JPH01321034A - Nb−Ti系超電導線の製造方法とNb−Ti系超電導線 - Google Patents
Nb−Ti系超電導線の製造方法とNb−Ti系超電導線Info
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- JPH01321034A JPH01321034A JP63153399A JP15339988A JPH01321034A JP H01321034 A JPH01321034 A JP H01321034A JP 63153399 A JP63153399 A JP 63153399A JP 15339988 A JP15339988 A JP 15339988A JP H01321034 A JPH01321034 A JP H01321034A
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Wire Processing (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はNb−Ti系超電導線に関するものである。
従来、Nb−Ti系超電導線はCuまたはCu合金マト
リックス中にNb−Ti系フィラメントが多数理め込ま
れた構造をしているが、その製造における熱間押出や熱
処理における拡散反応によってNb−Ti系合金とCu
の金属間化合物が形成されるのを防止するために、その
界面にNbまたはTa等のバリヤーを挿入していた。(
特開昭60−170110号公報、特開昭60−171
11号公報等参照。) 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら固い金属であるNbまたはTaとCuの接
合、及びCuより固いCu合金との接合は熱間押出にお
ける高温加熱及び高押出比での押出加工によって主に達
成されるが、高温加熱すればバリヤーがあっても該バリ
ヤーを通り抜けて接合金属の拡散反応が進み、高押出比
による押出加工では高温加熱によって材料が軟化しなけ
れば接合が達成されず前記と同様の拡散反応が進む。
リックス中にNb−Ti系フィラメントが多数理め込ま
れた構造をしているが、その製造における熱間押出や熱
処理における拡散反応によってNb−Ti系合金とCu
の金属間化合物が形成されるのを防止するために、その
界面にNbまたはTa等のバリヤーを挿入していた。(
特開昭60−170110号公報、特開昭60−171
11号公報等参照。) 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら固い金属であるNbまたはTaとCuの接
合、及びCuより固いCu合金との接合は熱間押出にお
ける高温加熱及び高押出比での押出加工によって主に達
成されるが、高温加熱すればバリヤーがあっても該バリ
ヤーを通り抜けて接合金属の拡散反応が進み、高押出比
による押出加工では高温加熱によって材料が軟化しなけ
れば接合が達成されず前記と同様の拡散反応が進む。
したがって熱間押出を用いない冷間引抜だけの加工、か
なり低い温度で押出を行う液圧押出、また能力上の制約
から高押出比をとれない押出機による熱間押出等での加
工では良好な金属的密着を得ることが難しく、その後の
細線化のための加工時に断線やシース剥離等のトラブル
が起こる危険性が高かった。
なり低い温度で押出を行う液圧押出、また能力上の制約
から高押出比をとれない押出機による熱間押出等での加
工では良好な金属的密着を得ることが難しく、その後の
細線化のための加工時に断線やシース剥離等のトラブル
が起こる危険性が高かった。
上記課題に鑑み、本発明は熱間押出法を全く用いないか
、または低押出比での熱間押出法を用いても製造可能な
超電導線及びその製造方法を提供しようとするものであ
る。
、または低押出比での熱間押出法を用いても製造可能な
超電導線及びその製造方法を提供しようとするものであ
る。
本発明はNb−Ti合金棒のまわりに巻回被覆するNb
、 Nb合金、Ta1またはTa合金のうちの1種の
バリヤー箔の外側、すなわち上記合金棒が挿入されるC
uまたはCu合金パイプに接する方の表面に該パイプと
同材質のCuまたはCu合金の箔膜を付着せしめること
を特徴とし、また、上記部の材質がNb合金またはTa
合金の場合、その成分はそれぞれNbまたはTaの主成
分が50重量%以上、他はNb 、 Ta 、 Mo
、 Wのうち1種以上と製造上不可避な不純物とからな
ることを特徴とする。
、 Nb合金、Ta1またはTa合金のうちの1種の
バリヤー箔の外側、すなわち上記合金棒が挿入されるC
uまたはCu合金パイプに接する方の表面に該パイプと
同材質のCuまたはCu合金の箔膜を付着せしめること
を特徴とし、また、上記部の材質がNb合金またはTa
合金の場合、その成分はそれぞれNbまたはTaの主成
分が50重量%以上、他はNb 、 Ta 、 Mo
、 Wのうち1種以上と製造上不可避な不純物とからな
ることを特徴とする。
この発明のNb−Ti系超電導線の製造方法は、第1図
に示したようにNbまたはNb合金バリヤー(3)の片
側表面に第2図におけるにNb −Ti系フィラメント
(8)を埋め込むマトリックス(6)と同種のCuま
たはCu合金(2)を金属的密着性を有するように付着
せしめ、NbまたはNb合金バリヤー(3)がNb−T
i系合金棒(4)に接触するように棒のまわりを巻回し
て被覆した後、CuまたはCu合金パイプ(1)に挿入
して単芯ビレット(5)となし、冷間引抜、冷間圧延、
液圧押出、熱間押出等の方法にて加工細線化し、適当な
線径で整直切断を行い、その多数本を束ねて再びCuま
たはCu合金パイプに挿入して多芯ビレット形成後、再
び同上の方法で加工細線化し、適当な条件で熱処理やツ
イスト加工等を加えて第2図に示すような多芯超電導線
(9)とするものである。ここではCuまたはCu合金
マトリックス(6)の中にNb−Ti系フィラメント(
8)が多数本埋め込まれており、その外周はNbバリヤ
ー(7)でおおわれ、またそのすぐ外側にはマトリック
ス(6)と同材質の、Nb箔に付着せしめたCuまたは
Cu合金マトリックス(6′)で覆われている。該(6
)と(6′)の違いは両者間の界面の残留や、下工程で
施すことの多い焼鈍による再結晶で覆歴の違いによる結
晶粒の違いとして現れてくるので識別は可能である。
に示したようにNbまたはNb合金バリヤー(3)の片
側表面に第2図におけるにNb −Ti系フィラメント
(8)を埋め込むマトリックス(6)と同種のCuま
たはCu合金(2)を金属的密着性を有するように付着
せしめ、NbまたはNb合金バリヤー(3)がNb−T
i系合金棒(4)に接触するように棒のまわりを巻回し
て被覆した後、CuまたはCu合金パイプ(1)に挿入
して単芯ビレット(5)となし、冷間引抜、冷間圧延、
液圧押出、熱間押出等の方法にて加工細線化し、適当な
線径で整直切断を行い、その多数本を束ねて再びCuま
たはCu合金パイプに挿入して多芯ビレット形成後、再
び同上の方法で加工細線化し、適当な条件で熱処理やツ
イスト加工等を加えて第2図に示すような多芯超電導線
(9)とするものである。ここではCuまたはCu合金
マトリックス(6)の中にNb−Ti系フィラメント(
8)が多数本埋め込まれており、その外周はNbバリヤ
ー(7)でおおわれ、またそのすぐ外側にはマトリック
ス(6)と同材質の、Nb箔に付着せしめたCuまたは
Cu合金マトリックス(6′)で覆われている。該(6
)と(6′)の違いは両者間の界面の残留や、下工程で
施すことの多い焼鈍による再結晶で覆歴の違いによる結
晶粒の違いとして現れてくるので識別は可能である。
NbまたはNb合金バリヤーへのCuまたはCu合金の
被覆方法としては、NbまたはNb合金材にCuまたは
Cu合全余材クラッドした後、熱間圧延や冷間圧延する
方法、及び蒸着、スパッタリング等のPVD法、CVD
法、溶融メツキ法、電気メツキ法等が適用できる。
被覆方法としては、NbまたはNb合金材にCuまたは
Cu合全余材クラッドした後、熱間圧延や冷間圧延する
方法、及び蒸着、スパッタリング等のPVD法、CVD
法、溶融メツキ法、電気メツキ法等が適用できる。
代表的なCu合金としては交流用線材やスイッチ用線材
に用いられる高抵抗金属のCu−Ni合金が上げられる
。
に用いられる高抵抗金属のCu−Ni合金が上げられる
。
バリヤー材となる合金の成分元素としてはNbまたはT
aと全率固溶するため加工性が良く、融点も高く熱覆歴
の途中でCuはもちろんNb −Tiと拡散反応しにく
いNb 、Ta 、Mo 、Wを選択した。またそれら
の中でNbまたはTaを50重量%以上の主成分とした
のは、NbはNb −Ti合金の成分元素の片方と同一
であり、TaはNbとの精製分離が困難なほどNbと特
性の近い元素であり、仮に多少拡散反応したとしても最
も害が少ないからである。
aと全率固溶するため加工性が良く、融点も高く熱覆歴
の途中でCuはもちろんNb −Tiと拡散反応しにく
いNb 、Ta 、Mo 、Wを選択した。またそれら
の中でNbまたはTaを50重量%以上の主成分とした
のは、NbはNb −Ti合金の成分元素の片方と同一
であり、TaはNbとの精製分離が困難なほどNbと特
性の近い元素であり、仮に多少拡散反応したとしても最
も害が少ないからである。
第1図に示すようにNbまたはNb合金バリヤー(3)
のCuまたはCu合金パイプ(1)と接触する表面には
パイプと同じ材料(2)が被覆しであるので金属的密着
性が非常に良好であり、すでに述べたように熱間押出を
用いない冷間引抜だけの加工、かなり低い温度で押出を
行う液圧押出、また能力上の制約から高押出比をとれな
い押出機による熱間押出等、−船釣に密着性が悪いとい
われる加工でも断線やシース剥離のない良好な密着性が
得られる。
のCuまたはCu合金パイプ(1)と接触する表面には
パイプと同じ材料(2)が被覆しであるので金属的密着
性が非常に良好であり、すでに述べたように熱間押出を
用いない冷間引抜だけの加工、かなり低い温度で押出を
行う液圧押出、また能力上の制約から高押出比をとれな
い押出機による熱間押出等、−船釣に密着性が悪いとい
われる加工でも断線やシース剥離のない良好な密着性が
得られる。
またNbとTaはその精製分離が非常に困難であるほど
材料特性の似通った金属同士であるので、上記Nbまた
はNb合金バリヤーをTaまたはTa合金バリヤーに置
き換えてもほぼ同等の効果が得られる。
材料特性の似通った金属同士であるので、上記Nbまた
はNb合金バリヤーをTaまたはTa合金バリヤーに置
き換えてもほぼ同等の効果が得られる。
また最終的にはフィラメントとなるNb −Ti合金を
Nb −Ti−Zr等のNb−Ti系合金に置き換えて
もなんらの支障なくほぼ同等の効果が得られる。
Nb −Ti−Zr等のNb−Ti系合金に置き換えて
もなんらの支障なくほぼ同等の効果が得られる。
実施例1
厚さ0.1 mmのNb箔の片側表面に厚さ20μのC
u層を蒸着法にて形成し、外径54闘、長さ200mm
のNb−Ti合金棒の表面を上記Cu層が外側になるよ
うにNb箔にて巻回する。しかる後外径70mm、内径
55mm、長さ250mmの無酸素銅パイプに挿入し、
前端、後端には厚さ各20mmの無酸素銅蓋を取り付け
た後、その接合部は真空中で電子ビーム溶接してビレッ
トを作成した。
u層を蒸着法にて形成し、外径54闘、長さ200mm
のNb−Ti合金棒の表面を上記Cu層が外側になるよ
うにNb箔にて巻回する。しかる後外径70mm、内径
55mm、長さ250mmの無酸素銅パイプに挿入し、
前端、後端には厚さ各20mmの無酸素銅蓋を取り付け
た後、その接合部は真空中で電子ビーム溶接してビレッ
トを作成した。
またCuをまったく付着させない厚さ0.1胴のNb箔
を用いて上記の例と同一の方法にてもう1本のビレット
を作成した。
を用いて上記の例と同一の方法にてもう1本のビレット
を作成した。
この2本のビレットを液圧押出法にて外径35fflf
flに押し出した後、第3図のように全長150順の引
張試験片を作成した。この試験片の構成をNb箔の表面
にCu層を蒸着した例について、第3図に基づき説明す
ると、まず、ビレット5の領域13の部分のCuパイプ
1およびCu層2を外削または酸溶解にて完全に除去し
、バリヤー層3の表面が露出するようにする。次に、ビ
レット5の領域120部分のNb−Ti合金棒4、バリ
ヤー箔3、およびCu層2 (Cuパイプ1の内側を含
む場合もある)をくり抜き、この中空部分にスペーサー
10を挿入する。このスペーサー10は上記領域12を
引張試験のチャックでつかんだ時に、この領域12部分
のCuパイプ1がつぶれないようにするためのもので、
材質としては硬質の金属であればよく、パイプ1と同材
質のもの(Cu棒)であれば最適である。上記領域12
.13(つかみしろ)を各50mm、金属的密着性をそ
の剪断力で評価する領域11の長さを10ωmとした。
flに押し出した後、第3図のように全長150順の引
張試験片を作成した。この試験片の構成をNb箔の表面
にCu層を蒸着した例について、第3図に基づき説明す
ると、まず、ビレット5の領域13の部分のCuパイプ
1およびCu層2を外削または酸溶解にて完全に除去し
、バリヤー層3の表面が露出するようにする。次に、ビ
レット5の領域120部分のNb−Ti合金棒4、バリ
ヤー箔3、およびCu層2 (Cuパイプ1の内側を含
む場合もある)をくり抜き、この中空部分にスペーサー
10を挿入する。このスペーサー10は上記領域12を
引張試験のチャックでつかんだ時に、この領域12部分
のCuパイプ1がつぶれないようにするためのもので、
材質としては硬質の金属であればよく、パイプ1と同材
質のもの(Cu棒)であれば最適である。上記領域12
.13(つかみしろ)を各50mm、金属的密着性をそ
の剪断力で評価する領域11の長さを10ωmとした。
その結果として3回の引張試験の平均値を第1表に示す
。
。
第1表
実施例2
厚さ0.1 mmのNb −Ta 、 Nb −Mo
、 Nb −Wの各合金箔においてTa、Mo、Wの各
成分が5.20,4Qwt%の計9種類を用意し、実施
例1と全く同様の方法で金属的密着性をその剪断力で評
価した。その結果を第2表に示す。
、 Nb −Wの各合金箔においてTa、Mo、Wの各
成分が5.20,4Qwt%の計9種類を用意し、実施
例1と全く同様の方法で金属的密着性をその剪断力で評
価した。その結果を第2表に示す。
第2表
実施例3
厚さ0.1 mmのNb−10wt%X−10wt%Y
3元合金箔(x、yはTa、Mo、Wのうちのいずれか
)において、実施例1と全く同様の方法で金属的密着性
をその剪断力で評価した。その結果を第3表に示す。
3元合金箔(x、yはTa、Mo、Wのうちのいずれか
)において、実施例1と全く同様の方法で金属的密着性
をその剪断力で評価した。その結果を第3表に示す。
第3表
実施例4
厚さ0.1 mmのNb−10wt%Ta−10wt%
Mo−IQwt%W4元合金箔において、実施例1と全
く同様の方法で金属的密着性をその剪断力で評価した。
Mo−IQwt%W4元合金箔において、実施例1と全
く同様の方法で金属的密着性をその剪断力で評価した。
その結果を第4表に示す。
第4表
実施例5
厚さ0.1 mmのNb箔の片側表面に厚さ20μのC
u−10wt%Ni合金層を蒸着法にて形成し、外径5
4mm、長さ200mmのNb−Ti合金棒の表面をC
u−Ni層が外側になるようにNb箔にて巻回する。し
かる後作径70mm、内径55mm、長さ250mmの
Cu−10wt%N1合金ハイプニ挿入し、前端、後端
には厚さ各20mmの無酸素銅蓋を取り付けた後、その
接合部は真空中で電子ビーム溶接してビレットを作成し
た。
u−10wt%Ni合金層を蒸着法にて形成し、外径5
4mm、長さ200mmのNb−Ti合金棒の表面をC
u−Ni層が外側になるようにNb箔にて巻回する。し
かる後作径70mm、内径55mm、長さ250mmの
Cu−10wt%N1合金ハイプニ挿入し、前端、後端
には厚さ各20mmの無酸素銅蓋を取り付けた後、その
接合部は真空中で電子ビーム溶接してビレットを作成し
た。
またCu−Niをまったく付着させない厚さ0.1 m
mのNb箔を用いて上記の例と同一の方法にてもう1本
のビレットを作成した。
mのNb箔を用いて上記の例と同一の方法にてもう1本
のビレットを作成した。
この2本のビレットを液圧押出法にて外径35mmに押
し出した後、実施例1と全く同じ要領で第3図のように
全長150mmの引張試験片を作成した。
し出した後、実施例1と全く同じ要領で第3図のように
全長150mmの引張試験片を作成した。
その結果として3回の引張試験の平均値を第5表に示す
。
。
第5表
また上記実施例1〜5においてバリヤーのNb成分をそ
の成分量も同じにしてTaに替え、同じ要領にて剪断力
を調べたところバラツキの範囲でほぼ同じ様な値が得ら
れたので詳細な値は省略する。
の成分量も同じにしてTaに替え、同じ要領にて剪断力
を調べたところバラツキの範囲でほぼ同じ様な値が得ら
れたので詳細な値は省略する。
以上説明したように、本発明によれば実施例Nα1及び
3〜16に示したように比較実施例Nα2または17の
剪断力の約3倍または6倍の剪断力を有し、従来法に比
べはるかにすぐれた金属的密着性が得られる。このよう
な非常に良好な金属的密着性が得られた結果、熱間押出
をもちいないで冷間引抜きだけの加工やかなり低い温度
での線材加工が可能となり、その工業的な利用加値は非
常に高いものである。
3〜16に示したように比較実施例Nα2または17の
剪断力の約3倍または6倍の剪断力を有し、従来法に比
べはるかにすぐれた金属的密着性が得られる。このよう
な非常に良好な金属的密着性が得られた結果、熱間押出
をもちいないで冷間引抜きだけの加工やかなり低い温度
での線材加工が可能となり、その工業的な利用加値は非
常に高いものである。
第1図は本発明の単芯ビレットの断面図、第2図は本発
明の多芯超電導線の断面図、第3図は本発明に係る引張
試験片の一部断面斜視図である。 1・・・Cu又はCu合金パイプ、 2・・・Cu又はCu合金層、 3・・・バリヤー箔、 4・・・Nb−Ti合金棒、 5・・・単芯ビレット、 6.6′・・・Cu又はCu合金マトリックス、7・・
・バリヤー層、 8・・・Nb −Ti フィラメント、9・・・多芯超
電導線、 10・・・中空部スペーサー、 11・・・剪断力測定部。
明の多芯超電導線の断面図、第3図は本発明に係る引張
試験片の一部断面斜視図である。 1・・・Cu又はCu合金パイプ、 2・・・Cu又はCu合金層、 3・・・バリヤー箔、 4・・・Nb−Ti合金棒、 5・・・単芯ビレット、 6.6′・・・Cu又はCu合金マトリックス、7・・
・バリヤー層、 8・・・Nb −Ti フィラメント、9・・・多芯超
電導線、 10・・・中空部スペーサー、 11・・・剪断力測定部。
Claims (5)
- (1)バリヤー層としてNb、Nb合金、TaまたはT
a合金のうちの1種の箔を巻回して被覆せしめたNb−
Ti系合金棒をCuまたはCu合金のパイプに挿入して
できる単芯ビレットを所望の線径まで線材加工し、該線
材を整直切断し、該切断線材を多数本束ねて再びCuま
たはCu合金のパイプに埋め込んでできる多芯ビレット
に線材加工を施しNb−Ti系超電導線を製造する方法
において、バリヤー層としてのNb、Nb合金、Taま
たはTa合金箔のNb−Ti系合金棒に接触しない側に
CuまたはCu合金の箔膜を付着せしめることを特徴と
するNb−Ti系超電導線の製造方法。 - (2)CuまたはCu合金マトリックスと表面にバリヤ
ー層を有するNb−Ti系合金とからなるNb−Ti系
超電導線において、バリヤー層がCuまたはCu合金と
NbまたはNb合金の2層からなり、該NbまたはNb
合金が前記Nb−Ti系合金に接するように形成されて
いることを特徴とするNb−Ti系超電導線。 - (3)バリヤー層のNb合金がNb50重量%以上とT
a、Mo、Wのうち1種以上と残部が製造上不可避な不
純物とからなることを特徴とする請求項2記載のNb−
Ti系超電導線。 - (4)バリヤー層のNbまたはNb合金がTaまたはT
a合金である請求項2記載のNb−Ti系超電導線。 - (5)バリヤー層のTa合金がTa50重量%以上とN
b、Mo、Wのうち1種以上と残部が製造上不可避な不
純物とからなることを特徴とする請求項4記載のNb−
Ti系超電導線。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63153399A JPH01321034A (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | Nb−Ti系超電導線の製造方法とNb−Ti系超電導線 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63153399A JPH01321034A (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | Nb−Ti系超電導線の製造方法とNb−Ti系超電導線 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01321034A true JPH01321034A (ja) | 1989-12-27 |
Family
ID=15561645
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63153399A Pending JPH01321034A (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | Nb−Ti系超電導線の製造方法とNb−Ti系超電導線 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01321034A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5129572A (en) * | 1990-03-23 | 1992-07-14 | W. C. Heraeus Gmbh | Process for the manufacture of a metallic composite wire |
EP0528989A1 (en) * | 1990-05-17 | 1993-03-03 | Composite Materials Tech | SUPERCONDUCTING WIRE. |
-
1988
- 1988-06-23 JP JP63153399A patent/JPH01321034A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5129572A (en) * | 1990-03-23 | 1992-07-14 | W. C. Heraeus Gmbh | Process for the manufacture of a metallic composite wire |
EP0528989A1 (en) * | 1990-05-17 | 1993-03-03 | Composite Materials Tech | SUPERCONDUCTING WIRE. |
EP0528989A4 (en) * | 1990-05-17 | 1993-08-11 | Composite Materials Technology, Inc. | Superconducting wire |
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