JPH0462765A - Ｎｂ↓３Ｓｎ超電導線の接続方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は超電導線の接続方法に係り、特にチューブ法に
よる超電導線を用いてＷｉｎｄ　ａｎｄ　Ｒｅａｃｔ法
により超電導コイルを形成する場合に好適なＮｂ３Ｓｎ
超電導線の接続方法に関する。

［従来の技術］ Ｎｂ３　Ｓｎ超電導線の製造方法の一つとしてチューブ
法によるものが知られている。

この方法はＳｎロッドの外周にＣｕ管およびＮｂ管を順
次被覆した複合線の複数本をＣｕマトリックス中に配置
して複合体を形成し、この複合体に冷間加工を施した後
、熱処理を施すことによりＮｂ管の内側にＮｂ３　Ｓｎ
層を生成させるものである。

上記の方法は、マトリックスにＣυ−８ｎ合金を用いる
ブロンズ法に比較して、中間焼鈍を必要とせずに加工す
ることが可能である上、臨界電流密度（Ｔｃ　）の値が
高い等の利点を有しており、高磁界マグネット用の線材
等に多用されている。

チューブ法による超電導線を用いて高磁界マグネットを
製造する場合には、コイルの小型化、高性能化およびコ
ストの低減のためにグレーディング技術が採用されてい
る。このグレーディング技術は、コイルの内側（高磁界
側）と外側（低磁界側）との外部磁界の強さに応してそ
れぞれ異なる線径および臨界電流値（Ｔｃ　）を有する
線材を用いてコイルを製作するものである。

上記のグレーディング技術をＷｉｎｄ　ａｎｄ　Ｒｅａ
ｃｔ法（コイル形成後、Ｎｂ３　Ｓｎ生成の熱処理を施
す方法）に採用する場合には、Ｒｅａｃｔ　ａｎｄ　Ｗ
ｉｎｄ法（Ｎｂ３Ｓｎ生成の熱処理後、コイルを形成す
る方法）やＮｂＴｉ合金線を用いてコイルを形成する場
合に採用されているハンダ接続を行うことは不可能であ
る。

この理由は、Ｗｉｎｄ　ａｎｄ　Ｒｅａｃｔ法の場合、
例えば７００℃で５０〜１００時間の熱処理をコイル形
成後に施してＮｂ３　Ｓｎを生成させる必要かあるため
、この熱処理中にハンダか溶融することによる。

従って、従来はコイル巻枠の鍔板外へ線材の端末を引き
出し、熱処理後にこれらの端末を接続する方法が採用さ
れている。

［発明か解決しようとする課題］ しかしながら、上記の接続方法においては、接続される
線材の両端部が曲げ歪みを受は易く、特に歪みに対して
特性が劣化し易い化合物系の超電導線の場合に問題とな
っている。

また、接続が完全に施されていることは、コイルを励磁
して初めて判明するため、接続が不完全な場合にはコイ
ルを巻き直す等の多大の労力とコストを要するという難
点があった。

さらに、マトリックスに高抵抗材料であるＣｕＮｉ合金
等を用いたチューブ法によるＮｂ３　Ｓｎ超電導線（例
えば、永久電流スイッチ−ＰＣ８用超電導線）の場合に
は、ハンダ接続により接続抵抗が大きくなり、ＰＣ８の
性能を著しく低下させるという問題があった。

本発明は上記の問題を解決するためになされたものて、
チューブ法によるＮｂ３Ｓｎ超電導線を接続する際に歪
みによる影響と接続抵抗を小さくすることのできる接続
方法を提供することをその目的とする。本発明は、特に
ｖｉｎｄ　ａｎｄ　Ｒｅａ員法により、グレーディング
コイルを形成する際の接続方法に好適する。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、銅系金属よりな
るマトリックス中に複数のＮｂ系金属管を配置し、この
金属管内に銅系金属および錫系金属を収容して冷間加工
を施した複合線に熱処理を施すことにより製造される超
電導線を接続する方法において、（イ）一対の前記複合
線の両端部のマトリックスを形成する銅系金属を除去し
てＮｂ系金属で被覆されたフィラメントを露出せしめる
工程と、（ロ）このフィラメントを化学的手段により所
定の厚さに減少させる工程と、（ハ）前記フィラメント
がその軸方向に相互に重なるように一対の複合線を配置
する工程と、（ニ）前記フィラメントの外周に銅系金属
よりなるスリーブを配置した後、圧縮成型を施す工程と
、（ホ）次いてＮｂ３Ｓｎ生成の熱処理を施す工程とか
らなるものである。

本発明において、Ｎｂ系金属管内に収容される銅系金属
および錫系金属は、銅系金属で被覆された錫系金属、例
えばＣｕ被覆Ｓｎロッドを用いることが加工性の点から
好ましい。また多芯構造の複合線は、例えば内部にＣｕ
被覆Ｓｎロッドを収容したＮｂ管の外側にＣｕを配置し
、これを加工後、その複数本をＣｕ管内に収容して加工
することにより製造することができる。

上記発明において、Ｎｂ系金属で被覆されたフィラメン
トは露出機化学的手段により所定の厚さに減少されるが
、その厚さは熱処理後に複合線内のＮｂ系金属で被覆さ
れたフィラメントの内側に生成されるＮｂ３　Ｓｎ層の
厚さとほぼ同程度とすることが好ましい。これにより接
続部のフィラメントのほぼ全量をＮｂ３　Ｓｎ層に反応
させることができる。フィラメントの厚さを減少させず
に、はぼ全量をＮｂ３　Ｓｎ層に反応させることも考え
られるが、この場合には複合線内のマトリックス中にＳ
ｎが拡散する可能性を生ずる。

上記の接続部を形成する際の熱処理は、スリブにより機
械的に接合した一対の複合線を用いてコイルを形成した
後に施すことが好ましい。これによりコイル形成時の歪
みの影響を除去することができる。

［作用〕 本発明による超電導線の接続方法においては、複合線の
熱処理、即ち、Ｎｂ３　Ｓｎ生成の熱処理時に接続部に
超電導層か形成されるため、熱処理前に機械的に接続し
た複合線を所定の形状に成形しておくことにより、歪み
の影響による特性の劣化を防止することができる。また
接続部はＮｂ３Ｓｎ層により直接接続させることかでき
るため、接続部の接続抵抗の増大を防止することができ
、その超電導特性を低下させることがない。

［実施例コ 以下、本発明の一実施例について説明する。

第２図（ａ）はチューブ法による熱処理前の複合線１の
断面図、同図（ｂ）はその熱処理後の超電導線２の断面
図である。

複合線１は、Ｃｕマトリックス３中に複数本のＮｂ管４
か配置され、このＮｂ管の内部にＣｕ管５およびＳｎ線
６が収容された構造を有しており、熱処理後において、
Ｃｕ管とＳｎ線とか反応してＣｕ−Ｓｎ合金７を生成し
、同時にＮｂ管４′の内側にＮｂ３　Ｓｎ層８が生成し
て超電導線２が形成される。

まず第３図に示すように、一対の接続すべき複合線１．
１′の両端部のＣｕマトリックスを硝酸で除去してＮｂ
管４ａ、４ｂを露出させる。

次いで、第４図（ａ）〜（ｃ）に示すように、ＨＦ混合
液を用いてＮｂ管４ａ、４ｂの外周を溶解してその外径
を細くする。この時Ｎｂ管４ａ’４ｂ’の厚さは、熱処
理時に複合線に生成されるＮｂ３　Ｓｎ層の厚さにほぼ
等しくなるように溶解される。

この溶解により、Ｎｂ管４ａ’　　４ｂ’　の内部のＳ
ｎが除去されている可能性があるため、Ｎｂ管の両端部
を切断することが好ましい。

このようにして得られた一対の複合線１．１′を、第５
図（ａ）に示すように対向して配置し、Ｎｂフィラメン
ト４ａ’　　４ｂ’　をその軸方向に相互に重なるよう
に、より好ましくは絡み合せた後、この外側および両端
部のＣｕ部分に亘ってＣｕスリーブ９を被せ、このスリ
ーブ部分を圧縮成型してＮｂ管相互を密着させ、次いで
、所定の熱処理、例えば７５５℃以下で加熱して接続部
を形成する。

この場合、第５図（ｂ）に示すように、上記の一対の複
合線１．１′を平行に配置してＮｂフィラメント４ａ′
、４ｂ′を絡み合せた後、この外側および両端部のＣｕ
部分に亘ってＣｕスリーブ９′を被せた後、このスリー
ブ部分を圧縮成型することもできる。

第１図に示すように、熱処理後の接続部１０はＣｕ７ト
リツクス１１内にＮｂ３　Ｓｎ層１２がＣｕ−Ｓｎ合金
１３の外側に生成した断面構造を示す。

なお、安定性を保つために、Ｃｕスリーブの内側にＮｂ
やＴａよりなるテープを配置することも可能である。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明のＮｂ３　Ｓｎ超電導線の接
続方法によれば、複合線の熱処理時に接続部にも同時に
Ｎｂ３Ｓｎ層が生成するため、機械的に接続した接続部
を含む複合線を成形後、熱処理を施すことにより、歪み
の影響による特性の劣化を防止することができる。また
接続部の接続抵抗を増大させることを防止することかで
き、その超電導特性も良好である。本発明の方法は、特
にＷｉｎｄ　ａｎｄＲｅａｃｔ法により、グレーディン
グコイルを形成する場合に適する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法により形成された接続部の断面図
、第２図（ａ）はチューブ法による熱処理前の複合線の
断面図、同図（ｂ）はその熱処理後の超電導線の断面図
、第３図はＣｕマトリックス除去後の一対の複合線の端
末部を示す概略図、第４図（ａ）は外周を溶解後のＮｂ
フィラメントの側面図、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ’断面
図、同図（ｃ）はそのＢ−Ｂ’断面図、第５図（ａ）お
よび（ｂ）は圧縮成型前の接続部の断面図である。 １．１′・・・複合線 ３・・・Ｃｕマトリックス ４．４ａ、４ｂ−Ｎｂ管 ５・・・・・・・・・Ｃｕ管 ６・・・・・・・・・Ｓｎ線 ９・・・・・・・・・Ｃｕスリーブ ０・・・・・・・・・熱処理後の接続部１・・・・・・
・・・Ｃｕマトリックス２・・・・・・・・・Ｎｂ３　
Ｓｎ層 ３・・・・・・・・・Ｃｕ−Ｓｎ合金

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）銅系金属よりなるマトリックス中に複数のＮｂ系
   金属管を配置し、この金属管内に銅系金属および錫系金
   属を収容して冷間加工を施した複合線に熱処理を施すこ
   とにより製造される超電導線を接続する方法において、 （イ）一対の前記複合線の両端部のマトリックスを形成
   する銅系金属を除去してＮｂ系金属で被覆されたフィラ
   メントを露出せしめる工程と、（ロ）このフィラメント
   を化学的手段により所定の厚さに減少させる工程と、 （ハ）前記フィラメントがその軸方向に相互に重なるよ
   うに一対の複合線を配置する工程と、（ニ）前記フィラ
   メントの外周に銅系金属よりなるスリーブを配置した後
   、圧縮成型を施す工程と、（ホ）次いでＮｂ＿３Ｓｎ生
   成の熱処理を施す工程とからなることを特徴とするＮｂ
   ＿３Ｓｎ超電導線の接続方法。
2. （２）圧縮成型後の機械的に接続された一対の複合線は
   、熱処理前にコイル状に成形されてなる請求項１記載の
   Ｎｂ＿３Ｓｎ超電導線の接続方法。