JPH03165405A - セラミックス超電導々体の製造方法 - Google Patents

セラミックス超電導々体の製造方法

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JPH03165405A
JPH03165405A JP1305977A JP30597789A JPH03165405A JP H03165405 A JPH03165405 A JP H03165405A JP 1305977 A JP1305977 A JP 1305977A JP 30597789 A JP30597789 A JP 30597789A JP H03165405 A JPH03165405 A JP H03165405A
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JP
Japan
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metal material
base metal
ceramic
pipe
raw material
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JP1305977A
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English (en)
Inventor
Shoji Shiga
志賀 章二
Naoki Uno
直樹 宇野
Sukeyuki Kikuchi
菊地 祐行
Kenji Enomoto
憲嗣 榎本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric 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、マグネット用巻線、ケーブル、電気・電子回
路、電磁気シールド等の導体に適したセラミックス超電
導々体の製造方法に関する。
〔従来の技術及びその課題〕
N b T i 、 N b y S n 、 N b
 s A l、V*Ca等の金属間化合物やNb、Pb
等の金属が液体He等の極低温冷媒を用いて超電導マグ
ネット、磁気シールド体、同軸ケーブル、キャビティ等
に実用されている。しかしこれらの金属材料は資源的な
制約があり又冷却にHeを用いる為コスト高となり用途
も限定されている。
このようなことに対し、近年安価な冷却媒体で超電導と
なる臨界温度(T、)の高い物質が見出され各分野で実
用化研究が活発に進めろれている。
而して上記の高T、物質とは、Tcが30〜45にのL
 a 2−X B a w Cu O*やL a z−
w S r x Cu 04、又はTc−95にのY 
(Dy−Er、Ho)BazCu 1ot−δ、又はT
cが80〜110にのBizSrzCa CuzOg 
、B izS rzcazcu30+o等のB1−3r
−Ca−Cu−0系、又はTcが90〜125 KのT
lzBa、cacuz○、 、TfzBazCazCu
*O+o、TlBa2CazCu、Os、s等のTl−
Ba−Ca−Cu−0系セラミンクス超電導体である。
ところでこれらのセラミックス超電導体は脆い為これを
所定形状に成形加工するには種々の工夫がなされている
。即ち例えばPVDやCVD等の気相析出法を用いる方
法又はセラミックス超電導粉体を有機ポリマー等のバイ
ンダーと混練してペースト状となし、このペースト状体
をドクターブレード法等の押出し法でテープ線状体に加
工する方法等である。
しかしながら前者は析出速度が遅い上、多種類の+74
成元素を均質に析出させるのが困難な為実用性に欠ける
ものであり、又後者は焼結体の密度が低(、超電導特性
や機械的性質に劣るものであった。
このようなことから、化合物超電導体のN b sSn
の線材加工で試みられたことのある金属被覆加工法、即
ち原料物質を金属容器に充填し、これを所望形状に伸延
加工したのち、加熱処理する方法が提案され実用化され
た。
上記の金属被覆加工法をセラミックス超電導々体の製造
に適用するに当って、金属容器の材料には、Cu、Fe
、Ni等の卑金属を用いるとセラミックス超電導体とな
し得る原#4物質との間で反応が起きて双方とも劣化す
る為、Ag等の?(金属が用いられているが、Ag等の
貴金属は軟質な為に、このAg等の貴金属製容器に上記
原料物質を充填して伸延加工すると内部の原料物質層が
均質に加工されず、その結果導体の断面積が不均一なも
のとなり、更に加工を続けるとくびれを生したり、断線
したりすることがあった。
又このような断面積が不均一な導体は、一般に超電導々
体内を流れる超電導電流(■、)は導体の最小断面積部
分のlcに支配される為、I、が大幅に低下してしまう
という問題があった。
更に臨界電流密度(Jc)や耐りエンヂ性は導体径を細
くする程向上する事及びマグネットコイルや送電ケーブ
ルには欠陥のない長尺導体が不可欠な事等を考え合わせ
ると金属被覆加工法における伸延加工性の改善は当面の
重要課題であった。
〔課題を解決するための手段] 本発明はかかる状況に鑑みなされたもので、その目的と
するところは、断面形状が均一でJ6等の特性に優れた
、細径且つ長尺のセラミックス超電導々体を製造し得る
方法を提供することにある。
即ち本発明は、セラミックス超電導体となし得る原料物
質を貴金属材にて被包し、更にその外周を上記貴金属材
より硬質の卑金属材にて被包し、次いで当該被包体を所
望形状に伸延加工したのち、当該伸延加工材の外周を被
う卑金属材の少なくとも一部を除去し、しかるのち当該
伸延加工材に所定の加熱処理を施すこkを特徴とするも
のである。
本発明方法は、セラミ、クス超電導体となし得る原料物
質を貴金属材及び卑金属材で順次被包する工程、上記被
包体を所望形状に伸延加工する工程、上記伸延加工材の
外被の卑金属材層の少なくとも一部を除去する工程、上
記卑金属材層の少なくとも一部を除去した伸延加工材を
加熱処理する工程から構成されるセラミックス超電導々
体の製造方法である。
本発明方法において、セラミックス超電導体となし得る
原オニI吻質(以下原料物質と略記)としては前記した
ような種々系のセラミックス超電導体が広く適用される
に加えて、セラミックス超電導体の構成元素をそれぞれ
含有する化合物の混合体から、セラミックス超電導体に
合成されるまでの中間体、例えばはセラミックス超電導
体構成元素の化合物又は共沈混合物又は酸素欠1員型複
合酸化物又は上記構成元素の合金等が使用可能でこれら
の前駆物質は酸素含有雰囲気中で加熱処理することによ
りセラミックス超電導体に反応するものである。
而して上記原料物質を貴金属材で被包する理由は、原料
物質と卑金属材とが直接触れて反応するのを防止する為
であり、上記貴金属材には、Ag、Au、Pd、PL、
Ir、Rh、Ru、O3等の金属又はその合金が用いら
れる。
父上記貴金属材の外周に被包する卑金属材は、伸延加工
中、貴金属の被包材を補強し、得られる伸延加工材の断
面形状を均一なものとなす作用を果すものである。この
卑金属材には前記貴金属(オより硬質の材料が適用され
、具体的にはCu、N1、Fe、Co、Cr、Mo等の
金属又はこれらの合金例えばステンレススチール、Ni
−Fe合金、Nj−Fe−Cr合金等である。
上記において、原料物質に貴金属材及び卑金属材を被包
する方法としては、予め貴金属パイプと卑金属パイプの
複合パイプを用意しておき、この複合パイプに原料物質
を充填する方法等が操作が節便で好ましい。
本発明方法において、原料物質を貴金属材及び卑金属材
により順次被包した被包体を伸延加工する方法としては
、押出、圧延、スェージング、引抜等の任意の伸延加工
法が用いられ、特に伸延加工に先立ち、単軸方向又はH
IP、CIP等の等方的圧縮加工を施すと、後の伸延加
工がより均一になされ好ましいものである。
本発明方法において、上記伸延加工材の外被を形成する
卑金属材層の少なくとも一部を除去する理由は、次の加
熱処理工程で内部の原料物質に酸素を容易に供給し得る
ようにする為であって、この卑金属材層の除去は酸素の
供給に必要な面積だけを除去し、あとは除去せずに残し
たままにしておくと、得られるセラミックス超電導々体
の機械的性質が向上し好ましい。
上記の卑金属材層の除去方法としては、化学的エンチン
グ、気相エンチング、切削等の機械加工法等が適用され
る。
本発明方法りこおいて、卑金属材層の少なくとも一部が
除去され貴金属材層が少なくとも一部露出した、原料物
質を内蔵する被包体を加熱処理する理由は、原料物質を
セラミックス超電導体に反応せしめるとともに加熱焼結
し、更にこの加熱焼結体に酸素を補給し、結晶構造の調
整を行って超電導特性を向上せしめる為に行うもので、
この加熱処理は通常酸素含有雰囲気中にて800〜10
00°Cの温度に加熱してなされる。
上記において原料物質を被包する貴金属を才には、’4
′Fに酸素透過性に優れたAg又はAg合金が好適であ
る。
本発明方法において、可撓性の良好な伸延加工材の段階
で、コイル形状成形し、これを加熱焼結する(Wind
 & React法)と導体に割れ等が入らず、高品位
のマグネットが製造される。
〔実施例] 以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
実施例1 平均粒径6戸のY B a 2 Cu x OX組成の
仮焼成粉体を予備焼結して9.8■φの棒状体(相対密
度78%)となし、この棒状体を内径10肛φ、外径1
3n+mφ(7) A g パイプに装入し、更にこの
Agパイプを内径13.5+nmφ、外径17叩φのC
u−30%Ni合金パイプに入れて真空封止して被包体
となした。
しかるのちこの被包体を3500気圧にてCIP加圧処
理し、次いでスェージング及び溝圧延を順次施して2.
0mmφの線材となした。次いでこの線材をH,SO,
−H20□水l容l夜に浸ン責してエンチングして表層
のCu−Ni合金層を除去し水洗したのち、大気中にて
890°C8H加熱処理した。
実施例2 実施例1において溝圧延上りの2.Owφの線材を更に
引抜加工して0.4uunφの細線となした他は実施例
1と同し方法によりセラミックス超電導体を製造した。
実施例3 平均粒径1.5−のB izS rzCa CLJzO
g Mi成の仮焼成わ)体を内径8胴φ、外径11mm
のAgパイプに充填して真空封止し、次いでこのA g
パイプを内径11.5朧φ、外径15柵φのNiパイプ
に入れて3500気圧にてCIP加圧処理した。次にス
ェージングにより2mmφの線材となし、次いでこの線
材を平ロールにより圧延してO,Imm’ X 7.5
mm’のテープを才となし、次いでこのテープ材を片面
をマスキングしてH2SO4−H,O□水iS/夜にl
浸漬して、外被のN1層の片面を工、チングして除去し
、水洗したのち、Ar−5%02気流中にて860 ’
C151−1加熱処理してテープ状のセラミックス超電
導々体を製造した。
比較例1 実施例1において、Y B a z Cu ] O? 
ML成の棒状体を、Cu−30%Ni合令製バ・イブを
用いずに、へど製パイプでのみ被包し、講圧延上りの腺
+4径を、内層のY B a z Cu 307の径が
実施例Iのそれと同一になるように1 、5 +nmφ
とした油は実施例1と同し方法によりセラミックス超電
導々体を製造した。
比較例2 比較例1で製造した1 、 5 +nmφの線材を、更
に内層のYBazCu=07の径が実施例2のそれと同
一になるよう0.3碓φの細線にまで引抜加工しようと
したが、途中で断線した。
比較例3 実施例2において、Ag製パイ、プに内径10mmφ、
外径17mmφの厚肉のAg製パイプを用いた他は実施
例2と同し方法により0.4印φのセラミックス超電導
り体を製造した。
比較例4 実施例3においてB 1zsrzcacuzO,、Mi
成の仮焼成粉体を内径8胴φ、外径15mmφの厚肉の
Ag製パイプに充填し、真空封止して、Ni製パイプに
は入れずにそのまま実施例3と同し方法により加圧し伸
延加工してテープ状のセラミックス超電導々体を製造し
た。
斯くの如くして得られた各々のセラミックス超電導々体
について、J、を測定した。j、は液体窒素中にて4端
子法により、発生電圧0.1Mν/ctnをJJt5に
して求めた。結果は第1表に示した。
第1表より明らかなように本発明方法孔(実施例1〜3
)はJ。が高い値のものとなった。これは原料物質を被
包したAg製パイプを更に卑金属型パイプで被包し補強
して加工したので超電導体層の加工が均一になされた為
である。
また線径か細い程J、が顕著に向上しているが、これは
細線においても加工が十分均一になされていることを示
している。
又実施例3では、テープ状セラミンクス超電導体の卑金
属材層の片面のみを除去して加熱処理したが、十分高い
J、が得られている。このように卑金属材層をつけたま
まにしておくとi械的1′1.質が改善され好ましいも
のである。
これに対し比較方法品(比較例1〜4)は卑金属材を被
包して補強しなかった為に内部のセラミックス超電導体
層が均一に加工されず、J、が低い値のものとなったり
、或いは途中で断線が生したりした。中でも比較例3,
4ではAgの被包厚さを厚くしたにも拘わらすJcが低
い値のものとなった。このことは卑金属材を被包して加
工する本発明方法(実施例233)では、高価なAg等
の貴金属材の使用量を大幅に削減できることを示唆する
ものである。
上記実施例では線条体のセラミックス超電導々体につい
て説明したが0本発明方法は口筒状等の成形体のセラミ
ックス超電導々体の製造Gこも適用できることは言うま
でもない。
[効果] 以上述べたように、本発明方法によれば断面形状が均一
で、jo等の特性に優れた、細径且つ長尺のセラミンク
ス超電導々体を低コストで製造することができ、工業上
顕著な効果を奏する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. セラミックス超電導体となし得る原料物質を貴金属材に
    て被包し、更にその外周を上記貴金属材より硬質の卑金
    属材にて被包し、次いで当該被包体を所望形状に伸延加
    工したのち、当該伸延加工材の外周を被う卑金属材の少
    なくとも一部を除去し、しかるのち当該伸延加工材に所
    定の加熱処理を施すことを特徴とするセラミックス超電
    導々体の製造方法。
JP1305977A 1989-11-24 1989-11-24 セラミックス超電導々体の製造方法 Pending JPH03165405A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003086031A (ja) * 2001-09-07 2003-03-20 Tokuriki Honten Co Ltd 超電導材用シース材およびその製造方法並びに超電導線材

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003086031A (ja) * 2001-09-07 2003-03-20 Tokuriki Honten Co Ltd 超電導材用シース材およびその製造方法並びに超電導線材

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