(57)【要約】【課題】Ｎｂ３Ｓｎ化合物超電導線の製作において、Ｎｂ３Ｓｎ生成熱処理時にＣｕ安定化材にＳｎを拡散させることなく安定したＮｂ３Ｓｎ超電導線を得る。【解決手段】Ｎｂ３Ｓｎ化合物超電導線は、Ｎｂ，Ｃｕ，Ｓｎを含む超電導複合材１１、これを囲む拡散防止材１２、さらにその周囲に安定化材を配置して複合組立し、断面減少加工後に熱処理を施して作製されたもので、拡散防止材１２に異種金属材料からなる多層クラッドが使用されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともＮｂ，Ｃｕ，Ｓｎを含む超電導複合材、これを囲む拡散防止材、さらにその周囲に安定化材を配置して複合組立し、断面減少加工後に熱処理を施して作製するＮｂ３Ｓｎ化合物超電導線の製造方法において、前記拡散防止材に異種金属材料からなる多層クラッドを使用して複合組立し、断面減少加工後に熱処理を施して作製することを特徴とする超電導線の製造方法。
【請求項２】
前記拡散防止材としてＴａまたはＴａ合金を交互に複数枚重ねて接合したクラッド板を管状に成形して、複合組立する請求項１記載の超電導線の製造方法。
【請求項３】
前記拡散防止材としてＴａまたはＴａ合金の双方の面に、管状に加工した場合に内側になる面にＣｕＳｎ合金を、外側になる面にＣｕを配し、接合したクラッド板を管状に成形して、複合組立する請求項１記載の超電導線の製造方法。
【請求項４】
前記拡散防止材としてＴａまたはＴａ合金の双方の面にＣｕを接合したクラッド板を管状に、さらにＣｕとＮｂまたはＮｂ合金を接合したクラッド板を管状に成形して、複合組立する請求項１記載の超電導線の製造方法。
【請求項５】
前記拡散防止材としてＴａまたはＴａ合金の双方の面にＣｕを接合したクラッド板をスパイラル状に管状に成形したものを使用する請求項１記載の超電導線の製造方法。
【請求項６】
前記拡散防止材としてＮｂまたはＮｂ合金の双方の面にＣｕを接合したクラッド板をスパイラル状に管状に成形したものを使用する請求項１記載の超電導線の製造方法。
【請求項７】
ＴａまたはＮｂの仕上がり厚さはＣｕの厚さの３倍であることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の超電導線の製造方法。
【請求項８】
前記安定化材としてＣｕを使用する請求項１乃至７のいずれかに記載の超電導線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、拡散防止材の破断を防止し、安定したＮｂ３Ｓｎ系超電導線を得ることができる超電導線の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｎｂ３Ｓｎ系超電導線は、特許文献１に示されるようにＮｂ，Ｃｕ，Ｓｎを含む超電導複合材、これを囲む拡散防止材、さらにその周囲にＣｕ安定化材を配置して複合組立し、断面減少加工後に熱処理を施して作製される。
ここで、拡散防止材はＣｕ安定化材に対してＳｎの拡散を防止するためのものであり、一般的に、熱処理時のＳｎの拡散によるＣｕ安定化材の汚染を防止するため、ＴａまたはＮｂからなる拡散防止材が使用される。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−６６９８３号公報（第３〜４頁、第１，２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
超導電線として使用される際の線径は概してφ１．０ｍｍと細く、内部に組み込まれた拡散防止材の厚さも、線径の概略１／１００以下になる。拡散防止材と使用されるＴａまたはＴａ合金、ＮｂまたはＮｂ合金は超電導線の断面積減少加工と共に薄くなり、厚さが数μｍの状態で、Ｓｎの拡散を防止しなくてはならないが、このときＴａまたはＴａ合金、ＮｂまたはＮｂ合金の内部欠陥や、拡散防止材とＣｕ，Ｓｎ等の異種金属との加工性の違いにより、拡散防止材が破断してしまう場合がある。この状態で熱処理を施すと、拡散防止材は従来の役目を果たすことができず、Ｓｎが安定化材内に侵入し、超電導線の性能が不安定になる。
【０００６】
Ｃｕ安定化材が汚染されると、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作製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。
【０００７】
拡散防止材として使用されるＴａまたはＴａ合金、ＮｂまたはＮｂ合金が有している硬質の内部欠陥が破断の原因になる場合があると考えられるが、内部欠陥を完全に取り除くことは難しい。
【０００８】
拡散防止材として使用されるＴａまたはＴａ合金は、超電導線としてのＳｎもしくはＣｕ等と変形抵抗が異なるため、断面減少加工時に加工されやすいＳｎもしくはＣｕの変形量は大きくなり、加工されづらいＴａまたはＴａ合金の変形量は小さくなるため、双方の変形量に差が生じてしまい、ＴａまたはＴａ合金が破断に至る場合がある。
【０００９】
この発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、拡散防止材が破断しても安定化材を汚染させることがなく、安定した超電導線を製造することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、少なくともＮｂ，Ｃｕ，Ｓｎを含む超電導複合材、これを囲む拡散防止材、さらにその周囲に安定化材を配置して複合組立し、断面減少加工後に熱処理を施して作製するＮｂ３Ｓｎ化合物超電導線の製造方法において、前記拡散防止材に異種金属材料からなる多層クラッドを使用して複合組立し、断面減少加工後に熱処理を施して作製するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
まず、超電導複合材として、Ｎｂ，Ｃｕ，Ｓｎを含む円断面複合材を７本、また、同時にＣｕ安定化材として、８本のφ２５×φ１５ｍｍのＣｕ管を準備した。
そして、拡散防止材として、（１）Ｔａ板を筒状にした管状Ｔａ、（２）Ｎｂ板を筒状にした管状Ｎｂ、（３）Ｃｕ，Ｔａクラッド板を筒状に加工した管状５層材、（４）Ｃｕ，Ｔａクラッド板の管加工時に内側になる面にＣｕＳｎ合金を接合させた後、筒状に加工した管状５層材、（５）Ｃｕ，Ｔａ，Ｎｂクラッド板を筒状に加工した２種類の管状５層材、（６）Ｃｕ，Ｔａクラッド板をスパイラル状に加工した管状３層材、（７）Ｃｕ，Ｎｂクラッド板をスパイラル状に加工した管状３層材を含めて、合計８種類のものを準備した。
【００１２】
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、この発明の実施の形態１による超電導線の横断面図を示すものである。
図１に示すＮｂ３Ｓｎ化合物超電導線は、Ｎｂ，Ｃｕ，Ｓｎを含む超電導複合材１１、これを囲む拡散防止材１２、さらにその周囲に安定化材を配置して複合組立し、断面減少加工後に熱処理を施して作製されたもので、拡散防止材１２に異種金属材料からなる多層クラッドが使用されている。
【００１３】
ここで、拡散防止材１２は３層以上の拡散防止材の層で構成されており、前記管状５層材は、図２に示すようにＣｕまたはＣｕ合金２１、ＴａまたはＴａ合金２２、ＣｕまたはＣｕ合金２３、ＴａまたはＴａ合金２４、ＣｕまたはＣｕ合金２５からなるＣｕ，Ｔａクラッド板（図２（ａ））、もしくはＣｕＳｎ合金２６、ＴａまたはＴａ合金２２、ＣｕまたはＣｕ合金２３、ＴａまたはＴａ合金２４、ＣｕまたはＣｕ合金２５からなるＣｕ，Ｔａクラッド板（図２（ｂ））、もしくはＣｕまたはＣｕ合金２１、ＮｂまたはＮｂ合金２７、ＣｕまたはＣｕ合金２３、ＴａまたはＴａ合金２４、ＣｕまたはＣｕ合金２５からなるＣＵ，Ｔａ，Ｎｂクラッド板（図２（ｃ））、もしくはＣｕまたはＣｕ合金２１、ＴａまたはＴａ合金２２、ＣｕまたはＣｕ合金２３、ＮｂまたはＮｂ合金２４、ＣｕまたはＣｕ合金２５からなるＣｕ，Ｔａ，Ｎｂクラッド板（図２（ｄ））を筒状に加工して、図３に示す管状体３１に成形される。また、前記管状３層材は、図４に示す管状体４１の形状とし、拡散防止材１２を構成する。
【００１４】
前記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８種類の超電導線Ａ〜Ｈについて、バリヤ破断数、Ｃｕ安定化材の汚染度について実験を行った結果をまとめて表１に示す。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
拡散防止材１２としてのＴａまたはＮｂの仕上がり厚さはＮｂ，Ｔａ，Ｃｕの組合せ層数に関係なく５μｍとした。ＴａまたはＮｂとＣｕの層厚さ比は、Ｃｕの厚さを１とした場合、ＴａまたはＮｂの厚さが３となるようにした。
【００１７】
表１の符号Ａ〜Ｈ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線材の横断面を観察し、拡散防止材の破断数を確認した。観察は５０ｍｍ毎に行い、平均化した破断数を表１に記載した。
【００１８】
また、表１の符号Ａ〜Ｈ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線材を６５０℃の温度において、５０時間の熱処理を行い、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線を得た。得られたＮｂ３Ｓｎ超電導線の横断面をＥＤＳ（エネルギ分散型分光器：Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）にてＳｎの分析を行い、Ｓｎの侵入によるＣｕ安定化材の汚染度を確認した。分析は５０ｍｍ毎に行い、○はＳｎの侵入がなかったもの、×はＳｎの侵入があったものとして、得られた結果を表１に記載した。
【００１９】
結果をまとめると以下のようになる。
ＴａまたはＮｂが１層の場合、拡散防止材としてのバリヤには、破断箇所が存在し、破断に伴いＣｕ安定化材も汚染されていた。
しかし、拡散防止材が５層の場合、拡散防止材としてのバリヤには、僅かではあるが破断箇所が存在したが、Ｃｕ安定化材はまったく汚染されていなかった。
また、拡散防止材が３層で且つスパイラル状に２重管とした場合、拡散防止材としてのバリヤには、僅かではあるが破断箇所が存在したが、Ｃｕ安定化材はまったく汚染されていなかった。
以上のように、同じ材質、ロットのＴａ，Ｎｂを使用しても、ＴａまたはＮｂを複数枚、Ｃｕを介して接合させて加工し、仕上げると、破断が発生してもＳｎがＣｕ安定化材に侵入すること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。
また、３層のＴａまたはＮｂとＣｕを接合させた後、スパイラル状に２重管とすることにより、破断が発生してもＳｎがＣｕ安定化材に侵入すること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。
【００２０】
なお、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、その他の異形状にても同様の効果がある。
また、前記複合材が７本以外の場合でも効果が異なることはない。前記実施の形態１では、拡散防止材がＴａまたはＮｂである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Ｎｂを内側に、交流損失に限定がある場合にはＴａを内側に使用する。Ｎｂに代わりＮｂ合金でも、またＴａに代わりＴａ合金でも、同様の効果がある。
【００２１】
また、実施の形態１では、拡散防止材を構成するＴａ，Ｎｂ，Ｃｕが５層の場合に効果があることを示したが、６層以上の場合でも同様の効果がある。但し、１０層以上の場合、ＴａまたはＮｂが薄くなりすぎてしまい、層を保てなくなるため、１０層未満で実施することが望ましい。
【００２２】
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Ｃｕを介して複数枚重ねた形で超電導線の中で存在するように加工すれば、ＮｂまたはＴａが１層の場合に比べて、ＴａまたはＮｂの厚さ合計が同値であり、自身の欠陥もしくは変形抵抗の差から破断が生じても、Ｎｂ３Ｓｎ生成熱処理時のＳｎのＣｕ安定化材への拡散を防止することができる。従って、Ｃｕ安定化材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作製することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、少なくともＮｂ，Ｃｕ，Ｓｎを含む超電導複合材、これを囲む拡散防止材、さらにその周囲に安定化材を配置して複合組立し、断面減少加工後に熱処理を施して作製するＮｂ３Ｓｎ化合物超電導線の製造方法において、前記拡散防止材に異種金属材料からなる多層クラッドを使用して複合組立し、断面減少加工後に熱処理を施して作製するようにしたので、Ｎｂ３Ｓｎ生成熱処理時のＳｎのＣｕ安定化材への拡散を防止することができて、Ｃｕ安定化材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作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるＮｂ３Ｓｎ超電導線の一例を示す横断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１において管状５層材の拡散防止材の例を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１において拡散防止材を管加工した一例を示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態１において拡散防止材を管加工した他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１１  超電導複合材、  １２  拡散防止材、  １３  Ｃｕ安定化材、  ２１，２３，２５  ＣｕまたはＣｕ合金、  ２２，２３，２４  ＴａまたはＴａ合金、２６  ＣｕＳｎ合金、  ２７  ＮｂまたはＮｂ合金、  ３１  管加工した拡散防止材、  ４１  スパイラル状に管加工した拡散防止材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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