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

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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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alloy
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superconducting
alternating current
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JP5321548A
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English (en)
Inventor
Masamitsu Ichihara
政光 市原
Nobuo Aoki
青木  伸夫
Takeshi Uchiyama
剛 内山
Seiichi Miyake
清市 三宅
Tomoyuki Kumano
智幸 熊野
Ichiro Noguchi
一朗 野口
Takayuki Yamasaki
高之 山▲さき▼
Yoshihiro Sakagami
佳宏 坂上
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SWCC Corp
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Showa Electric Wire and Cable Co
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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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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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
    n超電導線の製造方法。
JP5321548A 1993-12-21 1993-12-21 交流用Nb3Sn超電導線の製造方法 Withdrawn JPH07176227A (ja)

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