超导线及超导线圈制造技术

本发明专利技术的超导线具备由超导体构成的裸线及与该裸线接触配置的超导稳定化材料，其中，所述超导稳定化材料由如下铜材料构成，所述铜材料以合计3质量ppm以上且400质量ppm以下的范围内含有选自Ca、Sr、Ba及稀土类元素的1种或2种以上的添加元素，剩余部分设为Cu及不可避免杂质，且除作为气体成分的O、H、C、N、S外的所述不可避免杂质的浓度的总计设为5质量ppm以上且100质量ppm以下。

Superconducting wire and superconducting coil

Super conducting wire of the invention has stabilized superconducting materials, consisting of super conductor configuration and the bare wire bare wire and contact the stabilization of the superconducting material is composed of the following copper material, the copper material to total more than 3 quality ppm and range of 400 mass ppm contains Ca, Sr, Ba selected from rare earth elements and 1 or more than 2 kinds of added elements, the remaining part is Cu and inevitable impurities, and in addition to concentration as the gas components O, H, C, N, S and the inevitable impurities total to more than 5 ppm and 100 ppm below the quality of quality.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超导线及超导线圈
本申请涉及一种具备由超导体构成的裸线及与该裸线接触配置的超导稳定化材料的超导线、及由该超导线构成的超导线圈。本申请主张基于2015年1月7日于日本申请的专利申请2015-001510号的优先权，并将其内容援用于此。
技术介绍
上述超导线在例如MRI、NMR、粒子加速器、磁悬浮列车、以及在电力储存装置等领域中使用。该超导线具有使超导稳定化材料介于由Nb-Ti合金、Nb3Sn等超导体构成的多个裸线之间并进行捆束的多芯结构。并且，还提供有层叠超导体与超导稳定化材料的带状的超导线。在此，在上述超导线中，在超导体的一部分中超导状态被打破的情况下，会导致电阻部分性地较大上升而超导体的温度上升，有可能使整个超导体成为临界温度以上而变为正常导电状态。因此，可以设为如下结构：在超导线中，配置成使铜等的电阻较低的超导稳定化材料与超导体接触，在超导状态部分性地被打破的情况下，预先使在超导体中流动的电流暂时地迂回至超导稳定化材料上，在此期间冷却超导体而恢复至超导状态。上述超导稳定化材料中，为了使电流有效地迂回，要求超低温下的电阻足够低。作为表示超低温下的电阻的指标，广泛使用剩余电阻率(RRR)。该剩余电阻率(RRR)为常温(293K)下的电阻ρ293K与液氦温度(4.2K)下的电阻ρ4.2K之比ρ293K/ρ4.2K，该剩余电阻率(RRR)越高，越会发挥作为超导稳定化材料优异的性能。因此，例如，在专利文献1、2中，提出有具有较高的剩余电阻率(RRR)的Cu材料。在专利文献1中，提出有规定特定的元素(Fe、P、Al、As、Sn及S)的含量的杂质浓度非常低的高纯度铜。并且，在专利文献2中，提出有在氧浓度较低的高纯度铜中微量添加Zr的Cu合金。专利文献1：日本特开2011-236484号公报专利文献2：日本特开平05-025565号公报已知在将杂质元素降低至极限的超高纯度铜中，剩余电阻率(RRR)会变得足够高。但是，为了使铜高纯度化，会使制造工艺变得非常复杂，存在导致制造成本大幅地上升的问题。在此，在专利文献1中，将特定的元素(Fe、P、Al、As、Sn及S)的含量限定为小于0.1ppm，但将这些元素降低至0.1ppm并不容易，还是存在制造工艺变得复杂的问题。并且，在专利文献2中，规定氧及Zr的含量，但控制氧及Zr的含量较难，存在稳定制造具有较高的剩余电阻率(RRR)的铜合金困难的问题。
技术实现思路
该专利技术是鉴于前述的情况而完成的，其目的在于，提供一种制造工艺比较简单且能够廉价制造，并具备剩余电阻率(RRR)足够高的超导稳定化材料，且能够稳定地使用的超导线及由该超导线构成的超导线圈。为了解决该课题，本专利技术人等进行深入研究的结果，得到了如下见解：确认到在不可避免杂质之中，S、Se、Te尤其对剩余电阻率(RRR)带来不良影响，在纯铜中微量添加Ca、Sr、Ba及稀土类元素(RE)而以化合物的形式固定S、Se、Te，由此能够制造具有较高的剩余电阻率(RRR)的超导稳定化材料。本专利技术是基于上述见解而完成的，本专利技术的第一方式所涉及的超导线具备由超导体构成的裸线及与该裸线接触配置的超导稳定化材料，其特征在于，所述超导稳定化材料由如下铜材料构成，所述铜材料以合计3质量ppm以上且400质量ppm以下的范围内含有选自Ca、Sr、Ba及稀土类元素的1种或2种以上的添加元素，剩余部分设为Cu及不可避免杂质，且除作为气体成分的O、H、C、N、S外的所述不可避免杂质的浓度的总计设为5质量ppm以上且100质量ppm以下。另外，在本专利技术中的稀土类元素(RE)是指，La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc、Y。根据上述结构的超导线，所述超导稳定化材料由如下铜材料构成，所述铜材料在除作为气体成分的O、H、C、N、S外的不可避免杂质的浓度的总计设为5质量ppm以上且100质量ppm以下的铜中，以合计3质量ppm以上且400质量ppm以下的范围内含有选自Ca、Sr、Ba及稀土类元素的1种或2种以上的添加元素，因此铜中的S、Se、Te以化合物的形式被固定，由此能够使所述超导稳定化材料的剩余电阻率(RRR)提高。并且，所述超导稳定化材料与由超导体构成的裸线电接触，由此即使在超导体的一部分中超导状态被打破的情况下，也能够使在超导体中流动的电流迂回至超导稳定化材料，能够抑制整个超导线变为正常导电状态。因此，能够稳定地使用超导线。并且，在所述超导稳定化材料中，使用除作为气体成分的O、H、C、N、S外的不可避免杂质的浓度的总计设为5质量ppm以上且100质量ppm以下的铜，因此无需过度地实现铜的高纯度化，制造工艺变得简易，并能够降低制造成本。在此，本专利技术的第一方式所涉及的超导线中，优选所述超导稳定化材料由如下铜材料构成，所述铜材料中作为所述不可避免杂质的Fe的含量设为10质量ppm以下、Ni的含量设为10质量ppm以下、As的含量设为5质量ppm以下、Ag的含量设为50质量ppm以下、Sn的含量设为4质量ppm以下、Sb的含量设为4质量ppm以下、Pb的含量设为6质量ppm以下、Bi的含量设为2质量ppm以下、P的含量设为3质量ppm以下。在不可避免杂质中，Fe、Ni、As、Ag、Sn、Sb、Pb、Bi、P这样的特定杂质的元素具有使剩余电阻率(RRR)下降的作用。因此，如上述规定这些元素的含量，由此能够可靠地使所述超导稳定化材料的剩余电阻率(RRR)提高。并且，在本专利技术的第一方式所涉及的超导线中，优选所述超导稳定化材料由S、Se、Te的合计含量(X质量ppm)与选自Ca、Sr、Ba及稀土类元素的1种或2种以上的添加元素的合计含量(Y质量ppm)之比Y/X设在0.5≤Y/X≤100的范围内的所述铜材料构成。该情况下，S、Se、Te的合计含量(X质量ppm)与选自Ca、Sr、Ba及稀土类元素的1种或2种以上的添加元素的合计含量(Y质量ppm)之比Y/X设在上述范围内，因此能够将铜中的S、Se、Te作为与选自Ca、Sr、Ba及稀土类元素的1种或2种以上的添加元素的化合物而可靠地固定，且能够可靠地抑制S、Se、Te引起的剩余电阻率(RRR)的下降。而且，在本专利技术的第一方式所涉及的超导线中，优选所述超导稳定化材料由所述铜材料构成，并且所述铜材料中存在包含选自Ca、Sr、Ba及稀土类元素的1种或2种以上的添加元素与选自S、Se、Te的1种或2种以上的元素的化合物。该情况下，在铜中存在的S、Se、Te通过与选自Ca、Sr、Ba及稀土类元素的1种或2种以上的添加元素生成化合物而可靠地得到固定，且能够可靠地抑制S、Se、Te引起的剩余电阻率(RRR)的下降。并且，在本专利技术的第一方式所涉及的超导线中，优选所述超导稳定化材料中，剩余电阻率(RRR)为250以上。该情况下，所述超导稳定化材料的剩余电阻率(RRR)较高为250以上，因此超低温下的电阻值足够低，当超导体的超导状态被打破时，能够使电流充分迂回，并能够抑制正常导电状态传播至整个超导体中。而且，本专利技术的第一方式所涉及的超导线中，所述超导稳定化材料优选通过连续铸造轧制法制造。该情况下，连续实施铸造与轧制，因此生产效率高，且能够获得长条状的超导稳定化材料。本专利技术的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超导线，其具备由超导体构成的裸线及与该裸线接触配置的超导稳定化材料，其特征在于，所述超导稳定化材料由如下铜材料构成，所述铜材料以合计3质量ppm以上且400质量ppm以下的范围内含有选自Ca、Sr、Ba及稀土类元素的1种或2种以上的添加元素，剩余部分设为Cu及不可避免杂质，且除作为气体成分的O、H、C、N、S外的所述不可避免杂质的浓度的总计设为5质量ppm以上且100质量ppm以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.07 JP 2015-0015101.一种超导线，其具备由超导体构成的裸线及与该裸线接触配置的超导稳定化材料，其特征在于，所述超导稳定化材料由如下铜材料构成，所述铜材料以合计3质量ppm以上且400质量ppm以下的范围内含有选自Ca、Sr、Ba及稀土类元素的1种或2种以上的添加元素，剩余部分设为Cu及不可避免杂质，且除作为气体成分的O、H、C、N、S外的所述不可避免杂质的浓度的总计设为5质量ppm以上且100质量ppm以下。2.根据权利要求1所述的超导线，其特征在于，所述超导稳定化材料由如下铜材料构成，所述铜材料中作为所述不可避免杂质的Fe的含量设为10质量ppm以下、Ni的含量设为10质量ppm以下、As的含量设为5质量ppm以下、Ag的含量设为50质量ppm以下、Sn的含量设为4质量ppm以下、Sb的含量设为4质量ppm以下、Pb的含量设为6质量ppm以下、Bi的含量设...

【专利技术属性】
技术研发人员：福冈航世，伊藤优树，牧一诚，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP