JPH0559527B2 - - Google Patents
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- JPH0559527B2 JPH0559527B2 JP57207392A JP20739282A JPH0559527B2 JP H0559527 B2 JPH0559527 B2 JP H0559527B2 JP 57207392 A JP57207392 A JP 57207392A JP 20739282 A JP20739282 A JP 20739282A JP H0559527 B2 JPH0559527 B2 JP H0559527B2
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- cusn
- alloy
- cores
- wires
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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
- 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
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は強磁場発生装置に用いられる極細多芯
化合物電導線およびその製造方法に関するもので
ある。
化合物電導線およびその製造方法に関するもので
ある。
Nb3Sn化合物超電導材料は臨界温度、臨界磁
界、臨界電流などの超電導特性が優れていること
から、高磁界発生用マグネツト巻線として実用化
されている。
界、臨界電流などの超電導特性が優れていること
から、高磁界発生用マグネツト巻線として実用化
されている。
その代表的な導体構造で第１のものは、第１図
に一例を示すようにテープ状のものである。図に
おいて１はNbの芯で、その周囲にNb3Sn化合物
超電導層２があり、更にその外側にCu層３が被
覆されている。このようなテープ状導体を用いて
マグネツトを作製した場合、フラツクスジヤンプ
の発生により材料の臨界電流値付近でマグネツト
を、安定に作動させることが困難となるため、こ
れを防ぐために特別な対策が必要になる。そこで
このフラツクジヤンプの起こらない本質的に安定
な極細多芯線化の研究が進められている。
に一例を示すようにテープ状のものである。図に
おいて１はNbの芯で、その周囲にNb3Sn化合物
超電導層２があり、更にその外側にCu層３が被
覆されている。このようなテープ状導体を用いて
マグネツトを作製した場合、フラツクスジヤンプ
の発生により材料の臨界電流値付近でマグネツト
を、安定に作動させることが困難となるため、こ
れを防ぐために特別な対策が必要になる。そこで
このフラツクジヤンプの起こらない本質的に安定
な極細多芯線化の研究が進められている。
第２のものは、この極細多芯構造のもので、第
２図に一例を示すように、合金をマトリツクスと
する芯の表面に化合物超電導層を生成させたもの
の多芯より成るものである。図において、４は
Nbの芯で、５はCuSn合金で、６は生成した化合
物超電導層である。
２図に一例を示すように、合金をマトリツクスと
する芯の表面に化合物超電導層を生成させたもの
の多芯より成るものである。図において、４は
Nbの芯で、５はCuSn合金で、６は生成した化合
物超電導層である。
さて超電導線の直径を細くしてゆくと、不安定
性がおきて発熱があつても、その部分だけの超電
導線の熱容量で、この熱を吸収して、且つ常電導
状態への転移に至らしめないような直径が存在し
うることが明らかにされた。この技術によつて本
質的な安定化が可能であると考えられている。本
質的安定化がなされるための超電導導体の直径は
数十μmといわれている。
性がおきて発熱があつても、その部分だけの超電
導線の熱容量で、この熱を吸収して、且つ常電導
状態への転移に至らしめないような直径が存在し
うることが明らかにされた。この技術によつて本
質的な安定化が可能であると考えられている。本
質的安定化がなされるための超電導導体の直径は
数十μmといわれている。
またNb3SnはNbとCuSnの約700℃での拡散反
応により得られたが第２図にオケルNb芯の大き
さが大きければ拡散反応に時間がかかり、Nb3Sn
の結晶粒の粗大化が起こり臨界電流密度が低下す
る。従つて熱処理前のNb芯の直径は、10μm以下
であることが望ましい。この２つの理由により
Nb芯を細くする必要があるが、電流の大きい線
材を作る場合には、数100本〜数1000本の超電導
線を束ねる必要がある。
応により得られたが第２図にオケルNb芯の大き
さが大きければ拡散反応に時間がかかり、Nb3Sn
の結晶粒の粗大化が起こり臨界電流密度が低下す
る。従つて熱処理前のNb芯の直径は、10μm以下
であることが望ましい。この２つの理由により
Nb芯を細くする必要があるが、電流の大きい線
材を作る場合には、数100本〜数1000本の超電導
線を束ねる必要がある。
これを実現するために採られている従来法では
CuSn合金に第３図のように複数個の穴をあけこ
れにNbを挿入し、両端にふたをし、電子ビーム
溶接で両端をとじる。これを熱間押出後、引伸加
工し、最後に６角ダイスに通し、CuSnマトリツ
クスNb多芯複合体の６角棒を作る。これをCuSn
でできた管に複数本挿入し、両端にふたをし、電
子ビーム溶接後、熱間押出をすることにより数
100本から数1000本のNb芯を得ることができる。
たとえばCuSnビレツトに19本の穴をあけ、Nbを
挿入しそれを引伸加工により61本の６角棒を作
り、それをCuSn管に入れ熱間押出をすることに
より1159本のNb芯を得ることができる。しかし
従来法においてCuSn合金に穴あけをする際、ド
リルの刃先がふれることなしに正確にあけられる
距離はたかだか10cmで、それ以上の深さをあける
と穴と穴の間隔が長くなつたり、短くなつたりし
てしまう。
CuSn合金に第３図のように複数個の穴をあけこ
れにNbを挿入し、両端にふたをし、電子ビーム
溶接で両端をとじる。これを熱間押出後、引伸加
工し、最後に６角ダイスに通し、CuSnマトリツ
クスNb多芯複合体の６角棒を作る。これをCuSn
でできた管に複数本挿入し、両端にふたをし、電
子ビーム溶接後、熱間押出をすることにより数
100本から数1000本のNb芯を得ることができる。
たとえばCuSnビレツトに19本の穴をあけ、Nbを
挿入しそれを引伸加工により61本の６角棒を作
り、それをCuSn管に入れ熱間押出をすることに
より1159本のNb芯を得ることができる。しかし
従来法においてCuSn合金に穴あけをする際、ド
リルの刃先がふれることなしに正確にあけられる
距離はたかだか10cmで、それ以上の深さをあける
と穴と穴の間隔が長くなつたり、短くなつたりし
てしまう。
従つて従来法ではダルマ落とし法といわれる、
CuSn合金に複数本の穴をあけたものを２〜３個
つないでNb棒を通し、CuSn合金間を電子ビーム
溶接することにより熱間押出用ビレツトを作つて
いた。
CuSn合金に複数本の穴をあけたものを２〜３個
つないでNb棒を通し、CuSn合金間を電子ビーム
溶接することにより熱間押出用ビレツトを作つて
いた。
しかし、この方法により穴あけをすると、穴の
個数はたかだか40個までで、それ以上穴をあける
とNb棒の挿入が非常にむずかしくなるという欠
点があり、大容量導体において数10000本のNb芯
が必要な場合、第１回目の押出ビレツトにおいて
Nb芯の数が少ない場合、押出を３度することが
必要な場合がある。押出における歩どまりは約70
％であり、３度の押出により最終的な歩どまりは
34％になつてしまい高価なNbを使用しているの
で、工業生産における問題は大きい。また穴あけ
したCuSn合金のブロツクを複数個使うダルマ落
とし法では、精度よく穴あけ加工してもブロツク
間に穴の段差ができてしまい、この段差が熱間押
出後、引伸加工時に断線の原因となる場合が多
い。以上のようにCuSn合金に穴あけ加工する従
来法では、挿入するNbの本数が限られることお
よび、複数個のビレツトをつなぐことにより断線
が多発するという欠点がある。
個数はたかだか40個までで、それ以上穴をあける
とNb棒の挿入が非常にむずかしくなるという欠
点があり、大容量導体において数10000本のNb芯
が必要な場合、第１回目の押出ビレツトにおいて
Nb芯の数が少ない場合、押出を３度することが
必要な場合がある。押出における歩どまりは約70
％であり、３度の押出により最終的な歩どまりは
34％になつてしまい高価なNbを使用しているの
で、工業生産における問題は大きい。また穴あけ
したCuSn合金のブロツクを複数個使うダルマ落
とし法では、精度よく穴あけ加工してもブロツク
間に穴の段差ができてしまい、この段差が熱間押
出後、引伸加工時に断線の原因となる場合が多
い。以上のようにCuSn合金に穴あけ加工する従
来法では、挿入するNbの本数が限られることお
よび、複数個のビレツトをつなぐことにより断線
が多発するという欠点がある。
またCuを５〜10重量％含むSn合金線とNb線を
撚合せ又は束ね、それを引伸加工することにより
NbとSnの多芯線を得、それを熱処理することに
よりNb3Sn化合物超電導線を得る従来例もある
が、Sn合金は強度が低く、第４図のようにSn合
金線とNb線の強度差の為、Sn線とNb線の経が
それぞれ30μm以下に引伸加工することができな
いので、拡散熱処理に時間がかかり、それにより
Nb3Snの結晶粒の粗大化が起こり臨界電流密度の
低下がおこるし、Sn合金線の融点は約200℃で低
い為、熱間押出ができないのでパイプ中に嵌合し
それをそのまま引伸加工するパイプ嵌合法では、
単重がたかだか５Kgであり工業生産上問題があ
る。
撚合せ又は束ね、それを引伸加工することにより
NbとSnの多芯線を得、それを熱処理することに
よりNb3Sn化合物超電導線を得る従来例もある
が、Sn合金は強度が低く、第４図のようにSn合
金線とNb線の強度差の為、Sn線とNb線の経が
それぞれ30μm以下に引伸加工することができな
いので、拡散熱処理に時間がかかり、それにより
Nb3Snの結晶粒の粗大化が起こり臨界電流密度の
低下がおこるし、Sn合金線の融点は約200℃で低
い為、熱間押出ができないのでパイプ中に嵌合し
それをそのまま引伸加工するパイプ嵌合法では、
単重がたかだか５Kgであり工業生産上問題があ
る。
本発明は従来例の欠点を解消する為に考案され
(1)NbまたはNb合金線のまわりに、Snの含有量
が10〜13.5重量％を含むCu−Sn合金線を配置し
た複数本の前記Cu−Sn合金線と複数本の前記Nb
またはNb合金線を混合して密に束ねるか又は撚
合せて成るものに熱処理によりNb3Sn化合物超電
導層を生成せしめて成ることを特徴とするNb3Sn
化合物超電導線の製造方法に関するものである。
ここで、Snの含有量が10〜13.5重量％としたの
は、10重量％未満では、熱処理によりNb3Snが生
成しにくく、13.5重量％を越えると、Cu−Sn合
金に金属間化合物が析出し減面加工が不可能にな
るからである。以下実施例を用いて本発明を説明
する。
(1)NbまたはNb合金線のまわりに、Snの含有量
が10〜13.5重量％を含むCu−Sn合金線を配置し
た複数本の前記Cu−Sn合金線と複数本の前記Nb
またはNb合金線を混合して密に束ねるか又は撚
合せて成るものに熱処理によりNb3Sn化合物超電
導層を生成せしめて成ることを特徴とするNb3Sn
化合物超電導線の製造方法に関するものである。
ここで、Snの含有量が10〜13.5重量％としたの
は、10重量％未満では、熱処理によりNb3Snが生
成しにくく、13.5重量％を越えると、Cu−Sn合
金に金属間化合物が析出し減面加工が不可能にな
るからである。以下実施例を用いて本発明を説明
する。
実施例 １
CuSn合金とNbをそれぞれ0.5mmまで伸線加
工し、CuSn線を42個のリール、Nb線を13個のリ
ールにまきとり、第５図の配置で撚線を行なう。
この撚線をさらに７個のリールにわけてとり、撚
線を行ないこれを40cmの長さに37本切断する。
工し、CuSn線を42個のリール、Nb線を13個のリ
ールにまきとり、第５図の配置で撚線を行なう。
この撚線をさらに７個のリールにわけてとり、撚
線を行ないこれを40cmの長さに37本切断する。
これを内径85、外径89のCuSn管に挿入し両
端にふたをし、電子ビーム溶接後、押出機にて30
cmに押出をする。この押出材の中には、3367本
のNb芯が含まれているより、これを0.7mmまで
断線なしに伸線でき7μmのNb芯3367本がはい
つたCuSnとNbの複合体が得られ、これを720℃
で50時間熱処理することによりNb3Sn化合物超電
導線が得られる。
端にふたをし、電子ビーム溶接後、押出機にて30
cmに押出をする。この押出材の中には、3367本
のNb芯が含まれているより、これを0.7mmまで
断線なしに伸線でき7μmのNb芯3367本がはい
つたCuSnとNbの複合体が得られ、これを720℃
で50時間熱処理することによりNb3Sn化合物超電
導線が得られる。
このように一度の押出により従来せいぜい40本
のNb芯しかえられなかつたが、本発明により一
度の押し出しにより多数本のNb芯が得られる。
また3367本のNb芯でも不足する大容量導体の場
合、これを束ねて２度目の押出しすることによ
り、従来３回押出しをしなければならなかつた多
数本のNb芯が得られる。これによりNbの歩とま
りは約30％向上し、高価なNbを節約できた工業
的価値は大きい。
のNb芯しかえられなかつたが、本発明により一
度の押し出しにより多数本のNb芯が得られる。
また3367本のNb芯でも不足する大容量導体の場
合、これを束ねて２度目の押出しすることによ
り、従来３回押出しをしなければならなかつた多
数本のNb芯が得られる。これによりNbの歩とま
りは約30％向上し、高価なNbを節約できた工業
的価値は大きい。
実施例 ２
CuSn棒、Nb棒を引伸加工後対辺距離３mm６角
ダイスに通し、それを約20cmに切断し200本のNb
棒と600本のCuSn棒を得る。これを外径84、内
径80のCuSnパイプに第６図にようなNb棒と
CuSn棒の配置で挿入し両端をCuSnでふたをした
後電子ビーム溶接後熱間押出をすることにより、
200本のNb芯をもつCuSnマトリツクスの複合線
を得る。これに引伸加工をして最後に対辺距離３
mmの６角ダイスに通したが伸線性はきわめて良好
で、これを800本束ねCuSn管に挿入し、２回目の
熱間押出により160000本のNb芯を得ることがで
き、従来法では３回の押出でしか得ることができ
なかつた本数のNb芯を２回の押出で得られ伸線
性も向上した。
ダイスに通し、それを約20cmに切断し200本のNb
棒と600本のCuSn棒を得る。これを外径84、内
径80のCuSnパイプに第６図にようなNb棒と
CuSn棒の配置で挿入し両端をCuSnでふたをした
後電子ビーム溶接後熱間押出をすることにより、
200本のNb芯をもつCuSnマトリツクスの複合線
を得る。これに引伸加工をして最後に対辺距離３
mmの６角ダイスに通したが伸線性はきわめて良好
で、これを800本束ねCuSn管に挿入し、２回目の
熱間押出により160000本のNb芯を得ることがで
き、従来法では３回の押出でしか得ることができ
なかつた本数のNb芯を２回の押出で得られ伸線
性も向上した。
以上実施例にて、本発明を説明したが、本発明
はNbまたはNb合金線のまわりに、Snの含有量
が10〜13.5重量％を含むCu−Sn合金線を配置し
た複数本の前記Cu−Sn合金線と複数本の前記Nb
またはNb合金線を混合して密に束ねるか又は撚
合せて成るものに熱処理によりNb3Sn化合物超電
導層を生成せしめてなることを特徴とするNb3Sn
化合物超電導線の製造方法に関するものであり、
従来法では多数の極細Nb芯を得るのに押出を多
数回繰返し、歩どまりが悪化していたものを、本
発明により、より少ない押出の回数により多数本
のNb芯が得られることができ、歩どまりが大幅
に向上し、高価なNbの節約ができ、しかも伸線
による断線の恐れもなくなり、工業生産における
生産性が大幅に向上した。
はNbまたはNb合金線のまわりに、Snの含有量
が10〜13.5重量％を含むCu−Sn合金線を配置し
た複数本の前記Cu−Sn合金線と複数本の前記Nb
またはNb合金線を混合して密に束ねるか又は撚
合せて成るものに熱処理によりNb3Sn化合物超電
導層を生成せしめてなることを特徴とするNb3Sn
化合物超電導線の製造方法に関するものであり、
従来法では多数の極細Nb芯を得るのに押出を多
数回繰返し、歩どまりが悪化していたものを、本
発明により、より少ない押出の回数により多数本
のNb芯が得られることができ、歩どまりが大幅
に向上し、高価なNbの節約ができ、しかも伸線
による断線の恐れもなくなり、工業生産における
生産性が大幅に向上した。
また本発明によるNb3Sn化合物超電導線のまわ
りに拡散障壁としてNbもしくはTaを、安定化材
としてCuもしくはAlを配置することが可能であ
る。
りに拡散障壁としてNbもしくはTaを、安定化材
としてCuもしくはAlを配置することが可能であ
る。
第１図はテープ状Nb3Sn超電導導体の横断面
図、第２図はNb3Sn極細多芯線の横断面図、第３
図は従来法でのCuSn合金にドリルで穴をあけた
図、第４図はNbとSn合金の加工硬化曲線図、第
５図は本発明におけるCuSn線とNb線の配置図、
第６図は本発明におけるCuSn棒とNb棒の配置図
である。 図中、１，４，１１，１３はNb、２，５は
Nb3Sn、３，６，７，１２，１４はCuSn、８は
穴、９はNbの引張り強さ特性、１０はCuSnの引
張り強さ特性、を示す。
図、第２図はNb3Sn極細多芯線の横断面図、第３
図は従来法でのCuSn合金にドリルで穴をあけた
図、第４図はNbとSn合金の加工硬化曲線図、第
５図は本発明におけるCuSn線とNb線の配置図、
第６図は本発明におけるCuSn棒とNb棒の配置図
である。 図中、１，４，１１，１３はNb、２，５は
Nb3Sn、３，６，７，１２，１４はCuSn、８は
穴、９はNbの引張り強さ特性、１０はCuSnの引
張り強さ特性、を示す。
Claims (1)
- １ NbまたはNb合金線のまわりに、Snの含有
量が10〜13.5重量％を含むCu−Sn合金線を配置
した複数本の前記Cu−Sn合金線と複数本の前記
NbまたはNb合金線を混合して密に束ねるか又は
撚合せて成るものに熱処理によりNb3Sn化合物超
電導層を生成せしめて成ることを特徴とするNb3
Sn化合物超電動線の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57207392A JPS5996608A (ja) | 1982-11-25 | 1982-11-25 | Ｎｂ↓３Ｓｎ化合物超電導線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57207392A JPS5996608A (ja) | 1982-11-25 | 1982-11-25 | Ｎｂ↓３Ｓｎ化合物超電導線の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5996608A JPS5996608A (ja) | 1984-06-04 |
| JPH0559527B2 true JPH0559527B2 (ja) | 1993-08-31 |
Family
ID=16538976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57207392A Granted JPS5996608A (ja) | 1982-11-25 | 1982-11-25 | Ｎｂ↓３Ｓｎ化合物超電導線の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5996608A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012074330A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-12 | Hitachi Ltd | 超電導線材の製造方法、および超電導線材 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56126205A (en) * | 1980-03-07 | 1981-10-03 | Sumitomo Electric Industries | Compound superconductive wire and method of producing same |
| JPS5767222A (en) * | 1980-10-15 | 1982-04-23 | Sumitomo Electric Industries | Method of producing muticore nb3sn superconductor |
-
1982
- 1982-11-25 JP JP57207392A patent/JPS5996608A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5996608A (ja) | 1984-06-04 |
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