JPH0410311A - Ｎｂ↓３Ｓｎ系超電導線の製造方法 - Google Patents
Ｎｂ↓３Ｓｎ系超電導線の製造方法Info
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- JPH0410311A JPH0410311A JP2109512A JP10951290A JPH0410311A JP H0410311 A JPH0410311 A JP H0410311A JP 2109512 A JP2109512 A JP 2109512A JP 10951290 A JP10951290 A JP 10951290A JP H0410311 A JPH0410311 A JP H0410311A
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- wire
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- superconducting wire
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- 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】
〔産業上の利用分野〕
この発明はＮｂ３Ｓｎ系超電導線の製造方法に関するも
のである。
のである。
（従来の技術）
近年、超電導線材は、電力消費がほとんどなく大電流を
流すことか出来、かつ高磁界まで超電導状態が保たれる
ことから高磁界発生用電磁石の巻線材として利用さゎて
いる。現在広く利用されている線材としてはＮｂ−Ｔｉ
系の合金線材とＮｂ３Ｓｎ系の化合物線材がある。前記
Ｎｂ−Ｔｉ系線材の発生磁界は９テスラの限界があり、
これ以上の高磁界を必要とする場合には、臨界磁界の高
いＮｂ３Ｓｎの化合物線材が用いられる。
流すことか出来、かつ高磁界まで超電導状態が保たれる
ことから高磁界発生用電磁石の巻線材として利用さゎて
いる。現在広く利用されている線材としてはＮｂ−Ｔｉ
系の合金線材とＮｂ３Ｓｎ系の化合物線材がある。前記
Ｎｂ−Ｔｉ系線材の発生磁界は９テスラの限界があり、
これ以上の高磁界を必要とする場合には、臨界磁界の高
いＮｂ３Ｓｎの化合物線材が用いられる。
次に従来例のＮｂ３Ｓｎ系超電導線について図面を用い
て説明する。
て説明する。
図面第２図は従来例の安定化鋼を有するＳｎ拡散法Ｎｂ
３Ｓｎ線（未Ｎｂ３Ｓｎ生成熱処理）の断面図、第３図
は従来例のＳｎ拡散法のパルス用Ｎｂ３Ｓｎ線（未Ｎｂ
３Ｓｎ生成熱処理）の断面図、第４図は従来例のパルス
用Ｎｂ ３ Ｓ ｎ Ｍ電導線の断面図である。
３Ｓｎ線（未Ｎｂ３Ｓｎ生成熱処理）の断面図、第３図
は従来例のＳｎ拡散法のパルス用Ｎｂ３Ｓｎ線（未Ｎｂ
３Ｓｎ生成熱処理）の断面図、第４図は従来例のパルス
用Ｎｂ ３ Ｓ ｎ Ｍ電導線の断面図である。
図面第２図ないし第４図において、２はＮｂ３Ｓｎ、３
はＣｕ−Ｓｎ合金（ブロンズ）、４はＮｂ３Ｓｎ超電導
線の表面層に発生するボイド欠陥、５はＣｕ、６はＮｂ
基体（フィラメント）、７はＳｎ基体、８はＴａ又はＮ
ｂのＳｎ拡散バリアである。
はＣｕ−Ｓｎ合金（ブロンズ）、４はＮｂ３Ｓｎ超電導
線の表面層に発生するボイド欠陥、５はＣｕ、６はＮｂ
基体（フィラメント）、７はＳｎ基体、８はＴａ又はＮ
ｂのＳｎ拡散バリアである。
次にこの従来例のＮｂ３Ｓｎ超電導線の製造方法と特性
について説明する。
について説明する。
Ｎｂ３Ｓｎ超電導線の製造方法としては、第２図に示す
ようなＣｕ５とＳｎ基体７とＮｂ基体６の三者より成り
、通常Ｓｎ拡散法と呼ばれている方法かある（説明は省
略する）。この製造方法はすべて加工性に富んだ金属が
使用されており、極めて加工性に優れ、中間焼鈍なしに
所望の形状寸法が得られる。又Ｓｎ量も多くすることが
できて、Ｎｂ３Ｓｎ生成量も必然的に多くなり臨界電流
特性の高い優れたＮｂ３Ｓｎ超電導線を得ることができ
る。
ようなＣｕ５とＳｎ基体７とＮｂ基体６の三者より成り
、通常Ｓｎ拡散法と呼ばれている方法かある（説明は省
略する）。この製造方法はすべて加工性に富んだ金属が
使用されており、極めて加工性に優れ、中間焼鈍なしに
所望の形状寸法が得られる。又Ｓｎ量も多くすることが
できて、Ｎｂ３Ｓｎ生成量も必然的に多くなり臨界電流
特性の高い優れたＮｂ３Ｓｎ超電導線を得ることができ
る。
次にこの従来例の熱処理について説明する。
Ｎｂ３Ｓｎ超電導線は電磁石のコイル巻前後のいずれか
で６００〜８００℃で数１０〜数１００時間のＮｂ３Ｓ
ｎ生成熱処理が行われる。この熱処理でＳｎ基体がまず
Ｃｕ中に拡散しＣｕ−Ｓｎ合金（ブロンズ）化し、ざら
にＣｕ−Ｓｎ合金中のＳｎがＮｂフィラメントと反応し
てＮｂｓ Ｓｎを生成する。図面第２図に示すように外
皮の安定化Ｃｕ５まてのＳｎの拡散を防止するためＴａ
又はＮｂなとのＳｎ拡散バリアが設けられている。
で６００〜８００℃で数１０〜数１００時間のＮｂ３Ｓ
ｎ生成熱処理が行われる。この熱処理でＳｎ基体がまず
Ｃｕ中に拡散しＣｕ−Ｓｎ合金（ブロンズ）化し、ざら
にＣｕ−Ｓｎ合金中のＳｎがＮｂフィラメントと反応し
てＮｂｓ Ｓｎを生成する。図面第２図に示すように外
皮の安定化Ｃｕ５まてのＳｎの拡散を防止するためＴａ
又はＮｂなとのＳｎ拡散バリアが設けられている。
しかし最近は、急速な磁界変動に対し安定なＮｂ３Ｓｎ
超電導線が強く要求されており、パルス用Ｎｂ３Ｓｎ超
電導線の開発が進められている。従って、Ｎｂ３Ｓｎ超
電導線の交流損失の低減から安定化銅のないＮｂ３Ｓｎ
線が開発製作される様になってきた。即ち、安定化銅を
結合損失及び過電流損失の低減から電気抵抗の高いＣｕ
−Ｓｎ合金（ブロンズ）に置き換えられている。この方
法は、パルス用Ｎｂ３Ｓｎ超電導線としてＳｎ拡散法の
Ｎｂ３Ｓｎ線では第３図に示すように３Ｓｎ拡散バリア
を設けずにＮ１）、３Ｓｎ生成熱処理でＳｎの拡散によ
りＮｂ（フィラメント）と未反応Ｓｎか外皮を含んたＣ
ｕマトリックスを電気抵抗の高いＣｕ−Ｓｎ合金である
ブロンズとする方法である。
超電導線が強く要求されており、パルス用Ｎｂ３Ｓｎ超
電導線の開発が進められている。従って、Ｎｂ３Ｓｎ超
電導線の交流損失の低減から安定化銅のないＮｂ３Ｓｎ
線が開発製作される様になってきた。即ち、安定化銅を
結合損失及び過電流損失の低減から電気抵抗の高いＣｕ
−Ｓｎ合金（ブロンズ）に置き換えられている。この方
法は、パルス用Ｎｂ３Ｓｎ超電導線としてＳｎ拡散法の
Ｎｂ３Ｓｎ線では第３図に示すように３Ｓｎ拡散バリア
を設けずにＮ１）、３Ｓｎ生成熱処理でＳｎの拡散によ
りＮｂ（フィラメント）と未反応Ｓｎか外皮を含んたＣ
ｕマトリックスを電気抵抗の高いＣｕ−Ｓｎ合金である
ブロンズとする方法である。
上記の方法で形成されたＮｂ３Ｓｎ線て電磁石のコイル
巻の前又は後のいずれかてＮｂ３Ｓｎ生成熱処理されＮ
ｂ３Ｓｎ超電導線となる。このＮｂ３Ｓｎ生成熱処理は
６００〜８００℃の高温て、かつ数１０〜数１００時間
の長時間て行われる。
巻の前又は後のいずれかてＮｂ３Ｓｎ生成熱処理されＮ
ｂ３Ｓｎ超電導線となる。このＮｂ３Ｓｎ生成熱処理は
６００〜８００℃の高温て、かつ数１０〜数１００時間
の長時間て行われる。
以上のように、従来例においては、Ｎｂ３Ｓｎ生成熱処
理の場合、前記のような高温と長時間の熱処理が行われ
るために３Ｓｎ拡散バリアのないパルス用Ｎｂ３Ｓｎｌ
！（第３図）は線材外皮のＣｕ−Ｓｎ合金からＳｎの気
化かおこりＮｂ３Ｓｎ超電導線表面層が第４図に示す様
に脱Ｓｎ現象状態となる。この脱Ｓｎ現象はＮｂ３Ｓｎ
超電導線の表面層にボイド欠陥４を発生する。このボイ
ド欠陥は巻線材として曲げ、弓張りおよび圧縮応力に対
し線材の機械的強度を減少する。又、脱Ｓｎ現象により
ブロンズ・マトリックスのＳｎ濃度か低下し、Ｎｂ３Ｓ
ｎ生成量が減少し、臨界電流特性も低下するという問題
点かあった。
理の場合、前記のような高温と長時間の熱処理が行われ
るために３Ｓｎ拡散バリアのないパルス用Ｎｂ３Ｓｎｌ
！（第３図）は線材外皮のＣｕ−Ｓｎ合金からＳｎの気
化かおこりＮｂ３Ｓｎ超電導線表面層が第４図に示す様
に脱Ｓｎ現象状態となる。この脱Ｓｎ現象はＮｂ３Ｓｎ
超電導線の表面層にボイド欠陥４を発生する。このボイ
ド欠陥は巻線材として曲げ、弓張りおよび圧縮応力に対
し線材の機械的強度を減少する。又、脱Ｓｎ現象により
ブロンズ・マトリックスのＳｎ濃度か低下し、Ｎｂ３Ｓ
ｎ生成量が減少し、臨界電流特性も低下するという問題
点かあった。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たものて、均質て表面欠陥の発生かなく、かつ臨界電流
特性の低下のない健全なパルス用ＮｂｆｆＳｎＭ電導線
の製造方法を提供することを目的とする。
たものて、均質て表面欠陥の発生かなく、かつ臨界電流
特性の低下のない健全なパルス用ＮｂｆｆＳｎＭ電導線
の製造方法を提供することを目的とする。
このため、この発明においては、ＣｕとＳｎ基体とＮｂ
基体の三者より成るＮｂ３Ｓｎ系超電導線の製造方法に
おいて、安定化銅を含まない前記Ｎｂ３Ｓｎ系超電導線
を大気中雰囲気下て熱処理温度１００〜４５０℃、熱処
理時間１〜５０時間て熱処理を施し、前記Ｎｂ３Ｓｎ線
材表面に厚さ００５μｍ〜５０μｍの酸化銅皮膜を生成
するＮｂ３Ｓｎ系超電導線の製造方法により、前記目的
を達成しようとするものである。
基体の三者より成るＮｂ３Ｓｎ系超電導線の製造方法に
おいて、安定化銅を含まない前記Ｎｂ３Ｓｎ系超電導線
を大気中雰囲気下て熱処理温度１００〜４５０℃、熱処
理時間１〜５０時間て熱処理を施し、前記Ｎｂ３Ｓｎ線
材表面に厚さ００５μｍ〜５０μｍの酸化銅皮膜を生成
するＮｂ３Ｓｎ系超電導線の製造方法により、前記目的
を達成しようとするものである。
この発明におけるＮｂ３Ｓｎ系超電導線は、大気中雰囲
気て熱処理温度１００〜４５０℃、熱処理時間１〜５０
時間で熱処理して、Ｎｂ３Ｓｎ線材表面に厚さ０−０５
〜５．０μｍの酸化銅皮膜を生成するので、安定化銅の
ないＮ ｂ ｊ Ｓ ｎ ＆超電導線のＮｂ３Ｓｎ生成
熱処理時に発生する脱Ｓｎ現象をおこさせず５表面にボ
イド欠陥を発生させない。
気て熱処理温度１００〜４５０℃、熱処理時間１〜５０
時間で熱処理して、Ｎｂ３Ｓｎ線材表面に厚さ０−０５
〜５．０μｍの酸化銅皮膜を生成するので、安定化銅の
ないＮ ｂ ｊ Ｓ ｎ ＆超電導線のＮｂ３Ｓｎ生成
熱処理時に発生する脱Ｓｎ現象をおこさせず５表面にボ
イド欠陥を発生させない。
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
図面第１図はこの発明の製造方法によって作られたＮｂ
３Ｓｎ系超電導線の断面図である。
３Ｓｎ系超電導線の断面図である。
図面第１図において、１は酸化銅皮膜（詳細後述）、２
はＮｂ３Ｓｎ、３はＣｕ−Ｓｎ合金（ブロンズ）である
。
はＮｂ３Ｓｎ、３はＣｕ−Ｓｎ合金（ブロンズ）である
。
次にこの発明の安定化鋼のないパルス用Ｎｂ３Ｓｎ系超
電導線の製造方法について、第１図および前記従来例の
図面を援用して説明する。
電導線の製造方法について、第１図および前記従来例の
図面を援用して説明する。
前記従来例の図面第３図におけるＣｕとＳｎ基体とＮｂ
基体の三者より成るＳｎ拡散法Ｎｂ３Ｓｎ線を所望線径
である、例えば１．０ｍｏ＋の線を製作し束状又はボビ
ン巻形状とする。このＮｂ３Ｓｎ線材を大気中雰囲気下
で熱処理温度２１０℃、熱処理時間６時間の熱処理を実
施し、線材表面に約０．５μｍの酸化銅皮膜を生成した
（案１図）にの酸化銅皮膜を有するＮｂ５ｓｎ線は電磁
石のコイル巻前又は後に行われるＮｂ３Ｓｎ生成熱処理
て線材外皮（表面）からの脱Ｓｎを防止することができ
た。
基体の三者より成るＳｎ拡散法Ｎｂ３Ｓｎ線を所望線径
である、例えば１．０ｍｏ＋の線を製作し束状又はボビ
ン巻形状とする。このＮｂ３Ｓｎ線材を大気中雰囲気下
で熱処理温度２１０℃、熱処理時間６時間の熱処理を実
施し、線材表面に約０．５μｍの酸化銅皮膜を生成した
（案１図）にの酸化銅皮膜を有するＮｂ５ｓｎ線は電磁
石のコイル巻前又は後に行われるＮｂ３Ｓｎ生成熱処理
て線材外皮（表面）からの脱Ｓｎを防止することができ
た。
次にこの発明における熱処理条件の限界値について説明
する。
する。
まず酸化銅生成と温度条件について説明する。
Ｓｎ拡散法Ｎｂ３Ｓｎ線に酸化銅皮膜熱処理は大気中雰
囲気下で熱処理温度約２５０℃まではＣｕ２Ｏの酸化銅
で約２５０”ＣをこえるとＣｕＯに変化する。いずれの
酸化膜でも脱Ｓｎ現象を防止することか可能である。
囲気下で熱処理温度約２５０℃まではＣｕ２Ｏの酸化銅
で約２５０”ＣをこえるとＣｕＯに変化する。いずれの
酸化膜でも脱Ｓｎ現象を防止することか可能である。
次にＳｎの動作と熱処理条件について説明する。Ｓｎ拡
散法Ｎｂ３Ｓｎ線はＳｎが配置されているため、約２３
０℃まではＳｎが溶解しないのて問題はない。約２３０
℃をこえるとＳｎは溶解しＣｕ中に拡散する。さらに４
５０℃をこえると一部Ｎｂ（フィラメント）と反応しＮ
ｂ３Ｓｎを生成する。Ｎｂ３Ｓｎが生成されると撚線や
巻線などの加工に支障をきたし、後のＮｂ３Ｓｎ生成熱
処理で十分な臨界電流が得られなくなる。また、４５０
℃をこえると酸化銅皮膜が荒れるので望ましくなく、１
００℃未満ては有効な酸化膜生成か得られない。
散法Ｎｂ３Ｓｎ線はＳｎが配置されているため、約２３
０℃まではＳｎが溶解しないのて問題はない。約２３０
℃をこえるとＳｎは溶解しＣｕ中に拡散する。さらに４
５０℃をこえると一部Ｎｂ（フィラメント）と反応しＮ
ｂ３Ｓｎを生成する。Ｎｂ３Ｓｎが生成されると撚線や
巻線などの加工に支障をきたし、後のＮｂ３Ｓｎ生成熱
処理で十分な臨界電流が得られなくなる。また、４５０
℃をこえると酸化銅皮膜が荒れるので望ましくなく、１
００℃未満ては有効な酸化膜生成か得られない。
次に酸化銅皮膜の膜厚について説明する。酸化銅皮膜厚
０，０５μｍ未満では脱Ｓｎ現象を十分に防止出来ず、
５μｍをこえると線材表面が荒ゎ線材強度を減じるため
害がある。
０，０５μｍ未満では脱Ｓｎ現象を十分に防止出来ず、
５μｍをこえると線材表面が荒ゎ線材強度を減じるため
害がある。
以上の説明より安定化銅を含まないＮｂ３Ｓｎ超電導線
を大気中雰囲気下で熱処理温度１００〜４５０℃、熱処
理時間１〜５０時間で熱処理し、Ｎｂ３Ｓｎ線材表面に
厚さ０．０５４ｍ〜５．０μｍの酸化銅皮膜を生成する
ことができる。
を大気中雰囲気下で熱処理温度１００〜４５０℃、熱処
理時間１〜５０時間で熱処理し、Ｎｂ３Ｓｎ線材表面に
厚さ０．０５４ｍ〜５．０μｍの酸化銅皮膜を生成する
ことができる。
尚、酸化銅皮＠処理はＮｂ３Ｓｎ生成熱処理時の４５０
℃以下で同時処理することも問題はない。但し、４５０
℃で空気を不活性カスのＡｒ又はＮ２で十分置換し昇温
することか必要である。
℃以下で同時処理することも問題はない。但し、４５０
℃で空気を不活性カスのＡｒ又はＮ２で十分置換し昇温
することか必要である。
他の酸化銅皮膜処理方法としては、水酸化ナトリウム＋
’ＮａｏＨ）溶液中て陽極酸化する方法と水酸化ナトリ
ウムと亜塩素酸ソータ（ＮａＣＩＩＯ２）溶液を約９５
℃に加熱し、この溶液中にＮｂ、３Ｓｎｉ＠をつける無
電解法かあるか、いずれの方法も本発明を損なうもので
はない （発明の効果） 以上のように、本発明によれば安定化銅のないパルス用
Ｎｂ３Ｓｎ線の表面の酸化銅皮膜処理をすることにより
、Ｎｂ５Ｓｎ生成熱処理時に発生する脱Ｓｎ現象を防止
し表面層のボイド欠陥がなく、健全て安定したパルス用
Ｎｂ５ＳｎＪ、超電導線を得ることかてきる効果がある
。
’ＮａｏＨ）溶液中て陽極酸化する方法と水酸化ナトリ
ウムと亜塩素酸ソータ（ＮａＣＩＩＯ２）溶液を約９５
℃に加熱し、この溶液中にＮｂ、３Ｓｎｉ＠をつける無
電解法かあるか、いずれの方法も本発明を損なうもので
はない （発明の効果） 以上のように、本発明によれば安定化銅のないパルス用
Ｎｂ３Ｓｎ線の表面の酸化銅皮膜処理をすることにより
、Ｎｂ５Ｓｎ生成熱処理時に発生する脱Ｓｎ現象を防止
し表面層のボイド欠陥がなく、健全て安定したパルス用
Ｎｂ５ＳｎＪ、超電導線を得ることかてきる効果がある
。
図面第１図はこの発明の一実施例の製造方法によフて作
られたＮｂ３Ｓｎ系超電導線の断面図、第２図は従来の
安定化銅を有するＳｎ拡散法Ｎｂ３Ｓｎ線（未Ｎｂ３Ｓ
ｎ生成熱処理）の断面図、第３図は従来例のＳｎ拡散法
のパルス用Ｎｂ３Ｓｎ線（未Ｎｂ３Ｓｎ生成熱処理）の
断面図、第４図は従来例のパルス用Ｎｂ３Ｓｎ超電導線
の断面図である。 １−−−−−−酸化銅皮膜 ２・＝＝Ｎｂ３Ｓｎ ３− ・＝ Ｃｕ −Ｓ ｎ合金（ブロンズ）４−−−
−−・ボイド欠陥 ５−−−−−− Ｃｕ ６・・・−Ｎｂ基体くフィラメント） ７−−−−Ｓｎ基体 ８−−−−−−Ｔａ又はＮｂのＳｎ拡散バリア図中、同
一符号は同−又は相当部分を示す。
られたＮｂ３Ｓｎ系超電導線の断面図、第２図は従来の
安定化銅を有するＳｎ拡散法Ｎｂ３Ｓｎ線（未Ｎｂ３Ｓ
ｎ生成熱処理）の断面図、第３図は従来例のＳｎ拡散法
のパルス用Ｎｂ３Ｓｎ線（未Ｎｂ３Ｓｎ生成熱処理）の
断面図、第４図は従来例のパルス用Ｎｂ３Ｓｎ超電導線
の断面図である。 １−−−−−−酸化銅皮膜 ２・＝＝Ｎｂ３Ｓｎ ３− ・＝ Ｃｕ −Ｓ ｎ合金（ブロンズ）４−−−
−−・ボイド欠陥 ５−−−−−− Ｃｕ ６・・・−Ｎｂ基体くフィラメント） ７−−−−Ｓｎ基体 ８−−−−−−Ｔａ又はＮｂのＳｎ拡散バリア図中、同
一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ＣｕとＳｎ基体とＮｂ基体の三者より成る Ｎｂ＿３Ｓｎ系超電導線の製造方法において、安定化銅
を含まない前記Ｎｂ＿３Ｓｎ系超電導線を大気中雰囲気
下で熱処理温度１００〜４５０℃、熱処理時間１〜５０
時間で熱処理を施し、前記Ｎｂ＿３Ｓｎ線材表面に厚さ
０．０５μｍ〜５．０μｍの酸化銅皮膜を生成すること
を特徴とするＮｂ＿３Ｓｎ系超電導線の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2109512A JPH0410311A (ja) | 1990-04-25 | 1990-04-25 | Ｎｂ↓３Ｓｎ系超電導線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2109512A JPH0410311A (ja) | 1990-04-25 | 1990-04-25 | Ｎｂ↓３Ｓｎ系超電導線の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0410311A true JPH0410311A (ja) | 1992-01-14 |
Family
ID=14512144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2109512A Pending JPH0410311A (ja) | 1990-04-25 | 1990-04-25 | Ｎｂ↓３Ｓｎ系超電導線の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0410311A (ja) |
-
1990
- 1990-04-25 JP JP2109512A patent/JPH0410311A/ja active Pending
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