JPS6050012B2 - 複合超電導線の製造方法 - Google Patents

複合超電導線の製造方法

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JPS6050012B2
JPS6050012B2 JP54131027A JP13102779A JPS6050012B2 JP S6050012 B2 JPS6050012 B2 JP S6050012B2 JP 54131027 A JP54131027 A JP 54131027A JP 13102779 A JP13102779 A JP 13102779A JP S6050012 B2 JPS6050012 B2 JP S6050012B2
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wires
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浄 吉崎
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Mitsubishi Electric Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複合超電導線の製造方法に関する。
複合超電導線は安定化させるためには超電導線をより細
く多数理設して構成することが望ましく、またその断面
形状も、本質的に脆弱な化合物を用いているのでその機
械的特性を向上させたり液体ヘリウムによる冷却効率を
増加させるなどの理由で、縦横比の大きい平角にされ、
更には撚線構造にされるなど種々の要求に応じて製造さ
れている。このような複合超電導線は、NbJSn化合
物からなるものを例にとれば、CuあるいはCu−Sn
合金被覆したM線をSnあるいはSn−Cu合金に周囲
に多数本配列してCu管に挿入後、所望の寸法まて伸線
し成形し、化合物生成熱処理を施すことにより製造され
ている。しかし、従来の製造方法てはSn又はSn−C
u合金を取り囲むN牌泉が被覆線てあるCuあるいはC
u−Sn合金を介してSnあるいはSn−Cu合金及び
Cu管に機械的に接触してているだけて金属学的には各
々独立した状態にあるので、Nb線数が多くなると、伸
線中にすベリを起こして断線したり交流損失を少なくす
るためのツイスト加工が不利になつたりし、また縦横比
の大きい平角線や撚線構造のものでは断線に至らなくて
も損傷している−ことが多いため超電導特性が低下し、
このため多様化する形状に対する要求に応じることがで
きなかつた。
また最終的な化合物生成熱処理においてもNb線が機械
的に接触しているために生じる間隙がNi)、Sn生成
のために予め中央部に配置されたフSnの優先拡散路と
なるため、生成されたNb、Sn化合物が線径及び線長
方向に不均一になり出来上がつた複合超電導線の超電導
特性が低下してしまう原因となつていた。上記した欠点
を除去するために、Cuあるいは7Cu−Sn合金の棒
の中心とその周囲に多数の孔を窄ち該孔にM林を挿入す
る方法、またCuあるいはCu−Sn合金を被覆した多
数のNb線をCuあるいはCu−Sn合金管の外周囲に
配置し、これを再びCuあるいはCu−Sn合金管に挿
入し、伸管後熱処理によつて接合する方法などが考えら
れている。
しかし前者はNb線を多数理設することが著しく困難で
ある上に長尺連続線や極細の線に製作することが殆んど
不可能であり、更に煩雑な窄孔作業を行わなけらばなら
ず且つ材料の損失も大きいので不経済である。また後者
のように濃度勾配のない同種金属、即ちCu同志を例え
ば10000Cで長時間熱処理しても拡散によつて充分
に接合せず、しかもこのように高温で長時間熱処理した
場合にはCuとNb線との反応を促すため細線加工が困
難になり所望する複合超電導線を得ることが殆んど不可
能に近い。本発明は上記した種々の欠点を除去したもの
で、様々な断面形状を有し且つ超電導特性の優れた複合
超電導線を製造する方法を提供することを目的とする。
即ち本発明はNb系金属または■系金属が埋設されてい
るCu系金属線を複数本集束して複合管を構成し、該複
合管をその管孔を保持した状態で断面縮少加工し前記C
u系金属線の一部あるいは全部を接合することを特徴と
する複合超電導線の製造方法である。
次に本発明の製造方法を図面を参照して詳細に説明する
ます複合超電導線の製造方法の概要を説明すると第1図
に示すように、外径130wn1内厚277!77!の
大径のCu管1と、その内側に配置さている外径,22
Tmm1内厚1TmfnのCu管2とによつて形成され
る空間3にCuを被覆したNb線4を9120本挿入し
た後両端部に外径13h、内径2−のCu板5を付着す
ることによつて両端部の閉じられた複合管6(第2図参
照)を構成し、該複合管6の管孔7に.マンドレルを置
き該管孔7を保持した状態で種々の押出条件で押出すこ
とにより前記複合管6を金属学的に一体化しマトリック
ス8を形成する。
押出条件は押出温度が常温以上1050成Cまで、押出
比(押出による断面縮少率)が2以上であり、押・出後
の複合管6の外径及び内径はそれぞれ50TWiと20
瓢となる。次に第3図に示すように、押出によつて一体
化したマトリックス8を有する複合管の管孔にSn線9
を挿入し該管6の外周をSnの拡散障壁としてTa金属
10で被い更にその上に安定化のためにCu金属11で
被い、その後該複合管6を伸線、交流損失を少なくする
ツイスト及び成形加工を施して心線数9120本、心線
径5μm1ツイストピッチ25?、断面形状3醜×1醜
の平角線12(第7図参照)に形成し、最後に該平角線
12に化合物生成熱処理を加えて複合超電導線を製造す
る。
ノ実施例1 本実施例では第4図に示すように外径33顛、肉厚1.
5順のCu管1と、その内側に配置されている外径15
?、肉厚1wnのCu管2とによつて形成される空間3
にCuが被覆され更にその上に約5μ・mの厚さでメッ
キされているSnメッキ層13を有する直径0.5?の
Nb線4を2350本挿入して複合管6を構成し、該複
合管6をマトリックスのCuがSnメッキ層13を介し
て完全に接触するように外径25Tn!Ft、内径10
W!lまで管孔7を保持した状態・で伸管し、更に該伸
管した複合管6をやはり管孔7を保持したまま熱処理を
行なつてSnメッキ層13をCuに拡散させマトリック
スを金属学的に一体化させた。
この熱処理の際の温度はSnの溶融温度230。Cから
7800Cまでが良好であつた。接合後のマトリックス
のSn濃度は2Wt%以下と極めて低いため熱処理中に
Nb3Snは生成せず、また以後の伸線も冷間で容易に
行うことができた。次に第3図に示すように、複合管6
の管孔7にS囁1を挿入した後該管6の周面をTalO
及びCUllで被い、その後該複合管の伸線、ツイスト
、成形加工を行い心線2350本、心線径4pm1ツイ
ストピッチ25T!r!n1断面形状2wn×0.8薗
の平角線12を得、最後に該平角線12に化合物生成熱
処理を加え複合超電導線を製造した。この実施例では管
合管6の伸線、ツイスト、成形加工を心線を断線させた
り損傷させたりすることなく極めて容易に行うことがで
きた。また出来上がつた複合超電導線はその超電導特性
が良好であつた。実施例2本実施例では第5図に示すよ
うに外径33Tn!n1肉厚1.5T1m(7)Cu管
1と、その内側に配置されている外径15Tfgn1肉
厚1TWtのCu管2とによつて形成される空間3にC
uを被覆した直径0.57r0ILのN踊泉4を235
0本挿入し、またこれらのNb線間にはCuを被覆した
直径0.2Tm!n(7)Sn線14を介在させた複合
管6を構成し、該複合管をマトリックスのCuがSn線
14及びS囁1上に被覆されたCuを介して完全に接触
するように外径25wst1内径1hまで管孔7を保持
した状態で伸管し、更に第1の実施例同.様熱処理を加
えてSn線14をCuに拡散させてマトリックスを金属
学的に一体化させた。
熱処理温度は第1の実施例と同様230さC〜780理
Cの範囲が良好であり、またマトリックス8のSn濃度
は況%以下と低いため熱処理中にNb3Snは生成せず
、以後の伸線も冷間で充分に行うことができた。そして
この実施例では上記実施例と全く同様に複合管6の管孔
7にSn線9を挿入した後TalO及びCUllで被い
伸線、ツイスト、成形加工及び化合物生成熱処理を行い
心線235鉢、心線径3pm1ツイストピッチ107T
fm1線径0.8T!Rmの素線15を形成し、該素線
15を、第8図に示すように、15本撚つて1.55T
m×6.35順の成形撚線構造の複合超電導線を製造し
た。この実施例でもすべての工程において心線の断線、
損傷を起こさずに加工を行うことができ、出来上がつた
複合超電導線の超電導特性も良好であつた。実施例3 本実施例ては第6図に示すようにマトリックス8のCu
に9120本のM轢4を埋設して形成した複合線を伸線
圧延成形によつて厚さ7.5鶏、幅79w0nの板状に
加工した後曲げ加工によつて継目16を有する外径25
順、内径10mfLのマトリックスの一体となつた複合
管6を成形した。
前記継目16は通常の電気溶接又はSnを介して熱処理
による拡散を通じて接合されている。次にこのようにし
て成形した複合管6の管孔7にSn線9を挿入した後複
合管6の周囲をTa及びCuで被い更に該複合管6を伸
線、ツイスト及び成形加工し複合超電導線を製造した。
そしてこの場合にも出来上がつた複合超電導線の超電導
特性は極めて良好であつた。ところで上記第1乃至第3
の実施例ではNb3Snから成る複合超電導線を製造し
たが、V3GalNl)3Si..NY)3(Sn−A
1)などの化合物から成る複合超電導線であつても全く
同様に製造することができ、その場合でも心線の断面線
等のない超電導特性の優れた複合超電導線を得ることが
できる。
また上記した実施例では拡散金属としてSnを用いたが
、その他にA1、Ga.sInNPble,.Siなど
これらに類する金属も拡散金属として用いることができ
るのは勿論である。尚、本発明の実施において、用いる
素材のNb..V..Cu,.Sn,.Al、Gaなど
に有害な作用を及ぼさない成分を添加してもよく、また
CuをマトリックスとするNb線、■線等の形状や本数
及び配置を変えたり、SnあるいはSn−Cu合金を挿
入すべき管孔7の数や位置を変えたりしてもよく、更に
安定化のCu及び拡散障壁のNb,.Taなどの被着を
マトリックスの接合前に行つたり接合された接合管を多
数集束し断面縮少加工を行なつてもよく、いずれの場合
ても超電導特性の優れた複合超電導線を得ることができ
る。
以上説明したように本発明に係る複合超電導線の製造方
法はNb系金属等が埋設されているCu系金属を複数本
集束して複合管を構成すると共に、Cu系金属間にSn
系、N系あるいはGa系の金属を介在させ、該複合管を
その管孔を保持した状態で断面縮少加工し、かつ熱処理
による拡散によりCu系金属線の一部あるいは全部を接
合する工程を含むので、マトリックスの接合が充分に行
われ、安定化に有利なツイストされた極細多心線から成
り、しかも心線が断線したり損傷したりする・ことなく
機械的特性や液体ヘリウムによる冷却効率が向上する平
角線成形や撚線成形などの種々の断面を有し且つ線径方
向及び線の長手方向においてNb3Sn等が均一なコイ
ル特性の優れた複合超電導線を製造することができ、従
つて超電導特性の)極めて良好で信頼性の高い複合超電
導線を得ることができる。
また本発明の製造方法は窄孔作業を行う必要がないので
材料の損失がない上に機械的特性、電気的特性及び冷却
特性に対して最適の導体設計や製作を容易且つ安価に行
うことができる5ので、その工業的価値は非常に大きい
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の複合管内部の概略断面図、第2図は同複
合管の側面図、第3図は一体化された複合管の横断面図
、第4図は本発明の第1の実施例Oに系る複合管の一部
断面図、第5図は本発明の第2の実施例に係る複合管の
一部断面図、第6図は本発明の第3の実施例に係る複合
管の横断面図、第7図及び第8図はそれぞれ平角線と成
形撚線の斜視図である。 1・・・・・・大径のCu管、2・・・・・・小径のC
u管、4・・・・・・Nb線、6・・・・・・複合管、
7・・・・・・管孔、8・・・・・・マトリックス、9
・・・・・・Sn線、10・・・・・・Ta金属、11
・・・・・・CU金属、12・・・・・・平角線、13
・・・・・・Snメッキ層、14・・・・・S蝋、15
・・・・・素線。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Nb系金属またはV系金属が埋設されているCu系
    金属線を複数本集束して複合管を構成すると共に、前記
    Cu系金属線間にSn系金属あるいはAl系金属あるい
    はGa系金属を介在させ、前記複合管をその管孔を保持
    した状態で断面縮小加工し、かつ熱処理による拡散によ
    り前記Cu系金属線の一部あるいは全部を接合すること
    を特徴とする複合超電導線の製造方法。 2 特許請求の範囲第1項に記載の製造方法において、
    前記複合管を押出温度が常温から1050℃まで、押出
    比2以上で押出すことによつて断面縮小加工し前記Cu
    系金属線の一部あるいは全部を接合することを特徴とす
    る複合超電導線の製造方法。
JP54131027A 1979-10-11 1979-10-11 複合超電導線の製造方法 Expired JPS6050012B2 (ja)

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