JPH0416888B2 - - Google Patents
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- JPH0416888B2 JPH0416888B2 JP57138178A JP13817882A JPH0416888B2 JP H0416888 B2 JPH0416888 B2 JP H0416888B2 JP 57138178 A JP57138178 A JP 57138178A JP 13817882 A JP13817882 A JP 13817882A JP H0416888 B2 JPH0416888 B2 JP H0416888B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum
- superconductor
- core wire
- temperature
- billet
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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
Landscapes
- Extrusion Of Metal (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明はアルミニウム安定化超電導体の製造方
法に関するもので、特に超電導体の特性を劣化さ
せることなく、超電導体とアルミニウムの接合性
を向上せしめたものである。 〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕 一般に超電導体として、撚線又は集合線の構造
をもつ超電導体に高純な銅を被覆して安定化した
ものが実用化されているが、実際に使用する極低
温において銅より高純アルミニウムの方が残留抵
抗及び磁気抵抗が小さいところからアルミニウム
で安定化した超電導体が望まれている。従来アル
ミニウム安定化超電導体の製造方法として超電導
体の周囲にアルミニウムを押出被覆する方法が提
案されているが、超電導材料、例えばNb−Ti、
V3Ga、Nb3Sn等とアルミニウムとでは加工にお
ける変形抵抗が極端に異なるため、通常の加工に
より複合一体化することは極めて困難であり、押
出被覆により超電導体とアルミニウムの接合性を
向上しようとすると、超電導体の素線切れを起す
等の問題があつた。 またアルミニウム安定化超電導体は他の複合
体、例えばアルミニウム被覆鋼線や鋼芯アルミニ
ウムトロリー線とは異なり、アルミニウムの被覆
加工時に超電導体が熱及び加工の影響を受けて特
性を劣化する欠点があつた。 〔課題を解決するための手段〕 本発明はこれに鑑み、超電導体の特性を劣化さ
せることなく、超電導体とアルミニウムとの接合
性を向上させるため、種々研究の結果、超電導体
とアルミニウムとの接合性の優れたアルミニウム
安定化超電導体の製造方法を開発したものであ
る。 即ち、本発明は撚線、集合線又はその外周に銅
を被覆した構造の超電導体の外周に、安定化材と
してアルミニウムを押出被覆する方法において、
超電導体の表面を研摩、脱脂後、非酸化性雰囲気
中に保持し、その両側面より480〜350℃の温度に
加熱した純度99.99wt％以上の純アルミニウムビ
レツトを１対の対向ラムによつて押出圧接した
後、20分以内に300℃以下の温度まで冷却し、こ
れを180〜250℃の温度で４〜200時間加熱処理す
ることを特徴とするものである。 〔作 用〕 本発明において、撚線、集合線又はその外周に
高純な銅を被覆した構造の超電導体（以下芯線と
略記）の表面を研摩、脱脂したのは芯線表面の酸
化物又は／及び油脂類等の汚れを除去して活性な
金属表面とすることによつて、次の押出被覆工程
におけるアルミニウムとの金属結合を容易ならし
めるためである。またこれを不活性ガス（アルゴ
ン、窒素ガス等）などの非酸化性雰囲気中に保持
するのは、アルミニウムを被覆するまで活性化し
た金属表面を保つためである。従つて研摩、脱脂
が不十分であつたり、非酸化性雰囲気の保持が不
十分の場合には芯線とアルミニウムの接合が悪く
なり、超電導体として実用上支障をきたすことに
なる。 芯線上に押出被覆するアルミニウムの純度を
99.99wt％以上としたのは残留抵抗を小さくし、
超電導特性が損なわれた際の電流のバイパス、即
ち安定化材としての機能を果すためで、純度がこ
れ以下になると十分な効果が得られないためであ
る。またアルミニウムビレツトの押出温度を480
〜350℃と限定したのは超電導特性を劣化させる
ことなく芯線とアルミニウム被覆との接合が良好
な超電導体を得るためで、ビレツト温度が480℃
より高いと押出被覆時に芯線が熱影響を受けて超
電導特性が劣化し、更にアルミニウムと芯線との
間に厚い合金層が形成されて曲げ加工性や機械的
特性が低下する。特に長尺物を製造する際のビレ
ツト追加、押継ぎ時に、芯線が高温に保持される
ことになり、超電導特性の劣化が激しくなる。一
方ビレツト温度が350℃より低いと芯線とアルミ
ニウムの接合が不十分となり、これを改善するた
めには押出速度を低下させなければならず、生産
性が低下して実用的でなくなる。 芯線の両側面よりアルミニウムビレツトを１対
の対向ラムによつて押出すのは芯線の両側面に向
けて圧接する働きをもたせてアルミニウムと芯線
との接合を向上させるためである。 また押出圧接後20分以内に300℃以下の温度ま
で冷却するのは、第１にビレツト押継き時の高温
に保持される部分を含めて、超電導特性の劣化及
び芯線とアルミニウムとの界面の合金層が厚くな
るのを防止するためであり、第２にアルミニウム
材料の再結晶を停止あるいは緩行化させるためで
ある。 このような冷却を施さない場合は、上記の480
〜350℃に加熱したビレツトを押出すと押出材の
温度は加工発熱の影響を受けて400℃以上となつ
てしまう。そしてアルミニウム安定化超電導体に
使用される高純度アルミニウムは、このように
400℃以上の温度では急速に再結晶が進み、残留
抵抗比の向上に寄与するアルミニウム中に固溶し
ている不純物の析出が開始する前に再結晶が終了
してしまう。従つて不純物の析出は加熱により材
料内部の加工歪（転位等）が再結晶によつて移動
消滅する過程で促進されるものであるから、上記
のように再結晶が終了してしまうと、もはや析出
は促進されなくなつてしまう。これを防止するた
め本発明ではアルミニウムを押出圧接後再結晶を
停止あるいは緩行せしめて、新たに180〜250℃で
４〜200時間加熱処理することで、再結晶速度と
析出速度のバランスをとり、最大限析出を促進さ
せて残留抵抗比を向上させたものである。 ここで加熱処理の条件を上記のように定めたの
は、温度が250℃を越え、時間が200時間を越える
と、Al−Cuの合金層が成長して両者の接合力が
低下し、さらに再結晶速度が速くなりすぎて残留
抵抗比が向上せず、また温度が180℃未満で時間
が４時間未満では上記残留抵抗比を向上させる効
果が不十分だからである。 〔実施例〕 以下、本発明を実施例について詳細に説明す
る。直径50μのNb−Ti超電導線を1500本集合し、
この周面に高純銅を被覆した巾3.0mm、厚さ2.0mm
の芯線を用い、その外周に第１表に示す条件で純
度99.99wt％の高純アルミニウムを押出被覆し、
第１図に示すよう超電導線２を集合し、その周面
に銅被覆層３を設けた構造の芯線１外周にアルミ
ニウム安定化層４を形成した巾20mm、厚さ４mmの
アルミニウム安定化超電導体を製造した。 アルミニウムの押出被覆は、第２図に示す押出
機を用いて行なつた。押出機は左右に加熱したア
ルミニウムビレツト４ａ，４ｂを充填するバレル
５を有し、その軸方向の中間の一方の壁に芯線１
を押出機内に挿入するニツプル６を設け、他方の
壁に押出機内より芯線を出すダイ７を設け、バレ
ル５には軸方向（図に示す矢印方向）に進退し、
バレル５内に充填したビレツト４ａ，４ｂを押出
機内を横切る芯線１の両側面に向けて圧接する１
対の対向ラム８ａ，８ｂを有し、バレル５の左右
両側（図は片側のみを示す）にビレツト供給口９
を設けたものである。芯線１は図には示していな
いが表面を研摩脱脂した後、非酸化性雰囲気中に
保持されてニツプル６を通し、押出機内に挿入さ
れ、押出機内を横切つてダイ７より出る。この時
芯線１には前方張力をかけることなく、後方から
繰入力が加わるのみである。ビレツト４ａ，４ｂ
はラム８ａ，８ｂを後退させて供給口９よりバレ
ル５内に供給し、ラム８ａ，８ｂを相互に接近す
るように前進させると、ビレツト４ａ，４ｂは芯
線１の両側面に向けて圧縮、圧接されてダイ７よ
り押出され、第１図に示すように芯線１のまわり
にアルミニウム４が押出被覆される。 このようにして製造したアルミニウム安定化超
電導体について、温度4.2〓、7Tの条件で超電導
特性（臨界電流値Ic）を求めた。またアルミニウ
ムと芯線との界面における接合性の評価として、
アルミニウム安定化超電導体を半径４mmの曲面を
有する治具に挾持し、フラツトワイズに両方向の
90度の繰り返し曲げ試験を行ない、界面が剥離す
るまでの屈曲回数を求めた。これらの結果を第１
表に併記した。 尚、比較のため、芯線表面を研摩、脱脂するこ
となく、押出機を通してアルミニウムを押出被覆
してアルミニウム安定化超電導体を製造し、これ
について同様の試験を行なつた。また従来の片側
押出機を用いて、研摩、脱脂した芯線外周にアル
ミニウムを押出被覆したアルミニウム安定化超電
導体について同様の試験を行なつた。これらの結
果を第１表に併記した。
法に関するもので、特に超電導体の特性を劣化さ
せることなく、超電導体とアルミニウムの接合性
を向上せしめたものである。 〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕 一般に超電導体として、撚線又は集合線の構造
をもつ超電導体に高純な銅を被覆して安定化した
ものが実用化されているが、実際に使用する極低
温において銅より高純アルミニウムの方が残留抵
抗及び磁気抵抗が小さいところからアルミニウム
で安定化した超電導体が望まれている。従来アル
ミニウム安定化超電導体の製造方法として超電導
体の周囲にアルミニウムを押出被覆する方法が提
案されているが、超電導材料、例えばNb−Ti、
V3Ga、Nb3Sn等とアルミニウムとでは加工にお
ける変形抵抗が極端に異なるため、通常の加工に
より複合一体化することは極めて困難であり、押
出被覆により超電導体とアルミニウムの接合性を
向上しようとすると、超電導体の素線切れを起す
等の問題があつた。 またアルミニウム安定化超電導体は他の複合
体、例えばアルミニウム被覆鋼線や鋼芯アルミニ
ウムトロリー線とは異なり、アルミニウムの被覆
加工時に超電導体が熱及び加工の影響を受けて特
性を劣化する欠点があつた。 〔課題を解決するための手段〕 本発明はこれに鑑み、超電導体の特性を劣化さ
せることなく、超電導体とアルミニウムとの接合
性を向上させるため、種々研究の結果、超電導体
とアルミニウムとの接合性の優れたアルミニウム
安定化超電導体の製造方法を開発したものであ
る。 即ち、本発明は撚線、集合線又はその外周に銅
を被覆した構造の超電導体の外周に、安定化材と
してアルミニウムを押出被覆する方法において、
超電導体の表面を研摩、脱脂後、非酸化性雰囲気
中に保持し、その両側面より480〜350℃の温度に
加熱した純度99.99wt％以上の純アルミニウムビ
レツトを１対の対向ラムによつて押出圧接した
後、20分以内に300℃以下の温度まで冷却し、こ
れを180〜250℃の温度で４〜200時間加熱処理す
ることを特徴とするものである。 〔作 用〕 本発明において、撚線、集合線又はその外周に
高純な銅を被覆した構造の超電導体（以下芯線と
略記）の表面を研摩、脱脂したのは芯線表面の酸
化物又は／及び油脂類等の汚れを除去して活性な
金属表面とすることによつて、次の押出被覆工程
におけるアルミニウムとの金属結合を容易ならし
めるためである。またこれを不活性ガス（アルゴ
ン、窒素ガス等）などの非酸化性雰囲気中に保持
するのは、アルミニウムを被覆するまで活性化し
た金属表面を保つためである。従つて研摩、脱脂
が不十分であつたり、非酸化性雰囲気の保持が不
十分の場合には芯線とアルミニウムの接合が悪く
なり、超電導体として実用上支障をきたすことに
なる。 芯線上に押出被覆するアルミニウムの純度を
99.99wt％以上としたのは残留抵抗を小さくし、
超電導特性が損なわれた際の電流のバイパス、即
ち安定化材としての機能を果すためで、純度がこ
れ以下になると十分な効果が得られないためであ
る。またアルミニウムビレツトの押出温度を480
〜350℃と限定したのは超電導特性を劣化させる
ことなく芯線とアルミニウム被覆との接合が良好
な超電導体を得るためで、ビレツト温度が480℃
より高いと押出被覆時に芯線が熱影響を受けて超
電導特性が劣化し、更にアルミニウムと芯線との
間に厚い合金層が形成されて曲げ加工性や機械的
特性が低下する。特に長尺物を製造する際のビレ
ツト追加、押継ぎ時に、芯線が高温に保持される
ことになり、超電導特性の劣化が激しくなる。一
方ビレツト温度が350℃より低いと芯線とアルミ
ニウムの接合が不十分となり、これを改善するた
めには押出速度を低下させなければならず、生産
性が低下して実用的でなくなる。 芯線の両側面よりアルミニウムビレツトを１対
の対向ラムによつて押出すのは芯線の両側面に向
けて圧接する働きをもたせてアルミニウムと芯線
との接合を向上させるためである。 また押出圧接後20分以内に300℃以下の温度ま
で冷却するのは、第１にビレツト押継き時の高温
に保持される部分を含めて、超電導特性の劣化及
び芯線とアルミニウムとの界面の合金層が厚くな
るのを防止するためであり、第２にアルミニウム
材料の再結晶を停止あるいは緩行化させるためで
ある。 このような冷却を施さない場合は、上記の480
〜350℃に加熱したビレツトを押出すと押出材の
温度は加工発熱の影響を受けて400℃以上となつ
てしまう。そしてアルミニウム安定化超電導体に
使用される高純度アルミニウムは、このように
400℃以上の温度では急速に再結晶が進み、残留
抵抗比の向上に寄与するアルミニウム中に固溶し
ている不純物の析出が開始する前に再結晶が終了
してしまう。従つて不純物の析出は加熱により材
料内部の加工歪（転位等）が再結晶によつて移動
消滅する過程で促進されるものであるから、上記
のように再結晶が終了してしまうと、もはや析出
は促進されなくなつてしまう。これを防止するた
め本発明ではアルミニウムを押出圧接後再結晶を
停止あるいは緩行せしめて、新たに180〜250℃で
４〜200時間加熱処理することで、再結晶速度と
析出速度のバランスをとり、最大限析出を促進さ
せて残留抵抗比を向上させたものである。 ここで加熱処理の条件を上記のように定めたの
は、温度が250℃を越え、時間が200時間を越える
と、Al−Cuの合金層が成長して両者の接合力が
低下し、さらに再結晶速度が速くなりすぎて残留
抵抗比が向上せず、また温度が180℃未満で時間
が４時間未満では上記残留抵抗比を向上させる効
果が不十分だからである。 〔実施例〕 以下、本発明を実施例について詳細に説明す
る。直径50μのNb−Ti超電導線を1500本集合し、
この周面に高純銅を被覆した巾3.0mm、厚さ2.0mm
の芯線を用い、その外周に第１表に示す条件で純
度99.99wt％の高純アルミニウムを押出被覆し、
第１図に示すよう超電導線２を集合し、その周面
に銅被覆層３を設けた構造の芯線１外周にアルミ
ニウム安定化層４を形成した巾20mm、厚さ４mmの
アルミニウム安定化超電導体を製造した。 アルミニウムの押出被覆は、第２図に示す押出
機を用いて行なつた。押出機は左右に加熱したア
ルミニウムビレツト４ａ，４ｂを充填するバレル
５を有し、その軸方向の中間の一方の壁に芯線１
を押出機内に挿入するニツプル６を設け、他方の
壁に押出機内より芯線を出すダイ７を設け、バレ
ル５には軸方向（図に示す矢印方向）に進退し、
バレル５内に充填したビレツト４ａ，４ｂを押出
機内を横切る芯線１の両側面に向けて圧接する１
対の対向ラム８ａ，８ｂを有し、バレル５の左右
両側（図は片側のみを示す）にビレツト供給口９
を設けたものである。芯線１は図には示していな
いが表面を研摩脱脂した後、非酸化性雰囲気中に
保持されてニツプル６を通し、押出機内に挿入さ
れ、押出機内を横切つてダイ７より出る。この時
芯線１には前方張力をかけることなく、後方から
繰入力が加わるのみである。ビレツト４ａ，４ｂ
はラム８ａ，８ｂを後退させて供給口９よりバレ
ル５内に供給し、ラム８ａ，８ｂを相互に接近す
るように前進させると、ビレツト４ａ，４ｂは芯
線１の両側面に向けて圧縮、圧接されてダイ７よ
り押出され、第１図に示すように芯線１のまわり
にアルミニウム４が押出被覆される。 このようにして製造したアルミニウム安定化超
電導体について、温度4.2〓、7Tの条件で超電導
特性（臨界電流値Ic）を求めた。またアルミニウ
ムと芯線との界面における接合性の評価として、
アルミニウム安定化超電導体を半径４mmの曲面を
有する治具に挾持し、フラツトワイズに両方向の
90度の繰り返し曲げ試験を行ない、界面が剥離す
るまでの屈曲回数を求めた。これらの結果を第１
表に併記した。 尚、比較のため、芯線表面を研摩、脱脂するこ
となく、押出機を通してアルミニウムを押出被覆
してアルミニウム安定化超電導体を製造し、これ
について同様の試験を行なつた。また従来の片側
押出機を用いて、研摩、脱脂した芯線外周にアル
ミニウムを押出被覆したアルミニウム安定化超電
導体について同様の試験を行なつた。これらの結
果を第１表に併記した。
【表】
【表】
(2) 押出被覆後の加熱処理条件
〓 300Kにおける電気抵抗〓
(3) 被覆したアルミニウム安定化材の残留抵
抗比
〓 300Kにおける電気抵抗〓
(3) 被覆したアルミニウム安定化材の残留抵
抗比
Claims (1)
- １ 撚線、集合線又はその外周に銅を被覆した構
造の超電導体の外周に安定化材としてアルミニウ
ムを押出被覆する方法において、超電導体の表面
を研摩、脱脂後、非酸化性雰囲気中に保持し、そ
の両側面より480〜350℃の温度に加熱した純度
99.99wt％以上の純アルミニウムビレツトを１対
の対向ラムによつて押出圧接した後、20分以内に
300℃以下の温度まで冷却し、これを180〜250℃
の温度で４〜200時間加熱処理することを特徴と
するアルミニウム安定化超電導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57138178A JPS5927404A (ja) | 1982-08-09 | 1982-08-09 | アルミニウム安定化超電導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57138178A JPS5927404A (ja) | 1982-08-09 | 1982-08-09 | アルミニウム安定化超電導体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5927404A JPS5927404A (ja) | 1984-02-13 |
| JPH0416888B2 true JPH0416888B2 (ja) | 1992-03-25 |
Family
ID=15215868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57138178A Granted JPS5927404A (ja) | 1982-08-09 | 1982-08-09 | アルミニウム安定化超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5927404A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61256509A (ja) * | 1985-05-08 | 1986-11-14 | 住友電気工業株式会社 | アルミニウム安定化ＮｂＴｉ多芯線の製造方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51674A (ja) * | 1974-06-22 | 1976-01-06 | Sumitomo Electric Industries | |
| JPS51138193A (en) * | 1975-05-26 | 1976-11-29 | Ulvac Corp | Method of manufacturing aluminum covered superconductive wire |
| JPS5684120A (en) * | 1979-12-13 | 1981-07-09 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Manufacture of steel-cored aluminum-covered wire |
| JPS6116138B2 (ja) * | 1980-08-12 | 1986-04-28 | Hitachi Cable |
-
1982
- 1982-08-09 JP JP57138178A patent/JPS5927404A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5927404A (ja) | 1984-02-13 |
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