JPH02257528A - 酸化物超電導体の製造方法 - 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］ 本発明は、酸化物超電導体の製造方法に係り、特に結晶
の配向性、すなわち超電導特性および電気的、機械的安
定性に優れた線状の酸化物超電導体の製造方法に関する
。

［従来の技術］ 近年、酸化物超電導物質の開発が著しい速度で進められ
ており、Ｌａ系、Ｙ系、旧糸、ＴＩ系等の超電導物質の
利用が有力視されている。

しかしながら、これらの物質はその超電導特性に異方性
、すなわち結晶方位による特性の差が著しく、通常の合
成法によって得られた原料粉末を成型後焼結しただけで
はランダムな結晶方位のものしか得られないため、実用
的レベルに達する電気的、磁気的特性が得られないとい
う問題がある。

上記の問題を解決する方法として、酸化物超電導物質を
溶融し、この融体を温度勾配を有する電気炉内で相対的
に移動させて結晶成長させることにより結晶の配向性を
高めることが試みられている。

また、超電導体、たとえば線状の超電導体中にフローテ
ィングゾーンを形成して溶融、凝固させることにより結
晶の配向性を高めることも試みられている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前者の溶融温度勾配結晶化法では温度勾
配の設定に限界があり、熱伝導により大きな勾配を炉内
に形成することが不可能なため、結晶配向の制御が困難
であるという難点をａする。

一方、後者のフローティングゾーンによる方法において
は、液相から安定に結晶化する相しか得られない上、そ
の成長速度は数印〜数ｍｍ／ｈｒと極めて遅いという難
点を有する。特にこの方法においては、Ｙ−Ｄａ−Ｃｕ
−０系酸化物の場合、溶融→再結晶によって絶縁物質で
あるＹ　２　ＢａＣｕ０ｘ相が生成され、超電導物質で
あるＹＢａ２　Ｃｕ３０Ｘ相が生成されないという致命
的な欠点を有する。

また上記いずれの方法においても、線材化する場合に安
定化材や機械的な補強部材との１１ｉ合化を図る必要が
あるという問題もある。この場合、金属線を補強材およ
び安定化材として使用することも考えられるが、酸化物
の結晶化の際の熱処理時に金属線との拡散反応を生じ、
超電導特性が低下するという難点を有する。

本発明は上記の難点を解決するためになされたもので、
レーザビ・−ムを用いて結晶の配向性、すなわち超電導
特性および電気的安定性や機械的強度に優れた線状の酸
化物超電導体を製造する方法を提供することをその目的
とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の酸化物超電導体の
製造方法は、外周に銀を被覆した金属心線の外側に、溶
融した酸化物超電導物質あるいは酸化物超電導物質を構
成する元素を含む原料物質を付着凝固させて凝固層を形
成した後、前記凝固層にレーザビームを照射し、この照
射により形成される溶融帯域を急速に移動させるように
したものである。

本発明における酸化物超電導物質としては特に限定され
ず、たとえばＬａ−Ｂａ−Ｃｕ−０系、Ｌａ−８ｒ−Ｃ
ａ−Ｃｕ−０系、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系、旧−３ｒ−Ｃ
ａ−Ｃｕ−０系、Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０系等の酸
化物を挙げることができる。

また、酸化物超電導物質を構成する元素を含む原料物質
としては、これ等の元素を含む酸化物、炭酸塩、硝酸塩
、金属石けん等が用いられ、−例を挙げればＹ−Ｂａ−
Ｃｕ−０系の場合、Ｙ２Ｏ６、ＢａＣ０３、ＣｕＯが使
用される。

本発明における金属心線としては、銅、ステンレス、チ
タン等凝固層形成時に溶解しないものであればよく、銀
被覆はメツキや蒸青等により施される。

また本発明におけるレーザビームは、Ａｒ１ＹＡＧ　５
ＣＯ２等のＣＷ（連続）レーザによって形成され、特に
銀被覆層の外側に凝固層が形成された線材の軸方向に垂
直な断面において対称的な温度分布が形成されるように
複数本照射し、かつビーム径が相互に重なり合うように
照射することが好ましい。

このため断面円形の線材に対しては同心固状の温度分布
を形成するように、等角度で多数本のレーザビームを線
材中心へ向かって照射することが行われる。レーザビー
ムとしては、たとえばビーム径２０μｍφ程度のものを
使用して、５０μ−程度の長さの溶融帯域を形成し、線
材（あるいはビーム）をｌ＝　ｌ０ｃＩＩＩ　／　ｓｅ
ｅ程度の速度で移動させる。

レーザビームの出力は、凝固層が完全に溶融する大きさ
に調整される。

［作用］ 本発明においては、凝固層がレーザビームにより非常に
狭い帯域で急速に溶融、凝固せしめられるため、非常に
大きな温度勾配を達成することができ、これにより非常
に高い配向性を有する結晶が得られ、超電導特性に優れ
た線材を得ることができる。さらに銀被覆層がレーザビ
ームを反射するため、金属心線と酸化物との反応を防ぐ
バッファ層の役目を果すとともに、レーザビームのエネ
ルギーを金属心線が吸収し断面方向に結晶が成長して軸
方向の配向性を低下させることが防止される。さらに金
属心線が安定化材および補強材の役目を果すため、電気
的、機械的安定性に優れた長尺線材の製造が可能になる
。

なお、銀は酸化物超電導物質の超電導特性に対して悪影
響を及ぼさないことが知られている。

［実施例］ 第１図は本発明の方法に用いられる装置の一実施例を示
す概略図である。同図において１は外径２０μｍφの銀
メツキ銅線、２は溶融ルツボ、３は溶融酸化物、４は上
部冷却器、５は下部冷却器、６はレーザビームを示す。

上記の溶融ルツボ２内にＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系酸化物（
Ｙ：Ｂａ：Ｃｕ　−１：２：３　）を収容し、ヒータ７
によりルツボ内を１２００℃以上に加熱して酸化物３を
溶融させた。この融体の液面３′をガス８により加圧し
、ルツボ下部のダイス９より上部冷却器４で冷却された
銀メ・ツキ銅線１を通過させ、その外周に融体を約１０
ｃｆｌｌ／ｓｅｅで噴出させ、直ちに下部冷却器５内で
ガス冷却を施した後、レーザビーム６を外周より照射し
た。レーザビームは出力５０ｈＷ　、ビーム径２０μｌ
φの３０本を用い、外径１００μ■φの線材１０の外周
より等角度で照射した。

第２図は、このようにして得られた超電導線１１を示し
たもので、銅線１２の外周に銀メツキ層１３が施された
銀メツキ銅線１の外側に結晶化した酸化物層１４が形成
された構造を有する。

このようにして得られた超電導線の軸方向の結晶の配向
性および臨界電流密度（外部磁界ＯＴ、　７７Ｋ）等を
下表に示した。

なお比較例として実施例と同径の銅線を使用し、他は実
施例と同様の方法により製造した超電導線＊：銅線表面
の隣接層に配向性なし ［発明の効果］ 以上述べたように、本発明の酸化物超電導体の製造方法
によれば、高い結晶の配向性を有し、これにより臨界電
流密度の高い超電導体が容易に得られる上、その制御も
容易であり、かつ電気的、機械的安定性に優れた超電導
体を高速で製造することができ、実用的な方法としてそ
の価値は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法に用いられる装置の一実施例を示
す概略図、第２図は第１図の装置により製造された超電
導線の断面図である。 １・・・・・・・・・・・・銀メツキ銅線２・・・・・
・・・・溶融ルツボ ３・・・・・・・・・溶融酸化物 ４．５・・・冷却器 ６・・・・・・・・・レーザビーム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）外周に銀を被覆した金属心線の外側に、溶融した
   酸化物超電導物質あるいは酸化物超電導物質を構成する
   元素を含む原料物質を付着凝固させて凝固層を形成した
   後、前記凝固層にレーザビームを照射し、この照射によ
   り形成される溶融帯域を急速に移動させることを特徴と
   する酸化物超電導体の製造方法。
2. （２）レーザビームは、複数本照射される請求項１記載
   の酸化物超電導体の製造方法。