JPS60727B2 - アルミ安定化複合超電導線の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルミ安定化複合超電導線の製造方法の改良に
関するものであり、電流密度が高く且つ優れた安定性を
有する超電導線の製造方法に係り、特に５０ＫＧ以上の
高磁界を発生する超電導マグネット巻線或は１００船以
上の大電流容量を有する超電導線を得んとするものであ
る。

従来超電導マグネット用巻線として使用される超電導線
としては、高純度鋼の母地にＮｂ−Ｔｉ合金系のフィラ
メントを多数本埋込んだ合金系超電導線或はＮｂ、Ｖ等
の金属の外周に固相拡散でＮＱＳｎ、Ｖ３Ｇａ等の超電
導性金属間化合物を形成せしめた化合物線に高純度鋼の
テープを半田で引合せたものである。

然るに近時軽量化並に高電流密度化を図るために、高純
度鋼よりも低温における電気抵抗が低く且つ軽量にして
高磁界における磁気抵抗効果の小さい高純度アルミを超
電導線の母地金属として使用するアルミ安定化超電導線
の製造方法が出現されている。

然しながらＮｂ−Ｔｉの如き合金系超電導線においては
、Ｎｂ−Ｔｉ合金と高純度アルミとの機械的性質が著し
く異るため、これら両者を同時に複合加工することが困
難である。

又Ｎ広Ｓｎ、Ｖ３Ｇａの如き化合物系超電導線において
は拡散反応温度が高いためにアルミと同時に熱処理する
ことが出来ず、いまだ実用化されていない現状である。
従つて超電導線と高純度アルミ線とを別個に加工した後
、最後に撚線してアルミ安定化超電導線を製造している
ものである。然しこのような方法により得た撚線型ケー
ブルは、線間相互に空隙部が存在し、アルミ線を使用し
たとしても電流密度は著しく低下し且つ撚線であるため
マグネットに構成したとき電磁力による超電導線の‘‘
動き’’を不安定性化せしめているものであった。

本発明方法はかかる欠点を改善した撚線型アルミ安定化
超電導線を提供せんとするものである。

即ち本発明方法は銅又は銅合金を被覆した合金系超電導
線と高純度アルミニウム線とを所望形状に組合せて撚線
とする第１工程と、圧延、引板等の凝面加工を行って撚
線素線間の空隙を消滅させ界面を機械的に密着せしめる
第２工程と、１００〜５００℃において一般的に１００
び分〜１０分の熱処理を施してＡＩ−ＡＩ、ＡＩ−Ｃｕ
、Ｃｕ−Ｃｕ間の固相拡散により界面を金属的に密着さ
せる第３工程とからなるものである。又本発明方法では
素線間の金属的接合を半田によって行うこともできる。

すなわち合金系超電導線と高純度アルミ線とを撚線する
において、これら両者の秦線間の金属的接合を容易にす
るために予め合金系超電導線の外周に半田を被覆し又高
純度アルミ線の外周に銅被覆層を設け、更にその外周に
半田を被覆したものを使用し、これら両者を所望形状に
組合せて撚線するものである。この場合には撚線した後
に１００〜２００ｑｏにおいて加熱しながら素線間の空
隙がなくなるまで温間減面加工を施すか或は該撚線後素
線間の空隙がなくなるまで室温で冷間減面加工を行った
後１００〜２００℃において通常１０〜１０００分の間
の熱処理を施すものである。

而して本発明方法における合金系超電導線と高純度アル
ミ線とによる撚線の構成としては如何なる形状でもよく
、合金系超電導線の周囲にアルミ線を、アルミ線の周囲
に合金系超電導線を、合金系超電導線の周囲にアルミ線
と合金系超電導線を夫々設けて撚線するものであり、更
に多層に撚線してもよい。

なお合金系超電導線又は高純度アルミ線の形状としては
、丸線に限らず、平角線、六角形状線等何れでもよい。

又本発明方法の第３工程において熱処理する理由は合金
系超電導線と高強度アルミニウム線間の界面に金属間化
合物を形成せしめて該界面を金属的に結合させるためで
ある。然しながらこの化合物は大変脆い性質を有するた
め、その層厚が厚くなりすぎるとかえって機械的、熱的
及び電気的性質に弊害を及ぼすものであり、通常は１仏
前後の厚さの薄層になるようにその熱処理温度及び熱処
理時間を調整しているものである。従って本願において
は熱処理温度が１００の場合には熱処理時間を１００ぴ
分、又熱処理時間が５００ｏｏの場合には熱処理時間を
１０分に規定して行っているものであり、望ましくは２
００〜３００ｑｏ、２〜４時間が好ましい。

次に本発明方法の実施例について図面にもとづき説明す
る。

実施例 １ 第１図Ａに示す如く外蓬１．仇吻Ｎｂ−Ｔｉフィラメン
ト数３００「銅比１・０、ツイストピッチ８柳の超電導
線１の周囲に、外径０．６肌の９９．９９２％のアルミ
地金により製造した高純度アルミ線２、８本を、ピッチ
４仇豚‘こて撚線した後、外径１．８仇舷までローラー
ダイスで引抜加工を行って第１図Ｂの如く空隙のない円
形状の超電導線を得た。

次いでソルトバス中において２５０ｑｏ、５時間熱処理
して第１図Ｃの如く各界面を拡散接合し、金属的に強固
に密着した本発明方法によるアルミ安定化超電導線を得
た。この合金系超電導線とアルミとの界面の拡散層厚は
０．４仏であり、十分に結合していることを示した。斯
くして得た超電導線の臨界電流値は７０ＫＯにおいて斑
ＱＡ、８肌Ｇにおいて３３０Ａであった。

又この超電導線をソレノイドタイブのマグネットに適用
した、即ち外層に本発明方法により得た超電導線により
巻線を形成し、内層に通常の合金系超電導線により巻線
を形成したところ、中心最大磁界７斑Ｇを発生した。又
コイルの外層に電気的、磁気的の安定性に優れたアルミ
安定化超電導線を使用しているため低磁場不安定性が著
しく改良され且つ１．泌Ｇ′ｓｅｃの高速励磁が可能で
あり、トレーニング効果も見られなかった。実施例 ２ 第２図Ａに示す如く１．２×２．４肋、Ｎｂ−Ｔｉフィ
ラメント数９２００銅比２．０、ツイストピッチ２５脚
の超電導平角線３の周囲に、外径０．７側、Ｎｂ−Ｔｊ
フィラメント数２０００本、銅比２．０、ツイストピッ
チ８側の超電導線１，１′，１″５本と、外径０．７側
の９９．９９％のアルミ線２，２′，２ｒ５本を、超電
導線１，１′，１″とアルミ線２，２′，２″とが交互
に配置して撚線しなから四方ロールで成形して第２図Ｂ
の如く、１．８×３．２の平角超電導線を得た。

この超電導線をアルゴン雰囲気炉中において３００ｏｏ
×４時間加熱してＣｕとＡＩの界面を拡散接合して第２
図Ｃに示す如き本発明方法によるアルミ安定化超電導線
を得た。その拡散層厚は１．４一であった。斯くして得
た超電導線の臨界電流値は７皿Ｇにおいて１９６０Ａで
あった。

又この線材を使用して鞍型２極パルスマグネットを製作
したところ、撚線のものと異なり一体化されているため
機械的特性に優れてあり且つ撚線と同様に周囲の超電導
線が撚架されているため変動磁界に対する安定性が良好
である。又外層の安定化材が超電導線と交互に配置され
ているため渦電流損失が減少する等の特性を有し、定格
の最大磁界６０ＫＧ、パルス周期１５秒の運転が十分可
能であった。又このマグネットは初励磁よりわずか５〜
６回しかトレーニング効果が見られず超電導線として優
れていることを示した。なお、従釆のパルスマグネット
は通常１００回以上の励磁にわたってトレーニング効果
が見られるという報告が多くなされている。実施例 ３ 第３図Ａに示す如く外径１．仇舷の９９−９９％アルミ
線２の外周に厚さ１０〃の銅４をメッキし更にＰｂ−Ｓ
ｎ半田５を約５０仏の厚さに溶融メッキを行った。

このアルミ線２の周囲に外径０．６側のＮｂ−Ｔｉフィ
ラメント数３６０本、銅比２．０、ツイストピッチ５肋
の超電導線１，１′，１″の外周にＰｂ−Ｓｎ半田５，
５′，５″を約５０ムの厚さに溶融メッキしたもの８本
を撚線した。この撚線を１７５℃の環状炉内で加熱しな
がら、セラミックダイスを用いて第３図ｂに示す如く外
径１．８５肋のアルミ安定化複合超電導線を得た。以上
詳述した如く本発明方法によれば次の如き効果を有する
超電導線を得るものである。

‘１｝ 軽量にして高電流密度のものを有する。

■ 機械的特性に優れしかも磁気的安定性を有する。【
３’製造方法の極めて容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明方法の１例を示す工程断面図
である。 １，１′，１″……合金系超電導線、２，２′，２″…
…アルミ線、３……合金系超電導平角線、４・・・・・
・鋼被覆層、５，５′，５へ・・…半田層。 第１図第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 銅又は銅合金を被覆した合金系超電導線と高純度ア
   ルミニウム線とを所望形状に組合せて撚線とする第１工
   程と、減面加工を行って素線間相互を密着せしめる第２
   工程と、１００°〜５００℃において１０００分〜１０
   分間熱処理を施す第３工程とからなることを特徴とする
   アルミ安定化複合超電導線の製造方法。 ２ 銅又は銅合金層を介して半田を被覆した合金系超電
   導線と銅被覆層を介して半田を被覆した高純度アルミニ
   ウム線とを所望形状に組合せて撚線とする第１工程と、
   １００〜２００℃において加熱しながら素線間の空隙が
   なくなるまで温間減面加工を施すか、あるいは高温にお
   いて素線間の空隙がなくなるまで冷間減面加工を行った
   後、１００〜２００℃で加熱する第２工程とからなるこ
   とを特徴とするアルミ安定化複合超電導線の製造方法。