JPH01315907A - 酸化物超電導線条体及びその製造方法 - Google Patents

酸化物超電導線条体及びその製造方法

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JPH01315907A
JPH01315907A JP63146664A JP14666488A JPH01315907A JP H01315907 A JPH01315907 A JP H01315907A JP 63146664 A JP63146664 A JP 63146664A JP 14666488 A JP14666488 A JP 14666488A JP H01315907 A JPH01315907 A JP H01315907A
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JP
Japan
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oxide
copper
filament
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powder
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JP63146664A
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English (en)
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Sukeyuki Kikuchi
菊地 祐行
Naoki Uno
直樹 宇野
Yasuzo Tanaka
田中 靖三
Kiyoshi Okaniwa
岡庭 潔
Hiroo Takahashi
高橋 宏郎
Hiromi Murakami
裕美 村上
Masashi Yasuda
正史 安田
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (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〕 本発明は希土類元素又はBiと、アルカリ土金属、銅及
び酸素からなる酸化物超電S線条体及びその製造方法に
関するものである。
〔従来の技術〕
希土類元素又はBiと、アルカリ土金属、銅及び酸素か
らなるYBaCuO系、或いはBi5rCaCuO系等
の酸化物超電導体は臨界温度(Ts)が高く、その応用
が期待されている。
この様な酸化物超電導線材の構造としては、第2図(a
)に示す様に、酸化物超電導体lをpt、pt合金線等
の芯材2の外周上に被覆したもの、第2図(b)に示す
様に、酸化物超電導体1を銀、銀合金或いは銅合金等の
金属パイプ3で被覆したもの、またこれら第2図(a)
又は(b)に示した単芯線を複数本撚り合わせて得られ
た多芯線或いは第2図(c)に示す様に、被覆材3内に
複数本の酸化物超電導線材5が埋め込まれた構造の多芯
線等が提案され、試作検討されている。
而して前記酸化物超電導線条体の製造方法は、主に固相
(粉末)法と液相(溶融)法とに大別する事が出来る。
前記固相法は、例えば予め原料粉一体を仮焼成した後、
これを粉砕して得られた所望超電導体組成の酸化物粉末
を所望の手法により金属パイプ内に充填し、これを伸線
、スウェージング、溝ロール等により所望寸法の線条体
に冷間加工したり、或いは前記酸化物粉末を芯材外周上
に押出、コーティング等により被覆加工した後、更に熱
処理を施して第2図(a)或いは(b)に示す様な構造
の酸化物超電導線条体としていた。
一方法相法は超電導体となる組成の原料酸化物粉末を一
旦加熱溶融して、酸化物超電導線条体を製造しようとす
るものであって、前記固相法の場合よりもより高密度な
線条体が得られ、臨界電流密度(JC)等の超電導特性
の向上が期待出来る。
その方法としては、例えば酸化物を加熱溶融した後、液
体状態から象、冷して直接テープ化したり、或いは酸化
物融液内を連続的に芯材を通過させて、第2図(a)に
示した様な構造の外付は型線材とする方法等がある。又
前記固相法によって得られた複合線材を原料酸化物の溶
融温度以上で熱処理して、酸化物超電導体を緻密化する
事も試みられている。
〔発明が解決しようとする課題] 然しながら、これらの方法の内部者の固相法においては
、酸化物超電導体の素材として粉末状の原料酸化物材料
を用いている為、中々高密度物にならなく、従って得ら
れた線条体は臨界電流密度(JC)が低いという欠点が
あった。
又後者の加熱溶融する方法(液相法)においては、得ら
れる線条体は高密度物にはなるものの、超電導体となる
組成の原料酸化物が溶融凝固する過程でY、BaCuO
3等の異相を生成し、その後の熱処理によってもこの異
相が消失せず、従って得られた線条体は臨界電流密度(
JC)が低くなるという問題があった。
〔課題を解決する為の手段〕
本発明は上記の点に鑑み鋭意検討の結果なされたもので
あり、その目的とするところは臨界電流密度(JC)が
高い希土類元素又はBiと、アルカリ土金属、銅及び酸
素からなる酸化物超電導線条体及びその製造方法を提供
する事である。
即ち本発明における請求項1の発明は、希土類元素又は
Biと、アルカリ土金属、銅及び酸素からなる酸化物超
電導線条体の外周を酸化銅で被覆した事を特徴とする酸
化物超電導線条体である。
又請求項2の発明は、前記希土類元素又はBiと、アル
カリ土金属、銅及び酸素からなる酸化物超電導線条体の
外周が酸化銅で被覆されている酸化物超電導線条体の製
造方法であって、原料粉体を仮焼成した後、これを粉砕
して得られた所望超電導体組成の酸化物粉末を所望の手
法により所定形状に成形すると共に、該酸化物成形体を
包被する様に酸化銅層を形成して、原料酸化物層及び酸
化銅層を複合化して所望形状の線条体とした後、得られ
た線条体を前記仮焼成粉の溶融開始温度(T5)以上、
Ts+5’00℃以下の温度範囲内で熱処理し、ついで
徐冷する事を特徴とするものである。
本発明は、超電導体となる組成の原料酸化物粉末を所望
の手法により所定形状に成形すると共に、該酸化物成形
体を包被する様に酸化銅層を形成すると、これら原料酸
化物層及び酸化銅層を所望の手法により複合化して所望
形状の線条体に成形した後、これを前記原料酸化物粉末
が溶融開始する様な高温で熱処理しても、超電導特性を
害する異相が生成せず、従って密度が高くて、臨界電流
密度(Jc)が大きい酸化物超電導線条体を得る事が出
来る事を見出したものである。
本発明における前記所望の手法により成形した原料酸化
物層及び酸化銅層からなる線条体の熱処理温度は、該原
料酸化物の溶融開始温度(T3)未満であると充分な高
密度体が得られず、又T。
+500℃を超えると、前記所望の手法により所望形状
に成形した線条体が線条体の形状を保持出来ないと共に
、原料酸化物と芯材或いは金属パイプ等の被覆材との反
応が激しくなる。従って線条成形体の熱処理は、T3〜
T3+500℃(即ちYBaCuO系の場合は920〜
1420℃,Bi5rCaCuO系の場合は850〜1
350℃)の温度範囲内で行なう必要がある。
次に本発明の一実施態様を図面により具体的に説明する
。第1図(a)及び(b)は、本発明にによる酸化物超
電導線条体の一例を示す断面図である。第1図(a)は
p5pt合金、Cu合金等の芯材2の外周に酸化物超電
導体1が被覆され、更に該酸化物超電導体1の外周に酸
化銅層4を形成した構造である。又第1図(b)は酸化
物超電導線1の外周に酸化銅層4を設け、更にその外側
に金属パイプ3を被覆した構造の一例である。
尚本発明による酸化物超電導線条体の形状は、第LIE
(a)〜(b)に示した様な断面円形のものに限定され
るものではなく、断面楕円形のもの、断面多角形のもの
、或いはテープ状のものであってもよく、更に多芯線で
あっても差し支えない。
次に本発明による酸化物超電導線条体の製造方法につい
て説明する。
まず酸化物超電導体の一次原料粉として、YBacuo
系超電導体の場合はY2O3、BaC0゜及びCuOを
Y:Ba:Cu=1:2:3 (モル比)となる様に秤
量し、又Bi5rCaCuO系超電導体の場合はBi2
O,,5rCOa、CaCO3及びCuOをBi :S
r :Ca :Cu=1 :1:1:2(モル比)とな
る様に秤量し、これらを自動乳鉢或いはボールミル、ア
トライター等で混合する。この混合原料酸化物粉体を酸
素雰囲気中で、例えばYBaCuO系超電導体の場合は
850−950℃×数十時間程度、又Bi15rCaC
uO系超電導体の場合は800〜850℃×数十時間程
度仮焼成する(後者の場合は大気中で仮焼成しても差し
支えない)。次に前記仮焼成粉を粉砕して得られた超電
導体となる組成の原料酸化物粉末を、所望の手法により
所定形状に成形し、更に該酸化物成形体の外周に酸化銅
層を形成して複合化するが、その方法としては例えば、
(1)前記原料酸化物粉末を直接芯材2の外周上に押出
被覆したり、或いは該仮焼成粉とバインダーとの混線物
となし、この混練物を押出被覆法、ダイス引抜き法等に
より芯材の外周上に外付けした後、更にその外周上に同
様な方法で酸化銅粉4を被覆して、第1回(a)に示し
たような複合線材とする方法。
(2)前記原料酸化物粉末を加熱溶融させておき、その
中に芯材2を連続的に通過させた後急冷して、芯材2の
外周上に酸化物超電導体1を被覆した後、更にその外周
上に前述の様な混練物の押出被覆、コーチイブ等によっ
て酸化銅粉4を被覆する方法。
(3)前記原料酸化物粉末1を棒状に成形加工した後、
これを予め成形加工した酸化銅4のパイプ内に挿入し、
これを更に金属パイプ3内に挿入した後、これに各種冷
間又は熱間加工(伸線、圧延、押出、スウェージング等
)を施すか、或いはコンフォーム複合押出を適用して、
第1図(b)に示す様な複合線材とする方法等が挙げら
れる。
この様にして得られた線条体に熱処理を施して、酸化物
超電導線条体が得られるが、その熱処理温度は前述の様
に前記仮焼成粉の溶融開始温度(TS)以上、Ts+5
00℃以下の温度範囲内にする必要があり、特にYBa
CuO系の場合は酸素雰囲気中で熱処理し、熱処理後極
力徐冷(10℃/m i n程度以下)する事が望まし
い。
尚前記芯材2及び金属パイプ3としては、熱処理温度に
応じて、Ag、Ag合金、Pt、Pt合金、Cu合金、
SUS等を適宜選定する事が出来る。
〔作用〕
本発明による希土類元素又はBiと、アルカリ土金属、
銅及び酸素からなる酸化物超電導線条体は、超電導体と
なる組成の原料酸化物粉末を所望の手法により所定形状
に成形すると共に、該酸化物成形体を包被する様に酸化
銅層を形成し、原料酸化物層及び酸化銅層を所望の手法
により複合化して所望形状の線条体に成形後、この様に
して得られた複合線条体を原料酸化物の溶融開始温度(
Ts)以上、Ts+500℃以下という高温で熱処理し
ているので、高密度の線条体が得られると共に、絶縁物
であるY2BaCuO5等の超電導特性を害する異相が
生成せず、従って臨界電流密度(JC)が大きい酸化物
系超電導線条体を得る事が出来る。
〔実施例1〕 次に本発明を実施例により更に具体的に説明する。原料
粉体としてY2O3、BaCO3及びCuOを用い、モ
ル比でY:Ba:Cu=1:2:3となる様に秤量し、
自動乳鉢で混合した。これを酸素気流中で900″CX
20hr仮焼成した。
これを粉砕して得られた粒径1μm程度の原料酸化物粉
末とバインダーとを混練した後、直径0.5mmφのP
L−、Rh合金線(芯材)の外周上にダイスコーティン
グして、外径0.54mmφの複合線材とした。この複
合線材に脱バインダー処理を施した後、その外周上に酸
化銅粉とバインダーとを混練した混合物をダイスコーテ
ィングして、外径0.55mmφの複合線材とした。そ
の後脱バインダー処理を施し、続いてこの複合線材を、
バッチ式電気炉により酸素気流中で第1表に示した種々
の温度で5hr熱処理し、30゛C迄5℃/ m in
の冷却速度で徐冷した。
この様にして得られた第1図(a)の構造の各々の酸化
物超電導線材について、密度、臨界電流密度(J、)並
びにY2BaCuO5等の異相の生成の有無を調査し、
これらの結果をまとめて第1表に示した。尚第1表にお
いて密度は真密度との比(%)で示したものである。又
J、は液体窒素温度(77K)、’OGでの値であり、
酸化銅層を含めた酸化物層全体で換算した値である。
尚比較の為最外層に酸化銅層を設けなかった外径0.5
4mmφの複合線材についても、前記実施例1と同様な
熱処理及び特性調査をiテない、その結果を比較測高1
として第1表に併記した。
〔実施例2〕 実施例1と同様にして得られた原料酸化物粉末を、外径
10mmφにプレス成形し、予め外径14mmφ、内径
10.2mmφに加圧成形した酸化銅のパイプ内に挿入
し、これを更に外径18mmφ、内径14.2mmφの
金属パイプ内に挿入した後、これを冷間加工して、外径
1mmφの複合線材を作った。以後実施例1と同様な熱
処理を行ない、この様にして得られた第1図(b)の構
造の各々の酸化物超電導線材について、実施例1と同様
な特性調査を行なった。金属パイプ材質、熱処理温度並
びに特性の調査結果を第1表に併記した。
尚比較の為前記方法と同様にして外径10mmφにプレ
ス成形された原料酸化物粉末を、外径14mmφ、内径
10.2mmφの金属パイプ内に直接挿入し、これを冷
間加工して、外径1mmφの複合線とした場合について
も、前記実施例2と同様な熱処理及び特性調査を行ない
、その結果を比較測高2として第1表に併記した。
第1表から明らかな様に、酸化物超電導成形体の外周を
酸化銅で包被した構造の酸化物超電導線材(本発明測高
1〜6)はいずれも異相の生成がなく、高密度で、臨界
電流密度(JC)も高い値が得られている。一方酸化物
超電導成形体の外周に酸化銅層を設けない従来構造の酸
化物超電導線材(比較例孔1〜2)はいずれも異相(Y
2BaCu Os )が生成しており、Jcが低くなっ
ている。
〔実施例3〕 原料粉体としてBi2O3、S r CO:+、CaC
O3及びCuOを用い、モル比でBi :Sr :Ca
:cu=1:1:1:2となる様に秤量し、自動乳鉢で
混合した。これを大気中で830℃X20hr仮焼成し
た。以後実施例1と同様な方法で複合線材を製造し、得
られた複合線材について大気中で熱処理した以外は実施
例1と同様な方法で、第2表に示した種々の温度で熱処
理を行なった。
この様にして得られた第1図(a)の構造の各々の酸化
物超電導線材について、実施例1と同様な調査を行ない
、これらの結果をまとめて第2表に示した。
尚比較の為最外層に酸化銅層を設けなかった外径0.5
4mmφの複合線材についても、前記実施例3と同様な
熱処理及び特性調査を行ない、その結果を比較例孔3と
して第2表に併記した。
〔実施例4〕 実施例3と同様にして得られた原料酸化物粉末を外径1
0mmφにプレス成形し、予め外径14mmφ、内径1
0.2mmφに加圧成形した酸化銅パイプ内に挿入し、
これを更に外径18mmφ、内径14.2mmφの金属
パイプ内に挿入した後、これを冷間加工して、外径1m
mφの複合線材を作った。以後実施例3と同様な熱処理
を行ない、この様にして得られた第1図(b)の構造の
各々の酸化物超電導線材について、実施例1と同様な特
性調査を行なった。金属パイプ材質、熱処理条件並びに
特性の調査結果を第2表に併記した。
尚比較の為前記外径10mmφにプレス成形された原料
酸化物粉末を、外径14mmφ、内径10、2 m m
φの金属パイプ内に直接挿入し、これを冷間加工して、
外径1mmφの複合線とした場合についても、前記実施
例4と同様な条件で熱処理及び特性調査を行な堕その結
果を比較例孔4として第2表に併記した。
第2表から明らかな様に、酸化物超電導成形体の外周を
酸化銅で包被した構造の酸化物超電導線材(本発明測高
7〜12)はいずれも異相の生成がなく、高密度で、臨
界電流密度(JC)も高い値が得られている。一方酸化
物超電導成形体の外周に酸化銅層を設けていない従来構
造の酸化物超電導線材(比較測高3〜4)はいずれも異
相(Ca CuO系、Bi5rO系等)が生成しており
、J、が低くなっている。
〔発明の効果〕
本発明による構造を有する希土類元素又はBiと、アル
カリ土金属、銅及び酸素からなる酸化物超電導線条体ば
、従来構造の酸化物超電導線条体よりも臨界電流密度(
Jc)が高く、工業上顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、(b)は本発明による酸化物超電導線条
体の構造の一例を示す断面図、第2図(a)〜(c)は
従来の酸化物超電導線条体の構造の一例を示す断面図で
ある。 ■−酸化物超電導体、2−芯材、3−金属バイブ、4−
酸化銅層、訃−酸化物超電導線材。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)希土類元素又はBiと、アルカリ土金属、銅及び
    酸素からなる酸化物超電導線条体の外周を酸化銅で被覆
    した事を特徴とする酸化物超電導線条体。
  2. (2)原料粉体を仮焼成した後、これを粉砕して得られ
    た所望超電導体組成の酸化物粉末を所望の手法により所
    定形状に成形すると共に、該酸化物成形体を包被する様
    に酸化銅層を形成して、原料酸化物層及び酸化銅層を複
    合化して所望形状の線条体とした後、得られた線条体を
    前記仮焼成粉の溶融開始温度(T_s)以上、T_s+
    500℃以下の温度範囲内で熱処理し、ついで徐冷する
    事を特徴とする希土類元素又はBiと、アルカリ土金属
    、銅及び酸素からなる酸化物超電導線条体の外周を酸化
    銅で被覆した酸化物超電導線条体の製造方法。
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