JPH02429B2 - - Google Patents

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JPH02429B2
JPH02429B2 JP1142181A JP1142181A JPH02429B2 JP H02429 B2 JPH02429 B2 JP H02429B2 JP 1142181 A JP1142181 A JP 1142181A JP 1142181 A JP1142181 A JP 1142181A JP H02429 B2 JPH02429 B2 JP H02429B2
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tape
alloy
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compound superconductor
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JP1142181A
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JPS57126929A (en
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Mitsuyuki Imaizumi
Kyoshi Yoshizaki
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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【発明の詳細な説明】 本発明はNb3Sn系又はV3Ga系化合物超電導体
の製造方法に関する。
従来から、Nb3Sn又はV3GaをCuなどの常電導
金属中に埋設して成る化合物系超電導体が実用化
されている。これらの超電導体、例えばNb3Snは
ブロンズ法と呼ばれている方法にて製造されてい
る。即ち、このブロンズ法とはSnの重量比が13.5
%以下のCu−Sn合金から成るビレツトに多数の
貫通孔を穿設し、この貫通孔にNb棒を挿入し、
その後ビレツトに押出し、引抜き等の成形加工及
び熱処理を施こすことによりNbとCu−Sn合金の
界面にNb3Sn層を形成する方法である。
かかる製造方法はビレツトサイズに応じて大形
の線材を製造することができる長所を有するが、
Cu−Sn合金のSn濃度が高くなるに従つて該合金
に偏析が生じ易く、しかも高温の金属間化合物で
あるCu4Sn化合物を析出してしまうためビレツト
が不均質になり、かつ加工性も低下するという短
所を有する。このため、この製造方法においては
実際には加工性、均質性などを考慮してSn濃度
が10%以下のCu−Sn合金を用いざるを得ず、こ
のようにSn濃度が低い場合には熱処理時にNb棒
の約25%以下が反応するだけであり、従つて生成
されるNb3Sn層が小なく、電流特性の優れた超電
導体を得ることができなかつた。
本発明はSn又はGa濃度が10%以上であつても
加工性、均質性を損なうことなく、しかも電流特
性の優れた化合物超電導体の製造方法を提供する
ことを目的とする。
即ち、本発明は、Sn又はGa濃度が重量比にお
いて10〜30%であるCu−Sn系又はCu−Ga系の溶
湯を、不活性ガスを介して噴射することにより
Cu−Sn系又はCu−Ga系合金を作成し、この得ら
れたCu−Sn系又はCu−Ga系合金に、Nb系又は
V系金属及びCu−Sn系又はCu−Ga系若しくは
Cu系金属容器内に収容し、該金属容器に断面縮
小加工及び熱処理を施こしてNb3Sn系又はV3Ga
系化合物を生成することを特徴とする化合物超電
導体の製造方法及び該方法により得た化合物超電
導体である。
以下、本発明の実施例態様を説明する。
第1図には本発明の実施態様に用られる坩堝1
が示され、この坩堝1の下部には下方に吹出口2
Aを有する円筒状の吹出部2が設けられている。
そして、この坩堝1にはその略半部と吹出部2を
覆つた状態でガス供給筒4が取付けられており、
このガス供給筒4は側壁にガス供給口4Bが、又
下部に吹出口2Aと整合し下方に開口するガス噴
射口4Aが設けられている。ガス噴射口4Aの下
方には第1図において時計方向に高速回転する高
速回転ロール5が配されている。
先ずSn重量比が20%であるCu−Sn溶湯3を作
成し、この溶湯3を上記坩堝1に注ぐと共に、ガ
ス供給筒4内に供給口4Bを介して不活性ガス、
例えばアルゴンガス7を高圧で供給し、前記溶湯
3を吹出口2A及びガス噴射口4Aから高速回転
ロール5上に噴射し急冷する。このように溶湯3
をロール5上に噴射した場合Sn重量比が20%で
あるCu−Sn合金テープ6を得ることができる。
本実施例では幅20mm、厚さ80μmのCu−Sn合金テ
ープ6を作成した。
得られた合金テープ6を複数のNbテープを介
して積層し、即ち、例えば第2図に示すように、
合金テープ6二枚でNbテープ8をサンドイツチ
状に挾んだ状態で30層積層し、この積層体を、内
側寸法が8mm、幅21mm、肉厚0.3mmのNb管9と内
側寸法が高さ9mm、幅22mm、肉厚2.5mmのCu管1
0とから構成したCu−Nb複合管11内に配設す
る。そして、このCu−Nb複合管11に圧延加工
と軟化焼鈍処理を繰返して施こし、厚さ0.35mmの
テープを作成し、更にこのテープに680℃で100時
間熱処理を施こしてNbテープ8の表面にNb3Sn
を形成し、Nb3Sn化合物超電導体を作成し得るも
のである。
このNb3Sn化合物超電導体に4.2Kでバイアス
磁場を加えてその臨界電流特性を測定したとこ
ろ、第3図に示す特性曲線Aを得ることができ
た。尚、比較のために従来の製造方法により作成
したNb3Sn化合物超電導体の臨界電流特性を曲線
Bにて示す。この第3図から明らかなように、本
発明方法により作成したNb3Sn化合物超電導体は
優れた超電導特性を有することが判る。
実施例 2 上記実施態様にて用いた装置により、重量比に
おいてGaが25%のCu−Ga合金テープ(幅20mm、
厚さ80μm)を作成し、この合金テープ2枚にて
幅20mm、厚さ80μmのVテープを挾んだ状態で28
層積層し、この積層体を、内側寸法が高さ8mm、
幅21mm、肉厚0.3mmのTa管と内側寸法が高さ9
mm、幅22mm、肉厚2.5mmのCu管とから構成したCu
−Ta複合管内に配置し、上記実施例態様と同様
に圧延加工と軟化焼鈍処理を繰返して施こし厚さ
0.35mmのテープを作成した。得られたテープに
600℃で80時間熱処理を施こしてVテープの表面
にV3Gaを形成し、V3Ga化合物超電導体を作成
した。
得られたV3Ga化合物超電導体の臨界電流特性
を上記実施例1と同一条件にて測定したところ、
極めて良好な超電導特性を示した。
実施例 3 上記実施態様と同様にして、重量比において
Snが30%で幅及び厚さがそれぞれ30mmと100μm
のCu−Sn合金テープを作成し、この合金テープ
を、直径1.8mmのNb−1wt0/oZr棒に螺旋状に巻
き付け、直径2.8mmの複合棒を得た。次にこの複
合棒約470本を、外径72mm、内経68mmの拡散障壁
として用いられるTaパイプを内側に有する外径
80mm、内径72mm、長さ200mmの純Cu製容器内に詰
め込むことにより複合ビレツトを形成し、このビ
レツトの一端を電子ビーム溶接にて密封した後
600℃にて熱間押出を行ない外径16mmの線状体を
得た。そして、この線状体に冷間伸線と中間の焼
鈍熱処理を多数回繰返して施こし、最終的に線径
が0.2mmの線材を形成し、この線材に650℃で50時
間熱処理を施こすことにより複合多心Nb3Sn化合
物素線を作成した。
この化合物素線に4・2Kでバイアス磁場を加
えその臨界電流特性を測定したところ、極めて良
好な超電導特性を示した。
実施例 4 第4図には他の実施態様装置が示され、図中
1′は坩堝を示している。この坩堝1′はその下部
に吹出口2′が設けられている。この吹出口2′の
下方にはガス供給室4′が設けられており、この
ガス供給室4′はその上・下壁に吹出口2′と整合
して溶湯吹込口4′Bと噴射口4′Aとが設けられ
ている。また、この噴射口4′Aの下方には水槽
12が設されている。
先ず溶解炉13にてSn重量比が20%のCu−Sn
溶湯14を作成し、この溶湯14を上記坩堝1′
内に注ぐと共に、ガス供給室4′内にガス供給管
16を介してアルゴンガス7を高圧で供給し、前
記溶湯14を吹出口2′及び噴射口4′Aから水槽
12内の水に高速で噴射し急冷する。このように
溶湯14を水槽12内に噴射した場合Sn重量比
が20%で粒径が3〜30μmのCu−Sn合金粉15を
作成することができる。
得られた合金粉15を、Sn重量比が8%で、
外径80mm、内径72mm、長さ200mmのCu−Sn合金製
容器17内に、第5図に示すように、外径40mm、
長さ130mmのNb棒18と共に充填(充填密度68
%)して複合ビレツト19を作成し、このビレツ
ト19の一端を電子ビーム溶接にて密封した後こ
のビレツト19に550℃にて熱間押出を施こし外
径18mmのCu−Sn合金で被覆された複合Nb棒を作
成すると共にこのNb棒表面に生成した酸化スケ
ール部分を研削し削除し更に伸線した。その後こ
の伸線した複合Nb棒19本を、再び外径80mm、内
径72mm、長さ200mm、Sn重量比が8%のCu−Sn
容器内に充填して熱間押出を行なうと共にその表
面の酸化スケール部分を削除し伸線して複合線雑
材を得た後この複合線材19本に上記熱間押出、
酸化スケール部分の削除及び伸線処理を計3回施
こすことにより複合素線を作成した。得られた複
合素線と、外径16.0mm、内径14.8mmのNb管及び外
径19.5mm、内径16.5mmの無酸素銅管とに、縮径加
工と軟化焼鈍処理を繰返して施こした後ピツチ30
mmのツイスト加工を更に施こし、最終線径が1mm
の複合多心Nb3Sn化合物素線を作成し、この素線
に680℃で100時間熱処理を施こすことにより
Nb3Sn化合物線材を得た。
この化合物線材に4.2Kでバイアス磁場を加え
その臨界電流特性を測定したところ、上記実施例
と同様に良好な超電導特性を示した。
本発明において、Nb又はVにAl、Mg、Mn、
Ga、Hf、Ta、Zrなどの超電導特性を向上させ
る金属元素を添加し、又はCu−SnやCu−Gaに
Al、Ga、In、Mg、Mn、Pb、Snなどの特性を向
上させる金属元素を添加するのが好ましく、更に
はNb、V、Cu−Sn又はCu−Gaに超電導特性に
有害ならざる元素を添加してもよい。
また、Cu−SnやCu−Ga合金の配設方法や化合
物超電導体の構成は上記実施例に限られるわけで
はなく、各種の工夫が可能であり、これにより本
発明の特長を損うものではない。
以下説明したように本発明の製造方法によれ
ば、Sn又はGa濃度が重量比において10〜30%で
あるCu−Sn系又はCu−Ga系の溶湯を、不活性ガ
スを介して噴射することにより、テープ状又は粉
末状のCu−Sn系又はCu−Ga系合金を作成する工
程、このテープ状のCu−Sn系又はCu−Ga系合金
を、テープ状又は棒状のNb系又はV系金属と組
み合わせ、これをCu系又はCu−Sn系もしくはCu
−Ga系合金のいずれかからなる容器内に挿入す
る工程、しかる後、この容器に断面縮小加工及び
熱処理加工を施してNb3Sn又はV3Ga化合物超電
導体のテープ又は線材を作成する工程、を備える
ことによりNb3SnやV3Gaの生成量の多い、即ち
臨界電流特性の優れた化合物超電導体を得ること
ができ、又単位断面積当たりのNb3Sn又はV3Ga
の量が多いことから高い電流密度が得られる。そ
して、本発明方法は上記合金を従来法により作成
した低濃度のこの種の合金と組み合わせて化合物
超電導体を製造するので、加工性の低下を生ずる
こともなく、又濃度勾配を有することから化合物
超電導体を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法に用いる装置の概略断面
図、第2図は第1図の装置により作成したテープ
状合金をNbテープと共にCu容器内に配設した状
態を示す斜視図、第3図は本発明方法により得た
化合物超電導体と従来法により得た化合物超電導
体との臨界電流特性を示す図、第4図は本発明の
他の実施例に用いる装置の概略断面図、第5図は
第4図の装置により得た合金粉をSn濃度の低い
Cu−Sn合金製容器に充填した状態を示す断面図
である。 1,1′……坩堝、2……吹出部、2′……吹出
口、3,14……溶湯、4……ガス供給筒、4′
……ガス供給室、4A,4′A……ガス噴射口、
5……高速回転ローラ、6……テープ状合金、7
……アルゴンガス、8……Nbテープ、9……Nb
管、10……Cu管、11……Cu−Nb複合管、1
2……水槽、13……溶解炉、15……合金粉、
16……ガス供給管、17……合金製容器、18
……Nb棒、19……複合ビレツト。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Sn濃度が重量比において10〜30%であるCu
    −Sn系の溶湯を、不活性ガスを介して噴射する
    ことにより、テープ状又は紛末状のCu−Sn系合
    金を作成する工程、 このテープ状又は粉末状のCu−Sn系合金を、
    テープ状又は棒状のNb系金属と組み合わせて、
    これをCu系又は常法により得たCU−Sn系合金の
    いずれかからなる容器内に挿入する工程、 しかる後、この容器に断面縮小加工及び熱処理
    加工を施してNb3Sn化合物超電導体のテープ又は
    線材を作成する工程、 を備えたことを特徴とする化合物超電導体の製造
    方法。 2 Ga濃度が重量比において10〜30%であるCu
    −Ga系の溶湯を、不活性ガスを介して噴射する
    ことにより、テープ状又は粉末状のCu−Ga系合
    金を作成する工程、 このテープ状又は粉末状のCu−Ga系合金を、
    テープ状又は棒状のV系金属と組み合わせ、これ
    をCu系又は常法により得たCu−Ga系合金いずれ
    かからなる容器内に挿入する工程、 しかる後、この容器に断面縮小加工及び熱処理
    加工を施してV3Ga化合物超電導体のテープ又は
    線材を作成する工程、 を備えたことを特徴とする化合物超電導体の製造
    方法。
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