと安定化材としての働きを有す
る。
【００４６】また、図８（ａ）に示したブロンズ法の先
駆体の製造においては、マトリクス材はＣｕ―Ｓｎブロ
ンズを使用し、Ｃｕ―Ｓｎブロンズからなるマトリクス
材中のＳｎが拡散してニオブ材と化合物を生成する。
【００４７】次に、複合棒１２を伸線加工し（工程
（ｃ））、図１又は図６に示した先駆体１を製造する。
【００４８】図２、図４及び図７に示した複合フィラメ
ント材２ａ中のチタン材８が占める割合は、０．０１〜
５．０ｗ％の範囲内とするのがこのましい。
【００４９】上記のように、工程（ａ）において、複合
フィラメント材２ａをＮｂ基金属からなるニオブ材７
ａ、７ｂ、７ｃと純Ｔｉからなるチタン材８ａ、８ｂ、
８ｃとによって構成するとともに、Ｎｂ基金属からなる
ニオブ材７ａ、７ｂ、７ｃに純Ｔｉからなるチタン材８
ａ、８ｂ、８ｃを包み込むように形成しているので、製
造が困難なＴｉを添加した合金の製造が不要になり、金
属間化合物の生成による不均一あるいは伸線加工におけ
る断線、チタン酸化物などの酸素不純物の巻き込み、内
部拡散法においては先駆体の熱処理時における超電導フ
ィラメント列内外のチタン濃度勾配などがなくなり、先
駆体の製造が容易かつ安価で、品質が一定しており、併
せて熱処理によって、超電導特性ＪC及びｎ値を向上さ
せた化合物超電導線を得ることができる。
【００５０】また、上記工程（ａ）において、複合フィ
ラメント材２ａをＮｂ基金属からなるニオブ材７ａ、７
ｂ、７ｃと純Ｔｉからなるチタン材８ａ、８ｂ、８ｃと
によって構成しているので、蒸気圧の高いＴｉを含まな
いニオブ材７ａ、７ｂ、７ｃ中にＴａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｚ
ｒ、ＶあるいはＷを容易に添加できるとともに、複合フ
ィラメント材２ａのニオブ材７ａ、７ｂ、７ｃにＴａ、
Ｈｆ、Ｍｏ、Ｚｒ、ＶあるいはＷを０．０１〜５ｗｔ％
添加することによって、その後の熱処理によって得られ
る超電導特性を向上し、Ｎｂ3Ｓｎ系化合物超電導線の
上部臨界磁界を向上することができる。
【００５１】また、上記工程（ｂ）においては、図５に
おいて、マトリクス材４ａを純銅とし、この純銅からな
るマトリクス材４ａの中央部にさらに穴をあけ、この中
央部に複合フィラメント材２ａと接触しないようにＳｎ
基金属からなる錫基コア材を配置し埋設する。また、図
６（ｂ）のように、純銅からなるマトリクス材４ｂをク
ラッドした錫基コア材３ａを、純銅からなるマトリクス
材４ｃとニオブ材７ｃとチタン材８ｃとのクラッド材か
らなる複合フィラメント材２ａとで簀巻状にして、錫基
コア材３ａがＮｂを含む複合フィラメント材２ａで取り
囲まれたようにすることによって、Ｓｎの拡散障壁５
（図１（ａ）参照）を必要としない先駆体が得られる。
【００５２】また、上記工程（ａ）において、図２、図
４及び図６（ｂ）において、複合フィラメント材２ａを
Ｎｂ基金属と純Ｔｉとによって構成しているので、錫基
コア材３ａにＩｎ、Ｇａ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｇｅ又は
Ｓｉを添加してもＴｉとの金属間化合物は生成されず、
先駆体１の製造工程において加工性が損なわれることは
なく、また、錫基コア３にＩｎ、Ｇａ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ａ
ｌ、Ｇｅ又はＳｉの１種以上を０．０１〜１０ｗｔ％添
加することによって、その後の熱処理によって得られる
化合物超電導線のＪCを向上することができる。
【００５３】また、工程（ｂ）において、マトリクス材
４ａは純銅あるいはＣｕ―Ｓｎブロンズとすることがで
きる。純銅あるいはＣｕ―Ｓｎブロンズからなるマトリ
クス材４ａ、４ｂ、４ｃに、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｎｉ、
Ｓｎ、Ｇａ又はＺｎを添加してもＴｉとの金属間化合物
は生成されず、先駆体１の製造工程において加工性が損
なわれることはなく、また、マトリクス材４ａ、４ｂ、
４ｃにＭｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｇａ又はＺｎの
１種以上の元素を０．０１〜５ｗｔ％添加することによ
って、交流損失低減、ＪC向上あるいはカーケンダルボ
イド抑制効果が得られるとともに、図１に示した内部拡
散法においては、先駆体１の熱処理における、いわゆる
しみ出しによる超電導フィラメント同士の近接効果を抑
制することができ、この近接効果抑制によって、変動磁
界におけるヒステリシス損失が大幅に軽減される。
【００５４】図１、図６及び図８（ａ）において、説明
した先駆体１を熱処理することによって、上記各先駆体
１において説明した超電導特性を有する化合物超電導線
が得られる。
【００５５】
【実施例】
実施例１．図１は、本発明の一実施例になる化合物超電
導線の先駆体を示す横断面図、図２は、図１に示した複
合フィラメントを製造するための複合フィラメント材を
示す横断面図、図３は図１に示した化合物超電導線の先
駆体を熱処理して得られた化合物超電導線を示す断面図
である。
【００５６】図１において、１は化合物超電導線の先駆
体、２は複合フィラメントで、複合フィラメント２は、
線状のＮｂ基金属からなるニオブ層７に、Ｔｉからなる
チタン層８を包み込むように形成されている。３は複合
フィラメント２の列の中央に配置されたＳｎ基金属から
なる錫基コア、４は錫基コア３及び錫基コア３外側の複
合フィラメント２の列をそれぞれ接触しないように埋設
するマトリクスで、マトリクス４は純銅が用いられてい
る。５はマトリクス４の外周を覆う障壁材、６は障壁材
５の外周を覆う安定化材で、障壁材５にはＮｂあるいは
Ｔａ（タンタル）が使用され、安定化材６には純銅が使
用される。
【００５７】図３において、９は、図１に示した先駆体
１を６００℃〜８００℃で１００時間〜２００時間熱処
理して得られた化合物超電導線、１０はＴｉが添加され
たＮｂ3Ｓｎからなる超電導フィラメント、１１は低Ｓ
ｎ濃度ブロンズからなり、それぞれの超電導フィラメン
ト１０を互いに接触しないように埋め込むマトリクス、
５は障壁材、６は安定化材である。
【００５８】図１に示した先駆体の製造法を以下に説明
する。まず、厚さ０．１ｍｍのチタン薄板を１２０ｍｍ
×１０００ｍｍ大きさに切断して、直径２３．５ｍｍ、
長さ１０００ｍｍのＮｂ基金属からなる丸棒の周りに簀
巻き状に約１．６ターン巻き、さらにこの外側に１００
ｍｍ×１０００ｍｍの大きさに切断した厚さ２ｍｍのＮ
ｂ基金属からなる厚板を巻いた後、内径及び外径がそれ
ぞれ３１ｍｍ及び３５ｍｍの純銅のパイプ中に挿入し、
複合単芯線を形成する。この複合単芯線の伸線加工を行
って、図２に示したニオブ材７ａ、７ｂにチタン材８ａ
が包み込まれた複合フィラメント材２ａ（銅が被覆され
ている）を製作する。上記厚さ２ｍｍのＮｂ基金属から
なる厚板に代えて、Ｎｂ基金属からなるパイプを用いて
もよい。
【００５９】上記のようにして製作した銅を被覆した複
合フィラメント材２ａの８１０本を、外径１８０ｍｍ、
内径１６０ｍｍの純銅製のビレット内の中央に配置した
銅棒の周囲に詰め込み、ビレット内に真空封入した後、
熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）でプレスして、８１０本の
複合フィラメント材２ａで構成された複合棒を製作す
る。この複合棒は、中央部を穿孔して、この穿孔部に純
錫を挿入した複合棒とする。
【００６０】上記複合棒の伸線加工を行い複合線を製作
し、この複合線を錫の拡散障壁材となるＮｂからなるパ
イプ中に挿入し、さらに、このＮｂパイプの外側に安定
化のための銅パイプをかぶせて、図１に示した先駆体１
を製造する。
【００６１】上記のようにして製造された先駆体１を熱
処理することによって、複合フィラメント２のニオブ層
７中にチタン層８のＴｉが拡散し、錫基コア３中のＳｎ
は周囲のマトリクス４中に拡散して、マトリクス４は低
Ｓｎ濃度ブロンズに変わるとともに、複合フィラメント
２と反応してニオブ層７の表面あるいは全てにＮｂ3Ｓ
ｎが生成され、Ｔｉが均一に添加されたＮｂ3Ｓｎから
なる超電導フィラメント１０（図３参照）が形成された
化合物超電導線９が製造される。
【００６２】上記のようにして得られた化合物超電導線
９のＪCを、液体ヘリウム中で測定した。その結果、Ｂ
＝１２Ｔの磁界において、ＪC＝１０００Ａ／ｍｍ2とい
う従来よりも約１５％〜３０％高い値が得られた。ま
た、ｎ値も３２という従来の１．２８〜１．４５倍の値
が得られ、大幅な特性向上が確認された。
【００６３】上記のように、図１に示した先駆体は、Ｎ
ｂ基金属からなるニオブ層７に純Ｔｉからなるチタン層
８を包み込んだ複合フィラメント２を構成したので、製
造が困難なＴｉを添加した合金の製造が不要になり、金
属間化合物の生成による不均一あるいは伸線加工におけ
る断線、チタン酸化物などの酸素不純物の巻き込み、先
駆体の熱処理時におけるフィラメント列内外のチタン濃
度勾配などがなくなり、先駆体１の製造が容易かつ安価
で、品質が一定しており、併せて超電導特性ＪC及びｎ
値を向上させたＮｂ3Ｓｎ系化合物超電導線を得ること
ができる。
【００６４】実施例２．図４は、本発明の他の実施例に
なる複合フィラメント材２ａを示す拡大断面図、図５は
先駆体の他の製造方法を説明する斜視図で、本実施例の
先駆体から得られる化合物超電導線の横断面は図１とほ
ぼ同一の構造を有する。
【００６５】図４において、２ａは複合フィラメント
材、７ａは棒状のＮｂ基金属からなるニオブ材、８ｂは
ニオブ材７ａに機械的にあけられた穴内部に埋め込まれ
た純Ｔｉからなるチタン材である。
【００６６】図５において、１２は複合棒、４ａは多数
の穴があけられた純銅製のマトリクス材、１３は純銅製
のビレットである。
【００６７】本実施例の先駆体の製造法について、説明
する。まず、直径３０ｍｍ、長さ１００ｍｍのＮｂ丸棒
の中心にドリルで直径４．１ｍｍの穴をあけ、この穴に
直径４ｍｍ、長さ１００ｍｍの純チタンの丸棒を挿入し
てスウェージング加工を行い、直径４．６ｍｍのニオブ
材７ａにチタン材８ｂが埋め込まれた複合フィラメント
材２ａ（図４）が製作される。
【００６８】本実施例では、低コスト化のためＮｂ丸棒
を用いたが、Ｎｂ丸棒が長くなってドリルなどによる穴
あけが困難な場合は、Ｎｂパイプを用いることができ
る。また、上記Ｎｂ丸棒の外側に銅パイプをかぶせるこ
とによって、スウェージング加工に代えて、線引き加工
によって容易に伸線加工ができる。
【００６９】次に、図５に示したように、ビレット１３
内に、３０９個の穴があけられた複数個の銅製の円板か
らなるマトリクス材４ａを組み込み、マトリクス材４ａ
の穴に、上記のようにして製作した複合フィラメント材
２ａの３０９本を挿入し、真空封入し複合棒１２を製作
する。マトリクス材４ａは直径１６０ｍｍ、厚さ１０ｍ
ｍの純銅からなり、穴は直径４．７ｍｍでＮＣボール盤
によってあけられたものである。ビレット１３は外径１
８０ｍｍ、内径１６０ｍｍの純銅からなり、ビレット１
３内にマトリクス材４ａを３０枚穴の位置が合うように
挿入されている。
【００７０】次に、複合棒１２を熱間静水圧プレス（Ｈ
ＩＰ）でプレスし押出し加工した後、中央に穴をあけ、
この穴に純Ｓｎからなる錫基コア材を挿入して複合棒１
２を製作する。その後、複合棒１２の伸線加工を行い複
合線を製作する。この複合線をＴａパイプからなる障壁
材中に挿入し、さらに、この障壁材の外側に銅パイプか
らなる安定化材をかぶせた後、伸線加工を行い、図１に
示した先駆体１と同様の先駆体が製造される。
【００７１】上記のようにして製造された先駆体１は、
マトリクス４中に、このマトリクス４の中央部に位置す
る錫基コア３と、錫基コア３の外側に配置され、ニオブ
層７の中央部にチタン材８が埋め込まれた３０９本の複
合フィラメント２とが互いに接触しないように埋設さ
れ、マトリクス４の外周には順次、障壁材５及び安定化
材６が被覆された構造を有する。
【００７２】本実施例の先駆体１を、６００℃〜８００
℃で５０時間〜２００時間熱処理することによって、複
合フィラメント２のニオブ材７中にチタン材８のＴｉが
拡散するとともに、錫基コア３中のＳｎは周囲のマトリ
クス４中に拡散して、マトリクス４は低Ｓｎ濃度ブロン
ズに変わるとともに、複合フィラメント２と反応してニ
オブ層７の表面あるいは全てにＮｂ3Ｓｎが生成され、
Ｔｉが均一に添加されたＮｂ3Ｓｎからなる超電導フィ
ラメント１０（図３参照）が形成された化合物超電導線
９が製造される。
【００７３】上記のようにして得られた本実施例の化合
物超電導線９のＪCを、液体ヘリウム中で測定した結
果、Ｂ＝１２Ｔの磁界において、ＪC＝１０００Ａ／ｍ
ｍ2という従来よりも約１５％〜３０％高い値が得ら
れ、大幅な超電導特性向上が確認された。
【００７４】上記のように、本実施例の先駆体１は、Ｎ
ｂ基金属からなるニオブ層７に純Ｔｉからなるチタン層
８を包み込んだ複合フィラメント２を構成したので、製
造が困難なＴｉを添加した合金の製造が不要になり、金
属間化合物の生成による不均一あるいは伸線加工におけ
る断線、チタン酸化物などの酸素不純物の巻き込み、先
駆体の熱処理時におけるフィラメント列内外のチタン濃
度勾配などがなくなり、先駆体及び化合物超電導線の製
造が容易かつ安価で、品質が一定しており、併せて超電
導特性ＪC及びｎ値を向上させたＮｂ3Ｓｎ系化合物超電
導線を得ることができる。
【００７５】実施例３．図６は、本発明の他の実施例に
なる先駆体を示したものであり、図６（ａ）は先駆体の
横断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）に示した先駆体の複
合フィラメント２の構成を示す拡大断面図である。図７
は、図６（ａ）に示した先駆体を製造するために使用す
る複合フィラメント材の拡大斜視図である。
【００７６】図６において、１は先駆体、２は複合フィ
ラメント、３は純錫からなる錫基コア、４は純銅からな
るマトリクス、６は純銅からなる安定化材であり、安定
化材６はマトリクスの働きも有する。
【００７７】図７において、７ｃはニオブ材、８ｃはチ
タン材で、チタン材８ｃはニオブ材７ｃにクラッドされ
ている。４ｂは純銅からなり錫基コア材３ａにクラッド
したマトリクス材、４ｃは薄板状の純銅からなるマトリ
クス材、１４は純銅からなる銅パイプである。
【００７８】本実施例の先駆体の製造方法は、いわゆる
ジェリーロール法と呼ばれているもので、以下のように
製作される。まず、幅１５０ｍｍ、長さ１０００ｍｍ、
厚さ０．１ｍｍの薄板情のＴｉの両面を同じ大きさで厚
さが２．５ｍｍの厚板のＮｂで挟んで圧延加工によりク
ラッドして、チタン材８ｃをニオブ材７ｃでクラッドし
た複合フィラメント材２ａを製作し、複合フィラメント
材２ａの表面の、この長手方向にランダムに約５ｍｍの
切り欠きを入れる。
【００７９】次に、複合フィラメント材２ａと同じ大き
さで厚さ０．２ｍｍの純銅の薄板からなるマトリクス材
４ｃを重ね、錫基コア材３ａに純銅からなるマトリクス
材４ｂをクラッドした直径１０ｍｍのクラッド材の周り
に簀巻き状に１１ターン巻いて、内径及び外径がそれぞ
れ２０ｍｍ及び２３ｍｍの銅パイプ１４中に挿入し、図
７に示したように、銅パイプ１４で被覆された複合フィ
ラメント材２ａが製作される。
【００８０】上記のようにして製造された複合フィラメ
ント材２ａを伸線加工して１辺が３．２ｍｍの六角形状
の単芯線にし、この単芯線９１本を銅ビレット中に密に
組み込んで真空封入し、冷間で静水圧押し出し加工と伸
線加工を行い、最終径でツイスト加工を施し、線径０．
５ｍｍの図６（ａ）に示した先駆体１を製造する。
【００８１】上記のようにして得られた先駆体は、６０
０℃〜８００℃で５０時間〜２００時間熱処理すること
によって、化合物超電導線になる。
【００８２】本実施例の先駆体１は、熱処理することに
よって、複合フィラメント２を構成するチタン層８のＴ
ｉ及び錫基コア３中のＳｎがマトリクス４中に拡散し、
錫基コア３及びマトリクス４は低Ｓｎ濃度ブロンズに変
わるとともに、ニオブ層７のＮｂと反応して、複合フィ
ラメント２にはＴｉが均一に添加されたＮｂ3Ｓｎが生
成される。
【００８３】上記のようにして得られた本実施例の化合
物超電導線のＪCを、液体ヘリウム中で測定した。その
結果、Ｂ＝１２Ｔの磁界において、ＪC＝１１００Ａ／
ｍｍ2という従来のジェリーロール法よりも約１５％高
い値が得られ、大幅な特性向上が確認された。
【００８４】上記のように、本実施例の先駆体１は、図
６に示したように、Ｎｂ基金属からなるニオブ層７に純
Ｔｉからなるチタン層８を包み込んだ複合フィラメント
材２を構成したので、製造が困難なＴｉを添加した合金
の製造が不要になり、金属間化合物の生成による不均一
あるいは伸線加工における断線、チタン酸化物などの酸
素不純物の巻き込みなどがなくなり、先駆体１及び化合
物超電導線の製造が容易かつ安価で、品質が一定してお
り、併せて超電導特性ＪC及びｎ値を向上させたＮｂ3Ｓ
ｎ系化合物超電導線を得ることができる。
【００８５】また、本実施例の先駆体は、複合フィラメ
ント２の中央部に錫基コア３を配置し、錫基コア３の外
側をニオブ層７で覆うようにしたので、障壁材が不要に
なる。
【００８６】実施例４．図８（ａ）及び（ｂ）はそれぞ
れ、本発明の他の実施例になる化合物超電導線の先駆体
を及び化合物超電導線を示す横断面図で、図８（ｂ）に
示した化合物超電導線は、図８（ａ）に示した先駆体を
熱処理して得られる。
【００８７】図８（ａ）において、１は化合物超電導線
の先駆体、２はニオブ層７及びチタン層８からなる複合
フィラメントで、実施例１において示したものと同じ構
造を有する。１５は複合フィラメント２を互いに接触し
ないように埋設するマトリクスで、マトリクス１５はＣ
ｕ―Ｓｎブロンズ合金からなる。５はマトリクス材１７
の外周を覆う障壁材、６は障壁材５の外周を覆う安定化
材で、障壁材５はＮｂあるいはＴａからなり、安定化材
６は純銅からなる。
【００８８】図８（ｂ）において、９は、図８（ａ）に
示した先駆体１を６００℃〜８００℃で１００時間〜２
００時間熱処理して得られた化合物超電導線、１０はＴ
ｉが添加されたＮｂ3Ｓｎからなる超電導フィラメン
ト、１６は低Ｓｎ濃度ブロンズからなり、それぞれの超
電導フィラメント１０を互いに接触しないように埋め込
むマトリクス、５は障壁材、６は安定化材である。
【００８９】本実施例は、いわゆるブロンズ法と呼ばれ
るもので、複合フィラメント２は、実施例１と同様の方
法で製造したものである。まず、実施例１と同一のＴｉ
薄板及びＮｂ厚板をＮｂ丸棒の周りに簀巻き状にした
後、内径及び外径がそれぞれ３１ｍｍ及び３５ｍｍのＣ
ｕ―Ｓｎブロンズ合金のパイプ中に挿入し、さらに、伸
線加工を行って、対辺が４．２ｍｍのニオブ材及びチタ
ン材からなる複合フィラメント材にＣｕ―Ｓｎブロンズ
を被覆した六角線を製作する。上記厚さ２ｍｍのＮｂ厚
板に代えて、Ｎｂパイプを用いてもよい。
【００９０】上記のようにして製作した複合フィラメン
ト材／Ｃｕ―Ｓｎブロンズからなる六角線８１０本を、
外径１８０ｍｍ、内径１６０ｍｍのＣｕ―１３％Ｓｎブ
ロンズ合金製のビレット内に詰め込み、ビレット内に真
空封入した後、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）でプレスし
て８１０本の六角線を有する複合棒を作る。
【００９１】上記８１０本の六角線で構成された複合棒
の伸線加工を行い、８１０本の六角線を配した複合線を
製作し、この複合線を錫の拡散障壁材となるニオブパイ
プ中に挿入し、さらに、このニオブパイプの外側に安定
化のための銅パイプをかぶせて、図８（ａ）に示した先
駆体１が製造される。
【００９２】上記のようにして製造された先駆体１を熱
処理することによって、複合フィラメント２のニオブ層
７にチタン層８のＴｉが拡散するとともに、マトリクス
１５中のＳｎも拡散して、マトリクス１５は低Ｓｎ濃度
ブロンズに変わるとともに、複合フィラメント２と反応
してニオブ層７の表面あるいは全てにＴｉが均一に添加
されたＮｂ3Ｓｎが生成され、図８（ｂ）に示した化合
物超電導線９が製造される。
【００９３】上記のようにして得られた化合物超電導線
９のＪCを、液体ヘリウム中で測定した結果、Ｂ＝１２
Ｔの磁界において、ＪC＝８５０Ａ／ｍｍ2という従来よ
りも約１０％高い値が得られ、大幅な特性向上が確認さ
れた。
【００９４】上記のように、図８（ａ）に示した先駆体
は、Ｎｂ基金属からなるニオブ層７に純Ｔｉからなるチ
タン層８を包み込んだ複合フィラメント２を構成したの
で、製造が困難なＴｉを添加した合金の製造が不要にな
り、金属間化合物の生成による不均一あるいは伸線加工
における断線、チタン酸化物などの酸素不純物の巻き込
みなどがなくなり、先駆体１及び化合物超電導線１０の
製造が容易かつ安価で、品質が一定しており、併せて超
電導特性ＪC及びｎ値を向上させた化合物超電導線を得
ることができる。
【００９５】実施例５．上記実施例１及び２の内部拡散
法において、先駆体１のマトリクス４にＣｕ―１％Ｍｎ
銅合金を用いる。マンガン（Ｍｎ）を添加するのは、先
駆体１の熱処理における、複合フィラメント材２のいわ
ゆるしみ出しによる超電導フィラメント１０同士の近接
効果を抑制するもので、この近接効果抑制によって、±
３Ｔの１サイクルの磁界におけるヒステリシス損失が１
２０ｍＪ／ｃｍ3となり、Ｍｎ無添加の場合に比べて約
半分に軽減される。
【００９６】Ｔｉを添加したＣｕ―Ｍｎ―Ｔｉ銅合金
は、ＭｎとＴｉの金属間化合物が生成し加工が困難であ
るが、Ｃｕ―Ｍｎ銅合金は加工性がよい。従って、Ｃｕ
―１％Ｍｎ銅合金からなるマトリクス４とニオブ層７と
チタン層８からなる複合フィラメント２を構成すること
によって、先駆体１の製造工程において、複合フィラメ
ント２及びマトリクス４両方の伸線加工などの加工性を
損なうことなく、Ｍｎを添加した先駆体１の製造が容易
にできる。
【００９７】Ｍｎの添加量は０．０１〜５ｗｔ％の範囲
で有効である。また、Ｍｎの他に、ゲルマニウム（Ｇ
ｅ）、ケイ素（Ｓｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、錫（Ｓ
ｎ）、ガリウム（Ｇａ）又は亜鉛（Ｚｎ）はマトリクス
４の加工性を損なうことなく添加することができ、Ｇ
ｅ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｇａ又はＺｎの１種以上を０．
０１〜５ｗｔ％の範囲で添加することによって、Ｍｎと
同様に近接効果を抑制することができ、さらに、Ｍｎ及
びＮｉの添加は交流損失を低減する効果が、また、Ｇ
ｅ、Ｓｉ、Ｓｎ及びＧａの添加はＪC向上の効果が、ま
た、Ｚｎの添加はカーケンダルボイド抑制の効果が併せ
て得られる。
【００９８】図６に示したジェリーロール法の先駆体１
における純銅からなるマトリクス４、あるいは図８
（ａ）に示したブロンズ法の先駆体１におけるＣｕ―Ｓ
ｎブロンズからなるマトリクス材１５においても、先駆
体１の製造工程における伸線加工などの加工性を損なう
ことなく、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｇａ又はＺ
ｎの１種以上を０．０１〜５ｗｔ％の範囲で添加するこ
とができるとともに、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｓｎ、
Ｇａ又はＺｎの１種以上を０．０１〜５ｗｔ％の範囲で
添加することによって上記と同様に、交流損失低減、Ｊ
C向上あるいはカーケンダルボイド抑制効果が得られ
る。
【００９９】実施例６．Ｉｎ（インジウム）、Ｇａ、Ｂ
ｉ（ビスマス）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ａｌ（アルミ
ニウム）、Ｇｅ又はＳｉをＮｂ3Ｓｎからなる超電導フ
ィラメントに添加することによって、超電導フィラメン
ト１０のＪCを向上することができるが、これら金属を
ＴｉとともにＳｎに添加すると、金属間化合物を生成
し、加工性を損なうことになる。
【０１００】上記実施例１、２及び３に示した先駆体１
においては、ニオブ層７及びチタン層８からなる複合フ
ィタメント２を構成しているので、錫基コア材３ａにＩ
ｎ、Ｇａ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｇｅ又はＳｉを添加して
もＴｉとの金属間化合物は生成されず、先駆体１の製造
工程において加工性が損なわれることはなく、また、錫
基コア材３ａにＩｎ、Ｇａ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｇｅ又
はＳｉの１種以上を０．０１〜１０ｗｔ％添加すること
によって、その後の熱処理によって得られる化合物超電
導線９のＪCを向上することができる。
【０１０１】実施例７．タンタル（Ｔａ）、ハフニウム
（Ｈｆ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚ
ｒ）、バナジウム（Ｖ）あるいはタングステン（Ｗ）を
ＴｉとともにＮｂ3Ｓｎからなる超電導フィラメントに
添加することによって、超電導フィラメントの上部臨界
磁界を向上することができるが、これら金属をニオブ材
にＴｉとともに添加することはＴｉの蒸気圧が高いた
め、極めて困難である。
【０１０２】上記実施例１、２及び３に示した先駆体１
においては、ニオブ層７及びチタン層８からなる複合フ
ィラメント２を構成しているので、Ｔｉを含まない複合
フィラメント材２ａのニオブ材７ａ、７ｂ、７ｃにＴ
ａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｚｒ、ＶあるいはＷを容易に合金とし
て添加することができるとともに、ニオブ材７ａ、７
ｂ、７ｃにＴａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｚｒ、ＶあるいはＷを
０．０１〜５ｗｔ％添加することによって、その後の熱
処理によって得られる超電導特性を向上し、化合物超電
導線９の上部臨界磁界を向上することができる。
【０１０３】
【発明の効果】請求項１、２、４及び７に係る発明によ
れば、複合フィラメントをＮｂ基金属からなるニオブ層
と純Ｔｉからなるチタン層とによって構成するととも
に、上記ニオブ層に上記チタン層を包み込むように形成
しているので、製造が困難なＴｉを添加した合金の製造
が不要になり、金属間化合物の生成による不均一あるい
は伸線加工における断線、チタン酸化物などの酸素不純
物の巻き込み、内部拡散法においては、先駆体の熱処理
時における超電導フィラメント列内外のチタン濃度勾配
などがなくなり、上記先駆体の製造が容易かつ安価で、
品質が一定しており、併せて熱処理によって、超電導特
性ＪC及びｎ値を向上させたＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導
線を得ることができるという効果がある。
【０１０４】請求項３に係る発明によれば、複合フィラ
メントをＮｂ基金属からなるニオブ層と純Ｔｉからなる
チタン層とによって構成しているので、蒸気圧の高いＴ
ｉを含まない上記ニオブ層中にＴａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｚ
ｒ、ＶあるいはＷを容易に添加できるとともに、上記複
合フィラメントの上記ニオブ層にＴａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｚ
ｒ、ＶあるいはＷを０．０１〜５ｗｔ％添加することに
よって、その後の熱処理によって得られる超電導特性を
向上し、Ｎｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の上部臨界磁界を
向上することができるという効果がある。
【０１０５】請求項５に係る発明によれば、錫基コア
は、ニオブ層を簀巻状に形成した複合フィラメントに取
り囲まれているので、Ｓｎの拡散障壁を必要としないと
いう効果がある。
【０１０６】請求項６に係る発明によれば、複合フィラ
メントをＮｂ基金属からなるニオブ層と純Ｔｉからなる
チタン層によって構成しているので、錫基コアにＩｎ、
Ｇａ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｇｅ又はＳｉを添加してもＴ
ｉとの金属間化合物は生成されず、先駆体の製造工程に
おいて加工性が損なわれることはなく、また、上記錫基
コアにＩｎ、Ｇａ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｇｅ又はＳｉの
１種以上を０．０１〜１０ｗｔ％添加することによっ
て、その後の熱処理によって得られるＮｂ―Ｓｎ系化合
物超電導線のＪCを向上することができる。
【０１０７】請求項８に係る発明によれば、複合フィラ
メントをＮｂ基金属からなるニオブ層と純Ｔｉからなる
チタン層によって構成しているので、純銅あるいはＣｕ
―ＳｎブロンズからなるマトリクスにＭｎ、Ｇｅ、Ｓ
ｉ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｇａ又はＺｎを添加してもＴｉとの金
属間化合物は生成されず、先駆体の製造工程において加
工性が損なわれることはなく、また、上記マトリクスに
Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｇａ又はＺｎの１種以
上の元素を０．０１〜５ｗｔ％添加することによって、
交流損失低減、ＪC向上あるいはカーケンダルボイド抑
制効果が得られるとともに、内部拡散法においては、上
記先駆体の熱処理における、上記複合フィラメントのい
わゆるしみ出しによる超電導フィラメント同士の近接効
果を抑制することができ、この近接効果抑制によって、
±３Ｔの１サイクルの磁界におけるヒステリシス損失が
大幅に軽減されるという効果がある。
【０１０８】請求項９、１０、１２及び１５に係る発明
によれば、複合フィラメント材をＮｂ基金属からなるニ
オブ材と純Ｔｉからなるチタン材とによって構成すると
ともに、上記ニオブ材に上記チタン材を包み込むように
形成しているので、製造が困難なＴｉを添加した合金の
製造が不要になり、金属間化合物の生成による不均一あ
るいは伸線加工における断線、チタン酸化物などの酸素
不純物の巻き込み、内部拡散法においては先駆体の熱処
理時における超電導フィラメント列内外のチタン濃度勾
配などがなくなり、上記先駆体の製造が容易かつ安価
で、品質が一定しており、併せて熱処理によって、超電
導特性ＪC及びｎ値を向上させたＮｂ―Ｓｎ系化合物超
電導線を得ることができるという効果がある。
【０１０９】請求項１１に係る発明によれば、複合フィ
ラメント材をＮｂ基金属からなるニオブ材と純Ｔｉから
なるチタン材とによって構成しているので、蒸気圧の高
いＴｉを含まない上記ニオブ材中にＴａ、Ｈｆ、Ｍｏ、
Ｚｒ、ＶあるいはＷを容易に添加できるとともに、上記
複合フィラメント材の上記ニオブ材にＴａ、Ｈｆ、Ｍ
ｏ、Ｚｒ、ＶあるいはＷを０．０１〜５ｗｔ％添加する
ことによって、その後の熱処理によって得られる超電導
特性を向上し、Ｎｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の上部臨界
磁界を向上することができるという効果がある。
【０１１０】請求項１３に係る発明によれば、錫基コア
材がＮｂを含む複合フィラメント材で取り囲まれたよう
に形成されているので、Ｓｎの拡散障壁を必要としない
先駆体が得られるという効果がある。
【０１１１】請求項１４に係る発明によれば、複合フィ
ラメント材をＮｂ基金属と純Ｔｉとによって構成してい
るので、錫基コアにＩｎ、Ｇａ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｇ
ｅ又はＳｉを添加してもＴｉとの金属間化合物は生成さ
れず、先駆体の製造工程において加工性が損なわれるこ
とはなく、また、上記錫基コアにＩｎ、Ｇａ、Ｂｉ、Ｍ
ｇ、Ａｌ、Ｇｅ又はＳｉの１種以上を０．０１〜１０ｗ
ｔ％添加することによって、その後の熱処理によって得
られるＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線のＪCを向上するこ
とができるという効果がある。
【０１１２】請求項１６に係る発明によれば、複合フィ
ラメント材をＮｂ基金属と純Ｔｉとによって構成してい
るので、マトリクス材に、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｓ
ｎ、Ｇａ又はＺｎを添加してもＴｉとの金属間化合物は
生成されず、先駆体の製造工程において加工性が損なわ
れることはなく、また、上記マトリクス材にＭｎ、Ｇ
ｅ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｇａ又はＺｎの１種以上の元素
を０．０１〜５ｗｔ％添加することによって、交流損失
低減、ＪC向上あるいはカーケンダルボイド抑制効果が
得られるとともに、内部拡散法においては、上記先駆体
の熱処理における、いわゆるしみ出しによる超電導フィ
ラメント同士の近接効果を抑制することができ、この近
接効果抑制によって、変動磁界におけるヒステリシス損
失が大幅に軽減される。
【０１１３】請求項１７に係る発明によれば、上記各先
駆体において説明した超電導特性を有するＮｂ―Ｓｎ系
化合物超電導線が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例になるＮｂ―Ｓｎ系化合物
超電導線の先駆体を示す横断面図である。
【図２】 図１に示すＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先
駆体を製造するための複合フィラメント材を示す横断面
図である。
【図３】 図１に示すＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先
駆体を熱処理して得られたＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線
を示す断面図である。
【図４】 本発明の他の実施例になるＮｂ―Ｓｎ系化合
物超電導線の先駆体を製造するための複合フィラメント
材を示す横断面図である。
【図５】 本発明のＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先駆
体を製造する方法を説明するための斜視図である。
【図６】 本発明の他の実施例になるＮｂ―Ｓｎ系化合
物超電導線の先駆体を示す横断面図である。
【図７】 図６に示すＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先
駆体を製造するための複合フィラメント材を示す斜視図
である。
【図８】 本発明の他の実施例になるＮｂ―Ｓｎ系化合
物超電導線及びその先駆体を示す横断面図である。
【図９】 従来のＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体
を示す横断面図である。
【図１０】 従来のＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線を示す
横断面図である。
【符号の説明】
１及び１７ Ｎｂ3Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体、２
複合フィラメント、２ａ 複合フィラメント材、３及
び２０ 錫基コア、４、１１、１５、１６、１９及び２
３ マトリクス、４ａ、４ｂ及び４ｃ マトリクス材、
５ 障壁材、６安定化材、７ ニオブ層、７ａ、７ｂ及
び７ｃ ニオブ材、８ チタン層、８ａ、８ｂ及び８ｃ
チタン材、９及び２１ Ｎｂ3Ｓｎ系化合物超電導
線、１０及び２２ 超電導フィラメント、１２ 複合
棒、１３ ビレット、１４ 銅パイプ、１８ フィラメ
ント

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｃｕ基金属からなるマトリクスと、Ｎｂ
    基金属からなるニオブ層内部に純Ｔｉからなるチタン層
    を包み込むように形成した複数の複合フィラメントと、
    上記マトリクス中に熱処理によってこのマトリクスを拡
    散して上記ニオブ層と化合物を生成するＳｎとを有し、
    上記複数の複合フィラメントそれぞれが相互に接触しな
    いように上記マトリクス中に埋設されたことを特徴とす
    るＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体。
  2. 【請求項２】 複合フィラメント中のチタン材の占める
    割合を、０．０１〜５．０ｗｔ％の範囲内とすることを
    特徴とする請求項１記載のＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線
    の先駆体。
  3. 【請求項３】 ニオブ層がＴａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｖ
    又はＷの１種以上の元素を０．０１〜５．０ｗｔ％含む
    ことを特徴とする請求項１又は２記載のＮｂ―Ｓｎ系化
    合物超電導線の先駆体。
  4. 【請求項４】 マトリクスが純銅、又、ニオブ層と化合
    物を生成するＳｎがＳｎ基金属からなる錫基コアからな
    り、この錫基コアが上記純銅からなるマトリクス中に複
    合フィラメントと接触しないように埋設されたことを特
    徴とする請求項１記載のＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の
    先駆体。
  5. 【請求項５】 複合フィラメントが簀巻状に形成され、
    錫基コアが簀巻状の複合フィラメントに取り囲まれてい
    ることを特徴とする請求項４記載のＮｂ―Ｓｎ系化合物
    超電導線の先駆体。
  6. 【請求項６】 錫基コアがＩｎ、Ｇａ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ａ
    ｌ、Ｇｅ又はＳｉの１種以上の元素を０．０１〜１０ｗ
    ｔ％含むことを特徴とする請求項４又は５記載のＮｂ―
    Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体。
  7. 【請求項７】 マトリクスがＣｕ―Ｓｎブロンズからな
    り、ニオブ層と化合物を生成するＳｎが上記Ｃｕ―Ｓｎ
    ブロンズのＳｎであることを特徴とする請求項１記載の
    Ｎｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体。
  8. 【請求項８】 マトリクスがＭｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｎｉ、
    Ｓｎ、Ｇａ又はＺｎの１種以上の元素を０．０１〜５ｗ
    ｔ％含むことを特徴とする請求項４又は７記載のＮｂ―
    Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体。
  9. 【請求項９】 Ｎｂ基金属からなるニオブ材の内部に純
    Ｔｉからなるチタン材を包み込むように形成した複数の
    複合フィラメント材を製作する工程（ａ）、熱処理によ
    って拡散して上記ニオブ層と化合物を生成するＳｎを有
    するＣｕ基金属からなるマトリクス中に、上記複数の複
    合フィラメントをそれぞれが相互に接触しないように配
    置した複合棒を製作する工程（ｂ）、上記複合棒を伸線
    加工する工程（ｃ）を備えたことを特徴とするＮｂ―Ｓ
    ｎ系化合物超電導線の先駆体の製造方法。
  10. 【請求項１０】 工程（ａ）において、複合フィラメン
    ト材中のチタン材が占める割合を、０．０１〜５．０ｗ
    ｔ％の範囲内としたことを特徴とする請求項９記載のＮ
    ｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体の製造方法。
  11. 【請求項１１】 工程（ａ）において、ニオブ材がＴ
    ａ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｖ又はＷの１種以上の元素を
    ０．０１〜５．０ｗｔ％含むようにしたことを特徴とす
    る請求項９又は１０記載のＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線
    の先駆体の製造方法。
  12. 【請求項１２】 工程（ｂ）において、マトリクス材が
    純銅、又、ニオブ層と化合物を生成するＳｎがＳｎ基金
    属からなる錫基コア材からなり、上記マトリクス材中に
    複合フィラメント材と接触しないように上記錫基コア材
    を配置することを特徴とする請求項９記載のＮｂ―Ｓｎ
    系化合物超電導線の先駆体の製造方法。
  13. 【請求項１３】 Ｓｎ基金属からなる錫基コア材を取り
    囲むように、複合フィラメント材を簀巻状に形成するこ
    とを特徴とする請求項１２記載のＮｂ―Ｓｎ系化合物超
    電導線の先駆体の製造方法。
  14. 【請求項１４】 錫基コア材がＩｎ、Ｇａ、Ｂｉ、Ｍ
    ｇ、Ａｌ、Ｇｅ又はＳｉの１種以上の元素を０．０１〜
    １０ｗｔ％含むことを特徴とする請求項１２又は１３記
    載のＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体の製造方法。
  15. 【請求項１５】 工程（ｂ）において、マトリクス材が
    Ｃｕ―Ｓｎブロンズからなり、ニオブ層と化合物を生成
    するＳｎが上記Ｃｕ―ＳｎブロンズのＳｎであることを
    特徴とする請求項９記載のＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線
    の先駆体。
  16. 【請求項１６】 マトリクス材がＭｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｎ
    ｉ、Ｓｎ、Ｇａ又はＺｎの１種以上の元素を０．０１〜
    ５ｗｔ％含むことを特徴とする請求項１２又は１５記載
    のＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体の製造方法。
  17. 【請求項１７】 上記請求項１ないし８のいずれかに記
    載のＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体を熱処理し
    て、Ｎｂ―Ｓｎ系化合物超電導線を形成することを特徴
    とするＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の製造方法。
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