JPH052933A - 酸化物系超電導線材の製造方法 - Google Patents

酸化物系超電導線材の製造方法

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JPH052933A
JPH052933A JP3024579A JP2457991A JPH052933A JP H052933 A JPH052933 A JP H052933A JP 3024579 A JP3024579 A JP 3024579A JP 2457991 A JP2457991 A JP 2457991A JP H052933 A JPH052933 A JP H052933A
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silver
oxide
superconducting wire
wire
heat treatment
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JP3024579A
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English (en)
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Masahiro Kiyofuji
雅宏 清藤
Akira Nomoto
明 野本
Fumikazu Hosono
史一 細野
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Hitachi Cable Ltd
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Hitachi Cable Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Wire Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】良好なJC 特性を有する銀被覆酸化物超電導線
材を製造すること 【構成】酸化物超電導体材料を銀シース内に収納して構
成した一又は複数の電線素材を細長い耐熱容器内に装填
して加熱することにより、銀の比重が酸化物系超電導体
材料のそれに比較して大きいことを利用し、当該材料を
溶融銀上に浮遊させた状態で焼結熱処理を行う。溶融銀
は、降温の過程で酸化物系超電導体材料を再び包み込ん
で複合体を構成するので、当該複合体をそのまま超電導
線材として使用することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化物系超電導線材の
製造方法、特に銀被覆型の酸化物系超電導線材の新規な
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】酸化物系超電導体を線材化するための方
法は、既に幾つかの方法が提案されているが、その代表
的なものは、いわゆる銀被覆圧延法により、粉末状の酸
化物系超電導体材料を銀シース内に収納する方法であ
る。この方法は、金属系超電導体の場合と類似の塑性加
工を利用することが可能であるため、比較的容易に超電
導線材を製造することが出来る。しかし、本方法による
超電導線材は、磁場中の臨界電流密度JC 、特に液体窒
素温度(77K)における臨界電流密度が低い点で問題
があった。
【0003】一方、酸化物系超電導体材料(例えばイッ
トリウム系酸化物)は、高温において焼結熱処理を施す
と、溶融した結晶組織の一部又は全部が好ましい方向に
配向する結果、JC 特性が著しく向上することが既に知
られている。焼結熱処理の際の液相状態を制御するため
の方法も数多く検討されており、例えば(財)国際超電導
産業技術研究センター(超電導工学研究所)では、MPM
G(elt owderingelt rowth)法を利用して数
cmに及ぶ粗大結晶のバルク試料を製造し、液体窒素温
度において結晶中に105A/cm2程度の大きな電流が流
れる事実や、1〜5Tの高磁場中においても良好なピン
ニング効果が生ずることを確認している(藤本ほか「溶
融法によるYBaCuOの合成と臨界電流特性」“低温工
学”第25巻第2号(1990)第77頁〜第81頁参
照)。
【0004】しかし、MPMG法その他の溶融法による
酸化物系超電導体材料の焼結熱処理は、銀被覆圧延法と
組み合わせて使用することが出来ないとされていた。銀
の融点が939℃と低いため、酸化物系超電導体の焼結
熱処理に必要な1000℃以上の温度で銀シースを加熱
することが実際問題として不可能であるというのがその
理由である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
した問題点を解消し、銀被覆型の酸化物系超電導線材に
対しても焼結熱処理を施すことが可能な新規な方法を提
案することにである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の方法は、銀被覆
圧延法により酸化物系超電導体材料を銀シース内に収納
した後、当該電線素材の一本又は複数本を細長い耐熱容
器内に装填して高温に加熱し、当該超電導体材料を溶融
銀中に浮遊させた状態で同材料の焼結熱処理を施すこと
を特徴とする。
【0007】酸化物系超電導体材料は、その比重が銀よ
り小さなものであれば良く、周知のイットリウム系、ビ
スマス系、タリウム系、ランタン系その他の酸化物系超
電導体材料を任意に選択して使用することが出来る。な
お、本発明者等による試作実験の結果、イットリウム系
の酸化物超電導体材料、特にイットリウム成分を多くし
た(123)相のYBaCuOに(211)相の同系酸化物を
分散させて構成した材料は、線材化に極めて適している
ことが判明した。イットリウムの一部をイリビウム、ホ
ルミウム、ガドリニウム、ランタン等のランタノイド元
素で置換することも可能である。
【0008】
【作用】一般に、酸化物系超電導体材料の比重は、銀の
それに比較して小さいのが普通である。このため、銀シ
ース内に超電導体材料を収納した電線素材を細長い耐熱
容器内に装填して加熱した場合は、たとえ高温によって
銀シースが溶融したとしても、当該溶融銀中に超電導体
材料を浮遊させ、その状態で焼結熱処理を施すことが可
能となる。言わば、本発明は、銀の融点が酸化物系超電
導体材料に比較して低いことを逆用し、かつ、銀の比重
が酸化物系超電導体材料に比較して大きいことを活用し
て当該材料の焼結熱処理を行おうものである。
【0009】溶融銀は、降温の過程で酸化物系超電導体
を再び包み込んで複合体を構成するので、当該複合体を
そのまま超電導線材として使用することが出来る。な
お、酸化物系超電導体が銀シースの表面に露出する場合
も屡々起こり得るが、超電導線材としての機能は、本質
的に変わりがない。もっとも、適当な方法により当該露
出面に追加の銀被覆を施せば、線材の取扱上、極めて好
都合である。
【0010】焼結熱処理前の電線素材は、1本は勿論の
こと、数十〜数千本に及ぶ多数の素材を使用することも
可能であり、後者の場合は、多芯構造の超電導線材を構
成することが出来る。また、銀シース内に収納する酸化
物系超電導体の原料は、固相法や溶融急冷法によって調
製した粉末状の材料を使用することが望ましい。
【0011】
【実施例】以下、本発明の製造方法を実施例を参照して
更に詳細に説明する。
【0012】〈実施例1〉先ず、Y23、BaCO3及び
CuOからなる原料を混合し、900℃の温度で仮焼結
したものを粉砕・混合した後、ペレット化した。この原
料を酸素気流中において950℃の温度で再焼結した
後、もう一度粉砕し、Y1Ba2Cu3y(以下「YBC
O」と表記)の粉末を作製した。このような固相法によ
って調製した粉末原料を帯磁率法を用いて計測した結
果、90Kの臨界温度(Tc )を有することを確認し
た。その後、周知の銀被覆圧延法により、厚さ0.3m
m、幅5mmの外形寸法を有するテープ状の超電導電線
素材を作成した。素材の内部に埋設されたYBCUコア
の寸法は、厚さが約0.15mm、幅が約3mmであっ
た。
【0013】次に、図1(a)に示す如く、テープ状電線
素材1を厚さ0.2mm、幅6mmの銀製シート2を介
してMgO製の細長い耐熱容器3の底部に置き、その状
態で焼結炉に装填した。焼結熱処理は、大気中1050
℃の温度で1時間加熱することによって実施し、その
後、焼結炉を緩やかに冷却して室温まで戻した。熱処理
後の線材は、図1(b)に示す如く、耐熱容器3の断面形
状によって定まる銀層5の上にYBCOコア層4が存在
するような形状となっており、焼結工程の間、溶融銀中
にYBCOコアが浮遊した状態にあったことを理解する
ことが出来た。また、断面検鏡結果によれば、YBCO
と銀との間、MgOと銀との間、YBCOとMgOと間に
は、いずれも相互に反応した形跡を認められず、YBC
Oコア層4は、緻密で粗大な結晶組織を有していること
を確認した。
【0014】このようにして得られた超電導線材につい
て、液体窒素温度(77K)におけるJC 値(磁場な
し)を測定したところ、焼結熱処理前の電線素材は、J
C 値が約500A/cm2であったのに比較し、焼結熱処
理後の超電導線材は、JC 値が5500A/cm2である
ことが判明した。なお、本実施例では、図1(a)に示す
如く、電線素材1と耐熱容器3との間に銀製シート2を
介在させているが、同シートは、必ずしも必要でない。
電線素材1だけでも、銀シース自体が溶融し、その中に
YBCOコアを浮遊させることが可能であるからであ
る。
【0015】なお、本実施例では、1本の銀被覆電線素
材を使用しているが、複数本の電線素材を使用すること
も可能である。事実、本発明者等は、繊維状に形成した
7本の銀被覆電線素材に対して同様の焼結熱処理を施し
た結果、図1(c)に示すように、複数のYBCOコア層
6は、溶融銀中に浮遊するものの、互いに一体化するこ
となく多芯状のまま残っており、この手法を用いれば、
多芯構造の線材を製作することが出来ることを確認し
た。JC 特性も、単芯線材の場合と同等の良好な値を得
ることが出来た。
【0016】〈実施例2〉次に、MPMG法と組合わせ
た実施例を示す。先ず、MPMGの前段処理(溶融急
冷)を施したYBCOの粉末を用意する。即ち、実施例
1の場合と同様、固相法により、Y1.2Ba2Cu3yのy
の値がリッチなYBCOの原料ペレットを作製し、当該
ペレットを白金坩堝に収容して1400℃の温度域に急
熱して溶融させた後、室温の銅製金型を使って急冷し
た。それを粉砕することにより、MP処理を施したYB
CO粉末を得た。このYBCO粉末を銀シース中に組み
込んで銀被覆電線素材とした。その後は、実施例1の場
合と同様、溶融銀中にYBCOコアを浮遊させて焼結熱
処理を施し、所望の超電導線材を作製した。
【0017】熱処理工程のスケジュールを図2に示す。
電線素材の寸法は、厚さを0.14mm、幅を2.5mm
とした。電線素材をMgO製の耐熱容器に入れて110
0℃の温度に加熱し、20分間保持した後、大気中にお
いて室温まで緩やかに冷却した。但し、1000℃から
950℃までの冷却速度は、1℃/hから20℃/hの
範囲に制御し、950℃以下は、焼結炉の自然冷却を利
用した。YBCOコアは、1000℃以上の温度では部
分的に溶融した状態にあるが、950℃の温度では完全
に凝固した状態にあることが認められた。そして、被覆
銀が溶融状態でYBCOコアが凝固状態である940〜
960℃の温度範囲において、耐熱容器から試料を取出
して銀の凝固を制御することにより、図3に示すような
超電導線材を作製した。同図の(a)は、YBCOコア層
4を銀層5の表面に露出させた線材、(b)は、YBCO
コア層4を銀層5の内部に残した線材、(c)は、複数の
電線素材を使用した多芯構造の線材である。
【0018】作製した超電導線材のYBCOコア部分
は、(211)相が極めて微細に分散しており、そのJC
特性(磁場なし)は、液体窒素温度で104A/cm2に達
していることが認められ、また、1Tの磁場中でも7×
103A/cm2の高い値を示すことが認められた。なお、
本実施例の方法でも、多芯構造の線材を製造することが
勿論可能である。また。溶融銀中に浮遊させて熱処理す
ることは、BaCuO2やCuO等の異相の発生を防止し、
イットリウム系酸化物の(123)相を安定化させる効果
があることが認められた。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、銀被覆圧延法を用いた
場合であっても、磁場特性の良好な超電導線材を製作す
ることが可能となり、特に液体窒素温度でのJC 特性を
格段に改善させることが出来た。また、本発明の製造方
法は、超電導線材の長尺化が容易であり、77K高磁場
用のコイルマグネット等の構成が可能になる等、実用上
の効果が極めて優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1を説明するための耐熱容器の
断面図。
【図2】本発明の実施例2における熱処理スケジュール
を示す曲線図。
【図3】実施例2の方法によって製作した酸化物超電導
線材の断面図。
【符号の説明】 1…銅被覆電線素材 4…YBCOコア層 2…銀製シート 5…銀層 3…耐熱容器 6…多芯YBCOコ
ア層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】銀被覆圧延法により酸化物系超電導体材料
    を銀シース内に収納してなる一又は複数の電線素材を細
    長い耐熱容器内に装填して加熱し、当該超電導体材料を
    溶融銀中に浮遊させた状態で同材料の焼結熱処理を施す
    ことを特徴とする酸化物超電導線材の製造方法。
  2. 【請求項2】固相法によって調製した粉末状の酸化物系
    超電導体材料を使用することを特徴とする請求項1に記
    載の酸化物超電導線材の製造方法。
  3. 【請求項3】溶融急冷法によって調製した粉末状の酸化
    物系超電導体材料を使用することを特徴とする請求項1
    に記載の酸化物超電導線材の製造方法。
JP3024579A 1991-02-19 1991-02-19 酸化物系超電導線材の製造方法 Pending JPH052933A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0530370A4 (en) * 1991-03-14 1993-11-24 International Superconductivity Technology Center Method of making oxide superconductor
JPH0642758A (ja) * 1993-01-12 1994-02-18 Hitachi Home Tec Ltd 高周波エネルギー装置
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JPH0815036A (ja) * 1994-06-21 1996-01-19 Korea Standards Res Inst 新しい内挿公式を利用して輻射温度計及び光計測装備を矯正する方法

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