JPH03196417A - 交流用極細多芯超電導線の製造方法 - Google Patents

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。

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り、特に交流用に好適
するＮｂ−Ｔｌ合金よりなる極細多芯超電導線の製造方
法に関する。

［従来の技術］ 従来、超電導線の用途としては直流での使用を対象とす
るものがほとんどであり、フィラメント径はφ１０〜８
０μｍ程度でその特性の向上が計られている。その後、
パルス電流での用途が生じ、この場合のフィラメント径
はヒステリシスにより損失を低減するため、φ　１〜１
０μ鴨程度のものが要求されている。

以上の線材においては、たとえばＮｂ−Ｔ＋合金超電導
線の場合、熱処理によりフィラメント内に非超電導物質
であるα−ＴＩを析出させ、この析出物をピンニングセ
ンターとすることにより臨界電流密度（Ｊｅ　）等の特
性を向上させることが行われている。この場合の熱処理
条件は３００〜４００℃の温度で数十時間であり、その
後、冷間伸線加工が施されている。

近年、超電導線の製造技術の進歩に伴って交流超電導応
用機器の開発が行われており、その中でも変圧器や発電
機等に用いられる交流用超電導線の開発が強く要求され
ている。

上記の商用周波帯域（５０〜００１１ｚ）で用いられる
交流用超電導線の低損失化を計るには、■フィラメント
間の結合損失を低減するため、線材のマトリックスに比
抵抗値の高いＣｕ−旧合金等を用いる。

■ヒステリスロスを低減するために、フィラメント径を
細くする。

■結合損失を低減するために、ツイストピッチの長さを
短くする。

等の方法の採用が有効であることが知られている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の方法の中で、特に■のフィラメントの極細化につ
いては従来と同様の熱処理、すなわち３００〜４００℃
で数十時間の処理を施すことにより、外径φ　０．５〜
１．０μ簡程度までのフィラメント径に成形することが
できるが、ＪＣは高々５５００Ａ　／關２程度であり、
またこれ以上のフィラメントの極細化は断線を生じるこ
とにより不可能であった。

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
、銅合金マトリックスを有する多芯構造の交流用Ｎｂ−
Ｔｊ超電導線のフィラメントの極細化を計る製造方法を
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］ 上記目的を達成するために本発明の交流用極細多芯超電
導線の製造方法は、銅合金マトリックス中に多数のＮｂ
−Ｔｉ合金線を配置した複合体に静水圧押出加工を施し
た後、冷間で伸線加」二を施すことにより、前記Ｎｂ−
Ｔｉ合金線を外径φ　０．５μｍ以下のフィラメントに
成形するものである。

本発明における超電導線のマトリックスとしては、フィ
ラメント間の結合損失を低減するために比抵抗値の高い
銅合金が用いられ、たとえばＣｕＮ１合金マトリックス
中にＮｂ−Ｔｉ合金線を配置したり、またはＣｕ−Ｎｉ
合金マトリックス中にＣｕ被覆Ｎｂ−Ｔｉ合金線を配置
した三層構造の複合体が用いられる。このマトリックス
内に配置されるＮｂ−Ｔｌ合金線の本数は特に限定され
ないが、必要に応じて多数本、たとえば５０〜６０万本
程度配置される。

このため複合体は、たとえば銅合金で被覆されたＮｂ−
Ｔｉ合金線、すなわちシングル線の多数本を銅合金管内
に収容後、減面加工を冷間で施して一次マルチ線を製造
し、次いでこの一次マルチ線の多数本を同様に銅合金管
中に充填することによって製作される。

上記の複合体に静水圧押出加工を施すことによりＮｂ−
Ｔｉ合金とマトリックスとの界面に化合物を生成させず
にフィラメントの極細化を計ることが可能になる。

［作用コ 本発明においては、複合体を静水圧押出加工後、冷間で
伸線加工することにより、従来の中間焼鈍を施すことに
よりＪｃの向上が計られていた方法では達成できなかっ
た外径φ　０．５μｍ以下のフィラメントの極細化が可
能になり、０．０７μ■までの極細化とＪＣ値の向上が
達成される。これは冷間加工によるフィラメントの極細
化によって、α−ＴＩの析出によるピンニング効果に比
較してフィラメントとマトリックス界面での表面ピンニ
ング効果（ｓｕｎｆａｃｅ　ｐｉｎｎｉｎｇ　）が支配
的になることによりＪＣ値が向上し、同時に析出による
伸線加工性の低下が防止されるものと考えられる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例について説明する。

実施例 Ｎｂ−Ｔｌ合金線をＣｕ　−１，Ｏｖｔ％Ｎｉ合金管中
に収容して断面六角形に成形したシングル線の９３１本
を、その側面を当接してＣｕ−１０ｗｔ％Ｎ１合金管中
に充填し、さらに間隙部にＣｕ−１０ｖｔ％Ｎ１合金線
をスペーサとして充填した後、静水圧押出加工および冷
間伸線加工を施して対辺間距離１．４９＋ｖｓｓ断面六
角形の一次マルチ線を製造した。この−次マルチ線のマ
トリックス比（Ｃｕ−Ｎ１合金／　Ｎｂ−Ｔ１合金）は
１．０であった。

上記の一次マルチ線の６３６本を外径φ４９．ｈｍ。

内径φ４３．５＋ｍのＣｕ−１０ｗｔ％旧合金管中にそ
の側面を当接して充填し、さらに間隙部にＣｕ−１０ｖ
ｔ％Ｎ１合金線からなるスペーサを充填して複合体を形
成した後、この複合体に静水圧押出加工および冷間伸線
加工を施して二次マルチ線を製造した。この二次マルチ
線のフィラメント数は５９２．１１６本であり、そのマ
トリックス比は３．８であった。

上記の伸線加工後の最終伸線径、フィラメント径、フィ
ラメント間隔およびツイストピッチの諸元を第１表に示
す。

第１表に示した試１４Ｎｏ、Ｉ〜４の線材について、そ
のＪｃ値と外部磁界との関係を測定した結果を第２表に
示した。

第１表 第２表 臨界電流密度：Ｊｅ（ＸＩＯ５＾／Ｃ−）比較例 上記実施例と同一の方法により製造した複合体に静水圧
押出加工を施した後、８３０℃で１４４時間の中間焼鈍
を介して冷間伸線加工を施【２、フィラメント径φ０．
５２〜５．４８μｍの二次マルチ線を製造した。この二
次マルチ線のＪｃ値と外部磁界との関係を測定した結果
を第３表に示した。

第３表 上記の試料Ｎｏ、８について熱処理温度を３３０’Ｃと
し熱処理時間を１００〜１４４時間の範囲で変えて冷間
伸線加工を施した結果、フィラメント径φ　０．５１１
ＩＩｌて断線し、これ以上のフィラメントの極細化は不
可能であった。さらに３３０℃ｘ　（３６〜７２）時間
の熱処理では、そのフィラメントの加工臨界はφ０．８
７μｍであった。

以上の実施例および比較例から明らかなように、本発明
によれば、フィラメント径が約φ０．０７μ■まではフ
ィラメントが極細化するに従ってＪｃ値は増加し、φ　
０．０９８μｎでＪ　ｃ　−１１，３２ｘ　１０５Ａ／
ｃｄ　（ａｔｌＴ）　、φ０．０７１　、ｃｚａでＪ　
ｃ　−１４，Ｏｘ　１０５Ａ／ｃｄ　（ａＬＩＴ）に達
する。さらにフィラメント径が細くなるとＪｃ値は急激
に低下するが、この原因は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）に
よる観察の結果、スリップラインの発生に基づくものと
推定された。

これに対して熱処理を施す従来の方法では、フィラメン
トの極細化が不可能であり、そのＪｃ値を特に低磁界領
域で向上させることが困難である。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明による交流用極細多芯超電導線
の製造方法によれば、フィラメント径を極細化すること
が可能であり、特にφ０．０７〜０．３μｍの範囲のフ
ィラメント径で低磁界における臨界電流密度（Ｊｃ　）
を著しく向上させることかできる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）銅合金マトリックス中に多数のＮｂ−Ｔｉ合金線
   を配置した複合体に静水圧押出加工を施した後、冷間で
   伸線加工を施すことにより、前記Ｎｂ−Ｔｉ合金線を外
   径φ０．５μｍ以下のフィラメントに成形することを特
   徴とする交流用極細多芯超電導線の製造方法。
2. （２）フィラメント径はφ０．０７〜０．３μｍである
   請求項１記載の交流用極細多芯超電導線の製造方法。