JPH07176227A - 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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- JPH07176227A JPH07176227A JP5321548A JP32154893A JPH07176227A JP H07176227 A JPH07176227 A JP H07176227A JP 5321548 A JP5321548 A JP 5321548A JP 32154893 A JP32154893 A JP 32154893A JP H07176227 A JPH07176227 A JP H07176227A
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-
- 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
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- Y02E40/60—Superconducting 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】 極細多芯構造の交流用Nb3 Sn超電導線を
製造する 【構成】 Nb管内にCu被覆Snロッドを収容し、そ
の外側にCu−0.5wt%Mn合金管およびCu−3
0wt%Ni合金管を順次配置した後、伸線加工を施し
て断面六角形のシングル線を製造する。このシングル線
の所定本数を、Cu−10wt%Ni合金管内に充填し
た後、静水圧押出加工および伸線加工を施して断面六角
形の1次マルチ線を製造する。この1次マルチ線を用い
て同様の方法によりダブルスタック構造とした後、静水
圧押出加工および伸線加工を施して2次マルチ線を製造
する。フィラメント径φ0.5μmの2次マルチ線は、
0.5Tで10000A/mm2 の臨界電流密度を示し
た。
製造する 【構成】 Nb管内にCu被覆Snロッドを収容し、そ
の外側にCu−0.5wt%Mn合金管およびCu−3
0wt%Ni合金管を順次配置した後、伸線加工を施し
て断面六角形のシングル線を製造する。このシングル線
の所定本数を、Cu−10wt%Ni合金管内に充填し
た後、静水圧押出加工および伸線加工を施して断面六角
形の1次マルチ線を製造する。この1次マルチ線を用い
て同様の方法によりダブルスタック構造とした後、静水
圧押出加工および伸線加工を施して2次マルチ線を製造
する。フィラメント径φ0.5μmの2次マルチ線は、
0.5Tで10000A/mm2 の臨界電流密度を示し
た。
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、特にニオブ・チューブ法により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、特にニオブ・チューブ法により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】多芯構造の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
によるものが知られている(特公昭55−16547号
公報)。 この方法は、錫系金属を芯とし、銅系金属層
およびニオビウム系金属層を順次同心的に配置させ、か
つこの外周面に銅を接触させた複合体を断面減少加工
後、加熱処理を施すもので、この方法による超電導線は
高磁界中でのJc(臨界電流密度)が大きく、かつ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しており、非常に
優れた高磁界マグネット用の導体として知られている。
法として、複合加工法の一種であるニオブ・チューブ法
によるものが知られている(特公昭55−16547号
公報)。 この方法は、錫系金属を芯とし、銅系金属層
およびニオビウム系金属層を順次同心的に配置させ、か
つこの外周面に銅を接触させた複合体を断面減少加工
後、加熱処理を施すもので、この方法による超電導線は
高磁界中でのJc(臨界電流密度)が大きく、かつ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しており、非常に
優れた高磁界マグネット用の導体として知られている。
【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フィラメントの破断や断線を生じ易いため細線化
が困難で、外径φ60〜80μm程度がNbフィラメン
トの加工限度である。
おいては、加工度が104 を越えるような高加工を施す
とNbフィラメントの破断や断線を生じ易いため細線化
が困難で、外径φ60〜80μm程度がNbフィラメン
トの加工限度である。
【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必要である。
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必要である。
【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
Cu−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
ントの外径は数μm程度が加工限度であり、周波数、磁
場振幅等とともにフィラメント径に比例して増加するヒ
シテリシス損失を小さくすることが困難で、交流用に使
用するには問題があると考えられていた。
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
Cu−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
ントの外径は数μm程度が加工限度であり、周波数、磁
場振幅等とともにフィラメント径に比例して増加するヒ
シテリシス損失を小さくすることが困難で、交流用に使
用するには問題があると考えられていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このような問題に対し
て、本発明者等はニオブ・チューブ法ににおける複合体
を2次マルチ構造、即ち、2nd stack構造とす
ることにより、フィラメントの外径をφ1.0μm以下
に成形することができることを確認している。
て、本発明者等はニオブ・チューブ法ににおける複合体
を2次マルチ構造、即ち、2nd stack構造とす
ることにより、フィラメントの外径をφ1.0μm以下
に成形することができることを確認している。
【0007】この2nd stack構造の2次マルチ
線の製造方法は、例えば以下のようにしてなされる。
線の製造方法は、例えば以下のようにしてなされる。
【0008】Nb管の内部にCuクラッドSn線を挿
入し、これらをCu−Ni合金間内に収容した後、減面
加工を施して断面六角形のシングル線を製造する。
入し、これらをCu−Ni合金間内に収容した後、減面
加工を施して断面六角形のシングル線を製造する。
【0009】このシングル線と同一の断面形状を有す
るCu−Ni合金線の複数本を中心として、その外側に
シングル線の多数本をその側面を当接して同心状に集合
し、これらをCu−Ni合金管内に収容した後、管内壁
との間隙にCu−Ni合金線からなるスペーサを挿入し
て複合体Aを形成し、次いで、減面加工を施して断面六
角形の1次マルチ線(1st stack構造)を製造
する。
るCu−Ni合金線の複数本を中心として、その外側に
シングル線の多数本をその側面を当接して同心状に集合
し、これらをCu−Ni合金管内に収容した後、管内壁
との間隙にCu−Ni合金線からなるスペーサを挿入し
て複合体Aを形成し、次いで、減面加工を施して断面六
角形の1次マルチ線(1st stack構造)を製造
する。
【0010】1次マルチ線と同一の断面形状を有する
Cu−Ni合金線の複数本を中心として、その外側に1
次マルチ線の多数本をその側面を当接して同心状に集合
し、これらをCu−Ni合金管内に収容した後、管内壁
との間隙にCu−Ni合金線からなるスペーサを挿入し
て複合体Bを形成し、次いで、減面加工を施して2次マ
ルチ線(2nd stack構造)を製造した後、Nb
3 Sn生成の熱処理を施す。
Cu−Ni合金線の複数本を中心として、その外側に1
次マルチ線の多数本をその側面を当接して同心状に集合
し、これらをCu−Ni合金管内に収容した後、管内壁
との間隙にCu−Ni合金線からなるスペーサを挿入し
て複合体Bを形成し、次いで、減面加工を施して2次マ
ルチ線(2nd stack構造)を製造した後、Nb
3 Sn生成の熱処理を施す。
【0011】上記の方法により、フィラメントの極細化
が可能となるが、フィラメントの外径(円形に換算)が
φ3.0μm以下になると、Nbチューブが破損し易く
なり、Nbチューブが破損した場合にはCu−Ni合金
マトリックス中のNiが拡散し、その結果、Nb3 Sn
の生成が阻害されるとともに、生成したNb3 Snの超
電導特性を低下させることがある。実際に試作した2n
d stack構造の超電導線においても、超電導特性
が得られない場合を経験している。
が可能となるが、フィラメントの外径(円形に換算)が
φ3.0μm以下になると、Nbチューブが破損し易く
なり、Nbチューブが破損した場合にはCu−Ni合金
マトリックス中のNiが拡散し、その結果、Nb3 Sn
の生成が阻害されるとともに、生成したNb3 Snの超
電導特性を低下させることがある。実際に試作した2n
d stack構造の超電導線においても、超電導特性
が得られない場合を経験している。
【0012】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
極細線化するとともに、超電導特性を改善することので
きる交流用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、ニオブ・チューブ法によりフィラメントを
極細線化するとともに、超電導特性を改善することので
きる交流用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。
【0013】
【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、これらの多数本をCu−Ni合金マトリッ
クス中に配置した複合体に減面加工を施した後、Nb3
Sn生成の熱処理を施すことにより多芯構造の超電導線
を製造する場合に、Nb系金属管の外側に、Nb3 Sn
の生成およびその超電導特性を低下させることのない金
属を被覆し、これらの多数本をマトリックス中に配置し
てフィラメント径をφ1μm以下に成形するようにした
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、これらの多数本をCu−Ni合金マトリッ
クス中に配置した複合体に減面加工を施した後、Nb3
Sn生成の熱処理を施すことにより多芯構造の超電導線
を製造する場合に、Nb系金属管の外側に、Nb3 Sn
の生成およびその超電導特性を低下させることのない金
属を被覆し、これらの多数本をマトリックス中に配置し
てフィラメント径をφ1μm以下に成形するようにした
ものである。
【0014】本発明におけるNb3 Snの生成およびそ
の超電導特性を低下させることのない金属としては、C
uまたはCu−Mn合金を挙げることができる。Cu−
Mn合金を用いる場合には、Cu−0.3〜1wt%M
n合金が適している。
の超電導特性を低下させることのない金属としては、C
uまたはCu−Mn合金を挙げることができる。Cu−
Mn合金を用いる場合には、Cu−0.3〜1wt%M
n合金が適している。
【0015】Nb3 Snの生成を阻害したり、あるいは
Nb3 Snと反応して臨界電流密度(Jc)等の超電導
特性を低下させる元素としてはNiやP等があるが、M
nはこのような欠点を有しない。また、Mnは結合損失
を低減させる効果がある。
Nb3 Snと反応して臨界電流密度(Jc)等の超電導
特性を低下させる元素としてはNiやP等があるが、M
nはこのような欠点を有しない。また、Mnは結合損失
を低減させる効果がある。
【0016】Cu−Mn合金中のMn濃度が1wt%を
越えると加工性が低下するため、フィラメント径をφ3
μm以下に成形することが極めて困難となる。また、
0.3wt%未満であると結合損失の低減効果がほとん
ど認められず、Cuと同様の効果を示すに止まる。特に
好適するMn濃度は0.4〜0.6wt%の範囲であ
る。 また、Nb系金属管の外側に被覆されるCuまた
はCu−Mn合金等の金属は、最終フィラメント径にか
かわらず0.01μm以上必要である。この厚さが0.
01μm未満であると、マトリックス中のNiの汚染に
よる影響を防止することができない。
越えると加工性が低下するため、フィラメント径をφ3
μm以下に成形することが極めて困難となる。また、
0.3wt%未満であると結合損失の低減効果がほとん
ど認められず、Cuと同様の効果を示すに止まる。特に
好適するMn濃度は0.4〜0.6wt%の範囲であ
る。 また、Nb系金属管の外側に被覆されるCuまた
はCu−Mn合金等の金属は、最終フィラメント径にか
かわらず0.01μm以上必要である。この厚さが0.
01μm未満であると、マトリックス中のNiの汚染に
よる影響を防止することができない。
【0017】
【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、フィラメント径をφ1μm
以下に成形してフィラメントの破損を生じても、Nb系
金属管の外側に、Nb3 Snの生成およびその超電導特
性を低下させることのない金属が被覆されているため、
マトリックス中のNiの拡散による超電導特性の低下が
防止される。
電導線の製造方法によれば、フィラメント径をφ1μm
以下に成形してフィラメントの破損を生じても、Nb系
金属管の外側に、Nb3 Snの生成およびその超電導特
性を低下させることのない金属が被覆されているため、
マトリックス中のNiの拡散による超電導特性の低下が
防止される。
【0018】
【実施例】以下本発明の実施例について説明する。 実施例1 外径φ8mm、内径φ4mmのNb管内に外径φ3.7
mmのCu被覆Snロッドを収容し、その外側に外径φ
9.1mm、内径φ8.1mmのCu−0.5wt%M
n合金管および外径φ11.3mm、内径φ9.3mm
のCu−30wt%Ni合金管を順次配置した後、伸線
加工を施して平行面間距離3.31mmの断面六角形の
シングル線を製造した。
mmのCu被覆Snロッドを収容し、その外側に外径φ
9.1mm、内径φ8.1mmのCu−0.5wt%M
n合金管および外径φ11.3mm、内径φ9.3mm
のCu−30wt%Ni合金管を順次配置した後、伸線
加工を施して平行面間距離3.31mmの断面六角形の
シングル線を製造した。
【0019】次に上記のシングル線の所定本数を、その
側面を当接して外径φ49mm、内径φ43.5mmの
Cu−10wt%Ni合金管内に充填した後、静水圧押
出加工および伸線加工を施して平行面間距離2.86m
mの断面六角形の1次マルチ線を製造した。
側面を当接して外径φ49mm、内径φ43.5mmの
Cu−10wt%Ni合金管内に充填した後、静水圧押
出加工および伸線加工を施して平行面間距離2.86m
mの断面六角形の1次マルチ線を製造した。
【0020】この1次マルチ線の所定本数を、その側面
を当接して外径φ49mm、内径φ43.5mmのCu
−10wt%Ni合金管内に充填してダブルスタック構
造とした後、静水圧押出加工および伸線加工を施して2
次マルチ線を製造した。
を当接して外径φ49mm、内径φ43.5mmのCu
−10wt%Ni合金管内に充填してダブルスタック構
造とした後、静水圧押出加工および伸線加工を施して2
次マルチ線を製造した。
【0021】この2次マルチ線は、フィラメント径φ
0.5μmまで問題なく加工することができた。このフ
ィラメント径φ0.5μmの2次マルチ線に熱処理を施
し、その臨界電流密度を測定した結果、0.5TでJc
=10000A/mm2 の値を示した。
0.5μmまで問題なく加工することができた。このフ
ィラメント径φ0.5μmの2次マルチ線に熱処理を施
し、その臨界電流密度を測定した結果、0.5TでJc
=10000A/mm2 の値を示した。
【0022】実施例2 Nb管の外側に外径φ11.3mm、内径φ8.1mm
のCu管を配置した他は実施例1と同様の方法により2
次マルチ線を製造した。
のCu管を配置した他は実施例1と同様の方法により2
次マルチ線を製造した。
【0023】この2次マルチ線は、フィラメント径φ
0.5μmまで問題なく加工することができた。このフ
ィラメント径φ0.5μmの2次マルチ線に熱処理を施
し、その臨界電流密度を測定した結果、0.5TでJc
=10000A/mm2 の値を示した。
0.5μmまで問題なく加工することができた。このフ
ィラメント径φ0.5μmの2次マルチ線に熱処理を施
し、その臨界電流密度を測定した結果、0.5TでJc
=10000A/mm2 の値を示した。
【0024】比較例 Nb管の外側に外径φ11.3mm、内径φ8.1mm
のCu−30wt%Ni合金管を配置した他は実施例1
と同様の方法により2次マルチ線を製造した。この2次
マルチ線は、フィラメント径φ0.5μmまで問題なく
加工することができた。このフィラメント径φ0.5μ
mの2次マルチ線に熱処理を施し、その臨界電流密度を
測定した結果、ほとんど超電導特性を示さなかった。
のCu−30wt%Ni合金管を配置した他は実施例1
と同様の方法により2次マルチ線を製造した。この2次
マルチ線は、フィラメント径φ0.5μmまで問題なく
加工することができた。このフィラメント径φ0.5μ
mの2次マルチ線に熱処理を施し、その臨界電流密度を
測定した結果、ほとんど超電導特性を示さなかった。
【0025】
【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系金属管の破損によるNiの拡散を防止し
て超電導特性に優れた極細フィラメントを有する交流用
に適し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系金属管の破損によるNiの拡散を防止し
て超電導特性に優れた極細フィラメントを有する交流用
に適した超電導線を製造することができる。
【0026】
フロントページの続き (72)発明者 内山 剛 神奈川県川崎市川崎区小田栄2丁目1番1 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 三宅 清市 神奈川県川崎市川崎区小田栄2丁目1番1 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 熊野 智幸 神奈川県川崎市川崎区小田栄2丁目1番1 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 野口 一朗 神奈川県川崎市川崎区小田栄2丁目1番1 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 山▲さき▼ 高之 神奈川県川崎市川崎区小田栄2丁目1番1 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 坂上 佳宏 神奈川県川崎市川崎区小田栄2丁目1番1 号 昭和電線電纜株式会社内
Claims (3)
- 【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、これらの多数本をCu−N
i合金マトリックス中に配置した複合体に減面加工を施
した後、Nb3 Sn生成の熱処理を施すことにより多芯
構造の超電導線を製造する方法において、前記Nb系金
属管の外側に、Nb3 Snの生成およびその超電導特性
を低下させることのない金属を被覆し、これらの多数本
を前記マトリックス中に配置してフィラメント径をφ1
μm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】 Nb3 Snの生成およびその超電導特性
を低下させることのない金属は、CuまたはCu−Mn
合金である請求項1記載の交流用Nb3 Sn超電導線の
製造方法。 - 【請求項3】 Cu−Mn合金中のMn濃度は、0.3
〜1wt%のMnである請求項2記載の交流用Nb3 S
n超電導線の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5321548A JPH07176227A (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | 交流用Nb3Sn超電導線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5321548A JPH07176227A (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | 交流用Nb3Sn超電導線の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH07176227A true JPH07176227A (ja) | 1995-07-14 |
Family
ID=18133799
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5321548A Withdrawn JPH07176227A (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | 交流用Nb3Sn超電導線の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07176227A (ja) |
-
1993
- 1993-12-21 JP JP5321548A patent/JPH07176227A/ja not_active Withdrawn
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