JPH03250509A - 酸化物超電導線材の製造法 - 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、酸化物超電導線材の製造法に関するもので
ある。さらに詳しくは、この発明は、各種超電導マグネ
ット、送電ゲーブル、発電機等に有用な、実用に供する
ことのできる臨界電流特性を有するＢｉ系酸化物超電導
線材の製造法に関するものである。

（従来の技術とその課題） 酸化物高温超電導体としてＢｉ系酸化物が注目されてお
り、このＢｉ系酸化物超電導体の薄膜化とともに、その
線材化、テープ状体への加工方法が精力的に検討されて
いる。

すでにこれまでにも、Ｂｉ系酸化物超電導体の粉末を銀
シースに充填し、これを線材あるいはテ−プ状体に加工
した後に、焼結、圧延、焼結等の配向処理を施して起電
導線材、または超電導テープ状体を製造する方法が提案
されてもいる。

しかしながら、これまでに知られている方法では、Ｂｉ
系酸化物超電導体の場合には実用に供することのできる
臨界電流密度（Ｊｃ）を有する線材、あるいはテープ状
体が得られないのが実情である６ Ｂｉ系系酸化物電電導体異方性が大きく、ａｂ面内で電
流が流れやすい。そこで高い臨界電流密度（Ｊｃ）を得
るためには、その組織を緻密化するとともに、ａｂ面の
高配向化を図ることが必要となる。また、加工後の熱処
理において、特に多芯線材では酸化物超電導体とシース
金属との反応が起きて特性が劣化しやすいという問題が
あるため、この面での対策も必要となっている。

この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたもので
あり、従来の線材化方法の欠点を克服し、組織の緻密化
とともに高配向化を図り、高い臨界電流密度を有し、シ
ース金属との反応をも抑えた高特性のＢｉｉ酸化物超電
導体線材を製造する方法を提供することを目的としてい
る。

（課題を解決するための手段） この発明は、上記の課題を解決するものとして、Ｂｉ系
酸化物超電導体の粉末を金属シースに詰めて冷間加工を
行い、８７５℃以下の温度で熱処理した後に冷間加工し
、次いで８７０℃以上の温度で熱処理し、さらに８７５
℃以下の温度で熱処理することを特徴とする酸化物超電
導線材の製造法を提供する。

この発明の方法において対象となるＢｉ系酸化物超電導
体は、Ｂ１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系をその組成の基本
とするものであり、特性を損うことのない成分を任意に
添加したものも含み得る。

特にこれらの組成のうち、この発明においては、低Ｔｃ
相として知られている Ｂｉ　　Ｓｒ　　ＣａＣｕ２の系の組成のものから高２ い電流密度特性（Ｊｃ）を得ることを可能とする点で注
目される。

また、目的とする線材としては、種々の形状、構造のも
のがこの発明に含まれる。たとえばテープ状体、多芯線
材も含まれる。これらの線材を製造するこの発明の方法
を、その工程順に説明すると次のように要約することが
できる。

（１）　金属シースの充填と冷間加よ りｉ系酸化物超電導体の所定の組成からなる原料粉末を
、銀等の金属シースに充填し、初期冷間加工を行う。こ
の加工は、ロールプレス等の適宜な手段で行うことがで
きる。

この工程においては、あらかじめ、Ｂｉ系の酸化物超電
導体粉末に、７００〜８７５℃程度の温度において仮焼
もしくは前焼結としての熱処理を施し、次いで常温附近
まで急冷した粉末を用いることが有利でもある。この粉
末を使用することにより、臨界温度（Ｔｃ）が高い酸化
物超電導線材が得られる。たとえば低Ｔｃ相としての超
電導体でも約９０に程度のレベルの線材が得られる。

この時の常温前後程度までの急冷は、 ３００℃／時以上の速度で行うのが好ましい。

これより遅いと臨界温度の低下が認められる場合ある。

この原因としては、酸素含有量の変化が影響しているも
のと推察される。

）　−成熱処理と冷間加工 次いで、８７５℃以下の温度で熱処理し、冷間加工する
。この工程は、酸化物相を溶融させずに結晶成長させ、
圧延または線引き等の冷間加工によって長さ方向に強く
優先配向させることを目的としている。

熱処理温度を８７５℃を超えるものとする場合には、強
い優先配向が形状されないうちに半溶融状態となり、ラ
ンダムな方向に結晶が成長し、超電導特性を低下させる
ことになる。

また、この−成熱処理においては、徐々に、または段階
的に所定の処理温度まで昇温させるのが好ましい。この
ことは、金属シースと酸化物超電導体との反応を抑え、
多芯線材等において良好な特性を得る上で特に有効であ
る。急激に昇温させる場合は、相生成および均一化がな
されないうちに、しかも比較的低い温度で部分溶融が生
じ、金属シースとの反応が生じて特性が劣化しやすい。

所定温度までの、徐々に、または段階的に行う昇温は少
なくとも１０時間以上かけて行うのが好ましい、これ以
下の場合には、金属シースとの反応抑制の作用は充分と
はならない。

二次熱処理 優先方位をつける冷間加工を終了した後に、８７０’Ｃ
以上の温度で二次熱処理を行う。この熱処理は、酸化物
相を半溶融状態とし、優先方位に沿って結晶成長させる
ことを目的としている。

この温度以下では溶融が生じないため、あるいは全く不
充分であるため、高密度化と高配向化のための結晶成長
は生じない。

この二次熱処理においても、上記（２）と同様の理由か
ら、所定の温度までの昇温を徐々に、または段階的に１
０時間以上かけて行うのが好ましい。

３） たとえば多芯線材の製造においては、 ８５０℃×２０時間 ８７０℃Ｘ２０時間 ８８０℃×１５時間 のように段階的に昇温させることができ、このプロセス
は、金属シースと超電導体との反応抑制にとって極めて
有利である。

（４）　三次熱処理 最後に、８７５℃以下の温度において結晶の秩序度を高
めるための三次熱処理を行う。

これは、二次熱処理までの操作による結晶粒の歪みを是
正し、結晶の秩序度を回復することを目的としている。

もちろん、以上のようなこの発明の方法においては、加
熱や冷間加工等の手段について特にそのための装置等に
限定はない。また工程の細部についても様々な態様が可
能である。以下、実施例を示し、さらにこの発明の製造
法について詳しく説明する。

実施例Ｉ Ｂｉ　：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝２：２：１：２の組成とな
るように原料粉末を混合し、８００℃Ｘ１５時間の仮焼
および８５０℃×１０時間の前熱処理を行い、１００℃
／時の速度で常温まで冷却した後に銀シースに詰めてテ
ープ状に加工した。これに８５０℃×１５時間の熱処理
を施した後に、冷間圧延してその厚さを半分に減少させ
、さらに８８０℃×１５時間の半溶融熱処理および８５
０℃×５０時間の秩序回復三次熱処理を行った。

得られた線材の臨界温度：ＴＣは８６にであり、４．２
におよび３０Ｔの磁界での臨界電流密度：Ｊｃは７０．
０ＯＯＡ　／−であった。また７７におよびＯＴでのＪ
ｃは５．００ＯＡ／ａａであった。

実施例２ 実施例１と同様の組成の粉末を８００℃×１５時間およ
び８５０℃×１０時間の前熱処理を施した後に、５００
０℃／時の速さで冷却し、実施例１と全く同様な工程で
テープ状体を作成した。この線材のＴｃは９０にであり
、４．２におよび３０Ｔの磁界でのＪｃは８５，０ＯＯ
Ａ／−であった。また、７７におよびＯＴでのＪｃは３
５，０ＯＯＡ／−であった。

実施例３ 実施例１と同様の組成で、同様の前熱処理を施した粉末
を銀シースに詰めて細線に加工後、銀パイプ中に束ねて
挿入し、再び冷間加工して３３０芯を含むＢｉ系酸化物
の多芯テープを作成した。これに８００℃Ｘ２０時間お
よび８３０℃ｘ２０時間、さらに８５０℃Ｘ１５時間の
熱処理を施した（試料Ａ）、またこれとは別に、単に８
５０℃×１５時間の熱処理だけを施した後に圧延加工を
加え、さらに８８０℃×１０時間および８５０℃×５０
時間の熱処理を施して線材を作成した（試料Ｂ）、試料
ＡおよびＢのＴｃはそれぞれ８６におよび７８にであり
、４．２におよび３０ＴでのＪｃはそれぞれ２６．０Ｏ
ＯＡ／−および１０，０ＯＯＡ／ａｌＹであった。

実施例４ 実施例３と同様の原料で、同様の工程により３３０芯の
多芯テープを加工後、８００℃×２０時間および８３０
℃×２０時間、さらに８５０℃×１５時間の熱処理を加
えた後、圧延加工をし、８５０℃Ｘ２０時間および８７
０’ＣＸ２０時間、さらに８８０℃×１０時間の熱処理
と、８５０℃Ｘ５０時間の秩序回復熱処理を行った。Ｔ
ｃは８９にであり、４．２におよび３０ＴでのＪｃは３
７，０ＯＯＡ／ｃｄであった。また、７７におよびＯＴ
でのＪｃは３１　、０ＯＯＡ　／−であった。

（発明の効果） 以上詳しく説明した通り、この発明の製造法により、緻
密化、高配向化が図られ、高い臨界電流密度を有するＢ
ｉ系酸化物超電導線材が得られる。

また、この方法により金属シースと超電導体との反応が
得られるため、特製の劣化も抑止される。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｂｉ系酸化物超電導体の粉末を金属シースに詰め
   て冷間加工を行い、８７５℃以下の温度で熱処理した後
   に冷間加工し、次いで８７０℃以上の温度で熱処理し、
   さらに８７５℃以下の温度で熱処理することを特徴とす
   る酸化物超電導線材の製造法。
2. （２）原料粉末を７００〜８７５℃の温度で熱処理した
   後に、３００℃／時以上の速度で常温附近にまで急冷し
   た粉末を金属シースに詰める請求項（１）記載の酸化物
   超電導線材の製造法。
3. （３）請求項（１）または（２）記載の製造法において
   、最初の８７５℃の温度以下での熱処理を、少なくとも
   １０時間以上かけて徐々に、または段階的に昇温させて
   から行う酸化物超電導線材の製造法。
4. （４）請求項（１）、（２）または（３）記載の製造法
   において、８７０℃の温度以上での熱処理を、少なくと
   も１０時間以上かけて徐々に、または段階的に昇温させ
   てから行う酸化物超電導線材の製造法。