JPS6212606B2 - - Google Patents
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- JPS6212606B2 JPS6212606B2 JP56081759A JP8175981A JPS6212606B2 JP S6212606 B2 JPS6212606 B2 JP S6212606B2 JP 56081759 A JP56081759 A JP 56081759A JP 8175981 A JP8175981 A JP 8175981A JP S6212606 B2 JPS6212606 B2 JP S6212606B2
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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
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は小型軽量化、高電流密度化並びに高い
安定性を目的としたAl安定化超電導線の製造方
法に関するものである。
安定性を目的としたAl安定化超電導線の製造方
法に関するものである。
現在、超電導マグネツト用巻線に用いられる超
電導材料としては、Nb―Ti，Nb―Zr等の合金系
超電導材料とNb3Sn，V3Ga等の化合物系超電導
材料がある。一般にこれらの材料は安定化材とし
て高純度Cuもしくは高純度Alと複合化されて使
用される。近年、超電導マグネツトの開発、実用
化に伴い、小型軽量化、高電流密度化、並びに高
い安定性への要求が強くなつている。これらの点
を考えた場合、高純度Cuに比べて高純度Alは比
重がCuの1/3以下であり、極低温で高い電気伝導
性、高い熱電導性を持ち、磁気抵抗効果において
飽和特性を示すなど、安定化材として非常に有効
である。しかし、Alは表面に酸化皮膜が容易に
できること、機械的強度が超電導材料と著しく異
ることから、Cuのように超電導材料とAlを直接
複合加工することは困難とされている。
電導材料としては、Nb―Ti，Nb―Zr等の合金系
超電導材料とNb3Sn，V3Ga等の化合物系超電導
材料がある。一般にこれらの材料は安定化材とし
て高純度Cuもしくは高純度Alと複合化されて使
用される。近年、超電導マグネツトの開発、実用
化に伴い、小型軽量化、高電流密度化、並びに高
い安定性への要求が強くなつている。これらの点
を考えた場合、高純度Cuに比べて高純度Alは比
重がCuの1/3以下であり、極低温で高い電気伝導
性、高い熱電導性を持ち、磁気抵抗効果において
飽和特性を示すなど、安定化材として非常に有効
である。しかし、Alは表面に酸化皮膜が容易に
できること、機械的強度が超電導材料と著しく異
ることから、Cuのように超電導材料とAlを直接
複合加工することは困難とされている。
従つて従来は、例えば次のような方法でAlに
よる安定化を計つていた。
よる安定化を計つていた。
高純度の銅と超電導材料を複合加工し、その
周囲にAl線を撚り合せ、ローラー、タツクス
へツド等で圧縮成型し、低温でのAlとCuの熱
膨張率の差を利用してAl線をCuと超電導材料
の複合材料の複合体に密着するようにする方
法。
周囲にAl線を撚り合せ、ローラー、タツクス
へツド等で圧縮成型し、低温でのAlとCuの熱
膨張率の差を利用してAl線をCuと超電導材料
の複合材料の複合体に密着するようにする方
法。
高純度の銅と超電導材料を複合加工し、その
周囲にCu被覆Al線を撚り合わせ、これらを半
田付けする方法。
周囲にCu被覆Al線を撚り合わせ、これらを半
田付けする方法。
即ち、超電導線と高純度Al線を撚線による集
合により複合化する方法が行われている。然しこ
のような方法には次のような欠点がある。
合により複合化する方法が行われている。然しこ
のような方法には次のような欠点がある。
即ち、Al線と超電導線を単に撚り合せただ
け、もしくは、これらを撚り合せ、半田付けした
まゝでは超電導線同志、超電導線とAl線、Al線
同士の機械的、電気的接触が十分でなく、複合線
が機械的に弱く、安定性が十分でないばかりでな
く、素線間にかなりの隙間があるため、電流密度
が下るなどの問題がある。
け、もしくは、これらを撚り合せ、半田付けした
まゝでは超電導線同志、超電導線とAl線、Al線
同士の機械的、電気的接触が十分でなく、複合線
が機械的に弱く、安定性が十分でないばかりでな
く、素線間にかなりの隙間があるため、電流密度
が下るなどの問題がある。
これらの欠点を解消する方法として、超電導線
とAl線を撚り合せた後、圧縮成型加工し、その
後半田含浸する方法がある。これにより、半田含
浸前に成型加工しているので充填率が向上し、素
線間の密着が良好になり、半田含浸後機械的、電
気的接触が良好となるので、複合線は機械的強度
が向上し、安定性も電流密度も向上する。しかし
乍ら、この方法においても次のような欠点があ
る。すなわち、超電導線と撚り合せるAlが高純
度（99.99％以上）になると、Alの機械的強度が
低下し、撚り合せ後成型加工が非常に難しくな
る。たとえば、撚り合せ後ダイスを用いて伸線に
よる成型加工をすると、撚線中の高純度Alが断
線し易く、断線が起こると高純度Al線がダイス
の入り口で、たまつて来て良好な撚線の成型加工
ができない。撚線後半田含浸前の成型を可能とす
るためにはAlの純度を下げて、機械的強度を上
げる方法があるが、これではAlの純度低下のた
め極低温での電気伝導度が低下し、安定性も低下
し安定材としての利点はCuに較べて大差のない
ものになつてしまい、軽量であるという利点しか
残らない。
とAl線を撚り合せた後、圧縮成型加工し、その
後半田含浸する方法がある。これにより、半田含
浸前に成型加工しているので充填率が向上し、素
線間の密着が良好になり、半田含浸後機械的、電
気的接触が良好となるので、複合線は機械的強度
が向上し、安定性も電流密度も向上する。しかし
乍ら、この方法においても次のような欠点があ
る。すなわち、超電導線と撚り合せるAlが高純
度（99.99％以上）になると、Alの機械的強度が
低下し、撚り合せ後成型加工が非常に難しくな
る。たとえば、撚り合せ後ダイスを用いて伸線に
よる成型加工をすると、撚線中の高純度Alが断
線し易く、断線が起こると高純度Al線がダイス
の入り口で、たまつて来て良好な撚線の成型加工
ができない。撚線後半田含浸前の成型を可能とす
るためにはAlの純度を下げて、機械的強度を上
げる方法があるが、これではAlの純度低下のた
め極低温での電気伝導度が低下し、安定性も低下
し安定材としての利点はCuに較べて大差のない
ものになつてしまい、軽量であるという利点しか
残らない。
本発明は以上述べたような問題点を解消するた
めになされたものであり以下その内容について説
明する。
めになされたものであり以下その内容について説
明する。
即ち、本発明は、超電導線と高純度Al線を所
望形状に撚り合せた後、半田で浸漬含浸させ、次
いで成型加工により素線間の密着性を向上させた
後、Alの残留抵抗比の回復のため熱処理を行う
ことを特徴とするものである。この方法によれ
ば、超電導線と高純度Al線の表面は半田で含浸
され接着しているため、その後成型加工しても高
純度Al線が断線することもなく、成型加工が可
能であり、かつ成型加工により、撚線の素線間の
隙間は減少し、電流密度を上げることが可能であ
る。更に素線間の密着性が向上するため完全に複
合材として高純度Alと超電導材料が一体化して
いるため、撚線の機械的強度が向上し、更に電気
的接触が良好になり、安定性が向上して、軽量か
つ高電流密度のAl安定化超電導線の製造が可能
となる。
望形状に撚り合せた後、半田で浸漬含浸させ、次
いで成型加工により素線間の密着性を向上させた
後、Alの残留抵抗比の回復のため熱処理を行う
ことを特徴とするものである。この方法によれ
ば、超電導線と高純度Al線の表面は半田で含浸
され接着しているため、その後成型加工しても高
純度Al線が断線することもなく、成型加工が可
能であり、かつ成型加工により、撚線の素線間の
隙間は減少し、電流密度を上げることが可能であ
る。更に素線間の密着性が向上するため完全に複
合材として高純度Alと超電導材料が一体化して
いるため、撚線の機械的強度が向上し、更に電気
的接触が良好になり、安定性が向上して、軽量か
つ高電流密度のAl安定化超電導線の製造が可能
となる。
また本発明における半田含浸後の成型加工の減
面率は40％以下であることが望ましい。なぜなら
半田含浸後の成型加工があまり強加工となると表
面の半田層が不均一変形し、素線の地肌（特に高
純度Al）が現われることがあり断線の原因とな
るばかりでなく、撚線の構造によつては超電導線
が不均一な変形をうけ、臨界電流が低下するなど
の問題が生じる。
面率は40％以下であることが望ましい。なぜなら
半田含浸後の成型加工があまり強加工となると表
面の半田層が不均一変形し、素線の地肌（特に高
純度Al）が現われることがあり断線の原因とな
るばかりでなく、撚線の構造によつては超電導線
が不均一な変形をうけ、臨界電流が低下するなど
の問題が生じる。
更にまた、本発明において、撚線集合される超
電導素線並びに高純度Al線の表面は、撚線集合
後の半田含浸及び成型加工を容易にするためSn
又はSn―Pb，Sn―Agなどのいずれかの層を必要
に応じてメツキによつて形成した方が良い結果が
得られる。特に高純度Alの表面は半田含浸可能
なように、Cu被覆又は、Sn，Sn―Pb，Sn―Ag
のいずれかのメツキ層で覆われている必要があ
る。
電導素線並びに高純度Al線の表面は、撚線集合
後の半田含浸及び成型加工を容易にするためSn
又はSn―Pb，Sn―Agなどのいずれかの層を必要
に応じてメツキによつて形成した方が良い結果が
得られる。特に高純度Alの表面は半田含浸可能
なように、Cu被覆又は、Sn，Sn―Pb，Sn―Ag
のいずれかのメツキ層で覆われている必要があ
る。
更にまた、本発明において、用いる高純度Al
線の純度は99.99％以上であることが望ましい。
なぜなら、高純度Al線の純度が99.99％以下の場
合は前述のように極低温での電気伝導率が低下
し、安定性が低下して安定材としてのメリツトが
Cuに較べて大差のないものになるばかりでなく
Al線を作る際の伸線加工及び半田含浸後の成型
加工で受けた加工歪みによる残留抵抗を回復させ
るための熱処理温度（軟化温度）が200℃以上と
なつてしまい、含浸する半田の種類によつてはこ
の温度で半田が溶融してしまう。
線の純度は99.99％以上であることが望ましい。
なぜなら、高純度Al線の純度が99.99％以下の場
合は前述のように極低温での電気伝導率が低下
し、安定性が低下して安定材としてのメリツトが
Cuに較べて大差のないものになるばかりでなく
Al線を作る際の伸線加工及び半田含浸後の成型
加工で受けた加工歪みによる残留抵抗を回復させ
るための熱処理温度（軟化温度）が200℃以上と
なつてしまい、含浸する半田の種類によつてはこ
の温度で半田が溶融してしまう。
又本発明における超電導素線とは超電導材料
（NbTi，Nb3Sn等）をCu又はCu系合金中に多芯
フイラメント又は単芯状態で複合した線のことを
意味する。更に超電導素線の形状は、丸線、平角
線等いずれの形状でもよい。又本発明における超
電導素線と高純度Al線の撚線、半田含浸、成型
後の形状も、丸線、平角線いずれの形でもよい。
更に成型加工としては、ダイスによる伸線、溝圧
延、ローラーダイス、タツクスヘツド等いずれの
方法でも本発明の方法は適要できる。
（NbTi，Nb3Sn等）をCu又はCu系合金中に多芯
フイラメント又は単芯状態で複合した線のことを
意味する。更に超電導素線の形状は、丸線、平角
線等いずれの形状でもよい。又本発明における超
電導素線と高純度Al線の撚線、半田含浸、成型
後の形状も、丸線、平角線いずれの形でもよい。
更に成型加工としては、ダイスによる伸線、溝圧
延、ローラーダイス、タツクスヘツド等いずれの
方法でも本発明の方法は適要できる。
又、本発明においては、高純度Alの伸線及び
半田含浸、成型により加工歪みが入り、高純度
Alの残留抵抗比が低下するため、その残留抵抗
を回復するための熱処理を行う。その熱処理条件
は高純度Al線の純度、半田の種類及び加工度に
より変えなければならないが、99.99％以上の純
度のAlを用いているため、半田の融点以下でそ
の条件を選ぶことが可能である。
半田含浸、成型により加工歪みが入り、高純度
Alの残留抵抗比が低下するため、その残留抵抗
を回復するための熱処理を行う。その熱処理条件
は高純度Al線の純度、半田の種類及び加工度に
より変えなければならないが、99.99％以上の純
度のAlを用いているため、半田の融点以下でそ
の条件を選ぶことが可能である。
本発明に用いる含浸半田としては各種の材料が
選択可能であるが、特にSn―Pb合金又は、Sn―
Ag合金よりなる半田がこの場合特に良好な製造
が可能であつた。
選択可能であるが、特にSn―Pb合金又は、Sn―
Ag合金よりなる半田がこの場合特に良好な製造
が可能であつた。
次に実施例によつて更に詳細に説明する。
実施例
外径0.30mm〓、Nb―Tiフイラメント数37本、
NbTi／Cu比1/2、ツイストピツチ７mmのNbTi多
芯の超電導素線にPb―Sn共晶ハンダメツキした
超電導素線４本と純度99.99％の0.30mm〓の高純
度Al線にSnメツキしたものを３本を第１図に示
した断面形状に撚り合せ集合した後、Pb―Sn共
晶半田浴に浸漬し、半田含浸を行つた。その際の
外径は0.92mm〓であつた。この半田含浸した超電
導素線と高純度Al線の複合線を0.82〓mmまで普通
の伸線機で伸線した。この時の減面率は20％であ
る。この後残留抵抗比回復のため150℃で３時間
熱処理を行つた。この製造において、高純度Al
は機械的に非常に弱いにも拘らず全然断線が発生
しなかつた。更に、このようにして製作したAl
安定化超電導線の横断面は、各素線同志が薄い半
田層を介して完全に接触しており、機械的試験
（引張り試験）を試みたところ、その機械的性質
は完全な複合材として一体化していることを示し
た。更に用いた高純度Alの残留抵抗比が熱処理
後、1000となり、一般の安定化材として用いられ
るCuのそれの４倍以上、低温における導電率で
も３倍近く高く、安定化材として非常に特性がよ
いことが確認された。
NbTi／Cu比1/2、ツイストピツチ７mmのNbTi多
芯の超電導素線にPb―Sn共晶ハンダメツキした
超電導素線４本と純度99.99％の0.30mm〓の高純
度Al線にSnメツキしたものを３本を第１図に示
した断面形状に撚り合せ集合した後、Pb―Sn共
晶半田浴に浸漬し、半田含浸を行つた。その際の
外径は0.92mm〓であつた。この半田含浸した超電
導素線と高純度Al線の複合線を0.82〓mmまで普通
の伸線機で伸線した。この時の減面率は20％であ
る。この後残留抵抗比回復のため150℃で３時間
熱処理を行つた。この製造において、高純度Al
は機械的に非常に弱いにも拘らず全然断線が発生
しなかつた。更に、このようにして製作したAl
安定化超電導線の横断面は、各素線同志が薄い半
田層を介して完全に接触しており、機械的試験
（引張り試験）を試みたところ、その機械的性質
は完全な複合材として一体化していることを示し
た。更に用いた高純度Alの残留抵抗比が熱処理
後、1000となり、一般の安定化材として用いられ
るCuのそれの４倍以上、低温における導電率で
も３倍近く高く、安定化材として非常に特性がよ
いことが確認された。
更にこのようにして得られたAl安定化超電導
素線の臨界電流は6T（テスラー）で110Aであ
り、かつ臨界電流値の２〜３倍の電流を流しても
超電導導体の表面で核→膜沸騰転移を起こさず、
回復電流が臨界電流を上回るという非常に安定性
の良い超電導線であることが確認された。
素線の臨界電流は6T（テスラー）で110Aであ
り、かつ臨界電流値の２〜３倍の電流を流しても
超電導導体の表面で核→膜沸騰転移を起こさず、
回復電流が臨界電流を上回るという非常に安定性
の良い超電導線であることが確認された。
以上述べたように本発明の方法によつて得られ
る効果としては、 燃線―半田含浸―成型という方法により機械
的に一体化され強固でかつ電気的に各素線間の
接触の良好な一体化されたAl安定化超電導線
を製作可能である。
る効果としては、 燃線―半田含浸―成型という方法により機械
的に一体化され強固でかつ電気的に各素線間の
接触の良好な一体化されたAl安定化超電導線
を製作可能である。
上記方法により、高純度Al線を断線させる
ことなく、成型でき充填率の高い即ち、電流密
度を高くとれる安定なAl安定化超電導線が歩
留良く製造できる。
ことなく、成型でき充填率の高い即ち、電流密
度を高くとれる安定なAl安定化超電導線が歩
留良く製造できる。
99.99％以上の高純度Al線を用いることがで
きるため、Cuに較べて低温での導電率が高
く、冷却特性が良く、安定化材として有効であ
るだけでなく、加工による導電率の低下を回復
する熱処理が、半田の融点以下の低い温度でも
可能で経済性が優れる。
きるため、Cuに較べて低温での導電率が高
く、冷却特性が良く、安定化材として有効であ
るだけでなく、加工による導電率の低下を回復
する熱処理が、半田の融点以下の低い温度でも
可能で経済性が優れる。
Alを用いるため超電導線としての特性を落
すことなく軽量化が可能である。
すことなく軽量化が可能である。
等が挙げられる。
第１図は本発明による方法を実施する場合の１
例の撚り線の横断面図を示す。 １……超電導素線、２……高純度Al線、３…
…半田メツキ層、４……Snメツキ層。
例の撚り線の横断面図を示す。 １……超電導素線、２……高純度Al線、３…
…半田メツキ層、４……Snメツキ層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 超電導線と高純度Al線を所望形状に撚り合
わせた後、半田で浸漬含浸させ、次いで成型加工
により素線間の密着性を向上させることを特徴と
するAl安定化超電導線の製造方法。 ２ 高純度Al線の純度が99.99％以上である特許
請求の範囲第１項記載のAl安定化超電導線の製
造方法。 ３ 高純度Al線の表面が予めCu被覆 又はSn、
Sn―Pb、Sn―Agのメツキ層のいずれかで覆われ
ている特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
Al安定化超電導線の製造方法。 ４ 超電導線の表面が予めSn、Sn―Pb、Sn―Ag
メツキ層のいずれかで覆われている特許請求の範
囲第１項、第２項又は第３項記載のAl安定化超
電導線の製造方法。 ５ 含浸すべき半田がSn―Pb合金又はSn―Ag合
金である特許請求の範囲第１項、第２項、第３項
又は第４項記載のAl安定化超電導線の製造方
法。 ６ 成形加工の減面率が40％以下である特許請求
の範囲第１項、第２項、第３項、第４項又は第５
項記載のAl安定化超電導線の製造方法。 ７ 超電導線と高純度Al線を所望形状に撚り合
わせた後、半田で浸漬含浸させ、次いで成型加工
により素線間の密着性を向上させた後、Alの残
留抵抗比回復のための熱処理を行うことを特徴と
するAl安定化超電導線の製造方法。 ８ 高純度Al線の純度が99.99％以上である特許
請求の範囲第７項記載のAl安定化超電導線の製
造方法。 ９ 高純度Al線の表面が予めCu被覆 又はSn、
Sn―Pb、Sn―Agのメツキ層のいずれかで覆われ
ている特許請求の範囲第７項又は第８項記載の
Al安定化超電導線の製造方法。 １０ 超電導線の表面が予めSn、Sn―Pb、Sn―
Agのメツキ層のいずれかで覆われている特許請
求の範囲第７項、第８項又は第９項記載のAl安
定化超電導線の製造方法。 １１ 含浸すべき半田がSn―Pb合金又はSn―Ag
合金である特許請求の範囲第７項、第８項、第９
項又は第１０項記載のAl安定化超電導線の製造
方法。 １２ 成形加工の減面率が40％以下である特許請
求の範囲第７項、第８項、第９項、第１０項又は
第１１項記載のAl安定化超電導線の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56081759A JPS57196404A (en) | 1981-05-28 | 1981-05-28 | Method of producing al stabilized superconductive wire |
| US06/382,363 US4506109A (en) | 1981-05-28 | 1982-05-26 | Al-stabilized superconducting wire and the method for producing the same |
| DE8282302756T DE3270840D1 (en) | 1981-05-28 | 1982-05-27 | Al-stabilized superconductor, and method of producing the same |
| EP82302756A EP0067591B1 (en) | 1981-05-28 | 1982-05-27 | Al-stabilized superconductor, and method of producing the same |
| AT82302756T ATE19562T1 (de) | 1981-05-28 | 1982-05-27 | Al-stabilisierter supraleiter und verfahren zu seiner herstellung. |
| US06/666,632 US4659007A (en) | 1981-05-28 | 1984-10-31 | The method for producing an Al-stabilized superconducting wire |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56081759A JPS57196404A (en) | 1981-05-28 | 1981-05-28 | Method of producing al stabilized superconductive wire |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57196404A JPS57196404A (en) | 1982-12-02 |
| JPS6212606B2 true JPS6212606B2 (ja) | 1987-03-19 |
Family
ID=13755368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56081759A Granted JPS57196404A (en) | 1981-05-28 | 1981-05-28 | Method of producing al stabilized superconductive wire |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57196404A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59105211A (ja) * | 1982-12-07 | 1984-06-18 | 日立電線株式会社 | 強制冷却超電導導体 |
| JPS59108203A (ja) * | 1982-12-09 | 1984-06-22 | 日立電線株式会社 | 強制冷却形超電導導体 |
| JPS63245822A (ja) * | 1987-03-31 | 1988-10-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導ケ−ブル |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5361996A (en) * | 1976-11-15 | 1978-06-02 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Production of aluminum stabilized compound superconductive wire |
| JPS5452997A (en) * | 1977-10-04 | 1979-04-25 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Manufacture of stabilized superconductive twisted wire |
-
1981
- 1981-05-28 JP JP56081759A patent/JPS57196404A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5361996A (en) * | 1976-11-15 | 1978-06-02 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Production of aluminum stabilized compound superconductive wire |
| JPS5452997A (en) * | 1977-10-04 | 1979-04-25 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Manufacture of stabilized superconductive twisted wire |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57196404A (en) | 1982-12-02 |
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