JPH10289624A

JPH10289624A - 化合物系超電導線用線材およびその製造方法

Info

Publication number: JPH10289624A
Application number: JP9096127A
Authority: JP
Inventors: Naoki Ayai; 直樹綾井; Yuichi Yamada; 雄一山田
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1997-04-14
Filing date: 1997-04-14
Publication date: 1998-10-27
Also published as: EP0984458A1; WO1998047156A1

Abstract

(57)【要約】【課題】超電導特性および加工性を劣化させないで、
生産性に優れた化合物系超電導線用線材およびその製造
方法を提供する。【解決手段】Ｎｂ含有シート１ａと、Ａｌ含有シート
２ａとからなる積層シート３ａ、およびＮｂ含有シート
１ｂとＡｌ含有シート２ｂとからなる積層シート３ｂ
は、Ｎｂ含有シートとＡｌ含有シートとが交互に重なり
合うように重ね合わせて巻上げられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、核融合、超電導エ
ネルギ貯蔵、粒子加速器、またはその他の用途に用いる
ことのできる超電導マグネットに使用される化合物系超
電導線用線材およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】実用超電導線の超電導材料として現在最
も広く使用されているＮｂＴｉの４．２Ｋにおける上部
臨界磁場が約１０Ｔである。これに対して、Ｎｂ₃ Ｓｎ
をはじめとする化合物系超電導体は２０Ｔを超える高い
臨界磁場を有し、ＮｂＴｉでは実現できない高磁場を発
生することができる。しかしながら、化合物系超電導体
は延性が乏しく、直接線材の状態に加工するのは困難で
ある。このため、たとえばＮｂ₃ Ｓｎの場合、ＮｂとＣ
ｕ−Ｓｎ合金などを複合して線材化加工し、しかる後に
熱処理による反応で、超電導体であるＮｂ₃ Ｓｎを超電
導線の中に生成する方法がとられている。

【０００３】Ｎｂ₃ ＡｌはＮｂ₃ Ｓｎを超える高い臨界
温度、臨界磁場を有する化合物系超電導体でありなが
ら、歪によるこれらの特性の劣化が小さいという利点が
ある。Ｎｂ₃ Ａｌは２０００℃に近い高温でしか生成し
ないため、線材化が困難であったが、ジェリーロール
法、粉末法などによりＮｂ−Ａｌ対の距離を非常に小さ
くすることにより、比較的低温でＮｂ₃ Ａｌが生成する
ことがわかった。その中でも、特にジェリーロール法で
は実用的な特性を有する銅安定化多芯線材が実証されて
いる。

【０００４】以下、Ｎｂ₃ Ａｌの線材のジェリーロール
法による製造方法を図１３を用いて説明する。

【０００５】図１３を参照して、まず溶解、圧延によっ
て、高純度のＮｂシート１０１と高純度のＡｌシート１
０２とが準備される。次に、このＮｂシート１０１とＡ
ｌシート１０２とを無酸素銅棒１０４を中心に重ね合わ
せて巻上げることにより、ロール状積層体（ジェリーロ
ール）１０６が作製される。次に、このロール状積層体
１０６を無酸素銅パイプに挿入した後伸線し、断面を六
角形状に形成した後、所望の長さに切断することにより
六角セグメント１５０が得られる。

【０００６】次に、複数本の六角セグメント１５０が銅
パイプ中に充填されてビレットが作製された後、真空中
で電子ビーム溶接により封じ切り、押出加工が行なわれ
る。次に、このようにして形成された多芯線に伸線加工
が施され、Ｎｂ−Ａｌ対の距離がたとえば１μｍ以下に
される。この後、所望のツイスト、成形、撚線、絶縁な
どを行ない、さらにコイル巻きを行なった後、たとえば
７００℃以上の温度で熱処理を施して、超電導相（Ｎｂ
₃ ＡｌのＡ１５型構造）が形成される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】超電導線において臨界
電流密度などの超電導特性を確保するためには、ロール
状積層体１０６（図１３）のシート１０１、１０２の積
層数は通常、数十層必要である。この積層数は、積層方
向（矢印Ａ方向）のシート１０１、１０２の辺の長さに
よって決まる。

【０００８】また、ロール状積層体１０６の形成およ
び、その後の線材化加工の効率・歩留りを考えると、ロ
ール状積層体１０６の長さＬはある程度長い方が望まし
い。ロール状積層体の長さＬは、シート１０１、１０２
の積層方向（矢印Ａ方向）に垂直な辺の長さによって決
まる。

【０００９】このように、シート１０１、１０２のサイ
ズについては、特性、効率、歩留りの要求から理想値が
決まるが、実際には製作可能なシートのサイズは制限さ
れる。具体的には、図１４に示すようにシート１０１、
１０２は圧延によって製作されるため、そのサイズは圧
延方向（矢印Ｂ方向）にはかなり長くできるが、圧延方
向と垂直な方向のサイズは圧延機のロール１１０ａ、１
１０ｂの幅Ｗで制限される。

【００１０】つまり、図１４に示す圧延方向Ｂを図１３
に示す積層方向Ａとすると、積層数を多くすることはで
きるが、ロール状積層体１０６の長さＬが制限されて製
作効率、歩留りが犠牲にされる。一方、図１４に示す圧
延方向Ｂと直交する方向を図１３に示す積層方向Ａとす
ると、ロール状積層体１０６の長さＬを長くすることは
できるが、積層数が制限され、超電導線の超電導特性が
犠牲にされるという問題点があった。

【００１１】それゆえ、本発明の目的は、超電導特性や
加工性を劣化させないで、生産性に優れた化合物系超電
導線用線材およびその製造方法を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の１の局面による
超電導線用線材の製造方法は、純ＮｂまたはＮｂを含む
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金属原子ＸまたはＸを含む合金か
らなるＸ含有シートとを互いに重ね合わせて巻上げてな
る方法であって、以下の工程を備えている。

【００１３】まず第１のＮｂ含有シートと第１のＸ含有
シートとを重ね合わせた第１の積層シートと、第２のＮ
ｂ含有シートと第２のＸ含有シートとを重ね合わせた第
２の積層シートとが準備される。そしてＮｂ含有シート
とＸ含有シートとが交互に重なり合うように、第１およ
び第２の積層シートが重ね合わされて巻上げられる。

【００１４】このように２枚以上の積層シートを用いる
こととしたため、シートの圧延ロール幅で決まる短い辺
をロール状積層体の積層方向に用いても、十分な積層数
を確保することができるようになる。

【００１５】これによって、圧延方向の長い辺をロール
状積層体の長さ方向に用いることができるようになり、
圧延設備を大型化せずとも簡単にロール状積層体の長尺
化を図ることができる。

【００１６】ロール状積層体は、押出、あるいは伸線に
よって単芯線に加工されるが、加工設備によって決まる
一定の長さの端末部分がロスになることは避けられな
い。しかし、ロール状積層体が長尺化されたことによ
り、ロス部分の長さに対して良品部分の長さが増え、結
果として投入材料から良品が得られる歩留りが改善され
る。

【００１７】さらに、ロール状積層体が長尺化されたこ
とにより、所定の最終製品を得るために必要なロール状
積層体の本数が少なくなり、ロール状積層体の製作、お
よびこれに続く単芯セグメントの製作効率も改善され
る。

【００１８】Ｎｂ含有シート同士、あるいはＸ含有シー
ト同士が接するように第１および第２の積層シートを重
ねた場合には、臨界電流値の低下がみられた。これは、
接続部分で積層体の中の層のサイズが大きくなること、
単位断面積に含まれるＮｂとＸとの比率が設計値からず
れることにより、化合物系超電導体の生成体積率の低
下、あるいは生成した化合物の化学量論組成が劣化する
ためと考えられる。

【００１９】本発明の製造方法では、接続部分において
も、Ｎｂ含有シートとＸ含有シートとが交互に積層され
ており、上記のような特性の劣化の問題がない。

【００２０】さらに、Ｎｂ含有シートとＸ含有シートと
を交互に単純に複数重ねたものを巻こうとすると、巻き
始めに近い部分ほど巻き径が小さく、巻くシート全体の
厚さが厚くなる。このため、２枚以上の積層シートを巻
く場合には１枚の積層シートを巻く場合に比べて、きっ
ちりと巻きにくくなり、加工中に積層構造が不均一な変
形を起こし、この不均一な積層構造が加工性を劣化させ
る要因となる。

【００２１】この問題点を踏まえて検討を重ねた結果、
Ｎｂ含有シートとＸ含有シートとの両側の側端面が実質
的に揃った状態で第１および第２の積層シートが巻かれ
ることが好ましい。

【００２２】上記局面において好ましくは、第１の積層
シートは一方端側から他方端側へと巻上げられ、第１の
積層シートの巻上げ途中で、第１の積層シートの他方端
側に第２の積層シートの一方端側が重ね合わせられて接
合され、引続き第２の積層シートが一方端側から他方端
側へと巻上げられる。

【００２３】これは、たとえば２枚の積層シートのうち
一方の積層シートのみを芯材に巻き始め、比較的巻き径
が大きくなったところで、一方および他方の積層シート
を互いに重ねて巻付けていくことにより、巻込みが容易
となるからである。

【００２４】上記局面において好ましくは、第１の積層
シートの他方端において、第１のＮｂ含有シートと第１
のＸ含有シートとの端面が実質的に揃っており、第２の
積層シートの一方端において、第２のＮｂ含有シートと
第２のＸ含有シートとの端面が実質的に揃っている。

【００２５】これにより、第１および第２の積層シート
の接合部分においても、Ｎｂ含有シート同士、あるいは
Ｘ含有シート同士が接することは防止されるため、Ｎｂ
含有シート同士、あるいはＸ含有シート同士が接するこ
とによる臨界電流値の低下などの超電導特性の劣化は生
じない。

【００２６】上記局面において好ましくは、後から巻き
始める第２の積層シートが、先に巻き始めた第１の積層
シートの内周側に巻込まれる。

【００２７】これにより、後から巻き始めた積層シート
を先に巻き始めた積層シートが押える役割を果たすた
め、巻込みが容易となる。

【００２８】なおこの積層シートは、２枚であってもよ
いし、必要に応じて枚数を増やし、積層数を増やすこと
もできる。

【００２９】上記局面において好ましくは、第１の積層
シートは、少なくとも一方端において第１のＮｂ含有シ
ートおよび第１のＸ含有シートのいずれかの単層構造を
有している。第２の積層シートは、少なくとも一方端に
おいて第１のＮｂ含有シートおよび第１のＸ含有シート
のいずれかの単層構造を有している。第１および第２の
積層シートは、第１および第２のＮｂ含有シートの単層
構造をなす部分が互いに接するように巻上げられてい
る。

【００３０】このように単層構造をなす部分が互いに接
することで、より強固に第１および第２の積層シートを
接続することができる。

【００３１】上記局面において好ましくは、第１および
第２の積層シートのうちの一方の積層シートの他方端よ
りも内周側に位置する他方端を有する他方の積層シート
の他方端において、Ｎｂ含有シートとＸ含有シートとの
端面が実質的に揃っている。

【００３２】これにより、第１および第２の積層シート
の接続部分においても、Ｎｂ含有シート同士、あるいは
Ｘ含有シート同士が接することは防止されるため、Ｎｂ
含有シート同士、あるいはＸ含有シート同士が接するこ
とによる臨界電流値の低下などの超電導特性の劣化は生
じない。

【００３３】上記局面において好ましくは、第１および
第２の積層シートは芯材に巻付けられており、第１の積
層シートは一方端において第１のＮｂ含有シートの単層
構造を有し、第１の積層シートの単層構造の積層部分
は、芯材と第１のＸ含有シートとの相互拡散障壁層とさ
れる。

【００３４】これにより、芯材と第１のＸ含有シートと
の相互拡散を防止することができる。

【００３５】上記局面において好ましくは、第１および
第２の積層シートは芯材に巻付けられており、第１の積
層シートの単層構造は第１のＮｂ含有シートよりなり、
第２の積層シートの単層構造は第２のＮｂ含有シートよ
りなっている。第１および第２の積層シートの単層構造
の積層部分を、芯材と第１および第２のＸ含有シートと
の相互拡散障壁層とする。

【００３６】これにより、芯材と第１および第２のＸ含
有シートとの相互拡散を防止することができる。また、
第１および第２の積層シートの各Ｎｂ含有シートが互い
に接することで、より強固に第１および第２の積層シー
トを接続することができる。

【００３７】上記局面において好ましくは、一方端側か
ら他方端側へと巻上げられる第１および第２の積層シー
トの少なくともいずれかは、他方端においてＮｂ含有シ
ートの単層構造を有している。第１および第２の積層シ
ートが巻上げられた最外周領域にはＮｂ含有シートの単
層構造のみが巻上げられている。

【００３８】これにより、母材と第１および第２のＮｂ
含有シートとの相互拡散を防止することができる。

【００３９】上記局面において好ましくは、原子ＸがＡ
ｌおよびＳｎの少なくともいずれかである。

【００４０】上記局面において好ましくは、Ｎｂ含有シ
ート単層よりなる単層シートが一方端側から他方端側へ
と巻上げられる。巻上げられた単層シートの他方端に第
１の積層シートの一方端が突き合わせられて、単層シー
トの外周に第１の積層シートが巻上げられる。

【００４１】上記局面において好ましくは、Ｎｂ含有シ
ート単層よりなる単層シートの一方端を、最外周に位置
する第１および第２の積層シートのいずれかの端部に突
き合わせて、または最外周に位置する第１および第２の
積層シートのいずれかの端部のＮｂ含有シートとＸ含有
シートとの間に挟んで、単層シートが第１および第２の
積層シートが巻上げられた外周にさらに巻上げられる。
これにより、芯材と第１および第２のＮｂ含有シートと
の相互拡散もしくは母材と第１および第２のＮｂ含有シ
ートとの相互拡散の各々を防止することができる。

【００４２】本発明の他の局面に従う化合物系超電導線
用線材の製造方法は、純ＮｂまたはＮｂを含む合金から
なるＮｂ含有シートと、Ｎｂと反応して超電導性を示す
化合物を作る金属原子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わせて巻上げる方法であって、以
下の工程を備えている。

【００４３】まず第１のＮｂ含有シートと第１のＸ含有
シートとを重ね合わせた第１の積層シートと、第２のＮ
ｂ含有シートと第２のＸ含有シートとを重ね合わせた第
２の積層シートとが準備される。そして第１の積層シー
トが一方端側から他方端側へと巻上げられ、第１の積層
シートの巻上げ途中で第１の積層シートの他方端側に第
２の積層シートの一方端側が接続され、引続き第２の積
層シートが一方端側から他方端側へと巻上げられる。

【００４４】この局面に従う方法でも、上述の局面に従
う方法と同様、２枚以上の積層シートを用いることとし
たため、シートの圧延ロール幅で決まる短い辺をロール
状積層体の積層方向に用いても、十分な積層数を確保す
ることができるようになる。

【００４５】これによって、圧延方向に長い辺をロール
状積層体の長さ方向に用いることができるようになり、
圧延設備を大型化せずとも簡単にロール状積層体の長尺
化を図ることができる。

【００４６】またロス部分の長さに対して良品部分の長
さが増えるため、結果として投入材料から良品が得られ
る歩留りが改善される。さらに、ロール状積層体が長尺
化されたことにより所定の最終製品を得るために必要な
ロール状積層体の本数が少なくなり、ロール状積層体の
製作、およびこれに続く単芯セグメントの製作効率が改
善される。

【００４７】また、溶接などのように接続部において、
結晶組織などの材質を変化させるステップも含まないた
め、加工性の劣化も問題はない。接続部においては、Ｎ
ｂ含有シート、Ｘ含有シートは積層方向に切れており、
シートの端末はロール状積層体の長さ方向全体にわたっ
て含まれるが、これによる加工性への影響は認められ
ず、実用上問題がないことは確認された。

【００４８】接続は１箇所であってもよいし、必要に応
じて接続回数を増やして、積層数を増やすこともでき
る。

【００４９】上記２つの局面の方法で製造される化合物
系超電導線用線材は、第１および第２の積層シートとを
備えている。第１の積層シートは、純ＮｂまたはＮｂを
含む合金からなる第１の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金属原子ＸまたはＸを
含む合金からなる第１のＸ含有シートとを重ね合わせた
ものである。第２の積層シートは、純ＮｂまたはＮｂを
含む合金からなる第２の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金属原子ＸまたはＸを
含む合金からなる第２のＸ含有シートとを重ね合わせた
ものである。第１および第２の積層シートは、Ｎｂ含有
シートとＸ含有シートとが交互に配置されるように互い
に重ね合わせられて巻上げられている。

【００５０】このように、第１および第２の積層シート
を互いに重ね合わせて巻付けることで、十分な積層数を
確保することができるとともに、Ｎｂ含有シート同士、
あるいはＸ含有シート同士が接する場合にみられる臨界
電流値の低下などの超電導特性の劣化の問題もない。

【００５１】上記局面において好ましくは、第１および
第２の積層シートは一方端側から他方端側へと巻上げら
れており、第１のＸ含有シートの一方端側は内周側に、
他方端側は外周側に位置しており、第２のＸ含有シート
の一方端側は第１のＸ含有シートの一方端よりも外周に
位置し、かつ第１のＸ含有シートの他方端よりも内周側
に位置し、第２のＸ含有シートの他方端は第１のＸ含有
シートの他方端よりも外周側に位置している。

【００５２】上記局面において好ましくは、第１および
第２の積層シートは芯材に巻付けられており、第１の積
層シートは一方端に第１のＮｂ含有シートの単層構造の
部分を有しており、第２の積層シートは一方端側に第２
のＮｂ含有シートの単層構造の部分を有しており、第１
および第２のＸ含有シートの最も内周に配置された部分
と芯材との間に、第１および第２のＮｂ含有シートの単
層構造の部分が積層されている。

【００５３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を用いて説明する。

【００５４】実施の形態１図１〜図７は、本発明の実施の形態１におけるＮｂ₃ Ａ
ｌ系超電導多芯線の製造方法を工程順に説明する図であ
る。

【００５５】図１を参照して、まず、溶解および圧延に
より、Ｎｂ含有シート１ａ、１ｂが準備され、このＮｂ
含有シート１ａ、１ｂに、熱処理、いわゆる焼鈍処理が
行なわれる。この熱処理されたＮｂ含有シート１ａ、１
ｂの表面上に、各々Ａｌ箔からなるＡｌ含有シート２
ａ、２ｂが重ね合わせられる。この際、Ｎｂ含有シート
１ａ、１ｂの一方端部はＡｌ含有シート２ａ、２ｂによ
って覆われていない。このようにして、Ｎｂ含有シート
１ａとＡｌ含有シート２ａとからなる積層シート３ａ、
およびＮｂ含有シート１ｂとＡｌ含有シート２ｂとから
なる積層シート３ｂが形成される。なお、積層シート３
ａ、３ｂにおいてＮｂの露出した部分４ａ、４ｂは拡散
障壁層となり得る部分である。

【００５６】これらの積層シート３ａと３ｂとは、順次
銅棒５に巻付けられる。この際、積層シート３ａは、Ｎ
ｂ含有シート１ａの露出した部分４ａから巻付けられ
る。また積層シート３ｂは、Ｎｂ含有シート１ｂの露出
していない側から露出している側へ向かって巻付けられ
る。またこの際、Ｎｂ含有シートとＡｌ含有シートとが
交互に配置されるように第１および第２の積層シート３
ａ、３ｂは巻付けられる。

【００５７】図２を参照して、２枚の積層シート３ａ、
３ｂは、銅棒５への巻付途中で互いに接合される。その
接合の方法は、たとえば積層シート３ａの既に巻付けら
れた外周面と、これから巻付けようとする部分の内周面
との間に積層シート３ｂを巻込むことによってなされ
る。この接合部分から引続き積層シート３ｂが巻付けら
れる。

【００５８】図３を参照して、これにより、ロール状積
層体６Ａが形成される。このロール状積層体６Ａにおい
て銅棒５に接する最内周領域は、Ｎｂ含有シート１ａの
みの積層領域４ａとなる。この積層領域４ａは、銅棒５
とＡｌ含有シート２ａ、２ｂとの相互拡散の障壁層とな
る。またロール状積層体６Ａの最外周領域には、Ｎｂ含
有シート１ｂのみの積層領域４ｂが形成される。この積
層領域４ｂは、Ａｌ含有シート２ａ、２ｂと母材との相
互拡散の障壁層となる。

【００５９】図４を参照して、このロール状積層体６Ａ
は銅パイプ９内に挿入された後、伸線加工される。

【００６０】図５を参照して、これにより、断面が六角
形状の六角セグメント１０が作製される。

【００６１】図６を参照して、この六角セグメント１０
が、銅パイプ１１内に複数本束ねて詰められる。そして
銅パイプ１１の両端１１ａ、１１ｂが銅製の蓋（図示せ
ず）により塞がれ、電子ビーム溶接されることにより封
止され、ビレット（図示せず）が作製される。続いて、
このビレットに押出加工および伸線加工が繰返されて、
図７に示す多芯線１５が形成される。

【００６２】多芯線１５は、たとえばＣｕからなる母材
１３中に、Ｎｂ、ＡｌおよびＣｕで構成される線材１４
が多数埋込まれて構成されている。

【００６３】図８は、図７の多芯線１５中の各線材１４
の構成を拡大して示す図である。図８を参照して、中心
部分に銅マトリクス２５が形成され、それを取囲むよう
にＮｂを含有する拡散障壁層２４ａが形成されている。
この拡散障壁層２４ａの外周を、Ａｌ含有層２２ａと２
２ｂとが渦巻状となるように互いに間隔をおいて形成さ
れている。この渦巻状をなすＡｌ含有層２２ａと２２ｂ
との隙間にはＮｂ含有層２１が形成されている。これら
の最外周には、Ｎｂを含有する拡散障壁層２４ｂが形成
されている。

【００６４】実施の形態２図９〜図１１は、本発明の実施の形態２におけるＮｂ₃
Ａｌ系超電導多芯線の製造方法を工程順に説明する図で
ある。

【００６５】図９を参照して、本実施の形態において
も、実施の形態１と同様、Ｎｂ含有シート１ａとＡｌ含
有シート２ａとが重ね合わせられた積層シート３ａと、
Ｎｂ含有シート１ｂとＡｌ含有シート２ｂとが重ね合わ
せられた積層シート３ｂとが銅棒５に巻付けられる。た
だし、積層シート３ｂにおけるＮｂ含有シート１ｂとＡ
ｌ含有シート２ｂとの重ね合わせの状態、および積層シ
ート３ａと３ｂとの重ね合わせの状態が実施の形態１と
異なる。

【００６６】本実施の形態では、積層シート３ｂの両端
部には、Ａｌ含有シート２ｂが重ね合わせられていない
Ｎｂ含有シートの単層領域４ｂ、４ｃがある。

【００６７】また積層シート３ａ、３ｂは、銅棒５への
巻付時において、Ｎｂ単層領域４ａとＮｂ単層領域４ｃ
とが互いに接して重なり合うように、重ね合わせられて
いる。

【００６８】図１０を参照して、この重ね合わせ状態
で、積層シート３ａ、３ｂは銅棒５に巻付けられる。

【００６９】図１１を参照して、これにより、ロール状
積層体６Ｂが形成される。このロール状積層体６Ｂで
は、銅棒５に接する最内周領域に、Ｎｂ含有シート１
ａ、１ｂのみが互いに接して積層された領域４ａ、４ｃ
が形成されている。またロール状積層体６Ｂの最外周領
域には、Ｎｂ含有シート１ｂのみの積層領域４ｂが形成
されている。

【００７０】この後、図４〜図６に示す実施の形態１と
同様の工程を経ることにより、図７に示すような多芯線
１５が形成される。この多芯線１５においてＣｕ部材１
３中の線材１４は、図１２に示すような構成となる。

【００７１】図１２を参照して、ここで最も注目すべき
は、Ｃｕマトリクス２５に接する最内周に相互拡散障壁
層２４ａが形成されており、この拡散障壁層２４ａは、
２枚のＮｂ含有シート１ａ、１ｂからできていることで
ある。

【００７２】なお、説明の便宜上、実施の形態１と同じ
構成部材については同じ符号を付し、その説明を省略し
ている。

【００７３】また実施の形態１および２において、Ｎｂ
含有シート１ａとＡｌ含有シート２ａとの巻き終わり側
の端面は互いに実質的に揃っていることが好ましい。ま
た、実施の形態１において、Ｎｂ含有シート１ｂとＡｌ
含有シート２ｂとの巻き始め側の端面も互いに実質的に
揃っていることが好ましい。

【００７４】また、Ａｌ含有シート２ｂは、Ｎｂと反応
して超電導性を示す化合物を作る金属原子ＸまたはＸを
含む合金を有する材料よりなっていればよく、具体的に
はＡｌの他にＳｎでもよい。

【００７５】なお、上述した実施の形態では、相互拡散
層として、積層シート３ａ、３ｂのＮｂ含有シートの単
層部が最内周領域もしくは最外周領域に設けられている
例について説明したが、積層シート３ａ、３ｂと別体の
Ｎｂ含有シート単層が最内周領域もしくは最外周領域に
さらに巻付けられて相互拡散層とされてもよい。

【００７６】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００７７】実施例１〈本発明例〉２５０ｍｍ×１０００ｍｍ（圧延方向）の
Ｎｂシート１ａ、１ｂと、２００〜２５０ｍｍ×１００
０ｍｍ（圧延方向）のＡｌシート２ａ、２ｂとを用い、
図１で説明した方法に従って各シートの圧延方向（図１
４の矢印Ｂ方向）を銅棒５の軸方向に配置して、２枚の
積層シート３ａ、３ｂを継ぎ足して、図３に示すような
長さＬ（図１３）が１０００ｍｍのロール状積層体６Ａ
を作製した。このロール状積層体６Ａを図４に示すよう
に銅パイプ９に挿入して、伸線加工を行ない単芯線材を
製作した。単芯線材を両端の不良部分を除いて１２０ｍ
ｍの長さに切断し、図６に示すように２２８本を束ねて
さらに銅パイプ１１に挿入して、押出および伸線加工を
行ない、図７に示すような０．８ｍｍの多芯線１５を作
製した。

【００７８】〈比較例〉本発明例と同じく２５０ｍｍ×
１０００ｍｍ（圧延方向）のＮｂシートと、２００〜２
５０ｍｍ×１０００ｍｍ（圧延方向）のＡｌシートとを
用い継ぎ足しを行なわないで１枚積層シートのみを圧延
方向（図１４の矢印Ｂ方向）を積層方向（図１３の矢印
Ａ方向）に配置して、芯材に巻付けた。これにより長さ
が２５０ｍｍのロール状積層体を作製した。これ以降
は、本発明例と同じ方法により０．８ｍｍの多芯線を製
作した。

【００７９】〈結果〉上記の本発明例と比較例との多芯
線について積層体歩留り、断線回数、臨界電流密度など
を調べた結果を表１に示す。

【００８０】

【表１】

【００８１】本発明例によるロール状積層体の良品部分
の比率（積層体歩留り）は、比較例より約２０％改善さ
れた。また、この歩留りを加味して求めた多芯線１００
ｋｇを製作するのに必要なロール状積層体の本数は１／
５に低減されている。このことから明らかなように、単
芯セグメントの製作効率も大幅に改善されている。

【００８２】また、本発明例、比較例の線材は、比較例
と同様に０．８ｍｍまで断線が発生することなく加工で
き、液体ヘリウム温度である１２Ｔの磁界中での臨界電
流密度もほぼ同じであった。これより、本発明の方法で
作製したロール状積層体を用いても、線材の加工性およ
び超電導特性が劣化しないことが確認された。

【００８３】実施例２〈本発明例〉２５０ｍｍ×１０００ｍｍ（圧延方向）の
Ｎｂシートと、２００〜２５０ｍｍ×１０００ｍｍ（圧
延方向）のＡｌシートとを用い、図９で説明した方法に
従って各シートの圧延方向（図１４の矢印Ｂ方向）を銅
棒５の軸方向に配置して、銅棒５に巻付けた。この際、
まず銅棒５に積層シート３ａを巻付け、２回巻いた後、
積層シート３ａのＮｂ単層領域４ａと積層シート３ｂの
Ｎｂ単層領域４ｃとが接するように積層シート３ｂを積
層シート３ａの内周側に挿入して、積層シート３ａ、３
ｂをともに巻付けた。これにより、長さＬが１０００ｍ
ｍのロール状積層体６Ｂを作った。このロール状積層体
６Ｂを図４に示すように銅パイプ９に挿入して、伸線加
工を行ない単芯線材を製作した。単芯線材を両端の不良
部分を除いて１２０ｍｍの長さに切断し、図６に示すよ
うに２２８本束ねてさらに銅パイプ１１に挿入して、押
出および伸線加工を行ない、図７に示すような０．８ｍ
ｍの多芯線１５を製作した。

【００８４】〈比較例〉本発明例と同じく２５０ｍｍ×
１０００ｍｍ（圧延方向）のＮｂシートと、２００〜２
５０ｍｍ×１０００ｍｍ（圧延方向）のＡｌシートとを
用い、継ぎ足しを行なわないで１枚の積層シートのみを
圧延方向（図１４の矢印Ｂ方向）を積層方向（図１３の
矢印Ａ方向）に配置して、巻付けた。これにより長さが
２５０ｍｍのロール状積層体を作製した。これ以降は、
上述の本発明例と同じ方法により０．８ｍｍの多芯線を
製作した。

【００８５】〈結果〉上記の本発明例と比較例との多芯
線について、積層体歩留り、断線回数、臨界電流密度な
どを調べた結果を表２に示す。

【００８６】

【表２】

【００８７】本発明例によるロール状積層体の良品部分
の比率（積層体歩留り）は、比較例より約２０％改善さ
れた。また、この歩留りを加味して求めた多芯線１００
ｋｇを製作するのに必要なロール状積層体の本数は１／
５に低減されている。このことから明らかなように、単
芯セグメントの製作効率も大幅に改善されている。

【００８８】また、本発明例、比較例の線材は、比較例
と同様に０．８ｍｍまで断線が発生することなく加工で
き、液体ヘリウム温度である１２Ｔの磁界中での臨界電
流密度もほぼ同じであった。これより、本発明による方
法で作製したロール状積層体を用いても、線材の加工性
および超電導特性が劣化しないことが確認された。

【００８９】今回開示された実施の形態および実施例は
すべての点で例示であって制限的なものではないと考え
られるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではな
くて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と
均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれるこ
とが意図される。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の化合物系
超電導線用線材の製造方法によれば、２枚以上の積層シ
ートを用いるため、シートの圧延ロール幅で決まる短い
辺をロール状積層体の積層方向に用いても、十分な積層
数を確保することができる。これによって、圧延方向の
長い辺をロール状積層体の長さ方向に用いることができ
るようになり、圧延設備を大型化せずとも簡単にロール
状積層体の長尺化を図ることができる。

【００９１】ロール状積層体は、押出、あるいは伸線に
よって単芯線に加工されるが、加工設備によって決まる
一定の長さの端末部分がロスになることは避けられな
い。ロール状積層体が長尺化されたことにより、ロス部
分の長さに対して良品部分の長さが増え、結果として投
入材料から良品が得られる歩留りが改善される。

【００９２】さらに、ロール状積層体が長尺化されたこ
とにより、所定の最終製品を得るために必要なロール状
積層体の本数が少なくなり、ロール状積層体の製作、お
よびこれに続く単芯セグメントの製作効率も改善され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１におけるＮｂ₃ Ａｌ系超
電導多芯線の製造方法の第１工程を説明するための図で
ある。

【図２】本発明の実施の形態１におけるＮｂ₃ Ａｌ系超
電導多芯線の製造方法の第２工程を説明するための図で
ある。

【図３】本発明の実施の形態１におけるＮｂ₃ Ａｌ系超
電導多芯線の製造方法の第３工程を説明するための図で
ある。

【図４】本発明の実施の形態１におけるＮｂ₃ Ａｌ系超
電導多芯線の製造方法の第４工程を説明するための図で
ある。

【図５】本発明の実施の形態１におけるＮｂ₃ Ａｌ系超
電導多芯線の製造方法の第５工程を説明するための図で
ある。

【図６】本発明の実施の形態１におけるＮｂ₃ Ａｌ系超
電導多芯線の製造方法の第６工程を説明するための図で
ある。

【図７】本発明の実施の形態１におけるＮｂ₃ Ａｌ系超
電導多芯線の製造方法の第７工程を説明するための図で
ある。

【図８】図７における線材の構成を拡大して示す図であ
る。

【図９】本発明の実施の形態２におけるＮｂ₃ Ａｌ系超
電導多芯線の製造方法の第１工程を説明するための図で
ある。

【図１０】本発明の実施の形態２におけるＮｂ₃ Ａｌ系
超電導多芯線の製造方法の第２工程を説明するための図
である。

【図１１】本発明の実施の形態２におけるＮｂ₃ Ａｌ系
超電導多芯線の製造方法の第３工程を説明するための図
である。

【図１２】本発明の実施の形態２におけるＮｂ₃ Ａｌ系
超電導多芯線の線材部分を拡大して示す図である。

【図１３】従来のジェリーロール法によるＮｂ₃ Ａｌ系
超電導多芯線の製造方法を概略的に示す工程図である。

【図１４】シートが圧延されている様子を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ａ、１ｂＮｂ含有シート２ａ、２ｂＡｌ含有シート３ａ、３ｂ積層シート４ａ、４ｂＮｂ単層領域５芯材１４線材２１Ｎｂ含有層２２ａ、２２ｂＡｌ含有層２４ａ、２４ｂ相互拡散障壁層２５母材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】純ＮｂまたはＮｂを含む合金からなるＮ
ｂ含有シートと、前記Ｎｂと反応して超電導性を示す化
合物を作る金属原子ＸまたはＸを含む合金からなるＸ含
有シートとを互いに重ね合わせて巻上げてなる化合物系
超電導線用線材の製造方法において、第１のＮｂ含有シートと第１のＸ含有シートとを重ね合
わせた第１の積層シートと、第２のＮｂ含有シートと第
２のＸ含有シートとを重ね合わせた第２の積層シートと
を準備し、前記Ｎｂ含有シートと前記Ｘ含有シートとが交互に重な
り合うように、前記第１および第２の積層シートを重ね
合わせて巻上げることを特徴とする、化合物系超電導線
用線材の製造方法。
【請求項２】前記第１の積層シートは一方端側から他
方端側へと巻上げられ、前記第１の積層シートの巻上げ途中で前記第１の積層シ
ートの前記他方端側に前記第２の積層シートの前記一方
端側が重ね合わせられて接合され、引続き前記第２の積層シートは前記一方端側から他方端
側へと巻上げられることを特徴とする、請求項１に記載
の化合物系超電導線用線材の製造方法。
【請求項３】前記第１の積層シートの前記他方端にお
いて、前記第１のＮｂ含有シートと前記第１のＸ含有シ
ートとの端面が実質的に揃っており、前記第２の積層シートの前記一方端において、前記第２
のＮｂ含有シートと前記第２のＸ含有シートとの端面が
実質的に揃っている、請求項２に記載の化合物系超電導
線用線材の製造方法。
【請求項４】前記第１の積層シートは、少なくとも前
記一方端において前記第１のＮｂ含有シートおよび前記
第１のＸ含有シートのいずれかの単層構造を有し、前記第２の積層シートは少なくとも前記一方端において
前記第２のＮｂ含有シートおよび第２のＸ含有シートの
いずれかの単層構造を有し、前記第１および第２の積層シートの前記単層構造をなす
部分が互いに接するように前記第１および第２の積層シ
ートが前記一方端側から他方端側へと巻上げられてい
る、請求項１に記載の化合物系超電導線用線材の製造方
法。
【請求項５】前記第１および第２の積層シートのうち
の一方の前記積層シートの他方端よりも内周側に位置す
る他方端を有する他方の前記積層シートの前記他方端に
おいて、前記Ｎｂ含有シートと前記Ｘ含有シートとの端
面が実質的に揃っている、請求項４に記載の化合物系超
電導線用線材の製造方法。
【請求項６】先に巻き始めた前記第１の積層シートの
内周側に、後から巻き始める前記第２の積層シートの端
部を巻込むことを特徴とする、請求項１および２のいず
れかに記載の化合物系超電導線用線材の製造方法。
【請求項７】前記第１および第２の積層シートは芯材
に巻付けられており、前記第１の積層シートは前記一方端において前記第１の
Ｎｂ含有シートの単層構造を有し、前記第１の積層シー
トの前記単層構造の積層部分を、前記芯材と前記第１の
Ｘ含有シートとの相互拡散障壁層とする、請求項２に記
載の化合物系超電導線用線材の製造方法。
【請求項８】前記第１および第２の積層シートは芯材
に巻付けられており、前記第１の積層シートの前記単層構造は前記第１のＮｂ
含有シートよりなり、前記第２の積層シートの前記単層構造は、前記第２のＮ
ｂ含有シートよりなり、前記第１および第２の積層シートの前記単層構造の積層
部分を、前記芯材と前記第１および第２のＸ含有シート
との相互拡散障壁層とする、請求項４に記載の化合物系
超電導線用線材の製造方法。
【請求項９】一方端側から他方端側へと巻上げられる
前記第１および第２の積層シートの少なくともいずれか
は、前記他方端において前記Ｎｂ含有シートの単層構造
を有し、前記第１および第２の積層シートが巻上げられた最外周
領域には前記Ｎｂ含有シートの前記単層構造のみが巻上
げられている、請求項１ないし５に記載の化合物系超電
導線用線材の製造方法。
【請求項１０】前記金属原子ＸがＡｌおよびＳｎの少
なくともいずれかを含む、請求項１ないし５に記載の化
合物系超電導線用線材の製造方法。
【請求項１１】Ｎｂ含有シート単層よりなる単層シー
トを一方端側から他方端側へ巻上げ、巻上げられた前記
単層シートの他方端に前記第１の積層シートの一方端を
突き合わせて前記単層シートの外周に前記第１の積層シ
ートを巻上げる、請求項２に記載の化合物系超電導線用
線材の製造方法。
【請求項１２】Ｎｂ含有シート単層よりなる単層シー
トの一方端を、最外周に位置する前記第１および第２の
積層シートのいずれかの端部に突き合わせて、または最
外周に位置する前記第１および第２の積層シートのいず
れかの端部の前記Ｎｂ含有シートと前記Ｘ含有シートと
の間に挟んで、前記単層シートを前記第１および第２の
積層シートが巻上げられた外周にさらに巻上げる、請求
項１に記載の化合物系超電導線用線材の製造方法。
【請求項１３】純ＮｂまたはＮｂを含む合金からなる
Ｎｂ含有シートと、前記Ｎｂと反応して超電導性を示す
化合物を作る金属原子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わせて巻上げてなる化合物系超電
導線用線材の製造方法であって、第１のＮｂ含有シートと第１のＸ含有シートとを重ね合
わせた第１の積層シートと、第２のＮｂ含有シートと第
２のＸ含有シートとを重ね合わせた第２の積層シートと
を準備し、前記第１の積層シートを一方端側から他方端側へと巻上
げ、前記第１の積層シートの巻上げ途中で前記第１の積
層シートの前記他方端側に前記第２の積層シートの一方
端側を接続し、引続き前記第２の積層シートを前記一方端側から他方端
側へと巻上げることを特徴とする、化合物系超電導線用
線材の製造方法。
【請求項１４】純ＮｂまたはＮｂを含む合金からなる
第１のＮｂ含有シートと、前記Ｎｂと反応して超電導性
を示す化合物を作る金属原子ＸまたはＸを含む合金から
なる第１のＸ含有シートとを重ね合わせた第１の積層シ
ートと、純ＮｂまたはＮｂを含む合金からなる第２のＮｂ含有シ
ートと、前記Ｎｂと反応して超電導性を示す化合物を作
る金属原子ＸまたはＸを含む合金からなる第２のＸ含有
シートとを重ね合わせた第２の積層シートとを備え、前記第１および第２の積層シートは、前記Ｎｂ含有シー
トと前記Ｘ含有シートとが交互に配置されるように互い
に重ね合わせられて巻上げられている、化合物系超電導
線用線材。
【請求項１５】前記第１および第２の積層シートは一
方端側から他方端側へと巻上げられており、前記第１の
Ｘ含有シートの前記一方端側は内周側に、前記他方端側
は外周側に各々の位置しており、前記第２のＸ含有シー
トの一方端側は前記第１のＸ含有シートの前記一方端よ
りも外周に位置し、かつ前記第１のＸ含有シートの前記
他方端よりも内周側に位置し、前記第２のＸ含有シート
の他方端は前記第１のＸ含有シートの前記他方端よりも
外周側に位置している、請求項１４に記載の化合物系超
電導線用線材。
【請求項１６】前記第１および第２の積層シートは芯
材に巻付けられており、前記第１の積層シートは一方端に前記第１のＮｂ含有シ
ートの単層構造の部分を有しており、前記第２の積層シートは一方端に前記第２のＮｂ含有シ
ートの単層構造の部分を有しており、前記第１および第２のＸ含有シートの最も内周に配置さ
れた部分と前記芯材との間に前記第１および第２のＮｂ
含有シートの単層構造が積層された部分が挟まれてい
る、請求項１２に記載の化合物系超電導線用線材。