JPS603727B2 - 化合物系中空超電導線の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は化合物系中空超電導線を製造する方法に関し
、より詳しくは中空導体の外面の溝に予め成形された化
合物系の極細多芯超電導線を俵め込んでこれを低融点金
属により中空導体に固定することにより中空超電導線を
製造する方法に関するものである。

周知の如く、超電導磁石に使用される超電導線としては
内部にＨｅ等の冷却媒体の通路を形成した中空超電導線
が適している。

このような中空超電導線の製法としては例えば銅等の良
導電性材料からなる中空パイプの外面に超電導線を巻付
ける方法が知られているが、この方法は比較的加工性が
良好なＮｂＴｉ合金等の合金系超電導線を使用する場合
には適しているが、ＮＱＳｎ、Ｖ３Ｇａ、Ｎｂ３＆等の
金属間化合物系の超電導素線には適用し難い欠点がある
。すなわち金属間化合物系の超電導材料は一般に極めて
脆く、加工性特に延性や展性が悪い為、この金属間化合
物系超電導線を銅製の中空パイプに巻付けた場合、曲げ
応力による特性劣化を招来したり、極端な場合には巻付
けに困難を来たすこともある。そこでこの発明の発明者
等は、超電導線の巻付作業を伴うことなく化合物系中空
超電導線を好適に製造し得る方法を既に特顔昭５１一１
３１２６３〜５号（特開昭５３−５６９９３〜５号）に
おいて提案している。この提案の方法は、第１図に示す
ように、内部に冷却媒体の通路１を形成しかつ外部の４
面に溝２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを形成した銅等の良導電
性材料からなる断面矩形状の中空導体３を用意し、一方
化合物系超電導線となるべき秦線（未だ超電導金属間化
合物が生成されていないもの）を縁組すると共にこれを
前記溝２ａ〜２ｄに適合するような偏平な形状に成形し
た後、これに熱処理を施して金属間化合物を生成させる
ことにより予め形成された極細多芯超電導線４（第２図
参照）を得、しかる後第３図に示すように前記極細多芯
超電導線４を前記各溝２ａ〜２ｄに鼓め込み、半田等の
低融点金属を用いて極細多芯超電導線４を中空導体３に
固定し、これにより中空超電導線５を得る方法である。
この方法では金属間化合物が生成された後の成形作業が
皆無であり、したがって良好な特性の化合物系中空超電
導線を得ることができる。ところで前記提案の方法を実
施するためには、前述の如く中空導体３の外面の溝２ａ
〜２ｄに極細多芯超電導線４を緩め込んでこれを低融点
金属で固定する必要があり、そのためには、中空導体３
の外面の各溝２ａ〜２ｄに極細多芯超電導線４を鞍め込
んだ後、これを半田等の低融点金属の熔融裕中に連続的
に浸潰させる方法が能率的である。

しかるにこのような固定方法として、従来は例えば第４
図に示すように低融点金属格６の水平方向端にポリフッ
化エチレン系樹脂（商品名：テフロン）等の耐熱性およ
び溌水性を有する材料からなるダイス状の絞り器７，７
′を設けておき、４本の極細多芯超電導線を外面の４溝
に鼓め込んだ中空導体３を一方の絞り器７を介して格６
内を水平に走行させ、他方の絞り器７′から格６外へ水
平に引出し、格外のダイス状の絞り器８を通して極細多
芯超電導線を中空導体３に固定する方法が考えられてい
るが、この方法では俗６の入口側および出口側の絞り器
７′，７において低融点金属溶湯が裕内から外部へ漏出
しないよう、極細多芯超電導線を鉄め込んだ中空導体の
外面を強圧しなければならないため、絞り器７′，７を
通過する際に極細多芯超電導線に歪が加わり、特性劣化
を招釆するおそれがある。また一方、第５図に示すよう
に、極細多芯超電導線を外面に鼓め込んだ中空導体３を
低融点金属溶湯の格６に斜め上方から供給し、格６内に
設けられた曲線ガイド９に沿い前記中空導体３を湾曲走
行させて、これを格６の斜め上方に設けられたガイドロ
ール１０を通過させ、極細多芯超電導線を中空導体に固
定する方法も考えられている。この後者の方法では前述
のように曲線ガイド９に沿わせて浴内に浸簿するため前
者の方法ほど大きな歪が極細多芯超電導線に加わること
はない。しかしながら前者および後者のいずれの方法に
おいても、格６から引出された後、低融点金属が凝固す
るまでの間において極細多芯超電導線が中空導体の外面
の溝から浮上がつたり外れたりしてしまえば極細多芯超
電導線を中空導体の溝内に正しく固定することができな
くなるから、低融点金属が凝固する寸前の段階において
極細多芯超電導線を正しく溝内に保持させるため前述の
ようなダイス状の絞り器８またはガイドロール１０等の
保持部材に接触させる必要がある。ところが低融点金属
の凝固前に外部的な保持部材に接触させれば、極細多芯
超電導線の表面の低融点金属が保持部村に付着して極細
多芯超電導線が中空導体の緩から浮上がつたりあるいは
外れたりして保持部材の本来の目的を達成できなくなる
おそれがあり、また中空導体もしくは極細多芯超電導線
が保持部材に固着されて連続走行が困難となったりする
問題があり、したがって前述の各方法は実際にはほとん
ど適用困難であった。この発明は以上のような事情に鑑
みてなされたもので、低融点金属の格から引出された後
低融点金属が凝固するまでの間においてガイドロールま
たは絞り器等の保持部材を外部から接触させずに極細多
芯超電導線を中空導体の構内に保持し得るようになし、
これにより前述の不都合を解消することを目的とするも
のである。すなわちこの発明の製造方法は、中空導体の
外面の溝に予め成形された極細多芯超電導線を鞍合させ
た後にその外面にステンレス紬線等の線条体を巻付けて
極細多芯超電導線を中空導体の溝内に保持させ、しかる
後に低融点金属溶湯の裕内に浸潰し、次いで浴内から引
出された中空導体を前述の如き保持部材に後触させるこ
となく空中走行中において低融点金属を凝固させて前記
極細多芯超電導線を中空導体の溝に固定することを特徴
とするものである。以下この発明の製造方法につき具体
的に説明する。この発明の製造方法において使用される
中空導体は、前述の如く銅、好ましくは無酸素鋼等の良
導電性材料からなるものであり、従来の製法における中
空導体３と同機に第１図に示す如く断面が矩形状となる
よう作られると共に中央部にＨｅ等の冷却媒体の通路１
が形成されかつ外側の４面の内、適当な面（図では４面
）に溝２ａ〜２ｄが形成されている。

またこの溝２ａ〜２ｄに接合する極細多芯超電導線４は
、Ｎ公Ｓｎ、Ｖ３Ｇａ、Ｎ広Ｑ等の化合物系超電導材料
からなるものであり、予め前記溝２ａ〜２ｄに鼓合する
形状に形成されている。この極細多芯超電導線を製造す
る方法は前記提案の特顔昭５１一１３１２６３〜５号に
記載されている方法が適用されるが、これを簡単に説明
すれば、まず少くとも２種の元素からなる超電導金属間
化合物を生成する棒状もしくは線状の複合素線を作る。
この複合秦線は、例えば金属間化合物を生成する少くと
も２種の元素の一方の元素と銅（好ましくは無酸素鋼）
との合金からなる中空管を作り、この中空管内に前記金
属間化合物を生成する他方の元素からなる棒、線状体も
しくは粉末を充填し、これをスェージング、伸線加工等
によって所望の径とし、さらにこれを複数本集東して前
記同様な中空管に挿入し、縞蓬加工を繰返すことによっ
て得られる。あるいはまた、銅（好ましくは無酸素銅）
からなる中空管内に前記一方の元素の棒、線条体または
粉末を充填し、前記同様に縮蓬加工および集合を繰返し
た後、その外面に前記他方の元素からなる被膜を溶融メ
ッキ等によって形成することにより複合素線が得られる
。このようにして得られた複数本の複合秦線を編組し、
次いでこれを前記溝に適合する形状、例えば平角状に成
形し、この後前記各元素から超電導金属間化合物を生成
する温度で熱処理する。斯くすれば予め成形された前記
極細多芯超電導線が得られる。また場合によっては複合
素線を編組しなくても良く、例えば銅（好ましくは無酸
素鋼）からなる中空管内に多数の複合素線を挿入し、こ
れに縮蓬加工および成形加工を施して前記溝に鉄合する
形状に作り、この後前述の熱処理を施すことにより極細
多芯超電導線を得ても良い。しかしてこの発明の方法に
おいては、先ず前述のように予め形成された極細多芯超
電導線４を中空導体３の外面の各溝２ａ〜２ｄに鉄合さ
せ、次いで第５図、第６図に示す如く前記極細多芯超電
導線４が鉄合された中空導体３上に線条体１１を巻付け
る。

このような線条体１１としては、後に使用する低融点金
属溶湯の温度における耐熱性を有しかつ低融点金属と反
応しない材料で作られる。またこの線条体１１としては
一般に細いものが使用し易い。例えばステンレス製の細
線材またはステンレス製の幅狭なテープ等が使用される
。そしてこの線条体１ １は、通常は適当なピッチで開
放螺旋状に巻付けられる。上述のようにして線条体１
１を巻付けて極細多芯超電導線４を中空導体３の溝２ａ
〜２ｄに保持させた後、これをそのまま低融点金属溶湯
の格６に浸溝する。

この低融点金属としては、例えばＳｎ−５％Ａｇ合金、
Ｓｎ、Ｓｎ−Ｐｂ合金、ｌｎ、ｌｎ合金等が使用される
。また格６に浸潰させる方法は、例えば第７図に示すよ
うに格６の上方から鏡斜状に格６内に供給し、格６内に
おいて曲線ガイド９に沿い湾曲走行させて俗６の上方へ
額斜状に引出すようにすれば良い。このように浴６内に
浸潰させることによって中空導体３の溝に沿う極細多芯
超電導線の表面に低融点金属溶湯が附着すると共に前記
極細多芯超電導線の内部の縁組線間に低融点金属溶湯が
浸透し、かつ極細多芯超電導線と溝内面との間の空隙に
も低葛虫点金属落陽が浸透する。

そして前記俗６から引出された後、空中走行中において
低融点金属が凝固することにより極細多芯超電導線が溝
２ａ〜２ｄに強固に固定される。ここでこの発明の方法
においては、浴６から引出された中空導体３には、線条
体１１が巻付けられており、この線条体によって極細多
芯超電導線が溝２ａ〜２ｄ内に保持されている。したが
って格６から引出されてから低融点金属が凝固するまで
の間何等外部的な保持部村で保持させなくとも、極細多
芯超電導線が中空導体の溝から外れたり浮上がつたりす
ることはないから、凝固するまでの間外部的な保持部材
で保持せずに空中を走行させて、空中において低融点金
属を凝固させることができる。なおこのように空中走行
中において凝固させるためには、格６の外部の排出側ガ
イド１２と浴６との間の距離１を充分に大きく設定し、
凝固後に排出側ガイド１２と接触するようになせば良い
。なおまた、前述のような浸漬から凝固までの過程は、
窒素ガス雰囲気等の非酸化性雰囲気で行うことが望まし
いが、大気中であっても実用上支障ない。上述のように
して低融点金属が凝固した後には、中空導体の周囲に巻
回されている線条体１１を取外す。

取外した後には総条体１１が巻付けられてし、た部分の
表面に低融点金属の凹凸が残ることがあるからＬ この
ような凹凸を修正する作業を附加しても良い。この修正
手段としては例えばバーナによって低融点金属の凹凸部
分を溶融させて表面平滑に仕上げたり、あるいは極細多
芯超電導線に歪を加えない程度のロール成型やスキンパ
スを行ったり、さらにはやすり研削を行ったりすれば良
いｏ以下にこの発明の実施例を記す。

実施例 外径６．仇剛×５．仇吻の第１図に示す形状の銅製中空
導体の外面の４溝に、編絶されかつ成形された極細多芯
超電導線を鼓め込んだ後、０．３肋ぐのＳＵＳ３０噂製
のステンレス紬線を１仇舷ピッチで螺旋状に巻付け、Ｓ
ｎ−５％Ａｇ合金溶湯の裕中に第７図に示す如き曲線ガ
イドに沿わせながら浸潰し、格から引出しして空中を走
行している間に前記合金溶湯を凝固させた。

しかる後、前記ステンレス紬線を取外し、加熱源を備え
たロールを通過させて前記ステンレス紬線跡の低融点金
属の盛り上がり部分を平滑にした。この実施例により得
られた中空超電導線は、極細多芯超電導線の特性劣化を
生ずることなく、良好な超電導特性を有していた。

前述の説明で明らかなようにこの発明の方法によれば予
め成形された極細多芯超電導線に歪を加えることなくこ
れを中空導体に固定することができるため、良好な特性
の中空超電導線を得ることができ、しかも低融点金属の
浴に浸潰されてから低融点金属が凝固するまでの間外部
的な保持部材に接触させずに極細多芯超電導線を中空導
体の溝内に正しく保持することができ、したがって外部
的な保持部材に極細多芯超電導線が付着して逆に極細多
芯超電導線が中空導体から外れてしまったりあるいは極
細多芯超電導線もしくは中空導体が外部的な保持部材に
固着して連続作業に支障を来たすような事態が発生する
ことを防止できるから、化合物系中空超電導線を実際に
高能率で連続製造し得る顕著な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は中空導体の一例を示す切欠斜視図、第２図は極
細多芯超電導線の一例を示す切欠斜視図、第３図は第１
図の中空導体と第２図の極細多芯超電導線とからなる中
空超電導線を示す功欠斜視図、第４図および第５図はそ
れぞれ従来の化合物系中空超電導線の製法を示す説明図
、第６図はこの発明の方法に従って線条体を巻付けた状
態の切欠斜視図、第７図はこの発明の方法を説明するた
めの略解図である。 １・・・・・・冷却媒体の通路、２ａ〜２ｄ・・・・・
・溝、３…・・・中空導体、４・・…・極細多芯超電導
線、６・・・・・・低融点金属溶湯の格、１ １・・・
・・・線条体。 第１図第２図 Ｆ第３図 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 外面に溝が形成された良導電性材料からなる中空導
   体の前記溝に予め形成された極細多芯超電導線を嵌合さ
   せた後、前記中空導体の外周上に線条体を巻付けながら
   低融点金属溶湯の浴内に浸漬し、次いで浴内から引出さ
   れた前記中空導体が空中を走行している間に低融点金属
   を凝固させて前記超電導を中空導体に固定するようにし
   たことを特徴とする化合物系中空超電導線の製造方法。