Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材製造用前駆体およびその製造方法並びにＮｂ３Ｓｎ超電導線材
【課題】臨界電流密度を良好に維持したまま交流損失をできるだけ低減することができ、ＮＭＲ分析装置等で用いる超電導マグネットへの用途適用を可能にできるＮｂ3Ｓｎ超電導線材、およびこうしたＮｂ3Ｓｎ超電導線材を製造するための前駆体の構成等を提供する。
【解決手段】内部Ｓｎ法によってＮｂ３Ｓｎ超電導線材を製造する際に用いる超電導線材製造用前駆体において、中央にＳｎまたはＳｎ基合金芯が配置されると共に、その周囲にＣｕまたはＣｕ基合金からなる層と、その外周に、ＮｂまたはＮｂ基合金シートとＣｕまたはＣｕ基合金シートを重ね巻きしたロール状積層物が配置され、更にその外周に安定化銅層を有する一次複合線材を、複数本束ねてＣｕまたはＣｕ基合金からなるパイプに挿入して縮径加工されたものであり、縮径加工後の最終形状におけるロール状積層物の平均厚さが６０μｍ以下となるように設定されたものである。
【解決手段】内部Ｓｎ法によってＮｂ３Ｓｎ超電導線材を製造する際に用いる超電導線材製造用前駆体において、中央にＳｎまたはＳｎ基合金芯が配置されると共に、その周囲にＣｕまたはＣｕ基合金からなる層と、その外周に、ＮｂまたはＮｂ基合金シートとＣｕまたはＣｕ基合金シートを重ね巻きしたロール状積層物が配置され、更にその外周に安定化銅層を有する一次複合線材を、複数本束ねてＣｕまたはＣｕ基合金からなるパイプに挿入して縮径加工されたものであり、縮径加工後の最終形状におけるロール状積層物の平均厚さが６０μｍ以下となるように設定されたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材を内部Ｓｎ法によって製造するための前駆体（超電導線材製造用前駆体）、およびその製造方法、並びにＮｂ3Ｓｎ超電導線材に関するものであり、殊に中磁場から高磁場発生用超電導マグネットの素材として有用なＮｂ3Ｓｎ超電導線材を、内部Ｓｎ法によって製造する為の前駆体等の技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超電導線材が実用化されている分野のうち、高分解能核磁気共鳴（ＮＭＲ）分析装置や核融合装置、加速器等に用いられる超電導マグネットについては、発生磁場が高いほど分解能が高まることから、超電導マグネットは近年ますます高磁場化の傾向にある。
【０００３】
高磁場発生用超電導マグネットに使用される超電導線材としては、Ｎｂ3Ｓｎ線材が実用化されており、このＮｂ3Ｓｎ超電導線材の製造には主にブロンズ法が採用されている。
【０００４】
このブロンズ法は、Ｃｕ−Ｓｎ基合金（ブロンズ）マトリクス中に、複数のＮｂまたはＮｂ基合金からなる芯材を埋設して複合線材が構成される。この複合線材を、押出し若しくは伸線加工等の縮径加工を施すことによって、上記芯材を細径化してフィラメント（以下、Ｎｂ基フィラメントと呼ぶ）とし、このＮｂ基フィラメントとブロンズからなる複合線材を複数束ねて線材群となし、その外周に安定化の為の銅（安定化銅）を配置した後、更に縮径加工する。引き続き、縮径加工後の上記線材群を６００℃以上、８００℃以下程度で熱処理（拡散熱処理）することにより、Ｎｂ基フィラメントとブロンズマトリクスの界面にＮｂ3Ｓｎ化合物層を生成する方法である。
【０００５】
しかしながら、この方法ではブロンズ中に固溶できるＳｎ濃度には限界があり（１５．８質量％以下）、生成されるＮｂ3Ｓｎ化合物層の厚さが薄く、また結晶性が劣化してしまい、臨界電流密度Ｊｃが高くないという欠点がある。
【０００６】
Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材を製造する方法としては、上記ブロンズ法の他に、内部Ｓｎ法も知られている。この内部Ｓｎ法では、ブロンズ法のような固溶限によるＳｎ濃度に限界がないのでＳｎ濃度をできるだけ高く設定でき、良質なＮｂ3Ｓｎ相が生成可能であるため、高磁場での高い臨界電流密度Ｊｃが得られるといわれている。
【０００７】
内部Ｓｎ法では、図１（Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材製造用前駆体の模式図）に示すように、ＣｕまたはＣｕ基合金（以下、「Ｃｕマトリクス」と呼ぶことがある）４の中央部に、ＳｎまたはＳｎ基合金からなる芯材（以下、「Ｓｎ基金属芯」と呼ぶことがある）３を埋設すると共に、Ｓｎ基金属芯３の周囲のＣｕマトリクス４中に、複数のＮｂまたはＮｂ基合金からなる芯材（即ち、「Ｎｂ基フィラメント」と呼ぶことがある）２を相互に接触しないように配置して前駆体（超電導線材製造用前駆体）１とする。
【０００８】
この前駆体に伸線加工等の縮径加工を施した後、熱処理（拡散熱処理）によってＳｎ基金属芯３中のＳｎを拡散させ、Ｎｂ基フィラメント２と反応させることによってＮｂ3Ｓｎを生成させる方法である（例えば、特許文献１）。
【０００９】
また上記のような前駆体１においては、図２に示すように、前記Ｎｂ基フィラメント２とＳｎ基金属芯３が配置された部分（以下、「超電導コア部」と呼ぶことがある）と、その外部の安定化銅層４ａの間に拡散障壁層６を配置した構成を採用するのが一般的である。この拡散障壁層６は、例えばＮｂ層またはＴａ層、或いはＮｂ層とＴａ層の２層からなり、拡散熱処理の際に超電導コア部内のＳｎ（Ｓｎ基金属芯３）が外部に拡散してしまうことを防止し、超電導コア部内でのＳｎの純度を高める作用を発揮するものである。
【００１０】
上記のような、超電導線材製造用前駆体を製造するには、下記の手順で行われる。まず、Ｎｂ基フィラメントをＣｕマトリスク管に挿入し、押出し加工や伸線加工等の縮径加工を施して複合体とし（通常、断面形状が六角形に形成される）、これを適当な長さに裁断する。そして、Ｃｕ製外筒を有し、拡散バリア層を設け或いは設けないビレット内に前記複合体を充填し、その中央部にＣｕマトリクス（Ｃｕ製中実ビレット）を配置して押出し等の縮径加工をした後、中央部のＣｕマトリクスを機械的に穿孔してパイプ状複合体を構成する。或いは、他の方法として、Ｃｕ外筒とＣｕ内筒で構成され、拡散障壁層６を有しまたは有さない中空ビレット内（外筒と内筒の間）に前記複合体を複数本充填してパイプ押出し等の縮径加工を施してパイプ状複合体を構成する。
【００１１】
そして、これらの方法によって作製されたパイプ状複合体の中央空隙部内に、Ｓｎ基金属芯を挿入して縮径加工して、前記図１、２に示したような前駆体（一次複合線材）が製造される。以下では、これらのものを、「モノエレメント線材」と呼ぶことがある。
【００１２】
上記のようにして構成された各前駆体（モノエレメント線材）は、拡散障壁層６を有するか或いは有さないＣｕマトリクス管内部に複数本束ねて充填され、更に縮径加工されて多芯型の超電導線材製造用前駆体（以下、「マルチエレメント線材」と呼ぶことがある）とされる。
【００１３】
図３、４は、マルチエレメント線材の構成例を示したものである。このうち図３は、前記図１に示した前駆体１（モノエレメント線材）を、拡散障壁層６ａを有するＣｕマトリクス５内に複数本束ねて埋設し、マルチエレメント線材１１としたものである。図４は、前記第２図に示した前駆体（モノエレメント線材）を、拡散障壁層を有さないＣｕマトリクス５内に複数本束ねて埋設してマルチエレメント前駆体１１ａとしたものである。
【００１４】
上記のような内部Ｓｎ法において、超電導線材の臨界電流密度Ｊｃを高くしようとすると、Ｎｂ基フィラメントの断面積を大きくする必要があり、その結果Ｎｂ基フィラメント同士の間隔が狭くなる。また、拡散障壁層はモノエレメント毎に配置した方が好ましいものとされる（前記図２、４）。
【００１５】
その場合、Ｎｂ3Ｓｎ相が生成する際（拡散熱処理時）に、体積膨張によってＮｂ基フィラメント同士の結合（ブリッジング）が発生したり、Ｎｂからなる拡散障壁層上にＮｂ3Ｓｎ相がリング状に形成されて、交流損失が大きくなるという問題がある。
【００１６】
交流損失は、超電導線材への電流や磁場が変動したときに発生するエネルギーの損失であるが、こうした交流損失を低減するためには、Ｎｂ基フィラメント同士の間隔を広くするか、Ｎｂ基フィラメントを同心円状に配置してＳｎ基金属芯を小さくすること等が考えられるが、これらの構成は臨界電流密度Ｊｃの低下につながるものである。高い臨界電流密度Ｊｃを実現しつつ交流損失を低減するための最も有効な手段としては、線径をできるだけ小さくしたモノエレメント線材を用いてマルチエレメント線材を構成するのが良いことが予想される。しかしながら、こうした構成を採用すると、より多くの加工を加える必要があり、加工中の断線等の問題が顕在化することになる。
【００１７】
通常の内部Ｓｎ法では、線材中央にＳｎ基金属芯を配置される関係上、中間焼鈍を行なわずにほとんど冷間でのみで縮径加工が行われることになる。線径をできるだけ小さくしたモノエレメント線材を実現するためには、できるだけ多くの加工を加える必要があるが、そうするとＮｂ基フィラメントが加工硬化して断線が発生することが多くなる。
【００１８】
できるだけ加工率を小さくして良好な超電導特性（高臨界電流密度Ｊｃ、低交流損失）を実現する技術として、例えば特許文献２のような技術も提案されている。この技術では、図５に示すように、中央に配置されるＳｎ基合金芯３の外周を、メッシュ状のＮｂ部材（以下、Ｎｂメッシュと呼ぶ）７とＣｕシート８を重ね巻き(以下、「ジェリーロール巻き」と呼ぶことがある)したロール状積層物９を配置し、更にその外周に拡散障壁層６ｂを配置し、これをＣｕパイプ１５内に挿入して縮径加工を施すことによってモノエレメント線材２０（超電導線材製造用前駆体）を得る。更に、このモノエレメント線材２０を複数本束ねてＣｕ製パイプ内に挿入して縮径加工することによって、図６に示すようなＣｕマトリクス２１内に複数のモノエレメント線材２０が埋設されたマルチエレメント線材１１ｂを得るものである。こうした方法は、ＭＪＲ法（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｊｅｌｌｙ Ｒｏｌｌ法）と呼ばれている。
【特許文献１】特開昭４９−１１４３８９号公報
【特許文献２】米国特許第４２６２４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
上記のようなＭＪＲ法では、Ｎｂメッシュを使用するものであるので、それだけ前駆体を製造するときの加工率を低くできるという利点がある。しかしながら、図５、６に示したような前駆体では、加工中にＣｕシートが部分的にＮｂメッシュの孔部分に入り込んだ状態となり、線材断面で見たときには、Ｎｂ部分は点在した状態となるので（前記図５参照）、Ｎｂ3Ｓｎ相の反応効率は、通常の内部Ｓｎ法に適用される前駆体（前記図１〜４）を用いたときと同等程度のものしか得られないという問題がある。
【００２０】
またこの方法では、特殊なＮｂメッシュを使用するものであるので、Ｎｂ基フィラメントを使用する場合と比べて高価になるばかりか、加工率を低くしても内部断線が発生しやすくという問題がある。しかも冷間での加工だけしか行われないので、ＮｂとＣｕとの密着性が悪く、こうしたことも断線発生の原因となる。また、高い臨界電流密度Ｊｃを実現するためには、エレメント内のＣｕ比率をできるだけ低くする必要があり、そのためにはメッシュの孔径をできるだけ小さくすることが有効であるが、メッシュの孔径を小さくするにも加工上限界があり、期待するほどの高い臨界電流密度Ｊｃが得られていないのが実情である。
【００２１】
本発明はこうした状況の下でなされたものであって、その目的は、臨界電流密度Ｊｃを良好に維持したまま交流損失をできるだけ低減することができ、ＮＭＲ分析装置等で用いる超電導マグネットへの用途適用を可能にできるＮｂ3Ｓｎ超電導線材、およびこうしたＮｂ3Ｓｎ超電導線材を製造するための前駆体の構成、並びにこうした前駆体を製造するための有用な方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成することのできた本発明の超電導線材製造用前駆体とは、内部Ｓｎ法によってＮｂ３Ｓｎ超電導線材を製造する際に用いる超電導線材製造用前駆体において、中央にＳｎまたはＳｎ基合金芯が配置されると共に、その周囲にＣｕまたはＣｕ基合金からなる層と、その外周に、ＮｂまたはＮｂ基合金シート（以下、「Ｎｂシート」で代表することがある）とＣｕまたはＣｕ基合金シート（以下、「Ｃｕシート」で代表することがある）を重ね巻きしたロール状積層物が配置され、更にその外周に安定化銅層を有する一次複合線材を、複数本束ねてＣｕまたはＣｕ基合金からなるパイプに挿入して縮径加工されたものであり、縮径加工後の最終形状におけるロール状積層物の平均厚さが６０μｍ以下となるように設定されたものである点に要旨を有するものである。
【００２３】
本発明のＮｂ3Ｓｎ超電導線材製造用前駆体においては、前記ＮｂまたはＮｂ基合金シートとＣｕまたはＣｕ基合金シートの厚さの比（ＮｂまたはＮｂ基合金シートの厚さ／ＣｕまたはＣｕ基合金シートの厚さ）が２．０〜５．０であることが好ましい。また中央に配置されることのあるＳｎ基合金芯は、Ｔｉを１．０〜５．０質量％の範囲で含むものであることが好ましい。
【００２４】
更に、（ａ）前記ロール状積層物の内側または外側に、ＮｂまたはＮｂ基合金シートのみを重ね合わせた領域を設け、その領域のシート間にＴｉシートを挟み込んで配置したものとすることや、（ｂ）前記一次複合線材のロール状積層物の外周に拡散障壁層を形成するか、または複数本束ねて挿入される一次複合線材とＣｕまたはＣｕ基合金からなるパイプの間に拡散障壁層を形成したものとすること、等も好ましい実施形態である。
【００２５】
上記のような超電導線材製造用前駆体を、拡散熱処理してＮｂ3Ｓｎ系超電導相を形成することによって、希望する良好な超電導特性（高臨界電流密度Ｊｃ、低交流損失）を発揮するＮｂ3Ｓｎ超電導線材が得られる。
【００２６】
上記のような超電導線材製造用前駆体を製造するに当たっては、前記一次複合線材におけるＳｎまたはＳｎ基合金芯を除いた部分について熱間押し出し加工を行い、その後、ＳｎまたはＳｎ基合金芯を中央部に挿入して冷間伸線し、この一次複合線材を複数本束ねてＣｕまたはＣｕ基合金からなるパイプに挿入して縮径加工するようにすれば良い。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、ＮｂシートとＣｕシートをジェリーロール巻きすると共に、このジェリーロール巻きしたロール状積層物をできるだけ小さくすることによって、臨界電流密度Ｊｃを良好に維持したまま交流損失をできるだけ低減することができる超電導線材を得ることのできるＮｂ3Ｓｎ超電導線材製造用前駆体が実現できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明者らは、上記目的を達成するために様々な角度から検討した。その結果、ＮｂシートとＣｕシートをジェリーロール巻きすると共に、ジェリーロール巻きしたロール状積層物の厚みをできるだけ小さく（具体的には、最終形状での平均厚さで６０μｍ以下）すれば、臨界電流密度Ｊｃを良好に維持したまま交流損失をできるだけ低減することができることを見出し、本発明を完成した。
【００２９】
内部Ｓｎ法による超電導線材の製造においては、前駆体の中央に配置されるＳｎ基金属芯中のＳｎが拡散することによって、Ｎｂ3Ｓｎ相が形成されるのであるが、Ｓｎの拡散は、ＮｂシートとＣｕシートをジェリーロール巻きしたロール状積層物中は進行しにくいものとなる、即ち、ロール状積層物中は、Ｓｎは、薄いが多層のＮｂ層を通して拡散する必要があり、Ｃｕ層のみを介して拡散する内部Ｓｎ法と比べると、反応効率が低下することが予想される。
【００３０】
上記ＭＪＲ法は、Ｎｂメッシュを使用することによって、反応効率を高めたものであるが、前述した別の不都合が生じることになる。しかしながら、本発明者らが検討したところによれば、ＮｂメッシュではないＮｂシートと、Ｃｕシートをジェリーロール巻きしたロール状積層物の平均厚さを、最終形状で６０μｍ以下となるように制御してやれば、Ｓｎの拡散がロール状積層物の全体に行き渡り、Ｎｂ3Ｓｎ相が十分に形成されたのである。ロール状積層物の平均厚さは、４０μｍ以下であることが好ましいが、この厚さをあまり薄くすることは加工面で限界があることから、１０μｍ以上であることが好ましい。尚、上記「平均厚さ」とは、ロール状積層物の厚さに変動が多少あっても平均してこの厚さを確保していればよいことを意味し、必ずしも全周に亘って６０μｍ以下を確保する必要はない。
【００３１】
本発明のＮｂ3Ｓｎ超電導線材製造用前駆体においては、前記ＮｂシートとＣｕシートの厚さの比（Ｎｂシートの厚さ／Ｃｕシートの厚さ）が２．０〜５．０であることが好ましい。この比の値が２．０未満では、Ｎｂ3Ｓｎ相の面積が少なくなり、臨界電流密度Ｊｃが低下することになる。また、ＣｕはＳｎの拡散を促進する作用を発揮するものであるが、上記比の値が５．０よりも大きくなると、ＣｕによるＳｎ拡散促進作用が低下し、十分な量のＮｂ3Ｓｎ相が形成されにくくなる。尚、この比の値は、好ましくは３．０以上、４．０以下とするのが良い。
【００３２】
ところで、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材では、Ｎｂ3Ｓｎ相内にＴｉを含有させることによって、高磁場での臨界電流密度Ｊｃが向上することが知られている。そのＴｉ添加方法として、本発明の前駆体においては、中央に配置されるＳｎ基金属芯３（Ｓｎ合金芯）にＴｉを含有させることも有効である。特に、本発明の前駆体のように、ロール状積層物の平均厚さを適切な範囲を設定したときには、Ｓｎ基金属芯３中のＴｉ含有量が１．０質量％以上含有させることによって、Ｔｉの添加効果が有効に発揮されることになる。しかしながら、Ｔｉ含有量が５．０質量％を超えると、逆に不純物が多くなってＮｂ3Ｓｎ相の化学量論組成がずれることになって臨界電流密度Ｊｃが低下することになる。
【００３３】
本発明の前駆体の構成を、図面によって説明する。図７は、本発明の前駆体（マルチエレメント線材）を作製するときの一次複合線材（モノエレメント線材）の構成例を模式的に示した断面図であり、その構成は前記図１に示した前駆体における超電導コア部をロール状積層物としたものである。
【００３４】
図７に示した構成では、Ｓｎ基金属芯３の周囲に、ＣｕまたはＣｕからなる層２５と、その外周にＮｂシート２６とＣｕシート２７をジェリーロール巻きしたロール状積層物９ａが配置され、その外周に安定化銅４ｂを有する構成となっている。こうした構成の一次複合線材２０ａ（モノエレメント線材）を縮径加工した後、複数束ねてＣｕまたはＣｕパイプ内に挿入して縮径加工することによって、図８に示すようなＣｕマトリスク５ｂ中に一次複合線材２０ａが複数本埋設されたマルチエレメント線材１１ｃ（本発明の超電導線材製造用前駆体）が得られる。
【００３５】
図７、８に示した前駆体は、以下のようにして製造されるが、ロール状積層物９ａを構成する以外の基本的な手順は前述した製造手順と同様である。まずＮｂシート２６とＣｕシート２７を重ね巻きしてロール積層物９ａとし、これを、Ｃｕ外筒を有するビレット内に充填し、ロール状積層物９ａの中央にＣｕ芯を配置して熱間押し出し加工した後、中心のＣｕ芯を機械的に穿孔してパイプ状複合物を形成する。または別の方法として、Ｃｕ外筒とＣｕ内筒を有する中空ビレット内に前記ロール状積層物９ａを充填して熱間押し出ししてパイプ状複合体を形成する。これらの方法で作製したパイプ状複合体の中央部に、Ｓｎ基金属芯３を挿入して冷間加工することによって、図７に示した前駆体（一次複合線材）が構成される。そして、この一次複合線材を、複数束ねてＣｕパイプ内に挿入して冷間伸線加工することによって、図８に示した多芯の前駆体が構成される。そして、図８に示した最終形状において、本発明の前駆体ではロール状積層物の平均厚さ６０μｍ以下となっているものである。
【００３６】
図９は、本発明の前駆体（マルチエレメント線材）を作製するときの一次複合線材（モノエレメント線材）の他の構成例を模式的に示した断面図であり、この構成はＮｂ3Ｓｎ相内にＴｉを添加させるための構成を示したものである。前述の如く、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材ではＮｂ3Ｓｎ相内にＴｉを含有させることによって、高磁場での臨界電流密度Ｊｃが向上することが知られており、そのＴｉの添加方法として中央に配置されるＳｎ基金属芯３にＴｉを含有させることも有効である。しかしながら、Ｓｎ−Ｔｉ系の化合物は硬く、縮径加工中の加工性を阻害する原因となる場合があり、Ｓｎ基金属芯３に含有させるＴｉの量にも限界がある。そこで、本発明の前駆体においては、Ｔｉの添加手段の他の例として、前記ロール状積層物９ａの内側または外側（図９は内側）に、Ｎｂシート２６のみを重ね合わせた領域を１周設け、その領域のＮｂシート２６，２６間にＴｉシート３０を挟み込んで配置して一次複合線材２０ｂ（モノエレメント線材）を構成したものである。こうした構成を採用することによって、加工性を阻害することなくＴｉを更に添加することができるものとなる。Ｔｉシート３０は、半周または部分的でも良いし、複数層とすることもできる。
【００３７】
こうした構成によってＴｉを添加するときには、その添加量は、Ｎｂシート２６に対して１．０〜２．０質量％となるようにすることが好ましい。Ｔｉ添加量が１．０質量％未満になると、Ｔｉ添加による効果が小さくなり、２．０質量％を超えると、Ｔｉが却って不純物的なものとなってＮｂ3Ｓｎ相の質の低下を招くことになる。
【００３８】
いずれの手順を採用するにしても、前記一次複合線材におけるＳｎまたはＳｎ基合金芯を除いた部分について熱間押し出し加工を行い、その後、ＳｎまたはＳｎ基合金芯を中央部に挿入して一次複合線材として冷間伸線し、この一次複合線材を複数本束ねてＣｕまたはＣｕ基合金からなるパイプに挿入して縮径加工することになる。
【００３９】
こうした構成では、Ｎｂの加工性を向上できるので、ロール状積層物の厚さを薄くすること（即ち、単芯線の大きさを小さくすること）が可能となり、従来の内部Ｓｎ法でのモノエレメント線材を小さくして交流損失を低減するのと同等以上の効果が発揮されることになる。また従来の内部Ｓｎ法では、エレメントの本数を増加させるように細く加工するには加工率をできるだけ上げる必要があり、そうすれば断線が発しやすくなるので、交流損失を低減するためにはＮｂに対するＣｕの比率を上げ、Ｎｂ芯同士の間隔を広げる必要があったが、本発明の前駆体ではその必要もなく、臨界電流密度Ｊｃを低下させることなく、交流損失を低減できることになる。
【００４０】
本発明の前駆体によれば、Ｎｂシート２６を使用することによって、Ｎｂの加工率が従来の内部Ｓｎ法と比べて低くすることができるだけでなく、またＭＪＲ法のようなＮｂメッシュを使用せず、しかも熱間加工によって加工することによってＮｂシート２６とＣｕシート２７との密着性を高めることができ、加工中の断線の発生率が格段と低減されることになる。
【００４１】
前記図７〜９に示した構成では、説明の便宜上、拡散障壁層を省略した構成を示したが、前記図２〜４に示した構成と同様に、一次複合線材におけるロール状積層物９ａの外周に拡散障壁層を形成するか、または複数本束ねて挿入される一次複合線材２０ａとＣｕまたはＣｕ基合金からなるパイプ（前記Ｃｕマトリクス５ｂ）の間に拡散障壁層を形成したものも、本発明の前駆体の構成として有用である。尚、このときの拡散障壁層の構成は、ＮｂまたはＮｂ基合金シートのみを重ね合わせたものが例示できる。
【００４２】
上記のような超電導線材製造用前駆体を用い、Ｎｂ3Ｓｎを生成させる拡散熱処理（通常６００℃以上、８００℃未満程度）をすることによって、良好な超電導特性（高臨界電流密度Ｊｃ、低交流損失）を発揮するＮｂ3Ｓｎ超電導線材を得ることができる。尚、上記熱処理の前に、１８０〜６００℃の温度範囲でＳｎをＣｕに拡散させる熱処理を行うのが良い。
【００４３】
本発明の前駆体では、その基本的な構成として、ＮｂまたはＮｂ基合金シートとＣｕまたはＣｕ基合金シートを重ね巻きしてロール状積層物を構成するものであるが、シートの素材として用いるＮｂ基合金またはＣｕ基合金としては、ＮｂやＣｕにＴａ，Ｈｆ，Ｚｒ等の元素を、加工性を阻害しない程度（１〜２質量％程度）で含有したものであっても良い。またＳｎ基金属芯として用いるＳｎ基合金としては、Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ等の元素を、加工性を阻害しない程度（５質量％程度以下）でＳｎに含有させたものを使用することができる。
【００４４】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００４５】
［実施例１］
Ｃｕ製外筒（外径：１４３ｍｍ、内径：１２７ｍｍ）およびＣｕ製内筒（外径：８０ｍｍ、内径：６１ｍｍ）からなるＣｕ中空ビレットを準備した。このＣｕ中空ビレットの前記Ｃｕ製外筒の内面側に、Ｎｂシート（厚さ：０．４ｍｍ）とＣｕシート（厚さ：０．１ｍｍ）を交互に重ね巻きして張り付け(この段階での厚さ１６ｍｍ)、その内側に前記Ｃｕ製内筒を配置して溶接を行い、中空ビレットを作製した。
【００４６】
こうして得られた中空ビレットを、熱間パイプ押出し加工した後、前記Ｃｕ製内筒内にＳｎ金属芯を挿入して伸線し、六角断面形状の一次複合線材（六角対辺：４．３ｍｍ）を作製した（前記図７参照）。
【００４７】
この複合線材を、５５本束ねてＣｕ製パイプ（外径：４５ｍｍ、内径：３７ｍｍ）内に挿入し、次いで伸線加工によって直径：１．２ｍｍまで伸線加工してマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）とした（前記図８参照）。
【００４８】
得られたマルチエレメント線材（外径：１．２ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、下記の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００４９】
［臨界電流密度Ｊｃの測定］
液体ヘリウム中（温度４．２Ｋ）で、１２Ｔ（テスラ）または１８Ｔの外部磁場の下、試料（超電導線材）に通電し、４端子法によって発生電圧を測定し、この値が０．１μＶ／ｃｍの電界が発生した電流値（臨界電流Ｉｃ）を測定し、この電流値を、線材の非Ｃｕ部当りの断面積で除して臨界電流密度Ｊｃを求めた。
【００５０】
［交流損失の測定］
ピックアップコイル法によって、液体ヘリウム中（温度４．２Ｋ）で±３Ｔ（テスラ）の振動磁場中で測定した。
【００５１】
［実施例２］
実施例１と同様にしてＣｕ中空ビレットを作製し、熱間でパイプ押出し加工した後、前記Ｃｕ製内筒内にＳｎ金属芯を挿入して更に伸線し、六角断面形状の一次複合線材（六角対辺：１．９ｍｍ）を作製した（前記図７参照）。
【００５２】
この一次複合線材を、２１１本束ねてＣｕ製パイプ（外径：４５ｍｍ、内径：３７ｍｍ）内に挿入し、次いで伸線加工によって直径：１．２ｍｍまで伸線加工してマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）とした（前記図８参照）。
【００５３】
得られたマルチエレメント線材（外径：１．２ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、実施例１と同様の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００５４】
［実施例３］
Ｃｕ製外筒（外径：１４３ｍｍ、内径：１２７ｍｍ）およびＣｕ製内筒（外径：８０ｍｍ、内径：６１ｍｍ）からなるＣｕ中空ビレットを準備した。このＣｕ中空ビレットの前記Ｃｕ製外筒の内面側に、Ｎｂシート（厚さ：０．４ｍｍ）とＣｕシート（厚さ：０．１ｍｍ）を交互に重ね巻きし、このロール状積層物の内側にＮｂシートが巻き余る部分を設け、Ｎｂシート間にＴｉシートを１周分差し込んだもの張り付け、その内側に前記Ｃｕ製内筒を配置して溶接を行い、中空ビレットを作製した。
【００５５】
こうして得られた中空ビレットを、熱間パイプ押出し加工した後、前記Ｃｕ製内筒内にＳｎ金属芯を挿入して伸線し、六角断面形状の一次複合線材（六角対辺：４．３ｍｍ）を作製した（前記図９参照）。
【００５６】
この一次複合線材を、５５本束ねてＣｕ製パイプ（外径：４５ｍｍ、内径：３７ｍｍ）内に挿入し、次いで伸線加工によって直径：１．２ｍｍまで伸線加工してマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）とした（前記図８参照）。
【００５７】
得られたマルチエレメント線材（外径：１．２ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、実施例１と同様の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００５８】
［実施例４］
実施例３と同様にしてＣｕ中空ビレットを作製し、熱間でパイプ押出し加工した後、前記Ｃｕ製内筒内にＳｎ金属芯を挿入して更に伸線し、六角断面形状の一次複合線材（六角対辺：１．９ｍｍ）を作製した（前記図７参照）。
【００５９】
この一次複合線材を、２１１本束ねてＣｕ製パイプ（外径：４５ｍｍ、内径：３７ｍｍ）内に挿入し、次いで伸線加工によって直径：１．２ｍｍまで伸線加工してマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）とした（前記図８参照）。
【００６０】
得られたマルチエレメント線材（外径：１．２ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、実施例１と同様の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００６１】
［実施例５］
Ｃｕ製外筒（外径：１４３ｍｍ、内径：１２７ｍｍ）およびＣｕ製内筒（外径：８０ｍｍ、内径：６１ｍｍ）からなるＣｕ中空ビレットを準備し、このＣｕ中空ビレットの前記Ｃｕ製外筒の内面側に、Ｎｂシート（厚さ：０．３ｍｍ）とＣｕシート（厚さ：０．０５ｍｍ）を交互に重ね巻きして張り付け、その内側に前記Ｃｕ製内筒を配置して溶接を行い、中空ビレットを作製した。
【００６２】
こうして得られた中空ビレットを、熱間パイプ押出し加工した後、前記Ｃｕ製内筒内にＳｎ金属芯を挿入して伸線し、六角断面形状の一次複合線材（六角対辺：４．３ｍｍ）を作製した（前記図７参照）。
【００６３】
この一次複合線材を、５５本束ねてＣｕ製パイプ（外径：４５ｍｍ、内径：３７ｍｍ）内に挿入し、次いで伸線加工によって直径：１．２ｍｍまで伸線加工してマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）とした（前記図８参照）。
【００６４】
得られたマルチエレメント線材（外径：１．２ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、実施例１と同様の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００６５】
［実施例６］
Ｃｕ製外筒（外径：１４３ｍｍ、内径：１２７ｍｍ）およびＣｕ製内筒（外径：８０ｍｍ、内径：６１ｍｍ）からなるＣｕ中空ビレットを準備し、このＣｕ中空ビレットの前記Ｃｕ製外筒の内面側に、Ｎｂシート（厚さ：０．２５ｍｍ）とＣｕシート（厚さ：０．０５ｍｍ）を交互に重ね巻きして張り付け、その内側に前記Ｃｕ製内筒を配置して溶接を行い、中空ビレットを作製した。
【００６６】
こうして得られた中空ビレットを、熱間パイプ押出し加工した後、前記Ｃｕ製内筒内にＳｎ金属芯を挿入して伸線し、六角断面形状の一次複合線材（六角対辺：４．３ｍｍ）を作製した（前記図７参照）。
【００６７】
この一次複合線材を、５５本束ねてＣｕ製パイプ（外径：４５ｍｍ、内径：３７ｍｍ）内に挿入し、次いで伸線加工によって直径：１．２ｍｍまで伸線加工してマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）とした（前記図８参照）。
【００６８】
得られた一次複合線材（外径：１．２ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、実施例１と同様の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００６９】
［実施例７］
Ｃｕ製外筒（外径：１４３ｍｍ、内径：１２７ｍｍ）およびＣｕ製内筒（外径：８０ｍｍ、内径：６１ｍｍ）からなるＣｕ中空ビレットを準備し、このＣｕ中空ビレットの前記Ｃｕ製外筒の内面側に、Ｎｂシート（厚さ：０．１ｍｍ）とＣｕシート（厚さ：０．０５ｍｍ）を交互に重ね巻きして張り付け、その内側に前記Ｃｕ製内筒を配置して溶接を行い、中空ビレットを作製した。
【００７０】
こうして得られた中空ビレットを、熱間パイプ押出し加工した後、前記Ｃｕ製内筒内にＳｎ金属芯を挿入して伸線し、六角断面形状の一次複合線材（六角対辺：４．３ｍｍ）を作製した（前記図７参照）。
【００７１】
このジェリーロール単芯線を、５５本束ねてＣｕ製パイプ（外径：４５ｍｍ、内径：３７ｍｍ）内に挿入し、次いで伸線加工によって直径：１．２ｍｍまで伸線加工してマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）とした（前記図８参照）。
【００７２】
得られたマルチエレメント線材（外径：１．２ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、実施例１と同様の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００７３】
［実施例８］
Ｃｕ製外筒（外径：１４３ｍｍ、内径：１２７ｍｍ）およびＣｕ製内筒（外径：８０ｍｍ、内径：６１ｍｍ）からなるＣｕ中空ビレットを準備し、このＣｕ中空ビレットの前記Ｃｕ製外筒の内面側に、Ｎｂシート（厚さ：０．２ｍｍ）とＣｕシート（厚さ：０．２ｍｍ）を交互に重ね巻きして張り付け、その内側に前記Ｃｕ製内筒を配置して溶接を行い、中空ビレットを作製した。
【００７４】
こうして得られた中空ビレットを、熱間パイプ押出し加工した後、前記Ｃｕ製内筒内にＳｎ金属芯を挿入して伸線し、六角断面形状の一次複合線材（六角対辺：４．３ｍｍ）を作製した（前記図７参照）。
【００７５】
この一次複合線材を、５５本束ねてＣｕ製パイプ（外径：４５ｍｍ、内径：３７ｍｍ）内に挿入し、次いで伸線加工によって直径：１．２ｍｍまで伸線加工してマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）とした（前記図８参照）。
【００７６】
得られたマルチエレメント線材（外径：１．２ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、実施例１と同様の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００７７】
［実施例９］
実施例１と同様にして，直径：１．６ｍｍのマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）とした（前記図８参照）。
【００７８】
得られたマルチエレメント線材（外径：１．６ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、実施例１と同様の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００７９】
［実施例１０］
Ｃｕ製外筒（外径：１４３ｍｍ、内径：１２７ｍｍ）およびＣｕ製内筒（外径：８０ｍｍ、内径：６１ｍｍ）からなるＣｕ中空ビレットを準備した。このＣｕ中空ビレットの前記Ｃｕ製外筒の内面側に、Ｎｂシート（厚さ：０．４ｍｍ）とＣｕシート（厚さ：０．１ｍｍ）を交互に重ね巻きして張り付け(この段階での厚さ１６ｍｍ)、その内側に前記Ｃｕ製内筒を配置して溶接を行い、中空ビレットを作製した。
【００８０】
こうして得られた中空ビレットを、熱間パイプ押出し加工した後、前記Ｃｕ製内筒内に、Ｔｉを２．０質量％含むＳｎ合金芯を挿入して伸線し、六角断面形状の一次複合線材（六角対辺：１．９ｍｍ）を作製した（前記図７参照）。
【００８１】
この複合線材を、２１１本束ねてＣｕ製パイプ（外径：４５ｍｍ、内径：３７ｍｍ）内に挿入し、次いで伸線加工によって直径：１．２ｍｍまで伸線加工してマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）とした（前記図８参照）。
【００８２】
得られたマルチエレメント線材（外径：１．２ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、実施例１と同様の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００８３】
［比較例１］
実施例１と同様にして作製した中空ビレットを、熱間パイプ押出し加工した後、前記Ｃｕ製内筒内にＳｎ金属芯を挿入して更に伸線し、六角断面形状の一次複合線材（六角対辺：７．１ｍｍ）を作製した（前記図７参照）。
【００８４】
この一次複合線材を、１９本束ねてＣｕ製パイプ（外径：４５ｍｍ、内径：３７ｍｍ）内に挿入し、次いで伸線加工によって直径：１．５ｍｍまで伸線加工してマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）とした（前記図８参照）。
【００８５】
得られたマルチエレメント線材（外径：１．５ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、実施例１と同様の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００８６】
［比較例２］
比較例１と同様にして，直径：１．２ｍｍのマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）とした（前記図８参照）。
【００８７】
得られたマルチエレメント線材（外径：１．２ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、実施例１と同様の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００８８】
［比較例３］
Ｃｕ製パイプ（外径：２１ｍｍ、内径１８ｍｍ）内に、外径：１７ｍｍのＮｂ−１質量％Ｔｉ合金芯を装入した後、縮径加工し六角断面形状のＣｕ／Ｎｂ−Ｔｉ複合線を作製した（六角対辺：４．３ｍｍ）。
【００８９】
Ｃｕ製外筒（外径：１４３ｍｍ、内径：１２７ｍｍ）およびＣｕ製内筒（外径：７０ｍｍ、内径：６１ｍｍ）からなるＣｕ中空ビレットの前記Ｃｕ製外筒の内面側に、Ｎｂからなる拡散障壁層（厚さ：５ｍｍ）を配置した後、前記Ｃｕ製内筒の周り（即ち、Ｃｕ製外筒とＣｕ製内筒の間の空隙）に、前記Ｃｕ／Ｎｂ−Ｔｉ複合線を３３６本束ねて挿入した。Ｃｕ／Ｎｂ−Ｔｉ複合線を挿入したＣｕ中空ビレットに蓋をして、真空引きした後、前記蓋を溶接した。
【００９０】
こうして得られた中空ビレットを、パイプ押出し加工およびパイプ抽伸加工した後、前記Ｃｕ製内筒内にＳｎ金属芯を挿入して更に伸線し、六角断面形状のモノエレメント線材（六角対辺：４．３ｍｍ）を作製した。
【００９１】
得られたモノエレメント線材を裁断した後、更に５５本束ねてＣｕ製パイプ（外径：４５ｍｍ、内径３７ｍｍ）内に装入して縮径加工を行い、外径：１．２ｍｍのマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）を作製した。
【００９２】
得られたマルトエレメント線材（外径：１．２ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、実施例１と同様の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００９３】
［比較例４］
Ｃｕ製パイプ（外径：４３ｍｍ、内径３７ｍｍ）内に、Ｓｎ金属芯にＮｂメッシュ（厚さ：０．２ｍｍ）とＣｕシート（厚さ：０．０５ｍｍ）を交互に重ね巻きしたものの外周のＮｂシートのみを重ね巻きして拡散障壁層としたものを装入して、縮径加工し六角断面形状のＭＪＲ法単芯線（六角対辺：４．３ｍｍ）を作製した。
【００９４】
これを５５本束ねて、Ｃｕ製パイプ（外径：４５ｍｍ、内径３７ｍｍ）内に挿入して、縮径加工を行い、外径：１．２ｍｍのマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）を作製した。
【００９５】
得られたマルトエレメント線材（外径：１．２ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、実施例１と同様の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００９６】
［比較例５］
実施例１０と同様にして作製した中空ビレットを、熱間パイプ押出し加工した後、前記Ｃｕ製内筒内に、Ｔｉを２．０質量％含むＳｎ合金芯を挿入して伸線し、六角断面形状の一次複合線材（六角対辺：７．１ｍｍ）を作製した（前記図７参照）。
【００９７】
この一次複合線材を、１９本束ねてＣｕ製パイプ（外径：４５ｍｍ、内径：３７ｍｍ）内に挿入し、次いで伸線加工によって直径：１．２ｍｍまで伸線加工してマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）とした（前記図８参照）。
【００９８】
得られたマルチエレメント線材（外径：１．２ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、実施例１と同様の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００９９】
実施例１〜１０、および比較例１〜５で得られた超電導線材の超電導特性（臨界電流密度Ｊｃ、交流損失）を、製造条件（単芯本数、Ｎｂ／Ｔｉ厚み比、モノエレメント線材直径（ジェリーロール単芯直径）、ロール状積層物厚さ（ジェリーロール厚さ）および加工中の断線回数と共に、一括して下記表１に示す。尚、Ｎｂ／Ｔｉ厚み比、ジュエリーロール単芯直径およびジュエリーロール厚みは、最終形状（超電導線材前駆体）の段階で、断面の外周部および中央部のＳＥＭ観察写真画像に基づいて、各５本の単芯（合計１０本）を任意に選び、測定した平均値である。
【０１００】
【表１】
【０１０１】
この結果から明らかなように、本発明で規定する要件（および好ましい要件）を満足する実施例１〜１０のものでは、交流損失も低減されており、良好な臨界電流密度Ｊｃが実現できていることが分かる。これに対して、比較例１〜５のものは、本発明で規定する要件のいずかを欠くものであり、超電導特性のいずれかが劣化している。詳細には、比較例１、２、５のものでは、ジェリーロール厚さが６０μｍを超えるものであるので、臨界電密度Ｊｃおよび交流損失のいずれも劣化している。また、比較例３、４のものでは、交流損失も低減されており、良好な臨界電流密度Ｊｃが実現できているが、断線回数が多くなっている。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】内部Ｓｎ法に適用される超電導線材製造用前駆体（モノエレメント線材）の構成例を模式的に示した断面図である。
【図２】内部Ｓｎ法に適用される超電導線材製造用前駆体（モノエレメント線材）の他の構成例を模式的に示した断面図である。
【図３】内部Ｓｎ法に適用される超電導線材製造用前駆体（マルチエレメント線材）の構成例を模式的に示した断面図である。
【図４】内部Ｓｎ法に適用される超電導線材製造用前駆体（マルチエレメント線材）の他の構成例を模式的に示した断面図である。
【図５】ＭＪＲ法に適用される超電導線材製造用前駆体（モノエレメント線材）の構成例を模式的に示した断面図である。
【図６】ＭＪＲ法に適用される超電導線材製造用前駆体（マルチエレメント線材）の構成例を模式的に示した断面図である。
【図７】本発明の前駆体（マルチエレメント線材）を作製するときの一次複合線材（モノエレメント線材）の構成例を模式的に示した断面図である。
【図８】発明の前駆体（マルチエレメント線材）の構成例を模式的に示した断面図である。
【図９】本発明の前駆体（マルチエレメント線材）を作製するときの一次複合線材（モノエレメント線材）の他の構成例を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１ 超電導線材製造用前駆体（モノエレメント線材）
２ Ｎｂ基フィラメント
３ Ｓｎ基金属芯
４，５，５ａ，５ｂ，２１ Ｃｕマトリクス（Ｃｕ母材）
４ａ，４ｂ 安定化銅
６，６ａ 拡散障壁層
９，９ａ ロール状積層物
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 超電導線材製造用前駆体（マルチエレメント線材）
２０ａ，２０ｂ 一次複合線材
２６ Ｎｂシート
２７ Ｃｕシート
３０ Ｔｉシート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材を内部Ｓｎ法によって製造するための前駆体（超電導線材製造用前駆体）、およびその製造方法、並びにＮｂ3Ｓｎ超電導線材に関するものであり、殊に中磁場から高磁場発生用超電導マグネットの素材として有用なＮｂ3Ｓｎ超電導線材を、内部Ｓｎ法によって製造する為の前駆体等の技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超電導線材が実用化されている分野のうち、高分解能核磁気共鳴（ＮＭＲ）分析装置や核融合装置、加速器等に用いられる超電導マグネットについては、発生磁場が高いほど分解能が高まることから、超電導マグネットは近年ますます高磁場化の傾向にある。
【０００３】
高磁場発生用超電導マグネットに使用される超電導線材としては、Ｎｂ3Ｓｎ線材が実用化されており、このＮｂ3Ｓｎ超電導線材の製造には主にブロンズ法が採用されている。
【０００４】
このブロンズ法は、Ｃｕ−Ｓｎ基合金（ブロンズ）マトリクス中に、複数のＮｂまたはＮｂ基合金からなる芯材を埋設して複合線材が構成される。この複合線材を、押出し若しくは伸線加工等の縮径加工を施すことによって、上記芯材を細径化してフィラメント（以下、Ｎｂ基フィラメントと呼ぶ）とし、このＮｂ基フィラメントとブロンズからなる複合線材を複数束ねて線材群となし、その外周に安定化の為の銅（安定化銅）を配置した後、更に縮径加工する。引き続き、縮径加工後の上記線材群を６００℃以上、８００℃以下程度で熱処理（拡散熱処理）することにより、Ｎｂ基フィラメントとブロンズマトリクスの界面にＮｂ3Ｓｎ化合物層を生成する方法である。
【０００５】
しかしながら、この方法ではブロンズ中に固溶できるＳｎ濃度には限界があり（１５．８質量％以下）、生成されるＮｂ3Ｓｎ化合物層の厚さが薄く、また結晶性が劣化してしまい、臨界電流密度Ｊｃが高くないという欠点がある。
【０００６】
Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材を製造する方法としては、上記ブロンズ法の他に、内部Ｓｎ法も知られている。この内部Ｓｎ法では、ブロンズ法のような固溶限によるＳｎ濃度に限界がないのでＳｎ濃度をできるだけ高く設定でき、良質なＮｂ3Ｓｎ相が生成可能であるため、高磁場での高い臨界電流密度Ｊｃが得られるといわれている。
【０００７】
内部Ｓｎ法では、図１（Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材製造用前駆体の模式図）に示すように、ＣｕまたはＣｕ基合金（以下、「Ｃｕマトリクス」と呼ぶことがある）４の中央部に、ＳｎまたはＳｎ基合金からなる芯材（以下、「Ｓｎ基金属芯」と呼ぶことがある）３を埋設すると共に、Ｓｎ基金属芯３の周囲のＣｕマトリクス４中に、複数のＮｂまたはＮｂ基合金からなる芯材（即ち、「Ｎｂ基フィラメント」と呼ぶことがある）２を相互に接触しないように配置して前駆体（超電導線材製造用前駆体）１とする。
【０００８】
この前駆体に伸線加工等の縮径加工を施した後、熱処理（拡散熱処理）によってＳｎ基金属芯３中のＳｎを拡散させ、Ｎｂ基フィラメント２と反応させることによってＮｂ3Ｓｎを生成させる方法である（例えば、特許文献１）。
【０００９】
また上記のような前駆体１においては、図２に示すように、前記Ｎｂ基フィラメント２とＳｎ基金属芯３が配置された部分（以下、「超電導コア部」と呼ぶことがある）と、その外部の安定化銅層４ａの間に拡散障壁層６を配置した構成を採用するのが一般的である。この拡散障壁層６は、例えばＮｂ層またはＴａ層、或いはＮｂ層とＴａ層の２層からなり、拡散熱処理の際に超電導コア部内のＳｎ（Ｓｎ基金属芯３）が外部に拡散してしまうことを防止し、超電導コア部内でのＳｎの純度を高める作用を発揮するものである。
【００１０】
上記のような、超電導線材製造用前駆体を製造するには、下記の手順で行われる。まず、Ｎｂ基フィラメントをＣｕマトリスク管に挿入し、押出し加工や伸線加工等の縮径加工を施して複合体とし（通常、断面形状が六角形に形成される）、これを適当な長さに裁断する。そして、Ｃｕ製外筒を有し、拡散バリア層を設け或いは設けないビレット内に前記複合体を充填し、その中央部にＣｕマトリクス（Ｃｕ製中実ビレット）を配置して押出し等の縮径加工をした後、中央部のＣｕマトリクスを機械的に穿孔してパイプ状複合体を構成する。或いは、他の方法として、Ｃｕ外筒とＣｕ内筒で構成され、拡散障壁層６を有しまたは有さない中空ビレット内（外筒と内筒の間）に前記複合体を複数本充填してパイプ押出し等の縮径加工を施してパイプ状複合体を構成する。
【００１１】
そして、これらの方法によって作製されたパイプ状複合体の中央空隙部内に、Ｓｎ基金属芯を挿入して縮径加工して、前記図１、２に示したような前駆体（一次複合線材）が製造される。以下では、これらのものを、「モノエレメント線材」と呼ぶことがある。
【００１２】
上記のようにして構成された各前駆体（モノエレメント線材）は、拡散障壁層６を有するか或いは有さないＣｕマトリクス管内部に複数本束ねて充填され、更に縮径加工されて多芯型の超電導線材製造用前駆体（以下、「マルチエレメント線材」と呼ぶことがある）とされる。
【００１３】
図３、４は、マルチエレメント線材の構成例を示したものである。このうち図３は、前記図１に示した前駆体１（モノエレメント線材）を、拡散障壁層６ａを有するＣｕマトリクス５内に複数本束ねて埋設し、マルチエレメント線材１１としたものである。図４は、前記第２図に示した前駆体（モノエレメント線材）を、拡散障壁層を有さないＣｕマトリクス５内に複数本束ねて埋設してマルチエレメント前駆体１１ａとしたものである。
【００１４】
上記のような内部Ｓｎ法において、超電導線材の臨界電流密度Ｊｃを高くしようとすると、Ｎｂ基フィラメントの断面積を大きくする必要があり、その結果Ｎｂ基フィラメント同士の間隔が狭くなる。また、拡散障壁層はモノエレメント毎に配置した方が好ましいものとされる（前記図２、４）。
【００１５】
その場合、Ｎｂ3Ｓｎ相が生成する際（拡散熱処理時）に、体積膨張によってＮｂ基フィラメント同士の結合（ブリッジング）が発生したり、Ｎｂからなる拡散障壁層上にＮｂ3Ｓｎ相がリング状に形成されて、交流損失が大きくなるという問題がある。
【００１６】
交流損失は、超電導線材への電流や磁場が変動したときに発生するエネルギーの損失であるが、こうした交流損失を低減するためには、Ｎｂ基フィラメント同士の間隔を広くするか、Ｎｂ基フィラメントを同心円状に配置してＳｎ基金属芯を小さくすること等が考えられるが、これらの構成は臨界電流密度Ｊｃの低下につながるものである。高い臨界電流密度Ｊｃを実現しつつ交流損失を低減するための最も有効な手段としては、線径をできるだけ小さくしたモノエレメント線材を用いてマルチエレメント線材を構成するのが良いことが予想される。しかしながら、こうした構成を採用すると、より多くの加工を加える必要があり、加工中の断線等の問題が顕在化することになる。
【００１７】
通常の内部Ｓｎ法では、線材中央にＳｎ基金属芯を配置される関係上、中間焼鈍を行なわずにほとんど冷間でのみで縮径加工が行われることになる。線径をできるだけ小さくしたモノエレメント線材を実現するためには、できるだけ多くの加工を加える必要があるが、そうするとＮｂ基フィラメントが加工硬化して断線が発生することが多くなる。
【００１８】
できるだけ加工率を小さくして良好な超電導特性（高臨界電流密度Ｊｃ、低交流損失）を実現する技術として、例えば特許文献２のような技術も提案されている。この技術では、図５に示すように、中央に配置されるＳｎ基合金芯３の外周を、メッシュ状のＮｂ部材（以下、Ｎｂメッシュと呼ぶ）７とＣｕシート８を重ね巻き(以下、「ジェリーロール巻き」と呼ぶことがある)したロール状積層物９を配置し、更にその外周に拡散障壁層６ｂを配置し、これをＣｕパイプ１５内に挿入して縮径加工を施すことによってモノエレメント線材２０（超電導線材製造用前駆体）を得る。更に、このモノエレメント線材２０を複数本束ねてＣｕ製パイプ内に挿入して縮径加工することによって、図６に示すようなＣｕマトリクス２１内に複数のモノエレメント線材２０が埋設されたマルチエレメント線材１１ｂを得るものである。こうした方法は、ＭＪＲ法（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｊｅｌｌｙ Ｒｏｌｌ法）と呼ばれている。
【特許文献１】特開昭４９−１１４３８９号公報
【特許文献２】米国特許第４２６２４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
上記のようなＭＪＲ法では、Ｎｂメッシュを使用するものであるので、それだけ前駆体を製造するときの加工率を低くできるという利点がある。しかしながら、図５、６に示したような前駆体では、加工中にＣｕシートが部分的にＮｂメッシュの孔部分に入り込んだ状態となり、線材断面で見たときには、Ｎｂ部分は点在した状態となるので（前記図５参照）、Ｎｂ3Ｓｎ相の反応効率は、通常の内部Ｓｎ法に適用される前駆体（前記図１〜４）を用いたときと同等程度のものしか得られないという問題がある。
【００２０】
またこの方法では、特殊なＮｂメッシュを使用するものであるので、Ｎｂ基フィラメントを使用する場合と比べて高価になるばかりか、加工率を低くしても内部断線が発生しやすくという問題がある。しかも冷間での加工だけしか行われないので、ＮｂとＣｕとの密着性が悪く、こうしたことも断線発生の原因となる。また、高い臨界電流密度Ｊｃを実現するためには、エレメント内のＣｕ比率をできるだけ低くする必要があり、そのためにはメッシュの孔径をできるだけ小さくすることが有効であるが、メッシュの孔径を小さくするにも加工上限界があり、期待するほどの高い臨界電流密度Ｊｃが得られていないのが実情である。
【００２１】
本発明はこうした状況の下でなされたものであって、その目的は、臨界電流密度Ｊｃを良好に維持したまま交流損失をできるだけ低減することができ、ＮＭＲ分析装置等で用いる超電導マグネットへの用途適用を可能にできるＮｂ3Ｓｎ超電導線材、およびこうしたＮｂ3Ｓｎ超電導線材を製造するための前駆体の構成、並びにこうした前駆体を製造するための有用な方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成することのできた本発明の超電導線材製造用前駆体とは、内部Ｓｎ法によってＮｂ３Ｓｎ超電導線材を製造する際に用いる超電導線材製造用前駆体において、中央にＳｎまたはＳｎ基合金芯が配置されると共に、その周囲にＣｕまたはＣｕ基合金からなる層と、その外周に、ＮｂまたはＮｂ基合金シート（以下、「Ｎｂシート」で代表することがある）とＣｕまたはＣｕ基合金シート（以下、「Ｃｕシート」で代表することがある）を重ね巻きしたロール状積層物が配置され、更にその外周に安定化銅層を有する一次複合線材を、複数本束ねてＣｕまたはＣｕ基合金からなるパイプに挿入して縮径加工されたものであり、縮径加工後の最終形状におけるロール状積層物の平均厚さが６０μｍ以下となるように設定されたものである点に要旨を有するものである。
【００２３】
本発明のＮｂ3Ｓｎ超電導線材製造用前駆体においては、前記ＮｂまたはＮｂ基合金シートとＣｕまたはＣｕ基合金シートの厚さの比（ＮｂまたはＮｂ基合金シートの厚さ／ＣｕまたはＣｕ基合金シートの厚さ）が２．０〜５．０であることが好ましい。また中央に配置されることのあるＳｎ基合金芯は、Ｔｉを１．０〜５．０質量％の範囲で含むものであることが好ましい。
【００２４】
更に、（ａ）前記ロール状積層物の内側または外側に、ＮｂまたはＮｂ基合金シートのみを重ね合わせた領域を設け、その領域のシート間にＴｉシートを挟み込んで配置したものとすることや、（ｂ）前記一次複合線材のロール状積層物の外周に拡散障壁層を形成するか、または複数本束ねて挿入される一次複合線材とＣｕまたはＣｕ基合金からなるパイプの間に拡散障壁層を形成したものとすること、等も好ましい実施形態である。
【００２５】
上記のような超電導線材製造用前駆体を、拡散熱処理してＮｂ3Ｓｎ系超電導相を形成することによって、希望する良好な超電導特性（高臨界電流密度Ｊｃ、低交流損失）を発揮するＮｂ3Ｓｎ超電導線材が得られる。
【００２６】
上記のような超電導線材製造用前駆体を製造するに当たっては、前記一次複合線材におけるＳｎまたはＳｎ基合金芯を除いた部分について熱間押し出し加工を行い、その後、ＳｎまたはＳｎ基合金芯を中央部に挿入して冷間伸線し、この一次複合線材を複数本束ねてＣｕまたはＣｕ基合金からなるパイプに挿入して縮径加工するようにすれば良い。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、ＮｂシートとＣｕシートをジェリーロール巻きすると共に、このジェリーロール巻きしたロール状積層物をできるだけ小さくすることによって、臨界電流密度Ｊｃを良好に維持したまま交流損失をできるだけ低減することができる超電導線材を得ることのできるＮｂ3Ｓｎ超電導線材製造用前駆体が実現できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明者らは、上記目的を達成するために様々な角度から検討した。その結果、ＮｂシートとＣｕシートをジェリーロール巻きすると共に、ジェリーロール巻きしたロール状積層物の厚みをできるだけ小さく（具体的には、最終形状での平均厚さで６０μｍ以下）すれば、臨界電流密度Ｊｃを良好に維持したまま交流損失をできるだけ低減することができることを見出し、本発明を完成した。
【００２９】
内部Ｓｎ法による超電導線材の製造においては、前駆体の中央に配置されるＳｎ基金属芯中のＳｎが拡散することによって、Ｎｂ3Ｓｎ相が形成されるのであるが、Ｓｎの拡散は、ＮｂシートとＣｕシートをジェリーロール巻きしたロール状積層物中は進行しにくいものとなる、即ち、ロール状積層物中は、Ｓｎは、薄いが多層のＮｂ層を通して拡散する必要があり、Ｃｕ層のみを介して拡散する内部Ｓｎ法と比べると、反応効率が低下することが予想される。
【００３０】
上記ＭＪＲ法は、Ｎｂメッシュを使用することによって、反応効率を高めたものであるが、前述した別の不都合が生じることになる。しかしながら、本発明者らが検討したところによれば、ＮｂメッシュではないＮｂシートと、Ｃｕシートをジェリーロール巻きしたロール状積層物の平均厚さを、最終形状で６０μｍ以下となるように制御してやれば、Ｓｎの拡散がロール状積層物の全体に行き渡り、Ｎｂ3Ｓｎ相が十分に形成されたのである。ロール状積層物の平均厚さは、４０μｍ以下であることが好ましいが、この厚さをあまり薄くすることは加工面で限界があることから、１０μｍ以上であることが好ましい。尚、上記「平均厚さ」とは、ロール状積層物の厚さに変動が多少あっても平均してこの厚さを確保していればよいことを意味し、必ずしも全周に亘って６０μｍ以下を確保する必要はない。
【００３１】
本発明のＮｂ3Ｓｎ超電導線材製造用前駆体においては、前記ＮｂシートとＣｕシートの厚さの比（Ｎｂシートの厚さ／Ｃｕシートの厚さ）が２．０〜５．０であることが好ましい。この比の値が２．０未満では、Ｎｂ3Ｓｎ相の面積が少なくなり、臨界電流密度Ｊｃが低下することになる。また、ＣｕはＳｎの拡散を促進する作用を発揮するものであるが、上記比の値が５．０よりも大きくなると、ＣｕによるＳｎ拡散促進作用が低下し、十分な量のＮｂ3Ｓｎ相が形成されにくくなる。尚、この比の値は、好ましくは３．０以上、４．０以下とするのが良い。
【００３２】
ところで、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材では、Ｎｂ3Ｓｎ相内にＴｉを含有させることによって、高磁場での臨界電流密度Ｊｃが向上することが知られている。そのＴｉ添加方法として、本発明の前駆体においては、中央に配置されるＳｎ基金属芯３（Ｓｎ合金芯）にＴｉを含有させることも有効である。特に、本発明の前駆体のように、ロール状積層物の平均厚さを適切な範囲を設定したときには、Ｓｎ基金属芯３中のＴｉ含有量が１．０質量％以上含有させることによって、Ｔｉの添加効果が有効に発揮されることになる。しかしながら、Ｔｉ含有量が５．０質量％を超えると、逆に不純物が多くなってＮｂ3Ｓｎ相の化学量論組成がずれることになって臨界電流密度Ｊｃが低下することになる。
【００３３】
本発明の前駆体の構成を、図面によって説明する。図７は、本発明の前駆体（マルチエレメント線材）を作製するときの一次複合線材（モノエレメント線材）の構成例を模式的に示した断面図であり、その構成は前記図１に示した前駆体における超電導コア部をロール状積層物としたものである。
【００３４】
図７に示した構成では、Ｓｎ基金属芯３の周囲に、ＣｕまたはＣｕからなる層２５と、その外周にＮｂシート２６とＣｕシート２７をジェリーロール巻きしたロール状積層物９ａが配置され、その外周に安定化銅４ｂを有する構成となっている。こうした構成の一次複合線材２０ａ（モノエレメント線材）を縮径加工した後、複数束ねてＣｕまたはＣｕパイプ内に挿入して縮径加工することによって、図８に示すようなＣｕマトリスク５ｂ中に一次複合線材２０ａが複数本埋設されたマルチエレメント線材１１ｃ（本発明の超電導線材製造用前駆体）が得られる。
【００３５】
図７、８に示した前駆体は、以下のようにして製造されるが、ロール状積層物９ａを構成する以外の基本的な手順は前述した製造手順と同様である。まずＮｂシート２６とＣｕシート２７を重ね巻きしてロール積層物９ａとし、これを、Ｃｕ外筒を有するビレット内に充填し、ロール状積層物９ａの中央にＣｕ芯を配置して熱間押し出し加工した後、中心のＣｕ芯を機械的に穿孔してパイプ状複合物を形成する。または別の方法として、Ｃｕ外筒とＣｕ内筒を有する中空ビレット内に前記ロール状積層物９ａを充填して熱間押し出ししてパイプ状複合体を形成する。これらの方法で作製したパイプ状複合体の中央部に、Ｓｎ基金属芯３を挿入して冷間加工することによって、図７に示した前駆体（一次複合線材）が構成される。そして、この一次複合線材を、複数束ねてＣｕパイプ内に挿入して冷間伸線加工することによって、図８に示した多芯の前駆体が構成される。そして、図８に示した最終形状において、本発明の前駆体ではロール状積層物の平均厚さ６０μｍ以下となっているものである。
【００３６】
図９は、本発明の前駆体（マルチエレメント線材）を作製するときの一次複合線材（モノエレメント線材）の他の構成例を模式的に示した断面図であり、この構成はＮｂ3Ｓｎ相内にＴｉを添加させるための構成を示したものである。前述の如く、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材ではＮｂ3Ｓｎ相内にＴｉを含有させることによって、高磁場での臨界電流密度Ｊｃが向上することが知られており、そのＴｉの添加方法として中央に配置されるＳｎ基金属芯３にＴｉを含有させることも有効である。しかしながら、Ｓｎ−Ｔｉ系の化合物は硬く、縮径加工中の加工性を阻害する原因となる場合があり、Ｓｎ基金属芯３に含有させるＴｉの量にも限界がある。そこで、本発明の前駆体においては、Ｔｉの添加手段の他の例として、前記ロール状積層物９ａの内側または外側（図９は内側）に、Ｎｂシート２６のみを重ね合わせた領域を１周設け、その領域のＮｂシート２６，２６間にＴｉシート３０を挟み込んで配置して一次複合線材２０ｂ（モノエレメント線材）を構成したものである。こうした構成を採用することによって、加工性を阻害することなくＴｉを更に添加することができるものとなる。Ｔｉシート３０は、半周または部分的でも良いし、複数層とすることもできる。
【００３７】
こうした構成によってＴｉを添加するときには、その添加量は、Ｎｂシート２６に対して１．０〜２．０質量％となるようにすることが好ましい。Ｔｉ添加量が１．０質量％未満になると、Ｔｉ添加による効果が小さくなり、２．０質量％を超えると、Ｔｉが却って不純物的なものとなってＮｂ3Ｓｎ相の質の低下を招くことになる。
【００３８】
いずれの手順を採用するにしても、前記一次複合線材におけるＳｎまたはＳｎ基合金芯を除いた部分について熱間押し出し加工を行い、その後、ＳｎまたはＳｎ基合金芯を中央部に挿入して一次複合線材として冷間伸線し、この一次複合線材を複数本束ねてＣｕまたはＣｕ基合金からなるパイプに挿入して縮径加工することになる。
【００３９】
こうした構成では、Ｎｂの加工性を向上できるので、ロール状積層物の厚さを薄くすること（即ち、単芯線の大きさを小さくすること）が可能となり、従来の内部Ｓｎ法でのモノエレメント線材を小さくして交流損失を低減するのと同等以上の効果が発揮されることになる。また従来の内部Ｓｎ法では、エレメントの本数を増加させるように細く加工するには加工率をできるだけ上げる必要があり、そうすれば断線が発しやすくなるので、交流損失を低減するためにはＮｂに対するＣｕの比率を上げ、Ｎｂ芯同士の間隔を広げる必要があったが、本発明の前駆体ではその必要もなく、臨界電流密度Ｊｃを低下させることなく、交流損失を低減できることになる。
【００４０】
本発明の前駆体によれば、Ｎｂシート２６を使用することによって、Ｎｂの加工率が従来の内部Ｓｎ法と比べて低くすることができるだけでなく、またＭＪＲ法のようなＮｂメッシュを使用せず、しかも熱間加工によって加工することによってＮｂシート２６とＣｕシート２７との密着性を高めることができ、加工中の断線の発生率が格段と低減されることになる。
【００４１】
前記図７〜９に示した構成では、説明の便宜上、拡散障壁層を省略した構成を示したが、前記図２〜４に示した構成と同様に、一次複合線材におけるロール状積層物９ａの外周に拡散障壁層を形成するか、または複数本束ねて挿入される一次複合線材２０ａとＣｕまたはＣｕ基合金からなるパイプ（前記Ｃｕマトリクス５ｂ）の間に拡散障壁層を形成したものも、本発明の前駆体の構成として有用である。尚、このときの拡散障壁層の構成は、ＮｂまたはＮｂ基合金シートのみを重ね合わせたものが例示できる。
【００４２】
上記のような超電導線材製造用前駆体を用い、Ｎｂ3Ｓｎを生成させる拡散熱処理（通常６００℃以上、８００℃未満程度）をすることによって、良好な超電導特性（高臨界電流密度Ｊｃ、低交流損失）を発揮するＮｂ3Ｓｎ超電導線材を得ることができる。尚、上記熱処理の前に、１８０〜６００℃の温度範囲でＳｎをＣｕに拡散させる熱処理を行うのが良い。
【００４３】
本発明の前駆体では、その基本的な構成として、ＮｂまたはＮｂ基合金シートとＣｕまたはＣｕ基合金シートを重ね巻きしてロール状積層物を構成するものであるが、シートの素材として用いるＮｂ基合金またはＣｕ基合金としては、ＮｂやＣｕにＴａ，Ｈｆ，Ｚｒ等の元素を、加工性を阻害しない程度（１〜２質量％程度）で含有したものであっても良い。またＳｎ基金属芯として用いるＳｎ基合金としては、Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ等の元素を、加工性を阻害しない程度（５質量％程度以下）でＳｎに含有させたものを使用することができる。
【００４４】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００４５】
［実施例１］
Ｃｕ製外筒（外径：１４３ｍｍ、内径：１２７ｍｍ）およびＣｕ製内筒（外径：８０ｍｍ、内径：６１ｍｍ）からなるＣｕ中空ビレットを準備した。このＣｕ中空ビレットの前記Ｃｕ製外筒の内面側に、Ｎｂシート（厚さ：０．４ｍｍ）とＣｕシート（厚さ：０．１ｍｍ）を交互に重ね巻きして張り付け(この段階での厚さ１６ｍｍ)、その内側に前記Ｃｕ製内筒を配置して溶接を行い、中空ビレットを作製した。
【００４６】
こうして得られた中空ビレットを、熱間パイプ押出し加工した後、前記Ｃｕ製内筒内にＳｎ金属芯を挿入して伸線し、六角断面形状の一次複合線材（六角対辺：４．３ｍｍ）を作製した（前記図７参照）。
【００４７】
この複合線材を、５５本束ねてＣｕ製パイプ（外径：４５ｍｍ、内径：３７ｍｍ）内に挿入し、次いで伸線加工によって直径：１．２ｍｍまで伸線加工してマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）とした（前記図８参照）。
【００４８】
得られたマルチエレメント線材（外径：１．２ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、下記の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００４９】
［臨界電流密度Ｊｃの測定］
液体ヘリウム中（温度４．２Ｋ）で、１２Ｔ（テスラ）または１８Ｔの外部磁場の下、試料（超電導線材）に通電し、４端子法によって発生電圧を測定し、この値が０．１μＶ／ｃｍの電界が発生した電流値（臨界電流Ｉｃ）を測定し、この電流値を、線材の非Ｃｕ部当りの断面積で除して臨界電流密度Ｊｃを求めた。
【００５０】
［交流損失の測定］
ピックアップコイル法によって、液体ヘリウム中（温度４．２Ｋ）で±３Ｔ（テスラ）の振動磁場中で測定した。
【００５１】
［実施例２］
実施例１と同様にしてＣｕ中空ビレットを作製し、熱間でパイプ押出し加工した後、前記Ｃｕ製内筒内にＳｎ金属芯を挿入して更に伸線し、六角断面形状の一次複合線材（六角対辺：１．９ｍｍ）を作製した（前記図７参照）。
【００５２】
この一次複合線材を、２１１本束ねてＣｕ製パイプ（外径：４５ｍｍ、内径：３７ｍｍ）内に挿入し、次いで伸線加工によって直径：１．２ｍｍまで伸線加工してマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）とした（前記図８参照）。
【００５３】
得られたマルチエレメント線材（外径：１．２ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、実施例１と同様の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００５４】
［実施例３］
Ｃｕ製外筒（外径：１４３ｍｍ、内径：１２７ｍｍ）およびＣｕ製内筒（外径：８０ｍｍ、内径：６１ｍｍ）からなるＣｕ中空ビレットを準備した。このＣｕ中空ビレットの前記Ｃｕ製外筒の内面側に、Ｎｂシート（厚さ：０．４ｍｍ）とＣｕシート（厚さ：０．１ｍｍ）を交互に重ね巻きし、このロール状積層物の内側にＮｂシートが巻き余る部分を設け、Ｎｂシート間にＴｉシートを１周分差し込んだもの張り付け、その内側に前記Ｃｕ製内筒を配置して溶接を行い、中空ビレットを作製した。
【００５５】
こうして得られた中空ビレットを、熱間パイプ押出し加工した後、前記Ｃｕ製内筒内にＳｎ金属芯を挿入して伸線し、六角断面形状の一次複合線材（六角対辺：４．３ｍｍ）を作製した（前記図９参照）。
【００５６】
この一次複合線材を、５５本束ねてＣｕ製パイプ（外径：４５ｍｍ、内径：３７ｍｍ）内に挿入し、次いで伸線加工によって直径：１．２ｍｍまで伸線加工してマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）とした（前記図８参照）。
【００５７】
得られたマルチエレメント線材（外径：１．２ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、実施例１と同様の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００５８】
［実施例４］
実施例３と同様にしてＣｕ中空ビレットを作製し、熱間でパイプ押出し加工した後、前記Ｃｕ製内筒内にＳｎ金属芯を挿入して更に伸線し、六角断面形状の一次複合線材（六角対辺：１．９ｍｍ）を作製した（前記図７参照）。
【００５９】
この一次複合線材を、２１１本束ねてＣｕ製パイプ（外径：４５ｍｍ、内径：３７ｍｍ）内に挿入し、次いで伸線加工によって直径：１．２ｍｍまで伸線加工してマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）とした（前記図８参照）。
【００６０】
得られたマルチエレメント線材（外径：１．２ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、実施例１と同様の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００６１】
［実施例５］
Ｃｕ製外筒（外径：１４３ｍｍ、内径：１２７ｍｍ）およびＣｕ製内筒（外径：８０ｍｍ、内径：６１ｍｍ）からなるＣｕ中空ビレットを準備し、このＣｕ中空ビレットの前記Ｃｕ製外筒の内面側に、Ｎｂシート（厚さ：０．３ｍｍ）とＣｕシート（厚さ：０．０５ｍｍ）を交互に重ね巻きして張り付け、その内側に前記Ｃｕ製内筒を配置して溶接を行い、中空ビレットを作製した。
【００６２】
こうして得られた中空ビレットを、熱間パイプ押出し加工した後、前記Ｃｕ製内筒内にＳｎ金属芯を挿入して伸線し、六角断面形状の一次複合線材（六角対辺：４．３ｍｍ）を作製した（前記図７参照）。
【００６３】
この一次複合線材を、５５本束ねてＣｕ製パイプ（外径：４５ｍｍ、内径：３７ｍｍ）内に挿入し、次いで伸線加工によって直径：１．２ｍｍまで伸線加工してマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）とした（前記図８参照）。
【００６４】
得られたマルチエレメント線材（外径：１．２ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、実施例１と同様の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００６５】
［実施例６］
Ｃｕ製外筒（外径：１４３ｍｍ、内径：１２７ｍｍ）およびＣｕ製内筒（外径：８０ｍｍ、内径：６１ｍｍ）からなるＣｕ中空ビレットを準備し、このＣｕ中空ビレットの前記Ｃｕ製外筒の内面側に、Ｎｂシート（厚さ：０．２５ｍｍ）とＣｕシート（厚さ：０．０５ｍｍ）を交互に重ね巻きして張り付け、その内側に前記Ｃｕ製内筒を配置して溶接を行い、中空ビレットを作製した。
【００６６】
こうして得られた中空ビレットを、熱間パイプ押出し加工した後、前記Ｃｕ製内筒内にＳｎ金属芯を挿入して伸線し、六角断面形状の一次複合線材（六角対辺：４．３ｍｍ）を作製した（前記図７参照）。
【００６７】
この一次複合線材を、５５本束ねてＣｕ製パイプ（外径：４５ｍｍ、内径：３７ｍｍ）内に挿入し、次いで伸線加工によって直径：１．２ｍｍまで伸線加工してマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）とした（前記図８参照）。
【００６８】
得られた一次複合線材（外径：１．２ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、実施例１と同様の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００６９】
［実施例７］
Ｃｕ製外筒（外径：１４３ｍｍ、内径：１２７ｍｍ）およびＣｕ製内筒（外径：８０ｍｍ、内径：６１ｍｍ）からなるＣｕ中空ビレットを準備し、このＣｕ中空ビレットの前記Ｃｕ製外筒の内面側に、Ｎｂシート（厚さ：０．１ｍｍ）とＣｕシート（厚さ：０．０５ｍｍ）を交互に重ね巻きして張り付け、その内側に前記Ｃｕ製内筒を配置して溶接を行い、中空ビレットを作製した。
【００７０】
こうして得られた中空ビレットを、熱間パイプ押出し加工した後、前記Ｃｕ製内筒内にＳｎ金属芯を挿入して伸線し、六角断面形状の一次複合線材（六角対辺：４．３ｍｍ）を作製した（前記図７参照）。
【００７１】
このジェリーロール単芯線を、５５本束ねてＣｕ製パイプ（外径：４５ｍｍ、内径：３７ｍｍ）内に挿入し、次いで伸線加工によって直径：１．２ｍｍまで伸線加工してマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）とした（前記図８参照）。
【００７２】
得られたマルチエレメント線材（外径：１．２ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、実施例１と同様の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００７３】
［実施例８］
Ｃｕ製外筒（外径：１４３ｍｍ、内径：１２７ｍｍ）およびＣｕ製内筒（外径：８０ｍｍ、内径：６１ｍｍ）からなるＣｕ中空ビレットを準備し、このＣｕ中空ビレットの前記Ｃｕ製外筒の内面側に、Ｎｂシート（厚さ：０．２ｍｍ）とＣｕシート（厚さ：０．２ｍｍ）を交互に重ね巻きして張り付け、その内側に前記Ｃｕ製内筒を配置して溶接を行い、中空ビレットを作製した。
【００７４】
こうして得られた中空ビレットを、熱間パイプ押出し加工した後、前記Ｃｕ製内筒内にＳｎ金属芯を挿入して伸線し、六角断面形状の一次複合線材（六角対辺：４．３ｍｍ）を作製した（前記図７参照）。
【００７５】
この一次複合線材を、５５本束ねてＣｕ製パイプ（外径：４５ｍｍ、内径：３７ｍｍ）内に挿入し、次いで伸線加工によって直径：１．２ｍｍまで伸線加工してマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）とした（前記図８参照）。
【００７６】
得られたマルチエレメント線材（外径：１．２ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、実施例１と同様の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００７７】
［実施例９］
実施例１と同様にして，直径：１．６ｍｍのマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）とした（前記図８参照）。
【００７８】
得られたマルチエレメント線材（外径：１．６ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、実施例１と同様の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００７９】
［実施例１０］
Ｃｕ製外筒（外径：１４３ｍｍ、内径：１２７ｍｍ）およびＣｕ製内筒（外径：８０ｍｍ、内径：６１ｍｍ）からなるＣｕ中空ビレットを準備した。このＣｕ中空ビレットの前記Ｃｕ製外筒の内面側に、Ｎｂシート（厚さ：０．４ｍｍ）とＣｕシート（厚さ：０．１ｍｍ）を交互に重ね巻きして張り付け(この段階での厚さ１６ｍｍ)、その内側に前記Ｃｕ製内筒を配置して溶接を行い、中空ビレットを作製した。
【００８０】
こうして得られた中空ビレットを、熱間パイプ押出し加工した後、前記Ｃｕ製内筒内に、Ｔｉを２．０質量％含むＳｎ合金芯を挿入して伸線し、六角断面形状の一次複合線材（六角対辺：１．９ｍｍ）を作製した（前記図７参照）。
【００８１】
この複合線材を、２１１本束ねてＣｕ製パイプ（外径：４５ｍｍ、内径：３７ｍｍ）内に挿入し、次いで伸線加工によって直径：１．２ｍｍまで伸線加工してマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）とした（前記図８参照）。
【００８２】
得られたマルチエレメント線材（外径：１．２ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、実施例１と同様の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００８３】
［比較例１］
実施例１と同様にして作製した中空ビレットを、熱間パイプ押出し加工した後、前記Ｃｕ製内筒内にＳｎ金属芯を挿入して更に伸線し、六角断面形状の一次複合線材（六角対辺：７．１ｍｍ）を作製した（前記図７参照）。
【００８４】
この一次複合線材を、１９本束ねてＣｕ製パイプ（外径：４５ｍｍ、内径：３７ｍｍ）内に挿入し、次いで伸線加工によって直径：１．５ｍｍまで伸線加工してマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）とした（前記図８参照）。
【００８５】
得られたマルチエレメント線材（外径：１．５ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、実施例１と同様の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００８６】
［比較例２］
比較例１と同様にして，直径：１．２ｍｍのマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）とした（前記図８参照）。
【００８７】
得られたマルチエレメント線材（外径：１．２ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、実施例１と同様の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００８８】
［比較例３］
Ｃｕ製パイプ（外径：２１ｍｍ、内径１８ｍｍ）内に、外径：１７ｍｍのＮｂ−１質量％Ｔｉ合金芯を装入した後、縮径加工し六角断面形状のＣｕ／Ｎｂ−Ｔｉ複合線を作製した（六角対辺：４．３ｍｍ）。
【００８９】
Ｃｕ製外筒（外径：１４３ｍｍ、内径：１２７ｍｍ）およびＣｕ製内筒（外径：７０ｍｍ、内径：６１ｍｍ）からなるＣｕ中空ビレットの前記Ｃｕ製外筒の内面側に、Ｎｂからなる拡散障壁層（厚さ：５ｍｍ）を配置した後、前記Ｃｕ製内筒の周り（即ち、Ｃｕ製外筒とＣｕ製内筒の間の空隙）に、前記Ｃｕ／Ｎｂ−Ｔｉ複合線を３３６本束ねて挿入した。Ｃｕ／Ｎｂ−Ｔｉ複合線を挿入したＣｕ中空ビレットに蓋をして、真空引きした後、前記蓋を溶接した。
【００９０】
こうして得られた中空ビレットを、パイプ押出し加工およびパイプ抽伸加工した後、前記Ｃｕ製内筒内にＳｎ金属芯を挿入して更に伸線し、六角断面形状のモノエレメント線材（六角対辺：４．３ｍｍ）を作製した。
【００９１】
得られたモノエレメント線材を裁断した後、更に５５本束ねてＣｕ製パイプ（外径：４５ｍｍ、内径３７ｍｍ）内に装入して縮径加工を行い、外径：１．２ｍｍのマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）を作製した。
【００９２】
得られたマルトエレメント線材（外径：１．２ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、実施例１と同様の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００９３】
［比較例４］
Ｃｕ製パイプ（外径：４３ｍｍ、内径３７ｍｍ）内に、Ｓｎ金属芯にＮｂメッシュ（厚さ：０．２ｍｍ）とＣｕシート（厚さ：０．０５ｍｍ）を交互に重ね巻きしたものの外周のＮｂシートのみを重ね巻きして拡散障壁層としたものを装入して、縮径加工し六角断面形状のＭＪＲ法単芯線（六角対辺：４．３ｍｍ）を作製した。
【００９４】
これを５５本束ねて、Ｃｕ製パイプ（外径：４５ｍｍ、内径３７ｍｍ）内に挿入して、縮径加工を行い、外径：１．２ｍｍのマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）を作製した。
【００９５】
得られたマルトエレメント線材（外径：１．２ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、実施例１と同様の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００９６】
［比較例５］
実施例１０と同様にして作製した中空ビレットを、熱間パイプ押出し加工した後、前記Ｃｕ製内筒内に、Ｔｉを２．０質量％含むＳｎ合金芯を挿入して伸線し、六角断面形状の一次複合線材（六角対辺：７．１ｍｍ）を作製した（前記図７参照）。
【００９７】
この一次複合線材を、１９本束ねてＣｕ製パイプ（外径：４５ｍｍ、内径：３７ｍｍ）内に挿入し、次いで伸線加工によって直径：１．２ｍｍまで伸線加工してマルチエレメント線材（超電導線材製造用前駆体）とした（前記図８参照）。
【００９８】
得られたマルチエレメント線材（外径：１．２ｍｍのもの）を、４００℃×５０時間＋７００℃×１００時間の熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線材について、実施例１と同様の条件で臨界電流密度（Ｊｃ）および交流損失を測定した。
【００９９】
実施例１〜１０、および比較例１〜５で得られた超電導線材の超電導特性（臨界電流密度Ｊｃ、交流損失）を、製造条件（単芯本数、Ｎｂ／Ｔｉ厚み比、モノエレメント線材直径（ジェリーロール単芯直径）、ロール状積層物厚さ（ジェリーロール厚さ）および加工中の断線回数と共に、一括して下記表１に示す。尚、Ｎｂ／Ｔｉ厚み比、ジュエリーロール単芯直径およびジュエリーロール厚みは、最終形状（超電導線材前駆体）の段階で、断面の外周部および中央部のＳＥＭ観察写真画像に基づいて、各５本の単芯（合計１０本）を任意に選び、測定した平均値である。
【０１００】
【表１】
【０１０１】
この結果から明らかなように、本発明で規定する要件（および好ましい要件）を満足する実施例１〜１０のものでは、交流損失も低減されており、良好な臨界電流密度Ｊｃが実現できていることが分かる。これに対して、比較例１〜５のものは、本発明で規定する要件のいずかを欠くものであり、超電導特性のいずれかが劣化している。詳細には、比較例１、２、５のものでは、ジェリーロール厚さが６０μｍを超えるものであるので、臨界電密度Ｊｃおよび交流損失のいずれも劣化している。また、比較例３、４のものでは、交流損失も低減されており、良好な臨界電流密度Ｊｃが実現できているが、断線回数が多くなっている。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】内部Ｓｎ法に適用される超電導線材製造用前駆体（モノエレメント線材）の構成例を模式的に示した断面図である。
【図２】内部Ｓｎ法に適用される超電導線材製造用前駆体（モノエレメント線材）の他の構成例を模式的に示した断面図である。
【図３】内部Ｓｎ法に適用される超電導線材製造用前駆体（マルチエレメント線材）の構成例を模式的に示した断面図である。
【図４】内部Ｓｎ法に適用される超電導線材製造用前駆体（マルチエレメント線材）の他の構成例を模式的に示した断面図である。
【図５】ＭＪＲ法に適用される超電導線材製造用前駆体（モノエレメント線材）の構成例を模式的に示した断面図である。
【図６】ＭＪＲ法に適用される超電導線材製造用前駆体（マルチエレメント線材）の構成例を模式的に示した断面図である。
【図７】本発明の前駆体（マルチエレメント線材）を作製するときの一次複合線材（モノエレメント線材）の構成例を模式的に示した断面図である。
【図８】発明の前駆体（マルチエレメント線材）の構成例を模式的に示した断面図である。
【図９】本発明の前駆体（マルチエレメント線材）を作製するときの一次複合線材（モノエレメント線材）の他の構成例を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１ 超電導線材製造用前駆体（モノエレメント線材）
２ Ｎｂ基フィラメント
３ Ｓｎ基金属芯
４，５，５ａ，５ｂ，２１ Ｃｕマトリクス（Ｃｕ母材）
４ａ，４ｂ 安定化銅
６，６ａ 拡散障壁層
９，９ａ ロール状積層物
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 超電導線材製造用前駆体（マルチエレメント線材）
２０ａ，２０ｂ 一次複合線材
２６ Ｎｂシート
２７ Ｃｕシート
３０ Ｔｉシート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部Ｓｎ法によってＮｂ３Ｓｎ超電導線材を製造する際に用いる超電導線材製造用前駆体において、中央にＳｎまたはＳｎ基合金芯が配置されると共に、その周囲にＣｕまたはＣｕ基合金からなる層と、その外周に、ＮｂまたはＮｂ基合金シートとＣｕまたはＣｕ基合金シートを重ね巻きしたロール状積層物が配置され、更にその外周に安定化銅層を有する一次複合線材を、複数本束ねてＣｕまたはＣｕ基合金からなるパイプに挿入して縮径加工されたものであり、縮径加工後の最終形状におけるロール状積層物の平均厚さが６０μｍ以下となるように設定されたものであることを特徴とするＮｂ3Ｓｎ超電導線材製造用前駆体。
【請求項２】
前記ＮｂまたはＮｂ基合金シートとＣｕまたはＣｕ基合金シートの厚さの比（ＮｂまたはＮｂ基合金シートの厚さ／ＣｕまたはＣｕ基合金シートの厚さ）が２．０〜５．０である請求項１に記載のＮｂ3Ｓｎ超電導線材製造用前駆体。
【請求項３】
前記Ｓｎ基合金芯は、Ｔｉを１．０〜５．０質量％の範囲で含むものである請求項１または２に記載のＮｂ3Ｓｎ超電導線材製造用前駆体。
【請求項４】
前記ロール状積層物の内側または外側に、ＮｂまたはＮｂ基合金シートのみを重ね合わせた領域を設け、その領域のシート間にＴｉシートを挟み込んで配置したものである請求項１〜３のいずれかに記載のＮｂ3Ｓｎ超電導線材製造用前駆体。
【請求項５】
前記一次複合線材のロール状積層物の外周に拡散障壁層を形成するか、または複数本束ねて挿入される一次複合線材とＣｕまたはＣｕ基合金からなるパイプの間に拡散障壁層を形成したものである請求項１〜４のいずれかに記載のＮｂ3Ｓｎ超電導線材製造用前駆体。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の超電導線材製造用前駆体を、拡散熱処理してＮｂ3Ｓｎ系超電導相を形成したものであるＮｂ3Ｓｎ超電導線材。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の超電導線材製造用前駆体を製造するに当り、前記一次複合線材におけるＳｎまたはＳｎ基合金芯を除いた部分について熱間押し出し加工を行った後、ＳｎまたはＳｎ基合金芯を中央部に挿入して冷間伸線し、この一次複合線材を複数本束ねてＣｕまたはＣｕ基合金からなるパイプに挿入して縮径加工することを特徴とする超電導線材製造用前駆体の製造方法。
【請求項１】
内部Ｓｎ法によってＮｂ３Ｓｎ超電導線材を製造する際に用いる超電導線材製造用前駆体において、中央にＳｎまたはＳｎ基合金芯が配置されると共に、その周囲にＣｕまたはＣｕ基合金からなる層と、その外周に、ＮｂまたはＮｂ基合金シートとＣｕまたはＣｕ基合金シートを重ね巻きしたロール状積層物が配置され、更にその外周に安定化銅層を有する一次複合線材を、複数本束ねてＣｕまたはＣｕ基合金からなるパイプに挿入して縮径加工されたものであり、縮径加工後の最終形状におけるロール状積層物の平均厚さが６０μｍ以下となるように設定されたものであることを特徴とするＮｂ3Ｓｎ超電導線材製造用前駆体。
【請求項２】
前記ＮｂまたはＮｂ基合金シートとＣｕまたはＣｕ基合金シートの厚さの比（ＮｂまたはＮｂ基合金シートの厚さ／ＣｕまたはＣｕ基合金シートの厚さ）が２．０〜５．０である請求項１に記載のＮｂ3Ｓｎ超電導線材製造用前駆体。
【請求項３】
前記Ｓｎ基合金芯は、Ｔｉを１．０〜５．０質量％の範囲で含むものである請求項１または２に記載のＮｂ3Ｓｎ超電導線材製造用前駆体。
【請求項４】
前記ロール状積層物の内側または外側に、ＮｂまたはＮｂ基合金シートのみを重ね合わせた領域を設け、その領域のシート間にＴｉシートを挟み込んで配置したものである請求項１〜３のいずれかに記載のＮｂ3Ｓｎ超電導線材製造用前駆体。
【請求項５】
前記一次複合線材のロール状積層物の外周に拡散障壁層を形成するか、または複数本束ねて挿入される一次複合線材とＣｕまたはＣｕ基合金からなるパイプの間に拡散障壁層を形成したものである請求項１〜４のいずれかに記載のＮｂ3Ｓｎ超電導線材製造用前駆体。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の超電導線材製造用前駆体を、拡散熱処理してＮｂ3Ｓｎ系超電導相を形成したものであるＮｂ3Ｓｎ超電導線材。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の超電導線材製造用前駆体を製造するに当り、前記一次複合線材におけるＳｎまたはＳｎ基合金芯を除いた部分について熱間押し出し加工を行った後、ＳｎまたはＳｎ基合金芯を中央部に挿入して冷間伸線し、この一次複合線材を複数本束ねてＣｕまたはＣｕ基合金からなるパイプに挿入して縮径加工することを特徴とする超電導線材製造用前駆体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−２９４３７５（Ｐ２００７−２９４３７５Ａ）
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２６８６０（Ｐ２００６−２２６８６０）
【出願日】平成１８年８月２３日（２００６．８．２３）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月２３日（２００６．８．２３）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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