(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本的構成元素Ｎｂ，Ｃｕ，Ｓｎの３種類を個別に含む超電導複合材、これを囲む拡散防止材、さらに周囲にＣｕ等の安定化材を配置して複合組立し、断面減少加工するＮｂ３Ｓｎ化合物超電導線の製作方法において、前記拡散防止材の層の外側にさらに拡散防止材の層を配置し、複合組立して断面減少加工するにあたり、拡散防止材としてのＴａまたはＴａ合金を複数枚重ねて接合したクラッド板を管状に成形して、複合組立することを特徴とする超電導線の製作方法。
【請求項２】
基本的構成元素Ｎｂ，Ｃｕ，Ｓｎの３種類を個別に含む超電導複合材、これを囲む拡散防止材、さらに周囲にＣｕ等の安定化材を配置して複合組立し、断面減少加工するＮｂ３Ｓｎ化合物超電導線の製作方法において、前記拡散防止材の層の外側にさらに拡散防止材の層を配置し、複合組立して断面減少加工するにあたり、拡散防止材としてのＮｂまたはＮｂ合金を複数枚重ねて接合したクラッド板を管状に成形して、複合組立することを特徴とする超電導線の製作方法。
【請求項３】
基本的構成元素Ｎｂ，Ｃｕ，Ｓｎの３種類を個別に含む超電導複合材、これを囲む拡散防止材、さらに周囲にＣｕ等の安定化材を配置して複合組立し、断面減少加工するＮｂ３Ｓｎ化合物超電導線の製作方法において、前記拡散防止材の層の外側にさらに拡散防止材の層を配置し、複合組立して断面減少加工するにあたり、拡散防止材としてのＴａまたはＴａ合金に、拡散防止材としてのＮｂまたはＮｂ合金を重ねて接合したクラッド板を管状に成形して、複合組立することを特徴とする超電導線の製作方法。
【請求項４】
拡散防止材としてのＴａまたはＴａ合金，ＮｂまたはＮｂ合金に、さらにＣｕまたはＣｕ合金を重ねて接合したクラッド板を管状に成形して、複合組立することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の超電導線の製作方法。
【請求項５】
基本的構成元素Ｎｂ，Ｃｕ，Ｓｎの３種類を個別に含む超電導複合材、これを囲む拡散防止材、さらに周囲にＣｕ等の安定化材を配置して複合組立し、断面減少加工するＮｂ３Ｓｎ化合物超電導線の製作方法において、前記拡散防止材の層の外側にさらに拡散防止材の層を配置し、複合組立して断面減少加工するにあたり、拡散防止材としての管状のＴａまたはＴａ合金の外側に、拡散防止材としての管状のＴａまたはＴａ合金，ＮｂまたはＮｂ合金を配置し、かつ、拡散防止材としての管状のＴａまたはＴａ合金の内側に、さらに管状のＣｕまたはＣｕ合金を配置して、複合組立することを特徴とする超電導線の製作方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高磁場を発生させる超電導マグネットの製作に用いられる  Ｎｂ３Ｓｎ超電導線の製作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｎｂ３Ｓｎ  超電導線としての超電導複合材の製造は、図４に示すように、銅マトリックス５の中にＮｂ線４を挿入して行われる。６はＳｎまたはＳｎ基合金である。
また、図５に示すように、ブロンズ７の中にＮｂ４を挿入して、線引き加工し、その後の熱拡散によりＮｂ３Ｓｎ化合物を生成させて行われることもある。
【０００３】
図６は、超電導線の組立時の横断面図である。
図６において、８は超電導複合材、９は断面減少加工前の拡散防止材、１０は断面減少加工前の安定化材である。
【０００４】
図６に示される組立時の超電導線が断面減少加工されて、図７に示す状態となる。
図７において、１は断面減少加工後の超電導複合材、２は断面減少加工後の拡散防止材、３は断面減少加工後の安定化材である。
【０００５】
ここで、図７に示すように、Ｎｂ３Ｓｎ  超電導線に安定化材３を付与することは一般的に周知であり、また安定化材３を構成する安定化銅の低電気抵抗性を維持するため、安定化材３を汚染させてはならないことはよく知られている。
特に、Ｎｂ３Ｓｎ  生成熱処理時の熱拡散による安定化材汚染を防止するためには、上記複合材と安定化材の間に、多くの場合、ＴａまたはＮｂ等からなる拡散防止材２を設ける。
【０００６】
このＴａまたはＮｂの錫拡散防止効果が超電導線の特性に影響を及ぼす因子の１つとなっている。
しかし、超電導線の直径は概してΦ１．５ｍｍ以下と細く、内部に組み込まれたＴａ等の厚さも、線径の概略１／１００以下になる。
【０００７】
ＴａまたはＴａ合金、ＮｂまたはＮｂ合金からなる拡散防止材２は超電導線の中で素線の加工につれて薄くなり、厚さが数μｍの状態で、Ｓｎ拡散防止材の役目を負うことになるが、このとき、これらからなるバリアにはＴａまたはＴａ合金，ＮｂまたはＮｂ合金自身に存在する欠陥が原因になり、穴１１があいた状態になる（図７）。
この状態では、もはやＳｎ拡散防止材の役目を果たすことはできず、Ｓｎは安定化銅の中に侵入し、超電導線の性能は劣化する。
【０００８】
安定化銅等が汚染されると、高い電気抵抗値を示すようになり、超電導線の安定化材としての働きが消滅し、この線材を巻回して製作した超電導マグネットは所定の機能を発揮できなくなっていた。
また、本来  Ｎｂ３Ｓｎ相の構成材料として加えたＳｎが洩れ出るため管状バリヤの内側でＳｎ不足の状態になり、熱処理によっても  Ｎｂ３Ｓｎ相の生成量が不足し所定の電流を流すことができなくなり超電導線の基本性能の劣化を招くこととなっていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、ＴａまたはＴａ合金自身，ＮｂまたはＮｂ合金自身の硬質の「塊」等の欠陥によって発生した通過穴が存在しても、安定化材を汚すことがない方法を提供するもので、これにより健全なる  Ｎｂ３Ｓｎ超電導線を得ることができる。
なお、ＴａまたはＴａ合金，ＮｂまたはＮｂ合金自身の硬質の「塊」を有していることは、よく知られているところであるが、Ｔａ，Ｎｂ等が非常に活性な金属であるところから酸化物等が考えられているが明らかではなく、これらを除外することは現在不可能である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明の超電導線の製作方法においては、基本的構成元素Ｎｂ，Ｃｕ，Ｓｎの３種類を個別に含む超電導複合材、これを囲む拡散防止材、さらに周囲にＣｕ等の安定化材を配置して複合組立し、断面減少加工するＮｂ３Ｓｎ化合物超電導線の製作方法において、前記拡散防止材の層の外側にさらに拡散防止材の層を配置し、複合組立して断面減少加工するにあたり、拡散防止材としてのＮｂまたはＮｂ合金を複数枚重ねて接合したクラッド板を管状に成形して、複合組立するものである。
【００１１】
第２の発明の超電導線の製作方法においては、拡散防止材としてのＮｂまたはＮｂ合金を複数枚重ねて接合したクラッド板を管状に成形して、複合組立するものである。
【００１２】
第３の発明の超電導線の製作方法においては、拡散防止材としてのＴａまたはＴａ合金に、拡散防止材としてのＮｂまたはＮｂ合金を重ねて接合したクラッド板を管状に成形して、複合組立するものである。
【００１３】
第４の発明の超電導線の製作方法においては、拡散防止材としてのＴａまたはＴａ合金，ＮｂまたはＮｂ合金に、さらにＣｕまたはＣｕ合金を重ねて接合したクラッド板を管状に成形して、複合組立するものである。
【００１４】
第５の発明の超電導線の製作方法においては、拡散防止材としての管状のＴａまたはＴａ合金の外側に、拡散防止材としての管状のＴａまたはＴａ合金，ＮｂまたはＮｂ合金を配置し、かつ、拡散防止材としての管状のＴａまたはＴａ合金の内側に、さらに管状のＣｕまたはＣｕ合金を配置して、複合組立するものである。
【００１７】
このように、この発明に係る  Ｎｂ３Ｓｎ超電導線の製作方法は、Ｎｂ，Ｃｕ，Ｓｎを含む複合材、ＣｕチューブとＴａまたはＮｂのごとき拡散防止材を複合組立する際、ＴａまたはＮｂ等の外側にＮｂまたはＴａ等を配置したものであり、さらに必要により最内層にＣｕまたはＣｕ合金等を配置したものである。
本来のＴａまたはＴａ合金，ＮｂまたはＮｂ合金の外側に配置した同様の金属体は、本来のＴａまたはＴａ合金、ＮｂまたはＮｂ合金自身の欠陥に基づいて発生した穴を通過したＳｎの拡散を防止する。
主として、表面にＳｎを付与した複合材と、Ｔａ等の間に、ＣｕまたはＣｕ合金を配置することは、機能的性質が非常に異なるＳｎとＴａ間の加工応力伝達を仲介することになり、特に硬質のＴａ等の引抜加工に伴う薄肉化時の厚さバラツキ，形状悪化を防止する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
Ｎｂ，Ｃｕ，Ｓｎを含む円断面複合材７本、場合によりＳｎを多量に含ませるために、表面にＳｎメッキしたＮｂ，Ｃｕ，Ｓｎを含む円断面複合材７本を準備した。
また、同時に１２本のΦ２５×Φ１５ｍｍＣｕ管、Ｔａ板を筒状にした管状Ｔａ、Ｎｂ板を筒状に加工した管状Ｎｂ、Ｃｕを筒状に加工した管状Ｃｕ、Ｔａ，Ｎｂクラッド板を筒状に加工した管状２層材、Ｃｕ，Ｔａ，Ｎｂクラッド板を筒状に加工した管状３層材を準備した。
【００１９】
図１は、これらの準備材料により複合組立を行った後、断面減少加工を行って得た超電導線の横断面図を示すものである。
図において、１は断面減少加工後の超電導複合材、２は断面減少加工後の拡散防止材、３は断面減少加工後のＣｕ等の安定化材である。
【００２０】
前記拡散防止材２は２層以上の拡散防止材の層で構成されている。前記管状２層材は、図２に示すＴａ，Ｎｂクラッド板１２を筒状に加工して、図３に示す管状体１３の形状とし、拡散防止材２を構成する。前記管状３層材も、同様に、Ｃｕ，Ｔａ，Ｎｂクラッド板を筒状に加工して、管状とし、拡散防止材２を構成する。
実験内容を、まとめて表１に示す。
【００２１】
【表１】
0003544456.tif 000002
【００２２】
拡散防止材２としてのＮｂまたはＴａバリアの仕上がり厚さはＮｂ，Ｔａ，Ｃｕ組合せ層数に関係なく全体で５μｍとした。ＮｂまたはＴａが２層の場合は各々の構成材の厚さはこの１／２になるようにした。
【００２３】
表１の符号Ａ〜Ｌで示す材質のものを複合組立した後、引抜加工を重ね、外径をΦ０．７ｍｍまで加工した。外径Φ０．７ｍｍ線材の外周のＣｕを酸で溶解除去し、拡散防止材としてのＴａまたはＮｂの表面を観察すると発生した穴の数を認知することができる。観察した穴の数をまとめて表１に記載した。
【００２４】
結果をまとめると、次のようになる。
ＮｂまたはＴａが１層の場合、拡散防止材としてのバリヤには僅かであるが、穴が存在する。
これに対し、拡散防止材が２層の場合、拡散防止材としてのバリヤには穴が発生しない。
以上のように、同じ材質，ロットのＴａ，Ｎｂを使用しても、ＮｂまたはＴａを複数枚、直接接した形で加工し、仕上げると、Ｓｎが通過する穴はなくなり、Ｓｎの洩れを防止することができ、超電導線の性能を劣化させることがなくなる。
先に示す材料が管状材では最内側層を形成する。その後に示す材料が順に最内側層の外側に重なる。
従って、例えばＴａ，Ｎｂは管状材では内側にＴａ、外側にＮｂ配置となり、また、Ｃｕ，Ｔａ，Ｎｂでは同様に内側にＣｕ、中間にＴａ、外側にＮｂが配置される。
このように、内側のＴａ，Ｎｂ等からなる拡散防止材の層の外側には、この拡散防止材と同一または異なる材質のＴａ，Ｎｂ等からなる拡散防止材２の層が配置される。
【００２５】
実施の形態２．
実施の形態１では、Ｃｕ，Ｎｂ，Ｓｎを含む複合材が円断面であるとしたが、六角形，その他異形状にても同様の効果がある。
また、上記複合線が７本以外の場合でも効果が異なることはない。
【００２６】
前記実施の形態１では、拡散防止材として、ＴａまたはＮｂの場合について述べたが、通常は交流損失が問われない場合はＮｂを、交流損失に限定がある場合にはＴａを使用する。Ｎｂに代わりＮｂ合金でも、またＴａに代わりＴａ合金でも、この発明では同様の効果がある。
また、ＳｎメッキしたＣｕ，Ｎｂ，Ｓｎを含む複合材を使用する場合に特にＣｕをＴａまたはＮｂの内側に配置すると引抜加工後のバリヤの形状が改良されるが、この場合にもＣｕ合金でも同様の効果がある。
【００２７】
実施の形態１では、ＮｂまたはＴａが２層の場合に効果があることを示したが、３層以上の場合でも同様の効果があり、また、板を筒状に加工した管状のＴａ，Ｎｂを使用する場合について述べたがそれぞれが継ぎ目がないチューブ形状の場合でも同様に両者が接していれば同様の効果がある。
【００２８】
製作コスト面では１層の他のバリヤを使用している場合からその一部を、価格がＴａの１／４と安価なＮｂに置き換えることになるので、その経済的効果は非常に大きい。
参考までに述べると、Ｔａを拡散防止材とした超電導線の製作に使用する材料の全価格の内、Ｔａ価格は約１／２を占める。
【００２９】
以上のように、この発明の実施の形態によれば、バリヤとしてのＴａ、Ｎｂが互いの接合には関係なく、複数重ねた形で超電導線の中で存在し加工すれば、ＮｂまたはＴａが１層の場に比べて、ＮｂまたはＴａバリヤの厚さ合計が同値であり、自身の欠陥が原因で発生する穴があっても、  Ｎｂ３Ｓｎ生成熱処理時のＳｎの安定化銅への拡散を防止することができる。従って、安定化銅が汚染されることがなく、また優れた臨界電流特性の  Ｎｂ３Ｓｎ超電導線を安定して製作することができる。
【００３０】
【発明の効果】
第１の発明によれば、Ｎｂ，Ｃｕ，Ｓｎの３種の元素を個別に含む超電導複合材を使用して製作する超電導線の製作方法において、拡散防止材としてのＴａまたはＴａ合金を複数枚重ねて接合したクラッド板を管状に成形して、複合組立することにより、Ｎｂ３Ｓｎ生成熱処理時のＳｎの安定化銅への拡散を的確に防止することができて、安定化銅が汚染されることがなく、優れた臨界電流特性のＮｂ３Ｓｎ超電導線を安定して製作できる超電導線の製作方法を得ることができる。
【００３１】
第２の発明によれば、Ｎｂ，Ｃｕ，Ｓｎの３種の元素を個別に含む超電導複合材を使用して製作する超電導線の製作方法において、拡散防止材としてのＮｂまたはＮｂ合金を複数枚重ねて接合したクラッド板を管状に成形して、複合組立することにより、Ｎｂ３Ｓｎ生成熱処理時のＳｎの安定化銅への拡散を的確に防止することができて、安定化銅が汚染されることがなく、優れた臨界電流特性のＮｂ３Ｓｎ超電導線を安定して製作できる超電導線の製作方法を得ることができる。
【００３２】
第３の発明によれば、Ｎｂ，Ｃｕ，Ｓｎの３種の元素を個別に含む超電導複合材を使用して製作する超電導線の製作方法において、拡散防止材としてのＴａまたはＴａ合金に、拡散防止材としてのＮｂまたはＮｂ合金を重ねて接合したクラッド板を管状に成形して、複合組立することにより、Ｎｂ３Ｓｎ生成熱処理時のＳｎの安定化銅への拡散を的確に防止することができて、安定化銅が汚染されることがなく、優れた臨界電流特性のＮｂ３Ｓｎ超電導線を安定して製作できる超電導線の製作方法を得ることができる。
【００３３】
第４の発明によれば、Ｎｂ，Ｃｕ，Ｓｎの３種の元素を個別に含む超電導複合材を使用して製作する超電導線の製作方法において、拡散防止材としてのＴａまたはＴａ合金，ＮｂまたはＮｂ合金に、さらにＣｕまたはＣｕ合金を重ねて接合したクラッド板を管状に成形して、複合組立することにより、Ｎｂ３Ｓｎ生成熱処理時のＳｎの安定化銅への拡散を的確に防止することができて、安定化銅が汚染されることがなく、優れた臨界電流特性のＮｂ３Ｓｎ超電導線を安定して製作できる超電導線の製作方法を得ることができる。
【００３４】
第５の発明によれば、Ｎｂ，Ｃｕ，Ｓｎの３種の元素を個別に含む超電導複合材を使用して製作する超電導線の製作方法において、拡散防止材としての管状のＴａまたはＴａ合金の外側に、拡散防止材としての管状のＴａまたはＴａ合金，ＮｂまたはＮｂ合金を配置して、複合組立し、かつ、拡散防止材としての管状のＴａまたはＴａ合金の内側に、さらに管状のＣｕまたはＣｕ合金を配置して、複合組立することにより、Ｎｂ３Ｓｎ生成熱処理時のＳｎの安定化銅への拡散を的確に防止することができて、安定化銅が汚染されることがなく、優れた臨界電流特性のＮｂ３Ｓｎ超電導線を安定して製作できる超電導線の製作方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態による  Ｎｂ３Ｓｎ超電導線の横断面図である。
【図２】Ｔａ，Ｎｂクラッド板の一例を示す斜視図である。
【図３】Ｔａ，Ｎｂクラッド管の一例を示す斜視図である。
【図４】Ｎｂ３Ｓｎ  超電導線の製造における複合体の配置の一例を示す横断面図である。
【図５】Ｎｂ３Ｓｎ  超電導線の製造における複合体の配置の他の例を示す横断面図である。
【図６】Ｎｂ３Ｓｎ  超電導線の製造における集合体を示す横断面図である。
【図７】Ｎｂ３Ｓｎ  超電導線の製造における従来バリヤに発生した貫通穴を示す横断面図である。
【符号の説明】
１  断面減少加工後の超電導複合材、２  断面減少加工後の拡散防止材、３  断面減少加工後の安定化材、４  Ｎｂ線、５  銅マトリックス、６  ＳｎまたはＳｎ基合金、７  ブロンズ、８  断面減少加工前の超電導複合材、９  断面減少加工前の拡散防止材、１０  断面減少加工前の安定化材、１１  拡散防止材の穴。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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