JPH0381247B2 - - Google Patents
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- JPH0381247B2 JPH0381247B2 JP58209745A JP20974583A JPH0381247B2 JP H0381247 B2 JPH0381247 B2 JP H0381247B2 JP 58209745 A JP58209745 A JP 58209745A JP 20974583 A JP20974583 A JP 20974583A JP H0381247 B2 JPH0381247 B2 JP H0381247B2
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Classifications
-
- 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)
- Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
Γ技術分野
この発明はNb3Sn系超電導線材の製造方法に関
するものである。
するものである。
合金系超電導材料より、数々の超電導特性面で
優れているといわれる金属間化合物系の超電導材
料は、その加工性の悪さから、従来、実用化が困
難なものであつたが、未だ金属間化合物となつて
いない複合状態で加工を加え、その加工後に拡散
熱処理を加えて金属間化合物を生成させるといつ
た金属の拡散反応を利用した製造方法の開発によ
り広く実用化されるに至つた。
優れているといわれる金属間化合物系の超電導材
料は、その加工性の悪さから、従来、実用化が困
難なものであつたが、未だ金属間化合物となつて
いない複合状態で加工を加え、その加工後に拡散
熱処理を加えて金属間化合物を生成させるといつ
た金属の拡散反応を利用した製造方法の開発によ
り広く実用化されるに至つた。
Γ先行技術およびその問題点
上記金属間化合物系超電導材料の中でも、臨界
温度（Tc）が高く、しかも強磁界発生が容易な
ものの１つとしてNb3Sn系超電導材料があり、こ
のNb3Sn系超電導材料を用いた超電導線の代表的
製造方法として従来、ブロンズ法とSnメツキ法
が知られている。前者のブロンズ法は、望ましく
は10〜15wt％程度のSn濃度は有するCu−Sn合金
（ブロンズ）の基地中にNbフイラメントを配して
所定の線径の複合線を作り、その後拡散熱処理を
施してCu−Sn合金基地中のSnを拡散させて
Nb3Snフイラメントを有する超電導線を得る方法
である。また、後者のSnメツキ法は、純Cu（ある
いはCu−Sn合金）基地中にNbフイラメントを配
して所定の線径とした後、Cu基地の外周上にSn
メツキを施し、その後拡散熱処理を施して外側の
Snメツキ層からCu基地を介してSnを拡散させて
Nb3Snフイラメントを有する超電導線を得る方法
である。
温度（Tc）が高く、しかも強磁界発生が容易な
ものの１つとしてNb3Sn系超電導材料があり、こ
のNb3Sn系超電導材料を用いた超電導線の代表的
製造方法として従来、ブロンズ法とSnメツキ法
が知られている。前者のブロンズ法は、望ましく
は10〜15wt％程度のSn濃度は有するCu−Sn合金
（ブロンズ）の基地中にNbフイラメントを配して
所定の線径の複合線を作り、その後拡散熱処理を
施してCu−Sn合金基地中のSnを拡散させて
Nb3Snフイラメントを有する超電導線を得る方法
である。また、後者のSnメツキ法は、純Cu（ある
いはCu−Sn合金）基地中にNbフイラメントを配
して所定の線径とした後、Cu基地の外周上にSn
メツキを施し、その後拡散熱処理を施して外側の
Snメツキ層からCu基地を介してSnを拡散させて
Nb3Snフイラメントを有する超電導線を得る方法
である。
ところが上記ブロンズ法とSnメツキ法で代表
されるNb−Snの拡散反応で生成されるNb3Sn
は、10T（テスラ）までの外部磁界では高い臨界
電流（Jc）を示すが、それより高い磁界のもとで
は、Jc値が急激に低下すると云われてきた。
されるNb−Snの拡散反応で生成されるNb3Sn
は、10T（テスラ）までの外部磁界では高い臨界
電流（Jc）を示すが、それより高い磁界のもとで
は、Jc値が急激に低下すると云われてきた。
ところで最近、Nbフイラメントあるいはブロ
ンズ基地中にNb、Sn以外の第３元素（例えば
Ti、Si、Hf）を添加すると10T近傍以上の高磁
界域においてJc値の低下割合を改善できることが
判明してきた。（Ti添加に関しては特開昭57−
54260号明細書および第１図参照、Si添加に関し
ては特開昭57−54259号明細書、Hf添加に関して
は特開昭56−69721号および特開昭56−69722号明
細書を各々参照）しかし、Nbフイラメントある
いはブロンズ基地中にTi等を直接添加すると、
加工性が低下し、伸線加工に問題を生じる虞れが
ある。
ンズ基地中にNb、Sn以外の第３元素（例えば
Ti、Si、Hf）を添加すると10T近傍以上の高磁
界域においてJc値の低下割合を改善できることが
判明してきた。（Ti添加に関しては特開昭57−
54260号明細書および第１図参照、Si添加に関し
ては特開昭57−54259号明細書、Hf添加に関して
は特開昭56−69721号および特開昭56−69722号明
細書を各々参照）しかし、Nbフイラメントある
いはブロンズ基地中にTi等を直接添加すると、
加工性が低下し、伸線加工に問題を生じる虞れが
ある。
また本発明の出願人は、特開昭57−194404号明
細書において、線材内部にSnメツキを施した複
合線を挿入する方法を提供した。すなわち、超電
導金属間化合物を構成する２種以上の金属元素の
内一方の金属元素からなる１本以上の芯材を、他
方の金属元素を含有する銅合金もしくは実質的に
銅からなる基地中に配して複合素線を作り、その
複合素線の表面に前記他方の金属元素をメツキし
てメツキ複合線を作り、さらにそのメツキ複合線
を複数本集合するとともに所定の径まで縮径した
後、拡散熱処理を施して前記超電導金属間化合物
を生成させることを特徴とする方法である。
細書において、線材内部にSnメツキを施した複
合線を挿入する方法を提供した。すなわち、超電
導金属間化合物を構成する２種以上の金属元素の
内一方の金属元素からなる１本以上の芯材を、他
方の金属元素を含有する銅合金もしくは実質的に
銅からなる基地中に配して複合素線を作り、その
複合素線の表面に前記他方の金属元素をメツキし
てメツキ複合線を作り、さらにそのメツキ複合線
を複数本集合するとともに所定の径まで縮径した
後、拡散熱処理を施して前記超電導金属間化合物
を生成させることを特徴とする方法である。
発明の目的
この発明は、上記した第３元素の添加によるJc
値の改善に関する結果に基づくとともに、本発明
者が先に提案した方法を発展させて完成したもの
で、第３元素の添加を行つた場合でも縮径加工時
の加工性を良好にできるととに高磁界域において
高いJc値を有するNb3Sn系超電導線材を得ること
ができる製造方法を提供することを目的とする。
値の改善に関する結果に基づくとともに、本発明
者が先に提案した方法を発展させて完成したもの
で、第３元素の添加を行つた場合でも縮径加工時
の加工性を良好にできるととに高磁界域において
高いJc値を有するNb3Sn系超電導線材を得ること
ができる製造方法を提供することを目的とする。
すなわち、この発明の方法はNb3Sn形成のため
の拡散熱処理時に第３元素の拡散を行つて、それ
以前には第３元素をメツキ層状態で維持してCu
−SnもしくはCu基地内へ拡散させないようにす
ることにより、第３元素の拡散以前の縮径加工を
容易にして、高磁界域でのJc値を向上させた超電
導線材を容易に得ることができるようにしたもの
である。
の拡散熱処理時に第３元素の拡散を行つて、それ
以前には第３元素をメツキ層状態で維持してCu
−SnもしくはCu基地内へ拡散させないようにす
ることにより、第３元素の拡散以前の縮径加工を
容易にして、高磁界域でのJc値を向上させた超電
導線材を容易に得ることができるようにしたもの
である。
発明の具体的説明および作用
以下に、添加する第３元素をTiとした場合に
おけるNb3Sn系超電導線材の製造を例にとつてこ
の発明の方法を説明する。
おけるNb3Sn系超電導線材の製造を例にとつてこ
の発明の方法を説明する。
先ず第２図Ａに示すように棒状、線材状、もし
くは粉末状のNb芯材１をCu−Sn合金もしくは
Cu製の中空パイプ（基地）２に挿入し、必要に
応じてスエージング加工、伸線・引抜加工等の縮
径加工を施して、第２図Ｂに示すようにCu−Sn
合金もしくはCuの基地２にNb芯材１が埋込まれ
た複合素線３を作成する。次いで第２図Ｃに示す
ように複合素線３の表面にメツキ法によりSnメ
ツキ層４を形成し、その表面に更にメツキ法によ
りTiメツキ層５を形成してメツキ複合線６を得
る。次いでそのメツキ複合線６を第２図Ｄに示す
ように複数本集合してCu−Sn合金もしくはCuか
らなる中空パイプ（基地）７に挿入し、スエージ
ング加工、伸線・引抜加工等の縮径加工等を施し
て、所望の縮径すなわち最終的に得るべき超電導
線の径となるまで縮径し、第２図Ｅに示すような
多芯複合線８を得る。この多芯複合線８は第３図
に拡大して示すように、Cu−Sn合金もしくはCu
からなる基地１１中に極めて細い多数のNb芯材
（Nbフイラメント）１が間隔を置いて埋設され、
しかも基地７の内部にTiメツキ層５が網目状に
配されるとともに、これら網目状のTiメツキ層
５の内側に環状のSnメツキ層４が配された構成
となつている。
くは粉末状のNb芯材１をCu−Sn合金もしくは
Cu製の中空パイプ（基地）２に挿入し、必要に
応じてスエージング加工、伸線・引抜加工等の縮
径加工を施して、第２図Ｂに示すようにCu−Sn
合金もしくはCuの基地２にNb芯材１が埋込まれ
た複合素線３を作成する。次いで第２図Ｃに示す
ように複合素線３の表面にメツキ法によりSnメ
ツキ層４を形成し、その表面に更にメツキ法によ
りTiメツキ層５を形成してメツキ複合線６を得
る。次いでそのメツキ複合線６を第２図Ｄに示す
ように複数本集合してCu−Sn合金もしくはCuか
らなる中空パイプ（基地）７に挿入し、スエージ
ング加工、伸線・引抜加工等の縮径加工等を施し
て、所望の縮径すなわち最終的に得るべき超電導
線の径となるまで縮径し、第２図Ｅに示すような
多芯複合線８を得る。この多芯複合線８は第３図
に拡大して示すように、Cu−Sn合金もしくはCu
からなる基地１１中に極めて細い多数のNb芯材
（Nbフイラメント）１が間隔を置いて埋設され、
しかも基地７の内部にTiメツキ層５が網目状に
配されるとともに、これら網目状のTiメツキ層
５の内側に環状のSnメツキ層４が配された構成
となつている。
上述のような多芯複合素線８に拡散熱処理を施
すことによつて、基地７の内部のSnメツキ層４
とTiメツキ層５からSnとTiが拡散されて、Nbフ
イラメント１の周囲にNb3Sn−Tiが生成され、
超電導線材となる。前述の拡散熱処理は、この発
明の方法によれば従来のブロンズ法における拡散
熱処理と同程度の簡単な処理で充分である。すな
わち、多芯複合線８の段階においては第３図に示
すようにTiメツキ層５が基地７内で網目状にさ
れ、かつ、Tiメツキ層５の網目の内側に環状の
Snメツキ層４が配されているため、従来のSnメ
ツキ法の如くSnメツキ層が最外周側に位置して
いる場合と比較して、主たるSn供給源であるSn
メツキ層４とNbフイラメント１との間の距離が
著しく短く、しかもNbフイラメント１とTiメツ
キ層５との間の距離も小さい。すなわちNb3Sn−
Tiを生成するためにSnとTiが拡散する距離が短
くてすむ。したがつて拡散熱処理時に予備熱処理
を施したり、さらにはその予備熱処理を複数段に
わたつて施したりする必要がなく、簡単な熱処理
で充分な量のNb3Sn−Tiを生成させることがで
きる。このような効果は、特に太い線径の場合、
すなわちNbフイラメントの数が多い場合に顕著
となる。すなわち、従来のSnメツキ法において
は線径が太くなればそれに伴つて外側のメツキ層
と中心部のNbフイラメントとの間の距離が大き
くなるが、この発明の方法では線径が太くなつて
もNbフイラメント径をほとんど同じ細径に仕上
げるためそのようなことがなく、SnとTiとの拡
散移動距離は常に短かいから、線径が太い場合で
も細い線径の場合と同様に簡単な熱処理で充分な
量のNb3Sn−Tiを生成させることができる。具
体的には、拡散熱処理としては真空中もしくは不
活性ガス雰囲気中において650〜850℃程度の温度
で20〜150時間程度加熱すれば良い。
すことによつて、基地７の内部のSnメツキ層４
とTiメツキ層５からSnとTiが拡散されて、Nbフ
イラメント１の周囲にNb3Sn−Tiが生成され、
超電導線材となる。前述の拡散熱処理は、この発
明の方法によれば従来のブロンズ法における拡散
熱処理と同程度の簡単な処理で充分である。すな
わち、多芯複合線８の段階においては第３図に示
すようにTiメツキ層５が基地７内で網目状にさ
れ、かつ、Tiメツキ層５の網目の内側に環状の
Snメツキ層４が配されているため、従来のSnメ
ツキ法の如くSnメツキ層が最外周側に位置して
いる場合と比較して、主たるSn供給源であるSn
メツキ層４とNbフイラメント１との間の距離が
著しく短く、しかもNbフイラメント１とTiメツ
キ層５との間の距離も小さい。すなわちNb3Sn−
Tiを生成するためにSnとTiが拡散する距離が短
くてすむ。したがつて拡散熱処理時に予備熱処理
を施したり、さらにはその予備熱処理を複数段に
わたつて施したりする必要がなく、簡単な熱処理
で充分な量のNb3Sn−Tiを生成させることがで
きる。このような効果は、特に太い線径の場合、
すなわちNbフイラメントの数が多い場合に顕著
となる。すなわち、従来のSnメツキ法において
は線径が太くなればそれに伴つて外側のメツキ層
と中心部のNbフイラメントとの間の距離が大き
くなるが、この発明の方法では線径が太くなつて
もNbフイラメント径をほとんど同じ細径に仕上
げるためそのようなことがなく、SnとTiとの拡
散移動距離は常に短かいから、線径が太い場合で
も細い線径の場合と同様に簡単な熱処理で充分な
量のNb3Sn−Tiを生成させることができる。具
体的には、拡散熱処理としては真空中もしくは不
活性ガス雰囲気中において650〜850℃程度の温度
で20〜150時間程度加熱すれば良い。
発明の他の具体例
第４図は多芯化した複合素線９を示すもので、
複数の透孔１０ａをあけた棒１０にNb芯材１１
を挿入して構成されている。この複合素線９を第
２図Ｃ→Ｄ→Ｅと同様な手順で加工して超電導線
材を得ることもできる。
複数の透孔１０ａをあけた棒１０にNb芯材１１
を挿入して構成されている。この複合素線９を第
２図Ｃ→Ｄ→Ｅと同様な手順で加工して超電導線
材を得ることもできる。
第５図はこの発明において複合素線の集合を２
回行う場合の一実施例を示したものである。この
実施例においては、第２図に示す複合素線３と同
様の構成の一次複合素線３′を複数本集合して第
５図Ｃに示すようなCu−Sn合金製もしくはCn製
の中空パイプ（基地）１２に挿入し、必要に応じ
てスエージング加工、伸線・引抜加工等の縮径加
工を施して、第５図Ｄに示すようにCu−Sn合金
もしくはCuの基地１２にNb芯材１が埋込まれた
二次複合素線１３を作成する。次いで第５図Ｅに
示すように二次複合素線１３の表面にメツキ法に
よりSnメツキ層４′を形成し、その後その表面に
第５図Ｆに示すようにメツキ法によりTiメツキ
層５′を形成してメツキ複合線１４を得る。次に
このメツキ複合線１４を第５図Ｇに示すように複
数本集合してCu−Sn合金もしくはCuからなる中
空パイプ１５を挿入するとともにさらにそれを拡
散バリヤ層となるべきNbからなるNbパイプ１６
に挿入し、かつその全体を安定化銅層となるべき
無酸素銅パイプ１７に挿入し、その後前記同様に
縮径加工を施して第５図Ｈに示すように所望の線
径、所望のNbフイラメント数を有しかつ拡散バ
リヤ層を伴つた安定化銅層付きの多芯複合線１８
を得、その後に上記同様の拡散熱処理を施すこと
により超電導線材を得る。
回行う場合の一実施例を示したものである。この
実施例においては、第２図に示す複合素線３と同
様の構成の一次複合素線３′を複数本集合して第
５図Ｃに示すようなCu−Sn合金製もしくはCn製
の中空パイプ（基地）１２に挿入し、必要に応じ
てスエージング加工、伸線・引抜加工等の縮径加
工を施して、第５図Ｄに示すようにCu−Sn合金
もしくはCuの基地１２にNb芯材１が埋込まれた
二次複合素線１３を作成する。次いで第５図Ｅに
示すように二次複合素線１３の表面にメツキ法に
よりSnメツキ層４′を形成し、その後その表面に
第５図Ｆに示すようにメツキ法によりTiメツキ
層５′を形成してメツキ複合線１４を得る。次に
このメツキ複合線１４を第５図Ｇに示すように複
数本集合してCu−Sn合金もしくはCuからなる中
空パイプ１５を挿入するとともにさらにそれを拡
散バリヤ層となるべきNbからなるNbパイプ１６
に挿入し、かつその全体を安定化銅層となるべき
無酸素銅パイプ１７に挿入し、その後前記同様に
縮径加工を施して第５図Ｈに示すように所望の線
径、所望のNbフイラメント数を有しかつ拡散バ
リヤ層を伴つた安定化銅層付きの多芯複合線１８
を得、その後に上記同様の拡散熱処理を施すこと
により超電導線材を得る。
なおNb芯材が埋込まれる基地２，７，１２と
なるべきパイプあるいは棒としては前述のように
CuもしくはCu−Sn合金を用いれば良いが、
Nb3Snの生成に必要なSn量はSnメツキ層から補
給されるためCu−Sn合金を用いる場合でもその
Cu−Sn合金は低Sn濃度のもので充分である。し
たがつて加工性を良好にして縮径加工における中
間焼鈍の回数を少なくするためには、Sn濃度が
10wt％未満、より最適には8wt％以下程度のCu
−Sn合金を用いることが望ましい。またこのCu
−Sn合金としては小量のＰを含有するもの、す
なわちリン青銅を用いることもできる。なおま
た、メツキ層２はTiの他にSi、Hf、Al、Zr、In
等、Nb3Snの高磁界域における臨界電流値を向上
させる第３元素で形成してよい。そしてメツキ層
２の形成に当つては、化学メツキ、真空蒸着、
CVD法等、種々の方法を用いることができる。
また、上記実施例において、TiメツキとSnメツ
キの順序を逆にして、Tiメツキを施した後にSn
メツキを行つてもよく、また各メツキは、一次複
合素線３′と二次複合素線１３の両方に行つても
よい。
なるべきパイプあるいは棒としては前述のように
CuもしくはCu−Sn合金を用いれば良いが、
Nb3Snの生成に必要なSn量はSnメツキ層から補
給されるためCu−Sn合金を用いる場合でもその
Cu−Sn合金は低Sn濃度のもので充分である。し
たがつて加工性を良好にして縮径加工における中
間焼鈍の回数を少なくするためには、Sn濃度が
10wt％未満、より最適には8wt％以下程度のCu
−Sn合金を用いることが望ましい。またこのCu
−Sn合金としては小量のＰを含有するもの、す
なわちリン青銅を用いることもできる。なおま
た、メツキ層２はTiの他にSi、Hf、Al、Zr、In
等、Nb3Snの高磁界域における臨界電流値を向上
させる第３元素で形成してよい。そしてメツキ層
２の形成に当つては、化学メツキ、真空蒸着、
CVD法等、種々の方法を用いることができる。
また、上記実施例において、TiメツキとSnメツ
キの順序を逆にして、Tiメツキを施した後にSn
メツキを行つてもよく、また各メツキは、一次複
合素線３′と二次複合素線１３の両方に行つても
よい。
以下にこの発明の実施例を記す。
実施例 １
外径10mm、肉厚1.5mmのSn濃度6wt％の青銅製
のパイプに外径6.5mmのNb棒を挿入し、伸線加工
および中間焼鈍を繰返して外径0.75mmの一次複合
素線を得た。次にこの一次複合素線を91本集合
し、外径10mm、肉厚0.5mmの6wt％Snを含有する
青銅製のパイプに挿入し、伸線加工および中間焼
鈍を繰返し、外径1.0mmの二次複合素線を得た。
さらにこの二次複合素線の表面に電気メツキによ
り30μ厚のSnメツキ層を形成し、このSnメツキ層
の表面に真空蒸着法により0.5μ厚のTiメツキ層を
形成してメツキ複合線を得た。次いでこのメツキ
複合線を91本集合して外径13mm、肉厚0.5mmの6wt
％Snを含有する青銅パイプに挿入し、さらにそ
れを外径15mm、肉厚0.5mmのNbパイプに挿入し、
その全体を外径20mm、肉厚２mmの無酸素銅パイプ
に挿入して、伸線加工および中間焼鈍を繰返して
外径1.4mmの安定化銅付きの8281芯の多芯複合線
を作成した。次いでこれに800℃×50時間の拡散
熱処理を施して安定化銅付きのNb3Sn−Ti系多
芯超電導線材を得た。この超電導線材の組成は、
Cu−17wt％Sn−0.2wt％Tiとなつている。この
超電導線材の超電導特性の測定結果を第６図に示
す。第６図において点線Ａは上記超電導線材の温
度4.2Kにおける外部磁界（テスラ）と臨界電流
密度Jcとの関係を示し、実線Ｂは上記作製手順の
うちTiメツキ層形成を省略して作製した超電導
線材の上記と同様な条件における関係を示してい
る。第６図から、Tiメツキを施した超電導線材
の方がTiメツキを施していない超電導線材より
も高磁界域（12T以上）での特性劣化が少ないこ
とが明らかである。
のパイプに外径6.5mmのNb棒を挿入し、伸線加工
および中間焼鈍を繰返して外径0.75mmの一次複合
素線を得た。次にこの一次複合素線を91本集合
し、外径10mm、肉厚0.5mmの6wt％Snを含有する
青銅製のパイプに挿入し、伸線加工および中間焼
鈍を繰返し、外径1.0mmの二次複合素線を得た。
さらにこの二次複合素線の表面に電気メツキによ
り30μ厚のSnメツキ層を形成し、このSnメツキ層
の表面に真空蒸着法により0.5μ厚のTiメツキ層を
形成してメツキ複合線を得た。次いでこのメツキ
複合線を91本集合して外径13mm、肉厚0.5mmの6wt
％Snを含有する青銅パイプに挿入し、さらにそ
れを外径15mm、肉厚0.5mmのNbパイプに挿入し、
その全体を外径20mm、肉厚２mmの無酸素銅パイプ
に挿入して、伸線加工および中間焼鈍を繰返して
外径1.4mmの安定化銅付きの8281芯の多芯複合線
を作成した。次いでこれに800℃×50時間の拡散
熱処理を施して安定化銅付きのNb3Sn−Ti系多
芯超電導線材を得た。この超電導線材の組成は、
Cu−17wt％Sn−0.2wt％Tiとなつている。この
超電導線材の超電導特性の測定結果を第６図に示
す。第６図において点線Ａは上記超電導線材の温
度4.2Kにおける外部磁界（テスラ）と臨界電流
密度Jcとの関係を示し、実線Ｂは上記作製手順の
うちTiメツキ層形成を省略して作製した超電導
線材の上記と同様な条件における関係を示してい
る。第６図から、Tiメツキを施した超電導線材
の方がTiメツキを施していない超電導線材より
も高磁界域（12T以上）での特性劣化が少ないこ
とが明らかである。
実施例 ２
外径10mm、肉厚1.5mmのSn濃度6wt％の青銅製
のパイプに外径6.5mmのNb棒を挿入し、伸線加工
および中間焼鈍を繰返して外径0.75mmの一次複合
素線を得た。次にこの一次複合素線を91本集合
し、外径10mm、肉厚0.5mmの6wt％Snを含有する
青銅製のパイプに挿入し、伸線加工および中間焼
鈍を繰返し、外径1.0mmの二次複合素線を得た。
さらにこの二次複合素線の表面に電気メツキによ
り30μ厚のSnメツキ層を形成し、このSnメツキ層
の表面にスパツタリング法により0.2μ厚のSiメツ
キ層を形成してメツキ複合線を得た。次いでこの
メツキ複合線を91本集合して外径13mm、肉厚0.5
mmの6wt％Snを含有する青銅パイプに挿入し、さ
らにそれを外径15mm、肉厚0.5mmのNbパイプに挿
入し、その全体を外径20mm、肉厚２mmの無酸素銅
パイプに挿入して、伸線加工および中間焼鈍を繰
返して外径1.4mmの安定化銅付きの8281芯の多芯
複合線を作製した。次いでこれに800℃×50時間
の拡散熱処理を施して安定化銅付きのNb3Sn−Si
系多芯超電導線材を得た。この超電導線材の超電
導特性の測定結果を第７図に示す。第７図におい
て点線Ａは上記超電導線材の温度4.2Kにおける
外部磁界（テスラ）と臨界電流密度Jcとの関係を
示し、実線Ｂは上記作製手順のうちSiメツキ層形
成を省略して作製した超電導線材の上記と同様な
条件における関係を示している。第７図から、Si
メツキを施した超電導線材の方がSiメツキを施し
ていない超電導線材よりも高磁界域（12T以上）
での特性劣化が少ないことが明らかである。
のパイプに外径6.5mmのNb棒を挿入し、伸線加工
および中間焼鈍を繰返して外径0.75mmの一次複合
素線を得た。次にこの一次複合素線を91本集合
し、外径10mm、肉厚0.5mmの6wt％Snを含有する
青銅製のパイプに挿入し、伸線加工および中間焼
鈍を繰返し、外径1.0mmの二次複合素線を得た。
さらにこの二次複合素線の表面に電気メツキによ
り30μ厚のSnメツキ層を形成し、このSnメツキ層
の表面にスパツタリング法により0.2μ厚のSiメツ
キ層を形成してメツキ複合線を得た。次いでこの
メツキ複合線を91本集合して外径13mm、肉厚0.5
mmの6wt％Snを含有する青銅パイプに挿入し、さ
らにそれを外径15mm、肉厚0.5mmのNbパイプに挿
入し、その全体を外径20mm、肉厚２mmの無酸素銅
パイプに挿入して、伸線加工および中間焼鈍を繰
返して外径1.4mmの安定化銅付きの8281芯の多芯
複合線を作製した。次いでこれに800℃×50時間
の拡散熱処理を施して安定化銅付きのNb3Sn−Si
系多芯超電導線材を得た。この超電導線材の超電
導特性の測定結果を第７図に示す。第７図におい
て点線Ａは上記超電導線材の温度4.2Kにおける
外部磁界（テスラ）と臨界電流密度Jcとの関係を
示し、実線Ｂは上記作製手順のうちSiメツキ層形
成を省略して作製した超電導線材の上記と同様な
条件における関係を示している。第７図から、Si
メツキを施した超電導線材の方がSiメツキを施し
ていない超電導線材よりも高磁界域（12T以上）
での特性劣化が少ないことが明らかである。
実施例 ３
外径10、肉厚1.5mmのSn濃度6wt％の青銅製の
パイプに外径6.5mmのNb棒を挿入し、伸線加工お
よび中間焼鈍を繰返して外径0.75mmの一次複合素
線を得た。次にこの一次複合素線を91本集合し、
外径10mm、肉厚0.5mmの6wt％Snを含有する青銅
製のパイプに挿入し、伸線加工および中間焼鈍を
繰返し、外径1.0mmの二次複合素線を得た。さら
にこの二次複合素線の表面に電気メツキにより
30μ厚のSnメツキ層を形成し、このSnメツキ層の
表面にスパツタリング法により0.1μ厚のHfメツ
キ層を形成してメツキ複合線を得た。次いでこの
メツキ複合線を91本集合して外径13mm、肉厚0.5
mmの6wt％Snを含有する青銅パイプに挿入し、さ
らにそれを外径15mm、肉厚0.5mmのNbパイプに挿
入し、その全体を外径20mm、肉厚２mmの無酸素銅
パイプに挿入して、伸線加工および中間焼鈍を繰
返して外径1.0mmの安定化銅付きの8281芯の多芯
複合線を作製した。次いでこれに810℃×50時間
の拡散熱処理を施して安定化銅付きのNb3Sn−
Hf系多芯超電導線材を得た。この超電導線材の
超電導特性の測定結果を第８図に示す。第８図に
おいて点線Ａは上記超電導線材の温度4.2Kにお
ける外部磁界（テスラ）と臨界電流密度Jcとの関
係を示し、実線Ｂは上記作製手順のうちHfメツ
キ層形成を省略して作製した超電導線材の上記と
同様な条件における関係を示している。第８図か
ら、Hfメツキを施した超電導線材の方がHfメツ
キを施していない超電導線材よりも高磁界域
（12T以上）での特性劣化が少ないことが明らか
である。
パイプに外径6.5mmのNb棒を挿入し、伸線加工お
よび中間焼鈍を繰返して外径0.75mmの一次複合素
線を得た。次にこの一次複合素線を91本集合し、
外径10mm、肉厚0.5mmの6wt％Snを含有する青銅
製のパイプに挿入し、伸線加工および中間焼鈍を
繰返し、外径1.0mmの二次複合素線を得た。さら
にこの二次複合素線の表面に電気メツキにより
30μ厚のSnメツキ層を形成し、このSnメツキ層の
表面にスパツタリング法により0.1μ厚のHfメツ
キ層を形成してメツキ複合線を得た。次いでこの
メツキ複合線を91本集合して外径13mm、肉厚0.5
mmの6wt％Snを含有する青銅パイプに挿入し、さ
らにそれを外径15mm、肉厚0.5mmのNbパイプに挿
入し、その全体を外径20mm、肉厚２mmの無酸素銅
パイプに挿入して、伸線加工および中間焼鈍を繰
返して外径1.0mmの安定化銅付きの8281芯の多芯
複合線を作製した。次いでこれに810℃×50時間
の拡散熱処理を施して安定化銅付きのNb3Sn−
Hf系多芯超電導線材を得た。この超電導線材の
超電導特性の測定結果を第８図に示す。第８図に
おいて点線Ａは上記超電導線材の温度4.2Kにお
ける外部磁界（テスラ）と臨界電流密度Jcとの関
係を示し、実線Ｂは上記作製手順のうちHfメツ
キ層形成を省略して作製した超電導線材の上記と
同様な条件における関係を示している。第８図か
ら、Hfメツキを施した超電導線材の方がHfメツ
キを施していない超電導線材よりも高磁界域
（12T以上）での特性劣化が少ないことが明らか
である。
実施例 ４
外径10mm、肉厚1.5mmのSn濃度6wt％の青銅製
のパイプに外径6.5mmのNb棒を挿入し、伸線加工
および中間焼鈍を繰返して外径0.75mmの一次複合
素線を得た。次にこの一次複合素線を91本集合
し、外径10mm、肉厚0.5mmの6wt％Snを含有する
青銅製のパイプに挿入し、伸線加工および中間焼
鈍を繰返し、外径1.0mmの二次複合素線を得た。
さらにこの二次複合素線の表面に電気メツキによ
り30μ厚のSnメツキ層を形成し、このSnメツキ層
の表面に真空蒸着法により0.5μ厚のAlメツキ層を
形成してメツキ複合線を得た。次いでこのメツキ
複合線を91本集合して外径13mm、肉厚0.5mmの6wt
％Snを含有する青銅パイプに挿入し、さらにそ
れを外径15mm、肉厚0.5mmのNbパイプに挿入し、
その全体を外径20mm、肉厚２mmの無酸素銅パイプ
に挿入して、伸線加工および中間焼鈍を繰返して
外径1.0mmの安定化銅付きの8281芯の多芯複合線
を作製した。次いでこれに790℃×50時間の拡散
熱処理を施して安定化銅付きのNb3Sn−Al系多
芯超電導線材を得た。この超電導線材の超電導特
性の測定結果を第９図に示す。第９図において点
線Ａは上記超電導線材の温度4.2Kにおける外部
磁界（テスラ）と臨界電流密度Jcとの関係を示
し、実線Ｂは上記作製手順のうちAlメツキ層形
成を省略して作製した超電導線材の上記と同様な
条件における関係を示している。第９図から、
Alメツキを施した超電導線材の方がAlメツキを
施していない超電導線材よりも高磁界域（12T以
上）での特性劣化が少ないことが明らかである。
のパイプに外径6.5mmのNb棒を挿入し、伸線加工
および中間焼鈍を繰返して外径0.75mmの一次複合
素線を得た。次にこの一次複合素線を91本集合
し、外径10mm、肉厚0.5mmの6wt％Snを含有する
青銅製のパイプに挿入し、伸線加工および中間焼
鈍を繰返し、外径1.0mmの二次複合素線を得た。
さらにこの二次複合素線の表面に電気メツキによ
り30μ厚のSnメツキ層を形成し、このSnメツキ層
の表面に真空蒸着法により0.5μ厚のAlメツキ層を
形成してメツキ複合線を得た。次いでこのメツキ
複合線を91本集合して外径13mm、肉厚0.5mmの6wt
％Snを含有する青銅パイプに挿入し、さらにそ
れを外径15mm、肉厚0.5mmのNbパイプに挿入し、
その全体を外径20mm、肉厚２mmの無酸素銅パイプ
に挿入して、伸線加工および中間焼鈍を繰返して
外径1.0mmの安定化銅付きの8281芯の多芯複合線
を作製した。次いでこれに790℃×50時間の拡散
熱処理を施して安定化銅付きのNb3Sn−Al系多
芯超電導線材を得た。この超電導線材の超電導特
性の測定結果を第９図に示す。第９図において点
線Ａは上記超電導線材の温度4.2Kにおける外部
磁界（テスラ）と臨界電流密度Jcとの関係を示
し、実線Ｂは上記作製手順のうちAlメツキ層形
成を省略して作製した超電導線材の上記と同様な
条件における関係を示している。第９図から、
Alメツキを施した超電導線材の方がAlメツキを
施していない超電導線材よりも高磁界域（12T以
上）での特性劣化が少ないことが明らかである。
実施例 ５
外径10mm、肉厚1.5mmのSn濃度6wt％の青銅製
のパイプに外径6.5mmのNb棒を挿入し、伸線加工
および中間焼鈍を繰返して外径0.75mmの一次複合
素線を得た。次にこの一次複合素線を91本集合
し、外径10mm、肉厚0.5mmの6wt％Snを含有する
青銅製のパイプに挿入し、伸線加工および中間焼
鈍を繰返し、外径1.0mmの二次複合素線を得た。
さらにこの二次複合素線の表面に電気メツキによ
り30μ厚のSnメツキ層を形成し、このSnメツキ層
の表面にスパツタリング法により0.2μ厚のZrメツ
キ層を形成してメツキ複合線を得た。次いでこの
メツキ複合線を91本集合して外径13mm、肉厚0.5
mmの6wt％Snを含有する青銅パイプに挿入し、さ
らにそれを外径15mm、肉厚0.5mmのNbパイプに挿
入し、その全体を外径20mm、肉厚２mmの無酸素銅
パイプに挿入して、伸線加工および中間焼鈍を繰
返して外径0.8mmの安定化銅付きの8281芯の多芯
複合線を作製した。次いでこれに780℃×100時間
の拡散熱処理を施して安定化銅付きのNb3Sn−
Zr系多芯超電導線材を得た。この超電導線材の
超電導特性の測定結果を第１０図に示す。第１０
図において点線Ａは上記超電導線材の温度4.2K
における外部磁界（テスラ）と臨界電流密度Jcと
の関係を示し、実線Ｂは上記作製手順のうちZr
メツキ層形成を省略して作製した超電導線材の上
記と同様な条件における関係を示している。第１
０図から、Zrメツキを施した超電導線材の方が
Zrメツキを施していない超電導線材よりも高磁
界域（12T以上）での特性劣化が少ないことが明
らかである。
のパイプに外径6.5mmのNb棒を挿入し、伸線加工
および中間焼鈍を繰返して外径0.75mmの一次複合
素線を得た。次にこの一次複合素線を91本集合
し、外径10mm、肉厚0.5mmの6wt％Snを含有する
青銅製のパイプに挿入し、伸線加工および中間焼
鈍を繰返し、外径1.0mmの二次複合素線を得た。
さらにこの二次複合素線の表面に電気メツキによ
り30μ厚のSnメツキ層を形成し、このSnメツキ層
の表面にスパツタリング法により0.2μ厚のZrメツ
キ層を形成してメツキ複合線を得た。次いでこの
メツキ複合線を91本集合して外径13mm、肉厚0.5
mmの6wt％Snを含有する青銅パイプに挿入し、さ
らにそれを外径15mm、肉厚0.5mmのNbパイプに挿
入し、その全体を外径20mm、肉厚２mmの無酸素銅
パイプに挿入して、伸線加工および中間焼鈍を繰
返して外径0.8mmの安定化銅付きの8281芯の多芯
複合線を作製した。次いでこれに780℃×100時間
の拡散熱処理を施して安定化銅付きのNb3Sn−
Zr系多芯超電導線材を得た。この超電導線材の
超電導特性の測定結果を第１０図に示す。第１０
図において点線Ａは上記超電導線材の温度4.2K
における外部磁界（テスラ）と臨界電流密度Jcと
の関係を示し、実線Ｂは上記作製手順のうちZr
メツキ層形成を省略して作製した超電導線材の上
記と同様な条件における関係を示している。第１
０図から、Zrメツキを施した超電導線材の方が
Zrメツキを施していない超電導線材よりも高磁
界域（12T以上）での特性劣化が少ないことが明
らかである。
実施例 ６
外径10mm、肉厚1.5mmのSn濃度6wt％の青銅製
のパイプに外径6.5mmのNb棒を挿入し、伸線加工
および中間焼鈍を繰返して外径0.75mmの一次複合
素線を得た。次にこの一次複合素線を91本集合
し、外径10mm、肉厚0.5mmの6wt％Snを含有する
青銅製のパイプに挿入し、伸線加工および中間焼
鈍を繰返し、外径1.0mmの二次複合素線を得た。
さらにこの二次複合素線の表面に電気メツキによ
り30μ厚のSnメツキ層を形成し、このSnメツキ層
の表面に真空蒸着法により0.1μ厚のInメツキ層を
形成してメツキ複合線を得た。次いでこのメツキ
複合線を91本集合して外径13mm、肉厚0.5mmの6wt
％Snを含有する青銅パイプに挿入し、さらにそ
れを外径15mm、肉厚0.5mmのNbパイプに挿入し、
その全体を外径20mm、肉厚２mmの無酸素銅パイプ
に挿入して、伸線加工および中間焼鈍を繰返して
外径1.4mmの安定化銅付きの8281芯の多芯複合線
を作製した。次いでこれに780℃×80時間の拡散
熱処理を施して安定化銅付きのNb3Sn−In系多芯
超電導線材を得た。この超電導線材の超電導特性
の測定結果を第１１図に示す。第１１図において
点線Ａは上記超電導線材の温度4.2Kにおける外
部磁界（テスラ）と臨界電流密度Jcとの関係を示
し、実線Ｂは上記作製手順のうちInメツキ層形成
を省略して作製した超電導線材の上記と同様な条
件における関係を示している。第１１図から、In
メツキを施した超電導線材の方がInメツキを施し
ていない超電導線材よりも高磁界域（12T以上）
での特性劣化が少ないことが明らかである。
のパイプに外径6.5mmのNb棒を挿入し、伸線加工
および中間焼鈍を繰返して外径0.75mmの一次複合
素線を得た。次にこの一次複合素線を91本集合
し、外径10mm、肉厚0.5mmの6wt％Snを含有する
青銅製のパイプに挿入し、伸線加工および中間焼
鈍を繰返し、外径1.0mmの二次複合素線を得た。
さらにこの二次複合素線の表面に電気メツキによ
り30μ厚のSnメツキ層を形成し、このSnメツキ層
の表面に真空蒸着法により0.1μ厚のInメツキ層を
形成してメツキ複合線を得た。次いでこのメツキ
複合線を91本集合して外径13mm、肉厚0.5mmの6wt
％Snを含有する青銅パイプに挿入し、さらにそ
れを外径15mm、肉厚0.5mmのNbパイプに挿入し、
その全体を外径20mm、肉厚２mmの無酸素銅パイプ
に挿入して、伸線加工および中間焼鈍を繰返して
外径1.4mmの安定化銅付きの8281芯の多芯複合線
を作製した。次いでこれに780℃×80時間の拡散
熱処理を施して安定化銅付きのNb3Sn−In系多芯
超電導線材を得た。この超電導線材の超電導特性
の測定結果を第１１図に示す。第１１図において
点線Ａは上記超電導線材の温度4.2Kにおける外
部磁界（テスラ）と臨界電流密度Jcとの関係を示
し、実線Ｂは上記作製手順のうちInメツキ層形成
を省略して作製した超電導線材の上記と同様な条
件における関係を示している。第１１図から、In
メツキを施した超電導線材の方がInメツキを施し
ていない超電導線材よりも高磁界域（12T以上）
での特性劣化が少ないことが明らかである。
発明の具体的効果
以上説明したようにこの発明の方法は、Ti、
Si、Hf、Al、Zr、Inの中から選択される第３元
素のメツキ層を有するメツキ複合線を複数本集合
縮径した後に拡散熱処理を施すものであり、縮径
加工の段階では第３元素をメツキ層状態で保持さ
せて縮径加工の障害にならないようにしたもので
あるため、第３元素を含まない従来のNb3Sn系超
電導線材と同様な加工手間によつて、高磁界域で
の臨界電流値の高い超電導線材を得ることができ
る。また、第３元素をメツキしたメツキ複合線を
集合、縮径した後に拡散熱処理をなすため、メツ
キ複合線内のNb芯材とメツキ層との距離が一定
になり、しかもその距離は従来のSnメツキ法に
おけるよりもはるかに短いため、第３元素の拡散
も容易で拡散熱処理も簡単である。
Si、Hf、Al、Zr、Inの中から選択される第３元
素のメツキ層を有するメツキ複合線を複数本集合
縮径した後に拡散熱処理を施すものであり、縮径
加工の段階では第３元素をメツキ層状態で保持さ
せて縮径加工の障害にならないようにしたもので
あるため、第３元素を含まない従来のNb3Sn系超
電導線材と同様な加工手間によつて、高磁界域で
の臨界電流値の高い超電導線材を得ることができ
る。また、第３元素をメツキしたメツキ複合線を
集合、縮径した後に拡散熱処理をなすため、メツ
キ複合線内のNb芯材とメツキ層との距離が一定
になり、しかもその距離は従来のSnメツキ法に
おけるよりもはるかに短いため、第３元素の拡散
も容易で拡散熱処理も簡単である。
第１図は超電導線内にTiを添加した場合とTi
を添加していない場合の各々について、従来知ら
れている磁界と電流密度との関係を示す線図、第
２図はこの発明の一実施例を段階的に示した説明
図、第３図は第２図Ｅに示される複合線の拡大断
面図、第４図は多芯化した複合素線を示す断面
図、第５図はこの発明の他の実施例を段階的に示
した説明図、第６図はこの発明を用いて作製した
Tiを含む超電導線材と従来のTiを含まない超電
導線材との各々の特性を示した線図、第７図はこ
の発明を用いて作製したSiを含む超電導線材と従
来のSiを含まない超電導線材との各々の特性を示
した線図、第８図はこの発明を用いて作製した
Hfを含む超電導線材と従来のHfを含まない超電
導線材との各々の特性を示した線図、第９図はこ
の発明を用いて作製したAlを含む超電導線材と
従来のAlを含まない超電導線材との各々の特性
を示した線図、第１０図はこの発明を用いて作製
したZrを含む超電導線材と従来のZrを含まない
超電導線材との各々の特性を示した線図、第１１
図はこの発明を用いて作製したInを含む超電導線
材と従来のInを含まない超電導線材との各々の特
性を示した線図である。 ２……中空パイプ（基地）、３……複合素線、
３′……一次複合素線、５……Tiメツキ層、５′
……Tiメツキ層、６……メツキ複合線、７……
中空パイプ（基地）、１２……中空パイプ（基
地）。
を添加していない場合の各々について、従来知ら
れている磁界と電流密度との関係を示す線図、第
２図はこの発明の一実施例を段階的に示した説明
図、第３図は第２図Ｅに示される複合線の拡大断
面図、第４図は多芯化した複合素線を示す断面
図、第５図はこの発明の他の実施例を段階的に示
した説明図、第６図はこの発明を用いて作製した
Tiを含む超電導線材と従来のTiを含まない超電
導線材との各々の特性を示した線図、第７図はこ
の発明を用いて作製したSiを含む超電導線材と従
来のSiを含まない超電導線材との各々の特性を示
した線図、第８図はこの発明を用いて作製した
Hfを含む超電導線材と従来のHfを含まない超電
導線材との各々の特性を示した線図、第９図はこ
の発明を用いて作製したAlを含む超電導線材と
従来のAlを含まない超電導線材との各々の特性
を示した線図、第１０図はこの発明を用いて作製
したZrを含む超電導線材と従来のZrを含まない
超電導線材との各々の特性を示した線図、第１１
図はこの発明を用いて作製したInを含む超電導線
材と従来のInを含まない超電導線材との各々の特
性を示した線図である。 ２……中空パイプ（基地）、３……複合素線、
３′……一次複合素線、５……Tiメツキ層、５′
……Tiメツキ層、６……メツキ複合線、７……
中空パイプ（基地）、１２……中空パイプ（基
地）。
Claims (1)
- １ Cu−Sn合金もしくは実質的に銅から成る基
地中にNb芯材を配して複合素線を作り、その複
合素線の外方にTi、Si、Hf、Al、Zr、Inの中か
ら選択される第３元素のメツキ層とSnメツキ層
を形成してメツキ複合線を作り、さらにそのメツ
キ複合線を複数本集合するとともに所定の径まで
縮径した後、拡散熱処理を施してNb3Sn超電導金
属間化合物を生成させることを特徴とするNb3Sn
系超電導線材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58209745A JPS60101815A (ja) | 1983-11-08 | 1983-11-08 | Ｎｂ３Ｓｎ系超電導線材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58209745A JPS60101815A (ja) | 1983-11-08 | 1983-11-08 | Ｎｂ３Ｓｎ系超電導線材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60101815A JPS60101815A (ja) | 1985-06-05 |
| JPH0381247B2 true JPH0381247B2 (ja) | 1991-12-27 |
Family
ID=16577930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58209745A Granted JPS60101815A (ja) | 1983-11-08 | 1983-11-08 | Ｎｂ３Ｓｎ系超電導線材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60101815A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0791622B2 (ja) * | 1985-09-18 | 1995-10-04 | 株式会社フジクラ | 高低抗マトリツクス複合超電導体の製造方法 |
| JPH0796698B2 (ja) * | 1985-09-18 | 1995-10-18 | 株式会社フジクラ | 交流用多心超電導導体の製造方法 |
-
1983
- 1983-11-08 JP JP58209745A patent/JPS60101815A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60101815A (ja) | 1985-06-05 |
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