JPH0645132A - 超伝導コイル用担体 - Google Patents
超伝導コイル用担体Info
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- JPH0645132A JPH0645132A JP5040502A JP4050293A JPH0645132A JP H0645132 A JPH0645132 A JP H0645132A JP 5040502 A JP5040502 A JP 5040502A JP 4050293 A JP4050293 A JP 4050293A JP H0645132 A JPH0645132 A JP H0645132A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
- H10N60/0296—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers
- H10N60/0576—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers characterised by the substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10N60/0801—Manufacture or treatment of filaments or composite wires
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高い剛度並びに良好な絶縁性を保証された超
伝導コイル用担体を提供する。 【構成】 酸化セラミック超伝導線材からなる巻体を有
する超伝導コイルのための担体は、その熱膨張率として
超伝導線材の膨張率に匹敵するものを必要とする。従っ
て超伝導コイル用担体は素材として担体の内側部分１に
酸化物を分散硬化されるか又は硬化可能の主として銀か
らなる合金を含み、またこれに密着する酸化物被覆層で
ある補助層２を有する。前者により担体はその剛度を高
められ、後者により担体は絶縁層を有することになる。
伝導コイル用担体を提供する。 【構成】 酸化セラミック超伝導線材からなる巻体を有
する超伝導コイルのための担体は、その熱膨張率として
超伝導線材の膨張率に匹敵するものを必要とする。従っ
て超伝導コイル用担体は素材として担体の内側部分１に
酸化物を分散硬化されるか又は硬化可能の主として銀か
らなる合金を含み、またこれに密着する酸化物被覆層で
ある補助層２を有する。前者により担体はその剛度を高
められ、後者により担体は絶縁層を有することになる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、長尺の超伝導複合体か
らなる巻体を有する超伝導コイル用担体に関する。
らなる巻体を有する超伝導コイル用担体に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えばＮｂ−Ｔｉ及びＮｂ３Ｓｎのよう
な古典的な超伝導体と並んで最近では酸化セラミック超
伝導粉末がスリーブ素材に囲まれた形式の超伝導複合体
が知られている。このような酸化セラミック複合体は例
えばクラウト（Ｈ．Ｋｒａｕｔｈ）及びツルチク（Ａ．
Ｔｚｕｌｃｚｙｋ）による刊行物「メタル（ＭＥＴＡＬ
Ｌ）」、第４５巻、第５版、１９８９年、第４１８頁以
降に記載されている。特に適した酸化セラミック物質と
してＹＢａＣｕＯ、ＢｉＳｒＣａＣｕＯ及びＴｌＢａＣ
ａＣｕＯの系の相が挙げられている。
な古典的な超伝導体と並んで最近では酸化セラミック超
伝導粉末がスリーブ素材に囲まれた形式の超伝導複合体
が知られている。このような酸化セラミック複合体は例
えばクラウト（Ｈ．Ｋｒａｕｔｈ）及びツルチク（Ａ．
Ｔｚｕｌｃｚｙｋ）による刊行物「メタル（ＭＥＴＡＬ
Ｌ）」、第４５巻、第５版、１９８９年、第４１８頁以
降に記載されている。特に適した酸化セラミック物質と
してＹＢａＣｕＯ、ＢｉＳｒＣａＣｕＯ及びＴｌＢａＣ
ａＣｕＯの系の相が挙げられている。
【０００３】工業用超伝導体を作るにはこの酸化セラミ
ック粉末を例えば金属管に詰め込み、これを線材又はテ
ープに製造する。金属管の材料としては必要とされる酸
素浸透性が保証されるために特に銀又は銀合金が適して
いることが実証されている（欧州特許出願公開第２９０
３３１号、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３７３１２
６６号、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４１０４４２
１号明細書参照）。ドイツ連邦共和国特許出願公開第４
１０４４２１号明細書には分散硬化された銀合金がスリ
ーブ素材として提案されている。その際特に合金の添加
物量が０．００５〜２重量％に過ぎず銀含有量が有利に
は９８重量％以上のＡｇＭｇＮｉ、ＡｇＭｎＮｉ及びＡ
ｇＡｌ合金が挙げられている。純銀と比べた場合これら
の合金はより高い硬度及び剛度などの優れた機械的特性
を有する。
ック粉末を例えば金属管に詰め込み、これを線材又はテ
ープに製造する。金属管の材料としては必要とされる酸
素浸透性が保証されるために特に銀又は銀合金が適して
いることが実証されている（欧州特許出願公開第２９０
３３１号、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３７３１２
６６号、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４１０４４２
１号明細書参照）。ドイツ連邦共和国特許出願公開第４
１０４４２１号明細書には分散硬化された銀合金がスリ
ーブ素材として提案されている。その際特に合金の添加
物量が０．００５〜２重量％に過ぎず銀含有量が有利に
は９８重量％以上のＡｇＭｇＮｉ、ＡｇＭｎＮｉ及びＡ
ｇＡｌ合金が挙げられている。純銀と比べた場合これら
の合金はより高い硬度及び剛度などの優れた機械的特性
を有する。
【０００４】更に欧州特許出願公開第４０６８６２号明
細書から酸化セラミック超伝導複合線材でコイル用巻体
を製造できることが既に知られている。そのためには酸
化セラミック複合体を巻体として担体上に施す。巻体ユ
ニットを引続き約９００℃の温度で熱処理し、複合線材
の超伝導特性を調整する。
細書から酸化セラミック超伝導複合線材でコイル用巻体
を製造できることが既に知られている。そのためには酸
化セラミック複合体を巻体として担体上に施す。巻体ユ
ニットを引続き約９００℃の温度で熱処理し、複合線材
の超伝導特性を調整する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで酸化セラミッ
ク複合超伝導体でコイルを製造する場合、担体を最終熱
処理温度（約９００℃）から７７Ｋ又は４．２Ｋの使用
温度に冷却する際に酸化セラミック複合線材にとっての
最大許容膨張率を越えさせないため担体が複合超伝導体
に適合させた熱膨張率を有する必要があることが判明し
ている。また担体は有利には高い剛度及び／又は少なく
ともその巻体側に絶縁のため十分な電気抵抗を有してい
るべきである。従って本発明の課題はこのような担体を
提供することにある。
ク複合超伝導体でコイルを製造する場合、担体を最終熱
処理温度（約９００℃）から７７Ｋ又は４．２Ｋの使用
温度に冷却する際に酸化セラミック複合線材にとっての
最大許容膨張率を越えさせないため担体が複合超伝導体
に適合させた熱膨張率を有する必要があることが判明し
ている。また担体は有利には高い剛度及び／又は少なく
ともその巻体側に絶縁のため十分な電気抵抗を有してい
るべきである。従って本発明の課題はこのような担体を
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は、請求項１又
は１１の特徴を有する担体により解決される。有利な実
施態様はその他の請求項に記載されている。
は１１の特徴を有する担体により解決される。有利な実
施態様はその他の請求項に記載されている。
【０００７】
【作用効果】請求項１によれば担体は素材として主とし
て銀からなる酸化物を分散硬化されるか又は硬化可能の
合金を含んでいる。その高い銀含有量によりこの合金は
銀又は銀合金からなるスリーブを有する酸化セラミック
複合線材の熱膨張率に匹敵する熱膨張率を有している。
すなわち複合線材の熱膨張率は主としてスリーブ素材に
より決定され、従って銀の熱膨張率に十分に匹敵するも
のであることが判明している。本発明による担体の熱膨
張率はすなわち使用される合金のその高い銀含有量によ
り銀の熱膨張率に十分に匹敵するものである。従って最
終熱処理温度から７７Ｋ又は４．２Ｋの使用温度に冷却
する際に生じる膨張率を約０．２％の臨界値以下に保持
することが可能である。特にドイツ連邦共和国特許出願
公開第４１０４４２１号明細書に記載されている分散硬
化された銀合金をこの担体に使用することができる。こ
れらの銀合金は硬化された状態で高い硬度及び剛度を有
する。その際特にＡｇＭｇ、ＡｇＭｇＮｉ、ＡｇＭｎＮ
ｉ及びＡｇＡｌ合金が使用される。ＡｇＭｇ、ＡｇＭｎ
Ｎｉ合金の場合にはこれらは銀の他に有利には０．１〜
０．２５重量％のＭｇ及び０．１〜０．２５重量％のＮ
ｉを含んでいる。ＡｇＭｎＮｉ合金の場合Ｍｎ及びＮｉ
を併せて０．５〜１．５重量％、残り銀であるものが有
利である。有利なＡｇＡｌ合金は銀の他に０．０５〜
０．６重量％のＡｌを含有する。酸化物を分散硬化され
るか又は硬化可能の合金により熱膨張率の適合の他に剛
度を高められた担体を製造することが可能である。
て銀からなる酸化物を分散硬化されるか又は硬化可能の
合金を含んでいる。その高い銀含有量によりこの合金は
銀又は銀合金からなるスリーブを有する酸化セラミック
複合線材の熱膨張率に匹敵する熱膨張率を有している。
すなわち複合線材の熱膨張率は主としてスリーブ素材に
より決定され、従って銀の熱膨張率に十分に匹敵するも
のであることが判明している。本発明による担体の熱膨
張率はすなわち使用される合金のその高い銀含有量によ
り銀の熱膨張率に十分に匹敵するものである。従って最
終熱処理温度から７７Ｋ又は４．２Ｋの使用温度に冷却
する際に生じる膨張率を約０．２％の臨界値以下に保持
することが可能である。特にドイツ連邦共和国特許出願
公開第４１０４４２１号明細書に記載されている分散硬
化された銀合金をこの担体に使用することができる。こ
れらの銀合金は硬化された状態で高い硬度及び剛度を有
する。その際特にＡｇＭｇ、ＡｇＭｇＮｉ、ＡｇＭｎＮ
ｉ及びＡｇＡｌ合金が使用される。ＡｇＭｇ、ＡｇＭｎ
Ｎｉ合金の場合にはこれらは銀の他に有利には０．１〜
０．２５重量％のＭｇ及び０．１〜０．２５重量％のＮ
ｉを含んでいる。ＡｇＭｎＮｉ合金の場合Ｍｎ及びＮｉ
を併せて０．５〜１．５重量％、残り銀であるものが有
利である。有利なＡｇＡｌ合金は銀の他に０．０５〜
０．６重量％のＡｌを含有する。酸化物を分散硬化され
るか又は硬化可能の合金により熱膨張率の適合の他に剛
度を高められた担体を製造することが可能である。
【０００８】これに対して例えば比較的小さいフィール
ド又はテスト用巻体のような特別な機械的負荷を受けな
いコイルなどのように剛度があまり問題にならない場合
には、担体用の素材として特に請求項１１〜１４に記載
されている緊密な酸化物被覆層を有する主として銀から
なる合金も使用することができる。これに相当する担体
は高い銀含有量により熱膨張率を高められているだけで
なく酸化物被覆層によって電気抵抗も高められており、
従って絶縁性である。この場合銀の他にＳｉ、Ｂｅ、Ａ
ｌ又はＭｇの少なくとも１つを０．２〜５重量％、特に
０．２〜２重量％含んでいる銀合金が特に有利である。
更に銀の他に１〜１０重量％のＳｎ及び／又はＺｎを含
んでいる銀合金も対象となる。また１重量％以下のＡｌ
及び／又は２重量％以下のＺｎの僅少量の添加により緊
密な酸化物被覆層を作ることのできるＣｄ含有量５〜１
５重量％のＡｇＣｄ合金も対象となる。
ド又はテスト用巻体のような特別な機械的負荷を受けな
いコイルなどのように剛度があまり問題にならない場合
には、担体用の素材として特に請求項１１〜１４に記載
されている緊密な酸化物被覆層を有する主として銀から
なる合金も使用することができる。これに相当する担体
は高い銀含有量により熱膨張率を高められているだけで
なく酸化物被覆層によって電気抵抗も高められており、
従って絶縁性である。この場合銀の他にＳｉ、Ｂｅ、Ａ
ｌ又はＭｇの少なくとも１つを０．２〜５重量％、特に
０．２〜２重量％含んでいる銀合金が特に有利である。
更に銀の他に１〜１０重量％のＳｎ及び／又はＺｎを含
んでいる銀合金も対象となる。また１重量％以下のＡｌ
及び／又は２重量％以下のＺｎの僅少量の添加により緊
密な酸化物被覆層を作ることのできるＣｄ含有量５〜１
５重量％のＡｇＣｄ合金も対象となる。
【０００９】主として上記の酸化物を分散硬化されるか
又は硬化可能の合金からなりまた付加的に少なくともそ
の巻体側に主として銀からなる第２の合金製の緊密な酸
化物被覆層を有する薄い絶縁層を含む担体は特に有利で
ある。しかしこの絶縁層はまたＮｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃ
ｏ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｒｕ、
Ｔｃ又はＶの酸化物からなっていてもよい。この絶縁層
は例えば、担体が上述の銀を混和できない元素又はこれ
らの元素との合金から成る薄いテープ又は薄い層を備え
ることによっても実現可能である。酸素含有雰囲気中で
熱処理する際に素材は酸化し、絶縁層を作る。このよう
な担体は熱膨張率を適合されまた剛度を高められ、絶縁
性を有する。
又は硬化可能の合金からなりまた付加的に少なくともそ
の巻体側に主として銀からなる第２の合金製の緊密な酸
化物被覆層を有する薄い絶縁層を含む担体は特に有利で
ある。しかしこの絶縁層はまたＮｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃ
ｏ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｒｕ、
Ｔｃ又はＶの酸化物からなっていてもよい。この絶縁層
は例えば、担体が上述の銀を混和できない元素又はこれ
らの元素との合金から成る薄いテープ又は薄い層を備え
ることによっても実現可能である。酸素含有雰囲気中で
熱処理する際に素材は酸化し、絶縁層を作る。このよう
な担体は熱膨張率を適合されまた剛度を高められ、絶縁
性を有する。
【００１０】本発明により使用される酸化物を分散硬化
されるか又は硬化可能の銀合金の場合硬化は内部酸化に
より行われる。内部酸化は空気中又は酸素含有雰囲気中
での熱処理により生じる。その際硬化は例えば上記の最
終熱処理の際に付随して行われるか又は巻体を担体に施
す前に行われてもよい。ＡｇＭｇＮｉ合金の場合例えば
熱処理は酸化マグネシウム粒子を析出することになる。
この硬い成分の微細化分散は合金に高い剛度を与える。
ニッケル成分は銀中への可溶性が限られていることによ
って粒子の微細化に役立つ。硬化された状態のＡｇＭｇ
Ｎｉ合金の剛度は、硬化されない場合（その場合の剛度
は純銀の剛度に匹敵し得る）の例えばほぼ２倍である。
標準的な１３０ＨＶのＡｇＭｇＮｉ合金の硬度も既に室
温で純銀のそれ（約８０ＨＶ）よりも明らかに高い。し
かし合金をより高い温度で熱処理した場合違いは一層大
きくなる。６００℃で熱処理後純銀は２５ＨＶの硬度を
有するに過ぎないが、一方上述の既に十分に酸化された
ＡｇＭｇＮｉ合金の硬度は実質的に変化しない。
されるか又は硬化可能の銀合金の場合硬化は内部酸化に
より行われる。内部酸化は空気中又は酸素含有雰囲気中
での熱処理により生じる。その際硬化は例えば上記の最
終熱処理の際に付随して行われるか又は巻体を担体に施
す前に行われてもよい。ＡｇＭｇＮｉ合金の場合例えば
熱処理は酸化マグネシウム粒子を析出することになる。
この硬い成分の微細化分散は合金に高い剛度を与える。
ニッケル成分は銀中への可溶性が限られていることによ
って粒子の微細化に役立つ。硬化された状態のＡｇＭｇ
Ｎｉ合金の剛度は、硬化されない場合（その場合の剛度
は純銀の剛度に匹敵し得る）の例えばほぼ２倍である。
標準的な１３０ＨＶのＡｇＭｇＮｉ合金の硬度も既に室
温で純銀のそれ（約８０ＨＶ）よりも明らかに高い。し
かし合金をより高い温度で熱処理した場合違いは一層大
きくなる。６００℃で熱処理後純銀は２５ＨＶの硬度を
有するに過ぎないが、一方上述の既に十分に酸化された
ＡｇＭｇＮｉ合金の硬度は実質的に変化しない。
【００１１】
【実施例】本発明を図面に基づき以下に詳述する。
【００１２】図１は本発明による超伝導コイル用担体の
横断面図で、担体は中空円筒状に形成されている。担体
の内側部分１は酸化物を分散硬化された合金からなる。
巻体側には絶縁性を付与するための補助層２が備えられ
ている。この層２は主として銀からなる合金で作られて
おり、これは緊密な酸化被覆層（図に示されていない）
を有する。
横断面図で、担体は中空円筒状に形成されている。担体
の内側部分１は酸化物を分散硬化された合金からなる。
巻体側には絶縁性を付与するための補助層２が備えられ
ている。この層２は主として銀からなる合金で作られて
おり、これは緊密な酸化被覆層（図に示されていない）
を有する。
【００１３】次に緊密な酸化被覆層を施された主として
銀からなる合金の例として２重量％のＡｌ及び残り銀の
ＡｇＡｌ２合金について述べる。このため厚さ約１ｍｍ
の相応する薄板で実験した。薄板を８００〜８７０℃の
温度で熱処理した。この熱処理によりその表面にＡｌ2
Ｏ3からなる層ができ、これは層厚が十分である場合酸
化アルミニウムの高い電気抵抗により絶縁層の働きをす
る。素材がその内部になお酸化されてないアルミニウム
を含んでいる限り処理温度は約８８０℃のＡｇＡｌ２合
金の固相線温度に制限される。
銀からなる合金の例として２重量％のＡｌ及び残り銀の
ＡｇＡｌ２合金について述べる。このため厚さ約１ｍｍ
の相応する薄板で実験した。薄板を８００〜８７０℃の
温度で熱処理した。この熱処理によりその表面にＡｌ2
Ｏ3からなる層ができ、これは層厚が十分である場合酸
化アルミニウムの高い電気抵抗により絶縁層の働きをす
る。素材がその内部になお酸化されてないアルミニウム
を含んでいる限り処理温度は約８８０℃のＡｇＡｌ２合
金の固相線温度に制限される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による超伝導コイル用担体の横断面図。
【符号の説明】 １ 担体の内側部分 ２ 巻体側の絶縁層
Claims (15)
- 【請求項１】 長尺の超伝導複合体からなる巻体を有す
る超伝導コイルのための担体において、担体が素材とし
て主として銀からなる酸化物を分散硬化されるか又は硬
化可能の合金を含んでいることを特徴とする超伝導コイ
ル用担体。 - 【請求項２】 銀合金がＭｇを０．１〜０．２５重量
％、Ｎｉを０．１〜０．２５重量％、残り銀を含むＡｇ
−Ｍｇ又はＡｇ−Ｍｇ−Ｎｉ合金であることを特徴とす
る請求項１記載の担体。 - 【請求項３】 銀合金がＭｎ及びＮｉを併せて０．５〜
１．５重量％、残り銀を含むＡｇ−Ｍｎ−Ｎｉ合金であ
ることを特徴とする請求項１記載の担体。 - 【請求項４】 銀合金がＡｌを０．０５〜０．６重量
％、残り銀を含むＡｇ−Ａｌ合金であることを特徴とす
る請求項１記載の担体。 - 【請求項５】 巻体側に付加的に絶縁層を有することを
特徴とする請求項１ないし４の１つに記載の担体。 - 【請求項６】 絶縁層がＮｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎ
ｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｔｃ又はＶの
酸化物からなることを特徴とする請求項５記載の担体。 - 【請求項７】 絶縁層が同様に主として銀からなる第２
の合金により形成されており、これが緊密な酸化物被覆
層を有していることを特徴とする請求項５記載の担体。 - 【請求項８】 第２の銀合金が銀の他にＳｉ、Ｂｅ、Ａ
ｌ又はＭｇの少なくとも１つを０．２〜５重量％、特に
０．２〜２重量％含んでいることを特徴とする請求項７
記載の担体。 - 【請求項９】 第２の銀合金が銀の他にＳｎ及び／又は
Ｚｎを１〜１０重量％含んでいることを特徴とする請求
項７記載の担体。 - 【請求項１０】 第２の銀合金が銀の他にＣｄを５〜１
５重量％並びにＡｌを０．０５〜１重量％及び／又はＺ
ｎを０．０５〜２重量％含んでいることを特徴とする請
求項７記載の担体。 - 【請求項１１】 長尺の超伝導複合体からなる巻体を有
する超伝導コイルのための担体において、担体が主とし
て銀からなる合金により形成されており、この銀合金が
緊密な酸化物被覆層を有していることを特徴とする超伝
導コイル用担体。 - 【請求項１２】 銀合金が銀の他にＳｉ、Ｂｅ、Ａｌ又
はＭｇの少なくとも１つを０．２〜５重量％、特に０．
２〜２重量％含んでいることを特徴とする請求項１１記
載の担体。 - 【請求項１３】 銀合金が銀の他にＳｎ及び／又はＺｎ
を１〜１０重量％含んでいることを特徴とする請求項１
１記載の担体。 - 【請求項１４】 銀合金が銀の他にＣｄを５〜１５重量
％並びにＡｌを０．０５〜１重量％及び／又はＺｎを
０．０５〜２重量％含んでいることを特徴とする請求項
１１記載の担体。 - 【請求項１５】 超伝導複合体が銀又は銀合金からなる
外側スリーブを有する酸化セラミック超伝導体であるこ
とを特徴とする請求項１ないし１４の１つに記載の担
体。
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