JP2878390B2 - Method of manufacturing Nb (3) Sn superconducting wire for superconducting generator - Google Patents

Method of manufacturing Nb (3) Sn superconducting wire for superconducting generator

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    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、超電導発電機用マグネットに利用されるNb
3Sn超電導線の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Industrial application field" The present invention relates to Nb used for a superconducting generator magnet.
The present invention relates to a method for manufacturing a 3 Sn superconducting wire.

「従来の技術」 超電導線においては量子磁束線の運動などに起因して
発熱を生じる場合があり、このような場合に超電導線に
部分的に常電導の芽が発生し、超電導線の全体が常電導
状態に転位するおそれがある。そこで従来、このような
磁気的不安定性および常電導転位などを防止して超電導
線を安定化するために、以下に記載する技術が採用され
ている。
"Conventional technology" In a superconducting wire, heat may be generated due to the movement of quantum flux lines, and in such a case, normal conduction buds are partially generated in the superconducting wire, and the entire superconducting wire becomes There is a risk of dislocation to the normal conduction state. Therefore, in order to stabilize the superconducting wire by preventing such magnetic instability, normal conduction dislocation, and the like, conventionally, the following technology has been adopted.

超電導体をCuなどの良導電性の安定化母材の内部に埋
設する。特に、安定化母材を高純度のCuから形成する。
A superconductor is buried inside a stable base material of good conductivity such as Cu. In particular, the stabilizing base material is formed from high-purity Cu.

超電導体を数μm〜数十μmの径のフィラメント状に
極細化する。
The superconductor is thinned into a filament having a diameter of several μm to several tens μm.

多心線をツイスト加工する。Twist multi-core wire.

編組や成形撚線の構造を採用する。Adopt a braided or formed stranded wire structure.

金属間化合物系の超電導体は極めて硬く、脆いので、
機械歪が加わると超電導特性が劣化する傾向があり、こ
のため超電導線に補強材を添設して機械歪が加わること
を阻止する。
Intermetallic compound superconductors are extremely hard and brittle,
When the mechanical strain is applied, the superconductivity tends to deteriorate. Therefore, a reinforcing material is added to the superconducting wire to prevent the mechanical strain from being applied.

以上のような背景のもとに、研究開発が進められてい
るが、従来、金属基地の内部に無数の極細の超電導繊維
を配列した構造の超電導線を製造する方法としてインサ
イチュ法が知られている。
Under the above background, research and development have been promoted, but conventionally, an in-situ method is known as a method of manufacturing a superconducting wire having a structure in which countless superfine superconducting fibers are arranged inside a metal base. I have.

このインサイチュ法によりNb3Sn系の超電導線を製造
するには、所定成分のCu−Nb−Sn合金あるいはCu−Nb合
金を溶製し、CuあるいはCu−Sn合金基地の内部にNbの樹
枝状晶が分散した組織を有し、しかも加工性が高い第11
図に示すインサイチュインゴット1を作成する。
In order to produce a Nb 3 Sn superconducting wire by this in-situ method, a Cu—Nb—Sn alloy or Cu—Nb alloy of a predetermined component is melted, and Nb dendrites are formed inside a Cu or Cu—Sn alloy matrix. No. 11 which has a structure in which crystals are dispersed and has high processability
An in-situ ingot 1 shown in FIG.

次にこのインサイチュインゴット1に線引加工を施
し、第12図に示すようにNbの繊維が多数密接して金属基
地内に分散配列されたインサイチュロッド2を作成す
る。続いて前記インサイチュロッド2の外周面にSnのメ
ッキ層2aを形成して第13図に示す素線3を作成し、次に
この素線3を拡散熱処理を施してメッキ層2aのSnを素線
3の内部側に拡散させてNbの繊維と反応させることによ
り、第14図に示す構造のNb3Sn超電導線5を製造するこ
とができる。
Next, the in-situ ingot 1 is subjected to a drawing process to form an in-situ rod 2 in which a large number of Nb fibers are closely arranged and dispersed in a metal matrix as shown in FIG. Subsequently, an Sn plating layer 2a is formed on the outer peripheral surface of the in-situ rod 2 to form a wire 3 shown in FIG. 13, and then the wire 3 is subjected to a diffusion heat treatment to remove Sn of the plating layer 2a. by by diffusing the inner side of the line 3 is reacted with the fibers of Nb, it is possible to produce Nb 3 Sn superconducting wire 5 of the structure shown in Figure 14.

「発明が解決しようとする課題」 前記超電導線5の製造方法にあっては、メッキ層2aの
Snを素線3の外周部側から内部側に拡散させるので、拡
散熱処理を長時間にわたり十分に施した場合であっても
Snが素線3の中心部側まで十分に拡散されない問題があ
った。この結果、超電導線5の中心部側にNb3Snの生成
していない未反応領域が生じるために、臨界電流密度の
低下が生じる問題があった。また、前記の方法で製造さ
れた超電導線5は、超電導発電機などの交流用として用
いた場合、電磁気的に不安定な問題があった。
"Problem to be Solved by the Invention" In the method of manufacturing the superconducting wire 5, the plating layer 2a
Since Sn is diffused from the outer peripheral side to the inner side of the strand 3, even when the diffusion heat treatment is sufficiently performed for a long time.
There was a problem that Sn was not sufficiently diffused to the center side of the strand 3. As a result, an unreacted region where Nb 3 Sn is not generated is generated on the center side of the superconducting wire 5, causing a problem that the critical current density is reduced. Further, when the superconducting wire 5 manufactured by the above method is used for alternating current such as a superconducting generator, there is a problem that it is electromagnetically unstable.

本発明は前記課題を解決するためになされたもので、
十分な量のNb3Sn超電導繊維を生成させることができ、
しかもその超電導繊維の径が小さく電磁気的に安定性が
高いとともに、安定化素材を備えているので万が一常電
導転移した場合にも焼損のおそれがないとともに、超電
導発電機用として十分な強度を有するNb3Sn超電導線を
提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems,
A sufficient amount of Nb 3 Sn superconducting fiber can be produced,
In addition, the diameter of the superconducting fiber is small and the electromagnetic stability is high, and since it has a stabilizing material, there is no risk of burning even in the event of normal conduction transition, and it has sufficient strength for superconducting generators An object of the present invention is to provide an Nb 3 Sn superconducting wire.

「課題を解決するための手段」 本発明は前記課題を解決するために、Nbの樹脂状晶を
CuあるいはCu合金からなる基板の内部に分散してなるイ
ンサイチュロッドを形成し、このインサイチュロッドに
CuあるいはCu合金からなる管体を被せた後に縮径加工を
施して1次複合線を形成し、更にこの1次複合線を複数
本集合してCuあるいはCu合金からなる管体に挿入して縮
径加工する処理を1回以上行って2次複合線を得るとと
もに、Cuからなる安定化材の外周に拡散防止層を形成し
て安定化素材を作成し、この安定化素材の外方に、安定
化素材の周囲を囲ませた状態で前記2次複合線を複数配
置し、更にその外方にCuあるいはCu合金からなる管体を
被せ、この後に縮径加工を施して素線を作成し、次いで
この素線にSnの被覆層を形成して被覆素線を作成し、続
いてこの被覆素線に拡散熱処理を施し、被覆層のSnを素
線の内部側の安定化素材周囲側に拡散させてNb3Snの超
電導繊維を安定化素材の周囲側に生成させるものであ
る。
"Means for Solving the Problems" The present invention provides a resinous crystal of Nb for solving the above problems.
Form an in-situ rod dispersed inside a substrate made of Cu or Cu alloy,
After covering with a tube made of Cu or Cu alloy, diameter reduction processing is performed to form a primary composite wire, and a plurality of these primary composite wires are assembled and inserted into a tube made of Cu or Cu alloy. Perform a diameter reduction process at least once to obtain a secondary composite wire, and form a diffusion prevention layer on the outer periphery of the Cu stabilizing material to create a stabilizing material. A plurality of the secondary composite wires are arranged in a state surrounding the periphery of the stabilizing material, and a tube made of Cu or a Cu alloy is further covered on the outside thereof, and thereafter, a wire is created by performing a diameter reduction process. Then, a covering layer of Sn is formed on the strand to form a covering strand. Subsequently, the covering strand is subjected to a diffusion heat treatment, and the Sn of the covering layer is transferred to a side of the stabilizing material on the inner side of the strand. To generate Nb 3 Sn superconducting fibers on the peripheral side of the stabilizing material.

「作用」 中央部に設けた安定化材の外方にNbの繊維を有する2
次素線を複合し、それらの外方に形成した被覆層からSn
を拡散させるので、Nbの繊維まで拡散する際のSnの拡散
距離が短くなり、Nb3Snの生成効率が向上する。また、N
bの繊維を有するインサイチュロッドを縮径加工して1
次複合線としてこれを複数本集合してから更に縮径加工
するので、Nbの繊維を十分に小さな径まで加工すること
ができ、十分に小さな径の超電導繊維が得られる。更
に、超電導線の内部に安定化材が複合されるので、この
安定化材が超電導特性を安定化するとともに、機械強度
を高める。
"Function" 2 with Nb fibers outside the stabilizer provided in the center
From the coating layer formed on the outside of these
Is diffused, the diffusion distance of Sn when diffusing to the Nb fiber is shortened, and the generation efficiency of Nb 3 Sn is improved. Also, N
b. In-situ rods with fibers of diameter b
Since a plurality of the next composite wires are assembled and further reduced in diameter, the Nb fiber can be processed to a sufficiently small diameter, and a superconducting fiber having a sufficiently small diameter can be obtained. Further, since the stabilizing material is compounded inside the superconducting wire, the stabilizing material stabilizes the superconducting characteristics and increases the mechanical strength.

以下に本発明を更に詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

第1図ないし第10図は、本発明方法の一実施例を示す
もので、本発明方法を実施して超電導線を製造するに
は、まず、従来方法にも用いられている第11図に示すイ
ンサイチュインゴット1を作成し、これを鍛造加工、圧
延加工あるいは線引加工などにより縮径加工して第1図
に示すインサイチュロッド10を作成する。このインサイ
チュロッド10は、CuあるいはCu合金からなる基地の内部
にNbの繊維を分散させた構造のものであり、この状態で
Nbの繊維は直径数μm〜数十μm程度の大きさになって
いる。なお、前記Cu合金に添加する合金元素としては、
Sn,Ti,Al,Mn,Ag,BeあるいはFe,Co,Niなどといった磁性
元素などを例示することができる。
FIGS. 1 to 10 show one embodiment of the method of the present invention. In order to manufacture a superconducting wire by carrying out the method of the present invention, first, FIG. The in-situ ingot 1 shown in FIG. 1 is prepared, and the in-situ rod 10 shown in FIG. 1 is prepared by reducing the diameter of the ingot 1 by forging, rolling or drawing. This in-situ rod 10 has a structure in which Nb fibers are dispersed inside a matrix made of Cu or a Cu alloy.
The Nb fiber has a diameter of several μm to several tens μm. Incidentally, as alloying elements to be added to the Cu alloy,
Examples include magnetic elements such as Sn, Ti, Al, Mn, Ag, Be, Fe, Co, and Ni.

次に前記インサイチュロッド10に第2図に示すように
CuあるいはCu合金からなる管体11を被せ、次いで鍛造加
工などの塑性加工を施し、縮径して第3図に示す1次複
合線12を得る。
Next, as shown in FIG.
A tube 11 made of Cu or Cu alloy is covered, and then plastic working such as forging is performed, and the diameter is reduced to obtain a primary composite wire 12 shown in FIG.

1次複合線12を得たならば、1次複合線12を第4図に
示すように複数本集合してCuあるいはCu合金からなる管
体13に挿入し、さらに縮径加工を施して第5図に示す2
次複合線14を得る。なお、前記管体13を構成する金属材
料は先に用いた管体11の構成材料と同等のものを用いる
ことが好ましい。また、前記2次複合線14においては、
前記1次複合線12の内部に分散されているNbの繊維より
も更に微細な径の繊維が金属基地の内部に分散された構
造となっている。
Once the primary composite wire 12 is obtained, a plurality of the primary composite wires 12 are assembled as shown in FIG. 4 and inserted into a tube 13 made of Cu or a Cu alloy. 2 shown in Fig. 5
The next composite line 14 is obtained. It is preferable that the metal material constituting the tube 13 be the same as the material constituting the tube 11 used previously. In the secondary composite line 14,
The fiber has a structure in which fibers having a finer diameter than the Nb fibers dispersed in the primary composite wire 12 are dispersed in the metal matrix.

一方、無酸素銅などの純銅からなる第6図に示す安定
化材15を用意し、この安定化材15の外周に、Ta,Nbなど
の金属材料からなる拡散防止層16を形成して安定化素材
17を作成する。前記拡散防止層16は、後工程で行う拡散
熱処理時に、安定化材15の内部側に不要な元素が拡散す
ることを防止して安定化材15の汚染を防止するために設
けるものであり、その構成材料としては融点が800℃以
上の金属材料であって、Cuに対する反応性の低いTaやNb
などが好適に用いられる。また、前記拡散防止層16を形
成する手段は、安定化材15の外周に金属管を被せるか、
金属テープの巻き付けを行うか、メッキを施すなどの手
段を適宜選択して用いることができる。
On the other hand, a stabilizing material 15 shown in FIG. 6 made of pure copper such as oxygen-free copper is prepared, and a diffusion preventing layer 16 made of a metal material such as Ta or Nb is formed around the stabilizing material 15 to stabilize the material. Material
Create 17. The diffusion prevention layer 16 is provided to prevent unnecessary elements from diffusing into the stabilizer 15 and prevent contamination of the stabilizer 15 during a diffusion heat treatment performed in a later step, Its constituent material is a metal material with a melting point of 800 ° C or higher, and Ta or Nb with low reactivity to Cu.
Etc. are preferably used. Further, the means for forming the diffusion prevention layer 16 may cover the outer periphery of the stabilizing material 15 with a metal tube,
Means such as winding of a metal tape or plating can be appropriately selected and used.

拡散防止層16を形成したならば、安定化素材17の全周
にわたり、第7図に示すように2次複合線14を配列して
添設する。
After the diffusion preventing layer 16 is formed, the secondary composite wires 14 are arranged and provided over the entire circumference of the stabilizing material 17 as shown in FIG.

2次複合線14…を添設したならば、その外方にCuある
いはCu−Sn合金などからなる管体14を第7図に示すよう
に被せ、この後に縮径加工を施して得るべき超電導線と
同等の線径まで縮径して第8図に示す素線20を作成す
る。
If the secondary composite wire 14 is attached, a tube body 14 made of Cu or Cu-Sn alloy or the like is covered on the outer side as shown in FIG. The wire 20 shown in FIG. 8 is created by reducing the diameter to a wire diameter equivalent to the wire.

次にこの素線20の外周にSnメッキ層などの被覆層21を
形成して第9図に示す被覆素線22を作成する。なお、前
記被覆層21はSnテープの巻き付けやSn箔の巻き付けによ
り形成しても良い。
Next, a covering layer 21 such as a Sn plating layer is formed on the outer periphery of the strand 20 to form a covering strand 22 shown in FIG. The coating layer 21 may be formed by winding Sn tape or Sn foil.

続いて前述の被覆素線22を100℃以上の温度でSnの融
点よりも低い温度、より好ましくは180℃〜220℃で数十
時間〜数百時間加熱する第1熱処理を行うとともに、Sn
の融点よりも高い温度で250℃程度の温度で数十時間程
度加熱する第2熱処理を施し、次いで300〜450℃で数十
時間程度加熱する第3熱処理を行い、その後に500〜650
℃で数十時間〜数百時間加熱する最終拡散熱処理を行
う。
Subsequently, a first heat treatment of heating the above-described coated wire 22 at a temperature of 100 ° C. or higher and a temperature lower than the melting point of Sn, more preferably at 180 ° C. to 220 ° C. for several tens hours to several hundred hours is performed.
A second heat treatment of heating at a temperature higher than the melting point of about 250 ° C. for about several tens of hours, followed by a third heat treatment of heating at 300 to 450 ° C. for about tens of hours, and then 500 to 650
A final diffusion heat treatment of heating at ℃ for tens to hundreds of hours is performed.

以上の各段階の熱処理の場合、第1熱処理においてSn
の融点より低い温度で加熱することにより、被覆層21の
溶け落ちを防止しながら被覆層21のSnを素線20の内部側
に拡散させて被覆層21を消失させることができる。ま
た、第2熱処理と第3熱処理において引き続き加熱する
ことによりCu−Sn化合物などの生成を阻止しながらSnを
素線20の内部側に十分に拡散させることができる。そし
て最終拡散熱処理を行うことにより素線20の内部のNbの
極細繊維とSnを反応させてNb3Sn超電導繊維を生成さ
せ、第10図に示す構造の超電導線23を得ることができ
る。
In the case of the heat treatment of each stage described above, in the first heat treatment, Sn
By heating at a temperature lower than the melting point of the coating layer 21, Sn of the coating layer 21 can be diffused into the inside of the strand 20 and the coating layer 21 can be eliminated while preventing burn-through of the coating layer 21. Further, by successively heating in the second heat treatment and the third heat treatment, Sn can be sufficiently diffused into the inside of the strand 20 while preventing generation of a Cu-Sn compound or the like. Then, by performing the final diffusion heat treatment, the Nb ultrafine fiber inside the strand 20 reacts with Sn to generate Nb 3 Sn superconducting fiber, and the superconducting wire 23 having the structure shown in FIG. 10 can be obtained.

前記のようにSnが拡散する場合、素線20においては、
その外周部側にNbの極細繊維が分散されているので、Sn
の拡散距離を従来よりも小さくすることができる。従っ
てNbの極細繊維とSnが十分に反応する結果、Nb3Sn超電
導繊維の生成率を十分に高めることができる。
When Sn diffuses as described above, in the strand 20,
Since the ultrafine fibers of Nb are dispersed on the outer peripheral side, Sn
Can be made shorter than before. Therefore, as a result of the Sn reacting with the Nb ultrafine fiber, the generation rate of the Nb 3 Sn superconducting fiber can be sufficiently increased.

なお、前記熱処理時に素線20の内部側にSnが拡散され
た場合、安定化材15の外周に設けた拡散防止層16が安定
化材15側へのSnの拡散を防止するので安定化材15のSnに
よる汚染が防止される。なお、純Cu製の安定化材15にSn
が拡散するようでは、極低温に冷却した場合に安定化材
15の電気抵抗が上昇するので好ましくない。
When Sn diffuses into the inside of the strand 20 during the heat treatment, the diffusion preventing layer 16 provided on the outer periphery of the stabilizing material 15 prevents the diffusion of Sn to the stabilizing material 15 side. Prevention of contamination by 15 Sn. In addition, Sn was added to the stabilizer 15 made of pure Cu.
Seems to diffuse, stabilizing material when cooled to cryogenic temperatures
It is not preferable because the electrical resistance of the device increases.

以上のように製造された超電導線23においては、中心
部に純Cu製の安定化材24が設けられ、その周面に拡散防
止層25が形成され、拡散防止層25の外周にインサイチュ
超電導部26が形成された構造となっている。
In the superconducting wire 23 manufactured as described above, a stabilizing material 24 made of pure Cu is provided at a central portion, a diffusion prevention layer 25 is formed on a peripheral surface thereof, and an in-situ superconducting portion is formed on an outer periphery of the diffusion prevention layer 25. 26 is formed.

この超電導線23は液体ヘリウムなどの冷媒によって極
低温に冷却して使用する。超電導線23においては中心部
に設けた安定化材24に対するSnの汚染が防止されている
ので、安定化材24の極低温における電気抵抗は十分に低
い値になり、超電導線23の安定性は十分に高いものとな
る。また、万が一超電導線23が常電導転移した場合で
も、安定化材24を備えているので、安定化材24を電流路
として使用することができ、超電導線23の焼損を防止で
きる。
The superconducting wire 23 is used after being cooled to an extremely low temperature by a coolant such as liquid helium. In the superconducting wire 23, the contamination of Sn to the stabilizing material 24 provided at the center is prevented, so that the electric resistance of the stabilizing material 24 at a cryogenic temperature is a sufficiently low value, and the stability of the superconducting wire 23 is It will be high enough. Further, even if the superconducting wire 23 undergoes a normal-conductivity transition, since the stabilizing material 24 is provided, the stabilizing material 24 can be used as a current path, and burning of the superconducting wire 23 can be prevented.

更に、超電導線23の中心部に安定化材24を複合した構
造になっているので、外方に新たに安定化材を添設する
必要があった従来の超電導線に比較してよりコンパクト
な構造にすることができる。そして、超電導線23はその
内部に安定化材24と拡散防止層25を備えているので、こ
れらが補強材的な役割を発揮し、従来の超電導線よりも
機械強度が高くなっている。
Furthermore, since the structure is such that the stabilizing material 24 is compounded at the center of the superconducting wire 23, it is more compact than a conventional superconducting wire that needed to additionally add a stabilizer outside. Can be structured. The superconducting wire 23 has a stabilizing material 24 and a diffusion preventing layer 25 inside thereof, so that they function as a reinforcing material, and have higher mechanical strength than a conventional superconducting wire.

また、直径数μm〜数十μmのNbの繊維を有する第1
に示すインサイチュロッド10を縮径加工した後に、更に
複数本集合し、更に縮径加工して素線20とし、この素線
20を基にNb3Snの超電導繊維を生成させているので、超
電導繊維を従来よりも更に極細径にすることができる。
従って得られた超電導線23は、基地の内部に従来よりも
極細の超電導繊維を有するので超電導特性に優れるとと
もに、電磁気的安定性にも優れる。
In addition, the first having Nb fibers having a diameter of several μm to several tens μm.
After reducing the diameter of the in-situ rod 10 shown in FIG.
Since the superconducting fiber of Nb 3 Sn is generated based on 20, the superconducting fiber can have a much smaller diameter than before.
Therefore, the obtained superconducting wire 23 has superconducting fibers finer than the conventional superconducting fiber inside the base, so that it has excellent superconducting characteristics and also has excellent electromagnetic stability.

「実施例」 Cu−40wt%Nb合金(直径50mmのインゴット)を誘導加
熱溶解法によって作成し、この合金を鍛造加工して直径
16mmのインサイチュロッドを得た。次にこのインサイチ
ュロッドに外径17mm、内径16.5mmの純Cuの管体を被せ、
線引加工して直径1.0mmの1次複合線を得た。
"Example" A Cu-40wt% Nb alloy (ingot with a diameter of 50mm) was prepared by the induction heating melting method, and this alloy was forged to form a diameter.
A 16mm in-situ rod was obtained. Next, cover the in-situ rod with a pure Cu tube with an outer diameter of 17 mm and an inner diameter of 16.5 mm,
A primary composite wire having a diameter of 1.0 mm was obtained by wire drawing.

次にこの複合線を91本束ねて外径13.5mm、内径11.5mm
の純Cu製の管体に挿入し、縮径加工して直径1.0mmの2
次複合線を得た。
Next, bundle 91 composite wires to make outer diameter 13.5mm, inner diameter 11.5mm
Into a pure Cu tube, and reduce the diameter to 1.0 mm.
The following composite line was obtained.

また、外径17mm、内径16.5mmの純Cu製の管体に、外径
16mm、内径14.5mmのTaからなる管体を挿入し、更に直径
14mmの純Cu製のロッドを挿入した後に全体を直径14mmま
で縮径して安定化素材を得た。
In addition, a pipe made of pure Cu with an outer diameter of 17 mm and an inner diameter of 16.5 mm
Insert a tube made of Ta with a diameter of 16 mm and an inner diameter of 14.5 mm,
After inserting a 14 mm pure Cu rod, the whole was reduced in diameter to 14 mm to obtain a stabilized material.

次に前記安定化素材の外周に前記2次複合線を47本配
列して添設し、更にそれらの外側に外径17mm、内径16.5
mmの純Cu製の管体を被せ、縮径加工により直径0.4mmま
で縮径して素線を得た。
Next, 47 secondary composite wires are arranged and attached to the outer periphery of the stabilizing material, and an outer diameter of 17 mm and an inner diameter of 16.5
The tube was covered with a pure Cu tube having a diameter of 0.4 mm, and the diameter was reduced to 0.4 mm by a diameter reducing process to obtain a strand.

次いでこの素線に電気メッキによりSnメッキを行い、
Snメッキの被覆層を形成して被覆素線を得、この被覆素
線を180℃で250時間加熱して被覆層を消失させ、更に25
0℃で50時間、350℃で50時間加熱して素線内部にSnの拡
散を進行させ、最後に550℃で360時間加熱する拡散熱処
理を施して素線内部のNbの極細繊維とSnを反応させて極
細の超電導繊維を生成させて超電導線を製造した。な
お、前記熱処理を行う雰囲気は、Arガス、N2ガスなどの
不活性ガス不活性あるいは真空雰囲気とした。
Next, Sn plating is performed on this wire by electroplating,
A coating layer of Sn plating was formed to obtain a coated strand, and the coated strand was heated at 180 ° C. for 250 hours to dissipate the coating layer.
Heating at 0 ° C for 50 hours and 350 ° C for 50 hours to promote the diffusion of Sn inside the wire, and finally performing diffusion heat treatment at 550 ° C for 360 hours to convert the Nb ultrafine fiber and Sn inside the wire. A superconducting wire was manufactured by reacting to produce a superfine superconducting fiber. The atmosphere for the heat treatment was an inert gas inert gas such as an Ar gas or a N 2 gas or a vacuum atmosphere.

以上説明したように製造されたNb3Sn超電導線の臨界
電流密度(Jc)を10Tの磁場中において測定したとこ
ろ、 Jc=約1200A/mm2の優秀な値を示した。
When the critical current density (Jc) of the Nb 3 Sn superconducting wire manufactured as described above was measured in a magnetic field of 10 T, it showed an excellent value of Jc = about 1200 A / mm 2 .

また、得られた超電導線の組織観察を行ったところ、
インサイチュ超電導部のNbの極細の繊維は十分に反応し
てNb3Snとなっていることが判明した。
Also, when the structure of the obtained superconducting wire was observed,
It was found that the ultrafine Nb fibers in the in-situ superconducting portion reacted sufficiently to form Nb 3 Sn.

「発明の効果」 以上説明したように本発明によれば、素線の中心側に
安定化材を設け、安定化材の外周にNb繊維を有するイン
サイチュロッドを縮径加工した1次複合線を更に縮径加
工してなる極細繊維を有する2次複合線を配置し、それ
らの外周に形成した被覆層のSnを拡散させるので、被覆
層のSnが2次複合線の内部側まで拡散する際の距離を短
くすることができ、被覆層のSnとNbの極細繊維との間の
拡散距離を小さくすることができる。従って拡散熱処理
によりNbの極細繊維とSnを十分に反応させることがで
き、十分に高い生成効率でNb3Sn超電導繊維を生成させ
ることができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a primary composite wire obtained by providing a stabilizing material on the center side of a strand and reducing the diameter of an in-situ rod having Nb fibers on the outer periphery of the stabilizing material is provided. Further, secondary composite wires having ultra-fine fibers formed by reducing the diameter are arranged, and the Sn of the coating layer formed on the outer periphery thereof is diffused, so that when the Sn of the coating layer diffuses to the inner side of the secondary composite wire. Can be reduced, and the diffusion distance between the Sn and Nb ultrafine fibers of the coating layer can be reduced. Therefore, the Nb ultrafine fiber and Sn can be sufficiently reacted by the diffusion heat treatment, and the Nb 3 Sn superconducting fiber can be generated with a sufficiently high production efficiency.

更に、直径数μm〜数十μmのNbの繊維を有するイン
サイチュロッドを複数本集合し、更に縮径する処理を必
要回数行ってNbの極細繊維を有する2次複合線を形成
し、この2次複合線を集合して縮径し、拡散熱処理する
ことで超電導線を製造するので、Nbの極細繊維を十分に
小さな径に加工することができる。従って得られた超電
導線は金属基地内の従来よりも径の小さな極細のNb3Sn
超電導繊維を有するので、電磁気的安定性に優れる特徴
を有する。
Furthermore, a plurality of in-situ rods having Nb fibers having a diameter of several μm to several tens μm are assembled, and a process of reducing the diameter is further performed as necessary to form a secondary composite wire having Nb ultrafine fibers. Since the superconducting wire is manufactured by assembling the composite wires, reducing the diameter, and performing diffusion heat treatment, the ultrafine fibers of Nb can be processed into a sufficiently small diameter. Therefore, the obtained superconducting wire is an ultrafine Nb 3 Sn with a smaller diameter
Since it has superconducting fibers, it has the feature of being excellent in electromagnetic stability.

また、拡散防止層で被覆した構造の安定化材を超電導
線の中央部に複合するので、拡散熱処理時のSnの拡散に
よって安定化材が汚染されることがなく、極低温時の安
定化材の電気抵抗を低く維持することができ、超電導特
性の安定化の面で優れた超電導線を得ることができる。
更にまた、超電導線の内部に安定化材を複合するので、
外部に別途に安定化材を添設する必要があった従来の超
電導線に比較して小型軽量化した超電導線を得ることが
でき、安定化材と拡散防止層が補強材ともなるので、機
械強度の高い超電導線を得ることができる。
In addition, since the stabilizing material of the structure covered with the diffusion prevention layer is compounded at the center of the superconducting wire, the stabilizing material is not contaminated by the diffusion of Sn during the diffusion heat treatment, and the stabilizing material at extremely low temperatures is used. Can be kept low, and a superconducting wire excellent in stabilizing superconducting characteristics can be obtained.
Furthermore, since a stabilizer is compounded inside the superconducting wire,
A superconducting wire that is smaller and lighter than a conventional superconducting wire that required the addition of a separate stabilizing material outside can be obtained. A superconducting wire having high strength can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図ないし第10図は本発明方法の一例を説明するため
のもので、第1図はインサイチュロッドの断面図、第2
図はインサイチュロッドと管体の複合状態を示す断面
図、第3図は1次複合線を示す断面図、第4図は1次複
合線の集合状態を示す断面図、第5図は2次複合線の断
面図、第6図は安定化素材の断面図、第7図は複合状態
の断面図、第8図は素線の断面図、第9図は被覆素線の
断面図、第10図は超電導線の断面図、第11図ないし第14
図は従来の超電導線の製造方法の一例を示すもので、第
11図はインサイチュインゴットの断面図、第12図はイン
サイチュロッドの断面図、第13図は被覆素線の断面図、
第14図は超電導線の断面図である。 10……インサイチュロッド、11……管体、12……1次複
合線、13……管体、14……2次複合線、15……安定化
材、16……被覆層、20……素線、21……被覆層、23……
超電導線、24……安定化材、25……拡散防止層、26……
インサイチュ超電導部。
1 to 10 are views for explaining an example of the method of the present invention. FIG. 1 is a sectional view of an in-situ rod, and FIG.
The figure is a cross-sectional view showing the combined state of the in-situ rod and the tube, FIG. 3 is a sectional view showing the primary composite line, FIG. 4 is a sectional view showing the assembled state of the primary composite line, and FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of a stabilizing material, FIG. 7 is a cross-sectional view of a composite state, FIG. 8 is a cross-sectional view of a strand, FIG. 9 is a cross-sectional view of a covering strand, FIG. The figure is a cross-sectional view of the superconducting wire, and FIGS.
The figure shows an example of a conventional method for manufacturing a superconducting wire.
11 is a cross-sectional view of an in-situ ingot, FIG. 12 is a cross-sectional view of an in-situ rod, FIG. 13 is a cross-sectional view of a sheath wire,
FIG. 14 is a sectional view of a superconducting wire. 10 ... in-situ rod, 11 ... tubular body, 12 ... primary composite wire, 13 ... tubular body, 14 ... secondary composite wire, 15 ... stabilizer, 16 ... coating layer, 20 ... Element wire, 21 ... Coating layer, 23 ...
Superconducting wire, 24 Stabilizer, 25 Diffusion prevention layer, 26
In-situ superconducting unit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 謙次 東京都江東区木場1丁目5番1号 藤倉 電線株式会社内 (72)発明者 早川 弘之 東京都江東区木場1丁目5番1号 藤倉 電線株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−109212(JP,A) 特開 昭63−133406(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01B 13/00 H01B 12/10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kenji Goto 1-5-1, Kiba, Koto-ku, Tokyo Inside Fujikura Electric Wire Co., Ltd. (72) Inventor Hiroyuki Hayakawa 1-5-1, Kiba, Koto-ku, Tokyo Fuji Electric Cable (56) References JP-A-2-109212 (JP, A) JP-A-63-133406 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01B 13/00 H01B 12/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】Nbの樹脂状晶をCuあるいはCu合金からなる
基板の内部に分散してなるインサイチュロッドを形成
し、このインサイチュロッドにCuあるいはCu合金からな
る管体を被せた後に縮径加工を施して1次複合線を形成
し、次にこの1次複合線を複数本集合してCuあるいはCu
合金からなる管体に挿入して縮径加工する処理を1回以
上行って2次複合線を得るとともに、Cuからなる安定化
材の外周に拡散防止層を形成して安定化素材を作成し、
この安定化素材の外方に、安定化素材の周囲を囲ませた
状態で前記2次複合線を複数本配置するとともに、更に
その外方に、CuあるいはCu合金からなる管体を被せ、こ
の後に縮径加工を施して素線を作成し、次いでこの素線
にSnの被覆層を形成して被覆素線を作成し、続いてこの
被覆素線に拡散熱処理を施して被覆層のSnを素線の内部
側の安定化素材周囲側に拡散させ、Nb3Snの超電導繊維
を安定化素材の周囲側に生成させることを特徴とする超
電導発電機用Nb3Sn超電導線の製造方法。
1. An in-situ rod formed by dispersing a resinous crystal of Nb inside a substrate made of Cu or Cu alloy, and reducing the diameter of the in-situ rod after covering the tube made of Cu or Cu alloy. To form a primary composite line, and then assemble a plurality of the primary composite lines into Cu or Cu
Inserting into a tube made of alloy and reducing the diameter one or more times to obtain a secondary composite wire, and forming a diffusion prevention layer on the outer periphery of a stabilizer made of Cu to create a stabilizing material ,
Around the stabilizing material, a plurality of the secondary composite wires are arranged in a state of surrounding the stabilizing material, and a tube made of Cu or Cu alloy is further covered on the outside thereof. Thereafter, a wire is formed by performing diameter reduction processing, and then a coating layer of Sn is formed on the wire to form a coated wire, and then, the coated wire is subjected to diffusion heat treatment to form Sn of the coating layer. is diffused into the stabilizing material surrounding the side of the inner side of the strand, Nb 3 Sn method of manufacturing a superconducting generator for Nb 3 Sn superconducting wire superconducting fibers, characterized in that to produce the perimeter of the stabilizing material.
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