JPH05334920A - Nb3 Sn超電導線 - Google Patents

Nb3 Sn超電導線

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JPH05334920A
JPH05334920A JP4163444A JP16344492A JPH05334920A JP H05334920 A JPH05334920 A JP H05334920A JP 4163444 A JP4163444 A JP 4163444A JP 16344492 A JP16344492 A JP 16344492A JP H05334920 A JPH05334920 A JP H05334920A
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JP
Japan
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alloy
layer
superconducting wire
superconductive wire
wire
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Withdrawn
Application number
JP4163444A
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English (en)
Inventor
Takayoshi Miyazaki
隆好 宮崎
Masao Shimada
雅生 嶋田
Takayuki Miyatake
孝之 宮武
Youichi Mizomata
洋一 溝俣
Isakazu Matsukura
功和 枩倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL 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
    • 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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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、製造過程における焼鈍回数を低減
し、製造時間を短縮して安価に製造できるようにしたN
3 Sn超電導線を提供することを目的とする。 【構成】 本発明に係るNb3 Sn超電導線は、中心部
から外層に向けてCu層1、筒状Sn拡散防止障壁層
2、Cu又はCu−Sn合金の筒状層3、複数のNbロ
ッド6をCu−Sn合金7中に埋め込んでなる線状体の
集合の環状配置層5、Cu又はCu−Sn合金層4をほ
ぼ同心状に配設してなる多芯複合構造のNb3 Sn超電
導線において、Nbを被覆するCu−Sn合金がCu−
x重量%Sn−y重量%M(M=Ti、Ta、Mn、N
i)よりなり、内部又は外部の筒状層のCu−Sn合金
がCu−m重量%Sn−n重量%M(M=Ti、Ta、
Mn、Ni)よりなり、x、y、m、nが、 0<x<10 0.1<y<0.5 10<m<15 0≦n<0.5 の関係を満たすことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は超電導発電機、核磁気
共鳴装置(NMR)等に用いられるNb3 Sn超電導線
に関する。
【0002】
【従来の技術】Nb3 Sn超電導線材の製造方法には、
ブロンズ法、内部拡散法、外部拡散法、チューブ法、イ
ンサイチュー法、粉末法等、多様な方法がある。このう
ち、最も代表的なものはブロンズ法である。このブロン
ズ製造方法では、図3に示すように、Nbロッド16を
Cu−13重量%Snの管17中に挿入し、断面減少加
工によって六角成形し、これを複数本スタックする(こ
れを一次スタック材15と呼ぶ)。この一次スタック材
15に断面減少加工を施して六角成形し、これを外側及
び内側のCu−13重量%Sn合金管13、14中に再
度スタックし、Sn拡散障壁層12、安定化銅11等を
挿入した多芯複合構造体(これを二次スタック材10と
呼ぶ)に再び断面減少加工を施し、所望の線径を持つ線
材を得る。このようにして得られた線材に最終熱処理を
施し、NbとSnとを反応させ、Nb3 Snを生成させ
る。そのため、従来の製造方法では、Nbの近傍により
多くのSnを配置し、Nb3 Snの生成量を増やし、臨
界電流密度の向上を図るべく、比較的高Sn濃度のCu
−13重量%Sn合金中にNbを埋め込んでいる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記製造方法に用いら
れる高Sn濃度Cu−Sn合金は加工性が悪く、加工率
約40%毎に硬化を防ぐための焼鈍が必要である。従っ
て、上記のような断面配置を持つ超電導線材の製造過程
における焼鈍回数も10回以上に及び、製造時間が長い
という問題があった。本発明は、かかる問題点に鑑み、
製造過程における焼鈍回数を減らして製造時間を短縮
し、より安価に製造できるようにしたNb3 Sn超電導
線を提供することを課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで本発明に係るNb
3 Sn超電導線は、中心部から外層に向けてCu層1,
Ta又はNb等からなる筒状Sn拡散防止障壁層2、C
u又はCu−Sn合金の筒状層3、複数のNbロッド6
をCu−Sn合金7中に埋め込んでなる線状体の集合の
環状配置層5、Cu又はCu−Sn合金層4をほぼ同心
状に配設してなる多芯複合構造体において、Nbを被覆
するCu−Sn合金がCu−x重量%Sn−y重量%M
(M=Ti、Ta、Mn、Ni)よりなり、内部及び/
又は外部の筒状層のCu−Sn合金がCu−m重量%S
n−n重量%M(M=Ti、Ta、Mn、Ni)よりな
り、x、y、m、nが、 0<x<10 0.1<y<0.5 10<m<15 0≦n<0.5 関係を満たすことを要旨とする。
【0005】
【作用】本発明は、上記のようにSn濃度の異なったC
u−Sn合金の配置を最適化し、かつ第三元素を添加す
るところに構成上のポイントがある。即ち、多くの加工
を受けるCu−Sn合金部にSn濃度が低く、より加工
性の優れたCu−Sn合金を配置し、より加工を受ける
回数の少ない部分にSn濃度の高いCu−Sn合金を配
置し、加工性を向上させる。他方、このように配置する
と、Nbと、Snの供給源である高Sn濃度Cu−Sn
合金とが離れることでNb3 Snの生成量が損なわれる
と思われる。そこで、Nb3 Snの生成量を補うため
に、Cu−Sn合金に第三元素を添加し、Snの拡散を
促進させる。これにより、従来の製造方法で作製された
超電導線材と同程度以上の臨界電流値を維持しつつ、加
工工程における焼鈍回数を減らすことができる。なお、
Sn量x、mはNb3 Snの生成量、及び加工性の点か
ら上記のように限定し、又第三元素Mの添加量y、nは
Sn拡散の促進と加工性の点から上記のように限定する
が、Cu−Sn合金に第三元素Mを添加することで線材
の超電導特性が損なわれないように配慮した。また、筒
状層Cu−Sn合金については第三元素Mは必ずしも添
加しなくともよいが、添加した方が拡散が促進され、か
つ加工性がアップできる。
【0006】
【実施例】以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて
詳細に説明する。図1は本発明による多芯複層構造のN
3 Sn超電導線を示す断面模式図である。図におい
て、1は安定化のためのCu又はCu合金(以下、単に
Cu等ということがある)、2はTa又はNb等からな
り、Snの拡散を防止し、かつ超電導線の安定性を確保
するSn拡散防止障壁層、3、4はCu−Sn合金管、
5はCu−Sn合金管3、4間に配置された一次スタッ
ク材、6はNbロッド、7はNbロッド6を被覆するC
u−Sn合金で、その複数本をCu−Sn合金8内に配
列して一次スタック材5が形成されている。ここでCu
−Sn合金7、8はCu−7.1重量%Sn−0.21
重量%Tiの組成を、Cu−Sn合金3、4はCu−1
2.8重量%Sn−0.21重量%Tiの組成を有す
る。
【0007】本発明による超電導線材の製作に先立っ
て、Sn濃度を変えたCu−Sn合金における減面率と
ブリンネル硬度の相関を測定した。その結果を図2に示
す。これより、Sn濃度の低いCu−Sn合金の方が加
工硬化の割合が少なく、より少ない焼鈍回数で大きな減
面率を得ることが可能であり、Nbとの反応量を考慮す
ると、加工性を要求される部分にはSnを10重量%以
下とするのがよいことが分かる。この実験結果を受け
て、実際に超電導線材を試作し、本発明の有効性を確認
した。その結果を以下に示す。
【0008】Nbロッド6をCu−7.1重量%Sn−
0.21重量%Ti管7中に挿入し、断面減少加工によ
って六角成形した。これを複数本スタックし、図1に示
すように、Cu−7.1重量%Sn−0.21重量%T
i管8中に挿入した後、断面減少加工を施し、六角成形
し、一次スタック材5を作製した。このNbとCu−S
n合金よりなる複数の一次スタック材5を、Cu−1
2.8重量%Sn−0.21重量%Tiよりなる内径の
異なる2本のCu−Sn合金管3、4の間にスタックし
た、さらに、図1に示すごとく、内側のCu−12.8
重量%Sn−0.21重量%Ti管3の内部にSn拡散
防止障壁としてTa管2を挿入し、その内部に安定化の
ためのCuロッド1を挿入した。このようにして得られ
た二次スタック材を断面減少加工により、線径0.8φ
の線材に加工した。この後、この線材を680°C、5
0時間熱処理することにより、Snを拡散させ、Nb3
Snを生成させた。ここで、一回のダイス伸線による減
面率は約15%であった。比較のため、従来の方法によ
って作製した超電導線材、即ちNbロッドをCu−1
2.8重量%Sn−0.21重量%Ti中に埋め込み、
これをCu−12.8重量%Sn−0.21重量%Ti
の内径の異なるCu−Sn合金管中にスタックした超電
導線材を作製した。さらに、この従来の方法において、
Cu−12.8重量%Sn−0.21重量%Tiを低S
n濃度のCu−7.1重量%Sn−0.21重量%Ti
で置き換えたものも作製した。なお、これらの比較材に
おいても、中間焼鈍条件及び最終熱処理条件は本発明に
よって作製した超電導線材と同じである。このようにし
て作製した三種類の超電導線材の一次スタック材と二次
スタック材の断面積減少加工工程における焼鈍回数と最
終熱処理後の臨界電流密度の温度4.2K、磁場10T
での値を表1に示した。
【0009】
【表1】
【0010】これより、本発明によって作製した超電導
線際材は、従来の方法で作製したものに比べ、超電導特
性を損なうことなく、しかもより少ない焼鈍回数で作製
できることが明らかとなった。また、第三元素MにはT
i以外にも、Sn拡散促進及び加工性アップを実現可能
なTa、Mn、Niを使用できる。
【0011】
【発明の効果】以上のような本発明に係るNb3 Sn超
電導線によれば、Nb3 Sn超電導線の加工工程を大幅
に減少でき、より安価な超電導線材の供給が可能となっ
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る多芯複合構造のNb3 Sn超電
導線を示す断面模式図である。
【図2】 Cu−7.1重量%Sn、Cu−9.5重量
%Sn及びCu−12.8重量%Snにおける減面率と
ブリンネル硬度の相関関係を示す実験図である。
【図3】 従来の多芯複合構造のNb3 Sn超電導線を
示す断面模式図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 溝俣 洋一 神戸市西区高塚台1丁目5−5株式会社神 戸製鋼所西神総合研究地区内 (72)発明者 枩倉 功和 神戸市西区高塚台1丁目5−5株式会社神 戸製鋼所西神総合研究地区内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中心部から外層に向けてCu層1、筒状
    Sn拡散防止障壁層2、Cu又はCu−Sn合金の筒状
    層3、複数のNbロッド6をCu−Sn合金7中に埋め
    込んでなる線状体の集合環状配置層5、Cu又はCu−
    Sn合金層4をほぼ同心状に配設してなる多芯複合構造
    のNb3 Sn超電導線において、 Nbを被覆するCu−Sn合金7がCu−x重量%Sn
    −y重量%M(M=Ti、Ta、Mn、Ni)よりな
    り、内部及び/又は外部の筒状層のCu−Sn合金3、
    4がCu−m重量%Sn−n重量%M(M=Ti、T
    a、Mn、Ni)よりなり、 x、y、m、nが、 0<x<10 0.1<y<0.5 10<m<15 0≦n<0.5 の関係を満たすことを特徴とするNb3 Sn超電導線。
JP4163444A 1992-05-29 1992-05-29 Nb3 Sn超電導線 Withdrawn JPH05334920A (ja)

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JPH05334920A true JPH05334920A (ja) 1993-12-17

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JP4163444A Withdrawn JPH05334920A (ja) 1992-05-29 1992-05-29 Nb3 Sn超電導線

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100676958B1 (ko) * 2005-09-20 2007-02-02 케이. 에이. 티. (주) Nb3Sn계 초전도 선재의 전구체용 Sn계 합금과 그 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100676958B1 (ko) * 2005-09-20 2007-02-02 케이. 에이. 티. (주) Nb3Sn계 초전도 선재의 전구체용 Sn계 합금과 그 제조 방법

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Effective date: 19990803