(57)【要約】      （修正有）【課題】押出機コンテナー及び押出ダイスに挿入される超電導線用の押出ビレット及びこれを用いた超電導線の製造方法に関し、押出開始時にビレットの中心軸と押出ダイスの中心軸がずれて、押出ビレット内の超電導材の配置に偏芯が生じる問題点を解決し、押出加工時に押出ビレット内の超電導材料の偏芯を抑制することができる超電導線製造用の押出ビレット及びこの押出ビレットを用いた加工精度が高く、良好な超電導特性を有する超電導線の製造方法を提供する。【解決手段】押出ビレット１は先端部に押出ダイスの貫通孔の内面に支持される突起部５ａを有している。押出ビレット１の中心軸１ａと突起部５ａの中心軸５ｂとが同心状であることを特徴とするものである。【選択図】図１
2008168325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出機コンテナー及び押出ダイスに形成された空間に挿入される超電導線用の押出ビレットにおいて、
前記押出ビレットは先端部に前記押出ダイスの貫通孔の内面に支持される突起部を有し、前記押出ビレットの中心軸と前記突起部の中心軸とが同心状であることを特徴とする超電導線用の押出ビレット。
【請求項２】
押出機コンテナー及び押出ダイスに形成された空間に挿入される超電導線用の押出ビレットにおいて、
前記押出ビレットは周辺部に前記押出機コンテナーの貫通孔の内面に支持される張り出し部を有し、前記押出ビレットの中心軸と前記張り出し部の中心軸とが同心状であることを特徴とする超電導線用の押出ビレット。
【請求項３】
押出機コンテナー及び押出ダイスに形成された空間に挿入される超電導線用の押出ビレットにおいて、
前記押出ビレットは、先端部に前記押出ダイスの貫通孔の内面に支持される突起部を有し、かつ周辺部に前記押出機コンテナーの貫通孔の内面に支持される張り出し部を有し、前記押出ビレットの中心軸と前記突起部の中心軸及び前記張り出し部の中心軸とがそれぞれ同心状であることを特徴とする超電導線用の押出ビレット。
【請求項４】
張り出し部が押出ビレットの前方及び後方にそれぞれ設けられたことを特徴とする請求項２記載の超電導線用の押出ビレット。
【請求項５】
突起部は押出ビレットの先端部に螺合されることを特徴とする請求項１または３のいずれかに記載の超電導線用の押出ビレット。
【請求項６】
超電導材料を安定化母材金属の内部に多数分散させた請求項１乃至５のいずれか１項に記載の押出ビレットを中心軸が前記貫通孔の中心軸に一致するように押出機コンテナー及び押出ダイスに挿入する工程と、前記押出ビレットを押出加工する工程と、この押出加工する工程によって形成した押出加工材を断面減少加工し、熱処理する工程とを備える超電導線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、押出機コンテナー及び押出ダイスに挿入される超電導線用の押出ビレット及びこれを用いた超電導線の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超電導線は、強磁場発生装置のマグネット用巻線材料として用いられることが多い。マグネット用の超電導線の内部構造は、安定化母材金属である銅マトリクスの内部に複数本の超電導材料の棒が埋設されたものとなっている。
【０００３】
例えば特許文献１には銅中に複数本の超電導材料棒が埋設された押出ビレットを製造し、これを押出機で押出して押出加工材を作成し、その後、押出加工材をスエージング、引抜き等の伸線加工と、必要に応じて熱処理を施すことで所望の直径の超電導線を製造することが記載されている。特に押出ビレットの先端部に、押出ダイスのテーパー部内容積と等しいか、或いはそれ以上の体積を有するテーパー部を設けて押出ダイスから熱間押出を行って押出加工材を作成していた。
【０００４】
また、例えばＮｂ３Ｓｎ超電導線は内部錫拡散法を用いて次のように製造されている。安定化母材金属である無酸素銅で被覆されたＮｂ棒の複数本を無酸素銅の容器中に埋設して押出ビレットを製造し、これを押出機で押出して押出加工材を作成する。この押出加工材の外周部を切削加工し、中心部を穿孔加工した後に、この孔中に錫棒を挿入して複合体を製造する。この複合体を伸線加工して複合線にする。さらに所望本数の複合線をＴａ等のバリヤ材、無酸素銅のパイプの中に挿入たものを伸線加工する。最後に熱処理によってＮｂと錫を反応させ、多数のＮｂ３Ｓｎ超電導フィラメントを生成させた超電導線を製造している。
【０００５】
押出ビレットは、通常安定化母材金属である銅の中に数百本の超電導材料棒が軸方向に埋設された構造になっており、押出ビレット内の超電導材料棒の配置は、外周部の切削量に影響する。外周部の切削量が少ない場合は、超電導材料の占有体積率の低下を招き、超電導線の超電導特性が低下する。したがって押出加工後における押出ビレット内の超電導材料棒の配置を如何に制御するかが重要である。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−６６４１号公報（第２頁右欄、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般的に押出ビレットを押出機にセットした場合、押出機コンテナーと押出ビレット及び押出機ラムとの隙間が数ｍｍあり、さらに押出による加工率は一般に１／１０程度と大きいため押出加工前後で超電導材料棒の位置がずれることが多い。このため特許文献１のような押出ビレットと押出ダイスを用いて押出加工材を作成しても、押出開始時にビレットの中心軸と押出ダイスの中心軸がずれて、押出ビレット内の超電導材料棒の配置に偏芯が生じる問題点があった。
【０００８】
この超電導材料棒の配置の偏芯は、次工程の外周切削加工及び穿孔加工における加工精度を悪化させ、超電導材料棒の配置が設計と大きく異なることで超電導特性の低下を引き起こす問題点があった。また、偏芯の度合いが大きいと、外周切削加工または穿孔加工時に安定化母材が無くなることで超電導材料棒が露出してしまい、それ以降の加工ができないという大きな問題があった。
【０００９】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、押出加工時に押出ビレット内の超電導材料の偏芯を抑制することができる超電導線用の押出ビレット及びこの押出ビレットを用いた加工精度が高く、良好な超電導特性を有する超電導線の製造方法を提供することを目的にする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明にかかる超電導線用の押出ビレットは、先端部に押出ダイスの貫通孔の内面に支持される突起部を有している。押出ビレットの中心軸と突起部の中心軸とが同心状であることを特徴とするものである。
【００１１】
また、押出ビレットは、周辺部に押出機コンテナーの貫通孔の内面に支持される張り出し部を有している。押出ビレットの中心軸と張り出し部の中心軸とが同心状であることを特徴とするものである。
【００１２】
また、超電導線の製造方法は、超電導材料を安定化母材金属の内部に多数分散させた押出ビレットを中心軸が貫通孔の中心軸に一致するように押出機コンテナー及び押出ダイスに挿入する工程を備えるものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明は、押出加工時に押出ビレット内の超電導材料の偏芯を抑制することができる超電導線用の押出ビレット及びこの押出ビレットを用いた加工精度が高く、良好な超電導特性を有する超電導線の製造方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における超電導線用の押出ビレットの断面図である。押出ビレット１は安定化母材金属である無酸素銅製の銅管２の中に複数本のＣｕ単芯線３と複数本のＣｕ／Ｎｂ単芯線４が挿入され、先端部に突起部径φ１の突起部５ａを有する前蓋５と後蓋６により封止された構造となっている。ここでＣｕ／Ｎｂ単芯線４は超電導材料であるＮｂの棒に安定化母材金属である無酸素銅を被覆したものである。押出ビレット１の中心軸１ａと突起部５ａの中心軸５ｂとが実質的に同心即ち同心状になっている。
【００１５】
図２は図１の押出ビレット１が押出機にセットされた状態を表す断面図である。押出ビレット１は押出機コンテナー８及び押出ダイス７に形成された空間に挿入されている。押出ビレット１の先端部の突起部５ａが、孔径φ２である押出ダイス７の貫通孔の内面に支持され、押出ビレット１は中心軸が押出ダイス７の貫通孔の中心軸に一致するような状態で、押出機の押出機コンテナー８にセットされている。押出ビレット１は押出機ラム９で押され、押出ダイス７の貫通孔から押出される。１０は押出ビレット１を押出機にセットした状態での押出機コンテナー８及び押出機ラム９と押出ビレット１との隙間である。この隙間１０は通常数ｍｍある。
【００１６】
次に、押出ビレット１の製造方法を説明する。無酸素銅製の銅管２（外径１８０ｍｍ、内径１５６ｍｍ、長さ３００ｍｍ）に、断面が一辺４．５ｍｍの６角形である無酸素銅のＣｕ単芯線３を中央部に９１本挿入し、このＣｕ単芯線３の周囲に同じ寸法のＣｕ／Ｎｂ単芯線４を２２２本挿入した。更に銅管２内の充填密度を高めるために、隙間に無酸素銅の細線を充填した。
【００１７】
先端部に突起部径φ１の突起部５ａ（突起部の外径５０ｍｍ、長さ２０ｍｍ）とこの突起部５ａに続くテーパー部（テーパー角９０°、長さ６５ｍｍ）を有する無酸素銅製の前蓋５（接続部の外径１８０ｍｍ）と無酸素銅製の後蓋６を銅管２の両端に填め込み、内部を真空引きしながら前蓋５及び後蓋６（外径１８０ｍｍ、長さ５０ｍｍ）を銅管２に溶接することで、押出ビレット１を製造した。
【００１８】
次に、得られた押出ビレット１から押出加工材を製造する方法を説明する。図２に示すような状態、即ち押出ビレット１の先端部の突起部５ａが押出ダイス７の貫通孔の内面に支持され、押出ビレット１は中心軸が押出ダイス７の貫通孔の中心軸に一致するような状態で押出ビレット１をセットした。その後、押出ビレット１は内径５０ｍｍの孔を有する押出ダイス７から押出機ラム９で押出され、前蓋５及び後蓋６がある不要部を切断して５０ｍｍ径の押出加工材を製造した。
【００１９】
上記の方法で押出加工材を１００個製造した。押出加工材の両端部の断面を観察し、Ｎｂの配置を確認した。Ｎｂの配置の確認結果を図３に示す。サンプル１が本実施の形態１の方法で作成したサンプルである。サンプル２乃至４は後述する実施の形態２乃至４で示す方法で作成したサンプルであり、サンプル５は従来の方法で作成した参照サンプルである。表中の数値は検査数を示す。押出加工材中のＮｂが存在する領域の形状は肉厚管形状であり、Ｎｂの存在領域の設計値は、管内径２４ｍｍから管外径４３ｍｍの範囲である。偏芯なしと判定する合格値は、管内径が２４±１ｍｍ（２３ｍｍから２５ｍｍ）であり、管外径が４３ｍｍ±１ｍｍ（４２ｍｍから４４）である。Ｎｂの存在領域が合格値範囲外の場合は、偏芯ありと判定し不合格とする。図３から明らかなように、サンプル１は製造した１００個全てが合格値範囲内であり、Ｎｂの配置の偏芯は観察されなかった。特に、設計値通りに加工された数は７３個であった。
【００２０】
押出機にセットした状態で押出機コンテナー８及び押出機ラム９と押出ビレット１との隙間１０があるので、押出開始直後に押出ビレット１は隙間１０を埋めるように変形しながら動く。しかし、本実施の形態の押出ビレット１は、先端部の突起部５ａが押出ダイス７の貫通孔の内面に支持され、中心軸が押出ダイス７の貫通孔の中心軸に一致するような状態になっているので、押出開始直後も中心軸が押出ダイス７の貫通孔の中心軸に一致するような状態を維持して押出ビレット１は隙間１０を埋めるように変形しながら動くことができる。そして押出ビレット１は順次押出される押出加工中にあっても、中心軸が押出ダイス７の貫通孔の中心軸に一致するような状態を維持することができるため、Ｎｂの配置の偏芯がなかったと考えられる。
【００２１】
以上のように本実施の形態における押出ビレット１は、押出ダイス７の貫通孔の内面に支持される突起部５ａを先端部に有し、押出ビレット１の中心軸１ａと突起部５ａの中心軸５ｂとが同心状になっているので、押出機コンテナー８にセットされた状態で先端部の突起部５ａが押出ダイス７の貫通孔の内面に支持され、中心軸が押出ダイス７の貫通孔の中心軸に一致するような状態で押出機にセットすることができる。これにより押出ビレット１は押出開始直後の押出ビレット１の軸ずれが少ない状態で押出ダイス７の貫通孔から押出される。このため押出加工材中における超電導材料の偏芯を抑制することがでる。
【００２２】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２における超電導線用の押出ビレットの断面図である。押出ビレット１１は無酸素銅製の銅管２の中に複数本のＣｕ単芯線３と複数本のＣｕ／Ｎｂ単芯線４が挿入され、直径φ１の頭部１２ａを有する先端部ねじ１２が固定された前蓋１３と後蓋６により封止された構造となっている。押出ビレット１１の中心軸１１ａと頭部１２ａの中心軸１２ｂとが同心状になっている。実施の形態２の押出ビレット１１は、実施の形態１とは突起部を前蓋と別部品にした点で異なる。
【００２３】
次に、押出ビレット１１の製造方法を説明する。実施の形態１と同様に無酸素銅製の銅管２（外径１８０ｍｍ、内径１５６ｍｍ、長さ３００ｍｍ）に、断面が一辺４．５ｍｍの６角形である無酸素銅のＣｕ単芯線３を中央部に９１本挿入し、このＣｕ単芯線３の周囲に同じ寸法のＣｕ／Ｎｂ単芯線４を２２２本挿入した。更に銅管２内の充填密度を高めるために、隙間に無酸素銅の細線を充填した。
【００２４】
直径φ１の頭部１２ａを有する無酸素銅製の先端部ねじ１２（頭部直径５０ｍｍ、頭部長さ２０ｍｍ、ねじ部長さ２０ｍｍ、ねじ部呼びＭ３０）の螺合部である雄ねじ部をテーパー部（テーパー角９０°、長さ６５ｍｍ）を有する無酸素銅製の前蓋１３（接続部の外径１８０ｍｍ、長さ１００ｍｍ）の螺合部である雌ねじ部にねじ込み固定した。先端部ねじ１２が固定された前蓋１３と無酸素銅製の後蓋６を銅管２の両端に填め込み、内部を真空引きしながら前蓋５及び後蓋６（外径１８０ｍｍ、長さ５０ｍｍ）を銅管２に溶接することで、押出ビレット１１を製造した。
【００２５】
次に、得られた押出ビレット１１から押出加工材を製造する方法を説明する。実施の形態１と同様に押出ビレット１１を押出機にセットする。押出ビレット１１は押出機コンテナー８及び押出ダイス７に形成された空間に挿入される。押出ビレット１１の先端部ねじ１２の頭部１２ａ即ち押出ビレット１１の先端部の突起部が押出ダイス７の貫通孔の内面に支持され、押出ビレット１１は中心軸が押出ダイス７の貫通孔の中心軸に一致するような状態で押出ビレット１１をセットした。その後、押出ビレット１１は内径５０ｍｍの孔を有する押出ダイス７から押出機ラム９で押出され、先端ねじ部１２、前蓋１３及び後蓋６がある不要部を切断して５０ｍｍ径の押出加工材を製造した。
【００２６】
上記の方法で押出加工材を１００個製造した。押出加工材の両端部の断面を観察し、Ｎｂの配置を確認した。Ｎｂの配置の確認結果を図３のサンプル２の行に示す。図３から明らかなように、サンプル１は製造した１００個全てが合格値範囲内であり、Ｎｂの配置の偏芯は観察されなかった。特に、設計値通りに加工された数は、内径側で６０個、外径側で５９個であった。
【００２７】
以上のように実施の形態２の押出ビレット１１は、押出ダイス７の貫通孔の内面に支持される頭部１２ａを先端部に有し、押出ビレット１１の中心軸１１ａと頭部１２ａの中心軸１２ｂとが同心状になっているので、押出機コンテナー８にセットされた状態で先端部ねじ１２の頭部１２ａ即ち押出ビレット１１の先端部の突起部が押出ダイス７の貫通孔の内面に支持され、中心軸が押出ダイス７の貫通孔の中心軸に一致するような状態で押出機にセットすることができる。これにより押出開始直後も中心軸が押出ダイス７の貫通孔の中心軸に一致するような状態を維持して押出ビレット１１は隙間１０を埋めるように変形しながら動くことができる。そして押出ビレット１１は順次押出される押出加工中にあっても、中心軸が押出ダイス７の貫通孔の中心軸に一致するような状態を維持することができるため、Ｎｂの配置の偏芯がなかったと考えられる。
【００２８】
また、実施の形態２では、実施の形態１とは異なり、突起部と前蓋本体を分離したので前蓋１３は突起部の切削が不要となり、実施の形態１における前蓋５の突起部５ａにおける切削量を削減することができ、実施の形態１より低コストにできる利点がある。
【００２９】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３における超電導線用の押出ビレットの断面図である。押出ビレット１４は無酸素銅製の銅管２の中に複数本のＣｕ単芯線３と複数本のＣｕ／Ｎｂ単芯線４が挿入され、外径φ３の張り出し部１５ａを有する前蓋１５と後蓋６により封止された構造となっている。押出ビレット１４の中心軸１４ａと張り出し部１５ａの中心軸１５ｂとが同心状になっている。実施の形態３は、実施の形態１及び２とは前蓋の周辺部に張り出し部を有する点で異なる。
【００３０】
図６は図５の押出ビレット１４が押出機にセットされた状態を表す断面図である。押出ビレット１４は押出機コンテナー８及び押出ダイス７に形成された空間に挿入されている。押出ビレット１４の前蓋１５の張り出し部１５ａが、孔径φ４である押出機コンテナー８の貫通孔の内面に支持され、押出ビレット１４は中心軸が押出ダイス７の貫通孔及び押出機コンテナー８の貫通孔の中心軸に一致するような状態で、押出機の押出機コンテナー８にセットされている。
【００３１】
次に、押出ビレット１４の製造方法を説明する。実施の形態１と同様に無酸素銅製の銅管２（外径１８０ｍｍ、内径１５６ｍｍ、長さ３００ｍｍ）に、断面が一辺４．５ｍｍの６角形である無酸素銅のＣｕ単芯線３を中央部に９１本挿入し、このＣｕ単芯線３の周囲に同じ寸法のＣｕ／Ｎｂ単芯線４を２２２本挿入した。更に銅管２内の充填密度を高めるために、隙間に無酸素銅の細線を充填した。
【００３２】
外径φ３（外径１８９ｍｍ）で幅ｄ１（幅５ｍｍ）の張り出し部１５ａとテーパー部（テーパー角９０°、長さ６５ｍｍ）を有する無酸素銅製の前蓋１５（本体外径１８０ｍｍ、長さ１００ｍｍ）を製造した。この前蓋１５と無酸素銅製の後蓋６を銅管２の両端に填め込み、内部を真空引きしながら前蓋５及び後蓋６（外径１８０ｍｍ、長さ５０ｍｍ）を銅管２に溶接することで、押出ビレット１４を製造した。
【００３３】
次に、得られた押出ビレット１４から押出加工材を製造する方法を説明する。図６に示すように押出ビレット１４を押出機にセットする。押出ビレット１４の前蓋１５の張り出し部１５ａが、孔径φ４である押出機コンテナー８の貫通孔の内面に支持され、押出ビレット１４は中心軸が押出ダイス７の貫通孔及び押出機コンテナー８の貫通孔の中心軸に一致するような状態で押出ビレット１４をセットした。その後、押出ビレット１４は内径５０ｍｍの孔を有する押出ダイス７から押出機ラム９で押出され、前蓋１５及び後蓋６がある不要部を切断して５０ｍｍ径の押出加工材を製造した。
【００３４】
上記の方法で押出加工材を１００個製造した。押出加工材の両端部の断面を観察し、Ｎｂの配置を確認した。Ｎｂの配置の確認結果を図３のサンプル３の行に示す。図３から明らかなように、サンプル３は製造した１００個全てが合格値範囲内であり、Ｎｂの配置の偏芯は観察されなかった。特に、設計値通りに加工された数は、内径側で２８個、外径側で２９個であった。
【００３５】
以上のように実施の形態３の押出ビレット１４は、押出機コンテナー８の貫通孔の内面に支持される前蓋１５の張り出し部１５ａを周辺部に有し、押出ビレット１４の中心軸１４ａと張り出し部１５ａの中心軸１５ｂとが同心状になっているので、押出機コンテナー８にセットされた状態で前蓋１５の張り出し部１５ａが孔径φ４である押出機コンテナー８の貫通孔の内面に支持され、中心軸が押出ダイス７の貫通孔及び押出機コンテナー８の貫通孔の中心軸に一致するような状態で押出機にセットすることができる。これにより押出開始直後も中心軸が押出ダイス７の貫通孔及び押出機コンテナー８の貫通孔の中心軸に一致するような状態を維持して押出ビレット１４は隙間１０を埋めるように変形しながら動くことができる。そして押出ビレット１４は順次押出される押出加工中にあっても、中心軸が押出ダイス７の貫通孔及び押出機コンテナー８の貫通孔の中心軸に一致するような状態を維持することができるため、Ｎｂの配置の偏芯がなかったと考えられる。
【００３６】
また、実施の形態３では、実施の形態１及び２とは異なり、前蓋１５に突起部を有しないので前蓋１５は突起部の切削が不要となり、さらに前蓋１５の長さを短くできる。これにより実施の形態１及び２より低コストにできる利点がある。
【００３７】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４における超電導線用の押出ビレットの断面図である。押出ビレット１６は無酸素銅製の銅管２の中に複数本のＣｕ単芯線３と複数本のＣｕ／Ｎｂ単芯線４が挿入され、外径φ３の張り出し部１５ａを有する前蓋１５と外径φ３の張り出し部１７ａを有する後蓋１７により封止された構造となっている。押出ビレット１６の中心軸１６ａと張り出し部１５ａの中心軸１５ｂ及び張り出し部１７ａの中心軸１７ｂとがそれぞれ同心状になっている。実施の形態４は、実施の形態３とは後蓋の周辺部にも張り出し部を有する点で異なる。
【００３８】
次に、押出ビレット１６の製造方法を説明する。実施の形態１と同様に無酸素銅製の銅管２（外径１８０ｍｍ、内径１５６ｍｍ、長さ３００ｍｍ）に、断面が一辺４．５ｍｍの６角形である無酸素銅のＣｕ単芯線３を中央部に９１本挿入し、このＣｕ単芯線３の周囲に同じ寸法のＣｕ／Ｎｂ単芯線４を２２２本挿入した。更に銅管２内の充填密度を高めるために、隙間に無酸素銅の細線を充填した。
【００３９】
外径φ３（外径１８９ｍｍ）で幅ｄ１（幅５ｍｍ）の張り出し部１５ａとテーパー部（テーパー角９０°、長さ６５ｍｍ）を有する無酸素銅製の前蓋１５（本体外径１８０ｍｍ、長さ１００ｍｍ）を製造した。さらに外径φ３（外径１８９ｍｍ）で幅ｄ２（幅５ｍｍ）の張り出し部１７ａを有する無酸素銅製の後蓋１７（本体外径１８０ｍｍ、長さ１００ｍｍ）を製造した。これらの前蓋１５と後蓋６を銅管２の両端に填め込み、内部を真空引きしながら前蓋５及び後蓋６を銅管２に溶接することで、押出ビレット１６を製造した。
【００４０】
次に、得られた押出ビレット１６から押出加工材を製造する方法を説明する。実施の形態３と同様に押出ビレット１６を押出機にセットする。押出ビレット１６は押出機コンテナー８及び押出ダイス７に形成された空間に挿入される。押出ビレット１６の前蓋１５の張り出し部１５ａと後蓋１７の張り出し部１７ａが、孔径φ４である押出機コンテナー８の貫通孔の内面に支持され、押出ビレット１４は中心軸が押出ダイス７の貫通孔及び押出機コンテナー８の貫通孔の中心軸に一致するような状態で押出ビレット１６をセットした。その後、押出ビレット１６は内径５０ｍｍの孔を有する押出ダイス７から押出機ラム９で押出され、前蓋１５及び後蓋１７がある不要部を切断して５０ｍｍ径の押出加工材を製造した。
【００４１】
上記の方法で押出加工材を１００個製造した。押出加工材の両端部の断面を観察し、Ｎｂの配置を確認した。Ｎｂの配置の確認結果を図３のサンプル４の行に示す。図３から明らかなように、サンプル４は製造した１００個全てが合格値範囲内であり、Ｎｂの配置の偏芯は観察されなかった。特に、設計値通りに加工された数は、内径側で４１個、外径側で４２個であった。
【００４２】
以上のように実施の形態４の押出ビレット１６は、押出機コンテナー８の貫通孔の内面に支持される前蓋１５の張り出し部１５ａ及び後蓋１７の張り出し部１７ａを周辺部に有し、押出ビレット１６の中心軸１６ａと張り出し部１５ａの中心軸１５ｂ及び張り出し部１７ａの中心軸１７ｂとがそれぞれ同心状になっているので、押出機コンテナー８にセットされた状態で前蓋１５の張り出し部１５ａ及び後蓋１７の張り出し部１７ａが孔径φ４である押出機コンテナー８の貫通孔の内面に支持され、中心軸が押出ダイス７の貫通孔及び押出機コンテナー８の貫通孔の中心軸に一致するような状態で押出機にセットすることができる。これにより押出開始直後も中心軸が押出ダイス７の貫通孔及び押出機コンテナー８の貫通孔の中心軸に一致するような状態を維持して押出ビレット１６は隙間１０を埋めるように変形しながら動くことができる。そして押出ビレット１６は順次押出される押出加工中にあっても、中心軸が押出ダイス７の貫通孔及び押出機コンテナー８の貫通孔の中心軸に一致するような状態を維持することができるため、Ｎｂの配置の偏芯がなかったと考えられる。
【００４３】
また、実施の形態４では、実施の形態３とは異なり後蓋１７にも張り出し部１７ａを設けたので、押出開始直後に前蓋１５の張り出し部１５ａが変形しても後蓋１７にも張り出し部１７ａが残っており、押出加工中の中心軸の一致性が向上した。これにより実施の形態４では、実施の形態３に比べ内径側のＮｂの配置が設計値内であったサンプル数が２８個から４１個に向上した。
【００４４】
尚、実施の形態４では張り出し部１５ａを有する前蓋１５と張り出し部１７ａを有する後蓋１７を組み合わせた例で説明したが、前蓋として実施の形態１または２で述べたものと置き換えても構わない。
【００４５】
実施の形態５．
実施の形態１乃至４の押出ビレットのいずれか一つを用いて、それぞれのＮｂ３Ｓｎ超電導線を製造した。以下に製造方法を説明する。
【００４６】
ステップ１：押出ビレット１を中心軸が押出ダイス７及び押出機コンテナー８の貫通孔の中心軸に一致するように押出機に挿入しセットする。押出機ラム９で押出ビレットを押し、押出ダイス７の貫通孔から押出して、前蓋５及び後蓋６がある不要部を切断して５０ｍｍ径の押出加工材を製造した。なお、実施の形態１の押出ビレット１で説明したが、実施の形態２乃至４の押出ビレットでも各実施の形態で説明したように同様である。
【００４７】
ステップ２：押出加工材の外周部を２ｍｍ切削し、外径を４６ｍｍとした後、中央の銅の部分に１９ｍｍ径の孔をドリルで空けた。この孔に１８．８ｍｍ径のＳｎ棒を挿入して複合体を得た。この複合体を引抜き加工により９．８ｍｍ径まで断面積を減少させる断面減少加工を行った。
【００４８】
ステップ３：９．８ｍｍ径に断面減少加工した複合体を洗浄した後に、この外側にＳｎの拡散バリヤとなるＴａ管（外径１１ｍｍ、内径１０ｍｍ）を被せ、さらにその外側に安定化母材金属である無酸素銅管（外径１６ｍｍ、内径１１．２ｍｍ）を被せた。この中間生成材を引抜き加工により、０．２ｍｍ径まで断面積を減少させる断面減少加工とともに線を引き伸ばす伸線加工を行った。
【００４９】
ステップ４：０．２ｍｍ径に断面減少加工した中間生成材の一部を切り出して、これを６００℃から７５０℃の窒素ガス雰囲気中で３０から２００時間の熱処理を行った。この熱処理によりＳｎが拡散し細線となったＮｂと反応し、Ｎｂ３Ｓｎ超電導フィラメントを２２２本備えたＮｂ３Ｓｎ超電導線を製造した。
【００５０】
ステップ１で製造した押出加工材は、実施の形態１乃至４で説明したようにいずれもＮｂの配置の偏芯がない検査合格品であるので、ステップ２及び３における加工性は良好だった。ステップ４まで実行された超電導線を液体ヘリウムの中に入れ、磁場１２テスラの条件で臨界電流密度を測定したところ、いずれの超電導線も約８００Ａ／ｍｍ２という良好な値を得た。
【００５１】
比較のために、押出ビレットに突起部や張り出し部を持たない従来のものでも、本実施の形態と同様の方法によりＮｂ３Ｓｎ超電導線を製造した。まず突起部や張り出し部を持たない参照押出ビレットを製造した。製造した参照押出ビレットは、前蓋として前蓋１５から張り出し部１５ａを取り除いたものを用いることを除いては実施の形態３と同じである。この参照押出ビレットを押出機に挿入しセットする。押出機ラム９で押出ビレットを押し、押出ダイス７の貫通孔から押出して、前蓋及び後蓋がある不要部を切断して５０ｍｍ径の押出加工材を製造した。製造数は実施の形態１乃至４と同じ１００個である。
【００５２】
押出加工材の両端部の断面を観察し、Ｎｂの配置を確認した。Ｎｂの配置の確認結果を図３のサンプル５の行に示す。図３から明らかなように、サンプル５は製造した１００個のうち５０個が不合格であり、Ｎｂの配置の偏芯が観察された。特に、設計値通りに加工された数は、僅かに２個であった。
【００５３】
検査不合格品の代表例を説明する。Ｎｂが存在する領域の設計値は、内径２４ｍｍから外径４３ｍｍの範囲であり、押出加工材の外径５０ｍｍに対してＮｂの外径まで３．５ｍｍの余裕（（５０−４３）÷２）があったにもかかわらず、従来方法の検査不合格品は余裕部分が２．０ｍｍになっていたものがあった。この場合、次工程の切削加工が本来２ｍｍのところ１ｍｍしかできなくなり、外径４８ｍｍとなってしまった。
【００５４】
外径を４８ｍｍに切削した押出加工材にてステップ４まで工程を進めたサンプルは、押出後の複合体内部におけるＮｂの占有体積率の低下を引き起こし、ひいてはＮｂ３Ｓｎ超電導体の占有体積率の低下を招き、超電導特性の低下を引き起こした。実際にこのサンプルは臨界電流密度が７００Ａ／ｍｍ２であった。
【００５５】
以上のように実施の形態５の超電導線は、押出ビレットの中心軸と突起部或いは張り出し部の中心軸とが同心状になっているので、この押出ビレットを押出加工した押出加工材は超電導材料の偏芯を抑えることができた。これにより押出加工材の外周切削及び穿孔加工時の加工精度を高くでき、良好な超電導特性を有する超電導線を製造できた。
【００５６】
また、押出ビレットの中心軸と突起部或いは張り出し部の中心軸とが同心状になっているので、この押出ビレットを押出加工した押出加工材の外周切削及び穿孔加工時に、加工確認を頻繁に行う必要がなくなり、加工時間が短くできた。これにより製造時間が短縮でき、製造コストを低減することができる。
【００５７】
尚、Ｎｂ３Ｓｎ超電導フィラメントを２２２本備えたＮｂ３Ｓｎ超電導線で説明したが、超電導フィラメント数を更に増やすことができる。超電導フィラメントを増やす場合はステップ２の複合体を伸線加工したものを、所望本数を１まとめにしてステップ３以降を行うことで製造できる。
【００５８】
尚、実施の形態１乃至４で用いた押出ビレットの各構成物のサイズ、構成数等を変化させ、仕上がり径を変化させても、実施の形態１乃至４と同様の効果を奏することは言うまでもない。また実施の形態５の超電導線を上記で示した仕上がり径を変化させても良好な超電導特性が得られることは言うまでもない。
【００５９】
また、実施の形態３または４で説明した前蓋１５の張り出し部１５ａ或いは後蓋１７の張り出し部１７ａは連続したリング形状に限らず、スリットの入ったリング形状でもよく、押出ビレット１の周囲に分散して配置されても構わない。
【００６０】
また、実施の形態１乃至４ではＣｕ／Ｎｂ単芯線４を挿入した押出ビレットで説明し、実施の形態５では、この押出ビレットを用いてＮｂ３Ｓｎ超電導線を製造する場合で説明したが、Ｃｕ／Ｎｂ単芯線４を他の銅被覆超電導材料、例えばＣｕ／ＮｂＴｉ単芯線に置き換えてＮｂＴｉ超電導線を製造することもでき、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線の製造に限定されることはない。Ｃｕ／ＮｂＴｉ単芯線の場合は中心部のＣｕ単芯線は不要であり、穿孔加工やＳｎの挿入等は不要である。また、Ｓｂ棒に換えてＡｌ棒を挿入することでＮｂ３Ａｌ超電導線の製造にも適用できる。
【００６１】
また、実施の形態１乃至４では、押出ビレットの内部構造として銅管２の中に複数本のＣｕ単芯線３と複数本のＣｕ／Ｎｂ単芯線４が挿入された場合で説明したが、押出ビレットの内部構造はこれに限らない。押出ビレットの内部構造は複数本の超電導材料が銅基金属等の安定化母材金属中に縦方向（軸方向）に埋設されたものであり、押出ビレットの内部の製造方法は上記で述べた方法に限らない。ここで、銅基金属とは無酸素銅及び純銅または加工性を阻害しない程度の少量のＳｎ等の添加元素を含む銅をいう。
【００６２】
また、安定化母材金属としたは銅基金属に限らず、熱伝導性及び加工性にすぐれたものであれば他の金属材料であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】実施の形態１における超電導線用の押出ビレットの断面図である。
【図２】実施の形態１の押出ビレットが押出機にセットされた状態を表す図である。
【図３】実施の形態１乃至４及び従来におけるＮｂ配置の確認結果を示す図である。
【図４】実施の形態２における超電導線用の押出ビレットの断面図である。
【図５】実施の形態３における超電導線用の押出ビレットの断面図である。
【図６】実施の形態３の押出ビレットが押出機にセットされた状態を表す図である。
【図７】実施の形態４における超電導線用の押出ビレットの断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１、１１、１４、１６  押出ビレット
１ａ、５ｂ、１１ａ、１２ｂ、１４ａ、１５ｂ、１６ａ、１７ｂ  中心軸
７  押出ダイス
８  押出機コンテナー
５ａ  突起部
１２  先端部ねじ
１２ａ  頭部
１５ａ、１７ａ  張り出し部
【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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