具体实施方式

以下，一边参照附图，一边对于本发明的前驱体、前驱体的制造方法和超导线材的实施方式详细说明。

图1的前驱体1是由内锡法进行的Nb₃Sn超导线材制造中所用的热处理前的超导线材前驱体，在横剖视下，截面区域形成为大致圆形。该前驱体1是具备如下的复合管的拉丝加工品：复合线材群；以包围该复合线材群的方式配设，防止锡透过的筒状的阻挡层；被覆该筒状的阻挡层的外周面的筒状的保护层。在此，所谓复合管的拉丝加工品，表示通过拉丝加工使复合管在半径方向上缩径的状态的成形品，意思是在拉丝加工的前后，缩径以外的配置结构的变化小。

[复合管]

拉丝加工前的复合管，在横剖视下，截面区域的形状形成为大致圆形，具有在筒状的保护层的内周面筒状地配设有阻挡层的筒状体的内侧插入有复合线材群的结构。还有，作为阻挡层的材质，例如可采用铌、钛，但是，从在阻挡层的内周面也能够生成Nb₃Sn的观点出发，优选铌。

＜复合线材群＞

复合线材群具备：多个锡线材，其具有锡制或锡合金制的锡芯材和包围该锡芯材的铜基；多个铌线材，其具有铌制或铌合金制的多个铌芯材和包围这些铌芯材的铜基，并以包围上述锡线材的方式配设。锡线材和铌线材，在横剖视下，截面区域的形状分别形成为大致正六边形，空间上基本无间隙地组合。具体来说，在1个铌线材的6面交替邻接铌线材和锡线材各3个，在1个锡线材的6面分别邻接铌线材各1个，如此组合锡线材和铌线材，铌线材的铜基和锡线材的铜基相互抵接。

复合线材群中的锡线材，经由上述这样的锡线材和铌线材的组合而规则性地定位。具体来说，在复合管的横剖视下，多个锡线材的截面区域的重心以大致平面点阵状(近三角点阵状)定位。另外，在复合管的横剖视下，锡线材的截面区域的重心与锡芯材的截面区域的重心大致一致。

复合线材群含有钛(Ti)。该钛也能够在锡线材和铌线材中均质地含有，但优选使锡芯材含有。换言之，优选使锡芯材为锡和钛的合金制。通过使锡芯材中含有钛，可促进锡的扩散，提高临界电流密度。

作为钛相对于复合线材群整体的含量的下限为0.38质量％，更优选为0.4质量％。另一方面，作为上述钛的含量的上限为0.55质量％，更优选为0.5质量％。若上述钛的含量低于上述下限，则所得到的超导线材的来自钛的临界电流密度提高效果有可能无法充分取得。反之，若上述钛的含量高于上述上限，则Nb₃Sn的生成受到阻碍，得到的超导线材的超导特性有可能降低。

使用锡和钛的合金制的锡芯材进行钛向复合线材群的含有时，上述合金制的锡芯材的钛含量，可以以使钛相对于复合线材群总体的含量达到预期值的方式决定。具体来说，作为上述合金制的锡芯材的钛含量，估选为1质量％以上且2质量％以下。

[前驱体的制造方法]

本发明的前驱体的制造方法，用于基于内锡法的Nb₃Sn超导线材的制造中所用的前驱体1的制造。该前驱体的制造方法中，具有准备复合管的准备工序，和对于复合管进行拉丝的拉丝工序。

＜准备工序＞

准备工序，是准备上述的复合管的工序，在准备工序中，准备复合管，所述复合管具备：复合线材群；以包围该复合线材群的方式配设，防止锡透过的筒状的阻挡层；被覆该筒状的阻挡层的外周面的筒状的保护层。

准备的复合管的复合线材群，如上述，具备：多个锡线材，其具有锡制或锡合金制的一个或多个锡芯材和包围该锡芯材的铜基；多个铌线材，其具有铌制或铌合金制的多个铌芯材和包围这些铌芯材的铜基，并以包围上述锡线材的方式配设。

另外，上述复合线材群，如上述，含有钛，其含量为0.38质量％以上且0.55质量％以下。

＜拉丝工序＞

拉丝工序，是对于准备工序中准备的复合管进行拉丝而得到该前驱体1的工序，在拉丝工序中，通过拉丝加工使复合管在半径方向上缩径。作为此拉丝加工，能够采用使用了模具的公知的加工步骤。

拉丝加工后的复合管(该前驱体1)，与拉丝加工前的复合管相比较，缩径以外的配置构造的变化小。因此，该前驱体1，在来自多个铌线材的铌线状体2和来自多个锡线材的锡线状体3中，维持着本来的多个铌线材和多个锡线材的缩径以外的配置构造。换言之，在拉丝工序后的复合管的横剖视下，来自多个锡线材的锡线状体3的截面区域的重心与多个锡线材的配置对应，以大致平面点阵状(近三角点阵状)定位。

另外，在拉丝工序中，通过缩径调整来自多个锡线材的锡线状体3的配置构造。具体来说，在拉丝工序中，使形成平面点阵的单位点阵的重心与处于该单位点阵的阵点的锡线状体3的截面区域的重心之间的平均距离W，调整为热处理中适合锡扩散的值，如此进行复合管的拉丝。在此，所谓平均距离W，表示在任意的5个单位点阵中，取得从各阵点至重心的距离，将其进行平均得到的值。

还有，上述的前驱体1的情况下，锡线状体3的截面区域的形状近似于正六边形，单位点阵的形状近似于正三角形，因此，作为锡线状体3的截面区域和单位点阵的提取方法，例如能够采用使用了显微镜照片图像的形状匹配等的公知的方法。

作为上述平均距离W的下限为30μm，优选为33μm，更优选为35μm。另一方面，作为上述平均距离W的上限为50μm，更优选为47μm，进一步优选为45μm。若上述平均距离W低于上述下限，则拉丝加工本身有可能困难，以及拉丝加工的成本有可能增大。反之，若上述平均距离W高于上述上限，则从锡线状体3至形成平面点阵的单位点阵的重心的锡的扩散量不足，在单位点阵的重心的粗大的Nb₃Sn的晶粒的生成有可能得不到抑制。

[前驱体]

该前驱体1是上述的复合管的拉丝加工品，因此，继承着拉丝前的复合管的缩径以外的配置构造。具体来说，该前驱体1具备来自多个铌线材的多个铌线状体2、和来自多个锡线材的多个锡线状体3，成为相对于1个锡线状体3有6个铌线状体2相邻接的构造。另外，该前驱体1具备：以包围多个铌线状体2和多个锡线状体3的方式配设，防止锡透过的筒状的阻挡层4；被覆该筒状的阻挡层4的外周面的筒状的保护层5。还有，图1中该前驱体1以在筒状的阻挡层4的内周面侧具有间隙的方式被表现，但图1是用于使该前驱体1的构造易于理解的示意性的剖视图，实际上经过该前驱体1制造时的拉丝加工，该间隙已被封闭。

＜铌线状体＞

铌线状体2，来自于拉丝加工前的铌线材，由铜基2a和被铜基2a包围的铌制或铌合金制的多个铌芯体2b形成。多个铌芯体2b，可以各自以被铜基2a隔离的状态配设，数量和配置没有特别限定。

＜锡线状体＞

锡线状体3，来自于拉丝加工前的锡线材，由铜基3a和被铜基3a包围的锡制或锡合金制的锡芯体3b形成。还有，不限定1个锡线状体3具有1个锡芯体3b，也可以1个锡线状体3具有多个锡芯体3b。

铌线状体2和锡线状体3，在横剖视下，截面区域的形状形成为近正六边形，在空间上大致无间隙地组合。另外，如图1所示，在1个铌线状体2的6面交替邻接铌线状体2和锡线状体3各3个，在1个锡线状体3的6面分别邻接有铌线状体2各1个，铌线状体2的铜基2a和锡线状体3的铜基3a相互抵接或接合。

锡线状体3，通过上述这样的铌线状体2和锡线状体3的组合而被规则性地定位。具体来说，在该前驱体1的横剖视下，多个锡线状体3的截面区域的重心以大致平面点阵状(近三角点阵状)定位。另外在该前驱体1的横剖视下，锡线状体3的截面区域的重心与锡芯体3b的截面区域的重心大体一致。

形成该平面点阵的单位点阵的重心与处于该单位点阵的阵点的锡线状体3的截面区域的重心之间的平均距离W，调整为热处理中适合锡扩散的值。即，作为上述平均距离W的下限为30μm，更优选为33μm，进一步优选为35μm。另一方面，作为上述平均距离W的上限为50μm，更优选为47μm，进一步优选为45μm。若上述平均距离W低于上述下限，则拉丝加工有可能困难，以及拉丝加工的成本有可能增大。反之，若上述平均距离W高于上述上限，则从锡线状体3至形成平面点阵的单位点阵的重心的锡的扩散量有可能不足，在单位点阵的重心的粗大的Nb₃Sn的结晶粒的生成有可能无法得到抑制。

＜阻挡层＞

阻挡层4，是在内锡法的热处理中，防止从锡线状体3扩散的锡透过到外部的层，以包围多个铌线状体2和多个锡线状体3的方式形成为筒状。作为阻挡层4的材质，例如可采用铌、钛，但是，从在阻挡层4的内周面也能够生成Nb₃Sn这一观点出发，优选铌。

＜保护层＞

保护层5，是保护该前驱体1的铜制的稳定化材料，以被覆筒状的阻挡层4的外周面的方式形成为筒状。

[超导线材]

图2的超导线材10，是Nb₃Sn超导线材，在横剖视下，截面区域形成为大致圆形。该超导线材10，能够由上述的复合管的拉丝加工品即前驱体1通过内锡法制造。这种情况下，该超导线材10，继承着拉丝前的复合管的缩径以外的配置构造。具体来说，该超导线材10具备：来自复合线材群的复合线状体11；以包围该复合线状体11的方式配设，防止锡的透过的筒状的阻挡层14；被覆该筒状的阻挡层14的外周面的筒状的保护层15。还有，图2中，超导线材10以在筒状的阻挡层14的内周面侧具有间隙的方式被表现，但图2是用于使超导线材10的构造易于理解的示意性的剖面图，实际上该间隙已被封闭。以后，以利用前驱体1通过内锡法制造的情况为例说明，但该超导线材10也可以由其他的方法制造。

另外，该超导线材10，在对于上述的前驱体1实施基于内锡法的热处理时，前驱体1的锡线状体3中包含的锡扩散，铌线状体2中包含的铌与锡反应而成为Nb₃Sn。换言之，该超导线材10的复合线状体11含有Nb₃Sn。

＜复合线状体＞

该超导线材10具备：具有沿纵长方向的多个空孔X，至少含有Nb₃Sn和铜的复合线状体11。复合线状体11，由来自多个铌线状体2的多个铌线状体12，和来自多个锡线状体3的多个锡线状体13形成，相对于1个锡线状体13，有6个铌线状体12邻接。但是，多个铌线状体12和多个锡线状体13浑然一体而融合，复合线状体11成为铌线状体12和锡线状体13的边界难以识別，以及Nb₃Sn和铜难以明确区别的构造。

另外，复合线状体11含有钛。如上述在前驱体1，在拉丝加工前的复合管的复合线材群之中，钛可以包含在锡芯材中，但即使像这样在锡芯材中包含有钛的情况下，在实施前驱体1的热处理时，钛仍与锡一起扩散，被导入Nb₃Sn内。如此在复合线状体11中也会使Nb₃Sn内含有钛，能够通过上部临界磁场的提高，而使高磁场下的临界电流密度提高。还有，所谓“高磁场”，是指例如15T(特斯拉)以上的磁场。

作为复合线状体11的钛含量的下限为0.38质量％，更优选为0.4质量％。另一方面，作为上述钛的含量的上限为0.55质量％，更优选为0.5质量％。若上述钛的含量低于上述下限，则有可能无法充分获得来自该超导线材10的钛的临界电流密度提高效果。反之，若上述钛的含量高于上述上限，则Nb₃Sn的生成受到阻碍，该超导线材10的超导特性有可能降低。

＜空孔＞

空孔X，是来自前驱体1的锡线状体3的空孔。如上述，在内锡法的热处理中，大部分的锡从前驱体1的锡线状体3扩散。因此，基于图1的锡线状体3的锡芯体3b的配置，在锡线状体13内会形成空孔X。但是，如上述，因为铌线状体12和锡线状体13浑然一体，所以实际上，如图2所示，可观察到复合线状体11具有沿着纵长方向的多个空孔X。

还有，前驱体1的锡芯体3b所包含的锡的一部分未扩散而残留时，如图2所示，在空孔X的内周面形成有锡附着层13a。

空孔X，基于前驱体1的铌线状体2和锡线状体3的配置而被规则性地配设。具体来说，在该超导线材10的横剖视下，多个空孔X的截面区域的重心以大致平面点阵状(近三角点阵状)定位。

形成该平面点阵的单位点阵的重心与处于该单位点阵的阵点的空孔X的截面区域的重心之间的平均距离W，调整为热处理中适合锡扩散的值。即，作为上述平均距离W的下限优选为30μm，更优选为33μm，进一步优选为35μm。另一方面，作为上述平均距离W的上限优选为50μm，更优选为47μm，进一步优选为45μm。若上述平均距离W低于上述下限，则用于制造该超导线材10的前驱体1本身在制造时，拉丝加工有可能困难，以及拉丝加工的成本有可能增大。反之，若上述平均距离W高于上述上限，则从热处理前的前驱体1的锡线状体3至形成平面点阵的单位点阵的重心的锡的扩散量不足，该超导线材10在单位点阵的重心有可能具有粗大的Nb₃Sn的晶粒。

＜优点＞

该前驱体1，在横剖视下，使来自多个锡线材的锡线状体3的截面区域的重心以大致平面点阵状定位，使形成该平面点阵的单位点阵的重心与处于该单位点阵的阵点的锡线状体3的截面区域的重心之间的平均距离为30μm以上且50μm以下。复合管的复合线材群，因为是使锡线材的周围邻接多个铌线材的构造，所以作为复合管的拉丝加工品的该前驱体1，在距锡线状体3为50μm以下的范围内，定位来自铌线材的铌线状体2，在内锡法的热处理中，可以使足够量的锡扩散至铌线状体2的各个角落。换言之，该前驱体1能够防止远离锡线状体3的位置上的锡的扩散量不足，促进作为磁通钉扎点的微细等轴晶的Nb₃Sn的晶粒的生成，抑制磁通钉扎力小的粗大的Nb₃Sn的晶粒的生成，因此可以得到临界电流密度高的超导线材10。另外，该前驱体1，在复合线材群中含有钛，其含量在上述范围内，因此能够一边抑制所得到的超导线材的Nb₃Sn的生成量的降低，一边提高特别是高磁场下的临界电流密度。

另外，该超导线材10，在横剖视下，使来自锡的多个空孔X的截面区域的重心以大致平面点阵状定位，形成该平面点阵的单位点阵的重心与处于该单位点阵的阵点的空孔X的截面区域的重心之间的平均距离为30μm以上且50μm以下，因此制造时通过内锡法的热处理，能够使充分量的锡扩散至复合线状体11内的各个角落。换言之，该超导线材10，因为防止了远离锡的位置上的锡的扩散量不足，抑制粗大的Nb₃Sn的晶粒生成，所以显示出高临界电流密度。另外，该超导线材10，在复合线状体11中含有钛，其含量为0.38质量％以上且0.55质量％以下，因此Nb₃Sn量多，另外特别是高磁场下的临界电流密度高。

[其他的实施方式]

用于本发明的超导线材的制造的前驱体，前驱体的制造方法及超导线材，不受上述实施方式限定。

在上述实施方式中，对于前驱体，在横剖视下，具备截面区域的形状为大致正六边形的铌线状体和锡线状体这一情况进行了说明，但铌线状体和锡线状体的横剖视下的截面区域的形状，不限定为大致正六边形，例如也可以是大致正三角形或大致正方形。另外基于前驱体的构造，超导线材，在横剖视下，也可以使多个空孔的截面区域的重心以大致正六角点阵状或大致正方点阵状定位。

【实施例】

以下，通过实施例更详细地说明本发明，但本发明不受这些实施例限定。

[实施例1]

＜复合管的准备＞

首先，将铌制的芯材插入铜管内，通过拉丝加工制作横截面为正六边形的铌单芯线。铌单芯线的横截面的正六边形的对边间的长度为3.8mm。将制作的铌单芯线切断成许多根，使583根铌单芯线组合而插入铜管内，通过拉丝加工制作横截面为正六边形的铌线材。铌线材的横截面的正六边形的对边间的长度为3.5mm。

接着，将锡－钛合金制的芯材(钛含量：1.8质量％)插入铜管内，通过拉丝加工制作横截面为正六边形的锡线材。锡线材的横截面的正六边形的对边间的长度为3.5mm。还有，锡－钛合金制的芯材的钛含量，是制造的超导线材的复合线状体中的钛含量达到0.55质量％的量。

将得到的铌线材和锡线材切断成许多根，使84根铌线材和37根锡线材以横截面呈大致圆形的方式组合而作为复合线材群。该组合中，使锡线材的全部6面与铌线材邻接，使铌线材的6面交替邻接锡线材和铌线材各3个。

将铌制的片材沿铜管的内周面插入一卷，在铜管内的片材更内侧插入复合线材群，使之成为复合管。

＜前驱体和超导线材＞

使得到的复合管通过拉丝加工一体化，再进行拉丝加工而制造前驱体。还有，拉丝加工后的前驱体的截面形状和尺寸，由复合管的构成决定。实施例1中，复合管以上述方式构成，因此拉丝加工后，来自多个锡线材的锡线状体的截面区域的重心以大致三角点阵状定位。另外，在横截面中，形成平面点阵的单位点阵的重心与处于该单位点阵的阵点的锡线状体的截面区域的截面的重心之间的平均距离W为48μm，所制造的前驱体的线径为0.6mm。还有，来自多个锡线材的锡线状体的截面区域的重心以大致三角点阵状定位，这通过切断所制造的前驱体，用显微镜观察横截面进行了确认。

另外，对于得到的前驱体进行内锡法的多段热处理，制造实施例1的超导线材。对于该超导线材，在温度4.2K，外部磁场16T的条件下，测量从总截面积中除去铜的截面区域的面积的非铜部的非铜部临界电流密度。测量结果显示在表1中。

[实施例2]

作为锡－钛合金制的芯材，使用钛含量为1.5质量％的材料。还有，锡－钛合金制的芯材的钛含量，是所制造的超导线材的复合线状体中的钛含量达到0.44质量％的量。

另外，铌线材和锡线材的横截面的正六边形的对边间的长度为2.3mm，复合管的拉丝加工后的上述重心间的平均距离W为32μm，使制造的前驱体的线径为0.8mm。

除上述以外均与实施例1同样地制造实施例2的超导线材。该实施例2的非铜部临界电流密度的测量结果显示在表1中。

[实施例3]

作为锡－钛合金制的芯材，使用钛含量为1.2质量％的材料。还有，锡－钛合金制的芯材的钛含量，是所制造的超导线材的复合线状体中的钛含量达到0.38质量％的量。

除上述以外均与实施例2同样地制造实施例3的超导线材。该实施例3的非铜部临界电流密度的测量结果显示在表1中。

[比较例1]

使复合管的拉丝加工后的上述重心间的平均距离W为60μm，制造的前驱体的线径为0.8mm，除此以外，均与实施例1同样地制造比较例1的超导线材。该比较例1的非铜部临界电流密度的测量结果显示在表1中。

【表1】

如表1所示，实施例1～3的非铜部临界电流密度，是1000A/mm²以上，大于比较例1。

另外，若切断实施例1～3和比较例1的超导线材，用显微镜观察横截面，则在实施例1～3中，Nb₃Sn的结晶组织是等轴晶，相对于此，比较例1中，在作为单位点阵的三角点阵的中央附近，可确认到Nb₃Sn的结晶组织包含粗大的晶粒。

根据以上的结果，可以说通过使横剖视下来自锡的多个空孔的截面区域的重心以大致平面点阵状定位，使形成该平面点阵的单位点阵的重心与处于该单位点阵的阵点的空孔的截面区域的重心之间的平均距离为30μm以上且50μm以下，并且使复合线状体中含有0.38质量％以上且0.55质量％以下的Ti，由此超导线材的临界电流密度提高。

【产业上的可利用性】

本发明能够提供可以得到临界电流密度高的超导线材的超导线材的制造所用的前驱体，该前驱体的制造方法及临界电流密度高的超导线材。

符号说明

1 前驱体

2 铌线状体

2a 铜基

2b 铌芯体

3 锡线状体

3a 铜基

3b 锡芯体

4 阻挡层

5 保护层

10 超导线材

11 复合线状体

12 铌线状体

13 锡线状体

13a 锡付着层

14 阻挡层

15 保护层

X 空孔