JPH05307917A - 超電導線の製造方法 - Google Patents
超電導線の製造方法Info
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- JPH05307917A JPH05307917A JP4136089A JP13608992A JPH05307917A JP H05307917 A JPH05307917 A JP H05307917A JP 4136089 A JP4136089 A JP 4136089A JP 13608992 A JP13608992 A JP 13608992A JP H05307917 A JPH05307917 A JP H05307917A
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- Japan
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- extrusion
- composite
- superconducting
- composite billet
- extruded
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- 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)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高品質の超電導線を高歩留りで製造する方法
を提供する。 【構成】 安定化金属となす金属製管２内に超電導素材
１を充填して複合ビレット４を作製し、この複合ビレッ
ト４を熱間押出して複合押出材となし、この複合押出材
に延伸加工を施す超電導線の製造方法において、熱間押
出をアプローチ角度αが60度〜90度の押出ダイス６を用
いて行う。 【効果】 押出ダイス６のアプローチ角度が適正なの
で、熱間押出が低剪断応力、低摩擦力のもとでなされ、
依って複合押出材の先後端の断面不良部分が減少し、又
複合押出材内部の超電導素材（フィラメント）１の異常
変形が防止される。
を提供する。 【構成】 安定化金属となす金属製管２内に超電導素材
１を充填して複合ビレット４を作製し、この複合ビレッ
ト４を熱間押出して複合押出材となし、この複合押出材
に延伸加工を施す超電導線の製造方法において、熱間押
出をアプローチ角度αが60度〜90度の押出ダイス６を用
いて行う。 【効果】 押出ダイス６のアプローチ角度が適正なの
で、熱間押出が低剪断応力、低摩擦力のもとでなされ、
依って複合押出材の先後端の断面不良部分が減少し、又
複合押出材内部の超電導素材（フィラメント）１の異常
変形が防止される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高品質の超電導線を高
歩留りで製造する方法に関する。
歩留りで製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導線は、Ｎｂ−Ｔｉ合金やＮｂ3 Ｓ
ｎ金属間化合物等の超電導フィラメントを、銅等の金属
材料と複合した構造のもので、銅等の金属材料は加工性
を高める為とフラックスフローに伴う急激な温度上昇、
即ちクエンチを防止する為に複合される。このような超
電導線は、Ｎｂ−Ｔｉ合金等の超電導材料を銅製管内に
充填して複合ビレットとなし、これを熱間押出後、引抜
き等の延伸加工を施して製造されている。而して前記の
複合ビレットは、図２にその縦断面図を示したように、
棒状の超電導素材１を銅製管２内に充填し、この銅製管
２の両端に銅製の蓋３を被せたもので、この複合ビレッ
ト４は、押出用コンテナ５内に挿入され、複合ビレット
４の前方に配置した押出ダイス６を通して所定形状の複
合押出材に押出される。而して、前記の押出ダイス６に
は、アプローチ角度αが 120度程度の強度の高い構造の
押出ダイスが用いられていた。
ｎ金属間化合物等の超電導フィラメントを、銅等の金属
材料と複合した構造のもので、銅等の金属材料は加工性
を高める為とフラックスフローに伴う急激な温度上昇、
即ちクエンチを防止する為に複合される。このような超
電導線は、Ｎｂ−Ｔｉ合金等の超電導材料を銅製管内に
充填して複合ビレットとなし、これを熱間押出後、引抜
き等の延伸加工を施して製造されている。而して前記の
複合ビレットは、図２にその縦断面図を示したように、
棒状の超電導素材１を銅製管２内に充填し、この銅製管
２の両端に銅製の蓋３を被せたもので、この複合ビレッ
ト４は、押出用コンテナ５内に挿入され、複合ビレット
４の前方に配置した押出ダイス６を通して所定形状の複
合押出材に押出される。而して、前記の押出ダイス６に
は、アプローチ角度αが 120度程度の強度の高い構造の
押出ダイスが用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ように複合ビレットを押出加工すると、複合ビレットの
中心部分が外周部分より先進して加工される為、得られ
る押出複合材は、図３にそのメタルフローを示したよう
に前後端部に断面不良部分が生じ、又金属製管内に多数
本の超電導素材を充填した多芯複合ビレットの場合は、
外周部分の超電導素材が偏平状に異常変形して押出歩留
りが低下し、或いは超電導特性が低下したり、最悪の場
合には断線してしまうという問題があった。
ように複合ビレットを押出加工すると、複合ビレットの
中心部分が外周部分より先進して加工される為、得られ
る押出複合材は、図３にそのメタルフローを示したよう
に前後端部に断面不良部分が生じ、又金属製管内に多数
本の超電導素材を充填した多芯複合ビレットの場合は、
外周部分の超電導素材が偏平状に異常変形して押出歩留
りが低下し、或いは超電導特性が低下したり、最悪の場
合には断線してしまうという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような状況
に鑑み鋭意研究を行い、前述のような超電導複合ビレッ
トの押出歩留りは、用いた押出ダイスのアプローチ角度
αにより大きく影響されることを知見し、更に研究を重
ねて本発明を完成するに至ったものである。即ち、本発
明は、安定化金属となす金属製管内に超電導素材を充填
して複合ビレットを作製し、この複合ビレットに熱間押
出加工を施して複合押出材となし、この複合押出材に延
伸加工を施す超電導線の製造方法において、前記熱間押
出加工にて用いる押出ダイスのアプローチ角度αが60度
〜90度の範囲内にあることを特徴とする超電導線の製造
方法である。
に鑑み鋭意研究を行い、前述のような超電導複合ビレッ
トの押出歩留りは、用いた押出ダイスのアプローチ角度
αにより大きく影響されることを知見し、更に研究を重
ねて本発明を完成するに至ったものである。即ち、本発
明は、安定化金属となす金属製管内に超電導素材を充填
して複合ビレットを作製し、この複合ビレットに熱間押
出加工を施して複合押出材となし、この複合押出材に延
伸加工を施す超電導線の製造方法において、前記熱間押
出加工にて用いる押出ダイスのアプローチ角度αが60度
〜90度の範囲内にあることを特徴とする超電導線の製造
方法である。
【０００５】以下に本発明を図を参照して具体的に説明
する。図１は本発明方法における押出工程の態様例を示
す説明図である。超電導素材１を銅製管２内に銅製蓋３
を被せて真空封止した複合ビレット４をコンテナ５内に
装入し、この複合ビレット４は前記コンテナ５の先端部
に配置した押出ダイス６を通して所定形状の複合押出材
に押出される。前記押出ダイス６のアプローチ角度αは
60度〜90度の範囲内にある。本発明方法において、熱間
押出工程にて用いる押出ダイスの全角αを60度〜90度の
範囲内に限定した理由は、押出ダイスの全角αが90度を
超えると、押出時に複合ビレットにかかる剪断応力が大
きくなり、押出複合材の先後端の断面不良部分が長くな
るとともに、複合ビレット内の超電導素材が異常変形し
て歩留りが低下する為である。又押出ダイスのアプロー
チ角度αが60度未満では、ダイスの強度が低下して熱間
押出時にダイス破損が起き易くなり、又押出ダイスと複
合ビレットとの間の摩擦力が増大して超電導素材が異常
変形するようになる為である。上記の超電導素材の異常
変形は、多芯超電導線の場合において、中心部より外周
部において起き易い。
する。図１は本発明方法における押出工程の態様例を示
す説明図である。超電導素材１を銅製管２内に銅製蓋３
を被せて真空封止した複合ビレット４をコンテナ５内に
装入し、この複合ビレット４は前記コンテナ５の先端部
に配置した押出ダイス６を通して所定形状の複合押出材
に押出される。前記押出ダイス６のアプローチ角度αは
60度〜90度の範囲内にある。本発明方法において、熱間
押出工程にて用いる押出ダイスの全角αを60度〜90度の
範囲内に限定した理由は、押出ダイスの全角αが90度を
超えると、押出時に複合ビレットにかかる剪断応力が大
きくなり、押出複合材の先後端の断面不良部分が長くな
るとともに、複合ビレット内の超電導素材が異常変形し
て歩留りが低下する為である。又押出ダイスのアプロー
チ角度αが60度未満では、ダイスの強度が低下して熱間
押出時にダイス破損が起き易くなり、又押出ダイスと複
合ビレットとの間の摩擦力が増大して超電導素材が異常
変形するようになる為である。上記の超電導素材の異常
変形は、多芯超電導線の場合において、中心部より外周
部において起き易い。
【０００６】本発明方法において、金属製管内に充填す
る超電導素材には、Ｎｂ−Ｔｉ等の超電導合金棒材又は
Ｎｂ−Ｔｉフィラメントを銅等の金属材料で複合した多
数本の単芯又は多芯超電導線材等が用いられる。本発明
方法において、前記超電導素材を充填する金属製管に
は、無酸素銅，タフピッチ銅，ブロンズ等の熱伝導性に
優れた金属材料が適用される。又複合ビレットを熱間押
出しする方法としては、直接押出法，間接押出法，静水
圧押出法等の種々の押出法が適用される。複合ビレット
は押出前に冷間又は熱間静水圧圧縮を施すと押出加工が
より均一になされて好ましい。又当然のことながら、複
合ビレットの先端部分、つまり蓋の先端部分は押出ダイ
スのアプローチ角度と同じテーパーを付けておくことが
肝要である。
る超電導素材には、Ｎｂ−Ｔｉ等の超電導合金棒材又は
Ｎｂ−Ｔｉフィラメントを銅等の金属材料で複合した多
数本の単芯又は多芯超電導線材等が用いられる。本発明
方法において、前記超電導素材を充填する金属製管に
は、無酸素銅，タフピッチ銅，ブロンズ等の熱伝導性に
優れた金属材料が適用される。又複合ビレットを熱間押
出しする方法としては、直接押出法，間接押出法，静水
圧押出法等の種々の押出法が適用される。複合ビレット
は押出前に冷間又は熱間静水圧圧縮を施すと押出加工が
より均一になされて好ましい。又当然のことながら、複
合ビレットの先端部分、つまり蓋の先端部分は押出ダイ
スのアプローチ角度と同じテーパーを付けておくことが
肝要である。
【０００７】
【作用】本発明方法では、安定化金属となす金属製管内
に超電導素材を充填して複合ビレットを作製し、この複
合ビレットに熱間押出加工を施して複合押出材となし、
この複合押出材に延伸加工を施す超電導線材の製造方法
において、熱間押出加工をアプローチ角度αが60度〜90
度の押出しダイスを用いて行うので、熱間押出が低剪断
応力、低摩擦力のもとでなされ、依って複合押出材の先
後端部の断面不良部分が減少し、又複合押出材内部の超
電導素材の異常変形が防止される。又前述のように押出
時の剪断応力や摩擦力が低いので押出圧力が小さくて済
むことから、押出比を大きくとることができ、従って製
造コストの低減が計れる。又前記ダイスのアプローチ角
度αが60度以上なのでダイス強度も高度に保持されてダ
イス破損のトラブルが回避され、生産性が向上する。
に超電導素材を充填して複合ビレットを作製し、この複
合ビレットに熱間押出加工を施して複合押出材となし、
この複合押出材に延伸加工を施す超電導線材の製造方法
において、熱間押出加工をアプローチ角度αが60度〜90
度の押出しダイスを用いて行うので、熱間押出が低剪断
応力、低摩擦力のもとでなされ、依って複合押出材の先
後端部の断面不良部分が減少し、又複合押出材内部の超
電導素材の異常変形が防止される。又前述のように押出
時の剪断応力や摩擦力が低いので押出圧力が小さくて済
むことから、押出比を大きくとることができ、従って製
造コストの低減が計れる。又前記ダイスのアプローチ角
度αが60度以上なのでダイス強度も高度に保持されてダ
イス破損のトラブルが回避され、生産性が向上する。
【０００８】
【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。 実施例１ 外径 220mm, 内径 158mmの無酸素銅製管内に、外径 150
mm, 長さ 750mmのＮｂ−Ｔｉ超電導合金棒材を厚さ 1.7
mmのＮｂ板をバリヤーとして１層に巻いて充填し、次い
で前記無酸素銅管の両端に、無酸素銅製蓋を管内を真空
脱気して電子ビーム溶接して複合ビレットを作製した。
次にこの複合ビレットにＨＩＰ処理を施して、外径 215
mmφに圧縮し、これを外削して外径 200mmφの複合ビレ
ットとなした。次にこの複合ビレットを 850℃に加熱し
て直接押出法により25mmφの複合押出材に押出した。押
出ダイスには種々のアプローチ角度のダイスを用いた。
複合ビレットの先端部分の蓋の端部にはダイスのアプロ
ーチ角度に合わせてテーパーを付けた。このようにして
得られた複合押出材について、良品部分の長さを測定し
た。又前記良品部分の対全長比率を求めた。複合押出材
の品質は超電導素材部分にメタルの先後進による断面不
良や異常変形のない部分を良品と判定した。結果は表１
に示した。
る。 実施例１ 外径 220mm, 内径 158mmの無酸素銅製管内に、外径 150
mm, 長さ 750mmのＮｂ−Ｔｉ超電導合金棒材を厚さ 1.7
mmのＮｂ板をバリヤーとして１層に巻いて充填し、次い
で前記無酸素銅管の両端に、無酸素銅製蓋を管内を真空
脱気して電子ビーム溶接して複合ビレットを作製した。
次にこの複合ビレットにＨＩＰ処理を施して、外径 215
mmφに圧縮し、これを外削して外径 200mmφの複合ビレ
ットとなした。次にこの複合ビレットを 850℃に加熱し
て直接押出法により25mmφの複合押出材に押出した。押
出ダイスには種々のアプローチ角度のダイスを用いた。
複合ビレットの先端部分の蓋の端部にはダイスのアプロ
ーチ角度に合わせてテーパーを付けた。このようにして
得られた複合押出材について、良品部分の長さを測定し
た。又前記良品部分の対全長比率を求めた。複合押出材
の品質は超電導素材部分にメタルの先後進による断面不
良や異常変形のない部分を良品と判定した。結果は表１
に示した。
【０００９】
【表１】
【００１０】表１より明らかなように、本発明方法品
（No１〜３）は、内部の超電導素材の肉不足部分が短い
為良品率が高く、又押出圧力も低かった。他方、比較例
品のNo４，５は押出ダイスのアプローチ角度αが90度を
超えた為押出時の剪断応力が大きくなって、断面不良や
超電導素材の異常変形が増加して良品率が低下し、又No
６はアプローチ角度αが60度未満の為押出時の摩擦力が
増加してやはり超電導素材の異常変形が増加していずれ
も良品率が低下した。又No７は押出角度αが40度と特に
低かった為熱間押出中にダイスが破損した。
（No１〜３）は、内部の超電導素材の肉不足部分が短い
為良品率が高く、又押出圧力も低かった。他方、比較例
品のNo４，５は押出ダイスのアプローチ角度αが90度を
超えた為押出時の剪断応力が大きくなって、断面不良や
超電導素材の異常変形が増加して良品率が低下し、又No
６はアプローチ角度αが60度未満の為押出時の摩擦力が
増加してやはり超電導素材の異常変形が増加していずれ
も良品率が低下した。又No７は押出角度αが40度と特に
低かった為熱間押出中にダイスが破損した。
【００１１】実施例２ 実施例１で作製したNo２の25mmφの押出棒材に引抜加工
及び伸線加工を施して直径 2.5mmφ, 長さ 850mmの単芯
の超電導線を製造した。次にこの単芯の超電導線を、外
径 250mmφ, 内径 195mmφの無酸素銅製管内に7000本充
填し、管内を真空脱気したのち両端に無酸素銅製蓋を電
子ビーム溶接して複合ビレットを作製した。次にこの複
合ビレットをＨＩＰ処理により外径 240mmφに圧縮し、
次いでこれを外径 235mmφに外削した。次にこの複合ビ
レットを 500℃に加熱して間接押出法により75mmφの複
合押出材に押出した。押出ダイスには種々のアプローチ
角度のダイスを用いた。複合ビレットの先端部分の蓋の
端部にはダイスのアプローチ角度に合わせてテーパーを
付けた。このようにして得られた複合押出材について、
良品部分の長さを測定した。又前記良品部分の対全長比
率を求めた。又異常変形を起こし易い外周部分の超電導
素材（フィラメント）の真円度を求めた。真円度は「外
周部フィラメントの偏平度」を「中心部フィラメントの
偏平度」で除して求めた。結果を表２に示した。
及び伸線加工を施して直径 2.5mmφ, 長さ 850mmの単芯
の超電導線を製造した。次にこの単芯の超電導線を、外
径 250mmφ, 内径 195mmφの無酸素銅製管内に7000本充
填し、管内を真空脱気したのち両端に無酸素銅製蓋を電
子ビーム溶接して複合ビレットを作製した。次にこの複
合ビレットをＨＩＰ処理により外径 240mmφに圧縮し、
次いでこれを外径 235mmφに外削した。次にこの複合ビ
レットを 500℃に加熱して間接押出法により75mmφの複
合押出材に押出した。押出ダイスには種々のアプローチ
角度のダイスを用いた。複合ビレットの先端部分の蓋の
端部にはダイスのアプローチ角度に合わせてテーパーを
付けた。このようにして得られた複合押出材について、
良品部分の長さを測定した。又前記良品部分の対全長比
率を求めた。又異常変形を起こし易い外周部分の超電導
素材（フィラメント）の真円度を求めた。真円度は「外
周部フィラメントの偏平度」を「中心部フィラメントの
偏平度」で除して求めた。結果を表２に示した。
【００１２】
【表２】
【００１３】表２より明らかなように、本発明方法品(
No８〜10）は内部の超電導素材の先後端の断面不良部分
が短い為良品率が95％以上と高く又押出圧力も低かっ
た。又フィラメントの真円度も高く、品質に優れるもの
であった。これに対し比較例品のNo11,12 は押出ダイス
のアプローチ角度αが90度を超えた為剪断応力が高まり
先後端の断面不良部分が長くなり良品率が低下した。比
較例品のNo13は押出ダイスのアプローチ角度αが60度未
満であった為ダイスとの摩擦力が増加してフイラメント
の真円度が低下した。以上、Ｎｂ−Ｔｉ超電導線につい
て説明したが、本発明方法はＮｂ3 Ｓｎ超電導線等の他
の超電導線についても同様の効果が得られるものであ
る。
No８〜10）は内部の超電導素材の先後端の断面不良部分
が短い為良品率が95％以上と高く又押出圧力も低かっ
た。又フィラメントの真円度も高く、品質に優れるもの
であった。これに対し比較例品のNo11,12 は押出ダイス
のアプローチ角度αが90度を超えた為剪断応力が高まり
先後端の断面不良部分が長くなり良品率が低下した。比
較例品のNo13は押出ダイスのアプローチ角度αが60度未
満であった為ダイスとの摩擦力が増加してフイラメント
の真円度が低下した。以上、Ｎｂ−Ｔｉ超電導線につい
て説明したが、本発明方法はＮｂ3 Ｓｎ超電導線等の他
の超電導線についても同様の効果が得られるものであ
る。
【００１４】
【効果】以上述べたように、本発明方法によれば、押出
ダイスのアプローチ角度の適正化により高品質の超電導
線を高歩留りで製造することができ、工業上顕著な効果
を奏する。
ダイスのアプローチ角度の適正化により高品質の超電導
線を高歩留りで製造することができ、工業上顕著な効果
を奏する。
【図１】本発明方法における押出工程の態様例を示す説
明図である。
明図である。
【図２】従来の押出工程説明図である。
【図３】複合押出材のメタルフローを示す図である。
１ 超電導素材 ２ 銅製管 ３ 銅製蓋 ４ 複合ビレット ５ コンテナ ６ 押出ダイス
Claims (1)
- 【請求項１】 安定化金属となす金属製管内に超電導素
材を充填して複合ビレットを作製し、この複合ビレット
に熱間押出加工を施して複合押出材となし、この複合押
出材に延伸加工を施す超電導線の製造方法において、前
記熱間押出加工にて用いる押出ダイスのアプローチ角度
αが60度〜90度の範囲内にあることを特徴とする超電導
線の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4136089A JPH05307917A (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 超電導線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4136089A JPH05307917A (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 超電導線の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05307917A true JPH05307917A (ja) | 1993-11-19 |
Family
ID=15167005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4136089A Pending JPH05307917A (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 超電導線の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05307917A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5475915A (en) * | 1994-10-31 | 1995-12-19 | Igc Advance Superconductors, Inc. | Method for increasing extrusion yield in forming a superconducting rod |
| WO1999028978A1 (de) * | 1997-11-26 | 1999-06-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum herstellen eines langgestreckten supraleiters |
| CN113077939A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-07-06 | 中国科学院电工研究所 | 一种单道次获得铁基超导线材的挤压制备工艺及其产物 |
| WO2022085375A1 (ja) * | 2020-10-22 | 2022-04-28 | 株式会社日立製作所 | 伸線加工方法及び伸線加工装置 |
-
1992
- 1992-04-28 JP JP4136089A patent/JPH05307917A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5475915A (en) * | 1994-10-31 | 1995-12-19 | Igc Advance Superconductors, Inc. | Method for increasing extrusion yield in forming a superconducting rod |
| WO1996013867A1 (en) * | 1994-10-31 | 1996-05-09 | Igc Advance Superconductors, Inc. | Method of extruding a superconducting rod |
| WO1999028978A1 (de) * | 1997-11-26 | 1999-06-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum herstellen eines langgestreckten supraleiters |
| WO2022085375A1 (ja) * | 2020-10-22 | 2022-04-28 | 株式会社日立製作所 | 伸線加工方法及び伸線加工装置 |
| US12440879B2 (en) | 2020-10-22 | 2025-10-14 | Hitachi, Ltd. | Wire drawing method and wire drawing device |
| CN113077939A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-07-06 | 中国科学院电工研究所 | 一种单道次获得铁基超导线材的挤压制备工艺及其产物 |
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