JPS60101814A - Nb3Sn系超電導線材の製造方法 - Google Patents

Nb3Sn系超電導線材の製造方法

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JPS60101814A
JPS60101814A JP58209744A JP20974483A JPS60101814A JP S60101814 A JPS60101814 A JP S60101814A JP 58209744 A JP58209744 A JP 58209744A JP 20974483 A JP20974483 A JP 20974483A JP S60101814 A JPS60101814 A JP S60101814A
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洸 我妻
海保 勝之
健一 小山
伸行 定方
池野 義光
河野 宰
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Fujikura Ltd
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  • Manufacturing Of Electric Cables (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】 ■ 発明の背景 ・技術分野 この発明はNbaSn系超電導系材電導線材法に関する
ものである。
合金系超電導材料よシ、数々の超′IJL導特性面で優
れているといわれる金属間化合物系の超電導材料は、そ
の加工性の悪さから、従来、実用化が困難なものであっ
たが、未だ金属間化合物となっていない複合状態で加工
を加え、その加工後に拡散熱処理を加えて金属間化合物
を生成させるといった金属の拡散反応を利用した製造方
法の開発によシ広く実用化されるに至った。
・先行技術およびその間地点 上記金属化合物系超電動材料の中でも、臨界温度(TO
)が高く、シかも強磁界発生か容易なものの7つとして
N b B S n系超電導材料があわ、このN b 
B Sn系超電導材料を用いた超電導線の代表的製造方
法として従来、ブロンズ法とSnメッキ法が知られてい
る。前者のブロンズ法は、望ましくは1O−ljWt俤
程度のSn濃度を有するCu−13n合金(ブロンズ)
の基地中KNbフィラメントを配して所定の線径の複合
線を作如、その後拡散熱処理を施してCu−8n合金基
地中の3nを拡散させてNb 3 Snフィラメントを
有する超電導@を得る方法である。また、後者の3nメ
ツキ法は、純Cu(あるいはCu−Sn合金)基地中に
Nbフィラメントを配]、て所定の線径とした後、Cu
基地の外周上にSnメッキを施し、その後拡散熱処理を
施して外側のSnメッキ層からCu基地を介してSnを
拡散させてl’J b 33 nフィラメントを有する
超電導線を得る方法である。
ところが上記ブロンズ法とSnメッキ法で代表されるN
b−8nの拡散反応で生成されるNb5Snは、10T
(テスラ)までの外部磁界では高い臨界電流(J c)
を示すが、それよ如高い磁界のもとでは、JC値が急減
に低下するといわれてきた。
ところで最近、Nbフィラメントあるいはブロンズ基地
中にN b e S n以外の第3元素(例えばT i
* s i * n f )を添加すると/(7T近傍
以上の高磁界域においてJC値の低下割合を改善できる
ことが判明してきた。(TI添加に関しては特願昭57
−54260号明細書および第1図参照、Si添加に関
しては%願昭57−54259全容細誉、l(f添加に
関しては特願昭56−69721号および特願昭56−
69722号明M曹全容々参照)しかし、Nbフィラメ
ントあるいはブロンズ基地中にT1等を直接添加すると
、加工性が低下し、伸線加工に問題を生じる虞れがある
また本発明の出願人は、特願昭56−79590号明細
書において、線材内部にSnメッキを施した複合線を押
入する方法を提供した。すなわち、超電導金属間化合物
を構成する2棟以上の金属元素の内一方の金属元素から
なる1本以上の芯材を、他方の金属元素を含有する銅合
金もしくは実質的に銅からなる基地中に配して複合素線
を炸如、その複合索線の表面に前記他方の金属元素をメ
ッキしてメッキ複合線ヲ作如、さらにそのメッキ複合線
を複数本集合するとともに所定の径まで縮径した後、拡
散熱処理を施して前記超電導金属間化合物を生成させる
ことを特徴とする方法である。
■ 発明の目的 この発明は、上記した第3元素の添加によるJC値の改
善に関する結果に基づくとともに、本発明者が先に提案
した方法を発展させて完成したもので、第3元素の添加
を行った場合でも縮径加工性を良好にでさるとともに高
磁界域において旨いJC値を有するNb、aSn系超電
導腺材を得ることができる製造方法を提供することを目
的とする。
すなわち、この発明の方法FiNbssn形成のための
拡散熱処理時に第3元素の拡散を行って、それ以前には
第3元素をメッキ層状態で維持してCu −Snもしく
はCu基地内へ拡散させないようにすることにより、第
3元素の拡散板Oi1の縮径加工を容易にして、高磁界
でのJC値を向上させた超電導婦材を容易に得ることが
できるようにしたものである1、 ■ 発明の詳細な説明および作用 以下に、添加する第3元素をT1とした場合におけるN
 b −3S n系超電導線材の製造を例にとってこの
発明の詳細な説明する。
まず第2図(4)に示すような棒状あるいは線状のNb
芯材1の表面にメッキ法によシ必要な厚みのTiメッキ
層2を形成してNb基芯材3を形成する。このNb基芯
材3をSn含有量の低い加工性のよいCu−8n合金も
しくはCufiの中壁バイブ(基地)4に第一図(B)
に示す如く挿入し、心壁に応じてスェージング加工、伸
線・引抜加工等の縮径加工を施して、第一図(C)に示
すように基地4にNb基芯材3が埋込まれた複合累@5
を作製する。次いで複合索線5を第2図(D)に示すよ
うに複数本集合してSn含有量の低い加工性のよいCu
−3n合金もしくはCugO中をパイプ(基地)6に挿
入し、スェージング加工、伸線・引抜加工等の縮径加工
を施して所望の線径すなわち最終的に得るべき超電導線
の径と□はぼ等しい径の多芯複合索線7を得る。上記の
Ila径加工において、Tlメッキ層2はパイプ4.6
の加工性に影替を与えない。なお”、パイプ4.6はS
n含有量が低く加工硬化も少ないため、上記各縮径加工
は容易である。
次に上記多芯複合索線7の表面にメッキ法により所望の
厚みのSnメンキ層10を第2図(F)に示すように形
成して複合線材11を作製し、この抱合線材11に拡散
熱処理を施して超電導線材を得る1、この拡散熱処理に
よってパイプ4.6内のSnとSnメッキ層10のSn
が拡散してNb芯材1の周囲にNbaSn−Ti層が形
成される。
なお、Nb3SnはNb芯材1の周囲に形成されるがこ
の周囲にTiメッキ層2があるため、Nb5Sn−Ti
層の形成も容易である。
■ 発明の他の具体例 第3図は、この発明の方法罠おいて、複合素線の集合を
コ回行う場合の例について示したものである。すなわち
、第一図■に示す複合素線を一次複合累@7′とし、こ
の−次複合素輸7′を抜数本集合して無酸素銅バイブ8
に第3図(F)に示す如く挿入E2、心壁に応じてスェ
ージング加工、伸線・引抜加工部の縮径加工を施して所
望の線径すなわち最終的に得るべき超電導線の径とほぼ
等しい径の二次複合素線9を第3図(G)に示す如く得
る0次にこの二次複合素線90表面にメッキ法により所
望の厚みのSnメッキ7110’を第3図(H)に示す
ように形成して多芯複合素l1li111′を作製し、
この後に拡散熱処理を施してNb3Sn*属間化合物を
形成させてNbaSn−Ti層を形成する。
なお、上記した実施例においては甲空パイプ4に一本の
Nb基芯材3を挿入したが、第1図に示すような孔12
&を複数形成した中空パイプ12に複数のNb基芯材3
′を押入した多芯化も可能であυ、この多芯化したもの
を第2図(C)〜(F)の順で加工することによシ超電
導線材を作製してもよい。なおまた、Tlメッキ層2の
形成に尚っては、化学メッキ、真空蒸着、CvD法等種
々の方法を用いることができる。さらに、メッキ層2は
TIの他にs i *Hf 5AteZVe In等で
構成してもよい。さらに、拡散熱処理は具体的には、真
空中もしくは不活性ガス雰囲気中においてtzo Nr
so℃程度の温度でコoNiro時間程度の加熱を行う
ものとする。
なおNb芯材が埋込鵞れる基地4.6となるべきパイプ
あるいは棒としては前述のようにCuもしくはCu−S
n合金を用いれば良いが、Nb3Snの生成に必安なS
rlはSnメッキ層から補給されるためCu−Sn合金
を用いる場合でもそのCu −3n合金は低Sn濃度の
もので充分である。したがって加工性を良好にして縮径
加工における中間焼鈍の回?y、を少なくするためには
、Sn濃度がノOWtチ未満、より最適にはざwt%以
下程度のCu −S n合金を用いることが望ましい。
またとのCu−Sn合金としては小量のPを含有するも
の、すなわちリン宵銅を用いることもできる。
以下にこの発明の実施例を記す。
実施例/ 外径よjaの、αNb@の表面に蒸着法によ如!μ厚の
TiをメンキしてNb基芯材を形成し、とのNb基芯材
を外径10Wm、肉厚コ■のCu −6w t 43 
nブロンズチューブ中に挿入し、この後に外径θりwl
lまで縮径して複合素線を作製]7た。
次にこの複合素線を/り本集合し、これらを外径10T
MI、内厚a!順のCu −1r w t % S n
ブロンズチューブに挿入し、この後に外径θりwm”&
で縮径して一次複合素線を作製した。次いでこの一次複
合素線を67本集合し、これらを外径/λ簡、肉厚1j
rrtmの無酸素銅チューブに挿入し、これを外径θl
瓢まで縮径して二次複合素線を作製」−た。
ここでNb芯線の総数はiizり本であシ、断面積のう
ちCuの占める割合は約10チである。続いて表面にl
!μ厚のSnメッキ層を電気メツキ法により形成してT
1メッキNbコアの多芯複合素線を作製した。なお、N
b線の表面にTiメッキを施していないNb基心線を作
製し、上記と同様の手順によシ加工を行ないNbコアの
多芯複合素線を作製した。そして、上記二種類の多芯複
合素線に7≠O℃X/ 00時間の拡散熱処理を施して
超[44151材を作製した。この二個類の超t4@材
に関して、外部磁界)O’l’X/弘T、/ITにおけ
る臨界電流密度を各々測定した結果を第1表第7表から
、この発明の方法によって作製したTiメッキNbコア
の超電導線材は、Nbコアの超電導線材よυ高磁界側で
の特性劣化の少ないことが明らかであ如、良好な超電導
特性を有している。
■ 発明の具体的効果、 以上説明したようにこの発明の方法は、Nb芯材の表面
に、NbaSnの高磁界域の臨界電流値を向上させるT
 i m S ie Hf等のNb、Sn以外の第3元
素のメッキ層を形成してNb基芯材を形成し、上記Nb
基芯材をCu−Sn合金もしくは実質的に銅からなる基
地中に配して複合素線を作杉、この複合素線を複数本集
合するとともに所定の径まで縮径した後、拡散熱処理を
施して酊記超電導金属間化合物を生成させることを特徴
とするものであり、縮径加工の段階では第3金属元素を
メッキ層状態で保持させて縮径加工の障害にならないよ
うにしたものであるため、第3元素を含まない従来のN
baSn系超電導系材電導線材加工手間によって、高磁
界域での臨界電流値の高い超電導線材を得ることができ
るといった優れた特長を有する。
【図面の簡単な説明】
第2図は超電導線内にTIを添加した場合とTiを添加
していない場合の各々について、従来知ら面図、第グ図
は多芯化した複合線を示す断面図である。 1・・・・・・Nb芯材、2・・・・・・メッキ層、3
・・・・・・Nb基芯材、3′・・・・・・Nb基芯材
、4・・・・・・中空パイプ、5・・・・・・複合素線
、6・・・・・・中空パイプ(基地)、8・・・・・・
無酸素銅パイプ。 出願人 工業技術院長 用田裕部 填 R(T) 手続ネ11正書く方式) 特許庁長官 殿 2、発明の名称 Nb33n系超電導線材の製造方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 (114)工業技術院長 川 1)裕 部(ばか1名)
5、補正命令の日付 1− (1)明細書の第1頁第3行目 rNb 33n系超電導線材の製造方法(イ)」とある
のを、 rNb 3Sn系超電導線材の製造方法」に訂正する。 (2)別紙のとおり、訂正願書および委任状を提出致し
ます。 2−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 Nb芯材の表面に、Nb5snの高磁界域の臨界を流値
    を向上させるTi、St、I(f、At。 Zr@In等のNb、Sn以外の第3元累のメッキ層を
    形成してNb基芯材を形成し、上記Nb基芯材をCu−
    8n合金もしくは実質的に銅からなる基地中に配して複
    合51[[elを作シ、この複合索線を複数本集合する
    とともに所定の径まで縮径した後、拡散熱処理を施して
    Nb5Sn超電導金属間化合物を生成させることを特徴
    とするN b B Sn系超電導線材の製造方法。
JP58209744A 1983-11-08 1983-11-08 Nb3Sn系超電導線材の製造方法 Granted JPS60101814A (ja)

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