JPH04141916A - Ｎｂ↓３Ｓｎ化合物超電導線材の製造方法 - Google Patents
Ｎｂ↓３Ｓｎ化合物超電導線材の製造方法Info
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- JPH04141916A JPH04141916A JP2264246A JP26424690A JPH04141916A JP H04141916 A JPH04141916 A JP H04141916A JP 2264246 A JP2264246 A JP 2264246A JP 26424690 A JP26424690 A JP 26424690A JP H04141916 A JPH04141916 A JP H04141916A
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- 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)
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。
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、粉末法によるＮｂ 、Ｓｎ化合物超電導線材
の製造方法に関するもので、特に冷間加工が容易で高電
流密度の超電導線材を得ることができるものである。
の製造方法に関するもので、特に冷間加工が容易で高電
流密度の超電導線材を得ることができるものである。
従来Ｎｂ ３Ｓｎ化合物超電導線材の製造方法としでは
、ブロンズ法、内部拡散法、外部拡散法、インサイチュ
−法等があるが、近年これらの方法では硬いＣｕ−Ｓｎ
合金ができ、加工上の問題が多いところからＮｂパイプ
を用いるＮｂチューブ法が検討されている。Ｎｂチュー
ブ法はＮｂパイプ内に銅や錫の芯材又は粉末を高密度に
配置し、これを静水圧加工又は冷間において塑性加工し
、中間焼鈍することなく最後に熱処理をすることにより
線材を造る方法である。
、ブロンズ法、内部拡散法、外部拡散法、インサイチュ
−法等があるが、近年これらの方法では硬いＣｕ−Ｓｎ
合金ができ、加工上の問題が多いところからＮｂパイプ
を用いるＮｂチューブ法が検討されている。Ｎｂチュー
ブ法はＮｂパイプ内に銅や錫の芯材又は粉末を高密度に
配置し、これを静水圧加工又は冷間において塑性加工し
、中間焼鈍することなく最後に熱処理をすることにより
線材を造る方法である。
この方法は、銅や錫を純金属の状態で用いるため、高銀
組成のものを用いても加工上の問題はなく、高電流密度
の超電導線材ができる利点があるとされており、既にＮ
ｂパイプ内に銅と錫の圧粉体、複合体、触媒を含む混合
粉等を充填し、パイプ両端を真空封入し、これを静水圧
押出しや冷間加工する粉末法が提案されている。
組成のものを用いても加工上の問題はなく、高電流密度
の超電導線材ができる利点があるとされており、既にＮ
ｂパイプ内に銅と錫の圧粉体、複合体、触媒を含む混合
粉等を充填し、パイプ両端を真空封入し、これを静水圧
押出しや冷間加工する粉末法が提案されている。
しかしながら、このような銅粉や錫粉を用いる粉末法で
は、加工中に圧縮された粉末の界面で割れが生じ、線材
が断線することが多かった。
は、加工中に圧縮された粉末の界面で割れが生じ、線材
が断線することが多かった。
特に線径１ｍｍ以下の領域でダイスによる引抜きの伸線
工程て破断１７、良好な加工ができなかった。
工程て破断１７、良好な加工ができなかった。
また加工終了後、熱処理により銅と錫を反応させてブロ
ンズを形成し、次にブロンズ中の錫をＮｂ中へ、拡散さ
せる際に、拡散が遅いと共に不均一となり、結果的に臨
界電流密度が低くなってしまう欠点かあった。
ンズを形成し、次にブロンズ中の錫をＮｂ中へ、拡散さ
せる際に、拡散が遅いと共に不均一となり、結果的に臨
界電流密度が低くなってしまう欠点かあった。
本発明はこれに鑑ろ種々検旧の結果、冷間加１、が容易
て高電流密度の超電導線（号を得ることができるＮｂ３
Ｓｎ化合物超電導線材の製造方法を開発したものである
。
て高電流密度の超電導線（号を得ることができるＮｂ３
Ｓｎ化合物超電導線材の製造方法を開発したものである
。
即ち本発明は、Ｎｂ系パイプ内に、酸化量か３００ｐｐ
ｍ以下の銅ヌは銅−組合金粉と同しく酸化量が３００ｐ
ｐｍ以下の錫又は銅−錫名金粉の圧粉成形体を充填１−
１しかる後冷間て縮径加工を施し７、その後Ｎｂ、Ｓｎ
牛成のための熱処理を行うことを特徴とするものである
。
ｍ以下の銅ヌは銅−組合金粉と同しく酸化量が３００ｐ
ｐｍ以下の錫又は銅−錫名金粉の圧粉成形体を充填１−
１しかる後冷間て縮径加工を施し７、その後Ｎｂ、Ｓｎ
牛成のための熱処理を行うことを特徴とするものである
。
〔作 用〕
本発明は」１記の如く、Ｎｂ系パイプ内１こ充填する、
主として銅粉末と錫粉末、銅粉末と銅錫合金粉末、又は
錫粉末と銅−錫合金粉末のそれぞれの酸化量を３００ｐ
ｐｍ以干に制御することにより、冷間加りが良好に行え
ると共に、高電流密度の超電導練絹を得たものである。
主として銅粉末と錫粉末、銅粉末と銅錫合金粉末、又は
錫粉末と銅−錫合金粉末のそれぞれの酸化量を３００ｐ
ｐｍ以干に制御することにより、冷間加りが良好に行え
ると共に、高電流密度の超電導練絹を得たものである。
なお、上記粉末はそれぞれ通常表面層か酸化しているが
、この粉末の表面層に形成されｔ、“、酸化物の重員の
その粉末自体の重散に対する割合をここでは上記の酸化
量と定義し、た。
、この粉末の表面層に形成されｔ、“、酸化物の重員の
その粉末自体の重散に対する割合をここでは上記の酸化
量と定義し、た。
本発明で用いる粉末光１−では純銅粉と純錫粉。
銅−錫へ金粉と純銅粉、銅−錫合金粉と純錫粉のいずれ
の組合せても良く、各々の粉末の酸化量を３００ｐｐｍ
以下に規制する。このような粉末をブＩノスにより一定
形状に成形し、、Ｎｂ系パイプ内に充填シ、これを静水
圧押出（−１冷間てのスウエージャー加工、冷間圧延、
引抜き等の加工を行い、最後に熱処理を施して化合物超
電導線材とする。
の組合せても良く、各々の粉末の酸化量を３００ｐｐｍ
以下に規制する。このような粉末をブＩノスにより一定
形状に成形し、、Ｎｂ系パイプ内に充填シ、これを静水
圧押出（−１冷間てのスウエージャー加工、冷間圧延、
引抜き等の加工を行い、最後に熱処理を施して化合物超
電導線材とする。
粉末の酸化量は少ないもの程冷間加Ｉ−性か良く、高い
電流密度の超電導線材か得られ、特に３００ｐｐｍ以下
で、−の傾向は大きい。しかし。て粉末の酸化量が３０
０ｐｐｍを越えると、特に線材直径か１ ｍｍ以Ｆのス
ウエージング、圧延、引抜き宿の途中で断線か生じる。
電流密度の超電導線材か得られ、特に３００ｐｐｍ以下
で、−の傾向は大きい。しかし。て粉末の酸化量が３０
０ｐｐｍを越えると、特に線材直径か１ ｍｍ以Ｆのス
ウエージング、圧延、引抜き宿の途中で断線か生じる。
このような破断の原因は、圧粉体の粉末界面に存在する
酸化物が亀裂の起点となるためである。即ち酸化物のな
いｍ浄な粉末を用いると銅−陽圧粉体がメカニカルに結
合１〜、冷間加工中に加わる加工応力と歪に対１゜十分
な結合強度を有し、断線に至ることはない。
酸化物が亀裂の起点となるためである。即ち酸化物のな
いｍ浄な粉末を用いると銅−陽圧粉体がメカニカルに結
合１〜、冷間加工中に加わる加工応力と歪に対１゜十分
な結合強度を有し、断線に至ることはない。
本発明では酸化量に下限はなく、酸化か少ない粉末程加
工性は良いが、３００ｐｐｍ以ドであれば加工上はとん
ど変わらない。
工性は良いが、３００ｐｐｍ以ドであれば加工上はとん
ど変わらない。
また酸化量が少ないと加工上の問題だけでなく、線＋４
を熱処理してＮｂ ３Ｓｎを形成さぜる段階において、
均一て厚いＮｂ３３ｎ化合物層が形成し、従来量」二の
高い電流密度の線材かできる利点がある。この理由は酸
化量が少ないと、まず熱処理段階の初期において、銅と
錫の界面での各々の原子の相互拡散がスムーズに行える
ｔ−めてあり、均〜な組成のブロンズが形成される。、
次に熱処理中の錫のＮｂ中への拡散過程においで、拡散
のバリヤーとなる酸化物層がないごみによりＮｂ、Ｓｎ
の形成か早く均一に起る。
を熱処理してＮｂ ３Ｓｎを形成さぜる段階において、
均一て厚いＮｂ３３ｎ化合物層が形成し、従来量」二の
高い電流密度の線材かできる利点がある。この理由は酸
化量が少ないと、まず熱処理段階の初期において、銅と
錫の界面での各々の原子の相互拡散がスムーズに行える
ｔ−めてあり、均〜な組成のブロンズが形成される。、
次に熱処理中の錫のＮｂ中への拡散過程においで、拡散
のバリヤーとなる酸化物層がないごみによりＮｂ、Ｓｎ
の形成か早く均一に起る。
このよ・うに低酸化粉末を用いることにより、高性能の
Ｎ ｂ −） Ｓ ｎ超電導線材の開発か可能となる。
Ｎ ｂ −） Ｓ ｎ超電導線材の開発か可能となる。
上記低酸化の銅粉及び錫粉と１．では、銅粉に−）いて
は十分水素還元を繰返し、酸化か進行していない段階で
用い、一方錫粉は還元てきないため酸化度の低い元粉を
用いることが好ま（−７い。
は十分水素還元を繰返し、酸化か進行していない段階で
用い、一方錫粉は還元てきないため酸化度の低い元粉を
用いることが好ま（−７い。
本発明では、銅や錫粉末の形状や大きさについては規制
しない。また銅と錫の配合比は、重量％て錫が５”−９
５Ｎ％の間であれば問題はない。
しない。また銅と錫の配合比は、重量％て錫が５”−９
５Ｎ％の間であれば問題はない。
錫がＮｂ３Ｓｎの形成を」−分促進させ、かつ銅が触媒
としての効果を出すには錫を３０〜５０ｗｔ％とするこ
とか好ましい。
としての効果を出すには錫を３０〜５０ｗｔ％とするこ
とか好ましい。
また１記の粉末を用いて超電導線材を製造Ａるに６，１
、先ずこれら低酸化の粉末を均一に混名し、Ｎｂ系パイ
プ内に真空封入する。Ｎｂ系パイプはＮｂ−Ｔｉ合金又
はＮｂ−Ｔａ合金等の合金パイプでもよい。線材の加工
方法としては、静水圧押出し、スウエージング、圧延、
引抜きあるいはこれ等を組み合わせたものの何れの方法
でも良い。
、先ずこれら低酸化の粉末を均一に混名し、Ｎｂ系パイ
プ内に真空封入する。Ｎｂ系パイプはＮｂ−Ｔｉ合金又
はＮｂ−Ｔａ合金等の合金パイプでもよい。線材の加工
方法としては、静水圧押出し、スウエージング、圧延、
引抜きあるいはこれ等を組み合わせたものの何れの方法
でも良い。
次に以上のようにして所望の線径の線材が得られれば、
これに最終熱処理を施す。この最終熱処理は、銅−錫合
金の形成と銅−錫合金基地中の錫をＮｂの周囲に拡散さ
せてＮｂ 、Ｓｎを生成させるためのものでり、通常は
真空中又は不活性ガス中にて５００〜８５０℃で１０〜
３００時間加熱する。また必要に応じて２００〜３００
℃又は４００〜６００℃の錫が溶解し、銅−錫化合物が
生成する温度域で中間熱処理を行っても良い。
これに最終熱処理を施す。この最終熱処理は、銅−錫合
金の形成と銅−錫合金基地中の錫をＮｂの周囲に拡散さ
せてＮｂ 、Ｓｎを生成させるためのものでり、通常は
真空中又は不活性ガス中にて５００〜８５０℃で１０〜
３００時間加熱する。また必要に応じて２００〜３００
℃又は４００〜６００℃の錫が溶解し、銅−錫化合物が
生成する温度域で中間熱処理を行っても良い。
以下本発明を実施例について説明する。
実施例
平均粒径５３μｍで酸化量が２０５ｐｐｍの純銅粉と平
均粒径８４μｍで酸化量が２２０ｐｐｍの純錫粉を１．
１の重量配合比で混合した。この粉末を油圧プレスによ
り２，５ｔｏｎ／ｃｎｆの圧力で圧粉し、外径６．８ｍ
ｍ、長さ２０ｍｍの棒状ペレットに成形した。
均粒径８４μｍで酸化量が２２０ｐｐｍの純錫粉を１．
１の重量配合比で混合した。この粉末を油圧プレスによ
り２，５ｔｏｎ／ｃｎｆの圧力で圧粉し、外径６．８ｍ
ｍ、長さ２０ｍｍの棒状ペレットに成形した。
これを外径１０ ｍｍ 、内径７ｍｍのＮｂ−２％ＴＩ
合金パイプ内に長手方向に１０個充填し、２ Ｘ １Ｏ
−５１ｏｔｒの真空下でパイプ両端をビーム溶接して真
空封入した。この圧粉体入りＮｂ合金パイプを外径１．
５鵬までスウェージャーにより細線加工し、更にダイス
による冷間伸線加工を行って最終的に外径０．５ｍ＋ｎ
の線材とした。
合金パイプ内に長手方向に１０個充填し、２ Ｘ １Ｏ
−５１ｏｔｒの真空下でパイプ両端をビーム溶接して真
空封入した。この圧粉体入りＮｂ合金パイプを外径１．
５鵬までスウェージャーにより細線加工し、更にダイス
による冷間伸線加工を行って最終的に外径０．５ｍ＋ｎ
の線材とした。
得られた線材を高純度アルゴンガス雰囲気中で８００℃
、３００時間の熱処理を施して、外周のＮｂ部にＮｂ
３Ｓｎを生成させ、最終製品であるＮｂ ３Ｓｎ系超電
導線材を得た。
、３００時間の熱処理を施して、外周のＮｂ部にＮｂ
３Ｓｎを生成させ、最終製品であるＮｂ ３Ｓｎ系超電
導線材を得た。
この線材を４．２にの液体ヘリウム中に浸漬し、８〜１
２テスラの印加磁界中での臨界電流を測定した。その結
果８テスラで６７θ＾／−、１０テスラで５２０＾／ｍ
ｔＡ、 １２テスラで３３０＾／−であった。
２テスラの印加磁界中での臨界電流を測定した。その結
果８テスラで６７θ＾／−、１０テスラで５２０＾／ｍ
ｔＡ、 １２テスラで３３０＾／−であった。
比較例
比較のため、上記実施例で用いた純銅粉と純錫粉を５０
℃で８０％の湿度中に、それぞれ２０時間と２０００時
間放置し、第１表に示す酸化量の粉末を調製した。
℃で８０％の湿度中に、それぞれ２０時間と２０００時
間放置し、第１表に示す酸化量の粉末を調製した。
第
表
この２０時間放置した粉末と、２０００時間放置した粉
末を用い、上記実施例と同様にプレスしてＮｂ合金パイ
プに充填し、スウエージャーにより細線加工し、ダイス
による冷間伸線加工を行った。
末を用い、上記実施例と同様にプレスしてＮｂ合金パイ
プに充填し、スウエージャーにより細線加工し、ダイス
による冷間伸線加工を行った。
その結果２０時間酸化処理したものは、直径０．５ｍｍ
の線材となるまでに数回の断線があり、２０００時間酸
化処理したものはスウエージャー加工の段階で断線し、
線材とはならなかった。
の線材となるまでに数回の断線があり、２０００時間酸
化処理したものはスウエージャー加工の段階で断線し、
線材とはならなかった。
次に２０時間酸化処理した粉末を用いた直径０．５ｍｍ
の線材について上記実施例と同様にして臨界電流の測定
を行った。その結果８テスラで６０５＾／ｍｔＡ、
Ｉｎテスラで４１０＾／１ｒｔＡ、 １２テスラで２
０２＾／１ｒｖＡであり、明らかに上記実施例に比較し
て劣っている。
の線材について上記実施例と同様にして臨界電流の測定
を行った。その結果８テスラで６０５＾／ｍｔＡ、
Ｉｎテスラで４１０＾／１ｒｔＡ、 １２テスラで２
０２＾／１ｒｖＡであり、明らかに上記実施例に比較し
て劣っている。
以上Ｎｂ ３Ｓｎ化合物超電導線材について説明したが
、本発明の思想はＶ、Ｇａ、Ｖ３ＳＮｂ ３ Ａ１等の
化合物超電導線材の製造にも適用できるものと考えられ
る。
、本発明の思想はＶ、Ｇａ、Ｖ３ＳＮｂ ３ Ａ１等の
化合物超電導線材の製造にも適用できるものと考えられ
る。
このように本発明によれば、線材の加工中に生じる断線
等の加工トラプルがなく、シかも粉末を用いるための高
錫組成の銅−錫系を採用することができ、これにより高
性能の化合物超電導線材の製造が可能となり、マグネッ
ト等に利用し、その性能を著しく向上することができる
等、工業上顕著な効果を奏するものである。
等の加工トラプルがなく、シかも粉末を用いるための高
錫組成の銅−錫系を採用することができ、これにより高
性能の化合物超電導線材の製造が可能となり、マグネッ
ト等に利用し、その性能を著しく向上することができる
等、工業上顕著な効果を奏するものである。
Claims (1)
- Ｎｂ系パイプ内に、酸化量が３００ｐｐｍ以下の銅又は
銅−錫白金粉と同じく酸化量が３００ｐｐｍ以下の錫ま
たは銅−錫白金粉の圧粉成形体を充填し、しかる後冷間
で縮径加工を施し、その後Ｎｂ＿３Ｓｎ生成のための熱
処理を行うことを特徴とするＮｂ＿３Ｓｎ化合物超電導
線材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2264246A JPH04141916A (ja) | 1990-10-02 | 1990-10-02 | Ｎｂ↓３Ｓｎ化合物超電導線材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2264246A JPH04141916A (ja) | 1990-10-02 | 1990-10-02 | Ｎｂ↓３Ｓｎ化合物超電導線材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04141916A true JPH04141916A (ja) | 1992-05-15 |
Family
ID=17400516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2264246A Pending JPH04141916A (ja) | 1990-10-02 | 1990-10-02 | Ｎｂ↓３Ｓｎ化合物超電導線材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04141916A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005117032A1 (ja) * | 2004-05-25 | 2005-12-08 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | 粉末法Nb3Sn超伝導線材の製造方法 |
| EP1705721A2 (en) | 2005-03-24 | 2006-09-27 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Method for manufacturing powder-metallurgy processed Nb3sn superconducting wire and precursor to powder-metallurgy processed Nb3sn superconducting wire |
-
1990
- 1990-10-02 JP JP2264246A patent/JPH04141916A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005117032A1 (ja) * | 2004-05-25 | 2005-12-08 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | 粉末法Nb3Sn超伝導線材の製造方法 |
| EP1705721A2 (en) | 2005-03-24 | 2006-09-27 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Method for manufacturing powder-metallurgy processed Nb3sn superconducting wire and precursor to powder-metallurgy processed Nb3sn superconducting wire |
| JP2006269277A (ja) * | 2005-03-24 | 2006-10-05 | Kobe Steel Ltd | 粉末法Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の製造方法 |
| EP1705721A3 (en) * | 2005-03-24 | 2008-07-23 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Method for manufacturing powder-metallurgy processed Nb3sn superconducting wire and precursor to powder-metallurgy processed Nb3sn superconducting wire |
| US7566414B2 (en) | 2005-03-24 | 2009-07-28 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Method for manufacturing power-metallurgy processed Nb3Sn superconducting wire, precursor to powder-metallurgy processed Nb3Sn superconducting wire |
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