JPH01246716A - Oxide superconductive wire - Google Patents

Oxide superconductive wire

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JPH01246716A
JPH01246716A JP63073926A JP7392688A JPH01246716A JP H01246716 A JPH01246716 A JP H01246716A JP 63073926 A JP63073926 A JP 63073926A JP 7392688 A JP7392688 A JP 7392688A JP H01246716 A JPH01246716 A JP H01246716A
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JP
Japan
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oxide
oxide superconducting
powder
wire
diameter
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Application number
JP63073926A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsukasa Kono
河野 宰
Yoshimitsu Ikeno
池野 義光
Masaru Sugimoto
優 杉本
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Publication date
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
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Publication of JPH01246716A publication Critical patent/JPH01246716A/en
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • 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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、超電導マグネットの巻線用あるいは電力輸送
線用などとして開発が進められている酸化物超電導線に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Field of Industrial Application" The present invention relates to oxide superconducting wires that are being developed for use in windings of superconducting magnets, power transmission lines, and the like.

「従来の技術」 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超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。
"Prior Art" Recently, various oxide-based superconductors have been discovered whose critical temperature for transitioning from a normal conducting state to a superconducting state exceeds the temperature of liquid nitrogen.

そして従来、この種の酸化物超電導体を具備する酸化物
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
体に同相反応を生じさせて酸化物超電導体を生成させる
方法が知られている。
Conventionally, as an example of a method for producing an oxide superconducting wire comprising this type of oxide superconductor, a plurality of raw material powders containing elements constituting the oxide superconductor are prepared, and this mixed powder is calcined. At the same time, the calcined powder is filled into a metal tube and subjected to diameter reduction processing, and after the diameter reduction processing, heat treatment is performed in an oxygen atmosphere to cause an in-phase reaction in the compacted powder inside. Methods of producing oxide superconductors are known.

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら面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が生成されているので、
生成された酸化物超電導体の内部には粉末粒子の界面が
形成する多数の粒界が存在し、粒界には微細な空孔や欠
陥が存在している欠点がある。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、
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
、臨界電流密度を高くすることが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ために、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。
``Problems to be Solved by the Invention'' However, in the case of oxide superconducting wires manufactured by the conventional method mentioned above, oxide superconductors are produced by causing a solid phase reaction in a compact obtained by compacting powder. is generated, so
Inside the produced oxide superconductor, there are many grain boundaries formed by the interfaces of powder particles, and the grain boundaries have the disadvantage of having fine pores and defects. That is, such an oxide superconductor has a structure in which a large number of powder particles are bonded together,
Due to the structure in which current flows through the contact portions of the powder particles, there was a problem in that the critical current density could not be increased. In addition, the conventional oxide superconductors have the disadvantage of low mechanical strength due to the formation of fine pores in the grain boundaries, and cracks occur when coil processing is performed to manufacture superconducting magnets. There was an easy problem.

ところで、最近の研究から判明したことであるが、前述
の酸化物超電導線においては、全体の臨界電流密度は低
いものの、酸化物超電導体の内部において1つ1つの粒
子の内部を流れる超電導電流は極めて高く、粒子の内部
では、酸化物超電導線の示す臨界電流の100〜100
0倍らの電流が流れていることが観察されている。
By the way, recent research has revealed that in the oxide superconducting wire mentioned above, although the overall critical current density is low, the superconducting current flowing inside each particle inside the oxide superconductor is The critical current inside the particle is 100 to 100 times higher than that of the oxide superconducting wire.
It has been observed that a current of 0x is flowing.

本発明は、前記した最近の研究成果を背景とする着想を
基に、前記課題を解決するためになされたもので、臨界
電流密度が高く、機械強度も高い高特性の酸化物超電導
線を提供することを目的とする。
The present invention was made to solve the above-mentioned problems based on ideas based on the recent research results described above, and provides a high-performance oxide superconducting wire with high critical current density and high mechanical strength. The purpose is to

[課題を解決するための手段J 本発明は、酸化物超電導体の焼結体からなる芯部と、こ
の芯部の内部に複合された補強芯材と、前記芯部を被覆
して設けられた酸化物超電導体の凝固体からなる被覆部
とを具備することを課題解決の手段とした。
[Means for Solving the Problems J] The present invention provides a core made of a sintered body of an oxide superconductor, a reinforcing core material composited inside the core, and a reinforcing core material covering the core. A means for solving the problem is to provide a covering portion made of a solidified body of an oxide superconductor.

「作用J 酸化物超電導体の凝固体は焼結体に比較して空孔がなく
粒界もないために高い臨界電流密度を発揮する。また、
空孔がない凝固体は焼結体に比較して機械強度も高いと
ともに、芯部には補強芯材が複合されているために機械
強度が向上する。
"Effect J: Compared to sintered bodies, solidified bodies of oxide superconductors have no pores and no grain boundaries, so they exhibit a high critical current density.
A solidified body without pores has higher mechanical strength than a sintered body, and the mechanical strength is improved because a reinforcing core material is composited in the core.

以下に本発明を更に詳細に説明する。The present invention will be explained in more detail below.

第1図は、本発明の酸化物超電導線の一例を示すもので
、第1図に示す酸化物超電導線Aは、酸化物超電導体の
焼結体からなる芯部Iと、この芯部Iの内部に複合され
た補強芯材2と、前記芯部1を囲む酸化物超電導体の凝
固体からなる被覆層3とから構成されている。
FIG. 1 shows an example of the oxide superconducting wire of the present invention. The oxide superconducting wire A shown in FIG. It consists of a reinforcing core material 2 composited inside the core 1, and a coating layer 3 made of a solidified body of oxide superconductor surrounding the core 1.

第1図に示す酸化物超電導線Aを製造するには、まず、
出発物を調製する。この出発物としては、酸化物超電導
体の粉末、酸化物超電導体を構成する元素を含む材料あ
るいはこれらの混合物が用いられる。
To manufacture the oxide superconducting wire A shown in FIG.
Prepare starting materials. As the starting material, an oxide superconductor powder, a material containing elements constituting the oxide superconductor, or a mixture thereof is used.

前記の酸化物超電導体としては、A −B −C−D系
(ただしAはY、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Pm
、Sm。
The above-mentioned oxide superconductors include A-B-C-D system (where A is Y, Sc, La, Ce, Pr, Nd, Pm
, Sm.

Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、L
uなどの周期律表1[[a族元素、あるいは、Biなど
の周期律表vb族元素、あるいは、TIなどの周期律表
mb族元素の内、1種以上を示し、Bは、Sr、Ba、
Ca。
Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, L
1 of the periodic table such as u, [[[[indicates one or more elements of group A of the periodic table, elements of group VB of the periodic table such as Bi, or elements of group MB of the periodic table such as TI, B is Sr, Ba,
Ca.

Be、Mg、Raなどの周期律表Ua族元素の内、1種
以上を示し、CはCu、Ag、Auなどの周期律表rb
族元素とNbの内、GuあるいはCuを含む2種以上を
示し、Dは0あるいはOとAIを示す。)のものが用い
られる。
Indicates one or more elements from group Ua of the periodic table such as Be, Mg, Ra, etc., and C represents rb of the periodic table such as Cu, Ag, and Au.
It represents two or more of group elements and Nb including Gu or Cu, and D represents 0 or O and AI. ) are used.

また、酸化物超電導体を構成する元素を含む材料として
は、周期律表Ua族元素を含む粉末と、周期律表1a族
元素または周期律表vb族元素あるいはllIb族元素
を含む粉末と、AIなどの周期律表mb族元素を含む粉
末と、酸化銅粉末などからなる混合粉末あるいはこの混
合粉末を仮焼した粉末、または、前記混合粉末と仮焼粉
末の混合粉末などが用いられる。ここで用いられる周期
律表111a族元素を含む粉末としては、Be、、S 
r、Mg、Ba、Raの各元素の炭酸塩粉末、酸化物粉
末、塩化物粉末、硫化物粉末、フッ化物粉末などの化合
物粉末あるいは合金粉末などである。また、周期律表m
a族元素を含む粉末としては、Sc、Y、La、Ce、
Pr。
In addition, materials containing elements constituting the oxide superconductor include powders containing elements of group Ua of the periodic table, powders containing elements of group 1a of the periodic table, elements of group Vb of the periodic table, or elements of group llIb of the periodic table, and powders containing elements of group IIb of the periodic table, A mixed powder consisting of a powder containing an MB group element of the periodic table such as copper oxide powder, a calcined powder of this mixed powder, a mixed powder of the above mixed powder and calcined powder, etc. are used. The powders containing Group 111a elements of the periodic table used here include Be, S
These include compound powders or alloy powders such as carbonate powders, oxide powders, chloride powders, sulfide powders, and fluoride powders of each element of r, Mg, Ba, and Ra. Also, the periodic table m
Examples of powders containing group a elements include Sc, Y, La, Ce,
Pr.

Nd、Pm、S m、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、
Er、Tm、Yb。
Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho,
Er, Tm, Yb.

Luの各元素の酸化物粉末、炭酸塩粉末、塩化物粉末、
硫化物粉末、フッ化物粉末等の化合物粉末あるいは合金
粉末などが用いられ、周期律表vb族元素を含む粉末と
しては、Biなどの元素の化合物粉末あるいは合金粉末
であり、llIb族元素を含む粉末としては、TIなど
の元素の化合物粉末あるいは合金粉末である。更に、前
記酸化銅粉末としては、CuO,CutO,Cu30t
、Cuh03などの粉末が用いられる。
Oxide powder, carbonate powder, chloride powder of each element of Lu,
Compound powders or alloy powders such as sulfide powders and fluoride powders are used, and powders containing group Vb elements of the periodic table include compound powders or alloy powders of elements such as Bi, and powders containing group llIb elements. Examples include compound powder or alloy powder of elements such as TI. Further, as the copper oxide powder, CuO, CutO, Cu30t
, Cuh03 and other powders are used.

ところで前記混合粉末を調製するには、通常、前述の粉
末法が用いられるが、この方法に限定されるらのではな
く、各元素を塩として共沈させ、その沈澱物を乾燥させ
て混合粉末を得る共沈法を適用することも自由である。
By the way, to prepare the mixed powder, the above-mentioned powder method is usually used, but the method is not limited to this method. Each element is co-precipitated as a salt, and the precipitate is dried to prepare the mixed powder. It is also free to apply the coprecipitation method to obtain .

また、前記必要な元素の化合物を所定の比率で混合して
混合液とし、この混合液に酸を加えてゾル状にするとと
もに、このゾル状の物質を加熱してゲル化し、このゲル
を更に加熱して固相とした上で粉砕して混合粉末を得る
ゾルゲル法を適用しても良い。
In addition, compounds of the necessary elements are mixed in a predetermined ratio to form a mixed solution, acid is added to this mixed solution to form a sol, this sol-like substance is heated to gel, and this gel is further A sol-gel method may be applied in which the mixture is heated to form a solid phase and then pulverized to obtain a mixed powder.

次に前記混合粉末を750〜950℃で、3〜50時間
、加熱して仮焼する。仮焼処理が終了したならば、仮焼
物を更に粉砕して粒径を揃えて混合し、ラバープレス法
などのプレス法により圧粉する。なお、このプレスの際
に、粉末の内部に、銀などの非酸化性の金属材料からな
る補強芯材2を複数本(図面では4本)、相互に離間さ
せて整列状態で挿入しておく。これによって第2図に断
面構造を示す棒状の成形体4を得ることができる。
Next, the mixed powder is heated and calcined at 750 to 950°C for 3 to 50 hours. After the calcining process is completed, the calcined product is further crushed to have a uniform particle size, mixed, and compacted by a pressing method such as a rubber press method. In addition, during this pressing, a plurality of reinforcing core materials 2 (four in the drawing) made of a non-oxidizing metal material such as silver are inserted into the powder in an aligned manner and spaced apart from each other. . As a result, a rod-shaped molded body 4 whose cross-sectional structure is shown in FIG. 2 can be obtained.

成形体4の内部に複合する補強芯材2は、後に行う熱処
理を行った場合に、成形体4から酸素を奪わないような
非酸化性の材料であって、しかも、補強効果を奏するよ
うに金属材料から構成することが好ましい。
The reinforcing core material 2 compounded inside the molded body 4 is a non-oxidizing material that does not deprive the molded body 4 of oxygen when heat treatment is performed later, and is also made of a material that has a reinforcing effect. Preferably, it is made of a metal material.

なお、ここで行う粉砕物の圧粉法は、前述の方法に限る
ものではなく、前記粉砕物を所望の圧密度の圧粉成形体
に加圧成形できる方法であれば、いかなる方法でも使用
可能である。なお、仮焼処理と粉砕処理と圧粉処理など
からなる一連の工程を1回以上繰り返し行っても差し支
えない。前記仮焼処理は、混合粉末中に炭酸塩や炭素な
どの不純物が含まれている場合に、これらを分解除去す
る処理である。
Note that the method for compacting the pulverized material here is not limited to the method described above, and any method can be used as long as the pulverized material can be pressure-molded into a powder compact with a desired degree of compaction. It is. Note that a series of steps including calcination treatment, pulverization treatment, compaction treatment, etc. may be repeated one or more times. The calcination treatment is a treatment for decomposing and removing impurities such as carbonate and carbon, if they are contained in the mixed powder.

次いで前記成形体4を酸素存在雰囲気中において800
〜950℃で6〜50時間加熱するとともに加熱後に徐
冷または急冷する中間焼結処理を行って棒状の中間焼結
体を得る。なお、この中間焼結処理において、Y −B
 a−Cu−0系の酸化物超電導体を製造する場合は、
800〜950℃に加熱後に徐冷する処理が好ましい。
Next, the molded body 4 was heated for 800 minutes in an atmosphere containing oxygen.
A rod-shaped intermediate sintered body is obtained by heating at ~950° C. for 6 to 50 hours and performing an intermediate sintering process of slow cooling or rapid cooling after heating. In addition, in this intermediate sintering process, Y-B
When manufacturing an a-Cu-0 based oxide superconductor,
A treatment of heating to 800 to 950°C and then slowly cooling is preferred.

また、B i−S r−Ca−Cu−0系の酸化物系超
電導線を製造する場合は、890℃で20分間加熱した
後に、880℃で9時間加熱するなどのように2段階で
熱処理を行っても差し支えなく、加熱処理後に急冷する
ことが好ましい。また、T I−c a−B a−Cu
−0系の場合は、880℃で12時間熱処理することが
望ましい。
In addition, when producing B i-S r-Ca-Cu-0 based oxide superconducting wire, heat treatment is performed in two steps, such as heating at 890°C for 20 minutes and then heating at 880°C for 9 hours. It is preferable to rapidly cool the mixture after the heat treatment. Also, T I-c a-B a-Cu
In the case of -0 series, it is desirable to perform heat treatment at 880°C for 12 hours.

次に前述のように製造された中間焼結体を第3図に示す
金属製の管体5に挿入して複合体6を作成する。前記管
体5は、Cu、Ag1Alあるいはこれらの合金、また
はステンレスなどの金属材料から形成されている。なお
、管体5の構成材料は成形体4から酸素を奪わないよう
な非酸化性の材料で、好ましくは酸素を良好に透過させ
る材料を選択する必要がある。従って貴金属あるいは貴
金属を含有する合金などを用いることが好ましい゛が、
管体の内周面に非酸化性の材料からなる被覆層を形成し
たものでも差し支えない。
Next, the intermediate sintered body produced as described above is inserted into a metal tube 5 shown in FIG. 3 to create a composite body 6. The tube body 5 is made of a metal material such as Cu, Ag1Al or an alloy thereof, or stainless steel. Note that the constituent material of the tube body 5 needs to be selected from a non-oxidizing material that does not take away oxygen from the molded body 4, and preferably a material that allows oxygen to permeate well. Therefore, it is preferable to use precious metals or alloys containing precious metals.
A coating layer made of a non-oxidizing material may be formed on the inner peripheral surface of the tube.

次に第4図に示すロータリースウェージング装置Bによ
って前記複合体6に縮径加工を施す。このロータリース
ウエージング装置Bは、図示略の駆動装置によって移動
自在に設けられた複数のダイス■0を備えてなるもので
ある。これらダイスIOは、棒状の複合体6をその長さ
方向に移動させる際の移動空間の周囲に、この移動空間
を囲むように設けられたもので、前記移動空間と直角な
方向(第1図に示す矢印a方向)に移動自在に、か′つ
、移動空間の周回り(第1図に示す矢印す方向)に回転
自在に保持されている。また、各ダイスIOの内面には
、前記複合体6を縮径加工するためのテーパ面10aが
形成されていて、各ダイスlOのテーパ面10aで囲む
間隙が先窄まり状となるようになっている。
Next, the composite body 6 is subjected to a diameter reduction process using a rotary swaging device B shown in FIG. This rotary swaging device B is provided with a plurality of dice 0 that are movably provided by a drive device (not shown). These dice IO are provided around a movement space when the rod-shaped composite body 6 is moved in its length direction, so as to surround this movement space, and are arranged in a direction perpendicular to the movement space (see Fig. 1). It is held movably in the direction of arrow a shown in FIG. 1) and rotatably around the movement space (in the direction of arrow a shown in FIG. 1). Further, a tapered surface 10a for reducing the diameter of the composite body 6 is formed on the inner surface of each die IO, so that the gap surrounded by the tapered surface 10a of each die IO becomes tapered. ing.

前記複合体6を縮径するには、前記ロータリースウェー
ジング装置Bを作動させるとともに、第4図に示すよう
に複合体6の一端をダイス10・・・の間の間隙に押し
込む。ここで前記ダイス10・・・は第4図の矢印a方
向に所定間隔往復移動しつつ回転しているために、複合
体6は一端側から順次鍛造しつつ縮径されて第4図に示
す線径まで縮径され、複合圧密体!3が得られる。この
縮径加工においては、回転しつつ往復運動する複数のダ
イスlOによって複合体6を鍛造しつつ縮径するために
、縮径加工中の複合体6に断線を起こすことなく大きな
加工率で縮径加工することができる。
To reduce the diameter of the composite 6, the rotary swaging device B is operated and one end of the composite 6 is pushed into the gap between the dies 10, as shown in FIG. Here, since the dies 10 are rotating while reciprocating at a predetermined interval in the direction of arrow a in FIG. 4, the composite body 6 is sequentially forged from one end side and reduced in diameter as shown in FIG. The diameter is reduced to the wire diameter and it becomes a composite compacted body! 3 is obtained. In this diameter reduction process, the diameter is reduced while forging the composite body 6 using a plurality of rotating and reciprocating dies 1O, so that the composite body 6 is reduced in diameter at a high processing rate without causing any breakage. Diameter processing is possible.

なお、この例では複合体6の縮径加工にロータリースウ
エージング装置Bを用いたが、縮径加工を行う場合、第
4図に示すロータリースウェージング装置Bを用いるこ
となく、その他の公知の鍛造装置、縮径装置などを用い
ても差し支えない。
In this example, the rotary swaging device B was used to reduce the diameter of the composite 6, but when performing the diameter reduction, other known forging methods could be used instead of using the rotary swaging device B shown in FIG. There is no problem in using a device, diameter reduction device, etc.

第4図に示すロータリースウェージング装置Bにより縮
径加工を行って複合圧密体13を所望の線径まで縮径し
たならば、縮径後の複合圧密体I3に以下に説明するシ
ースの除去処理と最終焼結処理を施して酸化物超電導導
体を製造する。
After the composite compacted body 13 is reduced in diameter to a desired wire diameter by the rotary swaging device B shown in FIG. and a final sintering process to produce an oxide superconductor.

即ち、前記複合圧密体I3から外側の金属シース材とな
っている管体部分を除去し、これにより内部の圧密体I
4を露出させる。ここでの金属シース材の除去には、例
えば硝酸などの酸、あるいは、苛性ソーダなどのアルカ
リの水溶液などの処理液中に複合圧密体13を浸漬させ
、金属シース材のみを上記処理液中に溶解させる化学的
な方法などが用いられる。
That is, the tubular portion serving as the outer metal sheath material is removed from the composite compacted body I3, thereby removing the inner compacted body I3.
Expose 4. To remove the metal sheath material, the composite compacted body 13 is immersed in a treatment liquid such as an acid such as nitric acid or an alkali aqueous solution such as caustic soda, and only the metal sheath material is dissolved in the treatment liquid. chemical methods are used.

なお、前記金属シー°ス材を除去する方法として、機械
切削加工あるいは線材全体を高周波誘導加熱炉に通し、
金属シースのみを選択的に加熱溶融させて除去する手段
などを用いることも可能である。
In addition, as a method for removing the metal sheath material, mechanical cutting or passing the entire wire through a high frequency induction heating furnace,
It is also possible to use a method of selectively heating and melting only the metal sheath to remove it.

次いで、このようにして露出せしめられた圧密体I4に
対して熱処理を施して焼結体を得る。この熱処理は酸素
雰囲気中において800〜950℃で、0.1〜50時
間程時間熱した後に、徐冷あるいは急冷することによっ
て行う。この際の熱処理条件は、先に説明した中間熱処
理時と同様に、Y −B a−Cu−0系などの超電導
体を用いる場合とB i−S t−Ca−Cu−0系な
どの超電導体を用いる場合のそれぞれ合わせた条件に設
定し、前述した中間熱処理条件と同等の条件で行うこと
が好ましい。
Next, the thus exposed compacted body I4 is subjected to heat treatment to obtain a sintered body. This heat treatment is performed by heating at 800 to 950° C. for about 0.1 to 50 hours in an oxygen atmosphere, and then cooling slowly or rapidly. The heat treatment conditions at this time are the same as those for the intermediate heat treatment described above. It is preferable to set the conditions to suit each case where the heat treatment is performed, and to perform the heat treatment under conditions equivalent to those of the above-mentioned intermediate heat treatment.

このような熱処理により、上記圧密体!4中の各構成元
素どうしが互いに十分に固相反応を起こすとともに、圧
密体14の表面が露出せしめられていることから、圧密
体I4の表面全体からその内部に酸素が効率よく拡散さ
れて焼結体からなる酸化物超電導導体I5が得られる。
Through such heat treatment, the above-mentioned compacted body! Since the constituent elements in I4 fully undergo a solid phase reaction with each other, and the surface of the compacted body I4 is exposed, oxygen is efficiently diffused from the entire surface of the compacted body I4 into its interior, resulting in sintering. An oxide superconducting conductor I5 consisting of solids is obtained.

この酸化物超電導導体15は、縮径加工時の鍛造加工に
よって十分に圧密された後に焼結されているので、臨界
電流密度として、I O’〜l O’A/ca+’程度
を示す。
Since this oxide superconducting conductor 15 is sintered after being sufficiently consolidated by forging during diameter reduction processing, it exhibits a critical current density of about I O' to l O'A/ca+'.

更にこの例では、前述の酸化物超電導導体15に以下に
説明する処理を行って第1図に示す酸化物超電導線Aを
製造する。
Furthermore, in this example, the above-mentioned oxide superconducting conductor 15 is subjected to the treatment described below to produce the oxide superconducting wire A shown in FIG. 1.

まず、前記酸化物超電導導体15を高周波誘導溶解装置
に導いて酸化物超電導導体I5の外周側を所要の厚さに
わたり溶解した後に冷却して凝固させる。なお、この凝
固の際に酸素イオンビームを照射して酸化物超電導体中
の酸素濃度を上げることを行っても良い。
First, the oxide superconducting conductor 15 is introduced into a high frequency induction melting device to melt the outer peripheral side of the oxide superconducting conductor I5 to a required thickness, and then is cooled and solidified. Note that during this solidification, oxygen ion beam irradiation may be performed to increase the oxygen concentration in the oxide superconductor.

この溶解と凝固を行うには例えば、第5図に示す高周波
誘導溶解装置Cを用いる。
To perform this melting and solidification, for example, a high frequency induction melting apparatus C shown in FIG. 5 is used.

第5図に示す装置は、耐熱パイレックスガラス、石英ガ
ラスなどからなる内径10〜20IIII11程度の耐
熱管20と、この耐熱管20の外周に配置された高周波
コイル2Iと、耐熱管20の外面に固着されて耐熱管2
0の内部側に連通ずるガス供給管22とを具備して構成
されている。前記高周波コイル21は、図示路の電源に
より数kHz〜数百kHz程度の高周波電流が印加され
てlkW〜100kW程度の出力が得られるものである
。また、耐熱管20の終端部の後方には酸素イオンの照
射装置30・・・が配置されている。これらの照射装置
30は、耐熱管20を通過させた酸化物超電導導体I5
の外周を囲むように配置されたものである。
The device shown in FIG. 5 consists of a heat-resistant tube 20 made of heat-resistant Pyrex glass, quartz glass, etc. and having an inner diameter of about 10 to 20III11, a high-frequency coil 2I placed around the outer circumference of the heat-resistant tube 20, and a high-frequency coil 2I fixed to the outer surface of the heat-resistant tube 20. heat resistant tube 2
0 and a gas supply pipe 22 that communicates with the inside of the tank. The high frequency coil 21 is capable of obtaining an output of about 1 kW to 100 kW by applying a high frequency current of about several kHz to several hundred kHz from a power source as shown in the diagram. Furthermore, an oxygen ion irradiation device 30 is disposed behind the terminal end of the heat-resistant tube 20. These irradiation devices 30 are used to irradiate the oxide superconducting conductor I5 passed through the heat-resistant tube 20.
It is arranged so as to surround the outer periphery of.

照射装置30は、内部に酸素イオンの発生源を備えてな
るもので、イオン状あるいは分子状あるいは原子状の酸
素を照射できる構成のものである。
The irradiation device 30 includes an oxygen ion generation source therein, and is configured to irradiate ionic, molecular, or atomic oxygen.

なお、照射装置30として、不活性ガスなどのキャリア
ガスとともに酸素イオンを照射できる構成のものを使用
することができるのは勿論である。
Note that, of course, as the irradiation device 30, one having a configuration that can irradiate oxygen ions together with a carrier gas such as an inert gas can be used.

前記酸化物超電導導体15を前記耐熱情20に所定の線
速で送り込むとともに、高周波コイル2Iに通電するこ
とによって酸化物超電導導体15を加熱する。なお、酸
化物超電導導体I5を耐熱管20に通す場合は、酸化物
超電導導体15の外周面側が所定の厚さのみ溶解される
ように、通過速度と高周波コイル2Iの出力を調節する
The oxide superconducting conductor 15 is fed into the heat-resistant core 20 at a predetermined linear velocity, and the high-frequency coil 2I is energized to heat the oxide superconducting conductor 15. Note that when passing the oxide superconducting conductor I5 through the heat-resistant tube 20, the passing speed and the output of the high-frequency coil 2I are adjusted so that only a predetermined thickness of the outer peripheral surface of the oxide superconducting conductor 15 is melted.

酸化物超電導導体!5の外周側を溶解した後に酸化物超
電導導体!5を耐熱管20から引き出すと、溶解した部
分は冷却されて凝固する。この処理によって酸化物超電
導導体I5の外周側に酸化物超電導体の凝固体からなる
被覆層2を形成することができ、酸化物超電導体の凝固
体からなる被覆層2と酸化物超電導体の焼結体からなる
芯部1とを具備してなる第1図に示す酸化物超電導線A
を得ることができる。また、酸化物超電導導体夏5を耐
熱管20から引き出して冷却する場合、酸素イオン照射
装置30・・・を作動させてその全周に酸素イオンを照
射しながら冷却することができる。
Oxide superconductor! Oxide superconducting conductor after melting the outer circumferential side of 5! 5 is pulled out from the heat-resistant tube 20, the melted portion is cooled and solidified. By this treatment, the coating layer 2 made of the solidified body of the oxide superconductor can be formed on the outer peripheral side of the oxide superconducting conductor I5, and the coating layer 2 made of the solidified body of the oxide superconductor and the sintered body of the oxide superconductor can be formed on the outer peripheral side of the oxide superconducting conductor I5. An oxide superconducting wire A shown in FIG.
can be obtained. Furthermore, when the oxide superconducting conductor 5 is extracted from the heat-resistant tube 20 and cooled, the oxygen ion irradiation device 30 can be operated to irradiate the entire circumference with oxygen ions while cooling.

このような冷却手段を行うと、酸化物超電導体15に更
に十分な量の酸素を供給することができる。
By performing such cooling means, a more sufficient amount of oxygen can be supplied to the oxide superconductor 15.

なお、酸化物超電導導体I5の外周側を完全に溶融する
と溶融部分が溶は落ちるおそれがあるので、この溶は落
ちを防止できる程度に溶融あるいは半溶融するものとす
る。
Note that if the outer circumferential side of the oxide superconducting conductor I5 is completely melted, there is a risk that the melted portion will fall off, so the melt should be melted or semi-melted to an extent that can prevent falling off.

ここで前記酸化物超電導体15を溶融させた後に凝固さ
せて形成した被覆層3は、内部に気孔が存在しないもの
であり、焼結体より遥かに密度も高いものなので緻密で
均質な酸化物超電導体となり、臨界電流密度として10
5〜10’A/ca″を示す。従ってこのよう?ご製造
された酸化物超電導線Aは、全体が焼結体からなる酸化
物超電導体よりも高い臨界電流密度を示す優れたものと
なる。
The coating layer 3 formed by melting and then solidifying the oxide superconductor 15 has no pores inside and has a much higher density than the sintered body, so it is a dense and homogeneous oxide. It becomes a superconductor, with a critical current density of 10
5 to 10'A/ca''.Therefore, the oxide superconducting wire A produced in this manner is superior in that it exhibits a higher critical current density than an oxide superconductor made entirely of sintered material. .

また、被覆層3においては通常の焼結体に見られる微細
な気孔が存在しないので機械強度も高く、しかも焼結体
からなる芯部Iは補強芯材2によって補強されているの
で、酸化物超電導線Aは全体を焼結体から構成した酸化
物超電導線に比較して機械強度が向上している。従って
前記酸化物超電導IAは超電導マグネットを形成するた
めにコイル加工を行ってもクラッタなどの欠陥を生じな
いものである。
In addition, the covering layer 3 has high mechanical strength because there are no fine pores found in ordinary sintered bodies, and since the core I made of the sintered body is reinforced by the reinforcing core material 2, the oxide The superconducting wire A has improved mechanical strength compared to an oxide superconducting wire made entirely of a sintered body. Therefore, the oxide superconducting IA does not produce defects such as clutter even when coiled to form a superconducting magnet.

「実施例1」 Y2O,粉末(4N)とB a C03粉末(3N)と
CuO粉末(3N)を混合して混合粉末を作製し、この
混合粉末を900℃で24時間加熱する仮焼処理を施し
、この仮焼粉末をラバープレスで圧粉成形した。この成
形の際に、仮焼粉末内部に直径I。
"Example 1" A mixed powder was prepared by mixing Y2O powder (4N), B a C03 powder (3N), and CuO powder (3N), and a calcination treatment was performed in which the mixed powder was heated at 900°C for 24 hours. The calcined powder was then compacted using a rubber press. During this molding, a diameter I is formed inside the calcined powder.

0IIIIのAg1Aを5本整列状態で相互に離間させ
て挿入し、全体の直径が10mmの棒状になるように・
圧粉成形した。この後に前記棒状体を890℃でI4時
間、酸素存在雰囲気中で焼結して棒状の焼結体を得た。
Insert 5 Ag1A of 0III in a lined state and spaced from each other so that it becomes a rod shape with an overall diameter of 10 mm.
It was compacted. Thereafter, the rod-shaped body was sintered at 890° C. for 14 hours in an atmosphere containing oxygen to obtain a rod-shaped sintered body.

次にこの焼結体をAg製のシースに挿入し、直径1.5
mmまでスウェージング加工して線材を得た。続いてこ
の線材のAg製のシースを硝酸水溶液で溶解除去して直
径1.0mmの芯線を露出させ、更に酸素存在雰囲気中
において890℃で14時間加熱する熱処理を行い、焼
結体からなる酸化物超電導導体を得た。この酸化物超電
導導体の臨界電流密度は、77Kにおいて5XlO’A
/ca+″を示した。
Next, this sintered body was inserted into an Ag sheath with a diameter of 1.5 mm.
A wire rod was obtained by swaging the wire rod to mm. Next, the Ag sheath of this wire was dissolved and removed with a nitric acid aqueous solution to expose the core wire with a diameter of 1.0 mm, and heat treatment was performed at 890°C for 14 hours in an oxygen atmosphere to remove the oxidized sintered body. A superconducting conductor was obtained. The critical current density of this oxide superconductor is 5XlO'A at 77K.
/ca+'' was shown.

次いでこの超電導導体を出力50kWの高周波誘導加熱
装置に線速5ffl/分で通し、高周波誘導加熱装置で
100kHzの高周波を印加して酸化物超電導導体の表
面層部分を厚さ約100μm溶解し、高周波誘導加熱炉
から引き出して溶融層を凝固させ、酸化物超電導線を得
た。
Next, this superconducting conductor is passed through a high frequency induction heating device with an output of 50 kW at a linear speed of 5 ffl/min, and a high frequency of 100 kHz is applied by the high frequency induction heating device to melt the surface layer portion of the oxide superconducting conductor to a thickness of about 100 μm. The wire was pulled out of the induction heating furnace and the molten layer was solidified to obtain an oxide superconducting wire.

このように製造された酸化物超電導線は、臨界温度  
    90に1 臨界電流密度  2 X l O’A/cm″を示した
The oxide superconducting wire produced in this way has a critical temperature
90 to 1 critical current density 2 X l O'A/cm''.

また、得られた酸化物超電導線は線材として断面円形状
の丸線形状を維持することができ、溶融凝固による変形
も認められなかった。また、この酸化物超電導線を20
0m+eの径に湾曲させてみたところ、表面部分に微細
なりラックが生じたが、内部に配した銀線による補強効
果によって決定的な欠陥に至ることがなかった。そして
、前記のように湾曲させた酸化物超電導線を元の直線状
に戻して臨界電流密度を測定したところ、湾曲前の値と
ほぼ等しい値を発揮した。
Further, the obtained oxide superconducting wire was able to maintain a round wire shape with a circular cross section, and no deformation due to melting and solidification was observed. In addition, this oxide superconducting wire was
When it was bent to a diameter of 0m+e, fine racks were generated on the surface, but due to the reinforcing effect of the silver wire placed inside, no definitive defects occurred. When the oxide superconducting wire bent as described above was returned to its original straight shape and the critical current density was measured, it exhibited a value almost equal to the value before bending.

「実施例2」 B i、o 、粉末とS rCOs粉末とCuO粉末を
Bi:Sr:Ca:Cu= l :1 :1 :2にな
るように混合して混合粉末を作製し、この混合粉末を8
00℃で10時間加熱する仮焼処理を施し、この仮焼粉
末をラバープレスで直径10ais+の棒状に圧粉成形
した。
“Example 2” A mixed powder was prepared by mixing B i,o powder, S rCOs powder, and CuO powder so that Bi:Sr:Ca:Cu=l:1:1:2, and this mixed powder 8
A calcining treatment was performed by heating at 00° C. for 10 hours, and the calcined powder was compacted into a rod shape with a diameter of 10 ais+ using a rubber press.

この後に前記棒状体を820℃で10時間、酸素存在雰
囲気中で焼結して棒状の焼結体を得た。次にこの焼結体
をAg製のシースに挿入し、直径1゜5111mまでス
ウエージング加工して線材を得た。続いてこの線材のA
g製のシースを希硝酸で溶解除去して直径1.0mmの
芯線を露出させ、更に大気中において870℃で8時間
加熱する熱処理を行い、焼結体からなる酸化物超電導導
体を得た。このB i−S r−Ca−Cu−0系の酸
化物超電導導体は77Kにおいて臨界電流密度3X10
3A/am’を示した。
Thereafter, the rod-shaped body was sintered at 820° C. for 10 hours in an atmosphere containing oxygen to obtain a rod-shaped sintered body. Next, this sintered body was inserted into a sheath made of Ag and swaged to a diameter of 1°5111 m to obtain a wire rod. Next, A of this wire
The sheath made of G was dissolved and removed with dilute nitric acid to expose a core wire with a diameter of 1.0 mm, and further heat treatment was performed in the atmosphere at 870° C. for 8 hours to obtain an oxide superconducting conductor made of a sintered body. This B i-S r-Ca-Cu-0 based oxide superconductor has a critical current density of 3X10 at 77K.
It showed 3A/am'.

次いでこの超電導導体を出力50kWの高周波誘導加熱
炉に線速10n+/分で通し、高周波誘導加熱炉で10
0kHzの高周波を印加して酸化物超電導導体の表面層
部分を厚さ約50μm溶解し、高周波誘導加熱炉から引
き出して溶融層を凝固させ、酸化物超電導線を得た。得
られた酸化物超電導線は断面円形状の丸線形状を維持す
ることができた。
Next, this superconducting conductor was passed through a high frequency induction heating furnace with an output of 50 kW at a linear speed of 10 n+/min, and
A high frequency of 0 kHz was applied to melt the surface layer portion of the oxide superconducting conductor to a thickness of about 50 μm, and the conductor was pulled out from a high frequency induction heating furnace to solidify the molten layer to obtain an oxide superconducting wire. The obtained oxide superconducting wire was able to maintain a round wire shape with a circular cross section.

この酸化物超電導線は、 臨界温度     100K。This oxide superconducting wire is Critical temperature: 100K.

臨界電流密度   5 X l O’A/cm″を示し
た。
It showed a critical current density of 5 X l O'A/cm''.

「発明の効果」 以上説明したように本発明は、酸化物超電導体の焼結体
からなる芯部を備え、芯部の内部に補強芯材を備え、芯
部の外周側に酸化物超電導体の溶融凝固体からなる被覆
層を備えており、外周側の被覆層には、焼結体に存在す
る微細な気孔や粒界が存在しないので極めて高い臨界電
流密度を示す。
"Effects of the Invention" As explained above, the present invention includes a core made of a sintered body of an oxide superconductor, a reinforcing core material inside the core, and an oxide superconductor on the outer peripheral side of the core. The coating layer on the outer circumferential side has no fine pores or grain boundaries that exist in a sintered body, so it exhibits an extremely high critical current density.

従って本発明の酸化物超電導線は焼結体からなる酸化物
超電導線に比較して高い臨界電流密度を示す。また、被
覆層には焼結体に見られる微細な気孔が存在しないので
機械強度が高く、芯部にも補強芯材が複合されているの
で全体の機械強度も高くなる。このため本発明の酸化物
超電導線を用いてコイル加工を行ってもクラックなどを
生じることがなくなり、巻線にクラックを生じていない
超電導特性の優れた超電導マグネットを製造することが
できる。
Therefore, the oxide superconducting wire of the present invention exhibits a higher critical current density than an oxide superconducting wire made of a sintered body. In addition, the coating layer has high mechanical strength because it does not have the fine pores found in sintered bodies, and since the core is also composited with a reinforcing core material, the overall mechanical strength is also high. Therefore, even when coil processing is performed using the oxide superconducting wire of the present invention, cracks do not occur, and a superconducting magnet with excellent superconducting properties without cracks in the winding can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図ないし第5図は、本発明の一実施例を説明するた
めのもので、第1図は酸化物超電導線の横断面図、第2
図は棒状の成形体の横断面図、第3図は複合体の横断面
図、第4図はロータリースウエージング装置を用いて縮
径加工を行っている状態を示す断面図、第5図は高周波
誘導加熱装置で加熱処理を行っている状態を示す斜視図
である。 A・・・酸化物超電導線、 B・・・ロータリースウェージング装置、C・・・高周
波誘導加熱装置、 ■・・・芯部、2・・・補強芯材、3・・・被覆層、6
・・・複合体、■3・・・複合圧密体、14・・・圧密
体、15・・・酸化物超電導導体。
1 to 5 are for explaining one embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a cross-sectional view of an oxide superconducting wire, and FIG. 2 is a cross-sectional view of an oxide superconducting wire.
The figure is a cross-sectional view of a rod-shaped molded body, Figure 3 is a cross-sectional view of a composite body, Figure 4 is a cross-sectional view showing the state in which diameter reduction is being performed using a rotary swaging device, and Figure 5 is FIG. 3 is a perspective view showing a state in which heat treatment is performed using a high-frequency induction heating device. A... Oxide superconducting wire, B... Rotary swaging device, C... High frequency induction heating device, ■... Core portion, 2... Reinforcement core material, 3... Covering layer, 6
... Composite, ■3... Composite consolidated body, 14... Consolidated body, 15... Oxide superconducting conductor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  酸化物超電導体の焼結体からなる芯部と、この芯部の
内部に複合された補強芯材と、前記芯部を被覆して設け
られた酸化物超電導体の凝固体からなる被覆部とを具備
してなることを特徴とする酸化物超電導線。
A core made of a sintered body of an oxide superconductor, a reinforcing core material composited inside the core, and a covering part made of a solidified body of an oxide superconductor provided to cover the core. An oxide superconducting wire comprising:
JP63073926A 1988-03-28 1988-03-28 Oxide superconductive wire Pending JPH01246716A (en)

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