JPH0471113A - 酸化物超電導線の製造方法 - Google Patents

酸化物超電導線の製造方法

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JPH0471113A
JPH0471113A JP2182079A JP18207990A JPH0471113A JP H0471113 A JPH0471113 A JP H0471113A JP 2182079 A JP2182079 A JP 2182079A JP 18207990 A JP18207990 A JP 18207990A JP H0471113 A JPH0471113 A JP H0471113A
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oxide superconducting
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Kazutomi Kakimoto
一臣 柿本
Tsukasa Kono
河野 宰
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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、磁気浮上列車、核融合炉、単結晶引上装置
、磁気分離装置、医療装置、磁気推進船等に用いられる
超電導マグネットコイル用、あるいは、超電導電力輸送
線用などとして応用開発か進められている酸化物超電導
線の製造方法に関する。
「従来の技術」 従来から、酸化物超電導線を製造する方法として、銀な
どのように酸化性の弱い、即ち、酸化しずらい金属材料
であって、酸化物超電導体との反応性の低い金属材料か
らなる被覆管を用意し、この被覆管に酸化物超電導体の
原料粉末を充填し、次いで線引加工あるいは圧延加工を
行って所望の線径まで延伸し、次に熱処理を施す方法が
知られている。
前記従来の製造方法においては、線引加工あるいは圧延
加工などを冷間で行った後、得られた線材を800〜9
50℃程度の温度で熱処理し徐冷することで被覆管の内
部に酸化物超電導体を生成させることが一般的である。
「発明か解決しようとする問題点」 ところで、酸化物超電導体にあっては、その臨界電流特
性に関し、結晶構造に起因する強い異方性を有するため
に、結晶が特定の方向に揃わない場合は、臨界電流密度
か著しく低下する問題がある。従って前述の方法によっ
て酸化物超電導体を製造する場合、線材の長手方向に臨
界電流密度が高くなるように酸化物超電導体の結晶配向
性を整える必要がある。
このため従来の製造方法にあっては、線引あるいは圧延
などの線材の加工工程において、圧密することにより酸
化物超電導粉末の配向性を向上させるとともに、熱処理
時においては、前記加工によって揃えた配向性を維持す
るような考え方で製造しているのが現状であった。
従って従来において酸化物超電導線の酸化物超電導体の
配向性は、線材加工の最終段階での配向度を維持するこ
とが限界であり、これが原因となって結晶の配向性に限
界を生じていたために、更に高いレベルの臨界電流密度
を示す酸化物超電導線を製造することができなかった。
本発明は前記課題を解決するためになされ1=らので、
加工後の予備熱処理で酸化物超電導体の結晶配向性を向
上させることかでき、従来よす高い臨界電流密度を発揮
する酸化物超電導線を製造することができる方法の提供
を目的とする。
U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、酸化物超電導体を
構成する元素を含む原料が金属被覆の内部に充填された
構造を有する酸化物超電導素線を熱処理して酸化物超電
導線を製造する方法において、少なくとも内周面部分を
Ag、Au、PLなどの貴金属あるいはそれらの合金か
ら構成してなる金属管を用い、前記金属管の内部に前記
原料を充填した後に全体を塑性加工して酸化物超電導素
線を形成した後、酸化物超電導素線を400〜700℃
の温度で加熱保持する予備熱処理を施し、次いで700
℃以上の温度に加熱する本然処理を施して金属被覆の内
部に酸化物超電導体を生成させるものである。
「作用 」 金属管を塑性加工することで金属管の少なくとも内周面
に影成し1こ貴金属部分の結晶組織が集合組織となる。
従って塑性加工後の金属管に予備熱処理を施すことで金
属管の少なくとも内周面の結晶組織か特定の方向に配列
する。そして、この状態で酸化物超電導体を生成させる
ための本然処理を施すと、金属管の内面に接触している
原料が金属管内周面の結晶に揃って配向するようになり
、結果的に配向性の向上した臨界電流密度の高い酸化物
超電導体が生成する。
以下、本発明を更に詳しく説明する。
本発明方法を実施して酸化物超電導線を製造するには、
まず、出発物を調製する。この出発物としては1、酸化
物超電導体、酸化物超電導体を構成する元素を含む材料
あるいはこれらの混合物が用いられる。
前記の酸化物超電導体としては、Y −B a−Cu−
0系、B i−8r−Ca−Cu−0系、T l−B 
a−Ca−CuO系などに代表される臨界温度が77K
を越えるものを用いる。これらの系の酸化物超電導体と
して、より具体的に例示するならば、Y 1 B 82
Cu:+07−δなる組成、B l、s r、Cazc
 L130 Xなる組成、Bi+5rtCa+CutO
Xなる組成、あるいは、Tl。
B atCarc uso xなる組成の6のなとを用
いることができろ。
また、酸化物超電導体を構成する元素を含む材料として
は、面記各酸化物超電導体の構成元素を含む化合物粉末
などからなる混合粉末あるいはこの混合粉末を仮焼した
粉末、または、前記混合粉末と仮焼粉末の混合粉末など
が用いられる。
ところで前記混合粉末を調製するには、通常、前述の粉
末法が用いられるが、この方法に限定されるものではな
く、共沈法、ゾルゲル法などの種々の方法を採用するこ
とができる。
次に前記混合粉末を大気中において、500〜1000
℃の温度で1−100時間加熱して予備焼結する。この
予備焼結処理によって混合粉末中の水分や炭酸基を飛ば
して除去することができる。
なお、前記予備焼結処理は不活性ガス雰囲気や酸素雰囲
気中で行っても良い。
次に前述のように製造された仮焼物を更に粉砕して粒径
を揃え、これを第1図に示す金属製の金属管1に充填し
てコア部2を有する複合体3を作成する。
前記金属管lは、Ag、Au1Ptなどの貴金属材料、
あるいはこれらの合金から形成されたもの、あるいは、
これらの材料からなる層を塑性加工可能な金属管体の内
周面に被覆してなる金属管を用いる。即ち、前記金属管
1の構成材料は塑性加工可能であり、熱処理時に酸化物
超電導体から酸素を奪わないような非酸化性の材料を選
択する必要がある。従って貴金属あるいは貴金属の合金
などを用いる。
次に前記複合体3に縮径加工を施して所望の線径の線材
あるいは所望の厚さと所望の幅のテープ材などの素線を
得る。この際の縮径加工には、線引装置、圧延装置、鍛
造装置などのいずれの塑性加工装置を用いても良い。
前記のように複合体3を所望の大きさまで縮径したなら
ば、縮径後の素線に第3図に示す温度で予備熱処理を施
す。
この予備熱処理は、大気中あるいは酸素雰囲気中におい
て、複合体3を加熱炉で加熱し、400℃以上の温度で
あって700℃以下の温度(第3図では550℃)にお
いて、1時間以上、好ましくは数十時間保持して行うも
のとする。
この予備熱処理によって金属管Iを構成する金属の結晶
構造(面心立方構造)のa軸が第2図の矢印に示すよう
に素線の長手方向または素線の径方向に揃うように、即
ち、C軸が線材の長手方向に直角になるように配向する
。このように配向する理由は、Agなどの貴金属は強い
塑性加工を受けると、加工組織、即ち、優先方位を持っ
た集合組織となって加工方向に結晶が配向する性質を有
している。従って前記縮径加工により集合組織を発達さ
せたものに、前記の温度範囲で熱処理を施すことにより
、結晶粒の方位を特定方向に優先的に揃えることができ
、この際の方位が前述のような方向となる。
第2図は、配向後の素線5の断面構造を模式的に示すも
のである。素線5において金属管4には複数の結晶粒界
か形成されている。そして各結晶粒界によって仕切られ
た領域のそれぞれが前述の方向に結晶配向している。
予備熱処理後、酸化物超電導体を生成させるための本然
処理を第3図に示す温度で行う。この本然処理は好まし
くは酸素雰囲気中において800〜1100℃(第3図
では845℃)に1−100時間程度加熱した後に徐冷
することによって行う。
前述の熱処理により、上記素線5内のコア部2内の各構
成元素どうしが互いに十分に反応を起こして酸化物超電
導体が生成する。また、この際に、素線5の金属管4の
結晶構造が第2図に示すように結晶配向しているので、
金属管4の内部側に生成する酸化物超電導体の結晶も金
属管4の内周面の結晶構造に近い形で結晶配向する。
ここで例えば、Y +B atc LI30 ?−6な
る組成の酸化物超電導体の結晶においては、ペロブスカ
イトを基本とする結晶構造を有し、a=3.89人、b
=3.82人である。これに対し、Ag、Au、P’t
nなとの貴金属はいずれら面心立方構造であって、Ag
はa=4.09,4、Auはa=4.08人、Ptはa
=392人であるので、近似した結晶構造となることが
明らかである。また、酸化物超電導体にあっては、その
結晶構造のa軸方向とb軸方向には電流を流し易く、そ
のC軸方向には電流を流しにくいという異方性を有して
いる。
したかって、上記コア部2には、その全長に亙って結晶
配向性の良好な高い臨界電流密度を示す酸化物系の超電
導体が生成されるとともに、酸化物超電導体の結晶のC
軸方向が線材の長手方向に直角になり、電流を流し易い
方向のa軸方向あるいはb軸方向が線材の長手方向に揃
うので、これにより良好な臨界電流密度を示す酸化物系
の超電導体を有する超電導線が得られる。
第4図は本発明方法の実施に用いる複合体の他の例を示
すもので、この例の複合体13は、平角型のものであり
、前記実施例の複合体3と同様な構造を有し、コア部1
1と金属被覆12とから構成されている。
この複合体10は断面構造が平角型になっている以外の
点は複合体3と同等の構造であり、この複合体10を用
いることによっても前記と同様に臨界電流密度の高い酸
化物超電導線を製造することができる。
「実施例」 AgからなるチューブにBizSrtCa+CutOX
なる組成の酸化物超電導粉末を充填して複合体を作製し
、この複合体に伸線加工とスウエージング加工と圧延加
工を施して平角状のテープ状の素線を作製した。このテ
ープ状素線は、厚さ0 、2 l11m。
幅5II11であった。
次にこの素線を大気中において加熱炉で550℃で3時
間加熱する予備熱処理を施した後、引き続き845℃で
10時間加熱した後に徐冷する本熱処理を施してテープ
状の酸化物超電導線を製造した。
前記のように製造された酸化物超電導線の臨界電流密度
を測定した結果、77K、OT(テスラ)において、5
 X I O3A/cm2を示しに。
なお、得られた超電導線の表面をX線回折により分析し
た結果、金属被覆の表面部分は、長手方向に垂直にAg
の結晶のa軸か配向していることか判明した。次に超電
導線の金属被覆をていねいに削り取り、酸化物超電導体
に近い部分の金属被覆を前記と同様にX線回折により検
査した結果、金属被覆のAgが長手方向に垂直に配向し
ていることが判明した。また、内部の酸化物超電導体は
、一部が溶融した様子が見られた。
なお比較のために、予備熱処理を施すことなく845℃
で10時間熱処理した試料にあっては、77に、OTに
おいて、2 X 103A/cn”の臨界電流値を示し
た。
以上のことから、予備熱処理を施すことにより、酸化物
超電導体の結晶配向性を向上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によれば、酸化物超電導体の
結晶構造に近似した組成を有する貴金属の金属被覆を用
い、これに塑性加工を行った後に予備熱処理することで
、金属1覆の結晶構造を配向させることができ、この孝
の本桔処理によって金属被覆の内部に酸化物超電導体の
結晶を生成させるので、本然処理で生成させる酸化物超
電導体の結晶を金属被覆の結晶の配向性に揃えつつ生成
させることができる。従って配向性の良好な臨界電流密
度の高い結晶構造を有する酸化物超電導体を有する超電
導線を製造することができる効果がある。
また、本発明の方法では、予備熱処理と本熱処理を同一
炉で順次連続的に行うことができるので、容易に実施す
ることができ、製造コストを不要に上げることがない。
更に、酸化物超電導体を生成させる本熱処理の前に予備
熱処理を行うことで結晶配向性を調節できるので、最終
形状の製品に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第3図は本発明の詳細な説明するためのも
ので、第1図は複合体の断面図、第2図は予備熱処理後
の素線の断面図、第3図は熱処理の温度と時間の関係を
示す線図、第4図は本発明の実施に用いる複合体の他の
実施例の断面図である。 1.11・金属管、2.12・・コア部、3.13 複
合体、4・・金属管、5・・・素線。 出頼人 藤倉電線株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  酸化物超電導体を構成する元素を含む原料が金属被覆
    の内部に充填された構造を有する酸化物超電導素線を熱
    処理して酸化物超電導線を製造する方法において、少な
    くとも内周面部分をAg、Au、Ptなどの貴金属ある
    いはそれらの合金から構成してなる金属管を用い、前記
    金属管の内部に前記原料を充填した後に全体を塑性加工
    して酸化物超電導素線を形成した後、前記酸化物超電導
    素線を400〜700℃の温度で加熱保持する予備熱処
    理を施し、次いで700℃以上の温度に加熱する本熱処
    理を施して金属被覆の内側に酸化物超電導体を生成させ
    ることを特徴とする酸化物超電導線の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA024986B1 (ru) * 2011-01-27 2016-11-30 Юеквинг Гаоке Энвиронментал Ко., Лтд. Шина штепсельного типа
CN118180387A (zh) * 2024-03-15 2024-06-14 中国科学院长春应用化学研究所 一种二元金属中空纤维电极的制备方法及应用

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA024986B1 (ru) * 2011-01-27 2016-11-30 Юеквинг Гаоке Энвиронментал Ко., Лтд. Шина штепсельного типа
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