JPH05282936A - 酸化物超電導線材・テープの製造方法 - Google Patents
酸化物超電導線材・テープの製造方法Info
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- JPH05282936A JPH05282936A JP4076520A JP7652092A JPH05282936A JP H05282936 A JPH05282936 A JP H05282936A JP 4076520 A JP4076520 A JP 4076520A JP 7652092 A JP7652092 A JP 7652092A JP H05282936 A JPH05282936 A JP H05282936A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Wire Processing (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高い臨界電流密度を得ることのできる酸化物
超電導線材、テープの製造方法を提供する。 【構成】 金属シース材に酸化物超電導粉末を充填、封
入した後、圧延等の通常の方法で変形加工を加えて長尺
のテープ、線材を製造するとき、中間工程においてシー
ス材を貫いて充填した粉末に一部かかる切り欠き、小孔
を設ける。この切り欠き、小孔を設けることによって、
原料粉末をシース内に充填するときに含まれた空気は、
その後の変形加工を行うときにシース切り欠き部から除
去され、加工後の熱処理時に発生する火膨れを防止す
る。さらに、この切り欠き、小孔は超電導特性を付与す
る熱処理において必要な酸素の侵入口となり、高い臨界
電流密度を有する線材、テープを得ることができる。
超電導線材、テープの製造方法を提供する。 【構成】 金属シース材に酸化物超電導粉末を充填、封
入した後、圧延等の通常の方法で変形加工を加えて長尺
のテープ、線材を製造するとき、中間工程においてシー
ス材を貫いて充填した粉末に一部かかる切り欠き、小孔
を設ける。この切り欠き、小孔を設けることによって、
原料粉末をシース内に充填するときに含まれた空気は、
その後の変形加工を行うときにシース切り欠き部から除
去され、加工後の熱処理時に発生する火膨れを防止す
る。さらに、この切り欠き、小孔は超電導特性を付与す
る熱処理において必要な酸素の侵入口となり、高い臨界
電流密度を有する線材、テープを得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は高い臨界電流密度を有
する酸化物超電導テープ・線材の製造方法に関する。酸
化物超電導テープ・線材は高い臨界電流密度を有するこ
とにより、コイル状に加工することによって高磁場の発
生が容易となり、主に超電導マグネットとして利用され
る。
する酸化物超電導テープ・線材の製造方法に関する。酸
化物超電導テープ・線材は高い臨界電流密度を有するこ
とにより、コイル状に加工することによって高磁場の発
生が容易となり、主に超電導マグネットとして利用され
る。
【０００２】
【従来の技術】超電導の応用において臨界温度が高いこ
とは大きな利点となっている。特に、液体窒素温度を超
えるＹ系やＢｉ系、Ｔｌ系酸化物超電導体の発見は冷媒
として液体窒素が使用できることから冷却コストの低
減、および資源的に豊富に存在することによるメリット
から超電導の利用分野を大きく拡大する可能性を秘めて
いる。
とは大きな利点となっている。特に、液体窒素温度を超
えるＹ系やＢｉ系、Ｔｌ系酸化物超電導体の発見は冷媒
として液体窒素が使用できることから冷却コストの低
減、および資源的に豊富に存在することによるメリット
から超電導の利用分野を大きく拡大する可能性を秘めて
いる。
【０００３】しかし、超電導材料の実用化においては、
臨界温度とともに重要な要素は使用温度において流せる
電流（臨界電流密度）であり、また、製造においてはシ
ース金属が線材、テープの加工後に施される熱処理にお
いて、シース内に内在するガスの膨張により、シース材
と内部の酸化物超電導体との界面で剥離するとともにシ
ース材を膨張させて、膨らみを生じる。室温に降温後も
シース材は膨張した膨れが残る（以後これを火膨れと呼
ぶ）。テープ、線材はこの火膨れを生じることなく均質
な形状を維持させることである。この両者の改善が実用
化には必須となる。臨界電流密度は材料固有の特性では
なく、材料の作製法を検討することによって向上させる
ことが可能である。たとえば、熱処理を高温超電導相の
晶出と結晶粒界配向性の二段階に分けて改善を図ってい
る(Japanese Journal of AppliedPhysics Vol.28,No.7,
1989,pp.L1204-L1206) 。
臨界温度とともに重要な要素は使用温度において流せる
電流（臨界電流密度）であり、また、製造においてはシ
ース金属が線材、テープの加工後に施される熱処理にお
いて、シース内に内在するガスの膨張により、シース材
と内部の酸化物超電導体との界面で剥離するとともにシ
ース材を膨張させて、膨らみを生じる。室温に降温後も
シース材は膨張した膨れが残る（以後これを火膨れと呼
ぶ）。テープ、線材はこの火膨れを生じることなく均質
な形状を維持させることである。この両者の改善が実用
化には必須となる。臨界電流密度は材料固有の特性では
なく、材料の作製法を検討することによって向上させる
ことが可能である。たとえば、熱処理を高温超電導相の
晶出と結晶粒界配向性の二段階に分けて改善を図ってい
る(Japanese Journal of AppliedPhysics Vol.28,No.7,
1989,pp.L1204-L1206) 。
【０００４】一方、火膨れは熱処理時の昇温速度をコン
トロールすることで改善が行われている（第４４回，低
温工学・超電導学会予稿集，Ｐ．６）。また、超電導特
性を付与する熱処理においては環境中の酸素量を制御す
ることが重要である（第４４回，低温工学・超電導学会
予稿集，Ｐ．６）。環境の制御を可能にするために片側
が開放となるドクターブレイド法（第４５回，低温工学
・超電導学会予稿集，Ｐ．２２９）も有効な方法として
検討されている。
トロールすることで改善が行われている（第４４回，低
温工学・超電導学会予稿集，Ｐ．６）。また、超電導特
性を付与する熱処理においては環境中の酸素量を制御す
ることが重要である（第４４回，低温工学・超電導学会
予稿集，Ｐ．６）。環境の制御を可能にするために片側
が開放となるドクターブレイド法（第４５回，低温工学
・超電導学会予稿集，Ｐ．２２９）も有効な方法として
検討されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来、シース線材、テ
ープはシース材でシールドされていることから、シース
材内外でガス成分の出入りが行い難いため、線材加工時
にシース内に残存したガスの放出ができない。これが火
膨れの原因になっている。また、最終的な超電導組成に
する熱処理において、超電導相の酸素量調整が困難なこ
とが挙げられる。そこで、発明はこの両者の対策を同時
に行う酸化物超電導線材、テープの製造方法を提供しよ
うとするものである。
ープはシース材でシールドされていることから、シース
材内外でガス成分の出入りが行い難いため、線材加工時
にシース内に残存したガスの放出ができない。これが火
膨れの原因になっている。また、最終的な超電導組成に
する熱処理において、超電導相の酸素量調整が困難なこ
とが挙げられる。そこで、発明はこの両者の対策を同時
に行う酸化物超電導線材、テープの製造方法を提供しよ
うとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、あらかじめ原料粉となる各粉末を混合
した後、熱処理を施して超電導組成にした粉末を、パイ
プ状にした金属シース材に充填、加工処理を行う。この
加工処理の中間で金属シース材を貫いてシース内の酸化
物超電導原料に一部かかる切り込み加工を施し、再び加
工を加え、最終的に求める線径、テープ厚さにする線
材、テープの製造方法である。
に、この発明は、あらかじめ原料粉となる各粉末を混合
した後、熱処理を施して超電導組成にした粉末を、パイ
プ状にした金属シース材に充填、加工処理を行う。この
加工処理の中間で金属シース材を貫いてシース内の酸化
物超電導原料に一部かかる切り込み加工を施し、再び加
工を加え、最終的に求める線径、テープ厚さにする線
材、テープの製造方法である。
【０００７】図１にしたがって、この発明を詳細に説明
する。図では一例として原料をＢｉ−Ｐｂ系を用いたと
きのものである。秤量、混練から熱処理、粉砕、充填、
一次加工までは従来から一般的に用いられている方法で
ある。一次加工後にテープ製作の場合はテープの両側面
に内封している酸化物超電導材料に一部かかる切り込み
加工を施す。切り込み加工を施す前の一次加工の加工率
はおよそ９０％から９８％程度が良好である。加工率が
低い場合には加工した切り欠き部から内封した酸化物超
電導粉末が次の二次加工時にシース外にはみ出してく
る。反対に一次加工の加工率を上げすぎると内部の酸化
物超電導体の密度が上昇し過ぎ、内在した空気が粉末粒
子間にトラップされ目的の一つとしている内在された空
気の除去が困難となる。この理由から切り欠きを施すま
での加工率は上記した加工率が妥当である。
する。図では一例として原料をＢｉ−Ｐｂ系を用いたと
きのものである。秤量、混練から熱処理、粉砕、充填、
一次加工までは従来から一般的に用いられている方法で
ある。一次加工後にテープ製作の場合はテープの両側面
に内封している酸化物超電導材料に一部かかる切り込み
加工を施す。切り込み加工を施す前の一次加工の加工率
はおよそ９０％から９８％程度が良好である。加工率が
低い場合には加工した切り欠き部から内封した酸化物超
電導粉末が次の二次加工時にシース外にはみ出してく
る。反対に一次加工の加工率を上げすぎると内部の酸化
物超電導体の密度が上昇し過ぎ、内在した空気が粉末粒
子間にトラップされ目的の一つとしている内在された空
気の除去が困難となる。この理由から切り欠きを施すま
での加工率は上記した加工率が妥当である。
【０００８】切り欠きのピッチは細かい程、内封された
空気を取り除くのに有効であり、また、最終の超電導特
性付与熱処理において、環境中の酸素が切り欠きを介し
て原料中に拡散し酸化物超電導体の酸素量調整には有利
に働く。しかし、あまり細かすぎるとシース材の強度を
低下させるとともに切り欠き加工が煩雑になる。反対に
ピッチが長すぎると上記した両作用の効果が得られな
い。したがって切り欠きのピッチは２mmから５０mm程度
が妥当である。
空気を取り除くのに有効であり、また、最終の超電導特
性付与熱処理において、環境中の酸素が切り欠きを介し
て原料中に拡散し酸化物超電導体の酸素量調整には有利
に働く。しかし、あまり細かすぎるとシース材の強度を
低下させるとともに切り欠き加工が煩雑になる。反対に
ピッチが長すぎると上記した両作用の効果が得られな
い。したがって切り欠きのピッチは２mmから５０mm程度
が妥当である。
【０００９】テープの場合、切り欠き形状は特に問わな
いが切り欠き加工後、さらにシース材の塑性変形を伴う
加工を施すため、切り欠き部には応力集中が生じ、これ
によるテープの破壊を避けるためにはＵノッチが有効で
ある。しかし、一般的にシース材は銀等の加工性の良い
金属を用いているスリット状でも、三角形状でも問題は
ない。この切り欠きの加工法は切削加工でも、ロールに
加工を施し、これによる押しつけ加工、あるいはせん断
加工による方法でも目的とする切り欠きが加工されれば
よい。その切り欠き幅は大きすぎると二次加工中に原料
粉がシース外に押し出される。最小の場合、本質的には
ガスの分子が通過できればよいことになる。したがっ
て、幅は１mm以下がよい。線材についてもテープと同様
な目的で１mm以下の小径加工を行う。
いが切り欠き加工後、さらにシース材の塑性変形を伴う
加工を施すため、切り欠き部には応力集中が生じ、これ
によるテープの破壊を避けるためにはＵノッチが有効で
ある。しかし、一般的にシース材は銀等の加工性の良い
金属を用いているスリット状でも、三角形状でも問題は
ない。この切り欠きの加工法は切削加工でも、ロールに
加工を施し、これによる押しつけ加工、あるいはせん断
加工による方法でも目的とする切り欠きが加工されれば
よい。その切り欠き幅は大きすぎると二次加工中に原料
粉がシース外に押し出される。最小の場合、本質的には
ガスの分子が通過できればよいことになる。したがっ
て、幅は１mm以下がよい。線材についてもテープと同様
な目的で１mm以下の小径加工を行う。
【００１０】
【作用】酸化物超電導材料の線材、テープ化において、
原料粉の初期充填密度が低いため、金属シース内には充
填時に混入した空気が残存する。このうち変形加工時に
シース材の両端部からいくらかは抜けるが、完全には除
去することができない。残存した空気に含まれている酸
素は超電導相生成反応熱処理において消費されるため問
題にはならないが、残存した空気の大部分は窒素が占め
て金属シース内に残存する。この残存した窒素が再加熱
時の火膨れの原因になっている。内在したガスはシース
材に切り欠き、小孔を付けることにより変形加工時に除
去することが可能である。
原料粉の初期充填密度が低いため、金属シース内には充
填時に混入した空気が残存する。このうち変形加工時に
シース材の両端部からいくらかは抜けるが、完全には除
去することができない。残存した空気に含まれている酸
素は超電導相生成反応熱処理において消費されるため問
題にはならないが、残存した空気の大部分は窒素が占め
て金属シース内に残存する。この残存した窒素が再加熱
時の火膨れの原因になっている。内在したガスはシース
材に切り欠き、小孔を付けることにより変形加工時に除
去することが可能である。
【００１１】さらに、この切り欠き、小孔を設けること
により超電導特性付与熱処理時に環境中の酸素がシース
材に遮断されることなく切り欠きを介して拡散すること
によって原料粉中に侵入し、超電導相を晶出し超電導特
性を向上させている。
により超電導特性付与熱処理時に環境中の酸素がシース
材に遮断されることなく切り欠きを介して拡散すること
によって原料粉中に侵入し、超電導相を晶出し超電導特
性を向上させている。
【００１２】
［実施例１］原料としてＢｉ2 Ｏ3 ，ＰｂＯ，ＳｒＣＯ
3 ，ＣａＣＯ3 ，ＣｕＯの各酸化物粉末を用いてモル比
でＢｉ1.8 −Ｐｂ0.2 −Ｓｒ2.0 −Ｃａ2.0 −Ｃｕ3.0
になるように秤量、混練後、酸素分圧約５０mmHgの雰囲
気中で８４０℃・６０時間の熱処理を施し、超電導相を
晶出させる。これを粉砕して酸化物超電導粉末を合成し
た。
3 ，ＣａＣＯ3 ，ＣｕＯの各酸化物粉末を用いてモル比
でＢｉ1.8 −Ｐｂ0.2 −Ｓｒ2.0 −Ｃａ2.0 −Ｃｕ3.0
になるように秤量、混練後、酸素分圧約５０mmHgの雰囲
気中で８４０℃・６０時間の熱処理を施し、超電導相を
晶出させる。これを粉砕して酸化物超電導粉末を合成し
た。
【００１３】合成した粉末を一端が閉じられている外径
８mmφ、内径５mmφのＡｇパイプに充填する。他端は線
材・テープへの加工時に充填粉末がパイプ内から放出し
ないように封をする。このときに密閉すると内在した空
気が加工時に放出されないので一部分は開放状態にす
る。
８mmφ、内径５mmφのＡｇパイプに充填する。他端は線
材・テープへの加工時に充填粉末がパイプ内から放出し
ないように封をする。このときに密閉すると内在した空
気が加工時に放出されないので一部分は開放状態にす
る。
【００１４】このパイプは通常の線材加工と同様にスウ
ェージングマシーンによって加工し、外径約２．５mmφ
にした。ここから圧延によって板厚０．５mmのテープに
加工。この状態でテープの両側面にピッチ１０mmでスリ
ット状の切り欠きを切削加工によって入れた。このとき
の切り欠き加工した様子を図２（ａ）に示す。その後テ
ープは引続き圧延を行い今回の目標板厚０．１５mmに仕
上げた。
ェージングマシーンによって加工し、外径約２．５mmφ
にした。ここから圧延によって板厚０．５mmのテープに
加工。この状態でテープの両側面にピッチ１０mmでスリ
ット状の切り欠きを切削加工によって入れた。このとき
の切り欠き加工した様子を図２（ａ）に示す。その後テ
ープは引続き圧延を行い今回の目標板厚０．１５mmに仕
上げた。
【００１５】目標厚さに仕上げたテープは８４０℃・２
４０時間の最終の熱処理を行い、超電導特性を付与させ
た。このときスリットを入れたテープには火膨れは生じ
なかった。同一加工条件で作製した切り欠き加工のない
テープでは最終の熱処理時に火膨れが生じ、０．１５mm
厚みのテープが１．３mm厚みまで膨らんだ。
４０時間の最終の熱処理を行い、超電導特性を付与させ
た。このときスリットを入れたテープには火膨れは生じ
なかった。同一加工条件で作製した切り欠き加工のない
テープでは最終の熱処理時に火膨れが生じ、０．１５mm
厚みのテープが１．３mm厚みまで膨らんだ。
【００１６】［実施例２］上記したテープの製造と同様
に、スウェージングによって外径０．５mmφにした線材
に外周から中心部方向に、図２（ｂ）に示す如く、内部
の酸化物粉末に一部架かる深さの小孔を多数加工した
後、線引き加工によって外径０．２mm径の線材に加工し
た。小孔加工を施した線材は最終の熱処理時においても
火膨れは生じなかった。
に、スウェージングによって外径０．５mmφにした線材
に外周から中心部方向に、図２（ｂ）に示す如く、内部
の酸化物粉末に一部架かる深さの小孔を多数加工した
後、線引き加工によって外径０．２mm径の線材に加工し
た。小孔加工を施した線材は最終の熱処理時においても
火膨れは生じなかった。
【００１７】
【発明の効果】この発明によれば酸化物超電導線材・テ
ープの熱処理における火膨れが防止できるとともに、酸
化物超電導相の晶出量が多くなる。この結果、酸化物超
電導線材・テープに流せる電流が従来法と比較して大き
いものを得ることができる。
ープの熱処理における火膨れが防止できるとともに、酸
化物超電導相の晶出量が多くなる。この結果、酸化物超
電導線材・テープに流せる電流が従来法と比較して大き
いものを得ることができる。
【図１】この発明の工程を示すフローチャートである。
【図２】（ａ），（ｂ）は切り欠き加工、小孔加工した
テープ、線材の外観図である。
テープ、線材の外観図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 テープ状線材の金属基体になるパイプ状
基材（シース材）に酸化物超電導体を充填した後、スウ
ェージング加工、引き抜き加工、および圧延によって酸
化物超電導テープを製造するに際し、加工工程の中間に
てテープ長手側面に、テープ基材（シース材）を貫きか
つ一部超電導体にかかる微小な複数の切り欠きを形成し
た後、超電導特性付与熱処理を加えたことを特徴とする
酸化物超電導テープの製造法。 - 【請求項２】 線状の金属基体になるパイプ状基体に酸
化物超電導体を充填した後、スウェージング加工、引き
抜き加工によって酸化物超電導線材を製造するに際し、
加工工程の中間にて線材の周囲に、複数の基材を貫きか
つ一部超電導体にかかる微小な穴を設けた後、超電導特
性付与熱処理を加えたことを特徴とする酸化物超電導線
材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4076520A JPH05282936A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 酸化物超電導線材・テープの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4076520A JPH05282936A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 酸化物超電導線材・テープの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05282936A true JPH05282936A (ja) | 1993-10-29 |
Family
ID=13607563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4076520A Withdrawn JPH05282936A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 酸化物超電導線材・テープの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05282936A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004013871A1 (ja) * | 2002-08-05 | 2004-02-12 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | 超電導線材の製造方法 |
| CN112117051A (zh) * | 2020-09-14 | 2020-12-22 | 核工业西南物理研究院 | 一种rebco导体的封装强化方法及封装中的拉拔模具 |
-
1992
- 1992-03-31 JP JP4076520A patent/JPH05282936A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004013871A1 (ja) * | 2002-08-05 | 2004-02-12 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | 超電導線材の製造方法 |
| CN1307654C (zh) * | 2002-08-05 | 2007-03-28 | 住友电气工业株式会社 | 超导导线的制造方法 |
| US7293343B2 (en) | 2002-08-05 | 2007-11-13 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of manufacturing superconducting wire |
| CN112117051A (zh) * | 2020-09-14 | 2020-12-22 | 核工业西南物理研究院 | 一种rebco导体的封装强化方法及封装中的拉拔模具 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990608 |