JPH0421521A - Ni基材を備えたBi系超電導体の製造方法 - Google Patents
Ni基材を備えたBi系超電導体の製造方法Info
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- JPH0421521A JPH0421521A JP2122567A JP12256790A JPH0421521A JP H0421521 A JPH0421521 A JP H0421521A JP 2122567 A JP2122567 A JP 2122567A JP 12256790 A JP12256790 A JP 12256790A JP H0421521 A JPH0421521 A JP H0421521A
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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。
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」
この発明は溶融法を適用してBi系超電導体を製造する
方法に関し、基材構成元素の溶融体への拡散現象を抑制
し、超電導特性の向上を図るものである。
方法に関し、基材構成元素の溶融体への拡散現象を抑制
し、超電導特性の向上を図るものである。
「従来の技術」
近年発見された酸化物超電導体において、高い臨界温度
を示し、希土類元素を含まないものとしてBi系の酸化
物超電導体か注目されている。
を示し、希土類元素を含まないものとしてBi系の酸化
物超電導体か注目されている。
ところが、当初に得られたBi系の酸化物超電導体は、
臨界温度の高いB lt S rt Cat C113
0yなる組成の高温相と、臨界温度の低いB l 2
S r 2 CaCuyOyなる組成の低温相の混合体
であることか判明した。このため、高温相のみからなる
Bi系酸化物超電導体の製造が種々試みられてきた。
臨界温度の高いB lt S rt Cat C113
0yなる組成の高温相と、臨界温度の低いB l 2
S r 2 CaCuyOyなる組成の低温相の混合体
であることか判明した。このため、高温相のみからなる
Bi系酸化物超電導体の製造が種々試みられてきた。
「発明が解決しようとする課題」
以上のような背景から、B l 20 a 、 P b
o 、 S r(No 3)y −4Hto 、 Cu
oの各粉末をHNO,で溶解し、攪拌、加熱混合後、8
00℃で30分間加熱して仮焼し、更に粉砕して成形し
、更に焼成することによって高温相のバルクの単相化が
なされている。そして、このようなバルクの単相化が成
功したのは、成分元素にPbを添加したことと、共沈法
により原料を調製したことが要因とされている。
o 、 S r(No 3)y −4Hto 、 Cu
oの各粉末をHNO,で溶解し、攪拌、加熱混合後、8
00℃で30分間加熱して仮焼し、更に粉砕して成形し
、更に焼成することによって高温相のバルクの単相化が
なされている。そして、このようなバルクの単相化が成
功したのは、成分元素にPbを添加したことと、共沈法
により原料を調製したことが要因とされている。
更に、最近に至り、Pbを含む原料粉末を溶融して反応
させる溶融法により緻密な構造の酸化物超電導体を製造
する試みがなされているが、溶融法てBii酸化物超電
導体を製造すると、臨界温度の低い低温相が得られてし
まう問題がある。
させる溶融法により緻密な構造の酸化物超電導体を製造
する試みがなされているが、溶融法てBii酸化物超電
導体を製造すると、臨界温度の低い低温相が得られてし
まう問題がある。
また、前記溶融法を適用して金属基村上にBi系の酸化
物超電導層を形成した場合、金属基材上に溶融体を設置
して冷却すると、溶融体中に基材の構成元素やその酸化
物などが拡散し、酸化物超電導相の分解や組成ずれを引
き起こす問題があり、超電導特性が劣化する原因となる
問題があった。
物超電導層を形成した場合、金属基材上に溶融体を設置
して冷却すると、溶融体中に基材の構成元素やその酸化
物などが拡散し、酸化物超電導相の分解や組成ずれを引
き起こす問題があり、超電導特性が劣化する原因となる
問題があった。
本発明は前記背景に鑑みてなされたもので、臨界温度が
高いBii酸化物超電導体を溶融法を応用してNi基基
土上密着性の良好な状態で形成することができる方法の
提供を目的とする。
高いBii酸化物超電導体を溶融法を応用してNi基基
土上密着性の良好な状態で形成することができる方法の
提供を目的とする。
「課題を解決するための手段」
本発明は前記課題を解決するために、Niからなる基材
を900℃以上で加熱して表面に酸化皮膜を形成し、こ
の酸化皮膜上に、BiとPbとSrとCaとCuを所定
の比率で含有してなるBii酸化物超電導体の溶融体を
載せ、基材上で凝固させた後に、後熱処理して基材上に
Bii酸化物超電導層を形成するものである。
を900℃以上で加熱して表面に酸化皮膜を形成し、こ
の酸化皮膜上に、BiとPbとSrとCaとCuを所定
の比率で含有してなるBii酸化物超電導体の溶融体を
載せ、基材上で凝固させた後に、後熱処理して基材上に
Bii酸化物超電導層を形成するものである。
「作用 」
Ni基基土上安定な酸化層を形成し、その上で溶融体を
凝固させるので、溶融体と基材構成元素との反応が抑制
されて酸化物超電導層に悪影響か出ない。また、溶融反
応させることで、粉末焼結法による場合よりも緻密な組
織を有するBi系の酸化物超電導層が生成する。更に、
溶融処理に弓き続いて後熱処理することでNi基基土上
高い臨界温度を示すB1系酸化物超電導層が生成する。
凝固させるので、溶融体と基材構成元素との反応が抑制
されて酸化物超電導層に悪影響か出ない。また、溶融反
応させることで、粉末焼結法による場合よりも緻密な組
織を有するBi系の酸化物超電導層が生成する。更に、
溶融処理に弓き続いて後熱処理することでNi基基土上
高い臨界温度を示すB1系酸化物超電導層が生成する。
更に、Ni基基土上酸化層を形成し、その上で溶融体を
凝固させることで、凝固後に得られる酸化物超電導層と
Ni基材とか良好な密着性をもって接合する。
凝固させることで、凝固後に得られる酸化物超電導層と
Ni基材とか良好な密着性をもって接合する。
以下に本発明を更に詳細に説明する。
本発明を実施してB i−P b−3r−Ca−Cu−
0系の酸化物超電導体を製造するには、まず、出発材料
を用意する。この出発材料として例えば、Bii合物と
Pb化合物とSr化合物とCa化合物とCu化合物ある
いは各元素の単体粉末を用いる。前記化合物として、各
元素の酸化物、塩化物、炭酸塩、硫化物、フッ化物など
のいずれを用いても良い。
0系の酸化物超電導体を製造するには、まず、出発材料
を用意する。この出発材料として例えば、Bii合物と
Pb化合物とSr化合物とCa化合物とCu化合物ある
いは各元素の単体粉末を用いる。前記化合物として、各
元素の酸化物、塩化物、炭酸塩、硫化物、フッ化物など
のいずれを用いても良い。
この例で具体的に用いるのは、B ito 3粉末とP
bO粉末と5rCOs粉末とCaCO3粉末とCuO粉
末を用いる。なお、用いる化合物は粒状、粉末状を問わ
ないが、できる限り粒径の小さなものが好ましい。
bO粉末と5rCOs粉末とCaCO3粉末とCuO粉
末を用いる。なお、用いる化合物は粒状、粉末状を問わ
ないが、できる限り粒径の小さなものが好ましい。
前記各粉末を用意したならばB i:P b:S r:
Ca:Cu−(2−x):x:2 :2 :3の割合(
ただし、0≦X〈2で、具体的には0.25など)にな
るように秤量して自動乳鉢などで所要時間かけて均一に
混合し、混合粉末を作製する。
Ca:Cu−(2−x):x:2 :2 :3の割合(
ただし、0≦X〈2で、具体的には0.25など)にな
るように秤量して自動乳鉢などで所要時間かけて均一に
混合し、混合粉末を作製する。
次に混合粉末を大気中において800〜850℃で24
時間以上加熱して仮焼することにより不要成分を除去す
る。なお、仮焼処理の時間は数時間〜数百時間程度の範
囲で、仮焼物が単相状態に近くなることを確認できるま
で行うことが好ましく、仮焼処理の雰囲気は酸素ガス雰
囲気でも差し支えない。
時間以上加熱して仮焼することにより不要成分を除去す
る。なお、仮焼処理の時間は数時間〜数百時間程度の範
囲で、仮焼物が単相状態に近くなることを確認できるま
で行うことが好ましく、仮焼処理の雰囲気は酸素ガス雰
囲気でも差し支えない。
また、Niからなるテープ状の基材を用意し、この基材
を900℃以上でNiの融点よりも低い温度で好ましく
は10時間以上加熱して基材の表面に酸化層を形成する
。この熱処理によって基材の表面には、膜厚が10μm
〜20μm程度であって、Nl○を主成分とする比較的
平滑な酸化層が形成される。なお、Niの表面に形成さ
れる酸化層は、10〜20μm程度で安定し、Ni表面
はそれ以上酸化しないので、膜厚が20μm程度になっ
た段階て熱処理を終了する。
を900℃以上でNiの融点よりも低い温度で好ましく
は10時間以上加熱して基材の表面に酸化層を形成する
。この熱処理によって基材の表面には、膜厚が10μm
〜20μm程度であって、Nl○を主成分とする比較的
平滑な酸化層が形成される。なお、Niの表面に形成さ
れる酸化層は、10〜20μm程度で安定し、Ni表面
はそれ以上酸化しないので、膜厚が20μm程度になっ
た段階て熱処理を終了する。
次に、前記のように製造した前駆体の粉末を前記のよう
に酸化処理した基材上に載せて、赤外線イメージ炉など
の加熱炉中において900〜950℃の温度で30分程
度溶融する。所定時間の溶融後、好ましくは、急冷する
。この急冷処理により、生成する結晶粒を小さくするこ
とができ、後に行う熱処理の反応が単時間で進行する。
に酸化処理した基材上に載せて、赤外線イメージ炉など
の加熱炉中において900〜950℃の温度で30分程
度溶融する。所定時間の溶融後、好ましくは、急冷する
。この急冷処理により、生成する結晶粒を小さくするこ
とができ、後に行う熱処理の反応が単時間で進行する。
なお、加熱溶融する際に、950℃より高い温度で溶融
すると、相の分解が起こってしまうために好ましくない
。
すると、相の分解が起こってしまうために好ましくない
。
次に、常温まで冷却した基材と凝固物暦を大気中におい
て電気炉に挿入して800〜880℃の温度で100〜
300時間加熱する後熱処理を行う。ここで800℃よ
り低い温度で熱処理すると良好な臨界温度が得られない
ために好ましくなく、880℃以上では凝固体が再度溶
融するおそれが高いために好ましくない。また、後熱処
理の温度は、より好ましくは、820〜850℃が好ま
しい。熱処理温度が850℃を越える温度、あるいは、
820℃より低い温度では、酸化物超電導層は生成する
が、その臨界温度が低くなる。
て電気炉に挿入して800〜880℃の温度で100〜
300時間加熱する後熱処理を行う。ここで800℃よ
り低い温度で熱処理すると良好な臨界温度が得られない
ために好ましくなく、880℃以上では凝固体が再度溶
融するおそれが高いために好ましくない。また、後熱処
理の温度は、より好ましくは、820〜850℃が好ま
しい。熱処理温度が850℃を越える温度、あるいは、
820℃より低い温度では、酸化物超電導層は生成する
が、その臨界温度が低くなる。
なお、前記熱処理は、溶融体を凝固させる前に直接電気
炉に挿入して行っても良く、凝固させた後に加熱処理し
ても良い。
炉に挿入して行っても良く、凝固させた後に加熱処理し
ても良い。
以上の加熱処理で前駆体に含まれている元素が反応し、
高い臨界温度を示すBi系の酸化物超電導層が生成する
。なお、この相変化の際に、前記のように急冷処理を施
して結晶粒を微細化しておくならば、基材上に微細な結
晶粒の酸化物超電導層を生成させることができる。
高い臨界温度を示すBi系の酸化物超電導層が生成する
。なお、この相変化の際に、前記のように急冷処理を施
して結晶粒を微細化しておくならば、基材上に微細な結
晶粒の酸化物超電導層を生成させることができる。
以上の方法により、テープ状のNiの基材上に88に程
度の臨界温度を示すB1系の酸化物超電導層が形成され
た酸化物超電導体を得ることかできる。
度の臨界温度を示すB1系の酸化物超電導層が形成され
た酸化物超電導体を得ることかできる。
以上の方法で製造されたBi系の酸化物超電導体は、臨
界温度が液体窒素温度(77K)よりも高いので液体窒
素で冷却して使用する際に、温度マージンがとれるとと
もに、焼結法で製造した酸化物超電導体に比較し、より
緻密な結晶組織であるので、高い臨界電流密度を発揮す
る。また、Ni基材上の酸化層上にBi系の酸化物超電
導層を形成しているので、酸化層が緩衝層になり、基材
に対する密着性も良好なものが得られる。
界温度が液体窒素温度(77K)よりも高いので液体窒
素で冷却して使用する際に、温度マージンがとれるとと
もに、焼結法で製造した酸化物超電導体に比較し、より
緻密な結晶組織であるので、高い臨界電流密度を発揮す
る。また、Ni基材上の酸化層上にBi系の酸化物超電
導層を形成しているので、酸化層が緩衝層になり、基材
に対する密着性も良好なものが得られる。
「実施例」
B LO、粉末とPbO粉末とS r COs粉末とC
aC0,粉末とCuO粉末をB i:P b:S r:
Carc u=1.75:0.25:2:2:3のモル
比になるように配合し、自動鉢で1時間混合する。
aC0,粉末とCuO粉末をB i:P b:S r:
Carc u=1.75:0.25:2:2:3のモル
比になるように配合し、自動鉢で1時間混合する。
この混合粉末を大気中において830℃で48時間仮焼
する。
する。
また、厚さ0.2mmのNiテープを950℃で10時
間以上加熱し、Niテープの表面に膜厚lO〜20μm
程度のNiOを主成分とする酸化膜を形成する。
間以上加熱し、Niテープの表面に膜厚lO〜20μm
程度のNiOを主成分とする酸化膜を形成する。
次にNiテープの上に前駆体の粉末を載せて赤外線イメ
ージ炉内で900〜950℃の温度で加熱して30分程
度溶融する。
ージ炉内で900〜950℃の温度で加熱して30分程
度溶融する。
次にNiテープ上の溶融体を室温まで急冷して凝固させ
、次に、850℃の温度において100時間後熱処理し
てNiテープ上にBi系の酸化物超電導層を形成した。
、次に、850℃の温度において100時間後熱処理し
てNiテープ上にBi系の酸化物超電導層を形成した。
熱処理後に得られた各酸化物超電導体の臨界温度を測定
したところ、88にの温度で電気抵抗が零になることを
確認できた。また、Ni基材を湾曲させてもBl系超電
導層が剥離することはなかった。
したところ、88にの温度で電気抵抗が零になることを
確認できた。また、Ni基材を湾曲させてもBl系超電
導層が剥離することはなかった。
なお、比較のために、860℃と870℃と880℃で
後熱処理を行ってみたが、いずれも60〜70に程度の
低臨界温度の酸化物超電導層が形虚 六 も 十−/7
+t! −士、 −)−以上の結果から、本発明方法
を実施することでNi基材に対するに着性か良好であっ
て臨界温度の高い優れたBl系酸化物超電導層をNi基
材上に備えたBi系の酸化物超電導体を製造できること
が明らかになった。
後熱処理を行ってみたが、いずれも60〜70に程度の
低臨界温度の酸化物超電導層が形虚 六 も 十−/7
+t! −士、 −)−以上の結果から、本発明方法
を実施することでNi基材に対するに着性か良好であっ
て臨界温度の高い優れたBl系酸化物超電導層をNi基
材上に備えたBi系の酸化物超電導体を製造できること
が明らかになった。
「発明の効果」
以上説明したように本発明は、Ni基材の表面に安定な
酸化層を形成し、その上でBi系の酸化物超電導体の溶
融物を凝固させるので、基材元素のNiが溶融体の中に
拡散することを酸化層で抑制することができる。更に、
Ni基材の表面に安定な酸化層を形成し、その上で溶融
体を凝固させるので、Niの酸化と酸化物超電導体の溶
融が同時に進行することがなくなる。
酸化層を形成し、その上でBi系の酸化物超電導体の溶
融物を凝固させるので、基材元素のNiが溶融体の中に
拡散することを酸化層で抑制することができる。更に、
Ni基材の表面に安定な酸化層を形成し、その上で溶融
体を凝固させるので、Niの酸化と酸化物超電導体の溶
融が同時に進行することがなくなる。
従って、安価なNiを基材として用い、この基材上に、
溶融法?こより超電導特性の良好なりi系酸化物超電導
層を形成できるようになる。また、安価なNiの基材を
用いるので、貴金属などの基材を用いる場合に比較して
格段に経済的であり、きる。
溶融法?こより超電導特性の良好なりi系酸化物超電導
層を形成できるようになる。また、安価なNiの基材を
用いるので、貴金属などの基材を用いる場合に比較して
格段に経済的であり、きる。
また、本発明方法は、溶融法を適用するので、焼結法で
製造する場合に比較し、より緻密な組織のBi系の酸化
物超電導体を得ることができるとともに、溶融後に更に
熱処理することで好適な組成に調節するので、高い臨界
温度を示すBi系酸化物超電導体を得ることができる。
製造する場合に比較し、より緻密な組織のBi系の酸化
物超電導体を得ることができるとともに、溶融後に更に
熱処理することで好適な組成に調節するので、高い臨界
温度を示すBi系酸化物超電導体を得ることができる。
更に基材上の酸化層上に酸化物超電導層を形成するので
、酸化層超電導層が基材に良好な密着性で接合する。従
って、酸化物超電導層が簡単に剥離することがなくなり
、曲げに強いBi系酸化物超電導体を得ることができる
。
、酸化層超電導層が基材に良好な密着性で接合する。従
って、酸化物超電導層が簡単に剥離することがなくなり
、曲げに強いBi系酸化物超電導体を得ることができる
。
Claims (1)
- Niからなる基材を900℃以上の温度で加熱して表
面に酸化皮膜を形成し、この酸化皮膜上に、BiとPb
とSrとCaとCuを所定の比率で含有してなるBi系
酸化物超電導体の溶融体を載せ、基材上で凝固させた後
に、後熱処理することにより基材上にBi系酸化物超電
導層を形成することを特徴とするNi基材を備えたBi
系超電導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2122567A JPH0421521A (ja) | 1990-05-11 | 1990-05-11 | Ni基材を備えたBi系超電導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2122567A JPH0421521A (ja) | 1990-05-11 | 1990-05-11 | Ni基材を備えたBi系超電導体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0421521A true JPH0421521A (ja) | 1992-01-24 |
Family
ID=14839093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2122567A Pending JPH0421521A (ja) | 1990-05-11 | 1990-05-11 | Ni基材を備えたBi系超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0421521A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5603908A (en) * | 1992-09-16 | 1997-02-18 | The Kansai Electric Power Co., Inc. | Process for removing carbon dioxide from combustion gases |
| JP2001110256A (ja) * | 1999-10-14 | 2001-04-20 | Toshiba Corp | 超電導複合体及び超電導複合体の製造方法 |
| WO2003050826A1 (fr) * | 2001-12-10 | 2003-06-19 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Materiau de base metallique pour film epais supraconducteur renfermant un oxyde et procede de preparation associe |
| JP2007039369A (ja) * | 2005-08-03 | 2007-02-15 | Shirota Miyaki | 粉末ゲルマニウム含有外用剤 |
-
1990
- 1990-05-11 JP JP2122567A patent/JPH0421521A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5603908A (en) * | 1992-09-16 | 1997-02-18 | The Kansai Electric Power Co., Inc. | Process for removing carbon dioxide from combustion gases |
| JP2001110256A (ja) * | 1999-10-14 | 2001-04-20 | Toshiba Corp | 超電導複合体及び超電導複合体の製造方法 |
| WO2003050826A1 (fr) * | 2001-12-10 | 2003-06-19 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Materiau de base metallique pour film epais supraconducteur renfermant un oxyde et procede de preparation associe |
| JP2007039369A (ja) * | 2005-08-03 | 2007-02-15 | Shirota Miyaki | 粉末ゲルマニウム含有外用剤 |
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