JPH03214516A - 超電導体の製造方法 - Google Patents
超電導体の製造方法Info
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- JPH03214516A JPH03214516A JP2009459A JP945990A JPH03214516A JP H03214516 A JPH03214516 A JP H03214516A JP 2009459 A JP2009459 A JP 2009459A JP 945990 A JP945990 A JP 945990A JP H03214516 A JPH03214516 A JP H03214516A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- 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。
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、酸化物超電導体の製造方法に関するもので
ある。
ある。
［従来の技術］
近年、より高い臨界温度を示す超電導材料として、セラ
ミック系のものが注目されている。中でも、ビスマス系
の超電導材料は高い臨界温度を示すことが知られており
、１１０Ｋ程度の臨界温度を示す高温超電導相と８０Ｋ
程度の臨界温度を示す低温超電導相などの存在が知られ
ている。このようなビスマス系超電導材料においては、
高い臨界温度でかつ高い臨界電流密度を得ることを目的
に種々の試みがなされている。
ミック系のものが注目されている。中でも、ビスマス系
の超電導材料は高い臨界温度を示すことが知られており
、１１０Ｋ程度の臨界温度を示す高温超電導相と８０Ｋ
程度の臨界温度を示す低温超電導相などの存在が知られ
ている。このようなビスマス系超電導材料においては、
高い臨界温度でかつ高い臨界電流密度を得ることを目的
に種々の試みがなされている。
［発明が解決しようとする課題］
このような酸化物超電導体をケーブルやマグネットに応
用する場合、高い臨界温度と臨界電流密度が必要となる
。上述のビスマス系超電導体においては、できるだけ多
くの高温超電導相を生成させて臨界温度を高めるととも
に、結晶粒同士の結合を強くして臨界電流密度を向上さ
せることが望ましい。
用する場合、高い臨界温度と臨界電流密度が必要となる
。上述のビスマス系超電導体においては、できるだけ多
くの高温超電導相を生成させて臨界温度を高めるととも
に、結晶粒同士の結合を強くして臨界電流密度を向上さ
せることが望ましい。
この発明の目的は、高い臨界温度かつ高い臨界電流密度
を示すＢ ｉ−Ｐｂ−Ｓ ｒ−Ｃａ−Ｃｕ −Ｏ系超電
導体を製造する方法を提供することにある。
を示すＢ ｉ−Ｐｂ−Ｓ ｒ−Ｃａ−Ｃｕ −Ｏ系超電
導体を製造する方法を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
この発明の超電導体の製造方法は、Ｂｉ−Ｐｂ−Ｓ ｒ
−Ｃａ−Ｃｕ−０系超電導体を製造する方法であり、原
料粉末を８３０℃以上の温度で熱処理して２２１２相を
主体とするＢｉ−Ｐｂ−ＳｒＣａ−Ｃｕ−０系超電導体
の粉末を調製し、超電導体の粉末を金属シースで被覆し
て複合材とし、複合材を塑性加工した後熱処理する各工
程を備えている。
−Ｃａ−Ｃｕ−０系超電導体を製造する方法であり、原
料粉末を８３０℃以上の温度で熱処理して２２１２相を
主体とするＢｉ−Ｐｂ−ＳｒＣａ−Ｃｕ−０系超電導体
の粉末を調製し、超電導体の粉末を金属シースで被覆し
て複合材とし、複合材を塑性加工した後熱処理する各工
程を備えている。
ここで、２２１２相は、Ｂｉ＋Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ
がおおよそ２：２：１：２の組成比である相をいい、一
般に低温超電導相に相当するものである。
がおおよそ２：２：１：２の組成比である相をいい、一
般に低温超電導相に相当するものである。
また２２２３相は、Ｂｉ十Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕが２
：２：２：３の組成比である相をいい、一般に高温超電
導相に相当する相である。
：２：２：３の組成比である相をいい、一般に高温超電
導相に相当する相である。
この発明で、原料粉末の熱処理は、８３０℃以上８７０
℃以下であることが好ましい。また熱処理時間は２４時
間以下であることが好ましい。
℃以下であることが好ましい。また熱処理時間は２４時
間以下であることが好ましい。
この発明の方法により得られるＢｉ−Ｐｂ−Ｓｒ−Ｃａ
−Ｃｕ−０系超電導体の組成比は、Ｂｉ＋Ｐｂ：Ｓｒ：
Ｃａ 二 Ｃｕ−１． ５ 〜 ２． ５：
１．８〜２．２：１．８〜２．５：２．５〜３．５であ
ることが好ましい。ｐｂは、Ｂｉの１０〜４０％、好ま
しくは２０％程度を置換させる。
−Ｃｕ−０系超電導体の組成比は、Ｂｉ＋Ｐｂ：Ｓｒ：
Ｃａ 二 Ｃｕ−１． ５ 〜 ２． ５：
１．８〜２．２：１．８〜２．５：２．５〜３．５であ
ることが好ましい。ｐｂは、Ｂｉの１０〜４０％、好ま
しくは２０％程度を置換させる。
また、この発明において塑性加工は、伸線加工または伸
線加工および平角／テーブ状の加工を含むことが好まし
い。
線加工および平角／テーブ状の加工を含むことが好まし
い。
また塑性加工とその後の熱処理は複数回繰返されること
が好ましい。
が好ましい。
この発明において製造されるＢｉ−Ｐｂ−ＳｒＣａ−Ｃ
ｕ−０系超電導体は、ビスマスの一部をアンチモンなど
の他の元素で置換したり、あるいはリチウムなどを添加
してもよい。
ｕ−０系超電導体は、ビスマスの一部をアンチモンなど
の他の元素で置換したり、あるいはリチウムなどを添加
してもよい。
またこの発明で用いられる原料粉末は、固相法、共沈法
、硝酸塩共分解法などで作製することができる。
、硝酸塩共分解法などで作製することができる。
この発明で熱処理した超電導体粉末を被覆する金属シー
スとしては、超電導体の粉末と反応しにくく、かつ加工
性が良好な材質であれば特に限定されない。このような
材料として、たとえば、銀、銀合金、金、および金合金
や、あるいはこれらのシース層を中間層として配置した
ものなどが挙げられる。また、使用条件において、安定
化材として機能する材料が好ましい。
スとしては、超電導体の粉末と反応しにくく、かつ加工
性が良好な材質であれば特に限定されない。このような
材料として、たとえば、銀、銀合金、金、および金合金
や、あるいはこれらのシース層を中間層として配置した
ものなどが挙げられる。また、使用条件において、安定
化材として機能する材料が好ましい。
この発明において、超電導体の粉末を金属シ−スで被覆
した複合材に施される塑性加工は、上述のように伸線加
工または伸線加工および平角／テーブ状の加工を含んだ
ものが好ましい。伸線加工は加工度８０％以上で施され
ることが好ましい。
した複合材に施される塑性加工は、上述のように伸線加
工または伸線加工および平角／テーブ状の加工を含んだ
ものが好ましい。伸線加工は加工度８０％以上で施され
ることが好ましい。
また平角あるいはテープ状の加工は加工度８０％以上で
施されることが好ましい。伸線加工は、通常ダイス引き
が採用されるが、ロールダイス、タークスロールなどの
方法でもよい。また平角あるいはテープ状の加工は、ロ
ール圧延が一般的であるが、プレス圧延、ターグスロー
ル圧延も採用される。
施されることが好ましい。伸線加工は、通常ダイス引き
が採用されるが、ロールダイス、タークスロールなどの
方法でもよい。また平角あるいはテープ状の加工は、ロ
ール圧延が一般的であるが、プレス圧延、ターグスロー
ル圧延も採用される。
また、この発明においては、複合材を塑性加工した後に
熱処理が行なわれるが、この熱処理後に、さらに伸線加
工または平角あるいはテープ状の加工と熱処理が繰返さ
れてもよい。
熱処理が行なわれるが、この熱処理後に、さらに伸線加
工または平角あるいはテープ状の加工と熱処理が繰返さ
れてもよい。
この発明において複合材を塑性加工後に熱処理する際の
熱処理温度は、通常７８０℃から８６０℃までの温度範
囲で、５時間から３００時間程度の条件が採用される。
熱処理温度は、通常７８０℃から８６０℃までの温度範
囲で、５時間から３００時間程度の条件が採用される。
この場合、雰囲気は大気中あるいは酸素分圧を制御した
条件が好ましい。
条件が好ましい。
［発明の作用効果］
この発明の製造方法では、原料粉末を予め８３０℃以上
の温度で熱処理して２２１２相を主体とするＢ ｉ−Ｐ
ｂ−Ｓ ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系超電導体の粉末を調製し
、この調製した超電導体の粉末を金属シースで被覆して
いる。このような原料粉末の熱処理により、超電導体の
粉末は結晶粒の結合力が改良され、塑性加工後の熱処理
によって結晶粒が大きく成長し、粒界での結合面積を増
大させることができ、これによって臨界電流密度を向上
させることができる。また、塑性加工後の熱処理により
、超電導体の粉末は、２２１２相から２２２３相に変態
し、高温超電導相の割合が増加することによって、臨界
温度が高められるとともに、臨界電流密度も高められる
。
の温度で熱処理して２２１２相を主体とするＢ ｉ−Ｐ
ｂ−Ｓ ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系超電導体の粉末を調製し
、この調製した超電導体の粉末を金属シースで被覆して
いる。このような原料粉末の熱処理により、超電導体の
粉末は結晶粒の結合力が改良され、塑性加工後の熱処理
によって結晶粒が大きく成長し、粒界での結合面積を増
大させることができ、これによって臨界電流密度を向上
させることができる。また、塑性加工後の熱処理により
、超電導体の粉末は、２２１２相から２２２３相に変態
し、高温超電導相の割合が増加することによって、臨界
温度が高められるとともに、臨界電流密度も高められる
。
この発明では、金属シースで被覆した複合材に伸線加工
等の塑性加工を施している。塑性加工を施すことにより
、金属シース内の結晶は加工方向に配向し、また平角あ
るいはテープ状に加工することにより、金属シース内の
結晶は配向し緻密化して、臨界電流密度が高まる。特に
、平角あるいはテープ状に加工することにより、電流の
流れやすいａ−ｂ面が電流が流れる長手方向に揃うよう
配向させることができるので、より一層臨界電流密度を
高めることができる。
等の塑性加工を施している。塑性加工を施すことにより
、金属シース内の結晶は加工方向に配向し、また平角あ
るいはテープ状に加工することにより、金属シース内の
結晶は配向し緻密化して、臨界電流密度が高まる。特に
、平角あるいはテープ状に加工することにより、電流の
流れやすいａ−ｂ面が電流が流れる長手方向に揃うよう
配向させることができるので、より一層臨界電流密度を
高めることができる。
この発明の製造方法によれば、高い臨界温度でかつ高い
臨界電流密度を有するＢｉ−Ｐｂ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
０系超電導体を製造することができる。このためケーブ
ルやマグネット等に用いられる超電導体の製造方法とし
て有用なものである。
臨界電流密度を有するＢｉ−Ｐｂ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
０系超電導体を製造することができる。このためケーブ
ルやマグネット等に用いられる超電導体の製造方法とし
て有用なものである。
［実施例］
実施例１および比較例Ｉ
Ｂｉ２ ０，、ＰｂＯ、Ｓ ｒｃＯ， 、ＣａＣＯ３、
およびＣｕＯのそれぞれの粉末を用いて、Ｂｉ：Ｐｂ：
Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ−１．８０：０．４１：１．９９：２
．２５：３．０２の組成比となるように混合した。この
混合粉末を７５０℃で１４時間仮焼した後、８６０℃で
１２時間熱処理を施した。得られた粉末は、超電導体の
粉末であり、２２１２相を主体とする粉末であった。（
実施例１）上記の実施例１と同様の組成比で各粉末を混
合し、７５０℃で１４時間仮焼した後、８００℃で１２
時間大気中で熱処理して、超電導体粉末を得た。この粉
末は２２１２相を主体とする粉末であった。（比較例１
） 上記の実施例１および比較例１の粉末をそれぞれ銀パイ
プ内に充填した後、９５％の伸線加工および８２％の圧
延加工を行なった。加工後、８４０℃で５０時間の熱処
理を施し、熱処理後２５％の圧延加工を施し、その後さ
らに８４３℃で５０時間の熱処理を施した。これらの臨
界温度は１０６Ｋであった。得られた超電導体について
、７７．３Ｋでの臨界電流密度を測定したところ、実施
例１の超電導体は２８４０ＯＡ／ｃｍ２であり、比較例
１の超電導体は６５００Ａ／Ｃｍ２であった。
およびＣｕＯのそれぞれの粉末を用いて、Ｂｉ：Ｐｂ：
Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ−１．８０：０．４１：１．９９：２
．２５：３．０２の組成比となるように混合した。この
混合粉末を７５０℃で１４時間仮焼した後、８６０℃で
１２時間熱処理を施した。得られた粉末は、超電導体の
粉末であり、２２１２相を主体とする粉末であった。（
実施例１）上記の実施例１と同様の組成比で各粉末を混
合し、７５０℃で１４時間仮焼した後、８００℃で１２
時間大気中で熱処理して、超電導体粉末を得た。この粉
末は２２１２相を主体とする粉末であった。（比較例１
） 上記の実施例１および比較例１の粉末をそれぞれ銀パイ
プ内に充填した後、９５％の伸線加工および８２％の圧
延加工を行なった。加工後、８４０℃で５０時間の熱処
理を施し、熱処理後２５％の圧延加工を施し、その後さ
らに８４３℃で５０時間の熱処理を施した。これらの臨
界温度は１０６Ｋであった。得られた超電導体について
、７７．３Ｋでの臨界電流密度を測定したところ、実施
例１の超電導体は２８４０ＯＡ／ｃｍ２であり、比較例
１の超電導体は６５００Ａ／Ｃｍ２であった。
実施例２および比較例２
Ｂ ｉ２ ０， 、ＰｂＯＳＳ ｒｃＯ， 、ＣａＣＯ
，、およびＣｕＯのそれぞれの粉末を用いて、Ｂｉ：Ｐ
ｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ−１．８４：０．３９：２．０３
：２．１８：２．９８の組成比となるように混合した。
，、およびＣｕＯのそれぞれの粉末を用いて、Ｂｉ：Ｐ
ｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ−１．８４：０．３９：２．０３
：２．１８：２．９８の組成比となるように混合した。
７５５℃で１２時間仮焼後、大気中で８１０℃１０時間
の熱処理をした後、さらに大気中で８５６℃１２時間の
熱処理を行なった。
の熱処理をした後、さらに大気中で８５６℃１２時間の
熱処理を行なった。
（実施例２）
上記の実施例２と同様の組成比となるようにそれぞれの
粉末を混合し、７５５℃で１２時間の仮焼後、大気中で
８１０℃で１０時間の熱処理を行ない、その後の８５６
℃１２時間の熱処理を行なわなかったものを比較として
調製した。（比較例２） 以上の実施例２および比較例２のそれぞれの粉末を、銀
バイブ内に充填し、９７％の伸線加工および８５％の圧
延加工をした後、８３５℃で８０時間の熱処理を施した
。次に、それぞれについて２３％の圧延加工を施し、８
４５℃で９０時間の熱処理をさらに施した。これらの臨
界温度は、１０６Ｋであった。得られたそれぞれの超電
導体について、７７．３Ｋで臨界電流密度を測定した。
粉末を混合し、７５５℃で１２時間の仮焼後、大気中で
８１０℃で１０時間の熱処理を行ない、その後の８５６
℃１２時間の熱処理を行なわなかったものを比較として
調製した。（比較例２） 以上の実施例２および比較例２のそれぞれの粉末を、銀
バイブ内に充填し、９７％の伸線加工および８５％の圧
延加工をした後、８３５℃で８０時間の熱処理を施した
。次に、それぞれについて２３％の圧延加工を施し、８
４５℃で９０時間の熱処理をさらに施した。これらの臨
界温度は、１０６Ｋであった。得られたそれぞれの超電
導体について、７７．３Ｋで臨界電流密度を測定した。
実施例２の超電導体は２９５０ＯＡ／ｃｍ２であり、比
較例２の超電導体は９８００Ａ／ｃｍ２であった。
較例２の超電導体は９８００Ａ／ｃｍ２であった。
実施例３および比較例３
Ｂｔ２ ０，、ＰｂＯ，ＳｒＣＯ，、ＣａＣＯ，、およ
びＣｕＯのそれぞれの粉末を用いて、Ｂｉ：Ｐｂ：Ｓｒ
：Ｃａ：Ｃｕ−１．８１：０．４０：２．０１：２．２
８：３．０２の組成比となるように混合した。この混合
粉末を、７５０℃で１２時間仮焼後、大気中で８００℃
１８時間の熱処理をした。さらにこの粉末に対して、８
５０℃２０時間の熱処理を施した。（実施例３） 上記の実施例３と同様の組成比で混合した粉末を、７５
０℃で１２時間の仮焼後、大気中で８００℃１８時間の
熱処理を施し、その後の８５０℃での熱処理を行なわな
い超電導体の粉末を作製した。（比較例３） 以上のようにして得られた実施例３および比較例３の粉
末をそれぞれ、湿式ボールミルにて粉砕し、平均粒径０
．９μｍの粉末を得た。実施例３の粉末に対しては、さ
らに８００℃１０分間の熱処理を加え、比較例３の粉末
に対してはこのような熱処理を施さずに、それぞれ銀パ
イプ中に充填して複合材とした。これらの複合材を９Ｑ
％の加工度で伸線加工した後、８４０℃で５０時間熱処
理した。その後、さらに４０％の加工度で伸線加工を行
ない、さらに８４５℃で５０時間の熱処理を施した。こ
れらの臨界温度は１０６Ｋであった。
びＣｕＯのそれぞれの粉末を用いて、Ｂｉ：Ｐｂ：Ｓｒ
：Ｃａ：Ｃｕ−１．８１：０．４０：２．０１：２．２
８：３．０２の組成比となるように混合した。この混合
粉末を、７５０℃で１２時間仮焼後、大気中で８００℃
１８時間の熱処理をした。さらにこの粉末に対して、８
５０℃２０時間の熱処理を施した。（実施例３） 上記の実施例３と同様の組成比で混合した粉末を、７５
０℃で１２時間の仮焼後、大気中で８００℃１８時間の
熱処理を施し、その後の８５０℃での熱処理を行なわな
い超電導体の粉末を作製した。（比較例３） 以上のようにして得られた実施例３および比較例３の粉
末をそれぞれ、湿式ボールミルにて粉砕し、平均粒径０
．９μｍの粉末を得た。実施例３の粉末に対しては、さ
らに８００℃１０分間の熱処理を加え、比較例３の粉末
に対してはこのような熱処理を施さずに、それぞれ銀パ
イプ中に充填して複合材とした。これらの複合材を９Ｑ
％の加工度で伸線加工した後、８４０℃で５０時間熱処
理した。その後、さらに４０％の加工度で伸線加工を行
ない、さらに８４５℃で５０時間の熱処理を施した。こ
れらの臨界温度は１０６Ｋであった。
得られた超電導体について７７．３Ｋでの臨界電流密度
を測定した。実施例３の超電導体は４５００Ａ／ｃｍ２
であったのに対し、比較例３の超電導体は５００Ａ／ｃ
ｍ２であった。
を測定した。実施例３の超電導体は４５００Ａ／ｃｍ２
であったのに対し、比較例３の超電導体は５００Ａ／ｃ
ｍ２であった。
以上の実施例１〜３と比較例１〜３の比較から明らかな
ように、この発明に従う製造方法で製造された超電導体
は、いずれも高い臨界電流密度を示す。
ように、この発明に従う製造方法で製造された超電導体
は、いずれも高い臨界電流密度を示す。
Claims (6)
- （１）Ｂｉ系超電導体を製造する方法であって、 原料粉末を８３０℃以上の温度で熱処理して２２１２相
を主体とするＢｉ系超電導体の粉末を調製し、 前記超電導体の粉末を金属シースで被覆して複合材とし
、 前記複合材を塑性加工した後熱処理する各工程を備える
、超電導体の製造方法。 - （２）前記原料粉末を８３０℃以上８７０℃以下の温度
で熱処理する、請求項１に記載の超電導体の製造方法。 - （３）前記原料粉末の熱処理が２４時間以下である、請
求項１に記載の超電導体の製造方法。 - （４）前記Ｂｉ系超電導体の組成比が、 Ｂｉ＋Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝１．５〜２．５：１．
８〜２．２：１．８〜２．５：２．５〜３．５と酸素で
ある、請求項１に記載の超電導体の製造方法。 - （５）前記塑性加工が伸線加工または伸線加工および平
角／テープ状の加工を含む、請求項１に記載の超電導体
の製造方法。 - （６）前記塑性加工と熱処理が複数回繰返される、請求
項１に記載の超電導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00945990A JP3149429B2 (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | 超電導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00945990A JP3149429B2 (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | 超電導体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03214516A true JPH03214516A (ja) | 1991-09-19 |
| JP3149429B2 JP3149429B2 (ja) | 2001-03-26 |
Family
ID=11720871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00945990A Expired - Lifetime JP3149429B2 (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | 超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3149429B2 (ja) |
-
1990
- 1990-01-17 JP JP00945990A patent/JP3149429B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3149429B2 (ja) | 2001-03-26 |
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