JPH03196418A - 交流用極細多芯超電導線の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は超電導線の製造方法に係り、特に交流用に好適
するＮｂ−Ｔｉ合金よりなる極細多芯超電導線の製造方
法に関する。

［従来の技術］ 従来、超電導線の用途としては直流での使用を対象とす
るものがほとんどであり、フィラメン］・径はφ１０〜
８０ｔｚｍ程度でその特性の向上が計られている。その
後、パルス電流での用途が生じ、この場合のフィラメン
ト径はヒステリシスにより損失を低減するため、φ　１
〜１０μｍ程度のものが要求されている。

以上の線材においては、たとえばＮｂ−Ｔｉ合金超電導
線の場合、熱処理によりフィラメント内に非超電導物質
であるａ−Ｔｉを析出させ、この析出物をピンニングセ
ンターとすることにより臨界電流密度（Ｊｃ）等の特性
を向上させることが行われている。この場合の熱処理条
件は３００〜４００℃の温度で数十時間であり、その後
、冷間伸線加工が施されている。

近年、超電導線の製造技術の進歩に伴って交流超電導応
用機器の開発が行われており、その中でも変圧器や発電
機等に用いられる交流用超電導線の開発が強く要求され
ている。

上記の商用周波帯域（５０〜６０１１ｚ）で用いられる
交流用超電導線の低損失化を計るには、■フィラメント
間の結合損失を低減するため、線祠のマトリックスに比
抵抗値の高いＣｕ−Ｎ＋金合金を用いる。

■ヒステリスロスを低減するために、フィラメント径を
細くする。

■結合損失を低減するために、ツイストピッチの長さを
短くする。

等の方法の採用が有効であることが知られている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の方法の中で、特に■のフィラメントの極細化につ
いては従来と同様の熱処理、すなわち３００〜４００℃
で数十時間の処理を施すことにより、外径φ　０．５〜
１．０μｍ程度までのフィラメント径に成形することが
できるが、ＪＣは高々５５００＾／■１１２程度であり
、またこれ以上のフィラメントの極細化は断線を生じる
ことにより不可能であった。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
、銅合金マトリックスを有する多芯構造の交流用Ｎｂ−
ＴＩＭｉ電導線のフィラメントの極細化を計る製造方法
を提供することをその目的とする。

［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極細多芯超電
導線の製造方法は、銅合金マトリックス中に多数のＮｂ
−Ｔｉ合金線を配置した複合体に静水圧押出加工を施し
た後、２５０℃以下の温度の熱処理を介して冷間で伸線
加工を施すことにより、前記Ｎｂ−Ｔｉ合金線を外径φ
　０．５μ匝以下のフィラメントに成形するものである
。

本発明における超電導線のマトリックスとしては、フィ
ラメント間の結合損失を低減するために比抵抗値の高い
銅合金が用いられ、たとえばＣｕＮＩ合金マトリックス
中にＮｂ−Ｔｉ合金線を配置したり、またはＣｕ−Ｎｊ
金合金マトリックス中Ｃｕ被覆Ｎｂ−Ｔｉ合金線を配置
した三層構造の複合体が用いられる。このマトリックス
内に配置されるＮｂ−Ｔｉ合金線の本数は特に限定され
ないが、必要に応じて多数本、たとえば５０〜６０万本
程度配置される。

このため複合体は、たとえば銅合金で被覆されたＮｂ−
Ｔｉ合金線、すなわちシングル線の多数本を銅合金管内
に収容後、減面加工を冷間で施して一次マルチ線を製造
し、次いでこの一次マルチ線の多数本を同様に銅合金管
中に充填することによって製作される。

上記の複合体に静水圧押出加工を施すことによりＮｂ−
Ｔｉ合金とマトリックスとの界面に化合物を生成させず
にフィラメントの極細化を計ることが可能になり、また
冷間伸線加工の中間で熱処理を施すことにより細線化が
行われる。この熱処理は２５０℃以下の温度で、好まし
くは２５時間以下で施され、上記温度を越えると断線に
よりフィラメントの極細化が極めて困難となる。

［作用］ 本発明においては、複合体を静水圧押出加工後、低温の
中間焼鈍を介して冷間で伸線加工することにより、従来
の中間焼鈍の条件でＪｃの向上が計られていた方法では
達成できなかった外径φ　０．５μ−以下のフィラメン
トの極細化が可能になり、０．０７μ■までの極細化と
ＪＣ値の向上が達成される。これはα−Ｔｉの析出によ
るピンニング効果に比較してフィラメントとマトリック
ス界面での表面ピンニング効果（ｓｕｎｆａｃｅ　ｐｉ
ｎｎｉｎｇ　）が支配的になることによりＪＣ値が向上
し、同時に析出の抑制による伸線加工性の低下が防止さ
れるものと考えられる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例について説明する。

実施例 Ｎｂ−Ｔｉ合金線をＣｕ−１０ｖＬ％ＮＩ合金管中に収
容して断面六角形に成形したシングル線の９３１本を、
その側面を当接してＣｕ−１０ｗｔ％旧合金管中に充填
し、さらに間隙部にＣｕ−１０ｖＬ％旧合金線をスペー
サとして充填した後、静水圧押出加工および冷間伸線加
工を施して対辺間距離１．４９ｍ５断面六角形の一次マ
ルチ線を製造した。この−次マルチ線のマトリックス比
（Ｃｕ−Ｎｉ合金／　Ｎｂ−Ｔ１合金）は１．０であっ
た。

上記の一次マルチ線の６３６本を外径φ４９．Ｏｍ＋ｓ
。

内径φ４３，５■ｍのＣｕ−１０ｖｔ％旧合金管中にそ
の側面を当接して充填し、さらに間隙部にＣｕ−１０ｗ
ｔ％旧合金線からなるスペーサを充填して複合体を形成
した後、この複合体に静水圧押出加工および２００℃×
２４時間の中間焼鈍を介して冷間伸線加工を施して二次
マルチ線を製造した。この二次マルチ線のフィラメント
数は５９２，１１６本であり、そのマトリックス比は３
．８であった。

」−２の伸線加工後の最終伸線径、フィラメント径、フ
ィラメント間隔およびライストビ・ソチの諸元を第１表
に示す。

第１表に示した試料Ｎｏ、ｌ〜４の線材について、その
値Ｊｃと外部磁界との関係を測定した結果を第２表に示
した。

第１表 第２表 上記実施例と同一の方法により製造した複合体に静水圧
押出加工を施した後、３３０℃で１４４時間の中間焼鈍
を介して冷間仲線加」二を施し、フィラメント径φ０．
５２〜５．４８μｍの二次マルチ線を製造した。この二
次マルチ線のＪｃ値と外部磁界との関係を−ｐＩ定した
結果を第３表に示した。

（以ド余白） 第３表 し熱処理時間を１００〜１４４時間の範囲で変えて冷間
伸線加工を施した結果、フィラメント径φ　０．５μｍ
で断線し、これ以上のフィラメン）・の極細化は不可能
であった。さらに３３０℃×（３６〜７２）時間の熱処
理では、そのフィラメントの加工臨界はφ０，８７μｍ
であった。

以上の実施例および比較例から明らかなように、本発明
によれば、フィラメント径が約φ０．０７μｍまてはフ
ィラメントが極細化するに従ってＪｃ値は増加し、φ　
０．０９８μｍでＪ　ｅ　−１１，２２Ｘ　１．０５Ａ
／Ｃシ（ａｔｌＴ）　、φ０．０７１　ｕ　ｍでＪ　ｃ
　−９，１６ｘ　ＩＱ５Ａ／ｃｊ　（ａｔｌＴ）に達す
る。さらにフィラメント径が細くなるとＪｃ値は急激に
低下し、はとんどＯになるが、この原因は走査電子顕微
鏡（ＳＥＭ）による観察の結果、スリップラインの発生
に基づくものと推定された。これに対して３００〜４０
０℃の温度で熱処理を施す従来の方法では、フィラメン
トの極細化が不可能であり、そのＪｃ値を特に低磁界領
域で向上させることが困難である。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明による交流用極細多芯超電導線
の製造方法によれば、フィラメント径を極細化すること
が可能であり、特にφ０．０７〜０．３μｍの範囲のフ
ィラメント径で低磁界における臨界電流密度（Ｊｃ　）
を著しく向上させることができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）銅合金マトリックス中に多数のＮｂ−Ｔｉ合金線
   を配置した複合体に静水圧押出加工を施した後、２５０
   ℃以下の温度の熱処理を介して冷間で伸線加工を施すこ
   とにより、前記Ｎｂ−Ｔｉ合金線を外径φ０．５μｍ以
   下のフィラメントに成形することを特徴とする交流用極
   細多芯超電導線の製造方法。
2. （２）フィラメント径はφ０．０７〜０．３μｍである
   請求項１記載の交流用極細多芯超電導線の製造方法。