[发明专利]超导稳定化材料、超导线及超导线圈

说明书

本发明提供一种用于超导线的超导稳定化材料，其由铜材料构成，所述铜材料在总计3质量ppm以上且100质量ppm以下的范围内含有选自Ca、Sr、Ba及稀土元素中的一种或两种以上的添加元素，且剩余部分为Cu及不可避免杂质，除了气体成分的O、H、C、N及S以外的所述不可避免杂质的总浓度为5质量ppm以上且100质量ppm以下，所述超导稳定化材料的半软化点温度为200℃以下，维氏硬度为55Hv以上，剩余电阻比(RRR)为50以上且500以下。

技术领域

本发明涉及一种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2017年10月30日在日本申请的专利申请2017-209207号的优先权，在此援用其内容。

背景技术

超导线被使用于例如MRI(磁共振成像)、NMR(核磁共振)、粒子加速器、线性马达车及电力储存装置等的领域中。所述超导线具有在由Nb-Ti合金、Nb₃Sn等超导体构成的多条裸线中夹着超导稳定化材料并进行捆扎而成的多芯结构。也提供层叠有超导体与超导稳定化材料的带状超导线。为了进一步提高稳定性与安全性，还提供具备由纯铜构成的通道部件的超导线。

在上述的超导线中，在超导体的一部分中超导状态被破坏时，电阻局部大幅增加而超导体的温度上升，有可能使超导体整体成为临界温度以上而转变为常导状态。因此，设为如下结构：在超导线中，将铜等电阻比较低的超导稳定化材料配置成与超导体接触，当超导状态局部被破坏时，使流过超导体的电流暂时迂回至超导稳定化材料，在此期间将超导体冷却而恢复到超导状态。

这种超导线具有包含以Nb-Ti、Nb₃Sn合金为代表的超导体的裸线及由加工成与所述裸线接触的铜材料构成的超导稳定化材料，以包含多个超导体的裸线与超导稳定化材料成为一个结构体的方式实施加工。所述加工是通过包含挤出、轧制、拉丝、拉拔及扭曲的方法进行的。

在上述的超导稳定化材料中，为使电流高效率地迂回，要求极低温下的电阻充分低。作为表示极低温下的电阻的指标，广泛使用剩余电阻比(RRR)。该剩余电阻比(RRR)是常温(293K)下的电阻ρ_293K与液体氦温度(4.2K)下的电阻ρ_4.2K的比ρ_293K/ρ_4.2K，该剩余电阻比(RRR)越高，作为超导稳定化材料越发挥优异的性能。

作为具有高剩余电阻比(RRR)的铜材料，可举出将杂质元素降低至极限的纯度99.9999质量％以上的极高纯度铜(6NCu)等。

专利文献1中提出有规定了特定元素(Fe、P、Al、As、Sn及S)的含量的杂质浓度非常低的高纯度铜。

专利文献2中提出有在氧浓度低的高纯度铜中添加微量的Zr的Cu合金。

然而，在将杂质元素降低至极限的超高纯度铜中，为了将铜高纯度化，会使制造工艺变得非常复杂，存在导致制造成本大幅增加的问题。

专利文献1中，虽然将特定元素(Fe、P、Al、As、Sn及S)的含量限定为小于0.1ppm，但是将这些元素降低至小于0.1ppm并不容易，仍存在使制造工艺变复杂的问题。

专利文献2中，虽然规定有氧及Zr的含量，但是难以控制氧及Zr的含量，存在难以稳定地制造具有高剩余电阻比(RRR)的铜合金的问题。

专利文献3中，提供有如下技术：通过添加选自Ca、Sr、Ba及稀土元素中的一种或两种以上的添加元素，不需要将纯度提高到必要以上，而得到剩余电阻比(RRR)充分高的铜材料。

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

专利文献3：日本特开2016-125115号公报