JPH04277415A - 交流用Nb3Sn超電導線の製造方法 - Google Patents
交流用Nb3Sn超電導線の製造方法Info
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- JPH04277415A JPH04277415A JP3038558A JP3855891A JPH04277415A JP H04277415 A JPH04277415 A JP H04277415A JP 3038558 A JP3038558 A JP 3038558A JP 3855891 A JP3855891 A JP 3855891A JP H04277415 A JPH04277415 A JP H04277415A
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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)
- 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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は超電導線の製造方法に係
り、特に極細多芯構造の交流用Nb3 Sn超電導線の
製造方法の改良に関する。
り、特に極細多芯構造の交流用Nb3 Sn超電導線の
製造方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】Nb3 Sn超電導線の製造方法として
、複合加工法の一種であるニオブ・チューブ法(または
パイプ法)によるものが知られている(特開昭52−1
6997号公報)。 この方法は、Snロッドの外側
にCu管、Nb管および安定化材となるCu管を順次被
覆した複合線の多数本をさらにCu管中に収容して冷間
加工を施した後、Nb3 Sn生成の熱処理を施すもの
で、Cu−Sn合金を用いるいわゆるブロンズ法の欠点
である多数回の中間焼鈍を不要とする利点を有する。
、複合加工法の一種であるニオブ・チューブ法(または
パイプ法)によるものが知られている(特開昭52−1
6997号公報)。 この方法は、Snロッドの外側
にCu管、Nb管および安定化材となるCu管を順次被
覆した複合線の多数本をさらにCu管中に収容して冷間
加工を施した後、Nb3 Sn生成の熱処理を施すもの
で、Cu−Sn合金を用いるいわゆるブロンズ法の欠点
である多数回の中間焼鈍を不要とする利点を有する。
【0003】しかしながら上記のニオブ・チューブ法に
おいては、加工度が104 を越えるような高加工を施
すとNb管の破断や断線を生じ易いためNbフィラメン
トの細線化が困難であり、Nbフィラメントの外径は6
0〜80μm 程度が加工限度である。従ってその用途
は直流機器に限定されるという難点があった。
おいては、加工度が104 を越えるような高加工を施
すとNb管の破断や断線を生じ易いためNbフィラメン
トの細線化が困難であり、Nbフィラメントの外径は6
0〜80μm 程度が加工限度である。従ってその用途
は直流機器に限定されるという難点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】近年、超電導線の製造
技術の進歩に伴ってその応用機器の開発が進められてお
り、トランスや発電機等に使用される交流用超電導線の
開発が要求されている。このような交流用超電導線に要
求される性質を満足するためには、(イ)ヒシテリシス
ロスを低減するためにフィラメント径を小さくすること
、(ロ)ツィストピッチを短くすること、(ハ)フィラ
メント間のカップリングロスを低減するために比抵抗値
の高い材料をマトリックスに採用することが重要となる
。
技術の進歩に伴ってその応用機器の開発が進められてお
り、トランスや発電機等に使用される交流用超電導線の
開発が要求されている。このような交流用超電導線に要
求される性質を満足するためには、(イ)ヒシテリシス
ロスを低減するためにフィラメント径を小さくすること
、(ロ)ツィストピッチを短くすること、(ハ)フィラ
メント間のカップリングロスを低減するために比抵抗値
の高い材料をマトリックスに採用することが重要となる
。
【0005】従来、上記のニオブ・チューブ法による超
電導線においても交流用の線材の開発が進められており
、上記(イ)および(ハ)の観点からマトリックスにC
u−Ni合金を採用することによりフィラメントの細線
化が試みられているが、この場合においてもフィラメン
トの不均一変形や破断等の理由により、Nbフィラメン
トの外径はφ 3〜4 μm 程度が加工限度である。
電導線においても交流用の線材の開発が進められており
、上記(イ)および(ハ)の観点からマトリックスにC
u−Ni合金を採用することによりフィラメントの細線
化が試みられているが、この場合においてもフィラメン
トの不均一変形や破断等の理由により、Nbフィラメン
トの外径はφ 3〜4 μm 程度が加工限度である。
【0006】本発明は以上の問題を解決するためになさ
れたもので、ニオブ・チューブ法によりフィラメントを
極細線化することのできる多芯構造の交流用Nb3 S
n超電導線の製造方法を提供することをその目的とする
。
れたもので、ニオブ・チューブ法によりフィラメントを
極細線化することのできる多芯構造の交流用Nb3 S
n超電導線の製造方法を提供することをその目的とする
。
【0007】
【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Nb3 Sn超電導線の製造方法は
、Sn系金属の外側にCu系金属管およびNb系金属管
を順次配置してなる複合体の多数本をCu−Ni合金マ
トリックス中に配置した後、減面加工を施し、次いでN
b3 Sn生成の熱処理を施す超電導線の製造方法にお
いて、前記Cu系金属管としてCu−Mn合金、Cu−
Sn合金またはアルミナ分散銅からなる管体を用い、か
つ減面加工によりNb系金属管の外径をφ2μm以下に
成形するものである。
に、本発明の交流用Nb3 Sn超電導線の製造方法は
、Sn系金属の外側にCu系金属管およびNb系金属管
を順次配置してなる複合体の多数本をCu−Ni合金マ
トリックス中に配置した後、減面加工を施し、次いでN
b3 Sn生成の熱処理を施す超電導線の製造方法にお
いて、前記Cu系金属管としてCu−Mn合金、Cu−
Sn合金またはアルミナ分散銅からなる管体を用い、か
つ減面加工によりNb系金属管の外径をφ2μm以下に
成形するものである。
【0008】本発明において、Cu系金属管としてCu
−Mn合金、Cu−Sn合金またはアルミナ分散銅から
なる管体を用いるのは以下の理由による。
−Mn合金、Cu−Sn合金またはアルミナ分散銅から
なる管体を用いるのは以下の理由による。
【0009】即ち、ニオブ・チューブ法においてNb系
金属管内部のCu系金属管にCu合金を採用するに当た
っては、(a)内部のSnとの合金化を防止するため、
中間焼鈍なしで最終線径まで加工可能であること(Sn
と合金化すると、ブロンズ化により加工硬化度が大きく
なり加工性が低下する。)、(b)最終線径で熱処理を
施す際に、NbとSnの反応を阻害しない組成を有する
ことが必要である。
金属管内部のCu系金属管にCu合金を採用するに当た
っては、(a)内部のSnとの合金化を防止するため、
中間焼鈍なしで最終線径まで加工可能であること(Sn
と合金化すると、ブロンズ化により加工硬化度が大きく
なり加工性が低下する。)、(b)最終線径で熱処理を
施す際に、NbとSnの反応を阻害しない組成を有する
ことが必要である。
【0010】本発明者等は、各種のCu合金について上
記の観点から実験をおこなった結果、 Cu−Ni合
金…加工性は良好であるが、熱処理時にNbとSnの反
応を阻害する。
記の観点から実験をおこなった結果、 Cu−Ni合
金…加工性は良好であるが、熱処理時にNbとSnの反
応を阻害する。
【0011】Cu−P合金…Cu−Ni合金と同様であ
る。
る。
【0012】Cu−Ag合金…加工性が低く、中間焼鈍
が必要である。
が必要である。
【0013】Cu−Si合金…Cu−Ag合金と同様で
ある。
ある。
【0014】Cu−Mn合金…加工性は良好であり、熱
処理時のNbとSnの反応性も良好である。
処理時のNbとSnの反応性も良好である。
【0015】Cu−Sn合金…Cu−Mn合金と同様で
ある。
ある。
【0016】Cu−Al2 O3 合金…Cu−Mn合
金と同様であると等の知見を得た。
金と同様であると等の知見を得た。
【0017】さらに、上記のCu−Mn合金、Cu−S
n合金およびアルミナ分散銅について調査した結果、C
u−( 1〜8 )wt%Mn合金、Cu−( 1〜3
)wt% Sn合金およびCu−( 5〜18)w
t%Al2 O3 合金が最適であることが明らかとな
った。即ち、Cu−Mn合金の場合、Mn量が 1wt
%未満であると、Nb管の不均一変形を抑制して極細フ
ィラメントを得ることが困難となり、 8wt%を越え
るとフィラメントの断線を生ずる。 一方、Cu−Sn合金およびアルミナ分散銅の場合にも
同様にそれぞれ1または 5wt%未満であると、極細
フィラメントを得ることが困難となり、またそれぞれ3
または18wt%を越えると中間焼鈍を施さずに加工す
ることが困難となる。加工性の観点から、特に好ましい
範囲はCu−(2〜5 )wt%Mn、Cu−(1.5
〜2 )wt%SnおよびCu−(10〜15)wt
%Al2 O3 である。
n合金およびアルミナ分散銅について調査した結果、C
u−( 1〜8 )wt%Mn合金、Cu−( 1〜3
)wt% Sn合金およびCu−( 5〜18)w
t%Al2 O3 合金が最適であることが明らかとな
った。即ち、Cu−Mn合金の場合、Mn量が 1wt
%未満であると、Nb管の不均一変形を抑制して極細フ
ィラメントを得ることが困難となり、 8wt%を越え
るとフィラメントの断線を生ずる。 一方、Cu−Sn合金およびアルミナ分散銅の場合にも
同様にそれぞれ1または 5wt%未満であると、極細
フィラメントを得ることが困難となり、またそれぞれ3
または18wt%を越えると中間焼鈍を施さずに加工す
ることが困難となる。加工性の観点から、特に好ましい
範囲はCu−(2〜5 )wt%Mn、Cu−(1.5
〜2 )wt%SnおよびCu−(10〜15)wt
%Al2 O3 である。
【0018】本発明におけるSn系金属およびNb系金
属管としてはSn、Nbの他、これらの合金、例えばT
i添加Nb合金等を用いることができ、またマトリック
スのCu−Ni合金としては30wt%以下のNiを添
加したCu合金が用いられる。
属管としてはSn、Nbの他、これらの合金、例えばT
i添加Nb合金等を用いることができ、またマトリック
スのCu−Ni合金としては30wt%以下のNiを添
加したCu合金が用いられる。
【0019】
【作用】上記構成により、本発明の交流用Nb3 Sn
超電導線の製造方法によれば、Cu系金属管の材料にC
u−Mn合金、Cu−Sn合金またはアルミナ分散銅を
用いることにより、Nb系金属管の不均一変形を抑制し
て中間焼鈍なしで極細フィラメントに加工可能である上
、熱処理を施す際にNbとSnの反応を阻害することが
ないため、特性の優れた交流用超電導線を製造すること
ができ、外径φ 2μm 以下、特に外径φ 1μm
程度以下の極細フィラメントを得ることが可能となる。
超電導線の製造方法によれば、Cu系金属管の材料にC
u−Mn合金、Cu−Sn合金またはアルミナ分散銅を
用いることにより、Nb系金属管の不均一変形を抑制し
て中間焼鈍なしで極細フィラメントに加工可能である上
、熱処理を施す際にNbとSnの反応を阻害することが
ないため、特性の優れた交流用超電導線を製造すること
ができ、外径φ 2μm 以下、特に外径φ 1μm
程度以下の極細フィラメントを得ることが可能となる。
【0020】
【実施例】以下本発明の実施例について説明する。
【0021】実施例1
外径φ16mm、内径φ8.1mm のCu−5 wt
%Mn合金管内にSnロッドを収容して冷間加工した複
合線を、外径φ8 mm、内径φ4 mmのNb管内に
収容し、 このNb管の外側に外径φ10.3mm、
内径φ8.1mm のCu−10wt%Ni合金管を配
置した後、冷間加工を施して断面六角形のシングル線を
製造した。この場合、Nb管内のSn濃度は約20wt
%である。
%Mn合金管内にSnロッドを収容して冷間加工した複
合線を、外径φ8 mm、内径φ4 mmのNb管内に
収容し、 このNb管の外側に外径φ10.3mm、
内径φ8.1mm のCu−10wt%Ni合金管を配
置した後、冷間加工を施して断面六角形のシングル線を
製造した。この場合、Nb管内のSn濃度は約20wt
%である。
【0022】次に、上記のシングル線の 108本を、
その側面を当接して外径φ49mm、内径φ43.5m
mのCu−10wt%Ni合金管内に充填した後、冷間
加工を施して断面六角形の一次マルチ線を製造した。こ
の一次マルチ線の108本を、その側面を当接して外径
φ49mm、内径φ43.5mmのCu−10wt%N
i合金管内に充填してダブルスタッグ構造とした後、静
水圧押出加工および伸線加工を施して外径φ0.209
mm 、フィラメント径φ1μmの線材を容易に得た。 上記の線材に 700℃×50時間の熱処理を施し
て極細多芯構造のNb3 Sn超電導線を製造し、その
特性を測定した結果、臨界電流密度(Jc)は2Tで6
600A/mm2 、また交流損失は 122kW/m
3 (at 50Hz±0.5 T)の値が得られた
。
その側面を当接して外径φ49mm、内径φ43.5m
mのCu−10wt%Ni合金管内に充填した後、冷間
加工を施して断面六角形の一次マルチ線を製造した。こ
の一次マルチ線の108本を、その側面を当接して外径
φ49mm、内径φ43.5mmのCu−10wt%N
i合金管内に充填してダブルスタッグ構造とした後、静
水圧押出加工および伸線加工を施して外径φ0.209
mm 、フィラメント径φ1μmの線材を容易に得た。 上記の線材に 700℃×50時間の熱処理を施し
て極細多芯構造のNb3 Sn超電導線を製造し、その
特性を測定した結果、臨界電流密度(Jc)は2Tで6
600A/mm2 、また交流損失は 122kW/m
3 (at 50Hz±0.5 T)の値が得られた
。
【0023】実施例2
実施例1におけるCu−5 wt%Mn合金管の代りに
アルミナ分散銅からなるCu−15wt%Al2 O3
合金管を用い、他は同様にして外径φ0.209mm
、フィラメント径φ1μmの極細多芯構造のNb3
Sn超電導線を製造した。 この超電導線の特性を測
定した結果、臨界電流密度(Jc)は2Tで6500A
/mm2 、また交流損失は130 kW/m3 (a
t 50Hz±0.5 T)の値が得られた。
アルミナ分散銅からなるCu−15wt%Al2 O3
合金管を用い、他は同様にして外径φ0.209mm
、フィラメント径φ1μmの極細多芯構造のNb3
Sn超電導線を製造した。 この超電導線の特性を測
定した結果、臨界電流密度(Jc)は2Tで6500A
/mm2 、また交流損失は130 kW/m3 (a
t 50Hz±0.5 T)の値が得られた。
【0024】
【発明の効果】以上述べたように本発明の交流用Nb3
Sn超電導線の製造方法によれば、ニオブ・チューブ
法におけるNb系金属管の不均一変形を抑制して、外径
φ2 μm以下の極細フィラメントに加工することが可
能となり、交流損失が小さい等の特性の優れた超電導線
を製造することができる。
Sn超電導線の製造方法によれば、ニオブ・チューブ
法におけるNb系金属管の不均一変形を抑制して、外径
φ2 μm以下の極細フィラメントに加工することが可
能となり、交流損失が小さい等の特性の優れた超電導線
を製造することができる。
Claims (4)
- 【請求項1】 Sn系金属の外側にCu系金属管およ
びNb系金属管を順次配置してなる複合体の多数本をC
u−Ni合金マトリックス中に配置した後、減面加工を
施し、次いでNb3 Sn生成の熱処理を施す超電導線
の製造方法において、前記Cu系金属管としてCu−M
n合金、Cu−Sn合金またはアルミナ分散銅からなる
管体を用い、かつ減面加工によりNb系金属管の外径を
φ2 μm 以下に成形することを特徴とする交流用N
b3 Sn超電導線の製造方法。 - 【請求項2】 Cu−Mn合金は、1〜8wt%のM
nを含有してなる請求項1記載の交流用Nb3 Sn超
電導線の製造方法。 - 【請求項3】 Cu−Sn合金は、1〜3wt%のS
nを含有してなる請求項1記載の交流用Nb3 Sn超
電導線の製造方法。 - 【請求項4】 アルミナ分散銅は、5 〜18wt%
のAl2 O3 を含有してなる請求項1記載の交流用
Nb3 Sn超電導線の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3038558A JPH04277415A (ja) | 1991-03-05 | 1991-03-05 | 交流用Nb3Sn超電導線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3038558A JPH04277415A (ja) | 1991-03-05 | 1991-03-05 | 交流用Nb3Sn超電導線の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04277415A true JPH04277415A (ja) | 1992-10-02 |
Family
ID=12528626
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3038558A Withdrawn JPH04277415A (ja) | 1991-03-05 | 1991-03-05 | 交流用Nb3Sn超電導線の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04277415A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105513712A (zh) * | 2015-11-25 | 2016-04-20 | 西部超导材料科技股份有限公司 | 一种高临界电流密度Nb3Sn超导线材的制备方法 |
-
1991
- 1991-03-05 JP JP3038558A patent/JPH04277415A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105513712A (zh) * | 2015-11-25 | 2016-04-20 | 西部超导材料科技股份有限公司 | 一种高临界电流密度Nb3Sn超导线材的制备方法 |
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