JPH0362419A - 化合物超電導体の製造方法 - Google Patents
化合物超電導体の製造方法Info
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- JPH0362419A JPH0362419A JP1195981A JP19598189A JPH0362419A JP H0362419 A JPH0362419 A JP H0362419A JP 1195981 A JP1195981 A JP 1195981A JP 19598189 A JP19598189 A JP 19598189A JP H0362419 A JPH0362419 A JP H0362419A
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- copper
- superconductor
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- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、化合物超電導体の製造方法に係わり、特に機
械的強度の向上が図られる一方、マトリックス材の電気
抵抗の低下が防止されたNb3 Sn超電導体を容易に
得ることのできる製造方法に関する。
械的強度の向上が図られる一方、マトリックス材の電気
抵抗の低下が防止されたNb3 Sn超電導体を容易に
得ることのできる製造方法に関する。
(従来の技術)
従来、この種の化合物超電導体は、たとえば次のような
方法で製造されていた。すなわち、超電導体としてNb
x Snマルチ超電導線を例にとると、Sn線を芯とし
、Cu管、 Nb管、 Cu管を順に被覆し、これを
スウエージングマシンなどにより一体化加工して所定の
外径まで縮径乃至減面加工を施しながら、断面形状が正
六角形のロッドに成形する。
方法で製造されていた。すなわち、超電導体としてNb
x Snマルチ超電導線を例にとると、Sn線を芯とし
、Cu管、 Nb管、 Cu管を順に被覆し、これを
スウエージングマシンなどにより一体化加工して所定の
外径まで縮径乃至減面加工を施しながら、断面形状が正
六角形のロッドに成形する。
次いで、この六角形のロッドの多数本をCu管からなる
安定化材内に挿入し、スウエージングマシンなどにより
一体化した後、縮径乃至減面加工を施し、所定外径の多
芯線となした後、この多芯線に所要の加熱処理を施すこ
とによって、Snをその上のCu層を拡散させて対接す
るNb層面と反応させ、Nb層の表面にNb3 Sn超
電導体を形成する。
安定化材内に挿入し、スウエージングマシンなどにより
一体化した後、縮径乃至減面加工を施し、所定外径の多
芯線となした後、この多芯線に所要の加熱処理を施すこ
とによって、Snをその上のCu層を拡散させて対接す
るNb層面と反応させ、Nb層の表面にNb3 Sn超
電導体を形成する。
第2図は、このようにして製造された多芯型(マルチ)
超電導体を示すもので、Cu −Snn芯上上Nb3S
n超電導体層2bが配置され、その外周面上にNbから
なる拡散防止層3、Cuからなる安定化材4が順に形成
されている。なお、安定化材4は、Nbx Snffl
電導体2bの常電導転移時に電流が流され、焼損などを
防止する作用をする。
超電導体を示すもので、Cu −Snn芯上上Nb3S
n超電導体層2bが配置され、その外周面上にNbから
なる拡散防止層3、Cuからなる安定化材4が順に形成
されている。なお、安定化材4は、Nbx Snffl
電導体2bの常電導転移時に電流が流され、焼損などを
防止する作用をする。
(発明が解決しようとする課題)
ところで、上記により製造された化合物超電導線の場合
、その化合物超電導線の安定化材として用いられている
Cu4は、通常、残留抵抗比(以下、RRRと記す。)
が200〜300で、20[K]における比抵抗ρは〜
lXl0−8[Ω・(1)]と非常に低い。しかし、加
熱処理時にCu −Sn芯1中のSnが安定化材4中に
拡散すると、安定化材4はSnによって汚染されてしま
う。
、その化合物超電導線の安定化材として用いられている
Cu4は、通常、残留抵抗比(以下、RRRと記す。)
が200〜300で、20[K]における比抵抗ρは〜
lXl0−8[Ω・(1)]と非常に低い。しかし、加
熱処理時にCu −Sn芯1中のSnが安定化材4中に
拡散すると、安定化材4はSnによって汚染されてしま
う。
拡散防止層3は、このような安定化材4中へのSnの拡
散を防止する機能を奏するが、加熱処理時における安定
化材4へのSnの拡散を防ぐ効果は必ずしも十分なもの
ではなく、しかも拡散防止層3の素材となるNbなどが
安定化材4中に拡散することも避けられない。また、形
成されたTIなどを添加含有するNb3SnではTIの
安定化材4への拡散もある。このように安定化材4中に
Nb5Tl、 Snなどが拡散すると、安定化材4のR
RRは1〜l0120[K]におけるρがI Xl0−
7〜l Xl0−’ [Ωecm]となって、純Cuに
比べて1桁から2桁も電気抵抗が増加し、これによって
化合物超電導線の安定性が損なわれるという問題があっ
た。
散を防止する機能を奏するが、加熱処理時における安定
化材4へのSnの拡散を防ぐ効果は必ずしも十分なもの
ではなく、しかも拡散防止層3の素材となるNbなどが
安定化材4中に拡散することも避けられない。また、形
成されたTIなどを添加含有するNb3SnではTIの
安定化材4への拡散もある。このように安定化材4中に
Nb5Tl、 Snなどが拡散すると、安定化材4のR
RRは1〜l0120[K]におけるρがI Xl0−
7〜l Xl0−’ [Ωecm]となって、純Cuに
比べて1桁から2桁も電気抵抗が増加し、これによって
化合物超電導線の安定性が損なわれるという問題があっ
た。
また、安定化材4中への不純物元素の拡散゛を抑えるた
め、加熱処理温度を低くするとともに、加熱処理時間を
短くすることも試みられているが、この場合、逆にNb
3 Sn層の生成が抑えられ、臨界電流(密度)などの
超電導特性が低いものしか得られないという欠点があっ
た。
め、加熱処理温度を低くするとともに、加熱処理時間を
短くすることも試みられているが、この場合、逆にNb
3 Sn層の生成が抑えられ、臨界電流(密度)などの
超電導特性が低いものしか得られないという欠点があっ
た。
一方、従来のCu安定化材として用いる超電導線は引張
り強さが小さいため、ステンレス鋼や粒子分散強化銅、
ニッケル鋼合金などをテンションメンバーとして用いる
ことが行われているが、このような材料は本来、電気抵
抗が高く、加熱処理時にNb3Sn構成元素が拡散して
、さらに抵抗を高めるという難点があった。
り強さが小さいため、ステンレス鋼や粒子分散強化銅、
ニッケル鋼合金などをテンションメンバーとして用いる
ことが行われているが、このような材料は本来、電気抵
抗が高く、加熱処理時にNb3Sn構成元素が拡散して
、さらに抵抗を高めるという難点があった。
本発明は、上記事情に対処してなされたもので、安定化
材の電気抵抗を低く維持するとともに、その機械強度を
向上させ、さらに高い臨界電流密度を有する化合物超電
導体を容易に得ることのできる製造方法を提供すること
を目的とする。
材の電気抵抗を低く維持するとともに、その機械強度を
向上させ、さらに高い臨界電流密度を有する化合物超電
導体を容易に得ることのできる製造方法を提供すること
を目的とする。
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
本発明は、棒状乃至線状のSn−Cu複合体外周面にN
b層および0.05〜o、swt%の02を含有する粒
子分散強化銅層を順次被覆して成る素材に縮径加工を施
し所要の外径に線引きする工程と、前記線引きで得た素
線複数本を束ね安定化材としての無酸素銅チューブ内に
挿入配設し縮径加工を施し所要の外径に線引きして多芯
線を得る工程と、前記多芯線に不活性ガス雰囲気中もし
くは真空中で加熱処理を施し前記Sn−Cu複合体およ
びNb層の反応により1Jb3 Snを生成させる工程
とを具備することを特徴とする。つまり、本発明によれ
ば機械的な強度向上に寄与させる粒子分散強化銅は、所
定量の酸素を含有しており、これをマトリックスとし、
多芯線表面には無酸素銅の安定化材層を被覆した状態で
、たとえば不活性ガス雰囲気中、または10−4〜10
−’torr中の真空中で加熱処理することを骨子とし
ている。なお、前記粒子分散強化銅としては、たとえば
酸化銅とAl2O3を混合し、水素還元によって製造さ
れたAl2O3粒子分散強化鋼が挙げられる。
b層および0.05〜o、swt%の02を含有する粒
子分散強化銅層を順次被覆して成る素材に縮径加工を施
し所要の外径に線引きする工程と、前記線引きで得た素
線複数本を束ね安定化材としての無酸素銅チューブ内に
挿入配設し縮径加工を施し所要の外径に線引きして多芯
線を得る工程と、前記多芯線に不活性ガス雰囲気中もし
くは真空中で加熱処理を施し前記Sn−Cu複合体およ
びNb層の反応により1Jb3 Snを生成させる工程
とを具備することを特徴とする。つまり、本発明によれ
ば機械的な強度向上に寄与させる粒子分散強化銅は、所
定量の酸素を含有しており、これをマトリックスとし、
多芯線表面には無酸素銅の安定化材層を被覆した状態で
、たとえば不活性ガス雰囲気中、または10−4〜10
−’torr中の真空中で加熱処理することを骨子とし
ている。なお、前記粒子分散強化銅としては、たとえば
酸化銅とAl2O3を混合し、水素還元によって製造さ
れたAl2O3粒子分散強化鋼が挙げられる。
(作用)
本発明によれば、CuマトリックスとしてAl2O3が
添加された粒子分散強化銅が用いられ、これが得られる
Nb3 Sn線材の機械強度の向上に寄与する。また、
Nbフィラメント群が存在するAl2O3添加粒子分散
強化銅のマトリックスに含有している所定量の酸素(0
2)よって、各々のNbフィラメントとのNb酸化物を
つくり、Nb3 Sn生生成加熱処理によって起るNb
やTi、 SnなどのCuマトリックスへの拡散が抑え
られるので、マトリックス材の電気抵抗の低下も防止さ
れる。つまり、機械強化材となる所定量の02を含有す
る粒子分散強化銅をマトリックスとしたNb3 Sn超
電導体を得るため加熱処理すると、粒子分散強化銅に入
っている02はマトリックス中に分散しているNbフィ
ラメント(芯)と反応し、安定なNb酸化物を生成する
ため、Nb、 Ti、SnなどNb5Snt711Jf
f1元索のマトリックスへの拡散は抑えられる。したが
って、マトリックスはNb5Tiq Snで汚染される
ことはなく、抵抗の増加は起こらない。また予め、マト
リックスの粒子分散強化銅には02が入っているので酸
化処理の工程はなくなり、作業工程の簡略化も図り得る
。さらに、上記のようにSnのマトリックスへの拡散は
SnO、NbO、TiOなどで防げるので、SnはNb
と反応性が高くなり、Nb3Sn層厚は高くなるので、
高い臨界電流密度(Jc )が得られる。
添加された粒子分散強化銅が用いられ、これが得られる
Nb3 Sn線材の機械強度の向上に寄与する。また、
Nbフィラメント群が存在するAl2O3添加粒子分散
強化銅のマトリックスに含有している所定量の酸素(0
2)よって、各々のNbフィラメントとのNb酸化物を
つくり、Nb3 Sn生生成加熱処理によって起るNb
やTi、 SnなどのCuマトリックスへの拡散が抑え
られるので、マトリックス材の電気抵抗の低下も防止さ
れる。つまり、機械強化材となる所定量の02を含有す
る粒子分散強化銅をマトリックスとしたNb3 Sn超
電導体を得るため加熱処理すると、粒子分散強化銅に入
っている02はマトリックス中に分散しているNbフィ
ラメント(芯)と反応し、安定なNb酸化物を生成する
ため、Nb、 Ti、SnなどNb5Snt711Jf
f1元索のマトリックスへの拡散は抑えられる。したが
って、マトリックスはNb5Tiq Snで汚染される
ことはなく、抵抗の増加は起こらない。また予め、マト
リックスの粒子分散強化銅には02が入っているので酸
化処理の工程はなくなり、作業工程の簡略化も図り得る
。さらに、上記のようにSnのマトリックスへの拡散は
SnO、NbO、TiOなどで防げるので、SnはNb
と反応性が高くなり、Nb3Sn層厚は高くなるので、
高い臨界電流密度(Jc )が得られる。
なお、製造された化合物超電導体おいては、マトリック
スを成すAl2O,粒子分散強化銅の導電性がI AC
3比で90%であるが、超電導体の安定性を高めるため
、外周表面に設けた安定化材を成す無酸素銅の導電性が
l AC9比100%と高いので、高い残留抵抗比を保
持している。
スを成すAl2O,粒子分散強化銅の導電性がI AC
3比で90%であるが、超電導体の安定性を高めるため
、外周表面に設けた安定化材を成す無酸素銅の導電性が
l AC9比100%と高いので、高い残留抵抗比を保
持している。
(実施例)
本発明の実施例について図面を参照して説明する。
第1図は、本発明の一実施例により製造されたNb3
Sn超電導体の概略構造を示す断面図である。
Sn超電導体の概略構造を示す断面図である。
このNb3 Sn超電導体では、Al103 /Cuの
粒子分散強化銅から成るマトリックス5内にNb線2a
外周面上にNb3 Sn層2bを形成させた複数本の芯
線2を分布埋設し、個々のNb芯線(フィラメント)2
の周囲にはNbO5TiO、SnOなどの酸化物から成
る拡散防止層6が形成されており、さらに構造体の最外
周(線表面)には、安定化材を威す無酸素銅層4が配設
されている。
粒子分散強化銅から成るマトリックス5内にNb線2a
外周面上にNb3 Sn層2bを形成させた複数本の芯
線2を分布埋設し、個々のNb芯線(フィラメント)2
の周囲にはNbO5TiO、SnOなどの酸化物から成
る拡散防止層6が形成されており、さらに構造体の最外
周(線表面)には、安定化材を威す無酸素銅層4が配設
されている。
上記構造の化合物超電導体は、次のようにして製造され
る。先ず外径50o+a+、内径40mo+のアルミナ
粒子分散強化銅チューブ内に、T1を1wt%添加した
Nbチューブを挿入し、このNbチューブ内にSn濃度
が50%になるように、Sn線上に銅被覆を施した外径
20mmの複合体を挿入し一体化し、所定の外径まで縮
径乃至減面加工により線引きした。これをさらに多数本
束ねて外径50a11%内径40avの安定化材となる
無酸素銅チューブ内に挿入一体化し、外径lamまで縮
径乃至減面加工を施して線引きして多芯線を得た。この
多芯線を、700℃、72時間、3X lO= tor
rの真空中で加熱処理を行い、Nb3 Sn超電導体を
製造した。
る。先ず外径50o+a+、内径40mo+のアルミナ
粒子分散強化銅チューブ内に、T1を1wt%添加した
Nbチューブを挿入し、このNbチューブ内にSn濃度
が50%になるように、Sn線上に銅被覆を施した外径
20mmの複合体を挿入し一体化し、所定の外径まで縮
径乃至減面加工により線引きした。これをさらに多数本
束ねて外径50a11%内径40avの安定化材となる
無酸素銅チューブ内に挿入一体化し、外径lamまで縮
径乃至減面加工を施して線引きして多芯線を得た。この
多芯線を、700℃、72時間、3X lO= tor
rの真空中で加熱処理を行い、Nb3 Sn超電導体を
製造した。
上記製造したNb3 Sn超電導体について特性の評価
を行ったところ、残留抵抗比は260で、前記従来の製
造方法で得たNb3 Sn超電導体の残留抵抗比65に
比べ大幅に改良、改善されていた。また、上記製造した
Nb3 Sn超電導体の引張り強さは45kg/12で
あり、前記従来のNb3Sn超電導体の引張り強さ17
kg/ma+”と比べ高い値を有していた。さらに臨界
電流密度についても15テスラで70OA/am2であ
り、従来の製造方法で得たものが80OA/+am2で
あったのに対してすぐれた値を示した。
を行ったところ、残留抵抗比は260で、前記従来の製
造方法で得たNb3 Sn超電導体の残留抵抗比65に
比べ大幅に改良、改善されていた。また、上記製造した
Nb3 Sn超電導体の引張り強さは45kg/12で
あり、前記従来のNb3Sn超電導体の引張り強さ17
kg/ma+”と比べ高い値を有していた。さらに臨界
電流密度についても15テスラで70OA/am2であ
り、従来の製造方法で得たものが80OA/+am2で
あったのに対してすぐれた値を示した。
なお、本発明において、化合物超電導体のマトリックス
の一部を成す粒子分散強化銅に含有される酸素(Oz)
Jlmが0.05〜0.3Wt%に限定されるのは、前
記範囲を外れるといずれの場合も、所望の化合物超電導
体を得られないことが実験的に確認されたからである。
の一部を成す粒子分散強化銅に含有される酸素(Oz)
Jlmが0.05〜0.3Wt%に限定されるのは、前
記範囲を外れるといずれの場合も、所望の化合物超電導
体を得られないことが実験的に確認されたからである。
また、上記では多芯線(Nb3Sn超電導体素材)を真
空中で加熱処理したが、たとえばArガスなど不活性ガ
ス中で加熱処理してもよい。
空中で加熱処理したが、たとえばArガスなど不活性ガ
ス中で加熱処理してもよい。
[発明の効果]
以上のように本発明の製造方法によれば、強化材(マト
リックス)として所定量の酸素(02)を拡散、含有す
る粒子分散強化銅を用いて、さらに無酸素銅でクラッド
し、これもマトリックスとした多芯線(Nb3Sn超電
導体素材)を真空中または不活性ガス中で加熱処理する
ことにより、高い機械的強度や高い残留抵抗比、高い臨
界電流密度などの特性を兼ね備えた超電導体を容易に提
供できる。
リックス)として所定量の酸素(02)を拡散、含有す
る粒子分散強化銅を用いて、さらに無酸素銅でクラッド
し、これもマトリックスとした多芯線(Nb3Sn超電
導体素材)を真空中または不活性ガス中で加熱処理する
ことにより、高い機械的強度や高い残留抵抗比、高い臨
界電流密度などの特性を兼ね備えた超電導体を容易に提
供できる。
第1図は本発明に係る製造方法により製造された化合物
超電導線の断面構成例を示す断面図、第2図は従来の製
造方法で製造された超電導線の断面図である。 1・・・・・・・・・Cu−3n芯(合金)2・・・・
・・・・・Nb芯線 2a・・・・・・Nbフィラメント (Nb線)2b・
・・・・・Nb3 Sn超電導体層乃至Nb3Sn層3
・・・・・・・・・Nbから成る拡散防止層4・・・・
・・・・・安定化材 5・・・・・・・・・粒子分散強化銅 6・・・・・・・・・Nb3 Sn構成元素の酸化物か
ら成る拡散防止層
超電導線の断面構成例を示す断面図、第2図は従来の製
造方法で製造された超電導線の断面図である。 1・・・・・・・・・Cu−3n芯(合金)2・・・・
・・・・・Nb芯線 2a・・・・・・Nbフィラメント (Nb線)2b・
・・・・・Nb3 Sn超電導体層乃至Nb3Sn層3
・・・・・・・・・Nbから成る拡散防止層4・・・・
・・・・・安定化材 5・・・・・・・・・粒子分散強化銅 6・・・・・・・・・Nb3 Sn構成元素の酸化物か
ら成る拡散防止層
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 棒状乃至線状のSn−Cu複合体外周面にNb層および
0.05〜0.3Wt%のO_2を含有する粒子分散強
化銅層を順次被覆して成る素材に縮径加工を施し所要の
外径に線引きする工程と、 前記線引きで得た素線複数本を束ね安定化材としての無
酸素銅チューブ内に挿入配設し縮径加工を施し所要の外
径に線引きして多芯線を得る工程と、 前記多芯線に不活性ガス雰囲気中もしくは真空中で加熱
処理を施し前記Sn−Cu複合体およびNb層の反応に
よりNb_3Snを生成させる工程とを具備することを
特徴とする化合物超電導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1195981A JPH0362419A (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 化合物超電導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1195981A JPH0362419A (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 化合物超電導体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0362419A true JPH0362419A (ja) | 1991-03-18 |
Family
ID=16350225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1195981A Pending JPH0362419A (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 化合物超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0362419A (ja) |
-
1989
- 1989-07-28 JP JP1195981A patent/JPH0362419A/ja active Pending
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