JPH0450719B2 - - Google Patents

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JPH0450719B2
JPH0450719B2 JP59195569A JP19556984A JPH0450719B2 JP H0450719 B2 JPH0450719 B2 JP H0450719B2 JP 59195569 A JP59195569 A JP 59195569A JP 19556984 A JP19556984 A JP 19556984A JP H0450719 B2 JPH0450719 B2 JP H0450719B2
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JP
Japan
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superconducting
heat treatment
diffusion heat
superconducting wires
stabilizing base
Prior art date
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JP59195569A
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JPS6174282A (ja
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Tsukasa Kono
Yoshimitsu Ikeno
Nobuyuki Sadakata
Masaru Sugimoto
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Fujikura Ltd
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Fujikura Ltd
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  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)
  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、超電導金属間化合物を有する化合物
系超電導線の接続方法に関する。
「従来技術」 Nb3Sn等の化合物系超電導体は非常に脆い性質
があり、化合物の棒材等を加工することは困難で
あるから、上記化合物を利用して超電導線を製造
するに当つては、末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
理を施して金属間化合物を生成させるのが普通で
ある。
そして、従来、上記のように製造された化合物
系超電導線の接続方法として、第4図ないし第6
図に各々示す接続構造を構成する方法が知られて
いる。第4図に示す構造にあつては、一対の化合
物系超電導素線1,2の端部どうしを重ね合わ
せ、この重ね合わせ部分に半田3を盛るといつた
方法によつて超電導線1,2を接続したものであ
り、第5図に示す構にあつては、テープ状に撚つ
て形成した超電導線3,4の先端面どうしを突き
合わせ、突き合わせ部分の上下を所定長さのテー
プ状超電導素線5,6で覆い、超電導線3,4と
超電導素線5,6とを半付けするといつた方法に
よつて超電導素線3,4を接続したものであり、
第6図に示す構造にあつては、単線状の超電導線
7,8の先端面どうしを突き合わせ、突き合わせ
部分の両側を所定長さの超電導線9,10で挟
み、超電導線7,8と超電導線9,10とを半田
付けするといつた方法によつて超電導素線7,8
を接続したものである。
「発明が解決しようとする問題点」 上記各方法によつて超電導線を接続した場合に
は、超電導線どうしの接続は半田を介した接続と
接触接続になつてしまい、超電導線どうしを隙間
なく接合することは事実上不可能なことになる。
すると、超電導線に大電流を流した場合に、電流
が半田層と接触部を介して流れるために、半田層
と接触部で発熱する危険性があり、極低温下で使
用される超電導線にとつては好ましくない現象で
ある。なお、上記半田層での発熱は、超電導状態
を常電導状態に遷移させる。いわゆる、クエンチ
現象の原因になつてしまう問題がある。
「発明の目的」 本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもの
で、化合物超電導線どうしを隙間なく一体的にし
かも容易に接続できるとともに、接続部分で発熱
を生じることがなく、接続部分の強度も高い接続
方法を提供することを目的とする。
「問題点を解決するための手段」 本発明は、超電導金属間化合物を構成する2種
以上の金属元素のうち、少なくとも一つの金属元
素のフイラメントを多数配し、かつ、前記2種以
上の金属元素のうち、残りの元素を含む基地が、
銅合金もしくは実質的に銅からなる安定化母材に
よつて覆われてなる断面円形の超電導素線に、拡
散熱処理を施してフイラメント状の超電導金属間
化合物を基地内に生成させて得られる化合物系超
電導線の接続方法において、拡散熱処理温度を前
記銅もしくは銅合金からなる安定化母材の溶融温
度よりも低い650℃〜850℃の温度範囲に設定し、
拡散熱処理を施す前の超電導素線の安定化母材ど
うしの表面部を接触させたままで真空雰囲気中あ
るいは不活性ガス雰囲気中で20〜150時間加熱す
る拡散熱処理を施し、安定化母材の接触部分のみ
を銅原子の固相拡散により溶着し、溶着部分の両
側に安定化母材の表面により区画される一対の凹
部を形成するとともに、これら一対の凹部の各々
にはんだを盛り、凹部を塞いで超電導素線どうし
を接続するものである。
「作 用」 安定化母材の溶融温度よりも低い650℃〜850℃
で20〜150時間加熱する拡散熱処理を施すことで、
超電導素線の安定化母材どうしの接触した表面部
分で銅原子の相互拡散がなされて安定化母材どう
しが溶着する。この際に安定化母材の溶融温度よ
りも低い温度で拡散熱処理するので、安定化母材
の互いに接触された表面部分、およびその周囲部
分のみが銅原子の拡散により溶着し、溶着部分の
両側には断面円形の安定化母材の表面により区画
された凹部が形成される。ここで、前記の温度で
拡散熱処理することで、溶着部分は接触部分から
大く広がることなく接合するので、前記凹部が確
実に形成されるとともに、超電導素線の内部に配
された基地近くまで溶着部分が広がることがな
い。
そして、この凹部を埋めるようにはんだを盛る
ことで超電導線どうしの間に凹部を形成すること
なく、超電導線どうしを隙間無く一体的に接続す
る。
また、超電導素線どうしを接触させておき、両
者に拡散熱処理を施し、その、超電導素線どうし
の間に形成される凹部にはんだを盛るならば、凹
部の存在によりはんだを盛る位置を容易に決定す
ることができ、確実なはんだ盛りを行なうことが
でき、超電導線どうしを確実かつ強固に接続する
ことができる。
「実施例」 第1図ないし第3図は、本発明の一実施例を示
すもので、図中1は超電導素線を示し、この超電
導素線1は、無酸素銅製の筒状の安定化母材1A
と、この安定化母材1Aの内側に設けられた薄肉
筒状のTaあるいはNb製薄肉筒状の拡散バリヤ層
1Bとこのバリヤ層1Bの内側に設けられ、内部
にNbフイラメント1cを多数配したCu−Sn合金
製の棒状の基地1Dとからなる周知のものであ
る。
上記超電導素線1,1を接続するには、接続す
る予定の超電導素線1,1の端部どうしを第1図
に示すように接触させたままの状態で拡散熱処理
を行う。この拡散熱処理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時間程度加熱することによつて行う。なお、
接触させる超電導線1,1は十分に洗浄しておく
ことが好ましくまた、互いの接触力が強まるよう
に金具や金属線等によつて挟むか結んでおくこと
が好ましい。ここで、上記拡散熱処理を施す温度
は、安定化母材1Aの溶融温度よりも低いが、接
触させられた安定化母材1Aの表面部分は、熱処
理時の高温度に、不活性ガス雰囲気、あるいは、
真空雰囲気中で長時間熱せられるので、表面接触
部分で銅原子の拡散が盛んに生じ、このため表面
接触部分どうしおよびその周囲部分か第2図に示
すように溶着する。この溶着により、溶着部分の
両側には、断面円形の安定化母材1A,1Aの表
面により区画された凹部1aが形成される。ま
た、拡散熱処理によつてNbフイラメント1cは
Nb3Sn超電導金属間化合物フイラメント1Eにな
り、超電導素線1は超電導線1′になる。次いで、
溶着した超電導線1′,1′の表面部分の凹部1a
にこれを埋めるように半田を盛つて第3図に示す
ように半田層2を形成し、半田層2によつて溶着
部分の補強を行い、超電導線1′,1′の接続を完
了する。
上述した方法によつて接続された超電導線1′,
1′は、安定化母材1A,1Aどうしが溶着して
一体化しているので、従来の接続方法による接続
構造のように半田層を介した接続とは異なり、大
電流を流しても発熱の虞れはない。したがつて上
述した方法によつて超電導線の接続を行えば、接
続部で超電導状態が破れて常電導状態に遷移する
といつた従来の問題は生じない。また、上述した
方法は、従来、超電導線の形成時に行つていた拡
散熱処理の熱を利用して行うので、接続のために
特別な処理や工程を要せず容易に実施できる。更
に、前述したように650〜850℃で20〜150時間加
熱する拡散熱処理を施すことで、安定化母材1A
の溶融温度よりも低い温度で拡散熱処理すること
になるので、安定化母材1A,1Aの互いに接触
された表面部分、およびその周囲部分のみが銅原
子の拡散により溶着し、溶着部分の両側には断面
円形の安定化母材1,1の表面に区画された凹部
1aが形成される。ここで、前記の温度で拡散熱
処理することで、溶着部分は接触部分から大きく
広がることなく接合するので、前記凹部1aが確
実に形成されるとともに、超電導素線1の内部に
配された基地1D近くまで溶着部分が広がること
がない。
そして、この凹部1aを埋めるようにはんだ2
を盛ることで超電導線1′,1′どうしの間に凹部
1aを残すことなく、超電導線1′,1′どうしを
隙間無く一体的に接続することができる。
また、超電導素線1,1どうしを接触させてお
き、両者に拡散熱処理を施し、その後、超電導素
線1,1どうしの間に形成される凹部1aにはん
だ2を盛るならば、はんだ2を盛る位置を凹部1
aの存在により容易に決定することができ、確実
なはんだ盛りを行なうことができ、円形状の超電
導線どうしを確実かつ強固に接続することができ
る。
なお、上記実施例では、拡散バリヤ層1Bを有
したNb3Sn系超電導線について本発明の方法を適
用したが、拡散バリヤ層1Bを有しない超電導
線、または、Nb3Ga,Nb3Ge,Nb3Al,V3Ga系
等の超電導線に本発明を適用してもよいのは勿論
である。
「実験例」 第1図に示す超電導素線1と同等の構造の
Nb3Sn超電導素線(1.0mmφ)を5本、成形撚線
して導体を作製し、この導体を2本用意し、これ
らの端部を50mmの長さで重ね合わせ、重ね合わせ
部分をステンレス鋼線で結び付ける。この重ね合
わせ部分を有する導体に拡散熱処理(800℃×
50H,N2ガス雰囲気)を施し、処理後、空気中
で重ね合わせ部分に半田を盛つて接続を完了し、
この超電導線の超電導特性を調査した。また、上
記導体と同等の構成の導体を2本用意し、重ね合
わせをせずに拡散熱処理を施し、拡散熱処理後に
2つの導体を重ね合わせて半田付けした超電導線
の超電導特性を調査した。超電導特性の調査は、
4.2k,10T(テスラ)で各超電導線に電流を流し
て行つた。
重ね合わせ後に拡散熱処理を施した超電導線に
あつては、1000Aの臨界電流値を得た。この値は
接続部を有しない一般の超電導撚線とほとんど差
のない値である。一方、重ね合わせを行なわずに
拡散熱処理を施し、半田付けした超電導線にあつ
ては、600Aを越す電流値で常電導化して電圧を
発生した。の超電導線をその後に取り出して調べ
たところ、半田はほとんど溶けて残存していない
ことが判つた。
以上の結果より本発明の方法を用いて接続した
超電導線にあつては、接合が完全になされている
ことが明らかである。
「発明の効果」 以上説明したようにこの発明によれば、超電導
素線どうしを接触させたまま拡散熱処理を施すこ
とにより、超電導素線の接触した表面部分を溶着
させて接続するため、従来の如く半田を介した接
続とは異なり、超電導素線どうしが一体的に接続
する。したがつて接続部で発熱することはなく、
従来接続部の発熱によつて生じていたクエンチ現
象を生じさせることもない。また、拡散熱処理時
の熱を接続に用いるため、接続のために特別な工
程や処理を要せず、接続作業が容易にできる。ま
た、650〜850℃で20〜150時間加熱する拡散熱処
理を施すことで、安定化母材の溶着温度よりも低
い温度で拡散熱処理することになるので、安定化
母材の互いに接触された表面部分、およびその周
囲部分のみが溶着し、溶着部分の両側には断面円
形の安定化母材の表面に区画された凹部が形成さ
れる。ここで、前記の温度で拡散熱処理すること
で、溶着部分は接触部分から大きく広がることな
く接合するので、前記凹部が確実に形成されると
ともに、超電導素線の内部に配された基地近くま
で溶着部分が広がることはない。
そして、この凹部を埋めるようにはんだを盛る
ことで超電導線どうしの間に凹部を残すことな
く、超電導線どうしを隙間無く一体的に接続する
ことができる。
また、超電導素線どうしを接触させておき、両
者に拡散熱処理を施し、その後、超電導素線どう
しの間に形成される凹部にはんだを盛るならば、
はんだを盛る位置を凹部の存在により容易に決定
することができ、確実なはんだ盛りを行なうこと
ができ、円形状の超電導線どうしを確実かつ強固
に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第3図は本発明の方法を示すもの
で、第1図は超電導素線どうしを接触させた状態
を示す横断面図、第2図は超電導線どうしの溶着
状態を示す横断面図、第3図は溶着部分に半田盛
りした状態を示す横断面図、第4図は第1の従来
方法による接続状態を示す断面図、第5図は第2
図の従来方法による接続状態を示す断面図、第6
図は第3の従来方法による接続状態を示す側面図
である。 1……超電導素線、1′……超電導線、1a…
…凹部、1A……安定化母材、1C……Nbフイ
ラメント、1D……基地。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 超電導金属間化合物を構成する2種以上の金
    属元素のうち、少なくとも一つの金属元素のフイ
    ラメントを多数配し、かつ、前記2種以上の金属
    元素のうち、残りの元素を含む基地が、銅合金も
    しくは実質的に銅からなる安定化母材によつて覆
    われてなる断面円形の超電導素線に、拡散熱処理
    を施してフイラメント状の超電導金属間化合物を
    基地内に生成させて得られる化合物系超電導線の
    接続方法において、 拡散熱処理温度を前記銅もしくは銅合金からな
    る安定化母材の溶融温度よりも低い650℃〜850℃
    の範囲に設定し、拡散熱処理を施す前の超電導素
    線の安定化母材どうしの表面部を接触させたまま
    で真空雰囲気中あるいは不活性ガス雰囲気中で20
    〜150時間加熱する拡散熱処理を施し、安定化母
    材どうしの接触部分およほびその近傍を銅原子の
    固相拡散により溶着し、溶着部分の両側に安定化
    母材の表面により区画される一対の凹部を形成す
    るとともに、拡散熱処理後にこれら一対の凹部の
    各々にはんだを盛り、凹部を塞いで超電導素線ど
    うしを接続することを特徴とする化合物系超電導
    線の接続方法。
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