JPH0422016A

JPH0422016A - 化合物超電導導体の製造方法

Info

Publication number: JPH0422016A
Application number: JP2126402A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Nakayama; 茂雄中山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-05-15
Filing date: 1990-05-15
Publication date: 1992-01-27
Anticipated expiration: 2015-10-03
Also published as: JP3095399B2

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、化合物系電導体の製造方法に係わり、さらに
詳しくは化合物超電導体の構成元素等の拡散による安定
化材の電気抵抗の低下を防止した化合物超電導導体の製
造方法に関する。

（従来の技術）現在、実用化されている超電導導体としては、Ｎｂ３Ｓ
ｎやＮｂ３　Ａ１等の化合物系超電導体を用いたものや
、Ｎｂ−ＴｊやＮｂ−Ｚｒ等の合金系超電導体を用いた
ものか知られており、送電ケーブルや電力をほとんど消
費することなく強磁界の形成が可能な超電導コイル等へ
の利用か各所で研究されている。

例えば、上記化合物超電導体を用いた超電導導体は、以
下に示すような方法で製造されている。

すなわち、超電導導体としてＮｂ３　Ｓｎマルチ超電導
線を例にとると、まずＣｕ−Ｓｎ合金マトリックス内に
多数のＮｂ芯線を埋設し一体化する。次いて、このＣｕ
−Ｓｎ合金マトリックスを、拡散防止層となるＴａ管等
および安定化材となるＣｕ管に順に挿入し、スウエーシ
ングマシン等により一体化しつつ、所定の外径まで減面
加工を施す。この後、Ｎｂ３　Ｓｎの生成温度て熱処理
を施すことによって、Ｎｂ芯線とＣｕ−Ｓｎ合金マトリ
ックス中のＳｎとを反応させて、Ｎｂ芯線の外周側にＮ
ｂ３Ｓｎ超電導体層を形成する。

第９図は、このようにして製造されたマルチ超電導線を
示すものであり、外側にＮｂ３　Ｓｎ超電導体層１が形
成されたＮｂ芯線２がＣｕ−３ｎマトリツクス３内に多
数埋設配置されており、Ｃｕ−３ｎマトリツクス３の外
周側に、Ｔａ等からなる拡散防止層４、Ｃｕからなる安
定化材層５か順に形成されて、マルチ超電導線６が構成
されている。なお、安定化材層５は、Ｎｂ３　Ｓｎ超電
導体層１の常電導転移時の電流通路となり、焼損等を防
止するものである。

（発明か解決しようとする課題）ところで、このような超電導線６の安定化材５となるＣ
ｕは、通常、残留抵抗比（Ｒｅ５ｉｄｕａｌ　Ｒｅ−５
ｉｓｔｉｃｔｉｖｉｔｙ　Ｒａｔｉｏ　（以下、ＲＩ？
Ｒと記す））か２００〜３（１０て、２［ＩＫにおける
比抵抗ρは、〜１×１Ｏ−８Ω・ｃｒａと非常に低い高
純度のものか用いられている。しかし、熱処理時にＣｕ
−３ｎマトリツクス３中のＳｎか安定化材５中に拡散す
ると、安定化材５はＳｎによって汚染されて、電気抵抗
か大幅に上昇してしまい、安定化材としての機能か大幅
に低下してしまうという問題かある。

拡散防止層４は、このような安定化材５中へのＳｎの拡
散を防止するために設けられているものであるか、熱処
理時における安定化材５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、しかも安定化材５となるＣ
ｕと拡散防止層４の素材となるＴａ等とは伸び等の特性
か大幅に異なるため、線引き加工等を均一に施すことか
困難である等、製造工程か繁雑となるというような難点
かあった。

本発明は、このような課題に対処するためになされたも
ので、Ｔａ等からなる拡散防止層を設けることなく、安
定化材の電気抵抗を低く維持することを可能にした化合
物超電導導体の製造方法を提供することを目的としてい
る。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）すなわち本発明における第１の化合物超電導導体の製造
方法は、熱処理により反応して化合物超電導体を形成す
る化合物超電導体材料を含む素線をＣｕ系マトリックス
内に埋設する工程と、前記Ｃｕ系マトリックスの外側に
、酸素を含む銅層および安定化材用銅層を順に一体化す
ると共に、所望とする導体形状に加工する工程と、前記
一体化された構造体の安定化材用銅層の表面に酸化物層
を形成する工程と、前記酸化物層が形成された構造体に
、真空中または非酸化雰囲気中において前記化合物超電
導体の生成温度領域で熱処理を施す工程とを有すること
を特徴としている。

また、第２の化合物超電導導体の製造方法は、熱処理に
より反応して化合物超電導体を形成する化合物超電導体
材料を含む素線をＣｕ系マトリックス内に埋設する工程
と、前記Ｃｕ系マトリックスの表面に酸化物層を形成し
、この酸化物層を介して安定化材用銅層を一体化すると
共に、所望とする導体形状に加工する工程と、前記一体
化された構造体の安定化材用銅層の表面に酸化物層を形
成する工程と、前記酸化物層か形成された構造体に、真
空中または非酸化雰囲気中において前記化合物超電導体
の生成温度領域で熱処理を施す工程とを有することを特
徴としている。

本発明に用いられる熱処理により反応して化合物超電導
体を形成する化合物超電導体材料とじては、Ｎｂ３　Ｓ
ｎの形成材料であるＮｂとＳｎや、Ｎｂ３　Ａｌの形成
材料であるＮｂとＡ１等が例示される。また、これら化
合物超電導体材料は、少なくとも一方がＣｕ系マトリッ
クス内に埋設される素線中に含有され、他方は例えばＣ
ｕ系マトリックス内に含有される。

また、化合物超電導体材料の双方により素線を構成して
もよい。

上記化合物超電導体材料を含む素線か充填されたＣｕ系
マトリックスの具体的な構成としては、方の化合物超電
導体材料、例えばＳｎやＡ１を含むＣｕ基合金のマトリ
ックス内に、他方の化合物超電導体材料、例えばＮｂの
素線を埋設したものや、例えばＮｂチューブ中にＳｎや
ＡＩを含む材料を充填した素線をＣｕ系マトリックス内
に埋設したちの等か例示される。なお、Ｃｕ系マトリッ
クス用の素材としては、Ｎｉ等を含むＣｕ基合金等を用
いることも可能である。

本発明の化合物超電導導体の製造方法においては、ます
上記化合物超電導体材料を含む素線が充填されたＣｕ系
マトリックスに対して、下記に示す■および■の少なく
とも一方を適用した上で安定化材を一体化し、本発明の
化合物超電導導体の原型となる構造体を構成する。

■　上記Ｃｕ系マトリックスの外側に、酸素を含むＣｕ
層を一体化し、この酸素含有Ｃｕ層の外側に安定化材用
のＣｕ層を一体化する。

■　上記Ｃｕ系マトリックスの外側に、酸化物層を形成
し、この酸化物層を介して安定化材用のＣｕ層を一体化
する。

なお、本発明における上記構造体は、安定化材の表面が
酸素ガスと接する形態であれば、どのような形状のもの
であってもよ＜、Ｃｕ系マトリックスの外周に安定化材
を設けた線状体、Ｃｕ系マトリックスと安定化材とを積
層したテープ材等、各種の構造のものを適用することが
できる。

また、上記■における酸素を含むＣｕとしては、例えば
酸素を０．０８〜１．０重量％程度の範囲で含有させた
高純度Ｃｕや、アルミナ等の酸化物粒子を分散させたＣ
ｕ基合金等が用いられる。Ｃｕ中に酸素を含有させる方
法としては、例えばＣ０部材の表面に酸化物層を形成し
た後、真空中にて６００℃〜８００℃程度の温度で熱処
理することにより、Ｃｕ中に酸素を拡散させる方法等が
適用され、またアルミナ等を含むＣｕ基合金は、水素還
元法等によって作製される。また、上記■、■の安定化
材用のＣｕとしては、基本的に導電性に優れた純銅を用
いる。

本発明においては、上記■、■の少なくとも一方を適用
し、最終寸法に加工した構造体の安定化材用Ｃｕ層の外
表面に酸化物層を形成した後に、使用した化合物超電導
体の生成温度領域て熱処理を施す。

上記熱処理は、化合物超電導体材料を反応させて化合物
超電導体を形成するためのものである。

そして、本発明の製造方法においては、上記熱処理によ
りＣｕ系マトリックス内に添加した元素、例えば化合物
超電導体の構成元素等が安定化材用Ｃｕ層内に拡散する
ことを、上記■においては酸素含有Ｃｕ層中の酸素およ
び安定化材用Ｃｕ層の表面に形成された酸化物層から拡
散した酸素と化合させることによって、また上記■にお
いてはＣｕ系マトリックス表面に形成した酸化物層中の
酸素および安定化材用Ｃｕ層の表面に形成し、所望形状
への加工によって分布された酸化物層から拡散した酸素
と化合させることによって捕獲する。これら捕獲された
元素の酸化物は、上記■においては酸素含有Ｃｕ層と安
定化材用Ｃｕ層間に、また上記■においてはＣｕ系マト
リックスと安定化材用Ｃｕ間に、バリア層として配置さ
れる。

安定化材用Ｃｕ層の表面に形成する酸化物層は、ＣｕＯ
ｓ　Ｃｕ２０単独またはＣｕＯとＣｕ２Ｏとの混合物等
からなるものであり、例えば酸素濃度１０％以上の常圧
処理雰囲気中にて１００℃〜４００℃の温度で１〜１２
０時間程度熱処理することによって形成する。また、Ｃ
ＶＤによりＣｕの酸化物層を形成したり、また黒化剤を
用いて化学的に酸化させたり、さらにＣｕの酸化物を含
むペースト状の塗料を塗布することによっても酸化物層
を形成することかできる。

この安定化材用Ｃｕ層表面に形成する酸化物層は、余り
薄いと例えば０．１μ■未満であると、酸素を十分に供
給することか困難となり、上記金属酸化物による拡散防
止層の形成か不十分となって低いＲＲＩ？　Ｌか得られ
ず、逆に余り厚いと例えば線径（外径）　　１■に対し
て酸化物層の厚さがＩθμ酊を超すような場合には、安
定化材用Ｃｕ中へ入り込む酸素量が多くなりすぎて拡散
防止層を厚くするとともに、酸化のため安定化材の体積
が減少し、また強度やＲＲＲおよび臨界電流密度か低下
する恐れかある。したかって、これらの兼合いを考慮し
なからＣｕの酸化物層の厚さを設定することか望ましい
。

また、化合物超電導体の生成温度領域での熱処条件は、
ＬＸ　１Ｏ−３Ｔｏｒｒ以下程度の真空中、もしくは不
活性ガス雰囲気中において、例えばＮｂ３　Ｓｎの場合
には６５０℃〜７７０℃で１０〜４００時間、Ｎｂ５Ａ
の場合には７５０℃〜９５０℃で１〜１００時間程度で
ある。

ここで、上記■においては、酸素含有Ｃｕ層と安定化材
用Ｃｕ層との境界面、あるいはＣｕ系マトリックスと酸
素含有Ｃｕ層との境界面に、また上記■においては、Ｃ
ｕ系マトリックスと安定化材用Ｃｕ層との境界面に、凹
凸形状を形成して上記熱処理を行うことか好ましい。こ
れは、上記凹凸形状を形成することによって、化合物超
電導体の構成元素等がＣｕ系マトリックス内から拡散す
る距離に差を持たせ、捕獲した酸化物からなるバリア層
を不連続に形成するためであり、これによって化合物超
電導体と安定化材用Ｃｕ層との間での熱伝導を良好に維
持することか可能となる。

上記したような凹凸形状は、内側となる部材例えば酸素
含有Ｃｕ層やＣｕ系マトリックスの外側に、平目ローレ
ット加工ややすり等による粗面化加工を施し、その上に
安定化材用Ｃｕを一体化することによって形成すること
かできる。

また、上記■において、境界面に凹凸形状を形成する場
合、安定化材用Ｃｕとして酸素含有Ｃｕより硬度の小さ
い素材を用いることか好ましい。これにより、上記一体
化工程の際に平目ローレット加工等による山形溝の形状
を十分に維持することが可能となる。また、このような
際の酸素含有Ｃ’ｕとしては、前述したアルミナ等の酸
化物粒子を分散させたＣｕ基合金、いわゆるアルミナ分
散強化銅等を用いることが高硬度であることから有利で
ある。

また、中間焼鈍等を条件を適宜選択することによっても
、使用するＣｕ間に硬度差を付与することかできる。

なお、本発明により得られた化合物超電導導体を熱処理
可能な製品へ適用する場合には、上記化合物超電導体の
生成温度領域における熱処理をその製品の組立過程で行
うようにしてもよい。例えば、本発明により製造された
超電導線を用いて超電導コイルを形成するような場合に
は、コイル用の巻枠へ熱処理前のものを巻装し、この状
態で化合物超電導体および拡散防止層形成のための熱処
理を行うようにしてもよい。

（作　用）本発明の化合物超電導導体の製造方法においては、Ｃｕ
系マトリックスの外側に酸素を含むＣｕ層を一体化した
後、あるいはＣｕ系マトリックスの外側に酸化物層を形
成した後、安定化材用のＣｕ層を一体化している。ここ
で、上記した酸素含有Ｃｕ中の酸素やＣｕ系マトリック
スの外側に形成した酸化物層中の酸素のみでは、化合物
超電導体の生成温度領域による熱処理の際に、化合物超
電導体の構成元素等か安定化材用Ｃｕ中へ拡散すること
を十分に防止することはできない。これに対して、本発
明の製造方法においては、安定化材用Ｃｕ層の外側にさ
らに酸化物層を形成し、この酸化物層から拡散する酸素
をも利用して、Ｓｎ等の化合物超電導体の構成元素等を
酸化物として捕獲し、安定化材用Ｃｕ層中に拡散するこ
とを防止している。これによって、安定化材の電気抵抗
の増加を抑制することかでき、化合物超電導導体の安定
性の向上を図ることか可能となる。

また、化合物超電導導体内に凹凸形状を設けることによ
って、化合物超電導体の構成元素等がＣｕ系マトリック
ス内から拡散する距離に差が生しやすくなる。これによ
り、上記化合物超電導体の構成元素等の酸化物からなる
バリア層を不連続に形成することかでき、化合物超電導
体と安定化材用Ｃｕ層との間での熱伝導を良好に維持す
ることが可能となる。

（実施例）次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

実施例１まず、第１図（ａ）に示すように、Ｃｕ系マトリックス
として外径５０ｒＡｍφの１２重量％５ｎ−Ｃｕ合金か
らなる円筒部材を用意し、このＣｕ−８ｎマトリツクス
１１の長手方向に多数の孔を開けて、この孔内にＮｂ芯
線１２をそれぞれ埋設した。

次に、第１図（ｂ）に示すように、上記Ｎｂ芯線１２を
埋設したＣｕ−８ｎマトリツクス１１を０．１重量％の
酸素を含有するＣｕ管１３内に挿入し、さらにこれらを
安定化材用のＣｕ管１４に挿入して、中間焼鈍を施しな
がら一体化しつつ所定の径まで減面加工を施した。

なお、上記酸素含有Ｃｕ管１３は、大気中にて３００℃
で２０時間の熱処理を施して、表面に酸化銅層を形成し
た後、３Ｘ　１Ｏ−６Ｔｏｒｒの真空中にて７２５℃×
５時間の条件て熱処理を施して、酸素を拡散させること
により、Ｃｕ中に酸素を含有させたものである。また、
安定化材用のＣｕ管１４は３×１Ｏ−６Ｔｏｒｒの真空
中にて７００℃×１０時間の条件で軟化熱処理を施した
ものである。

次いて、第１図（Ｃ）に示すように、上記減面加工後の
線材に、大気中にて３００℃で５０時間の熱処理を施し
て、安定化材用Ｃｕ管１４の表面にＣｕの酸化物（Ｃｕ
Ｏ＋　Ｃｕ　２０）層１５を形成した。

この後、３ｘ　１Ｏ−ｂＴｏｒｒの真空中において、７
００℃で　１００時間の熱処理を施し、Ｎｂ芯線１２と
Ｃｕ−８ｎマトリツクスｌｌ中のＳｎとを反応させて、
第１図（ｄ）に示すようにＮｂ芯線１２の外周上にＮｂ
３８０層１６を形成した。

この熱処理の際に、Ｃｕ−８ｎマトリツクス１１中のＳ
ｎは、酸素含有Ｃｕ管１３中を拡散するか、このＣｕ管
１３中に含まれる酸素と化合し、Ｓｎの拡散はある程度
押さえられるが、さらに酸素含有Ｃｕ管１３中を拡散す
る。そこで、この実施例においては、安定化材用Ｃｕ管
１４の表面に形成したＣｕの酸化物層１５の酸素か、安
定化材用Ｃｕ管１４中を拡散するため、酸素含有Ｃｕ管
１３中を拡散してくるＳｎを酸化物として捕獲し、酸素
含有Ｃｕ層１３と安定化材用Ｃｕ層１４との間にＳｎの
酸化物等からなるバリア層１７か形成される。これによ
って、安定化材用Ｃｕ層１４かＳｎ等で汚染されること
か防止されている。

このようにして得た化合物超電導線の安定性の基準とな
るＲＲＩ？と臨界温度直上の２０Ｋにおけるρ（以下同
じ）を測定したところ、ＲＲＲは５１０て、ρは　ｌ×
ｌ０−９Ω・ｃｍであった。

また、本発明との比較のために、酸素、含有Ｃｕ管を用
いないと共に、安定化材用Ｃｕ管の表面に酸化物層の形
成を行わない以外は、同様の工程により形成した化合物
超電導線のＲＲＲは１３であり、またρは　９Ｘ　１０
−７Ω・ｃｍてあった。

これらの結果から、本発明の実施例による化合物超電導
線は、ＲＲＲて４０倍近く向上しており、安定性の大幅
な向上が期待できることか分る。

また、これらの臨界電流密度を測定したところ、この実
施例による化合物超電導線は、１５テスラで２３０Ａ／
ａｍ２と従来構造のものと比べて明らかな差は認められ
なかったが、上記ＲＲＲの測定結果からＴａ等による拡
散防止層を用いることなく、安定化材の純度を保ち得る
ことが明らかとなった。

実施例２上記実施例１における酸素含有Ｃｕ管１３として第２図
および第３図に示すように、外表面に平目ローレット加
工によって山形溝１３ａを形成したものを用いる以外は
、実施例１と同一工程によって化合物超電導線を作製し
た。

このようにして得られた超電導線の断面を顕微鏡で観察
した。観察結果を第４図に模式的に示す。

同図から明らかなように、酸素含有Ｃｕ層１３と安定化
材用Ｃｕ層１４との境界面に、酸素含有Ｃｕ管１３の外
表面に形成した山形溝１３　ａによる凹凸形状１８が保
持されており、凹凸形状１８の谷側に不連続なＳｎの酸
化物等からなるバリア層１９か形成されていることを確
認した。

また、この化合物超電導線のＲ１？Ｒとρを測定したと
ころ、実施例１と同等の結果が得られた。

二の実施例による化合物超電導線は、酸素含有Ｃｕ層１
３と安定化材用Ｃｕ層１４との境界面に、酸素含有Ｃｕ
管１３の外表面に形成した山形溝１３ａによる凹凸形状
１８が存在しているため、第５図に示すように、酸素含
有Ｃｕ層１３と安定化材用Ｃｕ層１４との境界面からＣ
ｕ−３ｎマトリツクス１１まての距離に差か生じ（Ω２
〉ｇｌ）、これによって凹凸形状１８の谷側て酸素含ａ
Ｃｕ層１３中を拡散してくるＳｎが酸化物として捕獲さ
れ、酸素含有Ｃｕ層１３と安定化材用Ｃｕ層１４との間
に不連続にＳｎの酸化物等からなるバリア層１９か形成
される。

このように、酸素含有Ｃｕ層１３と安定化材用Ｃｕ層１
４との境界面に設けられた凹凸形状１８の谷側にＳｎの
酸化物等からなるバリア層１９を形成することによって
、凹凸形状１８の山側か電流の通路（パス）となり、安
定化材用Ｃｕ層１４かＳｎ等で汚染されることを防止し
た上で、安定化材用Ｃｕ層１４の機能を十分に発揮させ
ることか可能となる。

実施例３上記実施例１における酸素含有Ｃｕ管として、アルミナ
分散強化Ｃｕを用いた管状部材を用い、このアルミナ分
散強化Ｃｕ管の外表面に、上記実施例２と同様に平目ロ
ーレット加工によって山形溝を形成したものを使用する
以外は、実施例１と同一工程によって化合物超電導線を
作製した。

このようにして得られた超電導線の断面を顕微鏡で観察
したところ、酸素含有Ｃｕ層と安定化材用Ｃｕ層との境
界面の凹凸形状かより明確に保持されていることを確認
した。

これは、アルミナ分散強化Ｃｕは、通常のＣｕに比べて
高硬度（通常のＣｕはビッカーズ硬度でＨｖｚｏｏｇ−
４０程度であるのに対し、アルミナ分散強化Ｃｕはビッ
カーズ硬度てＨｖ　２ｏｏｇ−１２０程度）であるため
、このアルミナ分散強化Ｃｕ管の外表面に平目ローレッ
ト加工によって山形溝を形成し、この上に軟らかい安定
化材用Ｃｕ管を被せることによって、山形溝の谷側に安
定化材用Ｃｕかくい込み易すくなるためである。

これによって、酸素含有Ｃｕ層と安定化材用Ｃｕ層との
境界面からＣｕ−３ｎマトリツクスまでの距離に明確な
差か生しるため、より凹凸形状の谷側てＳｎの酸化物層
を形成することが容易となり、電流の通路を確保し易く
なる。

また、アルミナ分散強化Ｃυを用いることによって、酸
素含をＣｕ管としてのＣｕ中に酸素を拡散させるための
熱処理等が不要となるという利点も得られる。

実施例４上記実施例１て用いたＮｂ芯線を埋設したＣｕ−９ｎマ
トリツクスの表面に、平目ローレットによって山形溝を
形成した後、大気中にて３００°Ｃて３０時間の熱処理
を施して、表面にＳｎの酸化物およびＣｕの酸化物等を
含む酸化物層を形成した。

次に、上記酸化処理を施したＣｕ−３ｎマトリツクスを
０１２重量？ｏの酸素を含有するＣｕ管内に挿入し、さ
らにこれを安定化材用のＣｕ管に挿入して、中間焼鈍を
施しながら一体化しつつ所定の径まて減面加工を施した
。

なお、上記酸素含有Ｃｕ管は、大気中にて３００℃で２
０時間の熱処理を施して、表面に酸化銅層を形成した後
、３Ｘ　１Ｏ−ｏＴｏｒｒの真空中にて６００℃×５時
間の条件で熱処理を施して、酸素を拡散させたものであ
る。当然のことながら、６００℃による熱処理を施しで
あるため、酸素含有Ｃｕ管は軟化している。また、安定
化材用のＣｕ管は、３Ｘ　１Ｏ−６Ｔｏｒｒの真空中に
て８００℃×５時間の条件で軟化熱処理を施したもので
ある。安定化材用のＣｕ管は、８００℃により軟化処理
を施しであるため、酸素含有Ｃｕ管よりさらに硬度か小
さく、すなわち軟らかいものであった。

この後、実施例１と同一条件で、表面酸化処理および化
合物超電導体の生成温度領域による熱処理を施し、化合
物超電導線を作製した。

この実施例においては、熱処理条件等を変更することに
よって、Ｃｕ−８ｎマトリツクス、酸素含有Ｃｕ、安定
化材用Ｃｕのそれぞれの硬度かＣｕ−８ｎマトリツクス
〉酸素含有Ｃｕ＞安定化材用Ｃｕを満足しており、Ｃｕ
−８ｎマトリツクス表面に形成した山形溝内にそれぞれ
のＣｕがくい込み易くなっているため、酸素含有Ｃｕ層
と安定化材用Ｃｕ層との境界面およびＣｕ−８ｎマトリ
ツクスと酸素含有００層との境界面の双方に良好な山形
溝が形成される。

そして、この実施例の超電導線の断面を顕微鏡で観察し
たところ、第６図に示すように、酸素含有Ｃｕ層１３と
安定化材用Ｃｕ層１４およびＣｕ−８ｎマトリツクス１
１と酸素含有Ｃｕ層１３との各境界面に形成された多数
の山形溝１１ａ、１３ａによって、Ｓｎの安定化材用Ｃ
ｕ層１４への拡散距離にさらに差が生じ易くなっており
、これによって拡散距離か短い部分にＳｎの酸化物の分
布層２ｏが形成されていることを確認した。

また、この実施例の化合物超電導線においては、予めＣ
ｕ−３ｎマトリツクスの表面にＳｎの酸化物を形成して
おり、このＳｎの酸化物は減面加工によって薄くなって
いるかあるいは長平方向に分布しているため、さらにＳ
ｎの拡散を防止し易くなっている。

このようにして得た化合物超電導線のＲＲＲとρを測定
したところ、ＲＲＲは５００と従来構造の化合物超電導
線に比べて２５倍近く向上しており、またρは　ＬＸ　
１０−９Ω・ｃｍであった。

実施例５ます、第７図（ａ）に示すように、Ｎｂ芯線１２を多数
埋設した１２重量％５ｎ−Ｃｕ合金からなるＣｕ−３ｎ
マトリツクス１１の表面に、大気中にて３００℃で３０
時間の熱処理を施して、表面にＳｎの酸化物およびＣｕ
の酸化物等を含む酸化物層２１を形成した。

次に、上記酸化処理を施したＣｕ−８ｎマトリツクス１
１を安定化材用Ｃｕ管１４に挿入して、中間焼鈍を施し
なから一体化しつつ所定の径まで減面加工を施した。

なお、上記安定化材用Ｃｕ管１４は、実施例４と同様に
して熱処理を施したものを使用した。

次に、第７図（ｂ）に示すように、上記減面加工後の線
材に、大気中にて３００℃で５０時間の熱処理を施して
、安定化材用Ｃｕ管１４の表面にＣｕの酸化物（ＣｕＯ
＋Ｃｕ２０）層２２を形成した。

この後、３ｘ　１０−Ｔｏｒｒの真空中において、７０
０℃で１００時間の熱処理を施し、Ｎｂ芯線１２とＣｕ
−８ｎマトリツクス１１中のＳｎとを反応させて、第７
図（ｃ）に示すようにＮｂ芯線１２の外周上にＮｂ３Ｓ
ｎ層１６を形成した。

この熱処理の際に、Ｃｕ−３ｎマトリツクス１１中のＳ
ｎは、安定化材用Ｃｕ内を拡散しようとするか、Ｃｕ−
３ｎマトリツクス１１表面に形成した酸化物層２１中の
酸素と、安定化材用Ｃｕ管１４の表面に形成したＣｕの
酸化物層２２から拡散してきた酸素とによって、Ｓｎは
酸化物として捕獲されて、安定化材用Ｃｕ層１４と　Ｃ
ｕ−３ｎマトリツクス１１との間にＳｎの酸化物層等か
らなるバリア層２３が形成される。また、Ｃｕ−３ｎマ
トリツクス１１の表面に予め形成されているＳｎの酸化
物を含む酸化物層２１は、減面加工によって薄くなって
いるか、あるいは長平方向に分布しているため、Ｓｎの
拡散を防止し易くしている。これらによって、安定化材
用Ｃｕ層１４かＳｎ等で汚染されることか防止されてい
る。

このようにして得た化合物超電導線のＲＩ？Ｒとρを測
定したところ、ＲＲＲは３３６て、ρは５×１０−９Ω
・Ｃ１０であった。

実施例６上記実施例５におけるＣｕ−５ｎマトリツクスとしてと
じて、外表面に平目ローレット加工によって山形溝を形
成したものを用い、山形溝を有する表面に酸化物層を形
成する以外は、実施例５と同一工程によって化合物超電
導線を作製した。

このようにして得られた超電導線の断面を顕微鏡で観察
した。観察結果を第８図に模式的に示す同図から明らか
なように、Ｃｕ’−３ｎマトリツクス１１と安定化材用
Ｃｕ層１４との境界′面に、Ｃｕ−３ｎマトリツクス１
１の外表面に形成した山形溝１１ａによる凹凸形状が保
持されており、山形溝１１ａの山側に不連続なＳｎの酸
化物などからなるバリア層２４が形成されていることを
確認した。

また、この化合物超電導線のＲＲＲとρを測定したとこ
ろ、実施例５と同等の結果が得られた。

この実施例による化合物超電導線では、Ｃｕ−８ｎマト
リツクス１１と安定化材用Ｃｕ層１４との境界面に山形
溝１１ａが存在しているため、Ｓｎの拡散距離に差が生
じていると共に、予めＣｕ−８ｎマトリツクス１１の表
面に形成したＳｎ等の酸化物層が薄くなっているか、あ
るいは長手方向に分布しているため、不連続なバリア層
２４としてＳｎが捕獲される。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、安定化材中に拡散
する不純物元素を酸化物として捕獲していることから、
Ｔａ等からなる拡散防止層を設けることなく、安定化材
の電気抵抗を低く維持した化合物超電導導体を再現性よ
く提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の製造工程を示す断面図、第
２図および第３図は本発明の他の実施例の製造工程の要
部を示す図、第４図は本発明の他の実施例によって得た
化合物超電導線の断面を模式的に示す図、第５図はその
部分拡大図、第６図は本発明のさらに他の実施例によっ
て得た化合物超電導線の要部の断面を模式的に示す図、
第７図は本発明のさらに他の実施例の製造工程を示す断
面図、第８図は本発明のさらに他の実施例によって得た
化合物超電導線の要部の断面を模式的に示す図、第９図
は従来の方法により製造された化合物超電導線の断面図
である。１１・・・・・・Ｃｕ−Ｓｎ合金マトリックス、１２・
・・・・・Ｎｂ芯線、１３・・・・・・酸素含有Ｃｕ管
、ｌｌａ、１３ａ・・・・・山形溝、１４・・・・・・
安定化材用Ｃｕ管、１５．２１２２・・・・・・酸化物
層、１６・・・・・・Ｎｂ３　Ｓｎ層、１７．１９．２
０．２３．２４・・・・・・バリア層。出願人　　　　　　株式会社　東芝

Claims

【特許請求の範囲】

（１）熱処理により反応して化合物超電導体を形成する
化合物超電導体材料を含む素線をＣｕ系マトリックス内
に埋設する工程と、前記Ｃｕ系マトリックスの外側に、酸素を含む銅層およ
び安定化材用銅層を順に一体化すると共に、所望とする
導体形状に加工する工程と、前記一体化された構造体の安定化材用銅層の表面に酸化
物層を形成する工程と、前記酸化物層が形成された構造体に、真空中または非酸
化雰囲気中において前記化合物超電導体の生成温度領域
で熱処理を施す工程とを有することを特徴とする化合物超電導導体の製造方法
。
（２）請求項１記載の化合物超電導導体の製造方法にお
いて、前記酸素を含む銅層と安定化材用銅層との境界面および
前記Ｃｕ系マトリックスと酸素を含む銅層との境界面の
少なくとも一方に、凹凸形状を形成する工程を含むこと
を特徴とする化合物超電導導体の製造方法。
（３）請求項２記載の化合物超電導導体の製造方法にお
いて、前記酸素を含む銅層の硬度は、前記安定化材用銅層の硬
度より大きいことを特徴とする化合物超電導導体の製造
方法。
（４）請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の化
合物超電導導体の製造方法において、前記Ｃｕ系マトリ
ックスの表面に酸化物層を形成する工程を含むことを特
徴とする化合物超電導導体の製造方法。
（５）熱処理により反応して化合物超電導体を形成する
化合物超電導体材料を含む素線を含むＣｕ系マトリック
ス内に埋設する工程と、前記Ｃｕ系マトリックスの表面に酸化物層を形成し、こ
の酸化物層を介して安定化材用銅層を一体化すると共に
、所望とする導体形状に加工する工程と、前記一体化された構造体の安定化材用銅層の表面に酸化
物層を形成する工程と、前記酸化物層が形成された構造体に、真空中または非酸
化雰囲気中において前記化合物超電導体の生成温度領域
で熱処理を施す工程とを有することを特徴とする化合物超電導導体の製造方法
。
（６）請求項５記載の化合物超電導導体の製造方法にお
いて、前記Ｃｕ系マトリックスと安定化材用銅層との境界面に
凹凸形状を形成する工程を含むことを特徴とする化合物
超電導導体の製造方法。