JPH0676625B2 - Ｓｎ−Ｔｉ合金の製造方法 - Google Patents
Ｓｎ−Ｔｉ合金の製造方法Info
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- JPH0676625B2 JPH0676625B2 JP22441988A JP22441988A JPH0676625B2 JP H0676625 B2 JPH0676625 B2 JP H0676625B2 JP 22441988 A JP22441988 A JP 22441988A JP 22441988 A JP22441988 A JP 22441988A JP H0676625 B2 JPH0676625 B2 JP H0676625B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は例えばNb3Sn超電導線等に好ましく用いること
ができるSn−Ti合金の製造方法に関するものである。
ができるSn−Ti合金の製造方法に関するものである。
［従来の技術］ 超電線材を用いると電力消費がほとんどなく大電流を流
すことが出来、かつ高磁界まで超電導状態が保たれるこ
とから、高磁界発生用電磁石の巻線材として利用が進め
られている。現在最も広く利用されている線材はNb−Ti
形の合金線材であるが、この合金線材の発生磁界は９テ
スラの限界があり、これ以上の高磁界を必要とする場合
には、臨界磁界の高いNb3Sn系の化合物線材が用いられ
る。このNb3Sn線材として、Cu−Sn合金基体とNb基体の
二者より成るものがあり、この二者にTi添加することに
より高磁界での超電導特性の著しく改善されたNb3Sn化
合物線材の製造方法がある。しかしこの製法では、Tiは
Nb基体あるいはCu−Sn合金基体に添加するため、塑性加
工性が劣り断面縮径加工率約40％毎に中間焼鈍を必要と
し実用線材を制作するのに焼鈍回数が極めて多くなり製
造コスト上問題であつた。
すことが出来、かつ高磁界まで超電導状態が保たれるこ
とから、高磁界発生用電磁石の巻線材として利用が進め
られている。現在最も広く利用されている線材はNb−Ti
形の合金線材であるが、この合金線材の発生磁界は９テ
スラの限界があり、これ以上の高磁界を必要とする場合
には、臨界磁界の高いNb3Sn系の化合物線材が用いられ
る。このNb3Sn線材として、Cu−Sn合金基体とNb基体の
二者より成るものがあり、この二者にTi添加することに
より高磁界での超電導特性の著しく改善されたNb3Sn化
合物線材の製造方法がある。しかしこの製法では、Tiは
Nb基体あるいはCu−Sn合金基体に添加するため、塑性加
工性が劣り断面縮径加工率約40％毎に中間焼鈍を必要と
し実用線材を制作するのに焼鈍回数が極めて多くなり製
造コスト上問題であつた。
さらに従来の複合加工性に用いるCu−Sn合金基体では塑
性加工性の保持からSnの固溶量が限定されそのために拡
散生成熱処理で得られるNb3Sn化合物相が線材断面積当
り少なく、臨界電流の大きな線材製作に難点があつた。
他のNb3Sn超電導線の製造方法として、純Cu,Sn基体、Nb
基体の三者より成るものがあり、これら三者にTi添加す
る方法があるが純Cu及びNb基体にTi添加することはやは
り加工性に問題がある。これらを解決するため特開昭60
−86704号公報に記載されているように、極めて加工性
に優れたSn基体にTi添加しSn−Ti合金とした加工の容易
な方法で高磁界での超電導特性が改善されたNb3Sn超電
導線材の製造方法も提案されている。
性加工性の保持からSnの固溶量が限定されそのために拡
散生成熱処理で得られるNb3Sn化合物相が線材断面積当
り少なく、臨界電流の大きな線材製作に難点があつた。
他のNb3Sn超電導線の製造方法として、純Cu,Sn基体、Nb
基体の三者より成るものがあり、これら三者にTi添加す
る方法があるが純Cu及びNb基体にTi添加することはやは
り加工性に問題がある。これらを解決するため特開昭60
−86704号公報に記載されているように、極めて加工性
に優れたSn基体にTi添加しSn−Ti合金とした加工の容易
な方法で高磁界での超電導特性が改善されたNb3Sn超電
導線材の製造方法も提案されている。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながらTi添加Sn基体を製造するに当つてSnの融点
232℃とTiの融点1670℃に大きな差があり、又Tiにおい
ては酸化が著しく通常の溶解鋳造法では未熔融Ti及びTi
酸化物の混入による欠陥が発生する。従つて目的とする
Ti濃度とならず不均質なSn−Ti合金となり実用Nb3Sn超
電導線材に使用出来るものが得られなかつた。本発明は
上記の問題点を解決するためになされたもので、Nb3Sn
超電導線材に使用することのできる欠陥のない均質なSn
−Ti合金の製造方法を提供することを目的とする。
232℃とTiの融点1670℃に大きな差があり、又Tiにおい
ては酸化が著しく通常の溶解鋳造法では未熔融Ti及びTi
酸化物の混入による欠陥が発生する。従つて目的とする
Ti濃度とならず不均質なSn−Ti合金となり実用Nb3Sn超
電導線材に使用出来るものが得られなかつた。本発明は
上記の問題点を解決するためになされたもので、Nb3Sn
超電導線材に使用することのできる欠陥のない均質なSn
−Ti合金の製造方法を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明に斯かるSn−Ti合金の製造方法は、不活性ガス雰
囲気下で、Snを600〜1750℃に加熱溶解し、これに0.3〜
6.5重量％のTiを添加し、500〜1750℃で鋳造するもので
ある。
囲気下で、Snを600〜1750℃に加熱溶解し、これに0.3〜
6.5重量％のTiを添加し、500〜1750℃で鋳造するもので
ある。
［作用］ 本発明においては、Sn−Ti合金の製造過程で、不活性ガ
ス雰囲気を用いて鋳造することにより、酸化を抑制し、
欠陥の発生を防ぐ。
ス雰囲気を用いて鋳造することにより、酸化を抑制し、
欠陥の発生を防ぐ。
［実施例］ 本発明のNb3Sn超電導線材に使用される重量％で0.3％〜
6.5％Ti添加Sn合金の典型的な製造方法は次の通りであ
る。
6.5％Ti添加Sn合金の典型的な製造方法は次の通りであ
る。
即ち、まず純Snを例えば電気炉あるいは高周波溶解炉等
で溶解温度範囲600〜1750℃で溶解し、少なくとも１分
以上加熱保持する。次にあらかじめ目的成分比で計量準
備されたスポンヂTi又は水素Ti(TiH2)を添加し、攪拌棒
で攪拌しSn−Tiの溶湯とする。この溶湯を500℃以上、
好ましくは550℃以上で鋳鉄又はステンレス鋳型に鋳造
しSn−Ti合金鋳塊とする。
で溶解温度範囲600〜1750℃で溶解し、少なくとも１分
以上加熱保持する。次にあらかじめ目的成分比で計量準
備されたスポンヂTi又は水素Ti(TiH2)を添加し、攪拌棒
で攪拌しSn−Tiの溶湯とする。この溶湯を500℃以上、
好ましくは550℃以上で鋳鉄又はステンレス鋳型に鋳造
しSn−Ti合金鋳塊とする。
上記工程はすべて例えばN2又はAr等の不活性ガス雰囲気
中で実施する。不活性雰囲気中で行う理由はSnの融点23
2℃より高い温度での溶解となるため基材であるSnの酸
化を防止する。又Tiは高温で著しく酸化するため不活性
雰囲気中でなければTi酸化物の生成によりTiの摩耗があ
り目的成分比が得られないばかりか酸化物の混入欠陥の
原因となる。鋳造においても鋳塊表面の酸化防止からも
不活性ガス雰囲気は必要となる。不活性ガスはN2でも可
能であるがより不活性なArガスが望ましい。
中で実施する。不活性雰囲気中で行う理由はSnの融点23
2℃より高い温度での溶解となるため基材であるSnの酸
化を防止する。又Tiは高温で著しく酸化するため不活性
雰囲気中でなければTi酸化物の生成によりTiの摩耗があ
り目的成分比が得られないばかりか酸化物の混入欠陥の
原因となる。鋳造においても鋳塊表面の酸化防止からも
不活性ガス雰囲気は必要となる。不活性ガスはN2でも可
能であるがより不活性なArガスが望ましい。
一方溶解温度範囲については600℃以下では、スポンヂT
i又は水素Tiは溶湯Snに固溶又微細均一分散されず未溶
融状態で偏在し均一なSn−Ti合金が得られない。一方17
50℃以上では不活性ガス雰囲気中でもTiの摩耗が激し
く、目的成分比を得ることが難しくなることとガス吸収
があり欠陥が発生する。又溶解炉材等の耐火物の消耗も
激しく、工業的生産性に劣るため1750℃以下とすること
が望ましい。また、鋳造温度500℃以下では鋳造時の溶
湯の流動性が著しく悪くなり鋳造作業が困難となるため
500℃以上さらに好ましくは550℃以上とすることが望ま
しい。一方上限は上記溶融時と同様の理由により溶解温
度1750℃以下が望ましい。
i又は水素Tiは溶湯Snに固溶又微細均一分散されず未溶
融状態で偏在し均一なSn−Ti合金が得られない。一方17
50℃以上では不活性ガス雰囲気中でもTiの摩耗が激し
く、目的成分比を得ることが難しくなることとガス吸収
があり欠陥が発生する。又溶解炉材等の耐火物の消耗も
激しく、工業的生産性に劣るため1750℃以下とすること
が望ましい。また、鋳造温度500℃以下では鋳造時の溶
湯の流動性が著しく悪くなり鋳造作業が困難となるため
500℃以上さらに好ましくは550℃以上とすることが望ま
しい。一方上限は上記溶融時と同様の理由により溶解温
度1750℃以下が望ましい。
また、TiのSnに対する添加量が0.3重量％以下では強磁
界での超電導特性の改善が不十分であり、6.5重量％以
上では、加工性が悪くなるので、0.3〜6.5重量％の範囲
内とすることが望ましい 以下実施例についてさらに具体的に説明する。
界での超電導特性の改善が不十分であり、6.5重量％以
上では、加工性が悪くなるので、0.3〜6.5重量％の範囲
内とすることが望ましい 以下実施例についてさらに具体的に説明する。
Sn−Ti合金の製造は、不活性ガス雰囲気が保持される溶
解鋳造が可能な高周波溶解炉にてArガス雰囲気中で実施
した。まず純Sn20kgを1300℃で溶解しこの温度で約１時
間保持したのち粒状のスポンヂTi0.5kg（2.5重量％Ti配
合）をSnの溶湯中に添加し炭素棒で攪拌後、５分間保持
し溶湯表面のスラグを除去し溶湯温度1210℃で、内寸法
がφ100×330lのステンレセス製鋳型内に鋳造した。こ
の方法で2.3重量％Tiの健全なSn−Ti合金の鋳塊が得ら
れた。
解鋳造が可能な高周波溶解炉にてArガス雰囲気中で実施
した。まず純Sn20kgを1300℃で溶解しこの温度で約１時
間保持したのち粒状のスポンヂTi0.5kg（2.5重量％Ti配
合）をSnの溶湯中に添加し炭素棒で攪拌後、５分間保持
し溶湯表面のスラグを除去し溶湯温度1210℃で、内寸法
がφ100×330lのステンレセス製鋳型内に鋳造した。こ
の方法で2.3重量％Tiの健全なSn−Ti合金の鋳塊が得ら
れた。
次にこのSn−Ti合金鋳塊をNb3Sn超電導線材の複合寸法
とするため以下の加工を実施した。鋳塊頭部・底部の収
縮巣の部分を切断除去しかつ少微な鋳塊表面欠陥を除去
するため外周切削し外形寸法が95mmで、長さが250mmの
ビレツト状とし、次に押出し機で外形φ30mmまで押出し
加工した。これ以後はNb3Sn超電導線材の複合寸法に合
わせるため、ドローベンチ引抜により要求される種々の
径に引抜加工をした。
とするため以下の加工を実施した。鋳塊頭部・底部の収
縮巣の部分を切断除去しかつ少微な鋳塊表面欠陥を除去
するため外周切削し外形寸法が95mmで、長さが250mmの
ビレツト状とし、次に押出し機で外形φ30mmまで押出し
加工した。これ以後はNb3Sn超電導線材の複合寸法に合
わせるため、ドローベンチ引抜により要求される種々の
径に引抜加工をした。
第１図にNb3Sn超電導線に使用されたSn−Ti合金棒の複
合実施例を示す。図において（１）は上記実施例によつ
て得られたSn−Ti合金、（２）はNb線、（３）は純銅で
ある。このようにして本発明の方法によるSn−Ti合金を
用いて得たNb3Sn超電導線は、何れもその製造が容易で
あり、特性的にも高磁界での超電導特性に著しく優れた
実用的なものであつた。
合実施例を示す。図において（１）は上記実施例によつ
て得られたSn−Ti合金、（２）はNb線、（３）は純銅で
ある。このようにして本発明の方法によるSn−Ti合金を
用いて得たNb3Sn超電導線は、何れもその製造が容易で
あり、特性的にも高磁界での超電導特性に著しく優れた
実用的なものであつた。
なお、上記実施例ではTiをSnに対し2.3重量％含むもの
について説明したが、Tiの割合が0.3〜6.5重量％の範囲
内のものは何れも同様の効果が確認された。
について説明したが、Tiの割合が0.3〜6.5重量％の範囲
内のものは何れも同様の効果が確認された。
また、Sn−Ti合金の形状は板・テープ・線材等であつて
も差し支えるものではない。
も差し支えるものではない。
上記の他、この発明の精神の範囲内で種々の変更や変形
が可能であることはいうまでもない。例えば、Snに加え
るTiはスポンヂTi、水素Tiに限定されるものではない。
が可能であることはいうまでもない。例えば、Snに加え
るTiはスポンヂTi、水素Tiに限定されるものではない。
［発明の効果］ 異常のようにこの発明によれば、不活性ガス雰囲気下で
Snを600〜1750℃に加熱溶融し、これに0.3〜6.5重量％
のTiを添加し、500〜1750℃で鋳造することにより、得
られるSn−Ti合金を健全かつ均質とし、実用的にすぐれ
たNb3Sn超電導線材を与え得るという効果がある。
Snを600〜1750℃に加熱溶融し、これに0.3〜6.5重量％
のTiを添加し、500〜1750℃で鋳造することにより、得
られるSn−Ti合金を健全かつ均質とし、実用的にすぐれ
たNb3Sn超電導線材を与え得るという効果がある。
第１図は本発明の一実施例によつて得られたSn−Ti合金
を用いて製造されたNb3Sn超電導線複合状況を示す断面
構成図である。 図において、（１）はSn−Ti合金、（２）はNb、（３）
は純Cuである。
を用いて製造されたNb3Sn超電導線複合状況を示す断面
構成図である。 図において、（１）はSn−Ti合金、（２）はNb、（３）
は純Cuである。
Claims (1)
- 【請求項１】不活性ガス雰囲気下で、Snを600〜1750℃
に加熱溶解し、これに0.3〜6.5重量％のTiを添加し、50
0〜1750℃で鋳造することを特徴とするSn-Ti合金の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22441988A JPH0676625B2 (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | Ｓｎ−Ｔｉ合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22441988A JPH0676625B2 (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | Ｓｎ−Ｔｉ合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0273930A JPH0273930A (ja) | 1990-03-13 |
| JPH0676625B2 true JPH0676625B2 (ja) | 1994-09-28 |
Family
ID=16813483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22441988A Expired - Lifetime JPH0676625B2 (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | Ｓｎ−Ｔｉ合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0676625B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6030473A (en) * | 1997-09-26 | 2000-02-29 | Irt-Innovative Recycling Technologie Gmbh | Method for manufacturing a granular material for producing ignition nuclei in propellants and fuels |
| JP3946966B2 (ja) | 2001-04-19 | 2007-07-18 | 三菱電機株式会社 | Ｓｎ−Ｔｉ系化合物を含むＳｎ基合金の製造方法 |
| KR100968483B1 (ko) * | 2008-01-11 | 2010-07-07 | 케이. 에이. 티. (주) | 주석-니오비윰계 초전도 선재의 전구체용 주석계 합금의 연속 주조법 |
-
1988
- 1988-09-09 JP JP22441988A patent/JPH0676625B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0273930A (ja) | 1990-03-13 |
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