JPS60101816A - 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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JPS60101816A
JPS60101816A JP58209746A JP20974683A JPS60101816A JP S60101816 A JPS60101816 A JP S60101816A JP 58209746 A JP58209746 A JP 58209746A JP 20974683 A JP20974683 A JP 20974683A JP S60101816 A JPS60101816 A JP S60101816A
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superconducting
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洸 我妻
海保 勝之
健一 小山
河野 宰
池野 義光
伸行 定方
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Fujikura Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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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。
合金系超電導線材料よシ、数々の超電44G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
の開発によ如広く実用化されるに至った。
・先行技術およびその問題点 上記金属間化合物系超電導材料の中でも、臨界温度(T
(りが高く、シかも強磁界発生が容易欧ものの1つとし
てNb5Sn系超電導材料があシ、このN b 3 S
n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メンキ法が知られている。前
者のブロンズ法は、望ましくは10−/jwt%程度の
5n1i1度を有する(:u−Sn合金(ブロンズ)の
基地中にNbフィラメントを配して所定の線径の複合線
を作り、その後拡散熱処理を施してCu −3n合金基
地中のSnf拡散させてNb5Snフイラメントを有す
る超電導@を得る方法である。また、後者のSnメッキ
法は、純Cu(あるいはCu −sn合金)基地中にN
bフィラメントを配して所定の線材とした後、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N b 3 sn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 −S nの拡散反応で生成されるNb3Snは、
/I!;IT(テスラ)までの外部磁界では高い臨界電
流(J (りを示すが、それより高い磁界のもとでは、
Jc値が急激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Nb、Sn以外の第3元素(例えばTi、Si、
Hf)を添加すると10T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57−54
259全容細誉、Hf添加に関しては特願昭56−69
721号および特願1)T456−69722号明細書
を各々参照)しかし、Nbフィラメントおるいはブロン
ズ基地中にTi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、特公昭55−18565号、
特公昭55−18566号および特公昭55−2368
1号各公報にみるように、加工が容易かつ良好な超電導
特性を有するN b B Sn系超電導線を製造する方
法を提案している。これらは主としてSn@度の低い青
銅を基地として縮径加工をなし、加工後にSnメッキを
施し、次に拡散熱処理を行うものであった。
■ 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、本発明者が優先に提
案【−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時の加工性を良好にでき
るとともに、高磁界域においても高いJc値を有するN
 b B S n系超電導線材を得ることができる製造
方法を提供するととを目的とする。
m 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Tiとした場合におけるN
b5Sn系超電導線材の製造を例にとってこの発明を説
明する。
この発明の製造方法においては、まず、第2図(2)に
示すように棒状、線材状、もしくは粉末状のNb芯材1
を望ましくはSn含有量2〜/j重量%のCu−fan
合金もしくはCu製の中空パイプ(基地)2に挿入し、
必要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2図の)に示すようにCu−Sn合
金もしくはcuの基地2KNb芯材1が埋込まれた複合
1g83を作成する。次にこの複合素線3を第4図2.
(、C)に示すように複数本集合して望ましくはsn含
有量コ〜ノj重量%のCu −S n合金もしくは(’
uからなる中空パイプ(基地)4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材とほぼ同じ外
径になるまで縮径する。上記の縮径工程においては、基
地2.4のSn濃度が低く、加工硬化は少ない。
次いで縮径した線の表面にメッキ法により第2図(D)
 K示すようにT1メッキ層5を形成し、その表面に更
にメッキ法によシSnメッキ層6を形成してメッキ複合
線7を得る。この後拡散熱処理を真空中または不活性ガ
ス雰囲気中で施す。ここで拡散熱処理温度は410℃〜
100℃程度で良く、処理時間は10時間〜ioo時間
程度で良い。この拡散熱処理を施すことによって基地2
゜4中のSnおよびSnメッキ層6中のSnとT1メッ
キ層5中のTiとが各々拡散して、Nb芯材1の周囲に
NbaSn−TIが生成される3、なお、上記拡散によ
ってSnメッキ層6中のSnが基地2.4内に拡散する
ので充分な量のN b 3 Snを形成できる。
上述の説明においては7本のNb芯材1を中壁パイプ2
に挿入したが、透孔な多数形成した棒状の基地に複数の
Nb芯材を挿入し、これを縮径して多芯化した複合線を
作製し、これを第一図C)→■に示す手順と同様な手順
で集合、加工を旋【2て超電導線材を製造するとともで
きる。なお、これまでの説明においては複合線の集合を
1回のみ行う場合について述べたが、複合線の集合は伺
回行っても差し支えない。また、SnメッキとTIメッ
キとはどちらを先に行ってもよく、各メッキを施す方法
は化学メッキ法、真空蒸着法、CvD法等任意でよい。
なお、メッキ層5を形成する第3元素はTiの他にSt
 *Hf *htmZv* In等、Nb3Snの高磁
界域での臨界電流値を向上させるものであれば任意でよ
い。なおNb芯材が埋込まれる基地2.4としては、前
述のようにCuもしくは(:u−8n合金を用いればよ
いが、Nb3Sn生成に当っては、基地2.4′内のS
n量が減少するとSnメッキ層6からSnが補充される
ため、Cu−8n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
焼鈍の回数を少なくするためには、Sn濃度が10wt
%未満、よシ最適にはfwt−以下程度のCu−8n合
金を用いることが望ましい。
またこのCu−8n合金としては小量のPを含有するも
の、すなわちリン青銅を用いることもできる1、 以下にこの発明の実施例を記す。
実施例1 外径1otran、肉厚、2wのSn濃廖: A w 
t %の青銅製のパイプに外径!rjtanのNb@を
挿入し、伸線加工および中間焼鈍を繰返して外径aり簡
の一次複合素線を得た。次に、この−次複合素線をlり
本集合11、外径101m%肉厚0.1W+の6wt%
Snを含有する青銅製のパイプに挿入1−1伸線加工お
よび中間焼鈍を繰返し、外径aり簡の二次複合素線を得
た。さらにこの二次複合素線を67本集合し、これらの
全体を外径ノコ闘、肉厚1jttrmの無酸素銅パイプ
に挿入して、伸線加工および中間焼鈍を繰返して外径が
l10T1になるまで縮径した。
ここでNb芯材の総数はiirり本であυ、また横断面
積のうちCuの占める割合は約iroチである。次いで
上記縮径した線の表面に11μ厚のSnメッキ層を電気
メツキ法によシ形成し、続いて真空蒸着法によ1lTi
メッキ層を形成してメッキ複合線を得た。このメッキ複
合線を分析した結果、パイプの成分はCu −/ J 
W t * S n −Q J W t%Tiとなって
いる。そして、このメッキ複合線と同様な手順で作製さ
れ上記Tiメッキ層の形成のみを省略した@(すなわち
Cu−8nマトリツクス@)と、上記メッキ複合@(す
なわちCu−8n−Tiマトリックス線)とに各々71
tO℃×100時間の拡散熱処理を施してNb5Snも
しくはNbaSn−Tiを生成させ、コ種類の超電導線
材を得た。第1表に各超電導線材の臨界電流特性の測定
結果を示す。
第1表 第7表よシ、この発明の方法を用いて製造した超電導線
材(Cu−8n−Tiマトリックス線)はT1を含まな
い超電導線材(Cu−8nマトリツクス線)よ如も高磁
界域(特に)≠T以上)での特性劣化が少ないことが明
らかである。
■ 発明の具体的効果 以上発明したようにこの発明の方法は、Nb芯材をCu
 −Sn合金基地中に配して複合1g線を作シ、この複
合素線に縮径加工を施した後、その外方にN b 3 
Snの高磁界域の臨界電流値を向上させる第3元素のメ
ッキ層とSnメッキ層とを形成し、この後に拡散熱処理
を施すことKよ如、縮径加工時には第3元素とSnとを
メッキ層状態で保持し、加工の障害にならないようにし
たものであるため、縮径加工が簡単になシ、高磁界域で
高い臨界電流値を有する超電導材を容易に得ることがで
きる。また、Nb3 Snの生成に必要な5nFi基地
中の3nとSnメッキ層のSnとが供給するため、N 
b 3 S nの生成量も充分である。
【図面の簡単な説明】
第1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、従来知られている、磁
界と電流密度との関係を示す線図、第2図はこの発明の
一実施例を段階的に示す説明図である。 1・・・…Nb芯材、2・・・・・・中空パイプr基f
(I+) 、8°・・・・・複合素線、4・・・・・・
中空パイプc基i)、5.・・・・・T;メッキ層、6
・・・・・・8nメッキ層、?・旧・・メッキ複合線。 出願人 工業技術院長 用田裕部 石紘界(T) 第2図 (A) 手続ネ甫装置(方式) %式% 、発明の名称 Nb 33n系超電導線材の製造方法 、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(ほか1名)
1代 ]!lj 人 東京都中央区八重洲2丁目1番5号 昭和59年2月288 (発送日) 1− (1)明細書の第1頁第3行目 rNb a Sn系超電導線材の製造方法(ハ)」とあ
るのを、 rNb 3 Sn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− 83−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 Cu−3n合金の基地中にNb芯材を配置して複合素線
    を作υ、この複合素線に縮径加工を施して所望の径とし
    た後、その複合素線の外方に、Nb38nの高磁界域の
    臨界電流値を向上させるTl。 Si 、 Hf @ A t * Z v e l n
    等のHb、Sn以外の第3元素のメッキ層とSnメッキ
    層とを形成し、続いて拡散熱処理を施してNb 3Sn
    金属間化合物を生成させることを特徴とするNbaSn
    系超電導系材電導線材法。
JP58209746A 1983-11-08 1983-11-08 Nb3Sn系超電導線材の製造方法 Granted JPS60101816A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007509466A (ja) * 2003-10-17 2007-04-12 オックスフォード スーパーコンダクティング テクノロジー Tiソース・ロッドを用いて(Nb,Ti)3Snワイヤを製造するための方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007509466A (ja) * 2003-10-17 2007-04-12 オックスフォード スーパーコンダクティング テクノロジー Tiソース・ロッドを用いて(Nb,Ti)3Snワイヤを製造するための方法
JP4728245B2 (ja) * 2003-10-17 2011-07-20 オックスフォード スーパーコンダクティング テクノロジー Tiソース・ロッドを用いて(Nb,Ti)3Snワイヤを製造するための方法

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