JPH05298947A - Nb3 Sn超電導線の製造方法 - Google Patents

Nb3 Sn超電導線の製造方法

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JPH05298947A
JPH05298947A JP4124268A JP12426892A JPH05298947A JP H05298947 A JPH05298947 A JP H05298947A JP 4124268 A JP4124268 A JP 4124268A JP 12426892 A JP12426892 A JP 12426892A JP H05298947 A JPH05298947 A JP H05298947A
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JP
Japan
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powder
composite billet
composite
pipe
billet
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JP4124268A
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English (en)
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Wataru Ishikawa
渡 石川
Kadomasa Sato
矩正 佐藤
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting 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】 【目的】 高品質で、超電導特性に優れたNb3 Sn超
電導線を効率よく製造する方法を提供する。 【構成】 Cu製管2内にCu粉末とSn粉末の混合粉
末1を充填した複合ビレットAの外周にNb製管4とC
u製管12を順次複合して複合ビレットBとなし、この複
合ビレットBを延伸加工して得られる複合素材3を多数
本Cu製管22内に充填して金属複合ビレット6となし、
この金属複合ビレット6を延伸加工して得られる金属複
合線材に所定の加熱処理を施してNb3 Sn超電導線を
製造する方法において、Cu製管2内に充填する混合粉
末1中のSn粉末の比率を50〜95wt%に限定する。 【効果】 前記混合粉末1中のSn粉末の比率が50wt%
以上なので混合粉末層の加工性が改善される。又前記S
n粉末の比率が95wt%以下なので、Cu粉末のNb3
n超電導体相生成の触媒的作用が損なわれず、依って高
品質で、超電導特性に優れたNb3 Sn超電導線が効率
よく製造される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、品質が良好で、超電導
特性に優れたNb3 Sn超電導線を効率よく製造する方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】Nb3 Sn,V3 Ga,Nb3 Al等の
3 Bの化学式で示される化合物超電導体はA15型化合
物超電導体と称され、Nb−Ti合金超電導体と共にそ
の応用研究が強力に押し進められており、磁気浮上列
車,高エネルギー粒子加速器,医療診断用核磁気共鳴映
像装置等への実用化が急速に展開している。ところで、
前述の化合物超電導体は材質が硬くて脆い為、合金材の
ように直接線材に加工することができず、その為、例え
ばCu−Sn合金(ブロンズ)製管内にNb金属材を充
填して複合ビレットとなし、この複合ビレットを延伸加
工して所望形状の複合線材となし、しかるのち、この複
合線材に所定の加熱処理を施して、Cu−Sn合金製管
材中のSnをNb金属材に熱拡散させてNb3 Sn超電
導体相を反応生成させるブロンズ法等により製造されて
いる。しかしながら、前述のブロンズ法では、複合ビレ
ットの外装となるCu−Sn合金は加工硬化量が大き
く、従って延伸加工中に何度も中間焼鈍を施す必要があ
る為生産性に劣るものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
Cu,Nb,Snの加工性の良い金属材料を原料とする
金属複合ビレットを作製し、この金属複合ビレットを途
中に焼鈍を入れずに、所望形状の線材にまで延伸加工
し、最後の工程で前記線材に所定の加熱処理を施してN
3 Sn超電導体相を反応生成させる内部拡散法が提案
された。この内部拡散法では、金属複合ビレットを、原
料のSnを粉末となし、このSn粉末をCu粉末に30〜
40wt%の量混合し、この混合粉末をCu製管内に充填し
て複合ビレットとなし、この複合ビレットの外周にNb
製管とCu製管を順次複合し、これを延伸加工して得た
複合線材をCu製管内に多数本充填する方法により作製
していた。尚、このようにCu製管内に充填する原料に
Sn粉末とCu粉末の混合粉末を用いる理由は、Sn相
とCu相が微細に混在した状態を形成して、最終工程で
の加熱処理の際に、Sn相のSnをCu相の触媒的作用
を利用して外周のNb製管に速やかに拡散させ、Nb3
Sn超電導体相を迅速に反応生成させる為である。しか
しながら、この内部拡散法では、Cu製管内部のCu粉
末とSn粉末の混合粉末層の加工性が悪い為、複合ビレ
ットを延伸加工する際には蛇腹状の縊れが生じ、又金属
複合線材を延伸加工する際には内部のフィラメント、つ
まり前記複合ビレットを延伸加工して得た複合線材が断
線して超電導特性に高い値が得られないというような問
題があった。
【0004】
【課題を解決する為の手段】本発明はこのような状況に
鑑み鋭意研究を行い、Cu粉末とSn粉末の混合粉末層
の加工性の良否は、Cu粉末とSn粉末の混合比率によ
り左右されることを知見し、さらに研究を重ねて本発明
を完成するに至ったものである。即ち、本発明は、Cu
製管内にCu粉末とSn粉末の混合粉末を充填した複合
ビレットAの外周にNb製管とCu製管を順次複合して
複合ビレットBとなし、この複合ビレットBに延伸加工
を施して得られる複合線材を多数本Cu製管内に充填し
て金属複合ビレットとなし、この金属複合ビレットに延
伸加工を施して得られる金属複合線材に所定の加熱処理
を施してNb3 Sn超電導線を製造する方法において、
Cu製管内に充填する前記混合粉末中のSn粉末の混合
比率を50〜95%にすることを特徴とするNb3 Sn超電
導線の製造方法である。
【0005】本発明方法において、Cu粉末とSn粉末
の混合粉末中のSn粉末の混合比率を50〜95wt%に限定
した理由は、Sn粉末の混合比率が50wt%未満では、混
合粉末の加工性が十分改善されない為である。又前記S
n粉末の混合比率が95wt%を超えると、Cu粉末の比率
が少なすぎて、Sn拡散の為のCuの触媒的作用が十分
得られず、Nb3 Sn超電導体相の生成に時間がかかる
ようになる為である。本発明方法において、Cu粉末と
Sn粉末の粒子径は特に限定するものではないが、双方
の粒子径は同等に揃えるのが混合が均等になされて好ま
しい。又Cu粉末とSn粉末の混合方法には通常のボー
ルミル法等任意の方法が適用される。又前記Cu粉末と
Sn粉末の混合粉末をCu製管内に充填した複合ビレッ
トAを始めとして、前記複合ビレットAの外周にNb製
管とCu製管を順次複合した複合ビレットB、及びこの
複合ビレットBを延伸加工した複合線材の多数本をCu
製管内に充填した金属複合ビレットの延伸加工は、延伸
加工の初期の段階でスエージング加工等の圧縮力のかか
る加工を施して内部の混合粉末層の密度を高めるように
するのが好ましい。本発明方法において、前記混合粉末
は圧縮成形してからCu製管内に充填しても良いが、こ
の圧縮成形体を複数個充填して複合ビレットを形成する
場合は、複合ビレットを延伸加工する際に、前記圧縮成
形体の境界部分が不連続状態となって得られる複合線材
に縊れが生じたりして好ましくない。
【0006】以下に本発明を図を参照して具体的に説明
する。図1イ〜ホは、本発明にて用いる金属複合ビレッ
トの作製方法の態様例を示す工程説明図である。Cu粉
末とSn粉末を所定の比率で配合し混合した混合粉末1
をCu製管2内にタッピング充填して複合ビレットAと
なし(図イ)、この複合ビレットAをスエージング加工
して混合粉末1の充填密度を高めた複合素材3となし
(図ロ)、この複合素材3にNb製管4及びCu製管12
を順次被覆して複合ビレットBとなし(図ハ)、この複
合ビレットBにスエージング加工、引抜加工及び伸線加
工を順次施して六角線材5となし(図ニ)、次にこの六
角線材5をCu製管22に稠密充填して金属複合ビレット
6を作製する(図ホ)。本発明方法において、Cu粉末
とSn粉末の混合粉末1をNb製管4内に直接入れずに
Cu製管2を介在させるのは、最終工程での加熱処理に
おいて、前記Cu製管2に触媒的作用を果たさせて、N
3 Sn超電導体相の反応生成を促進する為である。本
発明方法は、金属複合ビレットを延伸加工して得られる
金属複合線材を、再びCu製管内に多数本充填して金属
複合ビレットとなし、これを延伸加工する工程を所望回
施す超多芯超電導線の製造にも適用できるものである。
【0007】
【作用】本発明方法では、Cu製管内にCu粉末とSn
粉末の混合粉末を充填した複合ビレットAの外周にNb
製管とCu製管を順次複合して複合ビレットBとなし、
この複合ビレットBに延伸加工を施して得られる複合線
材を多数本Cu製管内に充填して金属複合ビレットとな
し、この金属複合ビレットに延伸加工を施して得られる
金属複合線材に所定の加熱処理を施してNb3 Sn超電
導線を製造する方法において、Cu製管内に充填する前
記混合粉末中のSn粉末の混合比率を50〜95%に限定す
るので、Cu粉末のNb3 Sn超電導体相生成の触媒的
作用を損なわずに、前記混合粉末層の加工性が改善さ
れ、依って高品質で、超電導特性に優れたNb3 Sn超
電導線が効率よく製造される。
【0008】
【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。 実施例1 平均粒径10μmのSn粉末とCu粉末を種々の配合比で
混合して混合粉末を作製し、この混合粉末を内径27mm
φ,外径30mmφの純Cu製管内にタッピング充填したの
ち、前記純Cu製管の両端を電子ビーム溶接により0.00
1Torr にて真空封止して複合ビレットAを作製した。次
にこの複合ビレットAをスエージング加工して内部の混
合粉末層を稠密化した10mmφの複合素材となし、この複
合素材の外周に内径10.1mmφ,外径14mmφのNb製管及
び内径14.1mmφ,外径18mmφのCu製管を複合して複合
ビレットBとなし、次いでこれを8mmφまでスエージン
グ加工し、次いで引抜加工、伸線加工を順次施して対辺
距離 1.9mmの断面六角形の六角線材となした。
【0009】次にこの六角線材を内形14mmφ,外径18mm
φの純Cu製管内に37本充填し、前記純Cu製管の両端
を電子ビーム溶接により0.001Torr にて真空封止して金
属複合ビレットを作製し、次いでこの金属複合ビレット
を、スエージング加工と引抜加工を順次施して 0.5mmφ
の金属複合線材となし、この金属複合線材に高純度アル
ゴンガス雰囲気中で 750℃× 200時間の加熱処理を施し
て、前記混合粉末中のSn粉末のSnとNb製管のNb
とを反応させてNb3 Snの超電導体相を生成せしめ
て、Nb3 Sn超電導線を製造した。このようにして得
られた各々のNb3 Sn超電導線について、臨界電流密
度(Jc)を液体He中( 4.2K)で、種々の磁場下で
測定した。結果は表1に示した。
【0010】
【表1】
【0011】表1より明らかなように、本発明方法品
(No1〜5)は、高磁場下においても高いJc値が得ら
れた。これに対し、比較例品のNo6は混合粉末中のSn
粉末の混合量が少なすぎた為加工性が低下して、又No7
はSn粉末の混合量が多すぎて、即ちCu粉末の混合比
率が少なすぎてCuのNb3 Sn超電導体相生成の為の
触媒的作用が十分に得られず、いずれもJcが低い値の
ものとなった。No6のNb3 Sn超電導線を解体して調
べたところ、フィラメントの断線が多数認められた。以
上芯数が50本の多芯Nb3 Sn超電導線について説明し
たが、本発明方法によれば、前記の金属複合線材を更に
Cu製管内に多数本充填して延伸加工する工程を繰り返
し施す超多芯超電導線の製造に適用しても、同様の高品
質、高超電導特性のNb3 Sn超電導線が得られる。
【0012】
【効果】以上述べたように、本発明方法によれば、品質
良好で、超電導特性に優れたNb3 Sn超電導線を効率
よく製造することができ、工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にて用いる金属複合ビレットを作製する
方法の態様例を示す工程説明図である。
【符号の説明】
1 混合粉末 2,12,22 Cu製管 3 複合素材 4 Nb製管 5 六角線材 6 金属複合ビレット A,B 複合ビレット

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Cu製管内にCu粉末とSn粉末の混合
    粉末を充填した複合ビレットAの外周にNb製管とCu
    製管を順次複合して複合ビレットBとなし、この複合ビ
    レットBに延伸加工を施して得られる複合線材を多数本
    Cu製管内に充填して金属複合ビレットとなし、この金
    属複合ビレットに延伸加工を施して得られる金属複合線
    材に所定の加熱処理を施してNb3 Sn超電導線を製造
    する方法において、Cu製管内に充填する前記混合粉末
    中のSn粉末の混合比率を50〜95%にすることを特徴と
    するNb3 Sn超電導線の製造方法。
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