JPH04277420A - 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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- JPH04277420A JPH04277420A JP3038563A JP3856391A JPH04277420A JP H04277420 A JPH04277420 A JP H04277420A JP 3038563 A JP3038563 A JP 3038563A JP 3856391 A JP3856391 A JP 3856391A JP H04277420 A JPH04277420 A JP H04277420A
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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内部拡散法によるものが知ら
れている。
、複合加工法の一種である内部拡散法によるものが知ら
れている。
【０００３】この内部拡散法は、Ｃｕマトリックス中に
拡散源となるＳｎロッドおよび多数本のＮｂロッドを埋
め込み、所定のサイズまで加工した後、熱処理を施して
Ｓｎを内部から拡散させてＮｂロッドと反応せしめ、Ｎ
ｂ３ Ｓｎを生成させるものである。
拡散源となるＳｎロッドおよび多数本のＮｂロッドを埋
め込み、所定のサイズまで加工した後、熱処理を施して
Ｓｎを内部から拡散させてＮｂロッドと反応せしめ、Ｎ
ｂ３ Ｓｎを生成させるものである。
【０００４】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。
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、上記の内部拡散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、この方
法によればＮｂフィラメントを容易に細線化することが
できるため、有効な方法の一つとして注目されている。
おいても交流用の線材の開発が進められており、この方
法によればＮｂフィラメントを容易に細線化することが
できるため、有効な方法の一つとして注目されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の方
法においては、ＣｕマトリックスとＮｂロッドの加工硬
化能が大きく異なるため、Ｎｂフィラメントを細線化す
るとＮｂが均一に変形されずフィラメント同志が接触し
て、いわゆるブリッジ現象を生ずるという問題がある。 その結果、設計上ではＮｂフィラメントの細線化が
達成されてもＮｂフィラメントは電気的に大きなフィラ
メントと同様の挙動を示し、ヒシテリシスロスを低減す
ることができない。
法においては、ＣｕマトリックスとＮｂロッドの加工硬
化能が大きく異なるため、Ｎｂフィラメントを細線化す
るとＮｂが均一に変形されずフィラメント同志が接触し
て、いわゆるブリッジ現象を生ずるという問題がある。 その結果、設計上ではＮｂフィラメントの細線化が
達成されてもＮｂフィラメントは電気的に大きなフィラ
メントと同様の挙動を示し、ヒシテリシスロスを低減す
ることができない。
【０００７】実際には、実測値と設計値とのヒシテリシ
スロス間にしばしば数倍の差が認められる。
スロス間にしばしば数倍の差が認められる。
【０００８】本発明は以上の問題を解決するためになさ
れたもので、内部拡散法によりフィラメントを極細線化
し、かつヒシテリシスロスを低減することができる多芯
構造の交流用Ｎｂ３ Ｓｎ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、内部拡散法によりフィラメントを極細線化
し、かつヒシテリシスロスを低減することができる多芯
構造の交流用Ｎｂ３ Ｓｎ超電導線の製造方法を提供す
ることをその目的とする。
【０００９】
【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
、Ｃｕ系金属マトリックス中にＳｎ系金属および多数本
のＮｂ系金属を配置してなる複合体に減面加工を施し、
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Ｎｂ系金属をＣｕ−Ｍｎ合金、Ｃｕ
−Ｓｎ合金またはアルミナ分散銅からなるマトリックス
中に配置し、かつ減面加工によりＮｂ系金属の外径をφ
１μｍ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
、Ｃｕ系金属マトリックス中にＳｎ系金属および多数本
のＮｂ系金属を配置してなる複合体に減面加工を施し、
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Ｎｂ系金属をＣｕ−Ｍｎ合金、Ｃｕ
−Ｓｎ合金またはアルミナ分散銅からなるマトリックス
中に配置し、かつ減面加工によりＮｂ系金属の外径をφ
１μｍ以下に成形するものである。
【００１０】本発明において、Ｎｂ系金属をＣｕ−Ｍｎ
合金、Ｃｕ−Ｓｎ合金またはアルミナ分散銅からなるマ
トリックス中に配置するのは以下の理由による。
合金、Ｃｕ−Ｓｎ合金またはアルミナ分散銅からなるマ
トリックス中に配置するのは以下の理由による。
【００１１】即ち、内部拡散法においてＣｕ系金属マト
リックスに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Ｓ
ｎの反応を阻害しない組成を有することが必要である。
リックスに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Ｓ
ｎの反応を阻害しない組成を有することが必要である。
【００１２】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−Ａｇ合
金…加工性が低く、中間焼鈍が必要である（内部にＳｎ
が配置されているため、焼鈍により加工性が低下する）
。
記の観点から実験をおこなった結果、 Ｃｕ−Ａｇ合
金…加工性が低く、中間焼鈍が必要である（内部にＳｎ
が配置されているため、焼鈍により加工性が低下する）
。
【００１３】Ｃｕ−Ｓｉ合金…Ｃｕ−Ａｇ合金と同様で
ある。
ある。
【００１４】Ｃｕ−Ｎｉ合金…加工性は良好であるが、
熱処理時にＮｉがＮｂとＳｎの反応を阻害する。
熱処理時にＮｉがＮｂとＳｎの反応を阻害する。
【００１５】Ｃｕ−Ｐ合金…加工性は良好であるが、熱
処理時にＰがＮｂとＳｎの反応を阻害する。
処理時にＰがＮｂとＳｎの反応を阻害する。
【００１６】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。
【００１７】Ｃｕ−Ｓｎ合金…Ｃｕ−Ｍｎ合金と同様で
ある。
ある。
【００１８】Ｃｕ−Ａｌ２ Ｏ３ …Ｃｕ−Ｍｎ合金と
同様であると等の知見を得た。
同様であると等の知見を得た。
【００１９】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）ｗｔ％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、８ ｗｔ％を越えると加工性が低
下してフィラメントの断線を生ずるため、中間焼鈍が必
要となる。特に好ましい範囲は２ 〜５ ｗｔ％Ｍｎ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）ｗｔ％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、８ ｗｔ％を越えると加工性が低
下してフィラメントの断線を生ずるため、中間焼鈍が必
要となる。特に好ましい範囲は２ 〜５ ｗｔ％Ｍｎで
ある。
【００２０】またＣｕ−Ｓｎ合金およびアルミナ分散銅
の場合についても、同様に添加量が少ないと極細フィラ
メントを得ることが困難となり、添加量が多くなると中
間焼鈍を施さずに加工することが困難となる。特に好ま
しい範囲はそれぞれ１．５ 〜２ｗｔ％Ｍｎおよび１０
〜１５ｗｔ％Ａｌ２ Ｏ３ である。
の場合についても、同様に添加量が少ないと極細フィラ
メントを得ることが困難となり、添加量が多くなると中
間焼鈍を施さずに加工することが困難となる。特に好ま
しい範囲はそれぞれ１．５ 〜２ｗｔ％Ｍｎおよび１０
〜１５ｗｔ％Ａｌ２ Ｏ３ である。
【００２１】本発明におけるＳｎ系金属およびＮｂ系金
属としてはＳｎ、Ｎｂの他、これらの合金、例えばＴｉ
添加Ｎｂ合金等を用いることができる。
属としてはＳｎ、Ｎｂの他、これらの合金、例えばＴｉ
添加Ｎｂ合金等を用いることができる。
【００２２】
【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系金属マトリックス
の材料にＣｕ−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、外径φ１μｍ程度以下の極細フィラ
メントを有する特性の優れた多芯構造の交流用超電導線
を製造することができる。
超電導線の製造方法によれば、Ｃｕ系金属マトリックス
の材料にＣｕ−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、外径φ１μｍ程度以下の極細フィラ
メントを有する特性の優れた多芯構造の交流用超電導線
を製造することができる。
【００２３】
【実施例】 以下本発明の実施例について説明する。
【００２４】実施例１
外径φ４１．５ｍｍ、内径φ３２ｍｍのＣｕ−５ ｗｔ
％Ｍｎ合金管内に、外径φ３１．８ｍｍのＮｂロッドを
収容して冷間加工を施し、断面六角形のシングル線を製
造した。このシングル線の９１本をその側面を当接して
外径φ４９ｍｍ、内径φ４３．５ｍｍのＣｕ管内に充填
した後、冷間加工を施して断面六角形に成形し、さらに
Ｎｂの加工歪を除去するため、９５０℃で熱処理を施し
て複合線を製造した。
％Ｍｎ合金管内に、外径φ３１．８ｍｍのＮｂロッドを
収容して冷間加工を施し、断面六角形のシングル線を製
造した。このシングル線の９１本をその側面を当接して
外径φ４９ｍｍ、内径φ４３．５ｍｍのＣｕ管内に充填
した後、冷間加工を施して断面六角形に成形し、さらに
Ｎｂの加工歪を除去するため、９５０℃で熱処理を施し
て複合線を製造した。
【００２５】一方、この複合線と同一形状に成形したＣ
ｕ被覆Ｓｎ線の９１本を中心に配置して、その外側に上
記の複合線の２１０ 本をその側面を当接して配置し、
これらをＴａ管（バリヤ）を介して外径φ５５ｍｍ、内
径φ４６ｍｍのＣｕ管に充填した後、冷間加工を施して
外径φ０．２ ｍｍの線材を製造した。
ｕ被覆Ｓｎ線の９１本を中心に配置して、その外側に上
記の複合線の２１０ 本をその側面を当接して配置し、
これらをＴａ管（バリヤ）を介して外径φ５５ｍｍ、内
径φ４６ｍｍのＣｕ管に充填した後、冷間加工を施して
外径φ０．２ ｍｍの線材を製造した。
【００２６】この線材の成形性はＣｕマトリックスの場
合とほぼ同様であり、成形後のフィラメント径はほぼ円
形を示し、その外径φ０．７ μｍ であった。
合とほぼ同様であり、成形後のフィラメント径はほぼ円
形を示し、その外径φ０．７ μｍ であった。
【００２７】このようにして得れた線材に６００ ℃で
３０時間の熱処理を施して製造した超電導線の特性を測
定した結果、臨界電流密度（Ｊｃ）は２Ｔで５０００Ａ
／ｍｍ２ 、交流損失は９５ｋＷ／ ｍ３ （ａｔ
５０Ｈｚ±０．５ Ｔ）の値が得られた。
３０時間の熱処理を施して製造した超電導線の特性を測
定した結果、臨界電流密度（Ｊｃ）は２Ｔで５０００Ａ
／ｍｍ２ 、交流損失は９５ｋＷ／ ｍ３ （ａｔ
５０Ｈｚ±０．５ Ｔ）の値が得られた。
【００２８】以上の特性値は、Ｃｕマトリックスの線材
に比較してＪｃ値はほぼ同程度であるが、交流損失は約
１／２であり設計値にほぼ近い値を示している。
に比較してＪｃ値はほぼ同程度であるが、交流損失は約
１／２であり設計値にほぼ近い値を示している。
【００２９】実施例２
実施例１におけるＣｕ−５ ｗｔ％Ｍｎ合金管の代りに
Ｃｕ−２ ｗｔ％Ｓｎ合金管を用い、他は同様の方法に
より外径φ０．２ｍｍ の超電導線を製造した。
Ｃｕ−２ ｗｔ％Ｓｎ合金管を用い、他は同様の方法に
より外径φ０．２ｍｍ の超電導線を製造した。
【００３０】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５５００Ａ／ｍｍ２ 、交流
損失は１１０ ｋＷ／ ｍ３ （ａｔ ５０Ｈｚ±０
．５ Ｔ）の値が得られた。
電流密度（Ｊｃ）は２Ｔで５５００Ａ／ｍｍ２ 、交流
損失は１１０ ｋＷ／ ｍ３ （ａｔ ５０Ｈｚ±０
．５ Ｔ）の値が得られた。
【００３１】実施例３
実施例１におけるＣｕ−５ ｗｔ％Ｍｎ合金管の代りに
Ｃｕ−１５ｗｔ％Ａｌ２ Ｏ３ 合金管を用い、他は同
様の方法により外径φ０．２ｍｍ の超電導線を製造し
た。
Ｃｕ−１５ｗｔ％Ａｌ２ Ｏ３ 合金管を用い、他は同
様の方法により外径φ０．２ｍｍ の超電導線を製造し
た。
【００３２】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４８００Ａ／ｍｍ２ 、交流
損失は１００ ｋＷ／ ｍ３ （ａｔ ５０Ｈｚ±０
．５ Ｔ）の値が得られた。
電流密度（Ｊｃ）は２Ｔで４８００Ａ／ｍｍ２ 、交流
損失は１００ ｋＷ／ ｍ３ （ａｔ ５０Ｈｚ±０
．５ Ｔ）の値が得られた。
【００３３】
【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、Ｎｂ系金属と加工
硬化能が近似する銅合金をマトリックスに採用すること
により、Ｎｂフィラメントの不均一変形を抑制して極細
フィラメントに加工することができる。
Ｓｎ超電導線の製造方法によれば、Ｎｂ系金属と加工
硬化能が近似する銅合金をマトリックスに採用すること
により、Ｎｂフィラメントの不均一変形を抑制して極細
フィラメントに加工することができる。
【００３４】また添加元素（粒子）は熱処理時にＮｂと
Ｓｎの反応を阻害することがないため、設計値に近い交
流損失を有する特性の優れた多芯構造の交流用超電導線
を製造することができる。
Ｓｎの反応を阻害することがないため、設計値に近い交
流損失を有する特性の優れた多芯構造の交流用超電導線
を製造することができる。
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｃｕ系金属マトリックス中にＳｎ系金
属および多数本のＮｂ系金属を配置してなる複合体に減
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Ｎｂ系金属をＣｕ−
Ｍｎ合金、Ｃｕ−Ｓｎ合金またはアルミナ分散銅からな
るマトリックス中に配置し、かつ減面加工によりＮｂ系
金属の外径をφ１μｍ以下に成形することを特徴とする
交流用Ｎｂ３ Ｓｎ超電導線の製造方法。 - 【請求項２】 Ｃｕ−Ｍｎ合金は、１ 〜８ ｗｔ％
のＭｎを含有してなる請求項１記載の交流用Ｎｂ３ Ｓ
ｎ超電導線の製造方法。 - 【請求項３】 Ｃｕ−Ｓｎ合金は、１ 〜３ ｗｔ％
のＳｎを含有してなる請求項１記載の交流用Ｎｂ３ Ｓ
ｎ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 |
|---|---|---|---|
| JP3038563A JPH04277420A (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 |
|---|---|---|---|
| JP3038563A JPH04277420A (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 |
|---|---|
| JPH04277420A true JPH04277420A (ja) | 1992-10-02 |
Family
ID=12528772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3038563A Withdrawn JPH04277420A (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) | JPH04277420A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019511081A (ja) * | 2016-01-29 | 2019-04-18 | ブルカー オーエスティー エルエルシー | マルチフィラメントＮｂ３Ｓｎ超伝導性ワイヤを製造する方法 |
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1991
- 1991-03-05 JP JP3038563A patent/JPH04277420A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019511081A (ja) * | 2016-01-29 | 2019-04-18 | ブルカー オーエスティー エルエルシー | マルチフィラメントＮｂ３Ｓｎ超伝導性ワイヤを製造する方法 |
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