JPH01181402A - 超電導酸化物ソレイドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、超電導酸化物を導体とし、小型で１強力な電
磁マグネットの製造を可能にする超電導酸化物ソレノイ
ドの製造方法に関する。

［従来の技術］ 従来、超電導酸化物のソレノイドは以下のようにして製
造されていた。第４図は従来の製造方法を示す模式図で
ある０円筒状の巻き芯１はその外周面に絶縁層が被着さ
れている。そして、超電導を示す組成の酸化物の混合物
（例えば、Ｙ２０３；１モル、ＢａＯ；２モル、ＣｕＯ
；３モルの配合比で混合したもの）をペースト状に混練
し、このペースト状酸化物３をシリンダ２内に装入する
。

次いで、この酸化物３をピストン４によりシリンダ２の
先端のノイズ５から巻き芯１の外周面上に押し出す。そ
して、巻き芯１をその軸の周りに回転させつつノズル５
を巻き芯１の軸方向に移動させることにより、ノズル５
から押し出された酸化物３を巻き芯１の周面にコイル状
に形成する。次いで、巻き芯１に巻回された酸化物３を
巻き芯１と共に酸化性雰囲気で約９００℃に数時間乃至
数１０時間加熱して焼成し、超電導性酸化物を生成させ
て超電導ソレノイドを製造する。このような方法により
製造された超電導ソレノイドは臨界電流密度が約１００
ＯＡ／ｃｏｔである。

第５図は従来の他の製造方法を示す模式図である。銀製
バイブロ内に超電導酸化物の粉体７を封入し、この粉体
７を銀バイブロと共に引抜ダイス８により伸線加工する
ことにより細線化し、この伸線加工後の線材９を絶縁層
が被着された巻き芯１にコイル状に巻回する０次いで、
この線材９を巻き芯１と共に酸化性雰囲気において約９
００℃の温度に数時間乃至数１０時間加熱して焼成し、
銀バイブロ内の酸化物粉体７を超電導化させる。

その後、銀バイブロを酸により溶解して超電導ソレノイ
ドを得る。このようにして製造された超電導ソレノイド
は臨界電流密度が約５００　Ａ／ｃｎｉである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、これらの従来方法はいずれも以下に示す
ような欠点を有する。先ず、第４図に示す方法の場合は
、円筒状の巻き芯１が焼成温度に加熱されると熱膨張し
ようとするのに対し、コイル状の酸化物３のペーストは
焼成中に緻密化して収縮する。このため、収縮しようと
するコイル状の酸化物ペーストは膨張しようとする巻き
芯１により引張力を受け、局所的に微細なりラックが発
生する。このようなりラックが発生すると、超電導パス
の数が著しく減少し、超電導特性が劣化したものとなる
。

また、第５図に示す方法の場合は、銀バイブロが焼成温
度に加熱されると熱膨張しようとするのに対し、銀バイ
ブロの内部の酸化物圧粉体７は収縮しようとする。この
ため、同様に粉体７にクラックが発生して超電導特性が
劣化する。更に、銀バイブロ内の粉体７は圧縮成形され
た後コイル状に巻回されるので、このコイル状に巻回す
るときに粉体７にクラックが発生してしまうこともある
。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
クラックがない緻密な組織を有し、臨界電流密度が高い
超電導酸化物のソレノイドを製造することができる超電
導酸化物ソレノイドの製造　　−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］ 本発明に係る超電導酸化物ソレノイドの製造方法は、そ
の周面に螺旋状の溝を刻設した窒化珪素製円筒部材を超
電導酸化物組成の融液中に浸漬し、前記螺旋溝中で前記
融液を凝固させた後、前記螺旋溝以外に付着した凝固物
を除去し、次いで前記螺旋溝内の凝固物を熱処理するこ
とによって超電導性酸化物を生成させることを特徴とす
る。

［作用コ 本発明においては、周面に螺旋状の溝が刻設された窒化
珪素製円筒部材を超電導酸化物組成の融液中に浸漬する
。そうすると、前記螺旋溝中で前記融液が凝固する。そ
こで、この円筒部材を前記融液から引き上げ、前記螺旋
溝内以外に付着した凝固物を除去すると、螺旋溝内に前
記融液の凝固物がコイル状に残存する。次いで、このコ
イル状凝固物を熱処理して超電導性酸化物を生成させる
ことにより、超電導酸化物のソレノイドが製造される。

このように、本発明においては、溶融凝固法によりソレ
ノイドが成形されるので、従来のように、ソレノイドに
クラック等が発生することはなく、優れた超電導特性が
得られる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。第１図は本発明の実施例方法を示す断面図であ
る。るつぼ１１内には超電導酸化物組成の融液１２が貯
留されている。そして、るつぼ１１の外側には抵抗発熱
コイル１３が配置されており、このコイル１３に通電す
ることによりるつぼ１１内の融液１２が加熱されて保温
されている。

円筒部材１４は窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）で成形されてい
る。第２図はこの円筒部材１４のみを取り出して示す側
面図である。円筒部材１４は上端及び下端が開口した円
筒状をなし、その外周面には、螺旋状の溝１５が刻設さ
れている。

支持部材１６は円柱状をなし、適宜の昇降装置（図示せ
ず）に取り付けられている。この支持部材１６の外径は
円筒部材１４の内径と実質的に同一の寸法を有し、円筒
部材１４の上端部に支持部材１６の下端部が圧入されて
いて、円筒部材１４と支持部材１６とが気密的に連結さ
れている。支持部材１６の中心には通気孔１７がその軸
心に沿って形成されている。この通気孔１７を介して圧
縮空気が円筒部材１４の内側に供給される。

本実施例方法においては、円筒部材１４を支持部材１６
に気密的に取付け、通気孔１７を介して圧縮空気を円筒
部材１４内に供給しつつ、支持部材１６が取付けられた
昇降装置を駆動して円筒部材１４を下４降させ、円筒部
材１４をるつぼ１１内の融液１２中に浸漬する。この場
合に、浸漬深さに基いて圧縮空気の圧力を調整し、円筒
部材１４の下端から融液１２が円筒部材１４内に入り込
むことがないようにする。融液１２は超電導酸化物の組
成を有し、コイル１３の抵抗発熱により加熱されて所定
温度に保温されているが、円筒部材１４を融液１２内に
浸漬することにより、円筒部材１４と融液１２との間の
熱交換により、円筒部材１４の外周面には螺旋溝１５内
も含めて融液１２の凝固物１８が付着する。

次いで、支持部材１６を上昇させて凝固物１８が付着し
た円筒部材１４を融液１２から取り出し、円筒部材１４
の螺旋溝１５以外の部分に付着した不要の凝固物を、化
学溶解するか、又は砥石により徐々に研削することによ
り、第３図に示すように、円筒部材１４の溝１５内にの
み酸化物の凝固物を残存させる。これにより、超電導組
成のコイル状の酸化物１つが円筒部材１４の外周面に形
成される。

その後、この酸化物１９を円筒部材１４と共に、酸化性
雰囲気で９３０℃に数時間乃至数１０時間加熱して熱処
理することにより、酸化物１９を超電導化させる。これ
により、電気的絶縁体の窒化珪素製円筒部材１４を巻き
芯とする超電導酸化物１９のソレノイドが製造される。

本実施例においては、円筒部材１４が窒化珪素で構成さ
れているので、この円筒部材１４はるっぽ１１内の融液
１２中に浸漬して室温から１３００℃までの急激な温度
変化を与えても熱衝撃により破損することはない。また
、この窒化珪素は酸化物の融液と反応して、界面（円筒
部材１４の溝内面及び外周面と凝固物１８との間）に、
熱膨張差の若干の相違を吸収するＭ衝層を生成する。こ
れにより、融液１２が凝固し、凝固物１８が室温まで降
温する過程で酸化物の凝固物１８に亀裂が発生すること
が抑制される。また、この緩衝層により、後工程の熱処
理においても、酸化物１９に対するクラックの発生が抑
制される。

次に、本発明方法により実際に超電導酸化物のソレノイ
ドを製造した結果について説明する。

Ｙ２Ｏ，を１モル、ＢａＯを２モル、ＣｕＯを３モルの
比率で配合して混合した酸化物を、アルミするつぼ中で
１３００℃まで加熱して溶融させ、この温度に保持した
。そして、長さが６０ｍｍ、外径が３０１１ＩＩＩＩの
窒化珪素製円筒部材の外周面に溝断面積が１−の半円状
螺旋溝を２０ターン刻設し、この円筒部材を前記アルミ
するつぼ内の融液中に浸漬し、取出した後凝固物を５Ｎ
（規定）の硝酸により徐々に表層から溶かしていき、最
終的に螺旋溝にのみ凝固物を残存させた。その後、１０
０ｍρ／分の酸素ガス気流中で９３０℃に３０時間加熱
して熱処理したところ、このコイル状酸化物は５０００
Ａ／ｃｆＩｆの電流密度に相当する５０Ａの電流を流し
ても超電導状態を示した。

また、化学溶解除去によらず、メチルアルコールを冷却
剤にしてＯ，１ｍ／分の低速で移動する砥粒がついたエ
ンドレスベルトにより砥削しても、同様の特性を有する
ソレノイドが得られた。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、予め螺旋溝を刻設
した窒化珪素製円筒部材を使用し、この螺旋溝内に超電
導酸化物組成の融液を凝固させるので以下に示す効果が
奏される。

Ｉ＞１３００℃の高温融体中に浸漬しても、ソレノイド
巻き芯となる円筒部材が破損しない。

■）予め螺旋溝を刻設し、この螺旋溝内にソレノイド部
分を凝固させるので、融液が螺旋溝以外の部分に付着凝
固してもその後の砥削又は化学溶解による除去が容易で
ある。

■）超電導導体自体に絶縁処理する必要はない。

■）窒化珪素製円筒部材は融液中への浸漬時に若干酸化
物融液と反応し、その界面に熱膨張差の若干の相違を吸
収する緩衝層が生成されるので、融液が凝固し、更に室
温まで降温する過程で、酸化物凝固物にクラックが発生
することがない。また、その後の熱処理においても、緩
衝層によるクラック防止効果が発揮される。結果として
、得られたソレノイドの臨界電流密度が上昇する。

■）溶融凝固法により製造するので、得られたソレノイ
ドは粉体のようにポーラスではない緻密な組織となり、
臨界電流密度が上昇する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例方法を示す断面図、第２図は円
筒部材の側面図、第３図は酸化物コイルが形成された角
筒部材を示す側面図、第４図及び第５図は従来方法を示
す模式図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）その周面に螺旋状の溝を刻設した窒化珪素製円筒
   部材を超電導酸化物組成の融液中に浸漬し、前記螺旋溝
   中で前記融液を凝固させた後、前記螺旋溝以外に付着し
   た凝固物を除去し、次いで前記螺旋溝内の凝固物を熱処
   理することによって超電導性酸化物を生成させることを
   特徴とする超電導酸化物ソレノイドの製造方法。