超导稳定化材料、超导线及超导线圈制造技术

本发明专利技术涉及超导稳定化材料、超导线及超导线圈。本发明专利技术的超导稳定化材料用于超导线，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、La及Ce中的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 stabilizing materials, superconducting wires and superconducting coils

The invention relates to superconducting stabilizing materials, superconducting wires and superconducting coils. The superconducting stabilizing material of the present invention is used for superconducting wires. The superconducting stabilizing material consists of the following copper material. The copper material contains one or more additive elements selected from Ca, La and Ce in the range of more than 3 mass ppm and less than 400 mass ppm, and the remaining part is set to be Cu and inevitable impurities, and is not used as an additive. The total concentration of the unavoidable impurities outside the O, H, C, N, and S of the gas composition is set to be above 5 mass ppm and below 100 mass ppm.

【技术实现步骤摘要】
超导稳定化材料、超导线及超导线圈本申请是针对申请日为2015年12月24日、申请号为201580066342.6、专利技术名称为“超导稳定化材料、超导线及超导线圈”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种具备用于超导线的超导稳定化材料、具备该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2015-001509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传导状态。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，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，剩余电阻率(RRR)足够高的超导稳定化材料、具备该超导稳定化材料的超导线、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、La及Ce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稳定化材料用于超导线，其特征在于，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、La及Ce中的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。根据上述结构的超导稳定化材料，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、La及Ce中的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，由此能够使剩余电阻率(RRR)提高。并且，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稳定化材料中，优选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也具有使剩余电阻率(RRR)下降的作用。因此，如上所述规定这些元素的含量，由此能够可靠地使剩余电阻率(RRR)提高。并且，在本专利技术的第一方式所涉及的超导稳定化材料中，优选S、Se、Te的合计含量(X质量ppm)与选自Ca、La及Ce中的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。该情况下，S、Se、Te的合计含量(X质量ppm)与选自Ca、La及Ce中的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、La及Ce中的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稳定化材料中，优选存在包含选自Ca、La及Ce中的1种或2种以上的添加元素与选自S、Se、Te中的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、La及Ce中的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稳定化材料中，优选剩余电阻率(RRR)为250以上。该情况下，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，作为超导稳定化材料尤其优异。而且，本专利技术的第一方式所涉及的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。本专利技术的第二方式所涉及的超导线的特征在于，具备包括超导体的裸线及上述第一方式所涉及的超导稳定化材料。如上所述，在该结构的超导线中，具备具有较高的剩余电阻率(RRR)的超导稳定化材料，因此即使超导体的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可靠地迂回至超导稳定化材料，并能够抑制正常传导状态传播至整个超导体中。本专利技术的第三方式所涉及的超导线圈的特征在于，具有具备卷线部的结构，所述卷线部由上述第二方式所涉及的超导线卷绕在绕线管的周面而成。如上所述，在该结构的超导线圈中，使用具备具有较高的剩余电阻率(RRR)的超导稳定化材料的超导线，因此能够稳定地使用。根据本专利技术，能够提供一种制造工艺比较简单且能够廉价制造，剩余本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超导稳定化材料，其用于超导线，其特征在于，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La及Ce中的1种或2种的添加元素，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16.9质量ppm以上且100质量ppm以下。

【技术特征摘要】
2015.01.07 JP 2015-0015091.一种超导稳定化材料，其用于超导线，其特征在于，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La及Ce中的1种或2种的添加元素，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16.9质量ppm以上且100质量ppm以下。2.根据权利要求1所述的超导稳定化材料，其特征在于，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...

【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