JPH012219A - セラミックス超電導線材の製造方法 - Google Patents
セラミックス超電導線材の製造方法Info
- Publication number
- JPH012219A JPH012219A JP62-158027A JP15802787A JPH012219A JP H012219 A JPH012219 A JP H012219A JP 15802787 A JP15802787 A JP 15802787A JP H012219 A JPH012219 A JP H012219A
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- JP
- Japan
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- superconductor
- plasma
- superconducting wire
- manufacturing
- ceramic superconducting
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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。
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、電カケープル、マグネット、電力貯蔵リンク
等に用いられるセラミックス超電導線材の製造方法に関
する。
等に用いられるセラミックス超電導線材の製造方法に関
する。
最近、高い臨界温度を有する（Ｌ ａ Ｓ ｒｌｚｃ
ｕＯａ 、（Ｓ ｃ Ｓ ｒ）ｚｃ ｕ ０４、（Ｌ
ａ Ｂ ａ）ｚｃ ｕ ０４、ＹＢａ、Ｃｕ、Ｏ，−δ
、Ｙ、Ｂａ２Ｃｕ３０７−δ、ＤｙＢａｚｃｕｓｏ、−
δ、ＬｉＴｉｚＯａなどのセラミックス超電導体が注目
されているが、これらは金属材料のように塑性加工が出
来ず、これらの線材などを得るには、粉末冶金法または
ＰＶＤ法などの気相成長法が応用されているが、前者は
粉末の製造から焼結まで多くの工程を要し、また途中の
加熱工程で酸素などの構成元素の出入りがおごリ＆ＩＩ
成や構造が変化し易いため、製造条件の管理を１ｉｉＩ
ｉ密に行わなければならず、生産性および経済性に劣る
欠点がある。またＰＶＤは、真空中での処理のための長
尺のものに不向きであり、また生成物が還元したりして
組成的にも不安定であり、更に蒸発元素の付着歩留りが
低く、析出速度が遅いため、生産性に劣るなどの問題が
ある。
ｕＯａ 、（Ｓ ｃ Ｓ ｒ）ｚｃ ｕ ０４、（Ｌ
ａ Ｂ ａ）ｚｃ ｕ ０４、ＹＢａ、Ｃｕ、Ｏ，−δ
、Ｙ、Ｂａ２Ｃｕ３０７−δ、ＤｙＢａｚｃｕｓｏ、−
δ、ＬｉＴｉｚＯａなどのセラミックス超電導体が注目
されているが、これらは金属材料のように塑性加工が出
来ず、これらの線材などを得るには、粉末冶金法または
ＰＶＤ法などの気相成長法が応用されているが、前者は
粉末の製造から焼結まで多くの工程を要し、また途中の
加熱工程で酸素などの構成元素の出入りがおごリ＆ＩＩ
成や構造が変化し易いため、製造条件の管理を１ｉｉＩ
ｉ密に行わなければならず、生産性および経済性に劣る
欠点がある。またＰＶＤは、真空中での処理のための長
尺のものに不向きであり、また生成物が還元したりして
組成的にも不安定であり、更に蒸発元素の付着歩留りが
低く、析出速度が遅いため、生産性に劣るなどの問題が
ある。
ｃ問題点を解決するための手段および作用〕本発明は、
かかる状況に漏みなされたもので、その目的とするとこ
ろは、組成および構造が厳密にコントロールされたセラ
ミックス８！電導線材を高能率に量産できる製造方法を
提供することにある。
かかる状況に漏みなされたもので、その目的とするとこ
ろは、組成および構造が厳密にコントロールされたセラ
ミックス８！電導線材を高能率に量産できる製造方法を
提供することにある。
即ち本発明は、超電導体の構成元素が溶解された原料液
をプラズマにより加熱分解して、超電導体微細粉を反応
生成せしめ、この超電導体微細粉を走行する所望数の基
体上に凝集付着させたのち、これを冷却し、次いで熱処
理することを特徴とするものである。
をプラズマにより加熱分解して、超電導体微細粉を反応
生成せしめ、この超電導体微細粉を走行する所望数の基
体上に凝集付着させたのち、これを冷却し、次いで熱処
理することを特徴とするものである。
以下に本発明を図を参照して具体的に説明する。
第１図は、本発明を実施する装置の一例を示す概念図で
ある。所望数の線、条などの基体１がアンコイラ−２よ
り供給され、反応炉３に導かれる。
ある。所望数の線、条などの基体１がアンコイラ−２よ
り供給され、反応炉３に導かれる。
反応炉３においてはノズル４より供給された原料液がプ
ラズマ５により加熱され分解、反応して超電導体微細粉
が生成され、これが走行する基体１上に付着して冷却室
６および加熱炉７を経てリコイラー８に巻きとられる。
ラズマ５により加熱され分解、反応して超電導体微細粉
が生成され、これが走行する基体１上に付着して冷却室
６および加熱炉７を経てリコイラー８に巻きとられる。
上分において基体ｌには、カーボンファイバ、Ｍｏ、Ｓ
ＵＳなどの耐熱性材料が用いられる。原料液は、水や有
機溶媒に超電導体の構成元素を含有する化合物例えばＹ
Ｃｌ ３ 、Ｂ ａ ＣＩ ｚ 、ＣｕＣｌ、などの
塩化物が所定のモル比で溶解されたものである。金属塩
の他にハロゲン、カルコゲンなどの元素を溶液成分とし
て含有せしめ、これを超電導体に包含させることもでき
る。原料液の組成や濃度は予備実験により最適値が決定
される。
ＵＳなどの耐熱性材料が用いられる。原料液は、水や有
機溶媒に超電導体の構成元素を含有する化合物例えばＹ
Ｃｌ ３ 、Ｂ ａ ＣＩ ｚ 、ＣｕＣｌ、などの
塩化物が所定のモル比で溶解されたものである。金属塩
の他にハロゲン、カルコゲンなどの元素を溶液成分とし
て含有せしめ、これを超電導体に包含させることもでき
る。原料液の組成や濃度は予備実験により最適値が決定
される。
酸化物系超電導体を製造する場合は、プラズマの放電ガ
スに酸素を用いると超電導体の酸素濃度が高位に安定し
て好適であるが、ハロゲンガスや不活性ガスを用いても
差支えない。
スに酸素を用いると超電導体の酸素濃度が高位に安定し
て好適であるが、ハロゲンガスや不活性ガスを用いても
差支えない。
超電導体微細粉の密着性を高めるため、基体を予備加熱
することが好ましいが、基体の走行速度が遅いときは、
基体は反応炉内を通過中に十分加熱されるのであえてす
る必要がない、しかし基体の走行速度が速いときは、反
応炉手前に予熱炉を配置して予備加熱を行うとよい、こ
の際の温度はプラズマ処理温度以下とすることが好まし
く、それはプラズマ加熱部内で超電導体微細粉が基体に
凝集付着するのは基体温度が、プラズマ加熱部より低い
ためと考えられるからである。なお超電導体微細粉の基
体への密着性および付着量は、基体の予備加熱温度によ
って変化する０発明者等の実験結果によると、基体の好
ましい予備加熱温度はプラズマ処理温度以下６００″Ｃ
の範囲である。反応炉を出て冷却した超電導体微細粉付
着基体を加熱炉を通して熱処理することにより超電導特
性が最高に向上される場合がある。即ち、プラズマ加熱
部の高温域で反応生成した超電導体は、高温での平衡ま
たは準平面状態にあり、Ｏｔなどの組成や結晶＆１ｌｌ
ｌは、必ずしも最適な状態にはなく、この調整がこの加
熱炉による熱処理においてなされる。
することが好ましいが、基体の走行速度が遅いときは、
基体は反応炉内を通過中に十分加熱されるのであえてす
る必要がない、しかし基体の走行速度が速いときは、反
応炉手前に予熱炉を配置して予備加熱を行うとよい、こ
の際の温度はプラズマ処理温度以下とすることが好まし
く、それはプラズマ加熱部内で超電導体微細粉が基体に
凝集付着するのは基体温度が、プラズマ加熱部より低い
ためと考えられるからである。なお超電導体微細粉の基
体への密着性および付着量は、基体の予備加熱温度によ
って変化する０発明者等の実験結果によると、基体の好
ましい予備加熱温度はプラズマ処理温度以下６００″Ｃ
の範囲である。反応炉を出て冷却した超電導体微細粉付
着基体を加熱炉を通して熱処理することにより超電導特
性が最高に向上される場合がある。即ち、プラズマ加熱
部の高温域で反応生成した超電導体は、高温での平衡ま
たは準平面状態にあり、Ｏｔなどの組成や結晶＆１ｌｌ
ｌは、必ずしも最適な状態にはなく、この調整がこの加
熱炉による熱処理においてなされる。
この加熱炉は、プラズマ加熱部より低温に保持され、酸
化、還元などの雰囲気がとれるよう設計される。
化、還元などの雰囲気がとれるよう設計される。
また、反応炉の出口直後に冷却室を配置して、ここで超
電導体が付着した基体を冷却してやると、超電導体の結
晶粗大化ならびに超電導体と基体間の有害反応を抑止し
高純度の緻密微細な組織となし得るので有効である。な
お、この際の冷却用の冷媒には空気、不活性ガス、水、
有機溶媒などが適用できる。
電導体が付着した基体を冷却してやると、超電導体の結
晶粗大化ならびに超電導体と基体間の有害反応を抑止し
高純度の緻密微細な組織となし得るので有効である。な
お、この際の冷却用の冷媒には空気、不活性ガス、水、
有機溶媒などが適用できる。
本発明においては、反応炉をでたあと、超電導体が付着
した基体を、冷却室と加熱炉に通すことによって、優れ
た超電導特性の線材が安定して製造される。
した基体を、冷却室と加熱炉に通すことによって、優れ
た超電導特性の線材が安定して製造される。
更に本発明の利点を述べると、通常のＣＶＤ法では、ガ
ス状の原料を個別に供給して反応させるので、多成分系
の超電導体を製造する場合、多くの反応の組み合わせが
可能となり、目的とする超電導体以外の物質が生成し包
含されるので、得られる超電導体の超電導特性が低下し
がちである。
ス状の原料を個別に供給して反応させるので、多成分系
の超電導体を製造する場合、多くの反応の組み合わせが
可能となり、目的とする超電導体以外の物質が生成し包
含されるので、得られる超電導体の超電導特性が低下し
がちである。
これに対し本発明法によれば予め原料を所定の割合に配
合しておくので、目的とする以外の反応は大巾に抑制さ
れる。またこの種の多成分系の超電導体は、電気的特性
に結晶異方性をもつものであるが本発明の一連のプロセ
スは、この点も考慮してなされている。
合しておくので、目的とする以外の反応は大巾に抑制さ
れる。またこの種の多成分系の超電導体は、電気的特性
に結晶異方性をもつものであるが本発明の一連のプロセ
スは、この点も考慮してなされている。
更に、本発明方法は原料液供給ノズルを複数にし、プラ
ズマトーチも複数にしてやれば多数本の基体を同時に処
理できる。
ズマトーチも複数にしてやれば多数本の基体を同時に処
理できる。
以上基体上に超電導体微細粉の反応生成、付着、冷却、
熱処理の工程を各−回づつ行うことで説明してきたが、
かかる操作を複数回繰り返してやって厚膜化することが
可能である。また基体上に予め超電導体との反応を抑え
るバッファー層を設けること、超電導体の保護、安定化
を目的に表面層に非超電導物質を被覆することは、得ら
れる超電導体の超電導特性を向上させる点で有効である
。
熱処理の工程を各−回づつ行うことで説明してきたが、
かかる操作を複数回繰り返してやって厚膜化することが
可能である。また基体上に予め超電導体との反応を抑え
るバッファー層を設けること、超電導体の保護、安定化
を目的に表面層に非超電導物質を被覆することは、得ら
れる超電導体の超電導特性を向上させる点で有効である
。
以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系のセラミックス超電導線材を第１
図に示した装置を用いて製造した。基体には、Ｙ２Ｏ，
とＺｒＯ，の混合酸化物を２μ被覆した５０μφのカー
ボンファイバを用いた。原料液には、Ｙ、 Ｃｌ ｓ
、Ｂ ａ ＣＩ ｚ 、 Ｃｕ ＣＩ ｚがそれぞれモ
ル比でｌ：２：３の割合で配合された原料を８．５％溶
解した水溶液を用いた。
図に示した装置を用いて製造した。基体には、Ｙ２Ｏ，
とＺｒＯ，の混合酸化物を２μ被覆した５０μφのカー
ボンファイバを用いた。原料液には、Ｙ、 Ｃｌ ｓ
、Ｂ ａ ＣＩ ｚ 、 Ｃｕ ＣＩ ｚがそれぞれモ
ル比でｌ：２：３の割合で配合された原料を８．５％溶
解した水溶液を用いた。
プラズマには、０□ガスプラズマを用い、反応炉３内に
プラズマトーチ９と原料混合液を供給するノズル４をそ
れぞれ左右に上下５段連設して、プラズマ加熱部とした
。上記構成の装置にて基体を１００本同時に走行させ、
これを反応炉手前で５００°Ｃに予熱したのち反応炉３
内を通過させた。
プラズマトーチ９と原料混合液を供給するノズル４をそ
れぞれ左右に上下５段連設して、プラズマ加熱部とした
。上記構成の装置にて基体を１００本同時に走行させ、
これを反応炉手前で５００°Ｃに予熱したのち反応炉３
内を通過させた。
基体のプラズマ加熱部の通過時間は４５秒で、反応炉出
口の基体温度は、約４８０°Ｃであった０次いでこの超
電導体が付着した基体を冷却室で水冷したあと加熱炉で
０□気流中７５０℃５分の熱処理を施し超電導線を得た
。
口の基体温度は、約４８０°Ｃであった０次いでこの超
電導体が付着した基体を冷却室で水冷したあと加熱炉で
０□気流中７５０℃５分の熱処理を施し超電導線を得た
。
実施例−２
実施例−１において、反応室をでたあとの冷却を行わな
かった外は同一操作で超電導線を得た。
かった外は同一操作で超電導線を得た。
実施例−３
実施例−１において、冷却室をでたあとの熱処理を行わ
なかった外は同一操作で超電導線を得た。
なかった外は同一操作で超電導線を得た。
比較例
比較のため下記の従来方法によりサンプルを製造した。
比較例−１
Ｙ Ｂ ａ ｔ Ｃｕ ３０１の酸化物超電導体をター
ゲットとしてマグネトロンスパッタ装置を用いて、実施
例と同じ基体上に１時間スパッタリングを行って超電導
線を得た。なお基体温度は６００℃、真空度は０．１Ｔ
ｏｒｒとした。
ゲットとしてマグネトロンスパッタ装置を用いて、実施
例と同じ基体上に１時間スパッタリングを行って超電導
線を得た。なお基体温度は６００℃、真空度は０．１Ｔ
ｏｒｒとした。
以上実施例１〜３および比較例にて得た４種の超電導線
について、臨界温度（Ｔｃ）と臨界電流密度（Ｊｃ）を
測定した。結果は、超電導体の付着厚さを併記して第１
表に示した。
について、臨界温度（Ｔｃ）と臨界電流密度（Ｊｃ）を
測定した。結果は、超電導体の付着厚さを併記して第１
表に示した。
第 １ 表
第１表より明らかなように本発明方法品（実施例１〜３
）は、比較方法品（比較例−１）に較べてＴｃ５Ｊｃが
高く、特に反応炉をでたあと冷却および熱処理を施した
もの（実施例−１）は、Ｊ。
）は、比較方法品（比較例−１）に較べてＴｃ５Ｊｃが
高く、特に反応炉をでたあと冷却および熱処理を施した
もの（実施例−１）は、Ｊ。
が最高の値を示している。
また本発明の超電導体の付着速度は、比較例に示した従
来法に較べて３００倍以上であり、且つ本発明は多数本
を同時処理できるので掻めて生産性の高いものである。
来法に較べて３００倍以上であり、且つ本発明は多数本
を同時処理できるので掻めて生産性の高いものである。
以上述べたように、本発明によればＴｃ、Ｊ。
などの特性に優れたセラミックス超電導線材を漬産でき
るので、工業上顕著な効果を奏する。
るので、工業上顕著な効果を奏する。
第１図は、本発明を実施する装置の一例を示す概念図で
ある。 １・・・基体、 ２・・・アンコイラ−１３・・・反応
炉、４・・・ノズル、 ５・・・プラズマ、 ６・・・
冷却室、７・・・加熱炉、 ８・・・リコイラー、 ９
・・・プラズマトーチ。
ある。 １・・・基体、 ２・・・アンコイラ−１３・・・反応
炉、４・・・ノズル、 ５・・・プラズマ、 ６・・・
冷却室、７・・・加熱炉、 ８・・・リコイラー、 ９
・・・プラズマトーチ。
Claims (4)
- （１）超電導体の構成元素が溶解した原料液を、プラズ
マにより加熱分解して超電導体微細粉を反応生成せしめ
、この超電導体微細粉を走行する所望数の基体上に凝集
付着させたのちこれを冷却し、次いで熱処理を施すこと
を特徴とするセラミックス超電導線材の製造方法。 - （２）プラズマが放電ガスに酸素ガスを用いたものであ
り製造される超電導体が酸化物系超電導体であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセラミックス超
電導線材の製造方法。 - （３）原料液が複数のノズルから供給され、これを複数
のプラズマトーチによりプラズマ加熱分解して、超電導
体微細粉を反応生成せしめ、この超電導体微細粉が複数
の基体上に凝集付着されていることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載のセラミックス超電導線材の製造方
法。 - （４）基体がプラズマ温度より低い温度に予熱されて供
給されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のセラミックス超電導線材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62158027A JPS642219A (en) | 1987-06-25 | 1987-06-25 | Manufacture of ceramic superconductive wire material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62158027A JPS642219A (en) | 1987-06-25 | 1987-06-25 | Manufacture of ceramic superconductive wire material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH012219A true JPH012219A (ja) | 1989-01-06 |
| JPS642219A JPS642219A (en) | 1989-01-06 |
Family
ID=15662673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62158027A Pending JPS642219A (en) | 1987-06-25 | 1987-06-25 | Manufacture of ceramic superconductive wire material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS642219A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01200518A (ja) * | 1988-02-04 | 1989-08-11 | Fujikura Ltd | 酸化物系超電導線材の製造方法 |
| JPH0288408A (ja) * | 1988-05-31 | 1990-03-28 | Mitsubishi Metal Corp | 超電導セラミックス膜の製造法 |
-
1987
- 1987-06-25 JP JP62158027A patent/JPS642219A/ja active Pending
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