JPS59191213A - 化合物複合超電導体の製造方法 - Google Patents

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】 本発明は化合物複合超電導体の製造方法に係り、詳しく
は拡散反応によってニオブ３スズ（Ｎｂ。

８ｎ）超電導化合物を杉成する化合物複合超電導体の製
造方法の改良に関する。

従来よりＮｂ５Ｂｎ系複合超電導体の製造方法としてス
ス−銅合金と、ニオビウムもしくはニオビウム系合金な
どニオビウム系金属とを接触させた状態で断面縮少加工
した後、加熱処理を施してＮｂｇ　８ｎを生成させて複
合超電導体を製造するものが知られている。しかしなが
ら、この方法ではスズ−銅合金として銅濃度２０ａ　１
％以下のスズ−銅合金をニオビウム管に挿入し細線化加
工を行なった場合には、スズ−銅合金とニオビウムとの
機械的性質上の差異が大きいためニオビウム管の径が不
均一化し易く、肉厚の薄い部分で破断するため細線化に
限度がある。一方鋼濃度が２０〜９３ａｔ％の場合には
、延性が劣るため細線化ができず、また銅濃度９３ａｔ
％以上では延性もあり冷間加工が可能となるが、加工硬
化が大きいため中間熱処理を繰返し施す必要がある。

さらにスズ濃度２５ａｔ％以上のスズ−鋼合金において
は、断面縮少加工後のＮｂ、Ｂ１１生成熱処理過程にお
いて、上記スズ−銅が液状となるためニオビウムと反応
して生成するＮｂ、８ｎの厚さが不均一となったり、そ
の断面において島状にスズ−鋼合金中に存在したりして
長さ方向に不連続となりＮｂ、Ｓｎの臨界電流密度が低
下するという欠点がある。

一方このような欠点を取り除き、複合超電導体の細線化
を施す方法として、次のような方法がある。すなわち、
スズを芯とし、銅系金属層およびニオビウム系金属層を
順次同心的に配置させ、且つニオビウム系金属層の外周
面に銅もしくはアルミニウムを接触させてなる複合体に
断面縮少加工を施す方法である。しかしながら多フイラ
メント構造とした複合超電導体に細線化加工を施した場
合、この方法ではフィラメントの損傷が多く、ニオビウ
ム管の破断や割れが生じる難点がある。

本発明は上記の欠点を解消することを目的としてなされ
たもので、スズを主成分とするガリウム濃度０．３ｗｔ
％以上のスズ−ガリウム合金を芯とし、銅系金属層およ
びニオビウム系金属層を順次同心的に配置させ、且つニ
オビウム系金属層の外周面に鋼もしくはアルミニウムを
接触させてなる複合体に断面縮少加工を施し、２５０　
’Ｃ〜３５０℃の温度で熱処理を施した後、さらに５５
０°Ｃ〜７５５℃の温度で熱処理を施す化合物複合超電
導体の製造方法に関する。この熱処理工程の処理温度は
まづ２５０℃〜３５０℃の温度でスズ−ガリウム合金と
銅系金属層の合金化を図ることを目的としているが、こ
の範囲に温度を限定した理由は、３５０℃を越えるとス
ズ−ガリウム合金が銅系金属層と反応する前に線材の両
端末から溶出し、Ｎｂ、Ｓｎ生成に寄与するスズが減少
して超電導特性を低下させるためであり、また２５０℃
未満では合金化に長時間かかり、特にスズ−ガリウム合
金が完全に固体状態である温度では、はとんど反応が進
まず、合金化の目的をはだすことができないためである
。この熱処理は約２４時間行なわれる。次に５５０℃〜
７５５℃の温度で熱処理を施しＮｂ５Ｓｎを生成させる
が、この範囲に温度を限定したのは、７５５℃を越える
と超電導特性が低下し、一方５５０℃未満ではＮｂ３８
ｎが生成されにくく、かつ超電導特性が低下するためで
あり、この熱処理は約１００時間行なわれる。なおこれ
らの熱処理において、好ましい範囲は、それぞれ２９０
℃〜３１０℃および６００℃〜７５０℃である。

さらにスズ−ガリウム合金中のガリウム濃度を０．３ｗ
ｔ％以上としたのは、０．３ｗｔ％未満ではり［張強さ
および伸びの値が低く細線化が困難となるためである。

また伸線中の温度は結晶粒の粗大化を防ぐために１００
℃以下に保つことが望ましい。

本発明は、たとえば第１図に示すようにグオビウム管１
の内部に銅管２を嵌め込み、この銅管２の中にスズ−ガ
リウム合金３を充填した線体４の所定率＠（数十乃至数
百本程度）を銅マトリックス５の中に埋め込んで複合体
となし、次いで押し出しあるいは引き抜き加工によって
所定寸法に断面縮少加工および細線化加工した後、熱処
理を施して第２図に示すようにＮｂ３８ｎ化合物層６を
ニオビウム管１の内壁から生成させ、超電導体を製造す
る。尚、３′はスズ−ガリウム合金であり、第２図にお
いて第１図と同一部分は同符号で示した。本案のような
構造からなる複合超電導体では、０、３　ｗ　ｔ％以上
のガリウムをスズに含有させることによって芯となる素
材の伸びおよび、引張強さが向上し、線材の断線やフィ
ラメントの破断およびニオビウム管の割れを防止し、複
合超電導体の細線化を図ることができる。次に記載する
実験例および実施例の中で従来の方法と比較して本発明
によるスズ−ガリウム合金の効果を示す。

実施例 ９９．９９％スズに０．２２ｗｔ％、０．３１ｗｔ％、
０、３７　ｗ　ｔ％、０．４３ｗｔ％、０．６３ｗｔ％
濃度となるようにガリウムを添加し、黒鉛ルツボで溶解
後、３０能・φの黒鉛鋳型に鋳造した。その後１５０°
ＣＸ　３　ｈ　ｒの歪とり焼鈍を施し、２關φまでスウ
エージング加工して、引張試験用の試料に供した。同様
の方法によって９９．９９％スズの２瓢φ線材を作成し
、これを引張試験用の試料に供した。引張試験の結果を
第３図に示す。

この結果から、スズ−０，２２ｗｔ％ガリウム合金は純
スズに比較して伸び、引張強さは低いが、０．３１％以
上のガリウムを含むスズ−ガリウム合金は伸びおよび引
張強さの少なくとも一方が増大し、特に引張強さはガリ
ウムの添加量の増加とともに増大することが明らかであ
る。

実施例 外径８１Ｉｓφ、内径５銘φのニオビウム管中に銅被覆
したスズ−Ｑ、　３１　ｗ　ｔ％ガリウム合金を充填し
、さらにこのニオビウム管の外周に外径１０．３■φ、
内径８．１１１１１φの鋼管を被覆した後、断面六角形
に加工した線材（平行部間距離２．１３ｍ５）の２５８
本を、外径４５ｓｓφ、内径４１Ｗφの鋼管中に収容し
た複合体と、この複合体のスズ−ガリウム合金の代わり
に９９．９９％スズを充填して形での２２種類の試料に
ついて、フィラメントの破断およびニオビウム管の割れ
状況について調査した。結果を表に示す。

この結果かられかるように、９９．９９％スズを使用し
た従来の方法では、線径０．５　ｆｉで２本のフィラメ
ントが破断し、０．３９５１１８以下からフィラメント
の破断が増加している。しかしながら本発明に係るスズ
−ガリウム合金を用いた方法では、ｌＪ径０．３９５ｍ
５までフィラメントは破断せず、しかも線径０．３５１
１１ｍ以下においてもフィラメントの破断本数は少く、
またニオビウム管の割れも生ぜず健全な極細線化が可能
である。

尚本発明に係る方法によって１．４簡φまで加工した後
、３００℃で２４時間、次いで７００℃で１００時間の
熱処理を施した線材の臨界電流値は７Ｔ（４１Ｋ）で９
００Ａであった。

以上述べたように、本発明の化合物複合超電導体の製造
方法によれば、フィラメントの断線を生じないで細線化
が可能であり、かつ多くの中間焼鈍も加工工程において
必要でなくなり、特に多フィラメントのＮｂ３　Ｓｎ超
電導線の製造に適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る、熱処理前の複合超電導体の一実
施例断面図、第２図はその熱処理後の断面図、第３図は
スズ−ガリウム合金の引張強さおよび伸びにおよぼすガ
リウム濃度の影響を示すグラフである。 ｉ　’　−−−−−−−−−−ニオビウム管２　−−−
−−−−−一　銅管 ３　−−−−−−−−−　スズ−ガリウム合金５−−−
−−−−−−　銅マトリックス５−−−一−−−−−Ｎ
　ｂ３Ｓ　ｎ化合物層第１図 Ｔ 第２図　　　　７ 第３図 ガリウＡ遭攻　（ｗｔ　Ｚ　）−一一す第１頁の続き ０発　明　者　柴田雄次 川崎市川崎区小田栄２丁目１ １号昭和電線電纜株式会社Ｖ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スズを主成分とするガリウム濃度０．３ｗｔ％以上
   のスズ−ガリウム合金を芯とし、銅系金属層およびニオ
   ビウム系金属層を順次同心的に配置させ、且つ前記ニオ
   ビウム系金属層の外周面に銅もしくはアルミニウムを接
   触させてなる複合体に断面縮少加工を施し、２５０℃〜
   ３５０℃の温度で熱処理を施した後、さらに５５０℃〜
   ７５５℃の温度で熱処理を施すことを特徴とする化合物
   複合超電導体の製造方法。 ２、複合体は多フイラメント構造を有する特許請求の範
   囲第１項記載の化合物複合超電導体の製造方法。