JPH03291813A - セラミックス超電導々体の製造方法 - 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〕 本発明はマグネット、コイル、電流リード、限流器、ケ
ーブル等の導体として用いて好適な加工性並びに超電導
特性に優れ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〕

近年液体窒素温度で超電導を示すＬａ−Ｂａ−Ｃｕ−０
系、Ｌａ−５ｒ−Ｃｕ−０系、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系、
Ｂ　１−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系、Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−
Ｃｕ−０系等のセラミックス超電導体が見出され、マグ
ネット等への応用が盛んに検討されている。

ところでセラミックス超電導体は脆い為、又使用中フラ
ックスジャンプ等に伴うクエンチ事故に備えて、靭性、
並びに熱及び電気伝導性に優れたＡｇやＣｕ等の金属を
安定化材として複合して用いられている。

セラミックス超電導体にＣｕ等の金属材料等を複合して
セラミックス超電導々体となす方法としては、例えばセ
ラミックス超電導体となし得る原料物質に有機バインダ
ーや可塑側を加えて混練し、この混線体をシート状に成
形してグリーンシートとなし、更にこのグリーンシート
を金属製シートと複合し、この複合体を加熱乾燥してバ
インダーを除去したのち、所定の加熱処理を施す方法に
より行われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながらこのようなグリーンシートを用いた製造方
法によると、脱バインダーが完全になされなかった場合
は、セラミックス超電導体内にバインダーの構成物質で
ある有機物が残存して超電導特性が低下し、又バインダ
ーを完全に除去しようとすると加熱乾燥に極めて長時間
を要して生産性に欠けるという問題があった。

かかる状況に鑑み、本発明者等は、鋭意研究を重ねた結
果価れた超電導特性を持った超電導々体の製造方法とし
て金属製容器内にセラミックス超電導体となし得る原料
物質を充填し、次いでこれを伸延加工してシート状複合
体となし、このシート状複合体を渦巻状体又は同心円筒
状体に成形し、次いでこれをそのまま又は金属製管内に
充填したのち伸延加工して所望形状の線材となし、しか
るのちこの線材に所定の加熱処理を施して超電導体層が
微細に分布したセラミックス超電導々体を製造する方法
を発明し提案した。

しかし上記発明方法に基づいて製造したセラミックス超
電導々体はＪｏ等の超電導特性に優れたものであったが
、機械的強度が低い為、渦巻状に成形する際の作業性に
劣り、伸延加工中に施す中間焼鈍によって軟弱なものと
なって、これの取扱いを慎重に行う必要がある等の問題
があった。

〔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
るところは超電導特性に優れ且つ機械的強度が高く加工
しやすいセラミックス超電導々体の製造方法を提供する
ことにある。

即ち本発明は、長手方向に連続した中空部を少なくとも
２個設けた金属製容器の各々の中空部にセラミックス超
電導体となし得る原料物質及び補強用金属材料を別々に
充填して超電導複合素材を形成し、次いで前記複合素材
を伸延加工してシート状複合体となしたのち、前記シー
ト状複合体を渦巻状体又は同心円筒状体に成形し、次い
でこれをそのまま、又は再度金属製管内に充填したのち
、伸延加工して所望形状の線材となし、しかるのち前記
線材に所定の加熱処理を施すことを特徴とするものであ
る。

以下に本発明を図を参照して具体的に説明する。

第１〜７図は、本発明の態様例を示す工程説明；椿キ＝
４設けた安定化金属からなる金属製容器３の一方の中空
部ｌに第２図に示したように粉状の原料物’１４を充填
し、他方の中空部２に補強材５を充填し、次いでこの金
属製容器３の開放端を真空封止したのち、これを伸延加
工して第３図に示したようなシート状複合体６となす、
このシート状複合体６は、安定化金属材７中に原料物質
４層及び補強材５が複合されたものである。

シート状複合体６の他の態様例としては、第４及び５図
に示したように原料物質４層又は補強材５を複数複合し
たもの等任意の構成のものが適用される。

而して斯かるシート状複合体６は、例えば第６属製管９
に充填し、開放端を真空封止したのち、伸延加工を施し
て所望形状の線材となし、次いで所定の加熱処理を施し
て原料物質を超電導体に反応せしめてセラミックス超電
導々体に製造がなされる。

上記においてシート状複合体の成形は芯材の周囲に渦巻
状に成形しても、又第７図に示したようにシート状複合
体を円筒状に加工してこれを芯材ｌＯの周囲に同心状に
嵌合して同心円筒状体１１に成形してもよい、上記の如
き渦巻状成形体８又は同心円筒状体１１は、金属管に充
填せずにそのまま、伸延加工してもよい。

尚、前述のような伸延加工、成形、充填、真空封止の一
連の工程を何度も繰返すことにより得られる複合材料は
原料物質層と安定化金属材層とがより微細に分布したも
のとなり、これを加熱処理して得られるセラミックス超
電導々体は、臨界電流密度（Ｊ、）等の特性が一層優れ
たものとなる。

本発明方法において原料物質の占積率は金属マトリック
スの塑性変形が可能な範囲まで高めることができ、用い
る金属材料によって異なるが５０％かそれを上回る比率
で複合することができる。

本発明方法において、金属製容器又は金属製管の材料に
は、Ａｇ、Ａｕ５Ｃｕ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ又はその合金
が用いられるが、中でもＡｇ又はＡｇ合金は酸素透過性
が良好なので加熱処理工程においてセラミックス超電導
体への酸素の供給が充分になされて高いＪ、をもつ超電
導体が得られる上、熱伝導性が高いので得られる線材は
耐クエンチ性に優れ、通電量を高めることができて好適
である。

又原料物質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、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
、例えばセラミックス超電導体構成元素の混合体又は共
沈混合物又は酸素欠損型複合酸化物又は上記構成元素の
合金等が使用可能である。

又補強材には、ＮｉＳＣＮ１５ＣｒＳ又はその合金又は
ＳＵＳ等が耐熱性及び強度が高く適しており、その形状
はシート状、線状等任意の形状のものが用いられる。

補強材がシート状の場合は、第８図イ〜ハに示したよう
な穴あきシート（図イ）やネット状のシート（図口、ハ
）を用いると加熱処理時において安定化金属シート内の
酸素透過性が阻害されず好ましいものである。

又、原料物質又は渦巻状体等を充填した金属製容器又は
金属製管は、真空封止したのち、伸延加工するのが、得
られる複合材料の密度が向上して好ましい。

本発明方法において、伸延加工方法としては、押出、引
抜き、スェージング、圧延、鍛造、−軸プレス圧縮等の
任意の方法が適用できる。又伸延加工は冷間、熱間等任
意の温度で行うことができる。又伸延加工前後にＨＩＰ
、、ＣＩＰ等の処理を施すと原料物質等の内層がより緻
密化されて好ましいものである。更に伸延加工の途中や
伸延加工後に焼鈍処理を施して加工歪の除去や原料物質
層の高密度化又は得られたセラミックス超電導々体の伸
びの回復を計ることができる。

〔作用］ 本発明方法においては、長手方向に複数の中空部を有す
る金属製容器を用い各々の中空部にセラミックス超電導
体となし得る原料物質と補強用金属材料とを別々に充填
して起電導複合素材となすので、この素材を伸延加工し
てシート状体となす工程、このシート状体を渦巻状体等
に成形し、これを伸延加工して線材となす工程、この線
材を加熱処理する工程において、シート状体又は線材の
強度は高度に保持されて、加工並びに取扱いが容易にな
される。又原料物質と補強用金属材料とは金属製容器の
別々の中空部に充填するので、双方が接触して反応しセ
ラミックス超電導体が変質したりすることがない。

又上記原料物質のシート状成形体は、渦巻状体又は同心
円筒状体に成形し伸延加工するので原料物質層は緻密な
ものとなり、これを加熱処理して得られるセラミックス
超電導々体はｊｏ等の特性に優れたものとなる。

［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 第１図に示した形状のＡｇ製容器の一方の中空部に予め
大気中で仮焼成したＢ　ｉｚ、ｓ　ｒｚｃａ　Ｃｕ！０
８組成の粉状の原料物質を、又他方の中空部に第８図イ
に示した穿入型のＳＵＳ　３１６製板状材を充填し、次
いでこれを平ロール圧延して厚さ０．３面のシート状複
合体となした。次にこのシート状複合体を第６図に示し
たようにして１３層渦巻状に巻回して渦巻状成形体とな
し、次いでこれを再度外径１２−１内径９ｍのＡｇ製管
に充填したのち、上記パイプの両端を１０−’Ｔｏｒｒ
の真空中で電子ビーム溶接により封止し、次いでこれを
平ロール圧延により厚さ０．３閣のテープに、別に溝ロ
ール圧延により、１．５誼φの丸線にそれぞれ加工した
。しかるのち上記テープ及び丸線を大気中にて８７０°
Ｃ×２０Ｈ加熱処理してテープ状及び丸線状のセラミッ
クス超電導々体となした。

尚、Ａｇ製容器には、断面の外寸が縦１２醜、横２０腫
、中空部の内寸が縦３腫、横１４閣の形状のものを用い
た。又、上記のシート状複合体への伸延加工、及びテー
プ又は丸線への伸延加工工程において、適宜５００℃２
Ｈの中間焼鈍を施した。

実施例２ 実施例１と同様にして作ったシート状複合体を３■φの
Ａｇ製芯材に８層渦巻状に巻回して渦巻状成形体となし
た他は実施例１と同じ方法によりテープ状及び丸線状の
セラミックス超電導々体を製造した。

実施例３ 実施例１と同様にして作った渦巻状成形体をその端部を
電子ビーム溶接により固定し、これをそのまま平ロール
又は溝ロール圧延した他は実施例１と同じ方法によりテ
ープ状及び丸線状のセラミックス超電導々体を製造した
。

実施例４ 実施例２と同様にして作った渦巻状成形体をその端部を
電子ビーム溶接により固定し、これをそのまま平ロール
又は溝ロール圧延した他は実施例１と同じ方法によりテ
ープ状及び丸線状のセラミックス超電導々体を製造した
。

比較例Ｉ Ａｇ製容器に断面の外寸が縦１２ｍ、横２０閣で中央部
に内寸が縦３■、横１４ｍの中空部を１個設けた形状の
Ａｇ製容器を用いた他は実施例１と同じ方法によりテー
プ状及び丸線状のセラミックス超電導々体を製造した。

比較例２ 比較例１と同様にして作ったシート状複合体を３ｍφの
Ａｇ製棒材に８層渦巻状に巻回して渦巻状成形体となし
た他は比較例１と同じ方法によりテープ状及び丸線状の
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、臨界温度（’ｒｃ　）及び臨界電流密度（Ｊ
Ｃ）を測定した。ＪＣは液体Ｈｅ中（４，２Ｋ）にて４
端子法により測定した。結果は第１表に示した。

尚、上記実施例において補強材を複合した本発明方法品
（実施例１〜４）は、機械的強度に優れる為、伸延加工
や渦巻状成形等の加工が容易になされた。

これに対し比較方法品（比較例１．２）は、強度が低い
為、例えば伸延加工においては、１回当りの減面率や中
間焼鈍温度を低く抑える等の配慮を要し、又材料の取扱
いは、極めて慎重に行う必要があった。

第１表より明らかなように本発明方法品（Ｎｕｔ〜８）
は、比較方法品（Ｎｏ　９　、１０）に較べていずれも
Ｊ、が高い値を示した。

このように本発明方法品は、加工性の改善に加えて超電
導特性が向上した理由は、補強材を複合した為にセラミ
ックス超電導体層が均質に加工され、又加熱処理におい
ては安定化金属材料と起電導体層との間の熱膨張差が緩
和されて、超電導体層にがかる熱歪が低減したこと等が
考えられる。

尚、全般に芯材及び金属製管は有るものの方が又導体形
状はテープの方が、それぞれＪｃが高い値を示している
が、これはセラミックス超電導体層がより高度の加工を
受けて緻密化した為である〔効果〕 以上述べたように本発明方法によれば、製造が容易にな
され且つＪＣ等の特性に優れたセラミックス超電導々体
が得られ、工業上顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜７図は本発明方法のＢ様例を示す工程説明図、
第８図イ〜ハは本発明にて用いられる補強材の態様例を
示す平面図である。 １゜ ２・・・中空部、 ３・・・金属製容器、 ４・・・原

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 長手方向に連続した中空部を少なくとも２個設けた金属
   製容器の各々の中空部にセラミックス超電導体となし得
   る原料物質及び補強用金属材料を別々に充填して超電導
   複合素材を形成し、次いで前記複合素材を伸延加工して
   シート状複合体となしたのち、前記シート状複合体を渦
   巻状体又は同心円筒状体に成形し、次いでこれをそのま
   ま、又は再度金属製管内に充填したのち、伸延加工して
   所望形状の線材となし、しかるのち前記線材に所定の加
   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。