JPS58197611A - 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

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JPS58197611A
JPS58197611A JP57079441A JP7944182A JPS58197611A JP S58197611 A JPS58197611 A JP S58197611A JP 57079441 A JP57079441 A JP 57079441A JP 7944182 A JP7944182 A JP 7944182A JP S58197611 A JPS58197611 A JP S58197611A
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superconducting wire
compound superconducting
diffusion barrier
compound
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今泉 三之
吉崎 浄
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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は化合物超電導線の製造方法に関するものであ
る。
核融合炉や加速器尋の超電導マグネットに対して化合物
超電導線が広く利用されているが、この超電導線は熱的
および磁気的な線材外部からの微少な擾乱によって線材
内部での量子磁束線の運動を引起こし、これによる発熱
がさらに磁束線の運動を誘起して線材の一部に常電導領
域を発生させ、やがてコイル全体に波及して常電導転移
を生じる現象がある。このような超電導線の不安定な現
象に対して実用の超電導線材ではたとえば銅のような低
抵抗常電導物質を化合物超電導線の周辺に配置して線材
の一部に局所的に発生して高抵抗となる部分の電流を上
記低抵抗常電導部分に分流させると同時に、局所的に発
生する熱を冷却媒体である液体ヘリウムに速やかに伝達
させる構成、いわゆる安定化超電導線として使用されて
いる。
ところで上記の化合物超電導線は、NbmSn化合物超
電導線を例にとれば第1図に示すようにcu−Sn合金
(ブロンズ)3中にNbフィラメント4を多数埋設して
減面加工を施こして所定の形状において熱処理を施こし
、歯フィラメントの周内にNb5Snを生成するいわゆ
るブロンズ法や、第2図に示すように多数のNbフィラ
メント40周辺にCu 5とSnもしくはSり−C11
合金6を配設し減面加工管層こしたのち、所定の形状に
おいて熱処理を施こしてNbフィラメントの局面にNb
5Snを生成するいわゆる内部拡散法等によって製作さ
れる。これらの方法により製造された化合物超電導線@
に安定化のための熱的、電気的良導体であるCuなどの
安定化金属lを付設させるためには、Nb5Sn生成熱
処理時においてSnが安定化のCuべ拡散して安定化銅
の熱的、を気的特性の低下させることを防止するために
は拡散障壁2を設ける必要がある。
このように通常の実用の化合物超電導線材では化合物超
電導素線の周囲K Nb + Taなどの隔壁金輌を介
して安定化銅1を並設しNb、Sn生成熱処理時の安定
化銅へのSnの拡散を防止した構成で使用される。
上記拡散陣1!2に使用する陽やTaなどの金属は、上
記説明のWb畠Sn &材の製造工程において、鶏やT
&の肉厚が厚いはど加工工程において破断する確率が少
なく、Nb5Sn生成熱処理時にブロンズ中のSnが安
定化銅1へ拡散する恐れがないために信頼性K〈すれる
が、一方線材の断面積当りのNb、Sn面積が拡散障壁
2の断面積の増加のために相対的に低)して線材の単位
助面積当りの臨界電流密度が低下する傾向があり、また
高価な金属であるNbやTaを多量に使用するために線
材製造コストを増力口させる欠点があった。さらにNb
 −? Taなどの拡散S壁2の肉厚が薄い場合は、上
鉤と社逆に@材単位面積当りの臨界電流密度を増力わし
、かつ線材製造コストを低下させる特徴がある反面、f
jk向力O工工程における拡散障像2の破断に対する信
頼性が低下する欠潰があった。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、安定化化合物超電導線の製造にお
いて、必賛な拡散障壁を従来のNb +TJLなどの高
価な金属に代えて安価な非金属物質により形成された化
合物超電導線の製造方法を提供することを目的としてい
る。
以下この発明の実施例を図について説明する。
第3.4図は化合物超電導線の断面を示している。
すなわちこの発明においてはs hJl)ssn生成熱
処理における安定化銅1へのSnの拡散を防止する拡散
障壁として従来のNb−?Taの金属障壁に代って非金
属物質を拡散障I&7として使用するものである。
この拡散障壁の形成方法としてはたとえば公知の方法で
あるCuもしくはCu基合金よりなる基材の陽極酸化が
ある。すなわち適当な濃度の苛性ソーダもしくは苛性ソ
ーダと亜塩素酸ソーダの混合溶液に対して直流または交
流を印加してCuまたはCu合金基材の表面K CuO
およびCutOよりなる陽極酸化皮膜を形成することが
できる。またMもしくはAt合金よりなる基材に対して
は蓚all〜3チ水溶液、クロム酸3チ溶液、硫酸15
〜20%水溶液・もしくは燐酸などのいずれかの液中で
AtもしくはAt合金基材に対して直流または交流10
〜200vを印加することにより2〜200μ禦のki
t Os酸化皮膜を容易に形成することができる。
次K A40s + 5ift 、リチウムシリケート
などの酸化物皮膜をCu、μまたはAgもしくはその合
金の基材上に形成するためには上記酸化物の一極もしく
は二種以上のゾルを使用することができる。
具体的な実施例の一例としては、 シリカゾル20%溶液1部、85慢燐酸1部。
水10部、 アルミナゾル1部、85s燐酸1部、メタノール3部、
水15部、 リチウムシリケート201/l、flリアウリル酸xo
t7t シリカゾル(ao*)2部2重クロム酸マグネシウム1
部、第1リン酸カルシウム3部、水40部、 の公知のいずれかの溶液を上記Cu r AA・Afも
しくはその合金基材上に塗布し、乾燥または線材の特性
を害さない範囲の加熱条件で例えば600℃で5分程度
の焼付処理によって強固な酸化物よりなる拡散障壁を形
成することができる。しかもこれらの溶液に雲母粉、亜
鉛華、酸化クロム粉末などのいずれかを上記溶液に混合
塗布することにより強固な酸化皮膜を形成することがで
きる。また酸化物による皮膜の形成手段としてマグネシ
ウムメチレートなどの金属錯化合物を上記Cu + h
t * hgおよびその合金よりなる基材に塗布乾燥す
ることによっても酸化物皮膜よりなる拡散障壁を形成で
きる。さらにアルミナ、マグネシア、シリカ、ジルコニ
ア、ベリリア、ドリア、ムライト、クロマイトもしくは
これらの混合粉末をCu * ht * Agまたはそ
の合金よりなる基材上に形成させる他の手段としては、
これらの酸化物の微粉末(粒径0.01〜10μm)を
1〜5体積価のポリビニルアルコール水溶液中に塗布に
適した粘性の懸濁液となし、基材上に塗布乾燥するなど
の方法も利用できる。
またこの方法は酸化物以外のB N + MObtやC
などの粉末よりなる拡散障壁の形成に対して適用できる
なお拡散障壁として上記に説明した酸化物以外にもリン
酸塩、クロム酸塩などの化成皮膜も利用できる。例えば
AtおよびAt合金基材上に第1リン酸亜鉛と硝酸亜鉛
の適当な比を含む水溶液を塗布し、200℃に加熱して
形成したZn5(Pへ)、の趨なども利用できる。
次に上記説明におけるいずれの方法により非金属物質よ
りなる拡散障壁が付設された化合物超電導素線の表面に
安定化金属を並設する方法について説明する。安定化金
属としてCuをメッキする方法としては、例えば硫酸銅
29 f/l 、炭酸ナトリウム259/l、ロッセル
塩1401/l。
EDTAとトリエタノールアミン179/l、水酸化ナ
トリウム40 t/l 、ホルマリン(37%)166
9/lの浴中に上記拡散障壁を備えた化合物超電導素線
を浸漬し、室温で3分浸漬することにより1〜1.3μ
m厚さのCuを無電解メッキにより付着する。次いで例
えばビロリン酸銅s o vt 。
金属銅28 f/l 、ピロリン酸カリウム259t/
l。
アンモニア水2ct、/l、硝酸カリウム20t/lの
メッキ浴(浴温55℃)に上記無電解メッキ処理を尻こ
した化合物超電導素線を浸漬し、陽極電流密度2 A/
diでメッキし、素線の構成に必黴な厚さ電着する。上
記の無電解銅メッキおよび電気銅メッキは化合物超電導
素線を連続的に供給し水洗乾燥の装置に連結して巻取っ
ていくことで工業的に多量の生産が可能となる。なお、
上記実り例における無電解銅メッキおよび電気銅メッキ
の浴組成は上記使用例に限らず、公知技術や市販のメッ
キ浴組成が広く利用できるり、また安定化銅の付設方法
は、実施例における電気メッキによる他に真空蒸着やス
・セックなどの物理的な蒸着によって形成することもで
きる。その他この発明により形成した拡散障壁を持つ化
合物超電導素線に対してロールフオーミングカロエによ
り銅板を巻付け、必要ならば銅板の接合部を溶接する方
法によって安定化銅を配設することが可能であり、この
方法は特に本発明により拡散障壁を配設した化合物超電
導素線を複数本集束し、しかる後安定化銅板で周辺を取
囲むように構成した大容量導体の製作に適合する。さら
に上記の実施例では安定化金属としてCut使用した例
について述べたが、その他Mや紹なども同様の方法によ
って化合物超電導素線の周辺に配設することも可能であ
る。
上記に説明してきたこの発明の方法により製作した安定
化銅が並設されたNbs Sn化合物超電導線は650
℃〜900℃で数十分から数百時間のNb、sn生成熱
処理を施こすことによって上記実施例のように配設した
拡散障壁によってブロンズから安定化銅へのSnの拡散
が防止され4.2Kにおける優れた臨界電流密度が達成
されると共に、超電導マグネットに使用したときの安定
性も良好であり、化合物超電導線として広く利用できる
。またこの発明における化合物超電導線はNbmSnの
他にVsGa 、VBGe * VsSt 、Nb5A
1  などの超電導化合物を構成するIkaの金^もし
くは合金を集束して製作される化合物超電°導線に適用
できる。
この発明にお轄る他の利用例として第5図に示すように
ステンレスなどの管材8の中の複数の化合物超電導線材
9の線間もしくは周辺に液体ヘリウムを強制的に流動さ
せて化合物超電導線材を冷却するバンドル導体において
、磁界変動に関連する電磁力変化などKより、各超電導
線材9の移動に基く線相関の摩擦により発生した熱が線
材内部へ伝達して超電導線の特性を不安定な状1jlt
K導く現象がある。この現象を防止もしくは抑制する一
つの方式として線材間に発生した拳擦熱の線材内部への
熱伝達を抑制する熱浸入防止の障壁と線材内部において
磁束線の移動などにより発生した熱を液体ヘリウムへ速
やかに放散させるための清秋のヘリウム流路を設けた断
面構成の線材が提案されているが、この発明による拡散
障壁を熱浸入防止障壁に適用することでNb −? T
aなどの金楓からなる熱浸入防止障壁を備えた従来の線
材に対して線材間に発生した摩擦熱の線材内部への熱浸
入が著しく抑制されるために、このよりなm*の線材に
この発明の方法を適用すれば顕著な安定性が錐保される
など工業的に広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のブロンズ法により製作したNbmSn化
合物超電導線の断面図、第2図は内部拡散法による第1
図と同様の断面図、第3図はこの発明による拡散障壁を
ブロンズ法に適用して製作したNbz Sn化合物超電
導線の断面図、第4図は拡散障壁を内部拡散法に適用し
た第2図と同様の断面図、第5図は強制冷却方式の断佃
図である。 l・・・安定化銅、3・・・ブロンズ、4・・・陽フィ
ラメント、5・・・銅、6・・・SnまたはSn合金、
7・・・拡散障壁、8・・・ステンレス管、9・・・化
合物超電導@。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人   葛  野  信  − 第1図 第;3図 第5図 第2図 第4図

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)化合物超電導体を構成する高融点金属元素もしく
    はその合金からなる素線の周辺に、化合物起電体を構成
    する低融点金属を含む合金もしくは銅。 銀、アルミニウムなどのいずれか一種と低融点金属もし
    くはその合金を配置し、さらI/Cその周辺に低融点金
    属の安定化金属への拡散障壁tirして熱的1%気的に
    良導体である安定化金属を並接して一体化し、断面縮小
    加工を行なって製作した化合物超電導線の製造方法にお
    いて、上記拡散障壁が酸化物、硫化物+ B N t 
    C* !jン酸塩、クロム酸塩等の非金槁物質であるこ
    とを特徴とする化合物超電導線の製造方法。
  2. (2)拡散障壁が化合物超電導素線を構成する銅。 銀、アルミニウムもしくはこれらの金mを含む合金を陽
    極酸化して形成される酸化物であることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の化合物超電導線の製造方法。
  3. (3)拡散障壁がアルミナゾル、シリカゾル、リチウム
    シリケート等の酸化物ゾルであ抄、これを化合物超電導
    素線の表面Km布焼付妙したことを特徴とする特許請求
    の範11a11項記載の化合物超電導線の製造方法。
  4. (4)拡散障壁が金属キレート化合物からなり、これを
    化合物超電導素線の表面に塗布焼付けしたことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の化合物超電導線の製造
    方法。
  5. (5)拡散障壁がアルミナ、マグネシア、シリカ。 トリア、ベリリア、ジルコニア、ムライト、クロマイト
    等の粉末のいずれか一種もしくはこれらの酸化物粉末の
    混合物からなり、この混合物を微量のポリビニルアルコ
    ールを含む水に懸濁させた混合溶液を化合物超電導素1
    1表面に塗布焼付けたことを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の化合物超電導線の製造方法。
  6. (6)拡散障壁がBN+C等の微粉末もしくはこれらの
    混合粉末からなり、この粉末を微量の4リビニルアルコ
    ールを含む水に懸濁させた混合溶液を化合物超電導素線
    表面に塗布焼付けしたことを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の化合物超電導線の製造方法。
  7. (7)拡散障壁としてリン酸塩、クロム酸塩等の化成皮
    膜を化合物超電導素線の表面に形成したことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の化合物超電導線の製造方
    法。
  8. (8)特許請求の範囲#I2〜6項記載の化合物超電導
    素線の表面に非金属物質よりなる拡散障壁を付着し、そ
    の後拡散障壁上に無電解メッキにより安定化金属を付着
    し続いて電気メッキ、物理蒸着で安定化金属を形成する
    仁とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の化合物超
    電導線の製造方法。
  9. (9)特許請求の範囲第2〜6項記載の化合物超電導素
    線の表面に非金属物質よりなる拡散障壁を付着し、その
    後ロールフォーミング勢の手段によって安定化金属を超
    電導素線の周辺に配設したことを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の化合物超電導線の製造方法。 (至)化合物超電導素線がNbs Sn r VsG&
     r V@ Ge t VsS 1−NblAjからな
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の化合物
    超電導線の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02119013A (ja) * 1988-08-12 1990-05-07 Westinghouse Electric Corp <We> 複合極低温導電体

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH02119013A (ja) * 1988-08-12 1990-05-07 Westinghouse Electric Corp <We> 複合極低温導電体

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