JPS61199060A - Ｎｂ↓３Ｓｎ拡散線材の製造法 - 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】 産業上の利用分野 本発明はＮｂ３Ｓｎ拡散線材、ことに強磁界発生用に適
するＮｂ３　Ｓｎ拡散線材の製造法に関する。

従来技術 Ｎｂ３Ｓｎ化合物超電導線材は、従来のＮｂ　−Ｔｉ系
合金線材と比較して超電導特性が優れており、核融合装
置などに必要なＪＯＴ以上の強磁界を発生させる上で最
も実用性のある超電導材料の１つとして知られている。

超電導の応用として、核融合炉用、高エネルギー物理用
、エネルギー貯蔵用等の大型強磁界マグネットの需要が
最近共々増大しており、そのためＮｂ３Ｓｎ線材の超電
導特性の改善には大きな関心が寄せられている。マグネ
ットの発生磁界を上げるためには、上部臨界磁界ＨＣ２
（以下Ｈｃ２と記載する）を高め、高磁界中の臨界電流
密度Ｊｃ　（以下Ｊｃと記載する）を増加させることが
不可欠である。なお、Ｊｃは実際に磁界中で測定される
臨界電流値Ｉｃを超電導体の断面積で除して求められる
。

従来、Ｎｂ３Ｓｎ拡散線材の製造法として（１）Ｎｂの
下地線またはテープを加熱溶融したｓｎ浴中金通過させ
、これを熱処理して表面にＮｂ５Ｓ　ｎ化合物層を生成
させる方法が知られている。

しかし、この方法で作られたＮｂ５Ｓｎ化合物線材の磁
界中のＪｃ特性は１５Ｔ以上で急速に低下するので、１
５Ｔ以上の磁界を発生し得る超電導マグネットは作り難
い欠点があった。また、（２）Ｎｂ芯をＣｕ　−Ｓｎ合
金中に埋め込んだ後、線材またはテープに加工する等の
複合線材を作り、これを加熱処理してＮｂ３Ｓｎ化合物
層を生成させる方法も知られている。

しかし、この方法により得られる線材は、超電導性を持
たない余分の部分を持つため、線材全断面積当りのＪｃ
としては低い値となる欠点があった。

発明の目的 本発明は従来の方法の欠点をなくしようとするものであ
り、その目的はＩｃ２が高く、また高磁界中のＩｃ及び
Ｊｃの優れたＮｂ３Ｓｎ拡散線材を製造する方法を提供
するにある。

発明の構成 本発明者らは前記目的を達成するため鋭意研究の結果、
純ニオブまたはニオブ基合金の下地線捷たはテープを６
００〜１２００Ｃに加熱溶融した錫、または錫基合金浴
中を通過させ、これを８００〜１０００Ｃで熱処理して
表面にＮｂ３Ｓｎ化合物層を生成させる方法忙おいて、
Ｎｂ下地線またはテープか、浴のいずれか一方あるいは
両方に一定量のＴｉを含有させると、Ｎｂ３Ｓｎ化合物
層の層厚を増大し、Ｉｃ２を大巾に増大することを見い
出した。また、Ｎｂ３Ｓｎ化合物層の層厚を増大させる
ことにより全磁界中でのＩｃを増大し、更にＩｃ２の増
大により強磁界中でのＩｃ及びＪｃを著しく増大し得る
ことを究明した。この知見に基き、本発明を完成した。

本発明の要旨は、純ニオブまたはニオブ基合金の下地線
またはテープを６００〜１２００　Ｃに加熱溶融した錫
または錫基合金浴生金通過させ、これを８００〜１００
ＯＣで熱処理して表面にＮｂ３Ｓｎ化合物層を生成させ
る方法釦おいて、下地線−！斧はテープ、浴の両方ある
いはいずれか一方にＯ，ｔ〜３０原子係のチタンを含有
せしめること及び、必要に応じて浴に更に０．１〜３ｏ
原子係ｏ　Ｐｂ　（ｍ）、Ｉｎ　（インジウムンを加え
ることを特徴とするＮｂ３Ｓｎ拡散線材の製造法にある
。

本発明において用いるニオブ合金としては、Ｔｉを０．
１〜３０原子％固溶させたものを使用すのＩｃ２を大巾
に増加させる作用効果を奏する。

そしてこのＮｌ）、３　Ｓｎ化合物層の増大は線材の臨
界電流Ｉｃを著しく増大させ、またＩｃ２の増加は線材
の強磁界でのＩｃ及びＪｃを著しく増加させる。

Ｔｉの量が（ＩＩ原子係より少ない場合はＴｉの添加効
果が殆んど得られず、３０原子係を超えると１１Ｃ２が
かえって低下し、またＮｂ　−Ｔｉ合金下地の加工性も
多少低下する。

浴を形成する錫基合金としては、ニオブ合金と同様に、
Ｔｉを０．１〜３０原子係を、更に必要に応じ０．１〜
３０原子係のｐｂ、Ｉｎを固溶させたものを使用する。

錫浴への償の固溶は前述のニオブの項に述べ念と同様の
作用効果を奏する。その固溶量も０．１〜３０原子係の
範囲であることが１（ｃ２への影響として前記理由と同
じ理由で必要である。

また、Ｔｉの固溶は下地線またはテープ、浴のいずれか
一方であればよく、あるいは両方であってもよい。

Ｔｉの固溶と共忙、ｐｂ、Ｉｎを固溶させると、約１５
Ｔ以上の強磁界中での線材のｒｅを更に改善する。しか
し、その反面Ｎｂ３８ｎ化合物層の生成速度を低下させ
、またＮｂ３Ｓｎ化合物の結晶粒を粗大化させるため、
約１３Ｔより低い磁界中でのＩｃは低下させ、また１３
〜１５Ｔの磁界領域でのＩｃは増加させない。

ｐｂ、Ｉｎの固溶量はいずれも０．１〜３０原子係であ
ることが好ましい。０．１原子係未満ではその効果が殆
んど得られず３０原子係を超えるとＮｂ。

Ｓｎ化合物層の生成を阻害する。

浴の温度は６００〜１２００　Ｃであることが必要であ
る。該温度が６００　ｒ：より低いとＳｎの塗布が不均
一となり、１２００　Ｃを超えると、Ｎｂが浴にとけて
浴組成を変化させ超電導特性を低下させる。

純ニオブまたはニオブ基合金の下地線またはテープを錫
浴中を通過させた後、８００〜１１００Ｃで１分〜２０
０時間熱処理する。これにより下地線またはテープの表
面に連続したＮｂ３Ｓｎ化合物層が生成される。熱処理
温度が８００Ｃより低いとＮｂ３　Ｓｎ化合物層が生成
されず、１１００　Ｃを超えるとＮｂ３　Ｓｎ化合物の
結晶粒が粗大化して超電導特性を低下させる。また熱処
理時間が１分間より短いとＮｂ３Ｓｎ化合物層が生成さ
れず、２００時間を超えるとＮｂ３Ｓｎ化合物の結晶粒
が粗大化して超電導特性を低下させるので、前記範囲で
あることが必要である。

実施例 純Ｎｂ及びＮｌ）に５原子幅のＴｉを配合した素材を、
それぞれアルゴン雰囲気中でアーク溶解炉で溶解１２、
ロール加工によって峨３鵡、厚さ７０細のテープを作っ
た。これらのテープを第１表に示す組成のＳｎｎ温浴温
度９５０Ｃ）中をそれぞれ通過させ、そのテープ表面に
ＳｎまたばＳｎ基合金を塗布し７た。

このテープからそｎぞれ長さ５ｃｒｎの試料を切り取り
、アルゴンカス雰囲気中で９５０Ｃで１０時間熱処理を
施した。

第　　１　　表 但し、試料番号１は比較例を示す。また、組成は原子％
で示す。

＠１図及び第２図は、第１表に示す試料番号の試料から
得られた線材の磁界中でのＨ−Ｉｃ曲線（磁界−臨界電
流曲線）の液体ヘリウム中（４，２Ｋ）における測定結
果を示す。なお、試料番号と曲線番号とはそれぞれ対応
する。

第１図及び第２図から明らかなように、ＮｂにＴｉを固
溶させたものを下地として用いた線材（５〜８）は純Ｎ
ｂを下地として用いた線材（１〜４）Ｋ比べてＩｃが一
般に増大することがわかる。寸たＳｎ浴中にＴｉ、Ｐｂ
、Ｉｎを加えた線材（２〜４）は線材１（Ｔｉ、Ｐｂ、
Ｉｎを下地線またはテープ、錫浴のいずれにも加えない
）に比べて、また６〜８け５に比べて約１０Ｔ以上での
Ｉｃの減少が少なくなっていることがわかる。

さらに、Ｎｂ下地、Ｓｎ浴中にＴｉを添加すると同時に
Ｓｎ浴中にＰｂまたはＩｎを添加して得られた線材（４
及び８）では、ＴｉとｐｂまたはＩｎの両者の作用によ
り強磁界中でのＩｃが著しく改善されていることがわか
る。

Ｎｂ下地にＴｉを添加１１、Ｓｎ浴にＴｉ　、　Ｐｂ、
Ｉｎを添加した線材は１７Ｔ以上の強磁界を発生するマ
グネットでの使用に十分耐え得るものである。

発明の効果 本発明の方法によって得られるＮｂ３　Ｓ　ｎ拡散線材
は、Ｔｉ及びＰｂ、Ｉｎを添加しないそれに比べて、上
部臨界磁界Ｈｃ２が高く、強磁界中の臨界電流Ｉｃ及び
臨界電流密度Ｊｃが著り、　＜改善されたものとなる。

これにより発生磁界が１７Ｔ以上の超電導マグネット用
線材として使用し得る。また、下地線またはテープの塑
性加工も容易である等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

＠１図及び第２図は第１表に示す組成により得られたＮ
ｂ３Ｓｎ超電導線材の液体ヘリウム中（４，２Ｋ）での
磁界による臨界電流の変化を示す図である。曲＃ｉ！１
は比較例、２〜８の曲線は本発明の方法による線材の場
合である。 筈　／　　図 不備　　８　　（Ｔ　） 第　２　回 石舷界（Ｔ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）純ニオブまたはニオブ基合金の下地線またはテープ
   を６００〜１２００℃に加熱溶融した錫または錫基合金
   浴中を通過させ、これを８００〜１０００℃で熱処理し
   て表面にＮｂ＿３Ｓｎ化合物層を生成させる方法におい
   て、下地線またはテープ、浴の両方あるいはいずれか一
   方に０．１〜３０原子％のチタンを含有せしめることを
   特徴とするＮｂ＿３Ｓｎ拡散線材の製造法。 ２）下地線またはテープ、浴の両方あるいはいずれか一
   方に０．１〜３０原子％のチタンを加えると同時に、更
   に０．１〜３０原子％の鉛あるいはインジウムをＳｎ浴
   に加えることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   Ｎｂ＿３Ｓｎ拡散線材の製造法。