JPH04115422A - 超電導ストランド - Google Patents
超電導ストランドInfo
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- JPH04115422A JPH04115422A JP2235376A JP23537690A JPH04115422A JP H04115422 A JPH04115422 A JP H04115422A JP 2235376 A JP2235376 A JP 2235376A JP 23537690 A JP23537690 A JP 23537690A JP H04115422 A JPH04115422 A JP H04115422A
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Classifications
-
- 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
- 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
Landscapes
- Wire Processing (AREA)
- Electroplating And Plating Baths Therefor (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）
本発明は超電導ストランドに関し、更に詳しくは、例え
ばその複数本をコンジット管に挿入してケーブル・イン
・コンジット導体を製造したとき、各超電導ストランド
間の接触抵抗が高く、その結果、超電導ストランド間の
結合損失の低減を可能にする超電導ストランドに関する
。
ばその複数本をコンジット管に挿入してケーブル・イン
・コンジット導体を製造したとき、各超電導ストランド
間の接触抵抗が高く、その結果、超電導ストランド間の
結合損失の低減を可能にする超電導ストランドに関する
。
（従来の技術）
核融合炉用の大電流超電導導体の１つにケーブル・イン
・コンジット導体がある。この導体は、直径が約ＩＭ程
度の超電導ストランド（素線）を数百本束ねて撚線後コ
ンジット管の中に挿入し、管内に冷媒を導入した内部冷
却型の導体である。
・コンジット導体がある。この導体は、直径が約ＩＭ程
度の超電導ストランド（素線）を数百本束ねて撚線後コ
ンジット管の中に挿入し、管内に冷媒を導入した内部冷
却型の導体である。
この導体は、冷却周囲長が非常に長く、高い安定性が得
られるとともに、各超電導ストランドの表面に絶縁被覆
を施すことにより、互いの交流損失（結合損失）を非常
に小さくすることができるという利点を備えている。
られるとともに、各超電導ストランドの表面に絶縁被覆
を施すことにより、互いの交流損失（結合損失）を非常
に小さくすることができるという利点を備えている。
ところで、上記したケーブル・イン・コンジット導体に
組込む超電導ストランドは概ね次のようにして製造され
る。例えば、Ｎｂ３Ｓｎ超電導体のストランドの場合、
まず、直径が５〜１０μｍ程度の複数本のＮｂ細線が所
定量のＳｎを含有するＣｕ合金のマトリックス中に埋込
まれた複合体素線を製造し、この複合体素線の表面に絶
縁被膜を形成したのち６００〜７００℃程度の温度に加
熱して、Ｎｂ細線とマトリックスとの界面でＮｂとＳｎ
の界面反応を起させることにより、超電導性のＮ ｂ、
Ｓ ｎをＮｂ細線の表面に生成させるのである。
組込む超電導ストランドは概ね次のようにして製造され
る。例えば、Ｎｂ３Ｓｎ超電導体のストランドの場合、
まず、直径が５〜１０μｍ程度の複数本のＮｂ細線が所
定量のＳｎを含有するＣｕ合金のマトリックス中に埋込
まれた複合体素線を製造し、この複合体素線の表面に絶
縁被膜を形成したのち６００〜７００℃程度の温度に加
熱して、Ｎｂ細線とマトリックスとの界面でＮｂとＳｎ
の界面反応を起させることにより、超電導性のＮ ｂ、
Ｓ ｎをＮｂ細線の表面に生成させるのである。
この場合、複合体素線の表面を被覆する絶縁被膜の材料
としては、Ｎｂ、Ｓｎの生成に要する６００〜７００℃
程度の温度に耐え得る材料であることと、同時に、スト
ランドの安定化材であるＣｕまたはＣｕ合金を汚染しな
い材料であることが必要とされる。
としては、Ｎｂ、Ｓｎの生成に要する６００〜７００℃
程度の温度に耐え得る材料であることと、同時に、スト
ランドの安定化材であるＣｕまたはＣｕ合金を汚染しな
い材料であることが必要とされる。
従来、このような絶縁被膜としては、硫化銅の膜や酸化
銅の膜か一般に採用されている。これは、硫化銅や酸化
銅は摩擦係数が小さいので、ストランド間の滑りがよく
なり、ケーブル・イン・コンジット導体を曲げたときの
歪みを小さくすることができるからである。
銅の膜か一般に採用されている。これは、硫化銅や酸化
銅は摩擦係数が小さいので、ストランド間の滑りがよく
なり、ケーブル・イン・コンジット導体を曲げたときの
歪みを小さくすることができるからである。
これら絶縁被膜のうち、例えば、硫化銅の絶縁被膜の場
合は、前記した複合体素線の表面に気相還元法を適用し
て表面部分を硫化銅にすることによって形成され、また
酸化銅の絶縁被膜の場合は複合体素線の表面に陽極酸化
法を適用することによって形成されている。
合は、前記した複合体素線の表面に気相還元法を適用し
て表面部分を硫化銅にすることによって形成され、また
酸化銅の絶縁被膜の場合は複合体素線の表面に陽極酸化
法を適用することによって形成されている。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、硫化銅や酸化銅の絶縁被膜で表面が被覆
されている上記複合体素線に対し、上記温度の熱処理を
施してＮｂ、Ｓｎ超電導体を生成させた場合、素線表面
を被覆している硫化銅や酸化銅が昇華してしまうことが
ある。その結果、得られた超電導ストランドはその表面
絶縁か一部破壊され、大きな交流損失を引き起すことか
ある。
されている上記複合体素線に対し、上記温度の熱処理を
施してＮｂ、Ｓｎ超電導体を生成させた場合、素線表面
を被覆している硫化銅や酸化銅が昇華してしまうことが
ある。その結果、得られた超電導ストランドはその表面
絶縁か一部破壊され、大きな交流損失を引き起すことか
ある。
本発明は、このような問題を解決し、上記したＮｂ３Ｓ
ｎの生成を目的とする熱処理によっても絶縁特性を失う
ことがなく、しかも安定化材であるＣｕやＣｕ合金を汚
染することのない絶縁被膜で被覆されていて、大電流超
電導導体に組込んだとき、ストランド間の結合損失を低
減することができる超電導ストランドの提供を目的とす
る。
ｎの生成を目的とする熱処理によっても絶縁特性を失う
ことがなく、しかも安定化材であるＣｕやＣｕ合金を汚
染することのない絶縁被膜で被覆されていて、大電流超
電導導体に組込んだとき、ストランド間の結合損失を低
減することができる超電導ストランドの提供を目的とす
る。
（課題を解決するための手段・作用）
上記した目的を達成するために、本発明においては、表
面が少なくとも１層のＣｒめっき層で被覆されているこ
とを特徴とする超電導ストランドが提供される。
面が少なくとも１層のＣｒめっき層で被覆されているこ
とを特徴とする超電導ストランドが提供される。
本発明の超電導ストランドは、表面を被覆している絶縁
被膜がＣｒめっき層の１層または２層以上の層であるこ
とを除いては、従来の超電導ストランドと変ることはな
い。
被膜がＣｒめっき層の１層または２層以上の層であるこ
とを除いては、従来の超電導ストランドと変ることはな
い。
このＣｒめっき層は、いわゆるサージェント浴を基本と
するめっき浴中で電気めっきを行ない、複合体素線の表
面にＣｒを析出させて形成される。
するめっき浴中で電気めっきを行ない、複合体素線の表
面にＣｒを析出させて形成される。
このときの対象となる複合体素線としては、熱処理によ
って、Ｎｂ３Ｓｎ超電導体を生成する素線やＶ ３Ｇ
ａ超電導体を生成する素線をあげることができる。
って、Ｎｂ３Ｓｎ超電導体を生成する素線やＶ ３Ｇ
ａ超電導体を生成する素線をあげることができる。
ところで、サージェント浴を用いてＣｒめっきを行なう
場合は、通常、陽極に鉛を使い、所望組成にした無水ク
ロム酸と硫酸との浴にまず空電解を行なって所定濃度の
３価のクロム酸を生成し、ここに被めっき材を陰極にし
て電気めっきが行なわれるが、本発明の場合は、表面が
ＣｕまたはＣｕ合金で構成されている複合体素線が陰極
であるので、陽極に銅を用い、上記したサージェント浴
に更にＣｕイオンが溶出した浴をめっき浴としてＣｒめ
っき層の形成が行なわれる。
場合は、通常、陽極に鉛を使い、所望組成にした無水ク
ロム酸と硫酸との浴にまず空電解を行なって所定濃度の
３価のクロム酸を生成し、ここに被めっき材を陰極にし
て電気めっきが行なわれるが、本発明の場合は、表面が
ＣｕまたはＣｕ合金で構成されている複合体素線が陰極
であるので、陽極に銅を用い、上記したサージェント浴
に更にＣｕイオンが溶出した浴をめっき浴としてＣｒめ
っき層の形成が行なわれる。
このようにすると、複合体素線の表面には、サージェン
ト浴の硫酸の作用により微細な針孔が形成され、ここに
金属Ｃｒが沈着し、上記針孔によってアンカー効果が発
揮されて密着度の大きいＣｒめっき層が形成される。
ト浴の硫酸の作用により微細な針孔が形成され、ここに
金属Ｃｒが沈着し、上記針孔によってアンカー効果が発
揮されて密着度の大きいＣｒめっき層が形成される。
この場合、サージェント浴に溶出しているＣｕイオンは
、被めっき材の表面に電着するＣ「イオンを誘引してそ
のめっきの密着力を高めるという働きをする。
、被めっき材の表面に電着するＣ「イオンを誘引してそ
のめっきの密着力を高めるという働きをする。
用いるめっき浴としては、例えば、無水クロム酸２４０
〜２６０ｇ／ｊ２．硫酸２．４〜２．６ｇ／ｆ、 ３
価のクロム酸３〜１０ｇ／ｌ、Ｃｕイオン０．１〜１０
ｇ／ｌ、 Ｆｅイオン３〜１０ｇ＃の組成を有するも
のをあげることができる。ここで、水素化クロムはＣｒ
Ｈｘのような合金と考えられるが、Ｆｅイオンは、この
ＣｒＨｘが電着するときの中間層として介在してＣｒイ
オンの電着性を高めるという効果を得るために配合され
る。
〜２６０ｇ／ｊ２．硫酸２．４〜２．６ｇ／ｆ、 ３
価のクロム酸３〜１０ｇ／ｌ、Ｃｕイオン０．１〜１０
ｇ／ｌ、 Ｆｅイオン３〜１０ｇ＃の組成を有するも
のをあげることができる。ここで、水素化クロムはＣｒ
Ｈｘのような合金と考えられるが、Ｆｅイオンは、この
ＣｒＨｘが電着するときの中間層として介在してＣｒイ
オンの電着性を高めるという効果を得るために配合され
る。
また、めっき浴の浴温は、無水クロム酸の電解によって
複合体素線の表面に析出する水素化クロムを迅速に金属
クロムと水素に分解することを目的として、４５〜５５
℃に設定することが好ましい。なお、電流密度は１０〜
２０Ａ／ｄが、めっき時間は、形成するＣｒめっき層の
厚みにもよるか、３〜６分程度であればよい。
複合体素線の表面に析出する水素化クロムを迅速に金属
クロムと水素に分解することを目的として、４５〜５５
℃に設定することが好ましい。なお、電流密度は１０〜
２０Ａ／ｄが、めっき時間は、形成するＣｒめっき層の
厚みにもよるか、３〜６分程度であればよい。
このようにして形成されるＣｒめっき層は、そのビッカ
ース硬さ（Ｈｖ）か５００〜６００程度になる。
ース硬さ（Ｈｖ）か５００〜６００程度になる。
このＣｒめっき層は、複合体素線の表面に１層または２
層以上積層して形成される。
層以上積層して形成される。
２層以上形成する場合は、下層になるＣｒめっき層を形
成したのち、例えば、その素線を一旦めっき浴から取出
して大気中に放置し、ついで再びその上に上層となるＣ
ｒめっき層を形成するという手法が採用される。このよ
うにすると、下層のＣｒめっき層の表面が酸化等により
不動態化して１層形成の場合よりも全体の絶縁特性が向
上する。
成したのち、例えば、その素線を一旦めっき浴から取出
して大気中に放置し、ついで再びその上に上層となるＣ
ｒめっき層を形成するという手法が採用される。このよ
うにすると、下層のＣｒめっき層の表面が酸化等により
不動態化して１層形成の場合よりも全体の絶縁特性が向
上する。
この場合、１層のＣｒめっき層の厚みは１〜２０μｍ程
度であることが好ましく、複数層形成する場合には、そ
の全体の層厚を３〜２０μｍにすることが好ましい。Ｃ
ｒめっき層の厚みが薄すぎると、そのめっき層は有効な
接触抵抗値を示さずストランド間の結合損失の低減効果
が小さくなり、また厚くなりすぎると、超電導ストラン
ドの冷却効果か悪くなり、超電導特性に影響を与えるよ
うな問題か生ずるからである。
度であることが好ましく、複数層形成する場合には、そ
の全体の層厚を３〜２０μｍにすることが好ましい。Ｃ
ｒめっき層の厚みが薄すぎると、そのめっき層は有効な
接触抵抗値を示さずストランド間の結合損失の低減効果
が小さくなり、また厚くなりすぎると、超電導ストラン
ドの冷却効果か悪くなり、超電導特性に影響を与えるよ
うな問題か生ずるからである。
上記したＣｒめっき層で被覆されている複合体素線に、
所定の温度で熱処理を施して、Ｎｂ＋Ｓｎを生成せしめ
ることにより、本発明の超電導ストランドが得られる。
所定の温度で熱処理を施して、Ｎｂ＋Ｓｎを生成せしめ
ることにより、本発明の超電導ストランドが得られる。
（発明の実施例）
実施例１
無水クロム酸２５０ｇ／Ｃ硫酸２．５ｇ／Ｃ３価のクロ
ム酸１０ｇ／ＣＦｅイオン１５ｇ／ＣＣｕイオン１０ｇ
、Ｑを含むめっき浴を建浴した。
ム酸１０ｇ／ＣＦｅイオン１５ｇ／ＣＣｕイオン１０ｇ
、Ｑを含むめっき浴を建浴した。
直径３．４μｍのＮｂ線８０００本と、Ｃｕ −１４，
３％Ｓｎから成る複合体素線を用意し、これを、上記め
っき浴に浸漬して、５０±５℃の温度下において、電流
密度２０Ａ／ｄｍ２（電圧２．８Ｖ、総電流２Ａ）で電
気めっきを行なった。めっき時間を変えて、素線表面を
２．８μｍ（３分の場合）、５．３μｍ（６分の場合）
のＣ「めっき層で被覆した。
３％Ｓｎから成る複合体素線を用意し、これを、上記め
っき浴に浸漬して、５０±５℃の温度下において、電流
密度２０Ａ／ｄｍ２（電圧２．８Ｖ、総電流２Ａ）で電
気めっきを行なった。めっき時間を変えて、素線表面を
２．８μｍ（３分の場合）、５．３μｍ（６分の場合）
のＣ「めっき層で被覆した。
ついで、これらの被覆線材を７００°Ｃで８日間加熱し
て、本発明の超電導ストランドを製造した。
て、本発明の超電導ストランドを製造した。
これらストランドの接触抵抗値はいずれも５゜μΩ／
ｍｍ ”と非常に高い値を示した。
ｍｍ ”と非常に高い値を示した。
また、これらストランドの残留抵抗比（室温における抵
抗値／４．２Ｋにおける抵抗値）は１５０〜２００の間
にあり、このときの比抵抗値（ρ）は１．５〜２．０Ｘ
１０−’Ω−印であった。このことから、Ｃｒめっき層
は安定化Ｃｕを汚染していないことが判明した。
抗値／４．２Ｋにおける抵抗値）は１５０〜２００の間
にあり、このときの比抵抗値（ρ）は１．５〜２．０Ｘ
１０−’Ω−印であった。このことから、Ｃｒめっき層
は安定化Ｃｕを汚染していないことが判明した。
つぎに、めっき層の厚みがちがうこれらのストランドを
３５％、２０％のボイド率（冷媒流通部分の割合）でそ
れぞれコンジット管に挿入して４種類のケーブル・イン
・コンジット導体を製造し、これら導体の結合損失時定
数を測定した。その結果、いずれの導体の場合も、時定
数は１０〜１８ｍ５の範囲にあり、良好な結果を示した
。
３５％、２０％のボイド率（冷媒流通部分の割合）でそ
れぞれコンジット管に挿入して４種類のケーブル・イン
・コンジット導体を製造し、これら導体の結合損失時定
数を測定した。その結果、いずれの導体の場合も、時定
数は１０〜１８ｍ５の範囲にあり、良好な結果を示した
。
実施例２
実施例１で用いためっき浴に実施例１の複合体素線を浸
漬して、実施例１と同様の条件下で２分間電気めっきを
行い、素線表面に厚み２．５μｍのＣｒめっき層を形成
した。
漬して、実施例１と同様の条件下で２分間電気めっきを
行い、素線表面に厚み２．５μｍのＣｒめっき層を形成
した。
ついで、この素線をめっき浴から取出し、充分水洗した
のち大気中に１日間放置し、再び上記めっき浴を用いて
３分間電気めっきを行い、上記Ｃｒめっき層の上に更に
厚み２．８μｍのＣｒめっき層を形成した。
のち大気中に１日間放置し、再び上記めっき浴を用いて
３分間電気めっきを行い、上記Ｃｒめっき層の上に更に
厚み２．８μｍのＣｒめっき層を形成した。
この被覆線材を７００℃で８日間加熱して、Ｃｒめっき
層が２層形成されている本発明の超電導ストランドを製
造した。
層が２層形成されている本発明の超電導ストランドを製
造した。
このストランドの接触抵抗値は７０μΩ／ ｍｍ ”と
非常に高い値を示した。
非常に高い値を示した。
また、このストランドの残留抵抗比（室温における抵抗
値／４．２Ｋにおける抵抗値）は１５０〜２００の間に
あり、このときの比抵抗値（ρ）は１．５〜２．０Ｘ１
０−”Ω−印であった。このことから、Ｃｒめっき層は
安定化Ｃｕを汚染していないことが判明した。
値／４．２Ｋにおける抵抗値）は１５０〜２００の間に
あり、このときの比抵抗値（ρ）は１．５〜２．０Ｘ１
０−”Ω−印であった。このことから、Ｃｒめっき層は
安定化Ｃｕを汚染していないことが判明した。
つぎに、このストランドを３５％、２０％のボイド率で
コンジット管に挿入して２種類のケーブル・イン・コン
ジット導体を製造し、これら導体の結合損失時定数を測
定した。その結果、いずれの導体の場合も、時定数は８
〜１１＋ｎｓの範囲にあり、良好な結果を示した。
コンジット管に挿入して２種類のケーブル・イン・コン
ジット導体を製造し、これら導体の結合損失時定数を測
定した。その結果、いずれの導体の場合も、時定数は８
〜１１＋ｎｓの範囲にあり、良好な結果を示した。
（発明の効果）
以上の説明で明らかなように、本発明の超電導ストラン
ドは、その表面を被覆するＣｒめっき層の接触抵抗値が
高く絶縁特性に優れており、したがって、このストラン
ドを用いたケーブル・イン・コンジット導体のような大
電流超電導導体においては、そのストランド間の結合損
失を低減することが可能になる。
ドは、その表面を被覆するＣｒめっき層の接触抵抗値が
高く絶縁特性に優れており、したがって、このストラン
ドを用いたケーブル・イン・コンジット導体のような大
電流超電導導体においては、そのストランド間の結合損
失を低減することが可能になる。
Claims (1)
- 表面が少なくとも１層のＣｒめっき層で被覆されている
ことを特徴とする超電導ストランド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2235376A JPH04115422A (ja) | 1990-09-05 | 1990-09-05 | 超電導ストランド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2235376A JPH04115422A (ja) | 1990-09-05 | 1990-09-05 | 超電導ストランド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04115422A true JPH04115422A (ja) | 1992-04-16 |
Family
ID=16985169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2235376A Pending JPH04115422A (ja) | 1990-09-05 | 1990-09-05 | 超電導ストランド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04115422A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103320826A (zh) * | 2013-06-13 | 2013-09-25 | 南通市申海工业技术科技有限公司 | 导体股线自动镀铬工艺 |
| CN103943382A (zh) * | 2014-04-25 | 2014-07-23 | 东北大学 | 一种铜表面电解铬烧结制备CuCr电触头材料的方法 |
| CN104953022A (zh) * | 2015-05-15 | 2015-09-30 | 富通集团（天津）超导技术应用有限公司 | 超导线材的制备方法 |
-
1990
- 1990-09-05 JP JP2235376A patent/JPH04115422A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103320826A (zh) * | 2013-06-13 | 2013-09-25 | 南通市申海工业技术科技有限公司 | 导体股线自动镀铬工艺 |
| CN103943382A (zh) * | 2014-04-25 | 2014-07-23 | 东北大学 | 一种铜表面电解铬烧结制备CuCr电触头材料的方法 |
| CN103943382B (zh) * | 2014-04-25 | 2016-04-06 | 东北大学 | 一种铜表面电解铬烧结制备CuCr电触头材料的方法 |
| CN104953022A (zh) * | 2015-05-15 | 2015-09-30 | 富通集团（天津）超导技术应用有限公司 | 超导线材的制备方法 |
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