JP3058890B2 - Ｎｂ▲下３▼Ｓｎ超電導線の製造方法 - Google Patents
Ｎｂ▲下３▼Ｓｎ超電導線の製造方法Info
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- JP3058890B2 JP3058890B2 JP2074621A JP7462190A JP3058890B2 JP 3058890 B2 JP3058890 B2 JP 3058890B2 JP 2074621 A JP2074621 A JP 2074621A JP 7462190 A JP7462190 A JP 7462190A JP 3058890 B2 JP3058890 B2 JP 3058890B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は超電導線の製造方法に係わり、特にチューブ
法によるNb3Sn超電導線の製造方法において、Nb系金属
管の均一な変形を可能にし、その臨界電流密度（Jc）等
の特性を向上させることのできる製造方法の改良に関す
る。
法によるNb3Sn超電導線の製造方法において、Nb系金属
管の均一な変形を可能にし、その臨界電流密度（Jc）等
の特性を向上させることのできる製造方法の改良に関す
る。
［従来の技術］ Nb3Sn超電導線の製造方法の一つとしてチューブ法に
よるものが知られている。
よるものが知られている。
この方法は、Snロッドの外周にCu管及びNb管を順次被
覆した複合線の複数本をCuマトリックス中に配置して複
合体を形成し、この複合体に冷間加工を施した後、熱処
理を施すことによりNb3Snを生成させるものである（特
開昭55−16547号公報）。
覆した複合線の複数本をCuマトリックス中に配置して複
合体を形成し、この複合体に冷間加工を施した後、熱処
理を施すことによりNb3Snを生成させるものである（特
開昭55−16547号公報）。
上記の方法は、マトリックスにCu−Sn合金を用いるブ
ロンズ法に比較して （イ）中間焼鈍を必要とせずに加工することが可能であ
る。
ロンズ法に比較して （イ）中間焼鈍を必要とせずに加工することが可能であ
る。
（ロ）Jc値が高い。
（ハ）熱処理後にNb系金属管を残存させることにより、
マトリックスにCu（純銅）を用いた場合には安定化銅を
付与する必要がない。
マトリックスにCu（純銅）を用いた場合には安定化銅を
付与する必要がない。
等の利点を有する。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記のチューブ法においては、冷間加
工度が104を越えるような高加工度の場合にNb管の管壁
の破断や断線を生じ易く、熱処理の際にSnがマトリック
ス中に拡散してJcの低下や冷却不安定化を招くという問
題を生ずる。
工度が104を越えるような高加工度の場合にNb管の管壁
の破断や断線を生じ易く、熱処理の際にSnがマトリック
ス中に拡散してJcの低下や冷却不安定化を招くという問
題を生ずる。
また、Nb管の平均経が80μｍ程度以上に加工される
と、未反応のNb部分の残存量が多くなりJcを低下させる
という問題がある。
と、未反応のNb部分の残存量が多くなりJcを低下させる
という問題がある。
上記の問題は、高加工度の成形によりNb管の変形が均
一に行われなくなり、中心部分と周辺部分のNb管の形状
に著しい差を生ずることに起因する。
一に行われなくなり、中心部分と周辺部分のNb管の形状
に著しい差を生ずることに起因する。
第３図は熱処理後のフィラメントの断面例を示したも
ので、同図（ａ）に示す中心部付近のフィラメントにお
いてはCu−Sn合金１の周囲にNb3Sn層２が均一に生成さ
れ、その外側の残存Nb管３の厚みもほぼ均一であるが、
同図（ｂ）に示す周辺部分のフィラメントにおいては全
体に変形が不均一で、特にNb管3aの厚みの差が著しい。
なお1aはCu−Sn合金、2aはMb管3aの内側に生成されたNb
3Sn層を示す。
ので、同図（ａ）に示す中心部付近のフィラメントにお
いてはCu−Sn合金１の周囲にNb3Sn層２が均一に生成さ
れ、その外側の残存Nb管３の厚みもほぼ均一であるが、
同図（ｂ）に示す周辺部分のフィラメントにおいては全
体に変形が不均一で、特にNb管3aの厚みの差が著しい。
なお1aはCu−Sn合金、2aはMb管3aの内側に生成されたNb
3Sn層を示す。
以上の問題を解決するために、即ち、Nb管と内部のCu
被覆Snロッドとの機械的な強度差を小さくするために、
Cu被覆Snロッドの複数本をCu管中に収容して減面加工を
施したマルチ構造の複合線をNb管内に収容する方法も検
討されているが、構造が複雑になる上、Nb管の内部のSn
濃度を大きくすると、Cuの肉厚が薄くなるために加工が
非常に困難になるという問題を生ずる。
被覆Snロッドとの機械的な強度差を小さくするために、
Cu被覆Snロッドの複数本をCu管中に収容して減面加工を
施したマルチ構造の複合線をNb管内に収容する方法も検
討されているが、構造が複雑になる上、Nb管の内部のSn
濃度を大きくすると、Cuの肉厚が薄くなるために加工が
非常に困難になるという問題を生ずる。
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で、Nb系金属管の均一な変形を可能にすることにより熱
処理後の残存Nb量を減少させ、かつNb管内部のSn濃度を
大きくすることにより、臨界電流密度（Jc）等の特性を
向上させることのできるNb3Sn超電導線の製造方法を提
供することをその目的とする。
で、Nb系金属管の均一な変形を可能にすることにより熱
処理後の残存Nb量を減少させ、かつNb管内部のSn濃度を
大きくすることにより、臨界電流密度（Jc）等の特性を
向上させることのできるNb3Sn超電導線の製造方法を提
供することをその目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明のNb3Sn超電導線の製造方法は、銅または銅合
金マトリックス中に複数本のNb系金属管を配置し、前記
金属管内に銅系金属および錫系金属を収容した複合体に
減面加工を施した後、550〜755℃の温度で熱処理を施す
ることにより超電導線を製造する方法において、前記Nb
系金属管内に錫系金属を銅系金属で被覆した複合線の複
数本を集合して充填することにより、上記目的を達成す
るようにしたものである。
金マトリックス中に複数本のNb系金属管を配置し、前記
金属管内に銅系金属および錫系金属を収容した複合体に
減面加工を施した後、550〜755℃の温度で熱処理を施す
ることにより超電導線を製造する方法において、前記Nb
系金属管内に錫系金属を銅系金属で被覆した複合線の複
数本を集合して充填することにより、上記目的を達成す
るようにしたものである。
本発明におけるマトリックス材としては、銅または銅
合金が用いられるが、マトリックスを安定化材として機
能させる場合には無酸素銅が適する。上記マトリックス
中に配置されるNb系金属管の材料としては、純Nbや加工
性を改善するためにTi等を添加したNb基合金が用いられ
る。
合金が用いられるが、マトリックスを安定化材として機
能させる場合には無酸素銅が適する。上記マトリックス
中に配置されるNb系金属管の材料としては、純Nbや加工
性を改善するためにTi等を添加したNb基合金が用いられ
る。
また減面加工後の熱処理は550〜755℃の温度で施され
るが、これは上記の温度範囲外ではJc等の特性が低下す
るためである。この熱処理においてはSnのマトリックス
中への拡散を防止するため、Nb管の一部が残存するよう
な条件を選択することが好ましい。
るが、これは上記の温度範囲外ではJc等の特性が低下す
るためである。この熱処理においてはSnのマトリックス
中への拡散を防止するため、Nb管の一部が残存するよう
な条件を選択することが好ましい。
本発明においてNb系金属管内に充填される複数本の複
合線は、錫系金属を銅系金属で被覆したものであるが、
多芯構造の超電導線を製造する場合には、錫系金属を銅
系金属で被覆した断面扇形の複合線の複数本を円形に集
合し、この外側にNb系金属円管および銅または銅合金円
管を順次設け、これに減面加工を施した断面六角形の線
材の複数本をマトリックス中に配置する方法が用いられ
る。これにより、Nb系金属円管内のSn濃度を50〜70wt％
以上に大きくすることができる。
合線は、錫系金属を銅系金属で被覆したものであるが、
多芯構造の超電導線を製造する場合には、錫系金属を銅
系金属で被覆した断面扇形の複合線の複数本を円形に集
合し、この外側にNb系金属円管および銅または銅合金円
管を順次設け、これに減面加工を施した断面六角形の線
材の複数本をマトリックス中に配置する方法が用いられ
る。これにより、Nb系金属円管内のSn濃度を50〜70wt％
以上に大きくすることができる。
［作用］ 本発明においては、Nb系金属管内に錫系金属を銅系金
属で被覆した複合線の複数本を集合して充填することに
より、Nb系金属管との強度差を小さくすることができる
ため、冷間加工中にNb系金属管の著しい不均一な変形を
防止することができるとともに、Nb系金属管内部のSn濃
度を大きくすることができるため、Jc等の特性を向上さ
せることができる。
属で被覆した複合線の複数本を集合して充填することに
より、Nb系金属管との強度差を小さくすることができる
ため、冷間加工中にNb系金属管の著しい不均一な変形を
防止することができるとともに、Nb系金属管内部のSn濃
度を大きくすることができるため、Jc等の特性を向上さ
せることができる。
即ち、第３図（ｂ）に示すようにNb管の厚さが不均一
になると、厚さが大きい部分では熱処理後もNb3Snが生
成されないため、残留Nb量が増化してJcが低下する現象
を防止することができる。これはNb3Snの生成量がNb厚
みの薄い部分によって律速されることを意味する。
になると、厚さが大きい部分では熱処理後もNb3Snが生
成されないため、残留Nb量が増化してJcが低下する現象
を防止することができる。これはNb3Snの生成量がNb厚
みの薄い部分によって律速されることを意味する。
［実施例］ 以下本発明の一実施例および比較例について説明す
る。
る。
実施例 外径10.3mmφ、内径8.1mmφの銅管中に外径7.9mmφの
Snロッドを収容した後、これに冷間加工を施して半径2.
35mm、断面扇形（1/4円形）の複合線を製造した。この
複合線の４本を円形に集合して、その外側に外径8.0mm
φ、内径5.0mmφのNb−1wt％Ti合金管および外径10.3mm
φ、内径8.1mmφのCu管を順次配置して冷間加工を施
し、対辺間距離2.52mmの断面六角形の線材を製造した。
上記のNb−Ti合金管内部のCuとSnの配合量はCu−50wt％
Sn組成である。
Snロッドを収容した後、これに冷間加工を施して半径2.
35mm、断面扇形（1/4円形）の複合線を製造した。この
複合線の４本を円形に集合して、その外側に外径8.0mm
φ、内径5.0mmφのNb−1wt％Ti合金管および外径10.3mm
φ、内径8.1mmφのCu管を順次配置して冷間加工を施
し、対辺間距離2.52mmの断面六角形の線材を製造した。
上記のNb−Ti合金管内部のCuとSnの配合量はCu−50wt％
Sn組成である。
次いで、上記の複合線の７本を外径10.3mmφ、内径8.
1mmφのCu管中に収容して複合体を形成し、この複合体
に伸線加工を施して外径0.5mmφの線材を製造した。こ
の線材の銅比（銅／非銅）は1.98であり、またフィラメ
ント径（円換算）は109μｍである。
1mmφのCu管中に収容して複合体を形成し、この複合体
に伸線加工を施して外径0.5mmφの線材を製造した。こ
の線材の銅比（銅／非銅）は1.98であり、またフィラメ
ント径（円換算）は109μｍである。
このようにして得られた線材に、725℃で、72時間の
熱処理を施して超電導線を製造した。この超電導線の非
銅のJcを測定した結果、15Tで700A/mmの値が得られた。
熱処理を施して超電導線を製造した。この超電導線の非
銅のJcを測定した結果、15Tで700A/mmの値が得られた。
上記の超電導線の熱処理前の断面構造を第１図に示
す。同図においてNb−1wt％Ti合金管10はCuマトリック
ス11中に７本配置され、このNb−Ti合金管10の内部にCu
被覆Sn線の集合体12が収容されている。
す。同図においてNb−1wt％Ti合金管10はCuマトリック
ス11中に７本配置され、このNb−Ti合金管10の内部にCu
被覆Sn線の集合体12が収容されている。
比較例 外径10.3mmφ、内径8.1mmφの銅管中に外径7.9mmφの
Snロッドを収容した後、これに冷間加工を施して外径4.
7mmφの複合線を製造した。この複合線の外側に外径8.0
mmφ、内径5.0mmφのNb−1wt％Ti合金管および外径10.3
mmφ、内径8.1mmφのCu管を順次配置して冷間加工を施
し、対辺間距離2.52mmの断面六角形の線材を製造した。
上記のNb−Ti合金管内部のCuとSnの配合量はCu−50wt％
Sn組成である。
Snロッドを収容した後、これに冷間加工を施して外径4.
7mmφの複合線を製造した。この複合線の外側に外径8.0
mmφ、内径5.0mmφのNb−1wt％Ti合金管および外径10.3
mmφ、内径8.1mmφのCu管を順次配置して冷間加工を施
し、対辺間距離2.52mmの断面六角形の線材を製造した。
上記のNb−Ti合金管内部のCuとSnの配合量はCu−50wt％
Sn組成である。
以下、実施例と同様の方法により製造した超電導線の
非銅のJcを測定した結果、15Tで640A/mmの値が得られ
た。
非銅のJcを測定した結果、15Tで640A/mmの値が得られ
た。
上記の超電導線の熱処理前の断面構造を第２図に示
す。同図においてNb−1wt％Ti合金管10aはCuマトリック
ス11a中に７本配置され、このNb−Ti合金管10aの内部に
Cu12aで被覆されたSn線13aが収容されており、第１図に
比較して周辺部のNb−Ti合金管の厚さが著しく不均一で
あることが明らかである。
す。同図においてNb−1wt％Ti合金管10aはCuマトリック
ス11a中に７本配置され、このNb−Ti合金管10aの内部に
Cu12aで被覆されたSn線13aが収容されており、第１図に
比較して周辺部のNb−Ti合金管の厚さが著しく不均一で
あることが明らかである。
［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、チューブ法におけ
るNb系金属管内に錫系金属を銅系金属で被覆した複合線
の複数本を集合して充填することにより、Nb系金属管の
著しい不均一変形を防止することができるとともに、上
記金属管内のSn濃度を高めることができ、その結果、熱
処理後の超電導線の特性を向上させることができる。
るNb系金属管内に錫系金属を銅系金属で被覆した複合線
の複数本を集合して充填することにより、Nb系金属管の
著しい不均一変形を防止することができるとともに、上
記金属管内のSn濃度を高めることができ、その結果、熱
処理後の超電導線の特性を向上させることができる。
第１図は本発明のチューブ法による超電導線野熱処理前
の構造の一実施例を示す断面図、第２図は従来のチュー
ブ法による超電導線の熱処理前の構造を示す断面図、第
３図（ａ）および（ｂ）は、それぞれ従来の方法による
超電導線の中心部および周辺部における熱処理後のフィ
ラメントの形状を示す断面図である。 １、1a……Cu−Sn合金 ２……Nb3Sn層 2a……Nb3Sn層 ３、3a……残存Nb管 10、10a……Nb−1wt％Ti合金管 11、11a……Cuマトリックス 12……Cu被覆Sn線の集合体 12a……Cu 13……Sn線
の構造の一実施例を示す断面図、第２図は従来のチュー
ブ法による超電導線の熱処理前の構造を示す断面図、第
３図（ａ）および（ｂ）は、それぞれ従来の方法による
超電導線の中心部および周辺部における熱処理後のフィ
ラメントの形状を示す断面図である。 １、1a……Cu−Sn合金 ２……Nb3Sn層 2a……Nb3Sn層 ３、3a……残存Nb管 10、10a……Nb−1wt％Ti合金管 11、11a……Cuマトリックス 12……Cu被覆Sn線の集合体 12a……Cu 13……Sn線
フロントページの続き (72)発明者 島本 進 茨城県那珂郡那珂町向山字中原801番地 の１ 日本原子力研究所那珂研究所内 (72)発明者 高橋 良和 茨城県那珂郡那珂町向山字中原801番地 の１ 日本原子力研究所那珂研究所内 (72)発明者 鈴木 英元 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番 １号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 市原 政光 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番 １号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 大垣 俊久 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番 １号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 熊野 智幸 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番 １号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 野口 一朗 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番 １号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 青木 伸夫 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番 １号 昭和電線電纜株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−11732（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−304617（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01B 12/00 - 13/00 C22F 1/00
Claims (3)
- 【請求項１】銅または銅合金マトリックス中に複数本の
Nb系金属管を配置し、前記金属管内に銅系金属および錫
系金属を収容した複合体に減面加工を施した後、550〜7
55℃の温度で熱処理を施すことにより超電導線を製造す
る方法において、前記Nb系金属管内に錫系金属を銅系金
属で被覆した複合線の複数本を集合して充填したことを
特徴とするNb3Sn超電導線の製造方法。 - 【請求項２】複合体は、銅または銅合金円管中に収容し
たNb系金属円管内に、錫系金属を銅系金属で被覆した断
面扇形の複合線の複数本を円形に集合して充填し、これ
に減面加工を施した線材の複数本をマトリックス中に配
置してなる請求項１記載のNb3Sn超電導線の製造方法。 - 【請求項３】複合線は、Cu:Snの重量％比が１以上のCu
被覆Sn線である請求項１又は２記載のNb3Sn超電導線の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2074621A JP3058890B2 (ja) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | Ｎｂ▲下３▼Ｓｎ超電導線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2074621A JP3058890B2 (ja) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | Ｎｂ▲下３▼Ｓｎ超電導線の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03274613A JPH03274613A (ja) | 1991-12-05 |
| JP3058890B2 true JP3058890B2 (ja) | 2000-07-04 |
Family
ID=13552440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2074621A Expired - Lifetime JP3058890B2 (ja) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | Ｎｂ▲下３▼Ｓｎ超電導線の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3058890B2 (ja) |
-
1990
- 1990-03-23 JP JP2074621A patent/JP3058890B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03274613A (ja) | 1991-12-05 |
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