JPH01259601A - 超電導キャビティの製造方法 - Google Patents

超電導キャビティの製造方法

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JPH01259601A
JPH01259601A JP63087794A JP8779488A JPH01259601A JP H01259601 A JPH01259601 A JP H01259601A JP 63087794 A JP63087794 A JP 63087794A JP 8779488 A JP8779488 A JP 8779488A JP H01259601 A JPH01259601 A JP H01259601A
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JP
Japan
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mold material
superconducting
layer
thin film
thermally conductive
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Application number
JP63087794A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Otani
哲也 大谷
Masahiko Okuda
正彦 奥田
Takafusa Suzuki
鈴木 隆房
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NOMURA TOKIN KK
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
NOMURA TOKIN KK
Kobe Steel Ltd
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (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】 (産業上の利用分野) この発明は、超電導キャビデイ(超電導加速空洞)など
の、内面に超電導性簿膜層を有する容器の%ノ告fj法
にtill するものである。
〔従来の技術〕
従来、Xr3電導キャビティの製造方法としては、例え
ば特開昭62−181508月公+f1T″開示された
ものが知られている。これ【よ、第5図に示すようにア
ルミニウム合金型aの外表面すを鏡面仕上げし、この外
表面すに、まず水素透過防止金属層Cを設け、この水素
透過防止金属層Cの外表面にNbまたは超電導性金属間
化合物の層dを密着形成し、さらにこの層dの外表面に
熱伝導性の良い金In層Cと強化被覆層rとを設り、こ
の復、上記アルミニウム合金型aと水素透過防止金属層
Cとを溶解除去し、これによって内表面にNbまL二は
超電)り竹金屈闇化合物からなる超電導+1薄膜槽層(
1を右するM!4電導キ17ビーiイを製造するしの−
(゛ある。
(発明が解決しJzうとする課題) 上記従来の製造方法において髪よ、アルミニウム合金型
aの外表面すに、水素透過防止金属層Cと、超電導性薄
膜層dと、熱伝導性金属層eと、強化被覆層「とを!l
いに手合Uて順次密査形成しなりればならず、比較的多
くの王敢がかかる。
また超1導14簿摸層(1が形成された状態でアルミニ
ウム合金型2)の溶解を行うtこめに、この溶解時に発
生する水素による上記超電導性薄膜層dの脆化を防止す
る必要があり、このため水糸透過防止金属層Cを形成す
る必要がある。したがってアルミニウム合金型aの溶解
除去とともに、この水素透過防止金属層Cの溶解除去も
行う必要が生じ、工数を増加させコストの増加要因とな
っている。
また強化被覆層fの形成は、一般に電鋳により行なわれ
るが、この電鋳においては水素成分が残留するために、
この水素が超電導性薄膜層dに入り込まないように、こ
の強化被覆層fと超ffi導性111膜層dとの間に熱
伝導性金属層eを形成する必要が生じている。これによ
って工数が増加することになるうえに、上記熱伝導性金
属層er:は水素混入防止能が十分ではなく上記水素成
分が超″ffi導性11膜層dに入り込むおそれがある
。この場合、水素成分が超電導性薄膜層dに入り込むと
、上記超電導性薄膜W4dの熱伝導率が低下するととも
に、超電導特性が大幅に劣化することになる。
この発明は、このような従来の問題を解決するためにな
されたものであり、超電導特性の劣化をル′「実に防止
づることができ、しかも作業工数を低減して製造コスト
の低減化に奇5Jることができる超電導キャビティの製
造方法を提供することを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、この発明の超電導キ11ビ
ティの製造方法ではアルミニウム合金製の型材の外表面
を鏡面仕上げした後に、この型材の外表面を熱伝導性の
良い金属材料で被覆することにより上記型材の外表面形
状と同一の内&面形状を右ザる熱伝導性被覆層を形成し
、この後、上記型材のみを溶解除去し、熱伝導性被覆層
の内表面に超電導性薄膜を密着形成するように構成した
(作用〕 上記構成によれば、超電導性薄膜層の形成を最終工程で
行っているので・、従来の製造方法における強化被覆層
形成時に残留する水素やアルミニウム合金製型材の溶解
時に発生する水素などが上記超電導性薄膜に混入するこ
とはなく、これにより11電導特性の劣化を防止するこ
とができる。
また型材の外表面は鏡面仕上げされるので、熱伝導性液
i層の内表面も上記型材の外表面と同様に鏡面となり、
このため熱伝導性被覆層の内表面に被覆する超電導性薄
膜は均一かつ平滑に形成することができる。
しかも、従来の製造方法と比べて工程数を少なくするこ
とができるので、製造コストの低減化を図ることができ
る。
〔実施例〕
第1図において、超電導キャビティの製造方法は型材1
の外表面仕上げ工程P1と、を記型材1の外表面への熱
伝導性被覆煕形成工程P2と、型材1の溶解除去工程P
3と、超電導性薄膜層形成工程P4とから基本構成され
ている。
上記型材1は中央部に大径部11、両端部に細径部12
を有する筒状容置で、アルミニウム合金によって一体に
成形されている。この型材1は第2図に示す方法または
第3図に示す方法によって成形される。第2図に示す第
1の方法は、焼鈍したアルミニウム合金管(シームレス
管)10aの両端部を元の直径りに対して60〜70%
の絞り加工を行うことにより細径部12を形成しく絞り
■稈Pa1)、つぎに中央部の未絞り部13を元の直径
りに対して120%の拡管加工を行うことにより大径部
11を形成する(拡管工程Pa2)ものである。1記拡
管加工は、拡管用精密型21を用い、未絞り部13に内
圧として液圧(例えば20〜30Kg/cjの油圧)を
作用させることにより行う。
第3図に示す第2の方法は、焼鈍したアルミニウム合金
管(シームレス管)10bの一端を絞り、他端を精密型
22を用いて拡径することにより半、切り型1bを形成
しく半割り型成形工程Pb1)、つぎに一対の半割り型
1bをその大径部11で例えばTIG溶接もしくは電子
ビーム溶接によりひいに接合する(溶接工程Pb2)こ
とにより、所定形状の型材1を形成Jるもの−Cある。
これによって細径部12の外径(1に対する太径部11
の外径Daの比率である絞り比(Da/d)が比較的大
きい値(例えば1.8より大きい(fl)となるような
形状の型材1であっても確実に成形することができる。
上記第2の方法において多連型の型材を成形するには、
第4図に示すように精密型24を用いて素材の両端を拡
径することにより中間型1Cを成形すればよい。1もし
くは複数個の中間型1Cの両側端に半割り型1bをTI
G溶接などにより接合すれば細径部12と太径部11と
が交互に連続する所望の多連型の型材を成形することが
できる。
なお、第2図、第3図および第4図において23はコテ
を示す。また素材としてはシームレス管の他に板材を管
状に成形したものを用いることもできる。
外表面仕上げ工程P1では、パフ研磨または電解研磨を
行うことにより型材1の外表面14が0゜5μmRz(
十点平均粗さ)程度以上に鏡面仕上げされる。
熱伝導性被覆層形成工程P2では、電鋳型として上記型
材1、電鋳金属として熱伝導性の良い例えばCu(銅)
をそれぞれ用い、上記型材1の外表面14にCuからな
る熱伝導性被覆層3が電鋳を利用して密着形成される。
この’、vuに用いる電解液としては、硫酸銅浴、ピロ
リン酸銅浴、ホウフッ化銅浴、シアン化銅浴、スルファ
ミンPIt銅浴もしくはアルカンスルホン銅浴などを利
用することができるが、なかでも硫酸銅浴ムしくはピロ
リン酸銅浴が好ましい。この+il!i酸銅浴の場合に
は、均一な肉厚の層を形成するために例えば60〜20
0g/UのrAM銅(CuSO4   ・ 5820)
   、  70  〜 220  g /u  の 
硫 酸(ト12 804 )およヒ30 〜1 001
#/Q(7)塩素からなる組成を有するものが用いられ
、なかでも100〜180g/aの’GA M銅( C
u S 04 ・5H20) 、1 00〜160g/
QのIi!を酸(H2 S04 )および35〜85■
/gの塩素からなる組成を有するものが好ましく、これ
を20〜40℃の浴温で?n電流密度1〜4A/dm2
に設定して電鋳が行われる。なお添加剤については平滑
なめっきが1qられる必要最小限のmを加える。
またピロリン酸銅浴の場合には、例えば60〜1109
/Qのどロリン酸銅、200〜4009/Qのどロリン
酸カリウム、1〜611Q/Qのアン[ニア溶液(28
重a%濃度)、0〜15g/Qの硝酸カリウムおよび適
量の光沢剤からなる組成を有するものを用い、この電解
液をPM比(P2 07 /CLI >が6.0〜8.
0、ptlが8.0〜9.0、液温が50〜60℃とな
るように設定し、電流密度を1〜6 A / da2に
設定して電鋳が行われる。
なお上記電鋳においては、まず亜鉛防換法により型材1
の表面に亜鉛置換膜を形成してから行うことが望ましい
。これにより熱伝導性被覆層3と型材1との密着性を向
上させることができる。ただし上記硫Ma4浴の場合に
は、その硫酸銅浴が強酸性であるために、ピロリン酸銅
浴やシアン化銅浴により上記亜鉛置換膜をあらかじめ銅
で被覆してJ3<ことが望ましい。ピロリン酸銅浴の場
合には亜鉛置換後ただちに電鋳に移行すればよい。
上記熱伝導性被覆層形成工程P2によって、型材1の外
表面形状と同じ内表面形状を有する熱伝導性液?ilW
3が形成される。これとともに、この熱伝導性被覆層3
は鏡面仕上げされた型材1の外表面14に密着形成され
、その鏡面が境界面である上記熱伝導性m1層3の内表
面31に転写されるので、これにより熱伝導性被11層
3の内表面31を型材1の外表面14と同様に0.5μ
raRz稈度以上の鏡面に形成することができる。
溶解除去工程P3では、アルミニウム合金製の型441
のみが酸またはアルカリを用いて化学的に溶解除去され
、これによりCu製の熱伝導性被覆層3からなるセル3
aが残る。この溶解に用いられる酸としては例えば塩M
などの非酸化性酸、アルカリとしては例えば水酸化ナト
リウム4【どの水酸化アルカリが好ましく、これらを用
いることにより熱伝導性被覆層3の銅が溶解されたり内
表面31が粗化されたりするのを防止することができ、
上記内表面31の鏡面精度を維持することができる。な
お、上記酸もしくはアルカリによる溶解に際し、銅の腐
食抑制剤(インヒビター)を必要に応じて使用すればよ
い。
この溶解除去工程1つ3の(す、上記セル3aをほぼ3
00℃より低い温度で真空アニールすることによって脱
水素処理し、洗浄、乾燥して超電導性薄膜層形成][程
1〕4の下準備を行う。なお、この段階でセル3aの内
表面31を電解1IIIIP!により再仕上げするよう
にしてもよい。
超電導性薄膜層形成11flP4 ぐ(よ、上記セル3
aの内表面31にNb  <ニオブ)、Nb3Sn、N
b7i もしくは超電導性金属間化合物からなる超電導
性薄膜4が形成される。この超電導性薄膜4tよ、Nb
などの超電導性材料の融点が比較的高いためにPVD法
(物理的蒸気凝縮法)もしくはCV l)法(化学的蒸
気凝縮法)によって形成される。十記PVD法にはスパ
ッタリング、真空蒸着もしくはイオンブレーティングな
どの方法がある。
例えばスパッタリング法を適用して上記超電導性薄膜層
4を形成するには、上記セル3a内を1Q−2〜10 
’ Torrの真空状態に保持し、このセル3a内にタ
ーゲットとしてNbを入れ、高周波らしくは直流電源に
より300〜2000Vの電圧をか1J(Nbからのス
パックを丘/トさせ、このNb原j″−をけル351の
内に面31に付着させればよい。さらに磁石を(71I
IIするマグネ1〜1−lレスバッタ法らあり、この方
法を採用4にとにJ、リスバッタ率を高めることがぐき
る。
上記超電導性薄膜層4の形成によって超電導Vセビrイ
を形成することができ、この超電導性薄膜層4【ま鏡面
に形成されたセル3aの内表面に被覆されるために、平
滑て・、かつ均一に形成することかぐきる。。
なお、超電導性薄膜層4を形成した後、この薄膜層4に
酸化被膜が生じる呪合がある。この醇化股を除去するに
は酸化、研磨(オキシポリッシュ)処11i!を行えば
よい。このAI=シボリツシュ処理ト1酸化王稈とrt
llc工稈とか工程り、酸化工程は例えばアンしニア溶
液などのアルカリ溶液を用いて電解処理するもので、こ
れにより上記、祷膜層4の表面には強制的に酸化被膜が
形成される。上記゛市YH処理において、アンモニア溶
液は1〜28重11%、好ましくは5 =−10小間%
の濃度のものが゛ヤ温で用いられ、電流密度が0.1〜
5111A/Cl11の定電流モードで電圧100Vを
上限として処理を行う。
+jl磨工程では例えば5〜46Φ通%111度のフッ
酸により室温で上記酸化工程で形成した酸化被膜が溶解
除去される。これによりF記aり膜層4の表面を清浄に
することができる。なお、このオキシボリッジ1処理は
、1回だりでなく必要に応じて数回繰返して行ってbJ
、い。
また上記超電導性7a膜4の形成は最終工程で行4tわ
れるために、熱伝導性被覆層形成工程P2やアルミニウ
ム合金製型材1の溶解除去り稈P3において発生する水
素などの不純物が超電導性薄膜層4に混入すること(ま
なく、これによって十記超電導竹薄模4の超を導特竹の
劣化を確実に防止することができる1、シたがって上記
超電導性薄膜4を素材であるNbなどと同じ超′¥導特
性を発揮さけることがでさ“る9、 これとともに、超電導性薄膜4の形成を最終工程で行う
ようにしIζために、第5図に示す従来の製)前方法に
16いて超電導性薄膜dへの水素混入防11−のために
形成される水素透過防止金属層Cと、熱伝導性金属層e
との形成工程を省略−1にとができ、これにより製造]
ス1−の低減を図ることがぐきろ。
(fl明の効果〕 この発明の超電導キャビティの¥J造方法によれば、1
召1t8性簿膜層の形成を最終工程で行っているので、
従来の製造方法にお【ノる熱伝導性被覆H,5形成11
′iに残留づる水素やアルミニウム合金’M ’V+ 
?4の溶解口1に発生する水素などが「2超電導+QI
’+す“漠に混入りることtよなく、これにより超1)
(榔1?1ヤ1の劣化を確実に防llりることかできる
また■1Hの外表面1.1鏡面仕上げされるのぐ、熱伝
導性被覆層の内表面し−1−開型(Aの外人面と同様に
鏡面となり、このtこめ熱伝導性被覆層の内ん而に被覆
する超電導性薄膜は均一かつ平滑に形成・)ることがで
きる。
しかし、従来の製造Ij法と比べで■稈数を少%り1す
ることができるので、製造−」ス[〜の低減1ヒにも寄
与・Jることがでさろ。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例の装)2!h法を示IJ斯面
説明図、第2図tよ型材の成形方法を示す説明図、第3
図は型材の伯の成形方法を丞り一説明図、第4図は第3
図の成形方法ににる多連型の型材の成形方法を示り一説
明図、第5図は従来の製造方法を承U’ tr′i而説
明面である。 1・・・(tソ材、3・・・熱伝導M被覆hη、4・・
・超電導性薄膜層、14・・・型材の外表面。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、アルミニウム合金製の型材の外表面を鏡面仕上げし
    た後に、この型材の外表面を熱伝導性の良い金属材料で
    被覆することにより上記型材の外表面形状と同一の内表
    面形状を有する熱伝導性被覆層を形成し、この後、上記
    型材のみを溶解除去し、熱伝導性被覆層の内表面に超電
    導性薄膜を密着形成することを特徴とする超電導キャビ
    ティの製造方法。
JP63087794A 1988-04-08 1988-04-08 超電導キャビティの製造方法 Pending JPH01259601A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992013434A1 (fr) * 1991-01-24 1992-08-06 The Furukawa Electric Co., Ltd. Conduit d'acceleration supraconducteur

Cited By (2)

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WO1992013434A1 (fr) * 1991-01-24 1992-08-06 The Furukawa Electric Co., Ltd. Conduit d'acceleration supraconducteur
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