JPH0195413A - 酸化物超電導線の製造方法 - 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〕 この発明は、例えば核磁気共鳴イメージング装置、粒子
加速器等のマグネット用コイルなどに使用可能な酸化物
超電導線のゝ製造方法に関する。

〔従来の技術〕

近時、常電導状態から超電導状態に遷移する臨界温度が
液体窒素温度以上の高い値を示す酸化物系の超電導体が
種々発見されつつある。そして、このような酸化物超電
導体は、冷却に液体ヘリウムを用いる必要のある従来の
合金系あるいは金属間化合物系超電導体に比べて格段に
有利な条件で使用できることから、実用−Ｅ極めて有望
な超電導材料とされている。

ところで、このような酸化物超電導体を具備した酸化物
超電導線を製造するには、例えば酸化物超電導体を構成
する元素を含む原料粉末を銀等の貴金属バイブ内に充填
し、次いでこの貴金属パイプ全体に縮径加工を施して線
材としたのち、酸素雰囲気で熱処理する方法が知られて
いる。この方法によれば、熱処理時に、酸素透過性を有
する銀等の貴金属からなるシース部分を通して線材内の
酸化物超電導体に酸素を供給できることから、良好な超
電導特性を示す酸化物超電導線を製造できる可能性があ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような方法では、銀等の貴金属から
なるシース部分を通して超電導体に供給される酸素の量
よりも、超電導線の端末部分がら直接、超電導体に供給
される酸素のｍの方が多いため、例えば長尺の超電導線
を得る場合、超電導線の中央部分での臨界電流（Ｉｃ）
値と超電導線の端末部分でのＩｃ値とに大きな差が生じ
ることがあり、長手方向に均一な超電導特性を示す長尺
の超電導線が得られにくい問題があった。ちなみに、本
発明者らは、上述の方法によって得た超電導線のＩＣ値
を測定したところ、超電導線の端末部分におけるＩＣ値
が中央部分におけるＩｃ値の１／２〜１／３程度である
という実験結果を得ている。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、この発明は、互いに対向する金属テープ間に、
酸化物超電導体と酸化物超電導体を構成する元素を含む
原料体のうち少なくとも一方からなる材料を供給し、次
いで加圧成形して積層テープとしたのち、酸素を含む雰
囲気で熱処理するこ七により、積層テープの少なくとも
長手方向に沿う両側縁部分から露出する上記材料に対し
て酸素供給を行ない、長手方向に均一な超電導特性を示
すテープ状の酸化物超電導線を長尺で製造できるようｌ
こした。

以下、この発明の詳細な説明する。

第１図は、この発明の製造方法を実施する上で好適に用
いられる製造装置の一例を示すものである。

この例の製造装置は、例えば銅、ニッケル、アルミニウ
ム等の金属、銀、白金、金等の酸素透過性を有する貴金
属などからなる長尺、板状の金属テープＡ、Ｉ３を図中
矢印Ｐ方向へ走行さＵ゛ながらテープ状の超電導線Ｃを
連続的に製造するもので、このものは送出しロール！、
２と成形ロール３．３と加熱炉４から概略構成されてい
る。

金属テープＡＳＢは、それぞれ送出しロール１１２から
等速度で送出されたのち、両金属テープＡ１Ｂが互いに
対向せしめられた状態で成形ロール３．３間に送込まれ
るが、一方の金属テープＢの金属テープＡとの対向面に
は、成形ロール３．３間に至る前に、この例において図
示しない溶射装置により材料粉末りの溶射物が所定の厚
さに塗布される。

ここで、上記の材料粉末りとしては、酸化物超電導体粉
末、酸化物超電導体を構成する元素を含む原料体粉末あ
るいはこれらの混合粉末などが用いられる。上記の酸化
物超電導体としては、Ａ−Ｂ−Ｃｕ−０系あるいはＡ−
Ｂ−Ｃｕ−０−Ｘ系（但し、ＡはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｙｂ
等の周期律表第ｍａ族元素を１種以上表し・Ｂ（よりｅ
、Ｓｒ、Ｂａ等の周〕明？１表第Ｈａ族元素を１種以上
表し、ＸはＦ、Ｃｆｆ、Ｂｒ。

１等のハロゲン族元素を１種以上表す。）のものが用い
られる。そして、このような酸化物超電導体における各
元素の組成比は、使用元素、酸化物超電導体の種類など
によ、り異なるが、例えばＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系のもの
では元素重量比でＹｌ、Ｂａ　２．Ｃｕ　３，０　７と
され、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０−Ｆ系のものでは元素重量比
でＹ　　１．Ｂａ　２．Ｃｕ３．０　７．Ｆ’　　２と
される。

また、酸化物超電導体を構成する元素を含む原料体粉末
としては、周期律表第Ｈａ族元素粉末と周期律表、第ｍ
ａ族元素粉末と酸化銅粉末などからなる混合粉末、この
混合粉末を仮焼した粉末あるいは上記混合粉末と仮焼粉
末とからなる混合粉末などが用いられる。ここでの周期
律表第Ｈａ族元索粉末としては、Ｂｅ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｂ
ａ、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
は合金粉末などが用いられる。また、周期律表第ｒｌｌ
ａ族元素粉末としては、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、
Ｎｄ。

Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔ
ｍ、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、フッ化物粉末などの化合物粉末
あるいは合金粉末などが用いられる。さらに、酸化銅粉
末としては、ＣｕＯ，ＣｕｙＯ，Ｃｕ３０ｔ、ＣＵａｏ
ｙなどの酸化銅の粉末が用いられる。

そして、これら粉末の混合比は、この混合粉末を後工程
で熱処理した際に、前述の酸化物超電導体が得られるよ
うに定められる。さらに、上記のような混合粉末と前述
の酸化物超電導体粉末との混合物における混合比は、特
に限定されることなく、得られる酸化物超ｍ導体の特性
などを考慮して適宜法められろ。

次いで、このような材料粉末りの溶射物が塗布された金
属テープＢと他方の金属テープＡとは、上記溶射物を間
にして重ね合わせられ、成形ロール３．３により加圧成
形されて積層テープＥとされる。この積層テープＥは金
属テープＡ、Ｂ間に材料粉末りを挟着したものであるの
で、この積層テープＥの長手方向に沿う両側縁部分から
全線に亙って材料粉末Ｄ　ｈ＜露出せしめられている。

次に、この積層テープＥは下流側の加熱炉４内に送られ
、酸素を含む雰囲気で熱処理される。この熱処理の条件
は、積層テープＥに挟着された材料粉末りの種類、得ら
れる超電導線Ｃに要求される特性などに応じて決められ
る。例えば、材料粉末りが酸化物超電導体を構成する元
素を含む原料体粉末であれば、８００〜１１００℃、１
〜１００時間程度とされ、また材料粉末りが酸化物超電
導体粉末であれば、結晶変態温度４００〜６００℃、ｉ
〜１００時間程度時間分である。また、この熱処理の酸
素を含む雰囲気には、超電導線Ｃ中の酸化物超電導体の
種類などに応じて決められるが、通常は酸素ガスあるい
は酸素ガスとハロゲンガスとの混合ガスなどが用いられ
る。

そして、このような酸素を含む雰囲気での熱処理により
、積層テープＥの長手方向に沿う両側縁部分から露出し
た材料粉末りに直接酸素が供給されるから、上記の材料
粉末りが上記の原料体粉末であれば、材料粉末りは前述
した周期律表第ｍａ族元素と周期律表第Ｈａ族元素と銅
元素と酸素とが十分に反応し合って良好な超電導特性を
示ず層状ペロプスカイト措造の酸化物超電導体となり、
また材料粉末りが既に酸化物超電導体粉末であれば、そ
の超電導特性がさらに向上したものとなる。

したがって、このような熱処理により、積層テープＥは
良好な超電導特性を示す超電導線Ｃとなる。

この超電導線Ｃは、第２図に示すようにテープ状のもの
で、このものは互いに対向する金属テープＡ、Ｂ間に酸
化物超電導体層Ｆが生成されてなるものである。

次いで、このような熱処理で得られた超電導線Ｃは送り
ロール５．５によりさらに下流側に送られたのち、図示
しない巻取りロールに巻取られる。

このような製造方法によれば、互いに対向する金属テー
プＡ１３間に、酸化物超電導体と酸化物超電導体を構成
する元素を含む原料体のうち少なくとも一方゛からなる
材料粉末りを供給し、次いで成形ロール３．３により加
圧成形して積層テープＥとしたのち、この積層テープＥ
に対して酸素を含む雰囲気で熱処理を施したので、積層
テープＥの少なくとも長手方向に沿う両側縁部分から露
出する材料粉末りに対して酸素供給を効率良く行なえる
ことから、長手方向に均一な超電導特性を示ず長尺の超
電導線Ｃを製造することができる。

第３図は、この発明の製造方法を実施する上で好適に用
いられる製造装置の他の例を示すものである。この例の
製造装置には、５ＵＳ（ステンレス鋼）等の機械的強度
の高い材料からなる補強テープＧを金属テープＡ、Ｂ間
に送込むための送出しロール６と上記テープＧの両面に
材料粉末りの溶射物を塗布するための溶射装置７とが備
えられている。この製造装置を用いれば、送出しロール
６により送出された補強テープＧを金属テープＡ１３間
に送込むことで積層テープＥあるいは超電導線Ｃに対す
る補強を行なうことができるとともに、溶射装置７によ
り材料粉末りの溶射物が両面に塗布された補強テープＧ
を金属テープＡ、Ｂ間に送込むことで金属テープＡ、Ｂ
間に材料粉末りを容易にかつ効率良く供給できる。この
場合、第４図に示すように金属テープＡＳＢ間に二つの
酸化物超電導体層Ｆを有する超電導線Ｃを製造できる。

なお、上記二つの実施例では、金属テープＡ１３間に供
給する材料として材料粉末りの溶射物を用いたが、これ
に限らず、例えば前述した酸化物超電導２体を構成する
元素のシュウ酸塩を共沈法により沈澱せしめたスラリー
なども用いることができる。また、金属テープの表面に
材料を供給する方法として、ＣＶＤ（化学気相成長）法
、スパッタ法、Ｍ［３Ｅ（分子線エピタキシー）法など
の薄膜形成手段などを用いてもよい。

さらに、上記の材料粉末りをそのまま金属テープＡ％Ｂ
間に供給する場合には、金属テープＡ１Ｂとしてそれぞ
れ例えば断面コ字状あるいは断面円形状の金属テープを
用いることが望ましい。第５図は、断面コ字状の金属テ
ープＡ、Ｂを用いて製造した超電導線Ｃの一例を示すも
のである。このような超、電導線Ｃを製造する場合には
、金属テープＡ、Ｂ間に供給する材料粉末りの量を若干
多くすることにより、加圧成形による材料粉末りの体積
減少に拘わらず、金属テープＡ、Ｂ間に間隙を形成し、
材料粉末りを外部に露出させることができる。

このような製造方法では、金属テープＡ、Ｂとして断面
コ字状のものを用いたので、金属テープＡ％Ｂ間に形成
される間隙からの材料粉末りのはみ出しを少なくできる
とともに、金属テープＡ１８間に比較的大量の材料粉末
りを保持できるので、大形の酸化物超電導体層Ｆを具備
した超電導線Ｃを製造できる。したがって、この場合、
大電流を流し得る超電導線Ｃを製造できる利点がある。

以下、実施例を示す。

〔実施例〕

第１図に示した製造装置を用いてテープ状の超電導線を
作製した。金属テープには、厚さ０．２■、幅１０ｍｍ
のＳＵＳ製のものを使用し、材料粉末には、Ｙ、０．粉
末とＢａＣ０，粉末とＣｕＯ粉末とからなる混合粉末を
用いた。次いで、この混合粉末を上記の金属テープ間に
供給したのち、成形ロールにより加圧成形して厚さ１３
１１の積層テープとした。次に、この積層テープを加熱
炉内に導いて積層テープに対し酸素雰囲気中で９００℃
、２４時間の熱処理を施したのち、４００℃まで徐冷し
、然る後に常温まで冷却して目的のテープ状の超電導線
を得た。

この超電導線について、液体窒素温度（７７Ｋ）で臨界
電流密度（Ｊｃ）を測定したところ、７００Ａ／ＣＪＩ
″であった。これに対して、比較のため、銀パイプ内に
上記の混合粉末を充填し、銀パイプ全体を縮径し、酸素
雰囲気中で９００℃、２４時間の熱処理して得た超電導
線についても７．７にでＪｃを測定したところ、２００
〜３００Ａ／Ｃｆｆ２であった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、積層テープの
少なくとら長手方向に沿う両側縁部分から露出し、かつ
酸化物超電導体と酸化物超電導体を構成する元素を含む
原料体のうち少なくとも一方からなる材料に対して酸素
供給を効率良く行なえるので、長手方向に均一な超電導
特性を示すテープ状の超電導線を長尺で製造できる。

そして、この製造方法によって製造された超電導線にあ
っては、超電導体を全線に亙って均一に酸素供給して製
造したものであるので、高い臨界電流（ＩＣ）値や大き
な臨界電流密度（Ｊｃ）値を示すものとなる。また、こ
の超電導線は、可撓性を有する金属テープを積層して製
造したものであるので、例えば核磁気共鳴イメージング
装置、粒子加速器等のマグネット用コイルなどに好適に
使用可能なものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の製造方法を実施する上で好適に用
いられる製造装置の一例を示す概略構成図、第２図は、
この発明の製造方法によって製造された超電導線の第１
の例を示す斜視図、第３図は、この発明の製造方法を実
施する上で好適に用いられる製造装置の他の例を示す概
略構成図、第４図は、この発明の製造方法によって製造
された超電導線の第２の例を示す斜視図、第５図は、こ
の発明の製造方法によって製造された超電導線の第３の
例を示す斜視図である。 Ａ、Ｂ・・・金属テープ、 Ｃ・・・酸化物超電導線、 Ｄ・・・材料粉末、 Ｅ・・・積層テープ、 Ｆ・・・酸化物超電導体層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 互いに対向する金属テープ間に、酸化物超電導体と酸化
   物超電導体を構成する元素を含む原料体のうち少なくと
   も一方からなる材料を供給し、次いで加圧成形して積層
   テープとしたのち、酸素を含む雰囲気で熱処理すること
   を特徴とする酸化物超電導線の製造方法。