JPH01219018A - 酸化物超電導材の製造方法 - Google Patents

酸化物超電導材の製造方法

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JPH01219018A
JPH01219018A JP63047220A JP4722088A JPH01219018A JP H01219018 A JPH01219018 A JP H01219018A JP 63047220 A JP63047220 A JP 63047220A JP 4722088 A JP4722088 A JP 4722088A JP H01219018 A JPH01219018 A JP H01219018A
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Japan
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oxide
alloy
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molten
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JP63047220A
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English (en)
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Masaru Sugimoto
優 杉本
Tsukasa Kono
河野 宰
Yoshimitsu Ikeno
池野 義光
Nobuyuki Sadakata
伸行 定方
Shinya Aoki
青木 伸哉
Mikio Nakagawa
中川 三紀夫
Toshio Usui
俊雄 臼井
Taichi Yamaguchi
太一 山口
Kenji Goto
謙二 後藤
Atsushi Kume
篤 久米
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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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)

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、核磁気共鳴装置や粒子加速器などの超電導応
用機器に使用されている超電導磁石用の巻線、あるいは
、電力輸送線などとして開発が進められている酸化物超
電導材の製造方法に関する。
「従来の技術J 最近に至り、常電導状態から超電導状態に遷移する臨界
温度が液体窒素温度を越える値を示す酸化物系の超電導
体が種々発見されている。
そして従来、この種の酸化物超電導体を具備する超電導
線を製造する方法の一例として、酸化物超電導体を構成
する元素を含有する複数の原料粉末を混合して混合粉末
を調製し、この混合粉末を仮焼して不要成分を除去する
とともに、仮焼粉末を金属管に充填して縮径加工を施し
、縮径加工後に酸素存在雰囲気中において熱処理を行い
、内部の圧粉成形体に固相反応を生じさせて酸化物超電
導体を生成させ、酸化物超電導線を製造する方法が知ら
れている。
「発明が解決しようとする課題」 しかしながら前述の従来方法で製造された酸化物超電導
線にあっては、粉末を圧密して得られた成形体に固相反
応を生じさせて酸化物超電導体を生成させるので、生成
された酸化物超電導体の内部には微細な空孔が存在する
欠点がある。即ちこのような酸化物超電導体は、多数の
粉末粒子が接合された構造であって、粒界に微細な空孔
を有し、粉末粒子の接触部分を介して電流が流れる構造
のために、臨界電流密度などの超電導特性が劣る問題が
あった。なお、複数の原料粉末を混合して混合粉末を作
製する場合、酸化物超電導体を構成する元素を混合粉末
内で均一に分散させることは困難なことから、熱処理時
の固相反応が均一になされない傾向があり、均質な酸化
物超電導体を生成できない問題があった。また、前記従
来の酸化物超電導体は、粒界に微細な空孔が形成されて
いるので、機械強度が低い欠点があり、超電導マグネッ
トを製造するためにコイル加工などを行うとクラックが
入り易い問題があった。
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、
緻密で均一な酸化物超電導体を生成させることができ、
線材化が容易であるとともに、臨界温度と臨界電流密度
が高い酸化物超電導材を生成することができる方法の提
供を目的とする。
「課題を解決するための手段」 本発明は、一般式A −B −Cu−0(ただしAは、
Sc、Y、La、Ho、Erなどの周期律表11111
a族元素の1種以上を示し、Bは、Sr、Baなどの周
期律表IIa族元素の1種以上を示す。)で示される酸
化物超電導体を具備する酸化物超電導材の製造方法にお
いて、金属製の芯材の外周に、A2B、Cu1Osなる
組成の多孔質の酸化物層を形成して被覆材を形成し、次
にこの被覆材をB−Cu合金溶湯に浸漬し、前記酸化物
層の空孔にB−Cu合金溶湯を含浸させて複合材を作成
し、次いでこの複合材に酸素存在雰囲気で熱処理を行っ
て酸化物超電導体を生成させることを課題解決の手段と
した。
「作用」 芯材の外方に形成したA t B + Cu r 05
なる組成の多孔質の酸化物層にB−Cu合金溶湯を含浸
させて熱処理を行うことにより、酸化物層の構成元素と
合金溶湯の構成元素が拡散反応して酸化物超電導体が生
成する。なお、A x B r Cu lOsなる組成
の多孔質の酸化物層を基に、この酸化物層の全体に均一
に含浸させたB−Cu合金溶湯の元素を拡散させて酸化
物超電導層を生成させるので元素拡散が容易かつ均一に
なされて緻密で均質な構造の酸化物超電導体が生成する
。また、長尺の芯材を用い、この芯材に酸化物層を形成
し、これを溶湯に連続的に供給して熱処理を行うことに
より、長尺の酸化物超電導材が連続的に製造される。
以下に本発明を更に詳細に説明する。
第1図ないし第5図は、本発明をY −B a−Cu−
0系の酸化物超電導材の製造方法に適用した一実施例を
説明するためのもので、本発明を実施して酸化物超電導
材を製造するには、まず、第1図に示す基材Iを用意す
る。この基材Iは、N i、 Z r。
Tiなどの融点800℃の純金属、あるいは、N1−C
uST i−A l、 N i−A 1などの融点80
0℃以上の合金などからなるテープ状のものである。な
お、この例では基材Iをテープ状としたが基材1を線状
、管状などに形成しても良い。
次いでこの基材1の外面に、第2図に示すようにY t
B a+ OLll Osなる組成の多孔質の酸化物層
2を形成する。この酸化物層2を形成するには、例えば
、以下に説明する方法で行うことができる。
まず、Y、03粉末などのYの化合物粉末あるいはYの
合金粉末と、BaCO3粉末などのBaの化合物粉末あ
るいはBaの合金粉末と、CuO粉末などの酸化銅粉末
をY :Ba:Cu= 2 :l :1の割合になるよ
うに混合し、この混合粉末を必要に応じて仮焼した後に
、大気中あるいは酸素気流中などの酸素存在雰囲気にお
いて、800〜1100℃で数時間〜数十時間加熱して
焼結し、焼結体を粉砕して焼結粉末を得る。続いてこの
焼結粉末をエタノールと有機バインダーなどの混合溶媒
に溶解してスラリを得る。そして、このスラリをスプレ
ーガンによる吹付法あるい−はスクリーン印刷機による
印刷法、ドクターブレード法などの方法により芯材lの
外周に塗布する。次いで、Arガス、N。
ガスなどの不活性ガス雰囲気あるいは真空雰囲気におい
て600〜800℃で数時間〜数十時間加熱する熱処理
を行い、塗布層中のバインダーを除去する。
この処理によって第2図に示すような多孔質の酸化物層
2を形成して被覆材3を得ることができる。なお、この
酸化物層2には後述する如く合金溶湯が含浸される関係
から、その気孔率を40%〜60%の範囲にすることが
好ましい。ここで気孔率を60%より大きくすると多孔
質層が脆くなって浸漬中に剥離を起こすために好ましく
なく、気孔率を40%より小さくすると溶湯の浸透が不
十分となるために好ましくない。なお、前記酸化物層2
を形成した後に、N、ガス雰囲気などの不活性ガス雰囲
気あるいは真空雰囲気において、被覆材3を800〜9
50℃で数時間〜数十時間加熱して酸化物層2と基材1
の密着性を向上させることが好ましい。
次にこの被覆材3を第3図に示す装置を用いてB a−
Cu合金溶湯に浸漬する。第3図に示す装置は、B a
−Cu合金溶湯Yを満たした浴槽5と、浴槽5の内部に
前記被覆材3を導くための搬送ローラ6・・・を主体と
して構成されている。なお、浴槽5の外部には浴槽5の
内部のB a−Cu合金溶湯Yを加熱するための装置(
図示路)が設置されている。
なお、B a−Cu合金溶湯YのBaの濃度は40at
%以下が好ましい。
浴槽5の内部に搬送ローラ6・・・を用いて被覆材3を
導き、被覆材3を溶湯Yに浸漬すると、酸化物層2内部
の気孔に溶湯Yが含浸される。ここで搬送ローラ6・・
・の回転速度を調節して所定の速度で溶湯Yから被覆材
3を引き出すと第4図に示すように酸化物層2の内部の
空孔にBa−Cu合金溶湯Yの凝固体が含浸された構造
の複合材7が得られる。
次にこの複合材7を大気中あるいは酸素ガス気流雰囲気
などの酸素存在雰囲気中において800〜1100℃で
数時間〜数十時間加熱した後に徐冷する熱処理を施す。
このような熱処理によってYtBa+Cu+Osなる組
成の酸化物層2の構成元素とB a−Cu合金溶湯Yの
構成元素が拡散反応してY IB at Cu30 t
−8なる組成の酸化物超電導体からなる第5図に示す超
電導層9が生成されて酸化物超電導材Aを得ることがで
きる。なお、前述の熱処理において、加熱温度は850
〜950℃が好ましく、このような温度範囲で加熱する
と酸化物超電導体の結晶粒の粗大化を阻止して微細な結
晶粒の酸化物超電導体を生成させることができる。
また、加熱処理後に冷却する場合、酸化物超電導体の結
晶構造を斜方晶lこ変態させるために一400〜600
℃の温度域で徐冷することか好ましいので400℃以下
の温度になった場合は急冷しても差し支えない。
前述の場合、A tB ICLll Osなる組成の酸
化物層2と、この酸化物層2の全体に含浸させたBa−
Cu合金溶湯Yの元素を基に、相互拡散反応により酸化
物超電導体を生成させるので、酸化物層2の全体で均一
な拡散反応を生じさせることができる。このため従来の
ように粉末成形体を固相反応させて酸化物超電導体を生
成させる場合よりも元素の拡散反応が均一かつ円滑にな
されて緻密な構造の均質な酸化物超電導体が生成される
。従って臨界温度と臨界電流密度などの超電導特性に優
れた酸化物超電導材Aを得ることができる。また、芯材
lの外周に形成した多孔質の酸化物層2に合金溶湯を含
浸させるので、酸化物層2の厚さに応じた所望の厚さの
酸化物超電導体9を生成させることができ、十分な厚さ
の酸化物超電導体9を有する超電導材を容易に製造でき
る効果がある。
ところで前記の例においてはY −B a−Cu−0系
の超電導材に本発明方法を適用した例について説明した
が、A −B −Cu−0系に含まれる他の系の酸化物
超電導材の製造方法に本発明を適用することができるこ
とは勿論である。
即ちA −B −Cu−0系において、A元素として、
Yの代わりにSc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm
、Sm。
Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、’Yb、
Luなどの周期律表111a族元素の中から1種以上を
選択して本発明を行っても良く、Mg、Ca、Sr、C
aなどの周期律表IIa族元素の中から1種以上を選択
して本発明を実施しても良い。
「実施例」 Niからなり幅2mm5 厚さO、l mmのテープ上
に厚さ約20μmのY t B a + Cu t O
sなる組成の酸化物層を形成した。この酸化物層を形成
するには、粒度−325メツシユ(平均粒径40μm)
であってY 2B a、Cu、O、なる組成の酸化物粉
末を有機バインダとエタノールの混合溶媒に分散させた
スラリ状のものを芯材の外周に塗布し、その後にN。
ガス雰囲気中において300℃に3時間加熱して有機バ
インダを除去することにより形成した。なお、前記テー
プ材を更にN2ガス雰囲気において950℃で48時間
加熱して酸化物層と基材の密着性を向上させた。この状
態において酸化物層の一部を切り出してその空孔率を、
測定したところ約45%であった。
続いてArガス雰囲気においてCaO製のるつぼを用い
、Cu−30B a(at%)合金を溶解して合金溶湯
を作成し、この溶湯の温度を約950℃に保持した。そ
してこの溶湯に前記酸化物層を形成したテープ材を約5
m/分の速度で通過させた。
この操作によりCu、−Ba合金溶湯を酸化物層の空孔
に含浸させて複合材を得た。この複合材の一部を切り出
して、酸化物層の空孔率を測定したところ空孔率は約5
%になっていた。
次にこの複合材を1気圧の酸素気流雰囲気中において、
920℃で12時間加熱した後に徐冷する熱処理を施し
て酸化物超電導材を得た。
このように製造された酸化物超電導材の超電導特性を測
定したところ、90にで電気抵抗が完全に零になり、優
秀な酸化物超電導材であることを確認できた。
更に得られた酸化物超電導材を断面観察したところ、緻
密な反応層の存在を確認することができ、X線回折分析
によりY IB atc u3o 7−8なる組成の斜
方晶が生成していることを確認できた。
「発明の効果」− 以上説明したように本発明は、基材外方に形成した多孔
質のA t B ICu IOsなる組成の酸化物層に
B−Cu合金溶湯を含浸させ、この後に熱処理を施すた
めに、多孔質の酸化物層の全体で均一な拡散反応を生じ
させることができ、酸化物層の全体に均質な酸化物超電
導層を生成させることができる効果がある。また、混合
粉末を焼結して酸化物超電導体を生成させる場合に比較
して元素拡散が円滑かつ均一になされるために、緻密な
結晶粒の均質な酸化物超電導体を生成できる。従って本
発明方法を実施することにより、臨界温度と臨界電流密
度の高い優れた酸化物超電導材を製造できる効果がある
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第5図は、本発明の一実施例を示すもので
、第1図は基材の横断面図、第2図は被覆材の横断面図
、第3図は被覆材をCu−B a合金溶湯に浸漬してい
る状態を示す断面図、第4図は浸漬後の基材を示す横断
面図、第5図は酸化物超電導材を示す横断面図である。 l・・・基材、 2・・・酸化物層、 3・・・被覆材
、5・・・浴槽、  6・・・搬送ローラ、7・・・複
合材、9・・・酸化物超電導層、 A・・・酸化物超電
導材。 出願人 藤倉電線株式会社  。 第1図 口二二ト1 第3図 第5薗

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  一般式A−B−Cu−O(ただしAは、Sc、Y、L
    a、Ho、Erなどの周期律表IIIa族元素の1種以上
    を示し、Bは、Sr、Baなどの周期律表IIa族元素の
    1種以上を示す。)で示される酸化物超電導体を具備す
    る酸化物超電導材の製造方法において、金属製の芯材の
    外周に、A_2B_1Cu_1O_5なる組成の多孔質
    の酸化物層を形成して被覆材を形成し、次にこの被覆材
    をB−Cu合金溶湯に浸漬し、前記酸化物層の空孔にB
    −Cu合金溶湯を含浸させて複合材を作成し、次いでこ
    の複合材に酸素存在雰囲気で熱処理を行って酸化物超電
    導体を生成させることを特徴とする酸化物超電導材の製
    造方法。
JP63047220A 1988-02-29 1988-02-29 酸化物超電導材の製造方法 Pending JPH01219018A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01261205A (ja) * 1988-04-13 1989-10-18 Hitachi Ltd 酸化物超電導体の製造方法、及びその製造装置
JPH01305847A (ja) * 1988-06-02 1989-12-11 Sumitomo Electric Ind Ltd 超電導体の製造方法

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JPH01261205A (ja) * 1988-04-13 1989-10-18 Hitachi Ltd 酸化物超電導体の製造方法、及びその製造装置
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