JPH04337213A - 多層セラミックス超電導導体の製造方法 - Google Patents
多層セラミックス超電導導体の製造方法Info
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- JPH04337213A JPH04337213A JP3138683A JP13868391A JPH04337213A JP H04337213 A JPH04337213 A JP H04337213A JP 3138683 A JP3138683 A JP 3138683A JP 13868391 A JP13868391 A JP 13868391A JP H04337213 A JPH04337213 A JP H04337213A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- 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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属の内部にセラミッ
クス超電導体が多芯状、または同芯円筒状に多層配置さ
れた多層セラミックス超電導導体、特にマグネット、ケ
ーブル等に使用可能な多層セラミックス超電導体の製造
方法に関するものである。
クス超電導体が多芯状、または同芯円筒状に多層配置さ
れた多層セラミックス超電導導体、特にマグネット、ケ
ーブル等に使用可能な多層セラミックス超電導体の製造
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】臨界温度（Ｔｃ）が液体窒素温度を越え
る所謂高温超電導体として、Ｙ− ＢａＣｕ− Ｏ系、
Ｂｉ− （Ｐｂ）− Ｓｒ− Ｃａ− Ｃｕ− Ｏ系、
Ｔｌ− Ｂａ− Ｃａ− Ｃｕ− Ｏ系等のセラミック
ス超電導体が開発されている。このようなセラミックス
超電導体の実用化を図るためにセラミックス超電導体を
種々の形状に成形する方法が研究されて来た。例えば線
材化する場合には、一般に金属シース法が用いられてい
る。この方法は、セラミックス超電導体または超電導体
となし得る原料を金属のパイプ内に充填し、断面減少加
工を施して所望の形状及び寸法に仕上げた後、熱処理を
行ってセラミックス超電導導線とするものである。断面
減少加工方法として、所望の線材の形状に応じて押し出
し、圧延、スウェージング、引抜き等従来の塑性加工法
が適用されている。金属パイプの材質としては熱伝導性
、電気伝導性に優れた材料、例えばＡｇ、Ａｇ合金、Ｃ
ｕ、Ｃｕ合金等を使用できるが、良好な酸素透過性の点
からＡｇ、Ａｇ合金を用いる例が多い。
る所謂高温超電導体として、Ｙ− ＢａＣｕ− Ｏ系、
Ｂｉ− （Ｐｂ）− Ｓｒ− Ｃａ− Ｃｕ− Ｏ系、
Ｔｌ− Ｂａ− Ｃａ− Ｃｕ− Ｏ系等のセラミック
ス超電導体が開発されている。このようなセラミックス
超電導体の実用化を図るためにセラミックス超電導体を
種々の形状に成形する方法が研究されて来た。例えば線
材化する場合には、一般に金属シース法が用いられてい
る。この方法は、セラミックス超電導体または超電導体
となし得る原料を金属のパイプ内に充填し、断面減少加
工を施して所望の形状及び寸法に仕上げた後、熱処理を
行ってセラミックス超電導導線とするものである。断面
減少加工方法として、所望の線材の形状に応じて押し出
し、圧延、スウェージング、引抜き等従来の塑性加工法
が適用されている。金属パイプの材質としては熱伝導性
、電気伝導性に優れた材料、例えばＡｇ、Ａｇ合金、Ｃ
ｕ、Ｃｕ合金等を使用できるが、良好な酸素透過性の点
からＡｇ、Ａｇ合金を用いる例が多い。
【０００３】セラミックス超電導導体の断面形状は、断
面が丸型、楕円形、四角形、テープ状等が一般的である
。超電導体の配列は、長手方向に直交する断面で見て、
超電導体線状体を複数本束ねたような線束が複数配置さ
れている多芯線、さらに金属の内部にセラミックス超電
導体が同芯円筒状、渦巻状に配列した多層状線材なども
試作或いは提案されている。本発明者は、既に次のよう
な多芯多層超電導体の製造方法を提案している。それは
、例えば図１（ａ）、（ｂ）に示したような多芯多層状
超電導導体を作製する場合、あらかじめ図２（ａ）及び
（ｂ）にそれぞれ示したような断面形状の複合テープを
作製し、複合テープを必要に応じて金属芯材の外周上に
渦巻状、または同芯円筒状に巻き付け、巻き付けたもの
を金属パイプ内に挿入して複合ビレットを形成する。更
に、この複合ビレットに断面減少加工及び超電導体とな
すための熱処理を施してセラミックス超電導導体とする
方法である。
面が丸型、楕円形、四角形、テープ状等が一般的である
。超電導体の配列は、長手方向に直交する断面で見て、
超電導体線状体を複数本束ねたような線束が複数配置さ
れている多芯線、さらに金属の内部にセラミックス超電
導体が同芯円筒状、渦巻状に配列した多層状線材なども
試作或いは提案されている。本発明者は、既に次のよう
な多芯多層超電導体の製造方法を提案している。それは
、例えば図１（ａ）、（ｂ）に示したような多芯多層状
超電導導体を作製する場合、あらかじめ図２（ａ）及び
（ｂ）にそれぞれ示したような断面形状の複合テープを
作製し、複合テープを必要に応じて金属芯材の外周上に
渦巻状、または同芯円筒状に巻き付け、巻き付けたもの
を金属パイプ内に挿入して複合ビレットを形成する。更
に、この複合ビレットに断面減少加工及び超電導体とな
すための熱処理を施してセラミックス超電導導体とする
方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、超電導導体
の特性評価の尺度の一つは臨界電流密度であって、超電
導導体の実用化にはその値を大きくすることが必要であ
る。セラミックス超電導体等の酸化物系超電導導体の高
臨界電流密度（Ｊｃ）化を図るためには、一般に超電導
体の結晶の配向性を高めることが重要である。その手段
としては、加圧、すなわち超電導体に圧力を加えること
が効果的で、特にＢｉ− Ｐｂ− Ｓｒ− Ｃａ− Ｃ
ｕ− Ｏ系超電導体の場合に有効である。しかしながら
従来の方法で、例えばＢｉ− Ｐｂ− Ｓｒ− Ｃａ−
Ｃｕ− Ｏ系多層超電導導体を作製する場合、複合ビ
レットに押圧加工を施しても複合ビレットの中心部付近
には十分に圧力は作用しない。すなわち表面付近の極く
一部分にしか圧力が作用しないため、超電導体の結晶の
配向化が内部まで進行しない欠点があった。従って、高
Ｊｃ化の程度は低かった。本発明の目的は、高い臨界電
流密度を有する多芯多層セラミックス超電導導体の製造
方法、特にＢｉ− Ｐｂ− Ｓｒ− Ｃａ− Ｃｕ−
Ｏ系多芯多層超電導体に最適な製造方法を提供すること
にある。
の特性評価の尺度の一つは臨界電流密度であって、超電
導導体の実用化にはその値を大きくすることが必要であ
る。セラミックス超電導体等の酸化物系超電導導体の高
臨界電流密度（Ｊｃ）化を図るためには、一般に超電導
体の結晶の配向性を高めることが重要である。その手段
としては、加圧、すなわち超電導体に圧力を加えること
が効果的で、特にＢｉ− Ｐｂ− Ｓｒ− Ｃａ− Ｃ
ｕ− Ｏ系超電導体の場合に有効である。しかしながら
従来の方法で、例えばＢｉ− Ｐｂ− Ｓｒ− Ｃａ−
Ｃｕ− Ｏ系多層超電導導体を作製する場合、複合ビ
レットに押圧加工を施しても複合ビレットの中心部付近
には十分に圧力は作用しない。すなわち表面付近の極く
一部分にしか圧力が作用しないため、超電導体の結晶の
配向化が内部まで進行しない欠点があった。従って、高
Ｊｃ化の程度は低かった。本発明の目的は、高い臨界電
流密度を有する多芯多層セラミックス超電導導体の製造
方法、特にＢｉ− Ｐｂ− Ｓｒ− Ｃａ− Ｃｕ−
Ｏ系多芯多層超電導体に最適な製造方法を提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前述の従来
方法の問題点を改善するために種々実験検討した結果、
次の特徴を有する本発明に係る超電導体の製造方法によ
り上記目的を達成することができた。その特徴とは、（
ａ）セラミックス超電導体又はその原料層と金属層とか
らなる複合テープを金属芯材の周囲に層状に巻き付けシ
ーム溶接して、複合体を形成し、（ｂ）前記複合体に超
電導体となすための熱処理を施し、（ｃ）次いで、断面
減少加工を行い、更に（ｄ）セラミックス超電導体又は
その原料層と金属層とからなる別の複合テープを前記熱
処理した複合体の周囲に層状に巻き付けシーム溶接して
、積層された複合テープ層を備える複合体を形成し、（
ｅ）前記積層された複合テープ層を備える複合体に超電
導体となすための熱処理を施し、（ｆ）次いで、断面減
少加工を行い、以上所望に応じて前記（ｄ）から（ｆ）
の工程を所望回繰り返して所定層数の超電導体層を形成
し、最後に超電導体となすための熱処理を施すことであ
る。
方法の問題点を改善するために種々実験検討した結果、
次の特徴を有する本発明に係る超電導体の製造方法によ
り上記目的を達成することができた。その特徴とは、（
ａ）セラミックス超電導体又はその原料層と金属層とか
らなる複合テープを金属芯材の周囲に層状に巻き付けシ
ーム溶接して、複合体を形成し、（ｂ）前記複合体に超
電導体となすための熱処理を施し、（ｃ）次いで、断面
減少加工を行い、更に（ｄ）セラミックス超電導体又は
その原料層と金属層とからなる別の複合テープを前記熱
処理した複合体の周囲に層状に巻き付けシーム溶接して
、積層された複合テープ層を備える複合体を形成し、（
ｅ）前記積層された複合テープ層を備える複合体に超電
導体となすための熱処理を施し、（ｆ）次いで、断面減
少加工を行い、以上所望に応じて前記（ｄ）から（ｆ）
の工程を所望回繰り返して所定層数の超電導体層を形成
し、最後に超電導体となすための熱処理を施すことであ
る。
【０００６】以下に本発明に係る超電導体の製造方法の
各工程の詳細及び実施について説明する。あらかじめ、
図２（ａ）に示すようなセラミックス超電導体又はその
原料層６と金属層８とからなる複合テープ１０を作製す
る。複合テープの作製には従来の手段がそのまま適用で
きる。例えばセラミックス超電導体又はその原料粉を金
属のパイプ内に充填し、セラミックス超電導体又はその
原料粉が充填された金属パイプに断面減少加工を施して
テープ状複合ビレット、即ち複合テープを形成する。そ
のビレット形状としては丸型、角形等いずれとしてもよ
い。複合テープ１０の作製において、複数の幅の異なる
複合テープを作製し、後述する複合体の形成工程におい
て幅の狭い複合テープを先ず金属芯材に層状に巻付け、
シーム溶接した後順次幅の広い複合テープを巻き付けシ
ーム溶接を行うようにする。幅の異なる複合テープの作
製方法の１例として、先ず比較的幅の広いテープを作製
し、それを所定幅で長手方向にスリット加工して幅の異
なる複合テープを得る方法を挙げる。複合テープのセラ
ミックス超電導体又はその原料及び金属材質としては、
双方とも特に制約は無く既知のセラミックス超電導体又
はその原料及び金属を使用できる。
各工程の詳細及び実施について説明する。あらかじめ、
図２（ａ）に示すようなセラミックス超電導体又はその
原料層６と金属層８とからなる複合テープ１０を作製す
る。複合テープの作製には従来の手段がそのまま適用で
きる。例えばセラミックス超電導体又はその原料粉を金
属のパイプ内に充填し、セラミックス超電導体又はその
原料粉が充填された金属パイプに断面減少加工を施して
テープ状複合ビレット、即ち複合テープを形成する。そ
のビレット形状としては丸型、角形等いずれとしてもよ
い。複合テープ１０の作製において、複数の幅の異なる
複合テープを作製し、後述する複合体の形成工程におい
て幅の狭い複合テープを先ず金属芯材に層状に巻付け、
シーム溶接した後順次幅の広い複合テープを巻き付けシ
ーム溶接を行うようにする。幅の異なる複合テープの作
製方法の１例として、先ず比較的幅の広いテープを作製
し、それを所定幅で長手方向にスリット加工して幅の異
なる複合テープを得る方法を挙げる。複合テープのセラ
ミックス超電導体又はその原料及び金属材質としては、
双方とも特に制約は無く既知のセラミックス超電導体又
はその原料及び金属を使用できる。
【０００７】上述のように従来の方法により作製した複
合テープを図１（ａ）に示したように金属芯材１２、例
えば金属の丸棒、あるいは金属パイプ１２の周囲に層状
に巻き付けシーム溶接して複合体１４を形成する。図１
は、金属芯材１２の長手方向に複合テープ１０の長手方
向を沿わせた縦添えの方法により形成された複合体を示
しているが、これに限ることはなく、大きなピッチで螺
旋状に複合テープ１０を金属芯材１２に巻いて複合体を
形成してもよい。複合体を長尺化しても複合テープが剥
離しないように、好ましくは図１に示すように複合テー
プの長手縁部の突き合わせ部を溶接する。溶接方法とし
てはシーム溶接などを適用する。金属芯材１２の材質は
、複合テープの形成に使用する種類の金属を使用する。 好適には、複合テープの金属と同一の材質の金属芯材を
使用する。金属芯材１２の形状は、特に円形断面である
必要はなく、次の断面減少加工の作業性に応じた形状と
することができる。
合テープを図１（ａ）に示したように金属芯材１２、例
えば金属の丸棒、あるいは金属パイプ１２の周囲に層状
に巻き付けシーム溶接して複合体１４を形成する。図１
は、金属芯材１２の長手方向に複合テープ１０の長手方
向を沿わせた縦添えの方法により形成された複合体を示
しているが、これに限ることはなく、大きなピッチで螺
旋状に複合テープ１０を金属芯材１２に巻いて複合体を
形成してもよい。複合体を長尺化しても複合テープが剥
離しないように、好ましくは図１に示すように複合テー
プの長手縁部の突き合わせ部を溶接する。溶接方法とし
てはシーム溶接などを適用する。金属芯材１２の材質は
、複合テープの形成に使用する種類の金属を使用する。 好適には、複合テープの金属と同一の材質の金属芯材を
使用する。金属芯材１２の形状は、特に円形断面である
必要はなく、次の断面減少加工の作業性に応じた形状と
することができる。
【０００８】複合体１４に従来から既知の方法と条件で
超電導体となすための熱処理を施す。次に、熱処理を施
した複合体１４に断面減少加工を施す。断面の形状は、
特に制限はないが、好適には断面減少加工の前の形状と
相似の形状に加工する。断面減少加工方法も特に制約は
無く、従来からの方法が使用できる。好適には、例えば
スウェージング、ローラーダイス等のような圧縮加工を
使用する。また減面率に対する制約は特にないが、減面
率をあまり高くする必要はなく、好適には１０〜２０％
程度である。このようにして施した断面減少加工により
、セラミックス超電導体層では加圧されて結晶の配向性
が向上する。続いて、再度複合テープ１０と同じ材料、
同じ構造で幅がやや広い複合テープ１６を図１（ｂ）の
ように断面減少加工した複合体１４の周囲に層状に巻き
付けシーム溶接して、積層された複合テープを備えた複
合体１４を形成する。この場合も最初に複合テープ１０
を金属芯材１２に巻いた時と同様に好適には、複合テー
プ１６の長手方向縁部の突き合わせ部を溶接する。次い
で、前回と同様の方法と条件で超電導体となすための熱
処理を施した後、前回と同様な断面減少加工を行い、２
層目のセラミックス超電導体の結晶の配向性を高める。 この場合、１層目のセラミックス超電導体の結晶の配向
性は維持されている。このような工程を複数回所要回数
繰り返して所定層数の超電導体層を備えた複合体を形成
し、最終的な超電導体となすための熱処理を行えば、本
発明に係る多層セラミックス超電導導体が得られる。
超電導体となすための熱処理を施す。次に、熱処理を施
した複合体１４に断面減少加工を施す。断面の形状は、
特に制限はないが、好適には断面減少加工の前の形状と
相似の形状に加工する。断面減少加工方法も特に制約は
無く、従来からの方法が使用できる。好適には、例えば
スウェージング、ローラーダイス等のような圧縮加工を
使用する。また減面率に対する制約は特にないが、減面
率をあまり高くする必要はなく、好適には１０〜２０％
程度である。このようにして施した断面減少加工により
、セラミックス超電導体層では加圧されて結晶の配向性
が向上する。続いて、再度複合テープ１０と同じ材料、
同じ構造で幅がやや広い複合テープ１６を図１（ｂ）の
ように断面減少加工した複合体１４の周囲に層状に巻き
付けシーム溶接して、積層された複合テープを備えた複
合体１４を形成する。この場合も最初に複合テープ１０
を金属芯材１２に巻いた時と同様に好適には、複合テー
プ１６の長手方向縁部の突き合わせ部を溶接する。次い
で、前回と同様の方法と条件で超電導体となすための熱
処理を施した後、前回と同様な断面減少加工を行い、２
層目のセラミックス超電導体の結晶の配向性を高める。 この場合、１層目のセラミックス超電導体の結晶の配向
性は維持されている。このような工程を複数回所要回数
繰り返して所定層数の超電導体層を備えた複合体を形成
し、最終的な超電導体となすための熱処理を行えば、本
発明に係る多層セラミックス超電導導体が得られる。
【０００９】これまで金属層の内部にセラミックス超電
導体又はその原料層が配置された複合テープを用いた例
について説明したが、これに限るものではない。例えば
金属テープ１８の片側にセラミックス超電導体又はその
原料層２０を被着させた図３（ａ）に示す複合テープ２
２を用いることもできる。金属テープ上にセラミックス
超電導体又はその原料粉末を溶射、コーティング等によ
って被着させることにより、或いはセラミックス超電導
体又はその原料とバインダーとを混練して調製したペー
ストを金属テープの上に被着させることにより、このよ
うな複合テープを作製することができる。尚、セラミッ
クス超電導体又はその原料とバインダーとの混練による
ペーストを金属テープの上に被着して複合テープを形成
する場合には、複合テープを金属芯材に巻いて形成した
複合体を加熱処理してバインダー成分を揮発させる既知
の脱バインダー処理が必要である。
導体又はその原料層が配置された複合テープを用いた例
について説明したが、これに限るものではない。例えば
金属テープ１８の片側にセラミックス超電導体又はその
原料層２０を被着させた図３（ａ）に示す複合テープ２
２を用いることもできる。金属テープ上にセラミックス
超電導体又はその原料粉末を溶射、コーティング等によ
って被着させることにより、或いはセラミックス超電導
体又はその原料とバインダーとを混練して調製したペー
ストを金属テープの上に被着させることにより、このよ
うな複合テープを作製することができる。尚、セラミッ
クス超電導体又はその原料とバインダーとの混練による
ペーストを金属テープの上に被着して複合テープを形成
する場合には、複合テープを金属芯材に巻いて形成した
複合体を加熱処理してバインダー成分を揮発させる既知
の脱バインダー処理が必要である。
【００１０】一方、本発明により多芯多層セラミックス
超電導導体を製造する場合には、例えば図２（ｂ）、又
は図３（ｂ）に示したような多芯状複合テープを用いる
ことによって超電導体の多芯化、多層化を行う。また、
この実施例では断面が丸型の多層、多芯セラミックス超
電導導体の製造方法について述べてきが、例えば断面が
楕円形、四角形等のセラミックス超電導導体の製造にも
適用が可能であることは言うまでもない。上述のように
本発明方法によれば、断面減少加工における押圧力がセ
ラミックス超電導導体の半径方向の中心部にまで作用す
るので、セラミックス超電導体の中心部においてもセラ
ミックス超電導体の結晶の配向性が向上する。そのため
、従来法に比較してＪｃ特性が大幅に向上する。本発明
方法に好適なセラミックス超電導体としては、圧力によ
る結晶の配向が著しいセラミックス超電導体、例えばＢ
ｉ− Ｐｂ− Ｓｒ− Ｃａ−Ｃｕ− Ｏ系超電導体等
を挙げることができる。
超電導導体を製造する場合には、例えば図２（ｂ）、又
は図３（ｂ）に示したような多芯状複合テープを用いる
ことによって超電導体の多芯化、多層化を行う。また、
この実施例では断面が丸型の多層、多芯セラミックス超
電導導体の製造方法について述べてきが、例えば断面が
楕円形、四角形等のセラミックス超電導導体の製造にも
適用が可能であることは言うまでもない。上述のように
本発明方法によれば、断面減少加工における押圧力がセ
ラミックス超電導導体の半径方向の中心部にまで作用す
るので、セラミックス超電導体の中心部においてもセラ
ミックス超電導体の結晶の配向性が向上する。そのため
、従来法に比較してＪｃ特性が大幅に向上する。本発明
方法に好適なセラミックス超電導体としては、圧力によ
る結晶の配向が著しいセラミックス超電導体、例えばＢ
ｉ− Ｐｂ− Ｓｒ− Ｃａ−Ｃｕ− Ｏ系超電導体等
を挙げることができる。
【００１１】
【実施例】次に本発明を実施例に基づいてさらに具体的
に説明する。実施例１Ｂｉ２ Ｏ３ 、ＰｂＯ、ＳｒＣ
Ｏ３ 、ＣａＣＯ３ 、ＣｕＯのセラミックス超電導体
一次原料粉をモル比で１．６ ：０．４ ：２：２：３
となるように配合し混合した後、大気中で温度８００℃
で１００時間仮焼成し、次いで得られた仮焼成体を粉砕
して平均粒径約５μｍ の仮焼粉を作製した。得た仮焼
粉を圧粉成形して縦５ｍｍ、横５ｍｍの断面で長さ４０
ｍｍの棒状試料を多数作製した。これら棒状試料をＡｇ
製角型パイプの中に直列に配置し、棒状試料の端部と端
部の接続部を電子ビーム溶接して複合ビレットとして形
成した。Ａｇ製角型パイプの寸法は、パイプ壁の外側が
高さ１０ｍｍ、幅５０ｍｍで、長さ１００ｍｍ、壁の内
側が高さ約５ｍｍ、幅４０ｍｍで、長さ９０ｍｍであっ
た。以上のようにして形成した複合ビレットに圧延加工
による断面減少加工を施し幅約７０ｍｍ、厚さ０．３ｍ
ｍ程度の複合テープとした。この複合テープに長手方向
にスリット加工を施して幅約３２ｍｍの複合テープとし
た。
に説明する。実施例１Ｂｉ２ Ｏ３ 、ＰｂＯ、ＳｒＣ
Ｏ３ 、ＣａＣＯ３ 、ＣｕＯのセラミックス超電導体
一次原料粉をモル比で１．６ ：０．４ ：２：２：３
となるように配合し混合した後、大気中で温度８００℃
で１００時間仮焼成し、次いで得られた仮焼成体を粉砕
して平均粒径約５μｍ の仮焼粉を作製した。得た仮焼
粉を圧粉成形して縦５ｍｍ、横５ｍｍの断面で長さ４０
ｍｍの棒状試料を多数作製した。これら棒状試料をＡｇ
製角型パイプの中に直列に配置し、棒状試料の端部と端
部の接続部を電子ビーム溶接して複合ビレットとして形
成した。Ａｇ製角型パイプの寸法は、パイプ壁の外側が
高さ１０ｍｍ、幅５０ｍｍで、長さ１００ｍｍ、壁の内
側が高さ約５ｍｍ、幅４０ｍｍで、長さ９０ｍｍであっ
た。以上のようにして形成した複合ビレットに圧延加工
による断面減少加工を施し幅約７０ｍｍ、厚さ０．３ｍ
ｍ程度の複合テープとした。この複合テープに長手方向
にスリット加工を施して幅約３２ｍｍの複合テープとし
た。
【００１２】次に、外径１０ｍｍのＡｇ製丸棒上に幅約
３２ｍｍの複合テープを図１（ａ）に示すように巻き付
け、複合テープの両縁部の突き合わせ部をシーム溶接し
て複合体を形成した。次いで、得られた複合体を大気中
で温度８３０℃に５０時間維持して熱処理した後、スウ
ージング加工して複合体の外径が１０ｍｍになるまで圧
延加工による断面減少加工した。次に先の複合テープと
同じ材料、同じ構造で同様にして形成した別の複合テー
プを図３（ｂ）示したように複合体の周囲に層状に巻付
け、次いで前回と同様の条件で熱処理した後、外径１０
ｍｍまでスウェージング加工した。以上の工程を８回繰
り返し、最終のスウェージング加工で複合体の外径を５
ｍｍとした後、前と同じ条件で熱処理して、本発明に係
る実施例品１として８層のセラミックス超電導体層を備
えたセラミックス超電導導体を得た。実施例品１の多層
セラミックス超電導導体について、液体窒素中でＯ磁場
におけるＩｃを測定した結果、８５（Ａ）の優れた特性
が得られた。
３２ｍｍの複合テープを図１（ａ）に示すように巻き付
け、複合テープの両縁部の突き合わせ部をシーム溶接し
て複合体を形成した。次いで、得られた複合体を大気中
で温度８３０℃に５０時間維持して熱処理した後、スウ
ージング加工して複合体の外径が１０ｍｍになるまで圧
延加工による断面減少加工した。次に先の複合テープと
同じ材料、同じ構造で同様にして形成した別の複合テー
プを図３（ｂ）示したように複合体の周囲に層状に巻付
け、次いで前回と同様の条件で熱処理した後、外径１０
ｍｍまでスウェージング加工した。以上の工程を８回繰
り返し、最終のスウェージング加工で複合体の外径を５
ｍｍとした後、前と同じ条件で熱処理して、本発明に係
る実施例品１として８層のセラミックス超電導体層を備
えたセラミックス超電導導体を得た。実施例品１の多層
セラミックス超電導導体について、液体窒素中でＯ磁場
におけるＩｃを測定した結果、８５（Ａ）の優れた特性
が得られた。
【００１３】実施例２実施例１で調製したセラミックス
超電導体原料の仮焼粉と同様にして調製したセラミック
ス超電導体原料仮焼粉と、バインダーとを混練してペー
スト状とし、これを幅約３２ｍｍ、厚さ約０．３ｍｍの
Ａｇシート上に幅２ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの８本のスト
ライプ状に塗布して複合テープを作製した。こうして得
た複合テープをそのセラミックス超電導体原料層側が内
側となるような配置で、外径１０ｍｍのＡｇ製丸棒上に
縦添え状に巻き付け、複合テープの両縁部の突き合わせ
部をシーム溶接して複合体を形成した。次いで、この複
合体を温度５００℃で５時間保持してバインダー成分を
揮発させる脱バインダー処理を行った後、更に大気中で
温度８３０℃で５０時間維持して熱処理を施した。続い
て熱処理した複合体をスウェージング加工して外径１０
ｍｍに仕上げた。更に外径１０ｍｍの複合体の上に先の
複合テープと同様にして得た別の複合テープを巻き付け
、複合テープの両縁部の突き合わせ部をシーム溶接し、
前回と同じ方法で同じ条件で熱処理し、外径１０ｍｍま
てスウェージング加工を前回と同様に行った。同様の工
程を８回繰り返し、最終のスウェージング加工で外径５
ｍｍとし、前と同じ方法と条件で熱処理して、本発明に
係る実施例品２として８層のセラミックス超電導体層を
備えた多芯セラミックス超電導導体を作製した。この多
芯多層セラミックス超電導導体について、液体窒素中で
Ｏ磁場におけるＩｃを測定した結果、６８（Ａ）の優れ
た特性が得られた。
超電導体原料の仮焼粉と同様にして調製したセラミック
ス超電導体原料仮焼粉と、バインダーとを混練してペー
スト状とし、これを幅約３２ｍｍ、厚さ約０．３ｍｍの
Ａｇシート上に幅２ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの８本のスト
ライプ状に塗布して複合テープを作製した。こうして得
た複合テープをそのセラミックス超電導体原料層側が内
側となるような配置で、外径１０ｍｍのＡｇ製丸棒上に
縦添え状に巻き付け、複合テープの両縁部の突き合わせ
部をシーム溶接して複合体を形成した。次いで、この複
合体を温度５００℃で５時間保持してバインダー成分を
揮発させる脱バインダー処理を行った後、更に大気中で
温度８３０℃で５０時間維持して熱処理を施した。続い
て熱処理した複合体をスウェージング加工して外径１０
ｍｍに仕上げた。更に外径１０ｍｍの複合体の上に先の
複合テープと同様にして得た別の複合テープを巻き付け
、複合テープの両縁部の突き合わせ部をシーム溶接し、
前回と同じ方法で同じ条件で熱処理し、外径１０ｍｍま
てスウェージング加工を前回と同様に行った。同様の工
程を８回繰り返し、最終のスウェージング加工で外径５
ｍｍとし、前と同じ方法と条件で熱処理して、本発明に
係る実施例品２として８層のセラミックス超電導体層を
備えた多芯セラミックス超電導導体を作製した。この多
芯多層セラミックス超電導導体について、液体窒素中で
Ｏ磁場におけるＩｃを測定した結果、６８（Ａ）の優れ
た特性が得られた。
【００１４】比較例１実施例１で得た複合テープと同様
にして得た複合テープを外径１０ｍｍのＡｇ製丸棒上に
８層の渦巻状に巻いて複合体を形成した。この複合体を
内径１５．５ｍｍ、外径２０ｍｍのＡｇ製パイプ内に挿
入して複合ビレットとした。これをスウェージング加工
して外径５ｍｍに仕上げた。これを大気中で温度８３０
℃で５０時間維持して熱処理を施し、比較例品１として
多層セラミックス超電導体を作製した。この多層セラミ
ックス超電導導体について液体窒素中でＯ磁場における
Ｉｃを測定した結果、２４（Ａ）であった。比較例２比
較例１と同様にして得た複合体のスウェージング加工の
途中で外径が１５ｍｍになったとき、複合体を一旦大気
中で温度８３０℃で５０時間保持して中間熱処理を施し
た以外は、比較例品１と同様にして比較例品２の多層セ
ラミックス超電導体を得た。この多層セラミックス超電
導体について、液体窒素中でＯ磁場におけるＩｃを測定
した結果、２８（Ａ）であった。比較例３比較例１と同
様にして得た複合体のスウェージング加工の途中で外径
が１５ｍｍになったとき、複合体を一旦大気中で８３０
℃で５０時間保持して第１回目の中間熱処理を施し、更
に外径が１０ｍｍになったとき複合体に第１回と同じ条
件で第２回目の中間熱処理を施したこと以外は、比較例
品１と同様にして比較例品３の多層セラミックス超電導
体を得た。この多層セラミックス超電導体について、液
体窒素中でＯ磁場におけるＩｃを測定した結果、３３（
Ａ）であった。
にして得た複合テープを外径１０ｍｍのＡｇ製丸棒上に
８層の渦巻状に巻いて複合体を形成した。この複合体を
内径１５．５ｍｍ、外径２０ｍｍのＡｇ製パイプ内に挿
入して複合ビレットとした。これをスウェージング加工
して外径５ｍｍに仕上げた。これを大気中で温度８３０
℃で５０時間維持して熱処理を施し、比較例品１として
多層セラミックス超電導体を作製した。この多層セラミ
ックス超電導導体について液体窒素中でＯ磁場における
Ｉｃを測定した結果、２４（Ａ）であった。比較例２比
較例１と同様にして得た複合体のスウェージング加工の
途中で外径が１５ｍｍになったとき、複合体を一旦大気
中で温度８３０℃で５０時間保持して中間熱処理を施し
た以外は、比較例品１と同様にして比較例品２の多層セ
ラミックス超電導体を得た。この多層セラミックス超電
導体について、液体窒素中でＯ磁場におけるＩｃを測定
した結果、２８（Ａ）であった。比較例３比較例１と同
様にして得た複合体のスウェージング加工の途中で外径
が１５ｍｍになったとき、複合体を一旦大気中で８３０
℃で５０時間保持して第１回目の中間熱処理を施し、更
に外径が１０ｍｍになったとき複合体に第１回と同じ条
件で第２回目の中間熱処理を施したこと以外は、比較例
品１と同様にして比較例品３の多層セラミックス超電導
体を得た。この多層セラミックス超電導体について、液
体窒素中でＯ磁場におけるＩｃを測定した結果、３３（
Ａ）であった。
【００１５】実施例品１と比較例品１から３の多層セラ
ミックス超電導導体とを比較すると、実施例品の臨界電
流が大きいことが明確であり、本発明に係る製造方法に
より製造された多層セラミックス超電導体は、従来の方
法により製造された多層セラミックス超電導体より高い
臨界電流密度を有することが確認された。更に、実施例
品２の多芯多層セラミックス超電導導体も、大きい臨界
電流を記録し、従って高い臨界電流密度を有することが
確認された。
ミックス超電導導体とを比較すると、実施例品の臨界電
流が大きいことが明確であり、本発明に係る製造方法に
より製造された多層セラミックス超電導体は、従来の方
法により製造された多層セラミックス超電導体より高い
臨界電流密度を有することが確認された。更に、実施例
品２の多芯多層セラミックス超電導導体も、大きい臨界
電流を記録し、従って高い臨界電流密度を有することが
確認された。
【００１６】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る製造方法は、金属芯材上の複合テープの各層ごとに断
面減少加工を施すことにより、従来の方法により製造さ
れた多芯多層セラミックス超電導体に比べて格段に優れ
た超電導体特性、特に臨界電流密度の高い線材化された
多芯多層セラミックス超電導導体を製造することができ
る。本発明に係る製造方法により線材化されたセラミッ
クス超電導体はマグネット、ケーブル等の導体として適
用が可能であり、本発明はセラミックス超電導体の実用
化を促進する。
る製造方法は、金属芯材上の複合テープの各層ごとに断
面減少加工を施すことにより、従来の方法により製造さ
れた多芯多層セラミックス超電導体に比べて格段に優れ
た超電導体特性、特に臨界電流密度の高い線材化された
多芯多層セラミックス超電導導体を製造することができ
る。本発明に係る製造方法により線材化されたセラミッ
クス超電導体はマグネット、ケーブル等の導体として適
用が可能であり、本発明はセラミックス超電導体の実用
化を促進する。
【図１】図１（ａ）は本発明に係るセラミックス超電導
体の製造方法の実施における中途工程で金属芯材に１層
の複合テープを巻き付けて形成された複合体の模式的斜
視図であり、図１（ｂ）は、金属芯材に２層の複合テー
プが層状に巻き付けれて形成された複合体の模式的斜視
図である。
体の製造方法の実施における中途工程で金属芯材に１層
の複合テープを巻き付けて形成された複合体の模式的斜
視図であり、図１（ｂ）は、金属芯材に２層の複合テー
プが層状に巻き付けれて形成された複合体の模式的斜視
図である。
【図２】図２（ａ）は複合テープの断面図であり、図２
（ｂ）は多芯状複合テープの断面図である。
（ｂ）は多芯状複合テープの断面図である。
【図３】図３（ａ）は金属テープの片側にセラミックス
超電導体原料粉末とバイダーとの混練ペーストを被着し
て形成した複合テープの断面図であり、図３（ｂ）は同
様にして形成した多芯状複合テープの断面図である。
超電導体原料粉末とバイダーとの混練ペーストを被着し
て形成した複合テープの断面図であり、図３（ｂ）は同
様にして形成した多芯状複合テープの断面図である。
【図４】図４（ａ）は従来の製造方法により製造された
多層セラミックス超電導体の断面図であり、図４（ｂ）
は、従来の製造方法により製造された多芯多層セラミッ
クス超電導体の断面図である。
多層セラミックス超電導体の断面図であり、図４（ｂ）
は、従来の製造方法により製造された多芯多層セラミッ
クス超電導体の断面図である。
６ セラミックス超電導体原料層
８ 金属層
１０ 複合テープ
１２ 金属芯材
１４ 複合体
１６ 別の複合テープ
１８ セラミックス超電導体原料層
２０ 金属テープ
２２ 複合テープ
Claims (1)
- 【請求項１】 （ａ）セラミックス超電導体又はその
原料層と金属層とからなる複合テープを金属芯材の周囲
に層状に巻き付けシーム溶接して、複合体を形成し、（
ｂ）前記複合体に超電導体となすための熱処理を施し、
（ｃ）次いで、断面減少加工を行い、更に（ｄ）セラミ
ックス超電導体又はその原料層と金属層とからなる別の
複合テープを前記熱処理した複合体の周囲に層状に巻き
付けシーム溶接して、積層された複合テープ層を備える
複合体を形成し、（ｅ）前記積層された複合テープ層を
備える複合体に超電導体となすための熱処理を施し、（
ｆ）次いで、断面減少加工を行い、以上所望に応じて前
記（ｄ）から（ｆ）の工程を所望回繰り返し施して所定
層数の超電導体層を形成し、最後に超電導体となすため
の熱処理を施すことを特徴とする多層セラミックス超電
導導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3138683A JP2989932B2 (ja) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | 多層セラミックス超電導導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3138683A JP2989932B2 (ja) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | 多層セラミックス超電導導体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04337213A true JPH04337213A (ja) | 1992-11-25 |
| JP2989932B2 JP2989932B2 (ja) | 1999-12-13 |
Family
ID=15227669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3138683A Expired - Lifetime JP2989932B2 (ja) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | 多層セラミックス超電導導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2989932B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006196604A (ja) * | 2005-01-12 | 2006-07-27 | Masataka Iwakuma | 超電導コイル |
| JP2008124014A (ja) * | 2006-10-27 | 2008-05-29 | Nexans | 超伝導体を製造する方法 |
| EP2447956A1 (fr) * | 2010-10-27 | 2012-05-02 | Nexans | Conducteur de transport d'energie electrique |
| CN110415886A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-11-05 | 上海交通大学 | 超导电缆结构及绕制方法 |
-
1991
- 1991-05-15 JP JP3138683A patent/JP2989932B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006196604A (ja) * | 2005-01-12 | 2006-07-27 | Masataka Iwakuma | 超電導コイル |
| JP2008124014A (ja) * | 2006-10-27 | 2008-05-29 | Nexans | 超伝導体を製造する方法 |
| EP2447956A1 (fr) * | 2010-10-27 | 2012-05-02 | Nexans | Conducteur de transport d'energie electrique |
| FR2966968A1 (fr) * | 2010-10-27 | 2012-05-04 | Nexans | Conducteur de transport d'energie electrique |
| US20120129701A1 (en) * | 2010-10-27 | 2012-05-24 | Christian-Eric Bruzek | Conductor for transmitting electrical power |
| US8712490B2 (en) | 2010-10-27 | 2014-04-29 | Nexans | Conductor for transmitting electrical power |
| CN110415886A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-11-05 | 上海交通大学 | 超导电缆结构及绕制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2989932B2 (ja) | 1999-12-13 |
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