JPH0570888B2 - - Google Patents
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- JPH0570888B2 JPH0570888B2 JP62048218A JP4821887A JPH0570888B2 JP H0570888 B2 JPH0570888 B2 JP H0570888B2 JP 62048218 A JP62048218 A JP 62048218A JP 4821887 A JP4821887 A JP 4821887A JP H0570888 B2 JPH0570888 B2 JP H0570888B2
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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
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- Wire Processing (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は高磁界を発生する超伝導コイルの巻線
材として用いられるNb3Sn系化合物超電導線の製
造方法に関するものである。
材として用いられるNb3Sn系化合物超電導線の製
造方法に関するものである。
最近、核融合、高エネルギー物理、核磁気共鳴
装置、物性研究用のなどの分野において、高磁界
を発生でき、かつ、交流損失の少ない超電導コイ
ルの製作が進められている。高磁界超電導コイル
の巻線材として用いられる代表的な化合物超電導
線はNb3Sn系化合物超電導線である。Nb3Sn線
は、特許公報（特公昭54−24109）に示されるよ
うに、各構成成分であるNb、Sn、Cuなどを一体
として伸線し、最終寸法で熱処理することによつ
て内部的にNb3Snを生成させる、いわゆる複合加
工法で製造されている。
装置、物性研究用のなどの分野において、高磁界
を発生でき、かつ、交流損失の少ない超電導コイ
ルの製作が進められている。高磁界超電導コイル
の巻線材として用いられる代表的な化合物超電導
線はNb3Sn系化合物超電導線である。Nb3Sn線
は、特許公報（特公昭54−24109）に示されるよ
うに、各構成成分であるNb、Sn、Cuなどを一体
として伸線し、最終寸法で熱処理することによつ
て内部的にNb3Snを生成させる、いわゆる複合加
工法で製造されている。
第３図及び第４図に、従来の代表的な化合物超
電導線であるNb3Sn線の熱処理前と熱処理後の横
断面を示す。図においては、１はCu層、２はSn
層、３はNb層、４は超電導線素としてのNb3Sn
層、５はブロンズ層を示している。第３図におい
て、中央に配置されたSnが、熱処理によつてCu
母相中に拡散し、Nbの表面にNb3Snを生成させ、
Cu母相をブロンズに変え、第４図に示す構造の
線になる。
電導線であるNb3Sn線の熱処理前と熱処理後の横
断面を示す。図においては、１はCu層、２はSn
層、３はNb層、４は超電導線素としてのNb3Sn
層、５はブロンズ層を示している。第３図におい
て、中央に配置されたSnが、熱処理によつてCu
母相中に拡散し、Nbの表面にNb3Snを生成させ、
Cu母相をブロンズに変え、第４図に示す構造の
線になる。
超電導コイルには、磁界の変動に対しても安定
な運転が可能で、高磁界を発生できることが強く
要求されている。そのためには、特に臨界電流密
度が十分高いこと、超電導線の機械的強度が大き
いこと、交流損失が少ないことが必要である。
な運転が可能で、高磁界を発生できることが強く
要求されている。そのためには、特に臨界電流密
度が十分高いこと、超電導線の機械的強度が大き
いこと、交流損失が少ないことが必要である。
しかしながら、前述の複合加工法で製作される
Nb3Sn系化合物超電導線では、Nb3Sn生成熱処理
後のブロンズ母相の機械強度が低いため応力によ
る臨界電流密度の低下が激しく、また、同じくブ
ロンズ母相の電気抵抗が低いためフイラメントど
うしの電気的結合が起り、交流損失が大きくなる
という欠点があつた。
Nb3Sn系化合物超電導線では、Nb3Sn生成熱処理
後のブロンズ母相の機械強度が低いため応力によ
る臨界電流密度の低下が激しく、また、同じくブ
ロンズ母相の電気抵抗が低いためフイラメントど
うしの電気的結合が起り、交流損失が大きくなる
という欠点があつた。
本発明は、このような問題点を解決するために
なされたもので、臨界電流密度が高く、機械的特
性に優れ、交流損失の少ない化合物超電導線を得
ることを目的とする。
なされたもので、臨界電流密度が高く、機械的特
性に優れ、交流損失の少ない化合物超電導線を得
ることを目的とする。
本発明によるNb3Sn系化合物超電導線の製造方
法は、Nb基金属材とSn基金属材の周辺にCu基金
属材を配置した状態で一体として断面縮小加工し
て熱処理することによつて超電導線を製造する方
法において、上記Cu基金属材あるいはSn基金属
のうち少なくとも一方を0.1〜20wt％のCrを含有
する金属材とすることである。
法は、Nb基金属材とSn基金属材の周辺にCu基金
属材を配置した状態で一体として断面縮小加工し
て熱処理することによつて超電導線を製造する方
法において、上記Cu基金属材あるいはSn基金属
のうち少なくとも一方を0.1〜20wt％のCrを含有
する金属材とすることである。
また、本発明によるNb3Sn系化合物超電導線
は、Cu−Sn−Cr合金内に複数のNb3Sn系化合物
超電導線素を配置するものである。
は、Cu−Sn−Cr合金内に複数のNb3Sn系化合物
超電導線素を配置するものである。
本発明においては、Cu基金属材あるいはSn基
金属材にCrを添加することによつて、Nb3Sn生
成熱処理後のブロンズ母相とNb3Sn層にCrが含
有されるので、臨界電流密度が改善され、機械的
強度が向上し、かつ、交流損失も少ないNb3Sn系
化合物超電導線を得ることができる。
金属材にCrを添加することによつて、Nb3Sn生
成熱処理後のブロンズ母相とNb3Sn層にCrが含
有されるので、臨界電流密度が改善され、機械的
強度が向上し、かつ、交流損失も少ないNb3Sn系
化合物超電導線を得ることができる。
以下、本発明の実施例を図に示し詳細に説明す
る。第１図、第２図は本発明の実施例１を示し、
この実施例は、まず、母相がCu−0.8wt％Cr合金
６で、この母相に90本のNb芯線が埋設され、中
央に中空部を持つ複合多芯チユーブを用意した。
次に、Sn棒を用意し、これを複合多芯中空部に
挿入し、第１図にその断面を示すような複合棒を
作成した。この複合棒をすべて冷間引抜加工で直
径0.2mmまで伸線した。伸線加工は中間焼鈍の必
要もなく安定になされた。また、Nbフイラメン
トの径は約9μｍであつた。
る。第１図、第２図は本発明の実施例１を示し、
この実施例は、まず、母相がCu−0.8wt％Cr合金
６で、この母相に90本のNb芯線が埋設され、中
央に中空部を持つ複合多芯チユーブを用意した。
次に、Sn棒を用意し、これを複合多芯中空部に
挿入し、第１図にその断面を示すような複合棒を
作成した。この複合棒をすべて冷間引抜加工で直
径0.2mmまで伸線した。伸線加工は中間焼鈍の必
要もなく安定になされた。また、Nbフイラメン
トの径は約9μｍであつた。
次にこの線を750℃で50時間熱処理することに
よつて、Nbフイラメントの表面にNb3Sn化合物
を生成させた。第２図に熱処理後の線横断面を示
す。母相はSnの拡散によつてCu−Sn−Cr合金７
になつていた。
よつて、Nbフイラメントの表面にNb3Sn化合物
を生成させた。第２図に熱処理後の線横断面を示
す。母相はSnの拡散によつてCu−Sn−Cr合金７
になつていた。
このようにして得られた線について、液体ヘリ
ウム温度での印加磁界中の臨界電流を測定した。
これによると、臨界電流は、10Tで50Aと非常に
高く、従来の母相にCuCr合金を使用していない
同一構成、同一寸法の線に比べると約20％増加し
ていた。
ウム温度での印加磁界中の臨界電流を測定した。
これによると、臨界電流は、10Tで50Aと非常に
高く、従来の母相にCuCr合金を使用していない
同一構成、同一寸法の線に比べると約20％増加し
ていた。
次に、線に曲げ応力をかけたときの臨界電流を
測定した。これによると、臨界電流を10％低下さ
せる曲げ歪み量は、従来の線の約0.5％に比べ、
本発明の実施例１による線は約0.8％と高く、応
力による臨界電流特性の低下が小さかつた。これ
は、熱処理後のブロンズ母相にCrが合金化され
ているために、母相の機械的強度が増加したため
である。因みに、微小硬度計で母相の硬度を測定
した結果では、Crの添加によつて硬度は20〜30
％増加していた。
測定した。これによると、臨界電流を10％低下さ
せる曲げ歪み量は、従来の線の約0.5％に比べ、
本発明の実施例１による線は約0.8％と高く、応
力による臨界電流特性の低下が小さかつた。これ
は、熱処理後のブロンズ母相にCrが合金化され
ているために、母相の機械的強度が増加したため
である。因みに、微小硬度計で母相の硬度を測定
した結果では、Crの添加によつて硬度は20〜30
％増加していた。
また、磁界の変動に対する安定性を知るため
に、外部磁界を0Tから6Tまで１秒で変化させた
時の損失時定数を測定したところ、従来より約20
％小さい値となり、本実施例の線が、変動磁界に
対して特定に安定であることがわかつた。これ
は、磁界の変動があつた場合、従来の線では、第
４図に示すように、超電導フイラメント間の母相
は比較的電気抵抗の低いブロンズであつたが、本
実施例の線では、ブロンズにCrが固溶すること
によつて電気抵抗が高くなつているので、結合は
起こりにくくなつたと考えられる。このように本
発明の実施例１による超電導線は磁界の変動の大
きい高磁界超電導機器用の超電導線としても優れ
ていることがわかつた。
に、外部磁界を0Tから6Tまで１秒で変化させた
時の損失時定数を測定したところ、従来より約20
％小さい値となり、本実施例の線が、変動磁界に
対して特定に安定であることがわかつた。これ
は、磁界の変動があつた場合、従来の線では、第
４図に示すように、超電導フイラメント間の母相
は比較的電気抵抗の低いブロンズであつたが、本
実施例の線では、ブロンズにCrが固溶すること
によつて電気抵抗が高くなつているので、結合は
起こりにくくなつたと考えられる。このように本
発明の実施例１による超電導線は磁界の変動の大
きい高磁界超電導機器用の超電導線としても優れ
ていることがわかつた。
次に、本発明の実施例２について説明する。こ
の実施例は、実施例１と同様の構成で、母相は
Cuとし、Sn棒の代わりにSn−5wt％Cr合金棒を
用いた。伸線加工は容易に行うことができ、最終
寸法で熱処理を行なつて、Nb3Sn超電導線を得
た。この場合にも、実施例１と同様に、臨界電流
特性、機械特性の向上、交流損失の低下の効果が
あつた。これは実施例１と同様に、Nb3Sn生成熱
処理後の母相はCu−Sn−Crの三元合金となつて
いるためである。
の実施例は、実施例１と同様の構成で、母相は
Cuとし、Sn棒の代わりにSn−5wt％Cr合金棒を
用いた。伸線加工は容易に行うことができ、最終
寸法で熱処理を行なつて、Nb3Sn超電導線を得
た。この場合にも、実施例１と同様に、臨界電流
特性、機械特性の向上、交流損失の低下の効果が
あつた。これは実施例１と同様に、Nb3Sn生成熱
処理後の母相はCu−Sn−Crの三元合金となつて
いるためである。
さらに、本発明の実施例３について説明する。
この実施例は、実施例１と同様の構成で、母相が
Cu−3wt％Cr合金、Sn棒の代わりにSn−10wt
％、In合金棒を用いた。伸線加工は容易に行なう
ことができ、最終寸法で熱処理を行なつて、
Nb3Sn超電導線を得た。この場合にも実施例１お
よび２と同様に臨界電流特性、機械特性の向上、
交流損失の低下の効果があつたが、前記実施例に
比べて、特に臨界電流特性の向上が著しく、実施
例１よりも約20％改善された。
この実施例は、実施例１と同様の構成で、母相が
Cu−3wt％Cr合金、Sn棒の代わりにSn−10wt
％、In合金棒を用いた。伸線加工は容易に行なう
ことができ、最終寸法で熱処理を行なつて、
Nb3Sn超電導線を得た。この場合にも実施例１お
よび２と同様に臨界電流特性、機械特性の向上、
交流損失の低下の効果があつたが、前記実施例に
比べて、特に臨界電流特性の向上が著しく、実施
例１よりも約20％改善された。
なお、Cu基金属層、Sn基金属層に添加するCr
の量は、0.1％からその効果が見られ、20％以上
になると加工も困難になり、臨界電流特性も低下
する。
の量は、0.1％からその効果が見られ、20％以上
になると加工も困難になり、臨界電流特性も低下
する。
例えば、Crを0.1wt％から0.3wt％程度まで添
加すると、Cr添加量の増加にともなつて、主に
交流損失の低下が著しくなる。0.3〜10wt％程度
では、交流損失の低下だけではなく、上記実施例
３において述べたように臨界電流特性も改善され
る。また、10wt％以上になると、交流損失はさ
らに低下するが、臨界電流特性は劣化してくる。
加すると、Cr添加量の増加にともなつて、主に
交流損失の低下が著しくなる。0.3〜10wt％程度
では、交流損失の低下だけではなく、上記実施例
３において述べたように臨界電流特性も改善され
る。また、10wt％以上になると、交流損失はさ
らに低下するが、臨界電流特性は劣化してくる。
臨界電流特性を向上させる添加元素としては、
上記実施例３で述べたInのほかに、従来法におい
て特性改善に有効であることが知られているTi、
Ga、Be、Al、Mn、Zn、Zr、Fe、Niなどは本発
明の場合にも同様の効果を示した。また、その添
加手段としては、Sn棒のほかにCu母相でもよく、
添加量としては、0.1wt％から効果を示し、20wt
％以上になると臨界電流特性と伸線加工性の低下
を招いたので、0.1〜20wt％が適当である。
上記実施例３で述べたInのほかに、従来法におい
て特性改善に有効であることが知られているTi、
Ga、Be、Al、Mn、Zn、Zr、Fe、Niなどは本発
明の場合にも同様の効果を示した。また、その添
加手段としては、Sn棒のほかにCu母相でもよく、
添加量としては、0.1wt％から効果を示し、20wt
％以上になると臨界電流特性と伸線加工性の低下
を招いたので、0.1〜20wt％が適当である。
以上説明したように、この発明によれば、従来
よりも、さらに臨界電流特性、機械特性が優れ、
交流損失の少ない超電導線が得られるようになつ
たので、高磁界超電導パルスコイルが可能にな
り、核融合、各種電力用機器、高エネルギー物理
研究の推進に役立つ。
よりも、さらに臨界電流特性、機械特性が優れ、
交流損失の少ない超電導線が得られるようになつ
たので、高磁界超電導パルスコイルが可能にな
り、核融合、各種電力用機器、高エネルギー物理
研究の推進に役立つ。
第１図及び第２図は、本発明の実施例１による
Nb3Sn線の熱処理前と熱処理後の横断面を示す。
第３図及び第４図は、従来のNb3Sn超電導線の熱
処理前と熱処理後の横断面図である。 図において、１はCu層、４は超電導線素とし
てのNb3Sn層、６はCu−Cr合金層、７はCu−Sn
−Cr合金層である。なお、図中同一符号は同一
または相当部分を示す。
Nb3Sn線の熱処理前と熱処理後の横断面を示す。
第３図及び第４図は、従来のNb3Sn超電導線の熱
処理前と熱処理後の横断面図である。 図において、１はCu層、４は超電導線素とし
てのNb3Sn層、６はCu−Cr合金層、７はCu−Sn
−Cr合金層である。なお、図中同一符号は同一
または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Nb基金属とSn基金属材料の周辺にCu基金属
材を配置した状態で一体として断面縮小加工して
熱処理することによつて超電導線を製造する方法
において、上記Cu基金属材あるいはSn基金属材
のうち少なくとも一方がCrを0.1〜20wt％含有す
る金属材であることを特徴とするNb3Sn系化合物
超電導線の製造方法。 ２ Cu基金属材あるいはSn基金属材のうち少な
くとも一方に、In、Ti、Ga、Be、Al、Mn、
Zn、Zr、NiあるいはFeのうち少なくとも一種を
0.1〜20wt％を含有する金属材であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のNb3Sn系化合
物超電導線の製造方法。 ３ Cu−Sn−Cr合金内に複数のNb3Sn系化合物
超電導線素を配置したことを特徴とするNb3Sn系
化合物超電導線。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62048218A JPS63216212A (ja) | 1987-03-03 | 1987-03-03 | Ｎｂ↓３Ｓｎ系化合物超電導線並びにその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62048218A JPS63216212A (ja) | 1987-03-03 | 1987-03-03 | Ｎｂ↓３Ｓｎ系化合物超電導線並びにその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63216212A JPS63216212A (ja) | 1988-09-08 |
| JPH0570888B2 true JPH0570888B2 (ja) | 1993-10-06 |
Family
ID=12797272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62048218A Granted JPS63216212A (ja) | 1987-03-03 | 1987-03-03 | Ｎｂ↓３Ｓｎ系化合物超電導線並びにその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63216212A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2749652B2 (ja) * | 1989-08-09 | 1998-05-13 | 古河電気工業株式会社 | 超電導線 |
| JP3012436B2 (ja) * | 1993-04-02 | 2000-02-21 | 三菱電機株式会社 | 化合物系超電導線およびその製法 |
| JP4687438B2 (ja) * | 2005-12-14 | 2011-05-25 | 日立電線株式会社 | Ｎｂ３Ｓｎ超電導線用芯線、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線及びその製造方法 |
| JP4742843B2 (ja) * | 2005-12-14 | 2011-08-10 | 日立電線株式会社 | Ｎｂ３Ｓｎ超電導線用芯線、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線及びその製造方法 |
| JP6270209B2 (ja) * | 2014-03-20 | 2018-01-31 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | Ｎｂ３Ｓｎ超伝導線材の製造方法 |
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-
1987
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| Publication number | Publication date |
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| JPS63216212A (ja) | 1988-09-08 |
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