JPH063690B2 - 銅被覆ΝbTi超電導線 - Google Patents
銅被覆ΝbTi超電導線Info
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- JPH063690B2 JPH063690B2 JP59026772A JP2677284A JPH063690B2 JP H063690 B2 JPH063690 B2 JP H063690B2 JP 59026772 A JP59026772 A JP 59026772A JP 2677284 A JP2677284 A JP 2677284A JP H063690 B2 JPH063690 B2 JP H063690B2
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- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims description 21
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 19
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Classifications
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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
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- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
本発明は、銅被覆NbTi超電導線に関し、更に詳しく
は、銅被覆NbTi超電導極細多芯線に関する。
は、銅被覆NbTi超電導極細多芯線に関する。
従来、銅パイプを嵌合した多数のNbTi合金棒を銅ビ
レット中に挿入複合化し、熱間押出しによって縮径し、
次いでダイスを通して伸線加工を行うことによって数千
本のNbTi合金フィラメントを有する超電導極細多芯
線を製造していた。しかし、この超電導極細多芯線に
は、Icの低下および永久電流モードで使用時に電流の
減衰を生じるという欠点がある。熱間押出しのための昇
温および押出し時の加工発熱のためにNbTi合金と銅
の金属間化合物(例えば、Ti2Cu、(TiNb)2
Cu)の層が形成され、この層はNbTi合金フィラメ
ントより硬く、伸線加工時においてNbTi合金フィラ
メントにくい込み、NbTi合金フィラメントの多数の
断線を生じさせるからである。
レット中に挿入複合化し、熱間押出しによって縮径し、
次いでダイスを通して伸線加工を行うことによって数千
本のNbTi合金フィラメントを有する超電導極細多芯
線を製造していた。しかし、この超電導極細多芯線に
は、Icの低下および永久電流モードで使用時に電流の
減衰を生じるという欠点がある。熱間押出しのための昇
温および押出し時の加工発熱のためにNbTi合金と銅
の金属間化合物(例えば、Ti2Cu、(TiNb)2
Cu)の層が形成され、この層はNbTi合金フィラメ
ントより硬く、伸線加工時においてNbTi合金フィラ
メントにくい込み、NbTi合金フィラメントの多数の
断線を生じさせるからである。
本発明者らは、銅被覆NbTi超電導線を鋭意研究の結
果、予めNbTi合金棒表面にNbバリアを被覆すると
NbTi合金フィラメントの断線がほとんどないことを
見い出し、本発明を完成するに至った。 本発明の要旨は、NbTi合金棒の表面にNbのバリア
を被覆し、NbTiフィラメント径が2〜30μm、N
bバリア厚が0.1〜2μmであることを特徴とする銅
被覆NbTi超電導線に存する。 バリア層は、0.1〜2μmである。0.1μmよりも
小さい厚みでは、バリア厚みが不十分であり、押出しや
伸線加工中にバリアが破れたり、NbTi合金と銅の金
属間化合物が形成されたりするので、フィラメント断線
率が大きくなり、例えば、NMR−CT用の断線率の規
格値である2%よりも大きくなる。2μmよりも大きい
厚みでは、バリアの断面積がNbTiフィラメントに対
して大きくなり、臨界電流密度が低下してしまう。 NbTiフィラメント径としては2〜30μmが適す
る。2μmよりも小さい場合、NbTiフィラメント自
体の加工性が低下するため、フィラメント断線率が大き
くなる。30μmを超えると、NbTiフィラメントの
加工度が不十分となり、実用的なNbTi超電導線に適
さない。 また、相対的に3mm程度のNbTi合金棒に200μm
程度のNbバリアを被覆することが工業的な生産性に富
んでおり、バリア厚0.1〜2μmに対応したNbTi
径として2〜30μmとなる。 本発明の超電導極細多芯線の製造手順を以下に詳しく述
べる。 (1)NbTi合金棒の表面にNbのバリアを被覆す
る。この工程が本発明の超電導線の特徴である。この段
階でNbTi合金棒の直径は数mm〜数10mm、Nbバリ
ア厚は数100μm程度である。以後の工程は従来法と
全く同じである。 (2)このNbTi合金棒と銅パイプまたは銅合金(例
えば、Cu−Ni合金)パイプを嵌合し、多数の嵌合物
を銅ビレット中に挿入する。 (3)ビレットを熱間押出しによって縮径し、次いでダ
イスを通して伸線加工する。 通常用いられるNbTi合金棒はTi含量40〜60重
量%であり、この合金は銅と金属間化合物を作り易い。
バリアとして用いられるNbはかなりの高温(例えば7
00℃)においても銅と金属間化合物を作らない。被覆
するバリアの厚さは押出しおよび伸線条件によって異な
るが最終寸法で1μm程度が好ましい。被覆するバリア
はシート状のもの等が用いられる。
果、予めNbTi合金棒表面にNbバリアを被覆すると
NbTi合金フィラメントの断線がほとんどないことを
見い出し、本発明を完成するに至った。 本発明の要旨は、NbTi合金棒の表面にNbのバリア
を被覆し、NbTiフィラメント径が2〜30μm、N
bバリア厚が0.1〜2μmであることを特徴とする銅
被覆NbTi超電導線に存する。 バリア層は、0.1〜2μmである。0.1μmよりも
小さい厚みでは、バリア厚みが不十分であり、押出しや
伸線加工中にバリアが破れたり、NbTi合金と銅の金
属間化合物が形成されたりするので、フィラメント断線
率が大きくなり、例えば、NMR−CT用の断線率の規
格値である2%よりも大きくなる。2μmよりも大きい
厚みでは、バリアの断面積がNbTiフィラメントに対
して大きくなり、臨界電流密度が低下してしまう。 NbTiフィラメント径としては2〜30μmが適す
る。2μmよりも小さい場合、NbTiフィラメント自
体の加工性が低下するため、フィラメント断線率が大き
くなる。30μmを超えると、NbTiフィラメントの
加工度が不十分となり、実用的なNbTi超電導線に適
さない。 また、相対的に3mm程度のNbTi合金棒に200μm
程度のNbバリアを被覆することが工業的な生産性に富
んでおり、バリア厚0.1〜2μmに対応したNbTi
径として2〜30μmとなる。 本発明の超電導極細多芯線の製造手順を以下に詳しく述
べる。 (1)NbTi合金棒の表面にNbのバリアを被覆す
る。この工程が本発明の超電導線の特徴である。この段
階でNbTi合金棒の直径は数mm〜数10mm、Nbバリ
ア厚は数100μm程度である。以後の工程は従来法と
全く同じである。 (2)このNbTi合金棒と銅パイプまたは銅合金(例
えば、Cu−Ni合金)パイプを嵌合し、多数の嵌合物
を銅ビレット中に挿入する。 (3)ビレットを熱間押出しによって縮径し、次いでダ
イスを通して伸線加工する。 通常用いられるNbTi合金棒はTi含量40〜60重
量%であり、この合金は銅と金属間化合物を作り易い。
バリアとして用いられるNbはかなりの高温(例えば7
00℃)においても銅と金属間化合物を作らない。被覆
するバリアの厚さは押出しおよび伸線条件によって異な
るが最終寸法で1μm程度が好ましい。被覆するバリア
はシート状のもの等が用いられる。
本発明の超電導線の特長は、NbTi合金フイラメント
の断線がほとんどなく、超電導特性に優れていることで
ある。熱間押出時の高温の場合にもバリアによってNb
Ti合金と銅の拡散を防止するので、NbTi合金と銅
の金属間化合物の形成がないからである。 本発明の超電導線の別の特長は、製造コストを低減でき
ることである。高温にしても断線の原因となる障害が生
じないので熱間押出し温度を高くでき、そのため熱間押
出しの加工度を大きくできる(大きく減面できる)から
である。 また本発明の他の特長として、高い臨界電流密度があ
る。Nbバリアを適切な厚みで配置することによって、
加工途中の熱処理回路を従来の1〜3回から4〜10回
程度まで増加することができる。熱処理回路数が多い
程、臨界電流密度が高くなる事が知られており、本発明
はこの点でも工業的に有利である。 本発明の超電導線は、永久電流モードで用いられる磁気
浮上用超電導磁石およびNMR−CT用超電導磁石等に
有用である。
の断線がほとんどなく、超電導特性に優れていることで
ある。熱間押出時の高温の場合にもバリアによってNb
Ti合金と銅の拡散を防止するので、NbTi合金と銅
の金属間化合物の形成がないからである。 本発明の超電導線の別の特長は、製造コストを低減でき
ることである。高温にしても断線の原因となる障害が生
じないので熱間押出し温度を高くでき、そのため熱間押
出しの加工度を大きくできる(大きく減面できる)から
である。 また本発明の他の特長として、高い臨界電流密度があ
る。Nbバリアを適切な厚みで配置することによって、
加工途中の熱処理回路を従来の1〜3回から4〜10回
程度まで増加することができる。熱処理回路数が多い
程、臨界電流密度が高くなる事が知られており、本発明
はこの点でも工業的に有利である。 本発明の超電導線は、永久電流モードで用いられる磁気
浮上用超電導磁石およびNMR−CT用超電導磁石等に
有用である。
以下に実施例および比較例を示し、本発明を更に詳しく
説明する。 実施例1 径3mmのNbTi合金棒表面に厚さ200μmのシート
状のNbバリアを被覆し、外径6mmの銅パイプと嵌合
し、500本の嵌合物を外径16cmの銅ビレット中に
挿入して電子ビームでふたをした。温度600℃で30
00トンの熱間押出しによってビレットの径を50mmに
した。次いでダイスによって、NbTi合金フィラメン
ト径15μmに伸線すると、導線径は0.8mm、Nbバ
リア厚は1μmになっていた。伸線途中の導線を50c
mの長さでフィラメント径5〜40μmの範囲で何度か
サンプリングし、被覆された銅を硝酸で溶解してフィラ
メント500本のうちの断線数を計測した。第1図に、
フィラメン径およびバリア厚とフィラメント断線率の関
係を示す。 線材の線径をさらに0.1mmまでの範囲に伸線して、同
様な方法でフィラメン500本のうちの断線数を計測し
た。このときサンプリングした線材のフイラメント径は
1〜15μm、Nbバリア厚は0.05〜1μmであっ
た。この場合のフイラメント断線率の結果を第2図に示
す。 比較例1(従来例) NbTi合金棒表面に何も処理しない以外は実施例1を
くり返し、フイラメント断線数を計測した。第1図およ
び第2図に、フィラメント断線率の結果を示す。 第1図からわかるように、本発明の超電導線は従来の超
電導線と比較して格段に断線率が低く、フィラメント径
が小さいほどその差が著しくなる。フィラメント径が3
0μmよりも大きい場合では、従来のNbバリアのない
ものでも、フィラメント断線率は1%で実用に適すが、
30μm以下の場合では、Nbバリアの効果で、フイラ
メント断線率が低減できることが判る。Nbバリアの厚
みは2μm以下であることが好ましいことがわかる。 第2図に示す様に、フィラメント径が2μmよりも小さ
く、Nbバリア厚が0.1μmよりも小さい場合には、
フィラメント断線率が大幅に増加し、規格値の2%を上
回るため、実用に適さないことがわかる。 実施例2 実施例1の線材について、臨界電流密度を調べた結果を
第1表に示す。 線径が1.6〜0.10mmの範囲ではNbTi当たりの
臨界電流密度は、5T,4.2Kで2000A/mm2以
上を示しており、実用に適する。線径が1.6mmを超え
るとNbTiの加工度が不十分なため臨界電流密度は低
い。また、線径が0.10mmより細くなると、フィラメ
ント断線が増加することに対応して臨界電流密度が低い
ことがわかる。この結果からもNbTiフィラメント径
およびNbバリア厚の適切な範囲がわかる。
説明する。 実施例1 径3mmのNbTi合金棒表面に厚さ200μmのシート
状のNbバリアを被覆し、外径6mmの銅パイプと嵌合
し、500本の嵌合物を外径16cmの銅ビレット中に
挿入して電子ビームでふたをした。温度600℃で30
00トンの熱間押出しによってビレットの径を50mmに
した。次いでダイスによって、NbTi合金フィラメン
ト径15μmに伸線すると、導線径は0.8mm、Nbバ
リア厚は1μmになっていた。伸線途中の導線を50c
mの長さでフィラメント径5〜40μmの範囲で何度か
サンプリングし、被覆された銅を硝酸で溶解してフィラ
メント500本のうちの断線数を計測した。第1図に、
フィラメン径およびバリア厚とフィラメント断線率の関
係を示す。 線材の線径をさらに0.1mmまでの範囲に伸線して、同
様な方法でフィラメン500本のうちの断線数を計測し
た。このときサンプリングした線材のフイラメント径は
1〜15μm、Nbバリア厚は0.05〜1μmであっ
た。この場合のフイラメント断線率の結果を第2図に示
す。 比較例1(従来例) NbTi合金棒表面に何も処理しない以外は実施例1を
くり返し、フイラメント断線数を計測した。第1図およ
び第2図に、フィラメント断線率の結果を示す。 第1図からわかるように、本発明の超電導線は従来の超
電導線と比較して格段に断線率が低く、フィラメント径
が小さいほどその差が著しくなる。フィラメント径が3
0μmよりも大きい場合では、従来のNbバリアのない
ものでも、フィラメント断線率は1%で実用に適すが、
30μm以下の場合では、Nbバリアの効果で、フイラ
メント断線率が低減できることが判る。Nbバリアの厚
みは2μm以下であることが好ましいことがわかる。 第2図に示す様に、フィラメント径が2μmよりも小さ
く、Nbバリア厚が0.1μmよりも小さい場合には、
フィラメント断線率が大幅に増加し、規格値の2%を上
回るため、実用に適さないことがわかる。 実施例2 実施例1の線材について、臨界電流密度を調べた結果を
第1表に示す。 線径が1.6〜0.10mmの範囲ではNbTi当たりの
臨界電流密度は、5T,4.2Kで2000A/mm2以
上を示しており、実用に適する。線径が1.6mmを超え
るとNbTiの加工度が不十分なため臨界電流密度は低
い。また、線径が0.10mmより細くなると、フィラメ
ント断線が増加することに対応して臨界電流密度が低い
ことがわかる。この結果からもNbTiフィラメント径
およびNbバリア厚の適切な範囲がわかる。
第1図および第2図は、フィラメント径およびバリア厚
とフィラメント断線率の関係を示すグラフである。 1…実施例1、2…比較例1。
とフィラメント断線率の関係を示すグラフである。 1…実施例1、2…比較例1。
Claims (1)
- 【請求項1】NbTi合金棒の表面にNbのバリアを被
覆し、NbTiフィラメント径が2〜30μm、Nbバ
リア厚が0.1〜2μmであることを特徴とする銅被覆
NbTi超電導線。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59026772A JPH063690B2 (ja) | 1984-02-14 | 1984-02-14 | 銅被覆ΝbTi超電導線 |
| JP4006351A JPH0664942B2 (ja) | 1984-02-14 | 1992-01-17 | NbTiバリアを有する銅被覆NbTi超電導線 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59026772A JPH063690B2 (ja) | 1984-02-14 | 1984-02-14 | 銅被覆ΝbTi超電導線 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4006351A Division JPH0664942B2 (ja) | 1984-02-14 | 1992-01-17 | NbTiバリアを有する銅被覆NbTi超電導線 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60170110A JPS60170110A (ja) | 1985-09-03 |
| JPH063690B2 true JPH063690B2 (ja) | 1994-01-12 |
Family
ID=12202584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59026772A Expired - Lifetime JPH063690B2 (ja) | 1984-02-14 | 1984-02-14 | 銅被覆ΝbTi超電導線 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH063690B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0789453B2 (ja) * | 1985-03-29 | 1995-09-27 | 古河電気工業株式会社 | Nb―Ti合金系超電導線 |
| JP2547193B2 (ja) * | 1985-04-05 | 1996-10-23 | 古河電気工業株式会社 | Nb−Ti合金系超電導線 |
| US5226947A (en) * | 1992-02-17 | 1993-07-13 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Niobium-titanium superconductors produced by powder metallurgy having artificial flux pinning centers |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4044457A (en) | 1976-04-01 | 1977-08-30 | The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration | Method of fabricating composite superconducting wire |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5127326A (ja) * | 1974-08-30 | 1976-03-06 | Minolta Camera Kk |
-
1984
- 1984-02-14 JP JP59026772A patent/JPH063690B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4044457A (en) | 1976-04-01 | 1977-08-30 | The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration | Method of fabricating composite superconducting wire |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60170110A (ja) | 1985-09-03 |
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