WO2021066376A1 - 초전도 선재용 sn-ti 합금 분말, 그 제조방법 및 이를 이용한 초전도 선재의 제조방법 - Google Patents

초전도 선재용 sn-ti 합금 분말, 그 제조방법 및 이를 이용한 초전도 선재의 제조방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention minimizes the size of the Sn-Ti particles dispersed in the Sn-based alloy, and adds Nb, Ta, Cu, Zr, Hf, V, Zn, In, etc. to the alloy.
  • An object thereof is to provide a Sn-Ti alloy powder for a superconducting wire, a method of manufacturing the same, and a method of manufacturing a superconducting wire using the same, which can improve superconducting properties and mechanical properties by adding the same.
  • At least one material selected from Nb, Ta, Cu, Zr, Hf, V, Zn, In is 0.1 to 2% by weight.

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Abstract

본 발명은 Sn계 합금 내에 분산된 Sn-Ti 입자의 크기를 최소화하여 초전도 특성을 향상시킬 수 있도록 하는 초전도 선재용 Sn-Ti 합금 분말, 그 제조방법 및 이를 이용한 초전도 선재의 제조방법에 관한 것으로서, Sn-Ti 합금을 용융하여 Sn-Ti 금속간 화합물의 평균 입경이 3㎛ 이하로 제조되며, 전체 합금에서 상기 Ti의 함유율이 0.5~3 중량%인 것을 특징으로 하며, 초전도 선재용 Sn-Ti 합금 분말의 제조방법은 Sn-Ti 합금 또는 Sn-Ti 합금 가공재를 용융시키는 Sn-Ti 합금 용융 단계 및 Sn-Ti 합금 용탕을 불활성가스 분위기 내에서 노즐을 통해 분사 및 응고시키는 Sn-Ti 합금 분말 형성 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

초전도 선재용 SN-TI 합금 분말, 그 제조방법 및 이를 이용한 초전도 선재의 제조방법
본 발명은 초전도 선재용 Sn-Ti 합금 분말, 그 제조방법 및 이를 이용한 초전도 선재의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, Sn계 합금 내에 분산된 Sn-Ti 입자의 크기를 최소화시켜 초전도 특성이 우수한 초전도 선재용 Sn-Ti 합금 분말, 그 제조방법 및 이를 이용한 초전도 선재의 제조방법에 관한 것이다.
초전도 현상이란 전류에 대한 저항이 없어져 물질 재료 내부에서 전자들의 충돌에 의해 발생되는 저항으로 인한 열손실이 사라지는 현상으로써, 많은 금속들의 경우 액체헬륨온도와 액체질소온도범위인 -265℃에서 -196℃ 부근의 낮은 온도에서 갑자기 저항이 '0'이 되는 바, 이때의 물질을 초전도체라 하며, 초전도 현상이 일어나는 온도를 '임계온도'라 한다.
상기와 같은 초전도 현상이 나타나게 되는 초전도체의 가장 중요한 특징은, 전류의 흐름을 방해하는 전기 저항이 없는 무저항체라는 점과, 자기장을 통과시키지 않는 반자성체라는 점이다.
일반적으로 모든 물질은, 외부 자기장의 방향으로 배열되면서 전체적으로 자석에 끌리게 되는 분자 자석들로 이루어지며, 이러한 분자 자석들이 자기장 방향으로 배열되는 효과가 매우 약하여 일상 생활 속에서는 자석에 끌리게 되는 현상이 거의 관찰되지 않는 일반적인 물질들을 상자성체라 하고, 상기와 같은 특성이 강하여 자석에 잘 끌리는 물질 즉, 철과 같은 물질 을 강자성체라 한다.
그러나, 반자성체는 상기의 분자 자석들이 없기 때문에 그 내부의 전자가, 외부 자기장에 대하여 전자기 유도에 의한 유도전류를 발생시키게 되고, 이 유도 전류가 외부 자기장을 차단함으로써 자석에게 밀리는 방향으로 힘을 받게 된다.
즉, 초전도체는 전기 저항이 '0'일 뿐만 아니라, 상기의 반자성 특성이 매우 강하여 외부 자기장을 완전히 차단함으로써 물체 내부의 자기장도 '0'이 되는 물질로서, 초전도체를 코일로 사용하는 경우에는 저항열손실이 없기 때문에 작은 전류로도 매우 강한 자기장을 형성시킬 수 있는 전자석을 만들 수 있을 뿐 아니라, 반자성체인 초전도체 위에 자석을 위치시키게 되면 자석의 자기장이 초전도체를 통과하지 못하고 배척됨으로써 자석을 부상시킬 수 있는 효과를 얻을 수도 있다.
상기와 같이 전기저항이 없는 동시에 반자성 특성을 갖는 초전도 물질은, 고온초전도체와 저온초전도체로 구분될 수 있는 바, 전자는 액체질소 온도(77K) 부근에서, 후자는 액체헬륨 온도(4K) 부근에서 초전도 현상이 일어나는 물질로서, 이와 같은 초전도 물질은 금속, 유기물, 세라믹, 화합물 등에서 1천종 이상이 발견되었으며, 금속계 초전도 물질인 Nb-Ti 합금, 화합물계 초전도 물질인 Nb3Sn, Nb3Al 등 5∼6종 정도가 현재 실용화되어 사용되고 있다.
그리고, 상기의 초전도 선재를 코일 형태로 권취하여 대전류를 흘림으로써 강력한 자기장을 발생시키는 초전도 자석이 현재 이용되고 있으며, 향후 활발한 응용이 기대되고 있는 장치로는, 자기부상열차, 핵융합로, 입자가속기, 의료용 자기영상진단장치(MRI), 각종 물성분석장치로 사용되는 핵자기공명장치(NMR), 단백질물질분석장치(FT-ICR), 입자가속기, 자기 부상열차 및 핵융합로의 토카막장치 등을 들수 있으며, 이러한 분야에 이용되는 초전도 마그넷의 대표적인 초전도 선재로는 Nb3Sn계 초전도 선재가 있다.
상기 Nb3Sn계 초전도 선재는 동 기지 내에 극세경의 Nb3Sn 필라멘트 다수가 배열된 구조로서, 이를 제조하는 방법으로는 내부확산법, 브론즈법, 젤리롤법, 분말법, 외부확산법 등이 알려져 있다.
Nb3Sn계 초전도 선재는 동(銅)을 기지로 한 금속 내부에 Nb 필라멘트를 적절한 위치에 배치 삽입하여 압출한 압출재의 중앙부에 구멍을 뚫은 후 그 구멍에 Sn 또는 Sn계 합금을 삽입한 상태에서 인발가공을 반복 실시한 전구체를 열처리함으로써, 전구체 내부에 삽입된 상기 Nb 필라멘트와 Sn 또는 Sn계 합금의 상호 확산 반응에 의하여 Nb 필라멘트를 중심으로 그 외주면 부위에 초전도 물질인 Nb3Sn 화합물이 형성되도록 하는 내부확산법에 의해 주로 제조되어 왔다.
이와 같이, 동기지 금속에 다수의 구멍을 뚫어 Nb 필라멘트를 삽입한 상태에서 여러 공정의 압출에 의해 소정 직경의 봉재(棒材)로 만들고, 이 봉재의 중심부에 구멍을 뚫은 후 그 구멍에 Sn 또는 Sn계 합금을 코어로 삽입함으로써, 동 기지 금속 내에서 중앙부의 Sn 또는 Sn계 합금을 중심으로 그 주위에 다수의 Nb 필라멘트가 삽입 배열된 것을 '서브엘리먼트(sub-element)'라 한다.
즉, Nb3Sn 초전도 선재는, Cu 와 Nb 필라멘트 및 Sn 선재를 조합하여 만들어진 서브엘리먼트 한 본을 반복 인발 가공하여 한 본의 전구체로 만든 후 열처리하여 만들어질 수 있으며, 동 튜브 내부에 상기 서브엘리먼트를 인발 가공한 전구체 다수를 밀집 삽입한 상태에서 이를 반복 인발한 후 열처리함으로써, 다수의 동선이 밀집 삽입되어 있는 전선과 같이, 한 본의 동 튜브 내부에 다수 본의 극세경 초전도 선재들이 밀집 배열된 초전도 선재 한 본으로 제조할 수도 있다.
이때, 상기 서브엘리먼트는, 동 튜브 내부에 다수가 삽입될 수 있도록 다양한 단면 형상의 전구체로 인발되며, 동 튜브 내부에 삽입된 다수 전구체 사이의 틈새를 없애기 위하여 전구체와 전구체 사이에는 Sn 또는 Sn계 합금이 스페이서로서 삽입될 수도 있다.
상기와 같은 내부확산법으로 Nb3Sn 초전도 선재를 제조하기 위한 서브엘리먼트에 사용되는 Sn계 합금이 미국 특허6,548,187호에 개시되어 있는 바, 이 Sn계 합금은, Ti가 5wt% 이하로 첨가되며 1300∼1500℃의 온도로 가열된 Sn 용탕을 주조하여 제조하되, Sn-Ti 화합물의 입자 크기 즉, 길이를 평균 5∼20㎛, 최대 30㎛ 이하로 조절하여 만들어진 것으로서, 상기의 Sn계 합금을 사용하여 제조된 Nb3Sn 초전도 선재의 경우 임계전류밀도가 12T에서 650A/㎟에서 750A/㎟까지 향상되었다는 보고가 있다.
그러나, 상기와 같은 형태의 SnTi 입자가 분포된 Sn계 합금을, Nb3Sn 초전도 선재용 서브엘리먼트에 사용하여 열처리를 실시할 경우, 상기 SnTi 입자와, Sn계 합금 주위를 둘러싸고 있는 Nb 필라멘트 사이의 확산이 충분치 못하여 초전도 특성이 저하되는 문제점이 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명은 Sn계 합금 내에 분산된 Sn-Ti 입자의 크기를 최소화하고 Nb, Ta, Cu, Zr, Hf, V, Zn, In 등을 합금에 추가함으로써 초전도 특성 및 기계적 특성을 향상시킬 수 있도록 하는 초전도 선재용 Sn-Ti 합금 분말, 그 제조방법 및 이를 이용한 초전도 선재의 제조방법을 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 가공성 및 생산성을 높일 수 있도록 하는 초전도 선재용 Sn-Ti 합금 분말, 그 제조방법 및 이를 이용한 초전도 선재의 제조방법을 제공하고자 하는 데 목적이 있다.
상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 수단으로, 본 발명인 초전도 선재용 Sn-Ti 합금 분말은
Sn-Ti 합금을 용융하여 Sn-Ti 금속간 화합물의 평균 입경이 3㎛ 이하로 제조되며,
전체 합금에서 상기 Ti의 함유율이 0.5~3 중량%인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 초전도 선재용 Sn-Ti 합금 분말의 제조방법에 관한 것으로서,
Sn-Ti 합금 또는 Sn-Ti 합금 가공재를 용융시키는 Sn-Ti 합금 용융 단계 및
Sn-Ti 합금 용탕을 불활성가스 분위기 내에서 노즐을 통해 분사 및 응고시키는 Sn-Ti 합금 분말 형성 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, Sn과 Ti을 기반으로 하여 Nb, Ta, Cu, Zr, Hf, V, Zn, In 중에서 선택된 하나 이상의 재료를 추가하여 용융시키는 Sn-Ti 합금 용융 단계 및
Sn-Ti 합금 용탕을 불활성가스 분위기 내에서 노즐을 통해 분사 및 응고시키는 Sn-Ti 합금 분말 형성 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 전체 합금에서 Nb, Ta, Cu, Zr, Hf, V, Zn, In 중에서 선택된 하나 이상의 재료는 0.1~2 중량%인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 초전도 선재용 Sn-Ti 합금 분말을 이용하여 초전도 선재의 제조방법에 관한 것으로서, Sn-Ti 합금 분말을 프레스 가공, 분말압출가공 또는 Cu 튜브 내 장입 후 인발 가공을 통해 서브엘리먼트 또는 스페이서를 제작하는 서브엘리먼트 또는 스페이서 형성 단계,
제작된 서브엘리먼트를 Cu 튜브 내에 설치하는 조립 단계 및
인발과 같은 선재 가공 처리를 수행하여 초전도 선재를 완성하는 선재 제조 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, Sn-Ti 합금 분말과 더불어 Nb, Ta, Cu, Zr, Hf, V, Zn, In 중에서 선택된 하나 이상의 재료를 추가하여 프레스 가공, 분말압출가공 또는 Cu 튜브 내 장입 후 인발 가공을 통해 서브엘리먼트 또는 스페이서를 제작하는 서브엘리먼트 또는 스페이서 형성 단계,
제작된 서브엘리먼트를 Cu 튜브 내에 설치하는 조립 단계 및
인발과 같은 선재 가공 처리를 수행하여 초전도 선재를 완성하는 선재 제조 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 전체 합금에서 Nb, Ta, Cu, Zr, Hf, V, Zn, In 중에서 선택된 하나 이상의 재료는 0.1~2 중량%인 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 과제해결수단을 통해, 본 발명인 Sn계 합금 내에 분산된 Sn-Ti 금속간화합물 입자의 크기를 평균 입경이 3㎛ 이하로 최소화하고 Nb, Ta, Cu, Zr, Hf, V, Zn, In 등을 합금에 추가함으로써 초전도 특성 및 기계적 특성을 향상시킬 수 있으며, 가공성 및 생산성을 높일 수 있는 등의 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 초전도 선재용 Sn-Ti 합금 분말의 제조방법 및 이를 이용한 초전도 선재의 제조방법을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 초전도 선재용 Sn-Ti 합금 분말의 제조방법을 통해 제조된 Sn-Ti 금속간 화합물과 종래의 Sn 합금 내 금속간 화합물의 단면 조직 비교 사진이다.
본 발명에 따른 초전도 선재의 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 초전도 선재의 제조방법을 나타낸 블록도이며, 도 2는 본 발명에 따른 초전도 선재용 Sn-Ti 합금 분말의 제조방법을 통해 제조된 Sn-Ti 금속간 화합물과 종래의 Sn 합금 내 금속간 화합물의 단면 조직 비교 사진이다.
일반적으로 Nb3Sn 초전도 선재는 단조된 Cu 빌렛(Billet)을 건 드릴링을 통해 홀을 형성하고 이 홀에 Nb 로드(Rod)를 삽입한 후 Nb 로드 주위의 Cu 기지에 Nb 필라멘트들이 삽입 배열된 서브엘리먼트(Subelement)와 스페이서(Spacer)를 절단 세척한 모듈 다수를 확산방지튜브 내부에 밀집 배열하여 리스택킹 빌렛(Restacking billet)을 만든 후 이를 인발, 신선, 열처리 등의 작업을 통해 제조된다. 본 발명에 따른 초전도 선재는 이러한 제조과정 중에 서브엘리먼트와 스페이서의 형성 과정에 특징이 있다.
본 발명에서는 서브엘리먼트 또는 스페이서를 제조함에 있어서, Sn-Ti 합금을 용융하여 Sn-Ti 금속간 화합물의 평균 입경이 3㎛ 이하로 제조하고, 이를 직접 서브엘리먼트(Subelement) 또는 스페이서(Spacer)에 사용한다.
여기서, 상기 Ti의 함유율은 전체 Sn-Ti 합금에서 0.5~3 중량%로 한다.
이와 같은 Sn-Ti 합금 분말을 제조방법으로는, 도 1에 도시된 바와 같이, Sn-Ti 합금 또는 Sn-Ti 합금 가공재를 용융시키는 Sn-Ti 합금 용융 단계와, Sn-Ti 합금 용탕을 불활성가스 분위기 내에서 노즐을 통해 분사 및 응고시키는 Sn-Ti 합금 분말 형성 단계를 포함하여 이루어지게 된다.
구체적으로, 상기 Sn-Ti 합금 분말 형성 단계에서는 Sn과 Ti을 노 내에 장입하고, 분사 챔버의 내부를 2.5×10-5 Torr 이하로 낮추도록 진공 펌핑 한 후, 분사 챔버 내부를 Ar 가스와 같은 불활성가스로 1 bar까지 치환하는 불활성가스 분위기 형성하고 노 내의 Sn-Ti 합금을 1100~1300℃로 가열 용융하여 불활성가스를 100bar로 분사하면서 노의 오리피스를 개방하여 Sn-Ti 합금 용융물을 분사하는 방법이 적욛될 수 있으며, 반드시 이와 같은 조건에 한정하는 것은 아니다.
이와 같이 제조된 Sn-Ti 합금 분말을 이용하여 초전도 선재를 제조하는 방법은 Sn-Ti 합금 분말을 프레스 가공, 분말압출가공 또는 Cu 튜브 내 장입 후 인발 가공을 통해 서브엘리먼트 또는 스페이서를 제작하는 서브엘리먼트 또는 스페이서 형성 단계와, 제작된 서브엘리먼트를 Cu 튜브 내에 설치하는 조립 단계와, 인발과 같은 선재 가공 처리를 수행하여 초전도 선재를 완성하는 선재 제조 단계를 포함하여 구성된다.
이를 통해, 종래의 Sn 합금 주조물을 기계적 분쇄를 통해 강제 분쇄함으로 인해 표면의 잔류응력에 의한 경계면의 경화와, 이로 인한 초전도 특성의 저하와 제조과정상의 열처리 시간의 증가와 같은 가공의 비용이성을 해결할 수 있을 뿐만 아니라 가공 중 분말간의 결합이 우수하며, 무엇보다도 최종 초전도 선재 내에 형성되는 Sn-Ti 금속간화합물 입자의 형상을 최적화할 수 있으며 그 크기를 종래의 방법으로는 달성하기 어려운 상태로 최소화가 가능하다.
또한, 압연, 인발, 파쇄, 분쇄 등으로 이루어지는 복잡한 분말 제작과정을 단순화 하여 가공성 및 생산성을 증대시킬 수 있다.
실제로 본 발명을 통해 제조된 Sn-Ti 금속간 화합물의 사진(A)과 종래기술에 의한 Sn 합금 내 금속간 화합물의 사진(B)을 비교해 보면, 본 발명에 의해 형성된 Sn-Ti 금속간화합물 입자가 종래기술에 의해 형성된 입자에 비해 구상에 훨씬 가까우며, 그 입경도 현저히 작음을 확인할 수 있다.
이하, 상기 Sn-Ti 합금 분말의 본 발명에 따른 제조방법의 응용례에 대해 설명한다.
본 발명에 따른 Sn-Ti 합금 분말 제조방법의 응용례 1로는 Sn과 Ti을 기반으로 하여 Nb, Ta, Cu, Zr, Hf, V, Zn, In 중에서 선택된 하나 이상의 재료를 추가하여 용융시키는 Sn-Ti 합금 용융 단계와, Sn-Ti 합금 용탕을 불활성가스 분위기 내에서 노즐을 통해 분사 및 응고시키는 Sn-Ti 합금 분말 형성 단계를 포함하여 이루어지게 된다.
여기서, 전체 합금에서 Nb, Ta, Cu, Zr, Hf, V, Zn, In 중에서 선택된 하나 이상의 재료는 0.1~2 중량%이다.
구체적으로, 상기 Sn-Ti 합금 분말 형성 단계에서는 Sn과 Ti과 더불어 Nb, Ta, Cu, Zr, Hf, V, Zn, In 중에서 선택된 하나 이상의 재료를 전체 합금에 대하여 0.1~2 중량%로 노 내에 장입하고, 분사 챔버의 내부를 2.5×10-5 Torr 이하로 낮추도록 진공 펌핑 한 후, 분사 챔버 내부를 Ar 가스와 같은 불활성가스로 1 bar까지 치환하는 불활성가스 분위기 형성하고 노 내의 Sn-Ti 합금을 1100~1300℃로 가열 용융하여 불활성가스를 100bar로 분사하면서 노의 오리피스를 개방하여 Sn-Ti 합금 용융물을 분사하는 방법이 적용될 수 있으며, 반드시 이와 같은 조건에 한정하는 것은 아니다.
이와 같이 상기 응용례 1에 따른 Sn-Ti 합금 분말 제조방법을 통해 제조된 Sn-Ti 합금 분말을 이용하여 초전도 선재를 제조하는 방법은 Sn-Ti 합금 분말을 프레스 가공, 분말압출가공 또는 Cu 튜브 내 장입 후 인발 가공을 통해 서브엘리먼트 또는 스페이서를 제작하는 서브엘리먼트 또는 스페이서 형성 단계와, 제작된 서브엘리먼트를 Cu 튜브 내에 설치하는 조립 단계와, 인발과 같은 선재 가공 처리를 수행하여 초전도 선재를 완성하는 선재 제조 단계를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 Sn-Ti 합금 분말 제조방법의 응용례 2는, Sn-Ti 합금을 용융시키는 Sn-Ti 합금 용융 단계와, Sn-Ti 합금 용탕을 불활성가스 분위기 내에서 노즐을 통해 분사 및 응고시키는 Sn-Ti 합금 분말 형성 단계를 포함하여 이루어지게 된다.
구체적으로, 상기 Sn-Ti 합금 분말 형성 단계에서는 Sn과 Ti을 노 내에 장입하고, 분사 챔버의 내부를 2.5×10-5 Torr 이하로 낮추도록 진공 펌핑 한 후, 분사 챔버 내부를 Ar 가스와 같은 불활성가스로 1 bar까지 치환하는 불활성가스 분위기 형성하고 노 내의 Sn-Ti 합금을 1100~1300℃로 가열 용융하여 불활성가스를 100bar로 분사하면서 노의 오리피스를 개방하여 Sn-Ti 합금 용융물을 분사하는 방법이 적욛될 수 있으며, 반드시 이와 같은 조건에 한정하는 것은 아니다.
이와 같이 상기 응용례 2에 따른 Sn-Ti 합금 분말 제조방법을 통해 제조된 Sn-Ti 합금 분말을 이용하여 초전도 선재를 제조하는 방법은 Sn-Ti 합금 분말과 더불어 Nb, Ta, Cu, Zr, Hf, V, Zn, In 중에서 선택된 하나 이상의 재료를 추가하여 프레스 가공, 분말압출가공 또는 Cu 튜브 내 장입 후 인발 가공을 통해 서브엘리먼트 또는 스페이서를 제작하는 서브엘리먼트 또는 스페이서 형성 단계와, 제작된 서브엘리먼트를 Cu 튜브 내에 설치하는 조립 단계와, 인발과 같은 선재 가공 처리를 수행하여 초전도 선재를 완성하는 선재 제조 단계를 포함하여 구성된다.
여기서, 전체 합금에서 Nb, Ta, Cu, Zr, Hf, V, Zn, In 중에서 선택된 하나 이상의 재료는 0.1~2 중량%이다.
이를 통해, 종래의 Sn 합금 주조물을 기계적 분쇄를 통해 강제 분쇄함으로 인해 표면의 잔류응력에 의한 경계면의 경화와, 이로 인한 초전도 특성의 저하와 제조과정상의 열처리 시간의 증가와 같은 가공의 비용이성을 해결할 수 있을 뿐만 아니라 가공 중 분말간의 결합이 우수하며, 무엇보다도 최종 초전도 선재 내에 형성되는 Sn-Ti 금속간화합물 입자의 형상을 최적화할 수 있으며 그 크기를 종래의 방법으로는 달성하기 어려운 상태로 최소화가 가능하다. 또한, Nb, Ta, Cu, Zr, Hf, V, Zn, In을 첨가함으로써, 기계적 특성을 향상시켜 초전도 선재로 가공시 가공성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 압연, 인발, 파쇄, 분쇄 등으로 이루어지는 복잡한 분말 제작과정을 단순화 하여 가공성 및 생산성을 증대시킬 수 있다.
상기한 바와 같은 구성을 통해, 본 발명인 Sn계 합금 내에 분산된 Sn-Ti 금속간화합물 입자의 크기를 평균 입경이 3㎛ 이하로 최소화하면서도 Nb, Ta, Cu, Zr, Hf, V, Zn, In 등을 합금에 추가함으로써 초전도 특성 및 기계적 특성을 향상시킬 수 있으며, 가공성 및 생산성을 높일 수 있는 등의 이점이 있다.
본 발명에 따른 초전도 선재용 Sn-Ti 합금 분말, 그 제조방법 및 이를 이용한 초전도 선재의 제조방법은 초전도 선재의 제조와 초전도 선재를 사용하는 다양한 산업 분야에 이용할 수 있는 것이다.

Claims (7)

  1. Sn-Ti 합금을 용융하여 Sn-Ti 금속간 화합물의 평균 입경이 3㎛ 이하로 제조되며,
    전체 합금에서 상기 Ti의 함유율이 0.5~3 중량%인 것을 특징으로 하는
    초전도 선재용 Sn-Ti 합금 분말
  2. 청구항 1에 기재된 초전도 선재용 Sn-Ti 합금 분말의 제조방법에 있어서,
    Sn-Ti 합금 또는 Sn-Ti 합금 가공재를 용융시키는 Sn-Ti 합금 용융 단계 및
    Sn-Ti 합금 용탕을 불활성가스 분위기 내에서 노즐을 통해 분사 및 응고시키는 Sn-Ti 합금 분말 형성 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는
    초전도 선재용 Sn-Ti 합금 분말의 제조방법
  3. 청구항 1에 기재된 초전도 선재용 Sn-Ti 합금 분말의 제조방법에 있어서,
    Sn과 Ti을 기반으로 하여 Nb, Ta, Cu, Zr, Hf, V, Zn, In 중에서 선택된 하나 이상의 재료를 추가하여 용융시키는 Sn-Ti 합금 용융 단계 및
    Sn-Ti 합금 용탕을 불활성가스 분위기 내에서 노즐을 통해 분사 및 응고시키는 Sn-Ti 합금 분말 형성 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는
    초전도 선재용 Sn-Ti 합금 분말의 제조방법
  4. 청구항 3에 있어서,
    전체 합금에서 Nb, Ta, Cu, Zr, Hf, V, Zn, In 중에서 선택된 하나 이상의 재료는 0.1~2 중량%인 것을 특징으로 하는
    초전도 선재용 Sn-Ti 합금 분말의 제조방법
  5. 청구항 2 내지 청구항 4에 기재된 초전도 선재용 Sn-Ti 합금 분말을 이용하여 초전도 선재의 제조방법에 있어서,
    Sn-Ti 합금 분말을 프레스 가공, 분말압출가공 또는 Cu 튜브 내 장입 후 인발 가공을 통해 서브엘리먼트 또는 스페이서를 제작하는 서브엘리먼트 또는 스페이서 형성 단계,
    제작된 서브엘리먼트를 Cu 튜브 내에 설치하는 조립 단계 및
    인발과 같은 선재 가공 처리를 수행하여 초전도 선재를 완성하는 선재 제조 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는
    초전도 선재용 Sn-Ti 합금 분말을 이용한 초전도 선재의 제조방법
  6. 청구항 2에 기재된 초전도 선재용 Sn-Ti 합금 분말을 이용하여 초전도 선재의 제조방법에 있어서,
    Sn-Ti 합금 분말과 더불어 Nb, Ta, Cu, Zr, Hf, V, Zn, In 중에서 선택된 하나 이상의 재료를 추가하여 프레스 가공, 분말압출가공 또는 Cu 튜브 내 장입 후 인발 가공을 통해 서브엘리먼트 또는 스페이서를 제작하는 서브엘리먼트 또는 스페이서 형성 단계,
    제작된 서브엘리먼트를 Cu 튜브 내에 설치하는 조립 단계 및
    인발과 같은 선재 가공 처리를 수행하여 초전도 선재를 완성하는 선재 제조 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는
    초전도 선재용 Sn-Ti 합금 분말을 이용한 초전도 선재의 제조방법
  7. 청구항 6에 있어서,
    전체 합금에서 Nb, Ta, Cu, Zr, Hf, V, Zn, In 중에서 선택된 하나 이상의 재료는 0.1~2 중량%인 것을 특징으로 하는
    초전도 선재용 Sn-Ti 합금 분말의 제조방법
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