JPS6025842B2 - 化合物超電導線の製造方法 - Google Patents

化合物超電導線の製造方法

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JPS6025842B2
JPS6025842B2 JP51008200A JP820076A JPS6025842B2 JP S6025842 B2 JPS6025842 B2 JP S6025842B2 JP 51008200 A JP51008200 A JP 51008200A JP 820076 A JP820076 A JP 820076A JP S6025842 B2 JPS6025842 B2 JP S6025842B2
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composite
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肇 一柳
英夫 小北
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は3一W型結晶構造を持つ金属間化合物の極細多
芯超電導線に関するのである。
8−W型結晶構造を持つ金属間化合物は、臨界度、臨界
磁場、臨界電流などの超電導特性がすぐれていることか
ら強磁界性発生用マグネット巻線としてはすでに実用化
されている。
その代表的な体構造は、Nb3Sn,V30a等で実施
されている第1図に示す如きテープ状のものである。第
1図において、1はNb又はVの芯で、その周囲にNは
Sn又はV3Ga化合物層2があり、便にその外側にC
u層3が被覆されている。このようなテープ状導体を用
いてマグネットを作製した場合、フラックスジャンプの
発生により材料の臨界電流値附近でマグネットを安定に
作動させることが困難となる為、これを防ぐ為に特別な
対策が必要となる。そこでこのフラックスジヤンプの起
らない本質的に安定な極細多芯線化の研究が進められて
いる。すなわち、超電導線の直径を細くしてゆくと、不
安定性がおきて発熱があっても、その部分だけの超電導
線の熱容量でこの熱を吸収してかつ常電導状態への転移
に至らしめないような直径が存在しうろことが明らかに
された。
この技術につて質的な安定化が可能であると考えられて
いる。本質的安定がなされるための超電導体の直径は数
十一mといわれている。従って流の大きい線材を作る場
合には数百本〜数千本の超電導線を束ねる必要がある。
これを実現するために採られている例をあげるとCu−
2仇t%Ga合金と多数のV芯との複合体を紬線に線引
きしたのち、約625qoで熱処理すると、Cu−○a
合金マトリックスとVとの境界部分にV3Ga層が生成
される。
又Nb3Snの場合には、Cu−Sn合金と多数のNb
芯との複合体を線引き加工たのち700つ○で熱処理す
ることにより、NらSn線が得られ、又V3Sjの場合
もCu−Si合金とV芯との複合体を線引き加工したの
ち800oo程度で熱処理することにより、V3Si線
が得られる。これらの方法は材料により異なるが、基本
的には常電導金属に化合物生成の為の元素を添加した固
溶体合金とNb又はV芯との複合体を600o 〜85
0qo程度で加熱して化合物を生成する方法であり、そ
の断面構造は第2図に示す如きものである。(この方法
を固体拡散法と名づける)。第2図において、4はNb
又はV芯、5は常電導金属に化合物生成の為の元素を添
加した合金、6は生成した化合物超電導層である。
このような方法は本質的に硬くて、脆い化合物超電導材
の緑材化としてはすぐれた方法といえる。しかし、この
ようなCu−Sn(又はCu−Ga)合金ストリックス
中にNb(又はV)挿入して線引加工していく方法では
、このマトリックスの加工硬化が激く、途中多数回の軟
化熱理を施す必要があり、工業的、経済的に有利な方法
は言えないという欠点がある。
又この欠点を解消する方法として、NbをCuマトリッ
クス中に多数本挿入して伸線加工し(Nb及びC山単体
では加工性が良い)、所定のサイズに加工出来たものの
表面に溶融めつき等でSnを被覆し650o 〜800
00で熱処理を施すことにより、多芯NQSn線材を作
る方法が提唱されている(Appl.Phys.Let
t.Vol.20,Noll,1972)。
(これを外部拡散法と名づける)。このような方法の欠
点は、Snの供給が外表面からしかなされない為、中心
部に配置されたNbと外周のNbではSnとの反応に於
て不均一が生じ、断面、径万向での品質のばらつきが大
きくなること、又数1000本から数万本の多数本のN
bに対して充分なSn量が供給出来ないこと、650〜
800oCの熱処理時間表面に被覆したSnが溶け落ち
やり、蒸発ロスになる等により工業的に均質な線材が出
来にくいという不都合を生じる。
本発明は、これらの外部拡散法の欠点を解消し芯本数の
多い極細多芯化合物線村を容易にかつ品質均一に製造す
る方法を提供せんとするのである。
本発明の第1の判名は、Nb芯の周りにCu被覆し、さ
らにその上にSnを被覆した複合素線の複数本を束ねた
ものに、Cnテープを連続して沿わせ、パイプ状に成形
し、そのシーム部を連続的にシーム溶接して複合材を作
る工程談複合材を所定サイズの複合線に引伸加工する工
程、および上記複合線に超電導化合物を生成させる熱処
理を施す工程とよりなる極細多芯化合物超電導線の造方
法である。
本発明の第2の発明は、浄記第1の発明において上記引
伸加工した複合線の複数本を束ねたものに更にCuテー
プを連続して沿わせ、パイプ状に成形しながら多複合材
を作る工程と該多複合材を所定サイズに引伸加工する工
程および最終的に上記多複合線に超電導化合物を生成さ
せる熱処理を施す工程とよりなる極細多芯の化合物超電
鷺線の製造方法である。
本発明において、Cuとは導電性が良く、加工性の良い
、例えば無酸素銅、脱酸銅、タフピッチ銅などの銅を意
味し、Nbとは、純Nb、又はZr,Si若くはTiを
含有するNb合金を、又Snは、純Sn、又はZr若く
はSiを含有するSn合金を意味する。又、上記秦線又
は上記複合線の複数本を束ねたものをパイプ状Cuでお
おう方法としては、束ねたものの刺囲に押出いこよりC
小fィプ被覆する方法、又は束ねたものにCuテープを
連続して沿わせ、パイプ状に成形ながら東をつみ、その
シース部を連続的に溶接する方法の何れを探用しても良
い。以下、発明を図面を用いて説明する。
第3図は本発明に用いる素線の実施例を示す断面図で、
この素線を作製するには、先ずCuパイプ8にNb棒7
を挿入して、伸線加工により所定サイズに細線化した後
、表面に溶融めつき或いは鰭気めつきによりSn9を被
覆し、連続複合黍線を作製する。
然る后、この複合秦線の複数本を束ねたものにCuテー
プを連続的に沿わせ、パイプ状に形成しながら上記東を
つつみ、そのシーム部を連続的に溶接する。この複合材
を冷間で引伸加工することにより所定のサイズに仕上げ
る。更に多芯が必要な場合にはこの複合線の複数本の束
ね、Cu被覆引伸加工を1回以上繰返す。然る後最終的
にN広Snを形成する為の熱処理を施すことにより、例
えば第2図に示すと同様な構造の極細多芯NらSn超電
導線が製造出来る。
次に本発明の実施例を述べる。実施例 1 5側0のN材率を内径5.3側、肉厚0.5肋のCuパ
イプに挿入して、0.77肌0迄途中軟化熱処理を施す
ことなく伸縮加工を実施した。
350q030分間の軟化処理を施した後、350qo
のSn格通して表面に30ム弐Snを被覆した。
この素線61本を第4図の如き装置に供給し、パイプ状
Cuを連続的に競合した。第4図は本発明において複合
素線の複数本を束ねたものをパイプ状Cuでおおう装置
の一例を示す説明図である。
図において、所要本数の複合秦線12は線サプライ11
から繰り出され、集合整列孔を有するガイド板13を経
て、東状態でパイプ成型装置16に入る。
これと併行してCuテープ15はテープサプラィト14
より繰り出され、秦線12群と同時にパイプ成型装置1
6に導かれる。ここでCuテープ15は素線群12をつ
つかむようにパイプ状に連続的に成型される。次いでパ
イプ状Cuテープ15でつつまれた線群12は形状保持
又は調整用ダイス18に取りつけたトーチ20によって
金属テープ15のシーム部が溶接される。パイプ成型装
置から溶接部までの素線群12およびCuテープ15は
ガスパイプ17およびトーチ20より供給される不活性
ガスにより酸化等が防される。溶接された後複合材22
は、一個又はそれ以上のダイス21を経て成型されなが
ら、キヤタピラ、キャプスタン24等によって引出され
、更に必要に応じてダイス25によって所望の径まで加
工され、巻取機23に巻取られる。次にこの複合体12
を更に冷間にて0.12帆◇迄伸線加工した。
この時のNb芯は平均12り程度であった。これを75
000、40時陥真空中で加熱処理を施すことにより、
Nb芯の表面に約1山のN広Sn超電導層を均一に形成
することが出来た。得られた極細多芯N広Sn超電導層
線は、42K,5腿G磁場中での臨界電流値が21Aで
あり、健全なN広Sn化合物層が生成されていることが
確認された。実施例 2 実施例1と同様の工程で、パイプ状cu内に61本の複
合素線を挿入したものを0.77収め迄伸線し更にその
複合線61本を第4図に示す装置と同様の装置によりパ
イプ状Cuテープ内に連続して鉄合することにより、合
計3721本のNb芯が埋め込まれた材料を作製し、0
.95側少迄伸線した。
この時のNb芯は約10山であり、これを750oo、
4餌時間真空中で加熱処理施し、断面を顕微鏡観察した
結果、実施例1と同様の厚さ1仏弱のNbぶn化合物層
が生成されていることが確認された。実施例からも明ら
かなように、多数本のNb芯が埋め込まれた複合材が、
熱処理なしで容易に引伸加工出来、更にその複合材に予
め均一に分布したSnが高温度での熱処理に有効に作用
して、極細多芯N広Sn超電導線が経済的に製造出釆る
又熱処理時にSnが溶落、或いは蒸発ロスを生ずる不都
合も解消出釆る。又、上述のように細い超電導層を多数
本入れることにより、本質的安定化を期待しているわけ
であるが、更にこの超電導層にツイストをかけて変化磁
界や交流電流に安定な線材とすることも要求される場合
には、本発明の造法において、必要により高温でのNは
Sn化熱処理前にツイストをかけておくことにつて、こ
のような要求に答えることが出来る。
以上述べたように、本発明方法は、引伸加工時材料は加
工容易なCuとNbとSnが相互に固溶又は化合物の状
態になっていないので、本質的に硬くて脆い化合物超電
導材料を作るにもかかわらず、通常の引伸加工の技術で
容易に長尺物が製造しうる特長がある。
又多数本の線を束ねてパイプでつつみ、引伸する工程を
繰返すことにより、数百〜数万本の多数本の芯を埋め込
んだ線を製造することができる。又本発明方法は、素線
1本毎にSnを被覆するから多数本のNb芯に充分なS
nを均等に供給することができ、又Snは熱処理時には
Cuにつつまれ、線表面に露出していないので、Snの
溶落、或し、か蒸発ロスがないので、経済的に品質均一
なNなSn層を生成することができる利点がある。
以上総合して、本発明方法は、極細多芯化合物超電導線
の均質な最尺品を容易経済的に製造し得る利点がある。
上述の本発明の説明では、多芯Nbぶn化合物超電導体
にいて述べたが、多芯V3Ga化合物超電導体について
も同様の方法で製造し得ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図は化合物超電導材料の導体構造を示す断面図であ
る。 第2図は多芯化合物超電導線の断面構造を示す図である
。第3図は本発明に用いる素綾の実施例を示す断面図で
ある。第4図は本発明において複合素線の東をパイプ状
Cuでおおう装置の一例を示す説明図である。1,4…
…Nb又はVの芯、2・・・・・・NGSn又はV3G
a化合物層、3・・・・・・Cu層、5・・・・・・常
電導金属に化合物生成の為の元素を添加した合金、6・
・・・・・化合物超電層、7…・・・Nb棒、8…・・
・Cuパイプ、9……Sn、11……線サプライ、12
……複合素線、13・・・・・・ガイド板、14・・・
・・・テープサプライ、15・・…・Cuテープ、16
・・・・・・パイプ成型装置、17・・・・・・ガスパ
イプ、18・・・・・・形状保持又は調整用ダイス、1
9・・・・・・溶接機、20・・・・・・トーチ、21
・・・・・・ダイス、22・・・・・・複合材、23・
…・・巻敬機。 ガー図 ガ2図 矛3図 図 寸 女

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Nb芯の周りにCuを被覆し、さらにその上にSn
    を被覆した複合線の複数本を束ねたものにCuテープを
    連続して沿わせ、パイプ状に成形ながら上記束をつつむ
    工程、そのシーム部を連続的に溶接し、該複合材を所定
    サイズの複合線に引伸加工する程、および上記複合線に
    超電導化合物を生成させる熱処理を施す工程とよりなる
    極細多芯化合物超電導線の製造方法。 2 Nb芯の周りにCuを被覆ち、さらにその上にSn
    を被覆した複合素線の複数本束ねたものをパイプ状Cu
    でああつて複合材を作る工程、該複合材を所定サイズの
    複合線に引伸加工する工程、上記引伸加工した複合線の
    複数本を束ねたものにCuテープを連続して沿わせ、パ
    イプ状に成形しながら上記束をつかみ、そのシーム部を
    連続的に溶接し、該複合材を所定サイズの合線に引伸加
    工する工程および上記複合線に超電導化合物を生形させ
    る熱処理を施す工程とよりなる極細多芯化合物超電導線
    の製造方法。
JP51008200A 1976-01-27 1976-01-27 化合物超電導線の製造方法 Expired JPS6025842B2 (ja)

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