JPH0224911A - セラミック超電導体とその製造方法 - Google Patents

セラミック超電導体とその製造方法

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JPH0224911A
JPH0224911A JP63173348A JP17334888A JPH0224911A JP H0224911 A JPH0224911 A JP H0224911A JP 63173348 A JP63173348 A JP 63173348A JP 17334888 A JP17334888 A JP 17334888A JP H0224911 A JPH0224911 A JP H0224911A
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JP
Japan
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superconductor
ceramic
superconducting
ceramic superconductor
conductor
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JP63173348A
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Yoichiro Yokoya
横谷 洋一郎
Shunichiro Kawashima
俊一郎 河島
Koichi Kugimiya
公一 釘宮
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Matsushita Electric Industrial Co 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、セラミック超伝導体の構成および、その製造
方法に関する。
従来の技術 Ba−Y−Cu−0系などのセラミック超伝導体は、高
温まで超伝導現象が現われるため、高価な液体ヘリウム
や冷却器を用いる必要がないことから、各種分野での応
用が検討されている。
超伝導体は、超伝導現象を利用した強力磁場形成のため
に大電流を流したさいなどに、なんらかの理由で一部分
の超伝導状態が破れたとき、その部分の温度が部分的に
上昇し、周辺部を加熱し、超伝導状態が波及的に消滅し
ていき、エネルギーが一気に熱となって放出されるクエ
ンチ現象を防止するため、すでに発明者らによって提案
されているような、超伝導は示さないが、電気伝導度が
低く、かつその温度変化が小さい導電体とのコンポジッ
トで使用する必要があった。
発明が解決しようとする課題 本発明ではクエンチ現象を防止し、かつ臨界電流の大き
いセラミック超伝導体の構成とその製造方法を提供する
ことを目的とする。
課題を解決するための手段 線状のセラミック超伝導体の断面において超伝導体磁器
層と超伝導を示さない導電体層とが外周面と平行に積層
された構造を有し、かつ超伝導体磁器の結晶粒子が、外
周面と平行に面配向性を何している構成とする。
もしくは、線状のセラミック超伝導体において超伝導体
磁器と超伝導を示さない導電体がおのおの連続し、かつ
混合された構造を存し、かつ超伝導体磁器の結晶粒子が
、外周面と平行に面配向性を有している構成とする。
また、その製造方法として、あらかじめ板状に成長した
、超伝導体磁器粒子と超伝導を示さない導電体粉末を出
発原料として用い、これにおのおのバインダを加えて混
練した粘土状原料を、超伝導体と超伝導を示さない導電
体が同心円状に積層された柱状に成形する工程とこの成
形体を柱状長さ方向に伸延し、線状に伸延する工程とこ
れを焼成する工程をとる。
もしくは、あらかじめ板状に成長した超伝導体磁器粒子
と超伝導を示さない導電体の混合物を出発原料として用
い、これにバインダを加えて混練した粘土状原料を、柱
状に成形する工程とこの成形体を柱状長さ方向に伸延し
、線状に伸延する工程とこれを焼成する工程をとる。
作用 本発明のセラミック超伝導体は、超伝導体磁器粒子が配
向して焼結しているため、超伝導体磁器粒子どうしの接
着面積が大きくとれ、かつ連続性が向上するため、超伝
導の臨界電流がおおきくなる。また、超伝導を示さない
導電体層との接合面積も大きくなり、クエンチ現象を防
止する効果も大きい。
また、本発明のセラミック超伝導体の製造方法によれば
、あらかじめ板状に成長したセラミック超伝導体磁器粒
子を用い、これを線状に成形する事により、粒子が面配
向する。
実施例 実施例−1 セラミック超伝導体の出発原料としては、化学的に高純
度なりf20a+  SrCO3+  CaCO3+C
ub、  を用いた。 これらの粉末をモル比で、Bf
: Sr: Ca: Cuが、1:1:1:2となり、
全量が150gとなるように秤量した。これらの粉末は
、容ff1600ccのポリエチレン製ボールミル容器
にいれ、直径5mmの安定化ジルコニア製玉石600 
g、  高純度アルコール150gとともに17時間混
合した。この粉末は、乾燥後250kg/cm2で成形
し、アルミナ製容器にいれ、管状炉炉心管中に挿入し、
酸素ガスの流速が毎分10cmとなるよう流し、850
’Cまで200°C/hrで昇温し、4時間保持したの
ち室温まで200℃/hrで降温した。この仮焼物は、
冷却後乳鉢で25メツシユパスまで粗砕し、前述のボー
ルミル、玉石を用い、高・純度アルコールとともに6時
間粉砕した。粉砕した粉末は、走査顕微鏡観察で平均厚
さ0.2μm直径2.5μmの形状のそろった板状を呈
していた。
次に、成形体の製造方法を第2図に従ってしめす。この
粉末は乾燥後、粉体重量の15vt%の(50vt%エ
タノール、エチルセルロース樹脂混合物)有機バインダ
と、3vt%のヂブチルフタレート、10wt%のグリ
セリンとともに乳鉢で混練し、直径4mm長さ100m
mの円柱状11(第2図a)と、厚さ1mm幅100m
mのシート状12(第2図b)に成形した。
超伝導を示さない導電体層の出発原料としては、球状で
平均粒径0. 8μmの銀粒子を用い、粉体重量の32
 vt%の(50vt%エタノール、エチルセルロース
樹脂混合物)有機バインダと、8vt%のヂブチルフタ
レート、20wt%のグリセリンとともに乳鉢で混練し
、厚さ1mm幅100mmのシート状13(第2図a)
に成形した。
つぎに第2図dに示すように、上述の超伝導体円柱状成
形体11を芯にして、そのまわりに導電体シート13を
1周巻き、そのまわりに、超伝導体シート12を1周巻
いた。以後、導電体シート13、超伝導体シート12を
交互に一周ずつ各4層巻いた。成形体は、直径24mm
長さ100mmの円柱状14となった。
以上の円柱状成形体14は、第2図eに示すように、2
枚の平板15.16にはさみ、平板を左右に動かしなが
ら圧力をかけて線状に伸延した。
上述の超伝導体層と導電体層が積層された成形体は、直
径7mmであった。この積層体は、長さ40mmに切断
した。
上述の積層体は、アルミナ磁器容器中に、100メツシ
ユバスの粗粒アルミナを敷き詰めた上にのせ電気炉に挿
入し、350℃まで20℃/時で昇温し、10時間保持
してバインダーを焼却後冷却した。
試料の焼成は上述のバインダを焼却した試料を容器ごと
管状炉炉心管内に挿入し酸素ガスを毎分5cm/分流し
なから875°Cまで300″C/時で昇温し、2時間
保持後300°C/時で降温した。
第1図には、作成したセラミック超伝導体の断面図を示
す。1はセラミック超伝導体焼結体層、2は銀導電体層
である。焼結体の線方向に垂直な破断面は走査型電子顕
微鏡で観察した結果、外周面に平行に超伝導体層磁器粒
子が面配向していた。
第3図に、断面一部の拡大図模式図を示す。21は超伝
導体磁器粒子22は銅導電体粒子である。
第1表には、作成した試料(No、1)(積層方向に平
行方向)の単位面積あたりの一70Kにおける超伝導の
臨界電流と150K(セラミックは超伝導を示さない温
度)における単位長さあたりの抵抗率を示す。また比較
例として、金属銀の層がはいっていない試料で、成形方
法が実施例と同様のもの(No、2)(面配向性あり)
、粉体プレス(1軸プレス)によって成形したもの(N
o、3)(面配向性なし)の値も示す。
第   1   表 本口は本発明の範囲外の比較例 第1表より明かなように、本発明のような構成をとるセ
ラミック超伝導体は、臨界電流が大きくとれ、かつ超伝
導が破れたときの抵抗率も小さい。
導電体層を含まない試料は、超伝導が破れたときの抵抗
率が大きく゛なる。セラミック層の配向していない試料
は、臨界電流が小さい。
実施例−2 セラミック超伝導体の出発原料としては、実施例−1と
同様の物を用いた。超伝導を示さない導電体層の出発原
料としては、実施例−1と同様の物および、板状で平均
厚さ0.15μm1  直径1゜5μmの銀、金、白金
、パラジウム粉末をもちいた。これらの粉末は超伝導を
示さない導電体の体積分率が所定の値となるように混合
した後、実施例−1と同様の方法で混練し、直径20m
m長さ100mmの円柱状に成形した。これは、実施例
−1と同様の方法で伸延し、切断、焼成した。
第2表に、作成した試料の導電体の出発原料組成、形状
、体積分率を、第3表に作成した試料(積層方向に平行
方向)の単位面積あたりの一70Kにおける超伝導の臨
界電流と150K(セラミックは超伝導を示さない温度
)における単位長さあたりの抵抗率を示す。なお、導電
体の体積分率が、30%、65%の試料(番号12.1
4)は、12は導電体が14はセラミックが局在化し連
続せず、本発明の範囲からはずれた比較例である。
それ以外の試料は、超伝導体、導電体がそれぞれ連続し
ており、かつ混合された状態となった。第4図に試料の
線方向に垂直な破断面一部の拡大模式図をしめす。31
が超伝導体磁器層、32が導電体金属層である。
第 表 *印は本発明の範囲外の比較例 第   3   表 木口は本発明の範囲外の比較例 第2表、第3表より明かなように、超伝導体磁器と超伝
導を示さない導電体がおのおの連続し、かつ混合された
構造を有し、かつ超伝導体磁器の結晶粒子が、面配向性
を育している試料は、超伝導の臨界電流が大きく、かつ
超伝導がやぶれたときの抵抗率が小さい。導電体の出発
原料が板状のものは、超伝導体磁器粒子の配向性が向上
し、臨界電流がおおきくなるため、製造方法としてより
好ましい。
実施例−3 セラミック超伝導体の出発原料としては、化学的に高純
度なT1202+  BaCO2,Ca CCh。
Cu O9を用いた。 これらの粉末をモル比Tl: 
Ba:  Ca: Cuが、2: 2: 2: 3とな
り、全量が150gとなるように拝借した。これらの粉
末は、実施例−1と同様の方法で、混合仮焼粉砕し円柱
状、シート状に成形した。粉砕した粉末は、走査顕微鏡
観察で平均厚さ0.15μm直径1.5μmの形状のそ
ろった板状を呈していた。
超伝導を示さない導電体層の出発原料としては、板状で
平均厚さ0.2μm平均直径2. 0μmの金粒子を用
い、これも実施例−1と同様の方法でシート状に成形し
た。これらの成形体は、実施例−1と同様の方法で、同
心円状に積層成形した。
以上の円柱状成形体は、第5図に断面を示すような徐々
に出口をしぼり出口部平行孔41をもった射出器42を
用い、射出方向に積層の同心円が垂直になるように成形
体をいれ、後部より圧力をかけて成形体を出口部平行孔
より射出し、線状に成形した。射出後の超伝導体層43
と導電体層44が積層された成形体は、直径8mmで中
心部に直径1.3mmmの超伝導体層が、その周囲に、
厚さ0.33mmの導電体層と、超伝導体層が各5層ず
つ交互に積層されている。この積層体は、長さ40mm
に切断した。これらの積層体は、実施例−1と同様の方
法で焼成した。
第4表には、作成した試料(No、21)(積層方向に
平行方向)の単位面積あたりの一70Kにおける超伝導
の臨界電流と150K (セラミックは超伝導を示さな
い温度)における単位長さあたりの抵抗率を示す。また
比較例として、金の層がはいっていない試料で、成形方
法が実施例と同様のもの(No、22)(面配向性あり
)、粉体プレス(1軸プレス)によって成形したもの(
No、23)(面配向性なし)の値も示す。
第   4   表 本口は本発明の範囲外の比較例 第4表より明かなように、本発明のような構成をとるセ
ラミック超伝導体は、臨界電流が大きくとれ、かつ超伝
導が破れたときの抵抗率も小さい。
導電体層を含まない試料は、超伝導が破れたときの抵抗
率が大きくなる。セラミック層の配向していない試料は
、臨界電流が小さい。
また本実施例のような製造方法をとると、線状の成形体
で、セラミックの配向性のよいものが、容易に量産性よ
く製造できる。
実施例−4 セラミック超伝導体の出発原料としては、化学的に高純
度なT12031  BaCO3,CaC0a。
Cu Or  を用いた。 これらの粉末をモル比Tl
:  Ba:  Ca: Cuが、2:  2:  2
:  3となり、全量が150gとなるように秤量した
。これらの粉末は、実施例−1と同様の方法で、混合仮
焼粉砕した。超伝導を示さない導電体層の出発原料とし
ては、板状で平均厚さ0.15μm平均直径1.5μm
のパラジウム粒子を用いた。これらの粉末は、パラジウ
ムの体積%が45%となるよう混合し、実施例−2と同
様の方法で円柱状に成形し実施例−3と同様の方法で、
射出機より射出した。この線状成形体は、実施例−1と
同様の方法で焼成した。
第5表には、作成した試料(No、31)(積層方向に
平行方向)の単位面積あたりの−70Kにおける超伝導
の臨界電流と150K(セラミックは超伝導を示さない
温度)における単位長さあたりの抵抗率を示す。また比
較例として、パラジウムの層のはいっていない試料で、
成形方法が実施例と同様のもの(No、32)(面配向
性あり)、パラジウムは混合されているが粉体プレス(
1軸ブレス)によって成形したもの(No、33)(面
配向性なし)の値も示す。
第   5   表 X印は本発明の範囲外の比較例 第5表より明かなように、本発明のような構成をとるセ
ラミック超伝導体は、臨界電流が大きくとれ、かつ超伝
導が破れたときの抵抗率も小さい導電体層を含まない試
料は、超伝導が破れたときの抵抗率が大きくなる。セラ
ミック層の配向していない試料は、臨界電流が小さい。
また本実施例のような製造方法をとると、線状の成形体
で、セラミックの配向性のよいものが、容易に量産性よ
く製造できる。
実施例−4果 セラミック超伝導体の出発原料としては、実施例−1と
同様のものを用い、実施例−1と同様の方法で、混合仮
焼粉砕し、バインダを加えた。超伝導を示さない導電体
層の出発原料としては、板状で平均厚さ0.3μm平均
直径1.5μmの白金粒子を用いこれも実施例−1と同
様に、バインダを加えた。これらは、第6図に示したよ
うな、同心円状に6つの出口部平行孔ノズル51をもつ
射出機にセラミック超伝導体52と導電体53が交互に
配置されるようにいれ射出した。この線状成形体は、実
施例−1と同様の方法で焼成した。
第6表には、作成した試料(No、41)(積層方向に
平行方向)の単位面積あたりの一70Kにおける超伝導
の臨界電流と150K(セラミックは超伝導を示さない
温度)における単位長さあたりの抵抗ギを示す。また比
較例として、パラジウムの層のはいっていない試料で、
成形方法が実施例と同様のもの(No、42)(面配向
性あり)粉体プレス(1軸ブレス)によって成形したも
の(No、43)(面配向性なし)の値も示す。
第   6   表 末口は本発明の範囲外の比較例 第6表より明らかなように、本発明のような製造方法を
とる、セラミック超伝導体は、臨界電流、もおおきく、
かつ、超伝導が破れたときの抵抗率も小さい。また、本
実施例のように、多重ノズルより射出する工程をとるも
のは、さらにセラミックの配向性が向上し、臨界電流が
大きくなる。
発明の効果 本発明のセラミック超伝導体と、その製造方法によれば
、出発原料に板状の超伝導体磁器粒子を用いるため、超
伝導体磁器層が線外周面に平行に面配向して、超伝導臨
界電流が大きくとれ、かつ超伝導がやぶれても、導電体
層が近傍にあるため、クエンチ現象が防止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例によるセラミック超伝導体の
構造を示す斜視図、第2図は同セラミック超伝導体の製
造方法を示す図、第3図は、同セラミック超伝導体の断
面拡大図模式図、第4図は、他の実施例におけるセラミ
ック超伝導体の断面拡大図模式図、第5図および第6図
は、他の実施例において用いる射出機の断面図である、
1・・・・セラミック超伝導体焼結体、2・・・・銀導
電体層、゛ 11・・・・セラミック超導電体円柱状成
形体、12・・・・セラミック超伝導体シート状成形体
、13・・・・銀導電体シート状成形体、14・・・・
円柱状成形体、15・・・・16・・・・平行板、21
・・・・超伝導体磁器粒子、22・・・・銀導電体粒子
、31・・・・超伝導体磁器層、32・・・・導電体金
属層、41・・・・出口部平行孔、42・・・・射出機
、43・・・・超伝導体層、44・・・・導電体層、5
1・・・・出口部平行ノズル、52・・・・超伝導体、
53・・・・導電体、代理人の氏名 弁理士 栗野重孝
 はか1名第 図 第 図 1セラミック超伝導体沈緒不に ?j及埠電停層 第 図 (d) 第 図 f 734及導電イ取ジートイ大A形停 (e) 第 図 第 図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)線状のセラミック超伝導体の断面において超伝導
    体磁器層と超伝導を示さない導電体層とが外周面と平行
    に積層された構造を有し、かつ超伝導体磁器の結晶粒子
    が、外周面と平行に面配向性を有していることを特徴と
    するセラミック超伝導体。
  2. (2)線状のセラミック超伝導体において超伝導体磁器
    と超伝導を示さない導電体がおのおの連続し、かつ混合
    された構造を有し、かつ超伝導体磁器の結晶粒子が、外
    周面と平行に面配向性を有していることを特徴とする、
    セラミック超伝導体。
  3. (3)超伝導体磁器が、Bi−Sr−Ca−Cu−O系
    もしくはTl−Ba−Ca−Cu−O系の酸化物を主成
    分とし、導電体が金、銀、白金、パラジウムからなる群
    のすくなくともひとつを主成分とする金属からなること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載の
    セラミック超伝導体。
  4. (4)あらかじめ板状に成長した、超伝導体磁器粒子と
    超伝導を示さない導電体粉末を出発原料として用い、こ
    れにおのおのバインダを加えて混練した粘土状原料を、
    超伝導体と超伝導を示さない導電体が同心円状に積層さ
    れた柱状に成形する工程と、この成形体を柱状長さ方向
    に伸延して線状に伸延する工程と、これを焼成する工程
    とを含むことを特徴とするセラミック超伝導体の製造方
    法。
  5. (5)あらかじめ板状に成長した超伝導体磁器粒子と超
    伝導を示さない導電体の混合物を出発原料として用い、
    これにバインダを加えて混練した粘土状原料を柱状に成
    形する工程と、この成形体を柱状長さ方向に伸延して線
    状に伸延する工程と、これを焼成する工程とを含むこと
    を特徴とするセラミック超伝導体の製造方法。
  6. (6)超伝導を示さない導電体の出発原料として、金、
    銀、白金、パラジウムからなる群より選ばれた少なくと
    も一種類の金属の、板状の形状を有する粉末を用いるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第4項または第5項に記
    載のセラミック超伝導体の製造方法。
JP63173348A 1988-07-12 1988-07-12 セラミック超電導体とその製造方法 Pending JPH0224911A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02186508A (ja) * 1988-07-27 1990-07-20 Furukawa Electric Co Ltd:The 酸化物超電導線とその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02186508A (ja) * 1988-07-27 1990-07-20 Furukawa Electric Co Ltd:The 酸化物超電導線とその製造方法

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