JPH0534288B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0534288B2 JPH0534288B2 JP62229121A JP22912187A JPH0534288B2 JP H0534288 B2 JPH0534288 B2 JP H0534288B2 JP 62229121 A JP62229121 A JP 62229121A JP 22912187 A JP22912187 A JP 22912187A JP H0534288 B2 JPH0534288 B2 JP H0534288B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- superconducting
- base material
- superconducting material
- oxygen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、超電導材の製造方法に関するもの
である。
である。
超電導物質は、既に高エネルギー粒子加速器、
医療診断用MRI−CT物性研究装置等において、
超電導マグネツトの形で実用化されている。ま
た、発電機、エネルギーの貯蔵や変換、リニアモ
ーターカー、資源回収用磁気分離装置、核融合
炉、送電ケーブル、磁気シールド材等への応用、
さらには、ジヨセフソン効果を用いた超電導素子
は、超高速コンピユーター、赤外線検出器、低雑
音の増幅器等への応用が期待されており、これら
が本格的に実用化された場合の産業的、社会的イ
ンパクトの大きさは、未だ測りがたい。
医療診断用MRI−CT物性研究装置等において、
超電導マグネツトの形で実用化されている。ま
た、発電機、エネルギーの貯蔵や変換、リニアモ
ーターカー、資源回収用磁気分離装置、核融合
炉、送電ケーブル、磁気シールド材等への応用、
さらには、ジヨセフソン効果を用いた超電導素子
は、超高速コンピユーター、赤外線検出器、低雑
音の増幅器等への応用が期待されており、これら
が本格的に実用化された場合の産業的、社会的イ
ンパクトの大きさは、未だ測りがたい。
これまでに開発された超電導物質の代表的なも
のとして、Nb−Ti合金があり、現在9Tまでの磁
界発生用線材として広く使用されている。Nb−
Ti合金のTc（超電導状態が存在する臨界温度）
は、9Kである。また、Nb−Ti合金よりも格段に
高いTcを有する材料として化合物系超電導物質
が開発され、現在Nb3Sn（Tc：18K）とV3Ga
（Tc：15K）が線材化され実用に供せられてい
る。さらに、Nb3Geでは23KのTcが得られてい
る。
のとして、Nb−Ti合金があり、現在9Tまでの磁
界発生用線材として広く使用されている。Nb−
Ti合金のTc（超電導状態が存在する臨界温度）
は、9Kである。また、Nb−Ti合金よりも格段に
高いTcを有する材料として化合物系超電導物質
が開発され、現在Nb3Sn（Tc：18K）とV3Ga
（Tc：15K）が線材化され実用に供せられてい
る。さらに、Nb3Geでは23KのTcが得られてい
る。
このように長年に亘つて高Tc超電導物質を得
るための努力がなされてきたが、従来の合金系お
よび化合物系超電導物質においては、Tc23Kが
大きな壁になつている。Tcが23K以下の超電導
物質の冷却には、高価な液体Heが必要であり、
このことが超電導物質の広範な応用を阻害してい
る。このTcの壁を打破する材料として、1986年
にIBMチユーリツヒのＭｕ¨ller氏等が、Ba−La
−Cu−Ｏ系の酸化物で超電導の徴候が認められ
たと発表して以来、酸化物系超電導物質の開発競
争に拍車がかかつた。1986年にはTc40Kであつ
たものが、1987年の初には、早くも77Kの液体窒
素温度を超えるＹ−Ba−Cu−Ｏ系超電導物質が
開発され、Tcは約93Kに達した。さらに、その
後も精力的な開発が続けられており、今のところ
安全性等に問題はあるものの室温で超電導現象を
示す超電導物質の開発も報告されている。液体窒
素温度で使用可能な高温超電導物質の発見は、前
述した応用分野への期待度を増々高めるものであ
るが、実際の応用化に当つては、線材化、皮膜化
などの加工技術の開発が伴わなければならない。
るための努力がなされてきたが、従来の合金系お
よび化合物系超電導物質においては、Tc23Kが
大きな壁になつている。Tcが23K以下の超電導
物質の冷却には、高価な液体Heが必要であり、
このことが超電導物質の広範な応用を阻害してい
る。このTcの壁を打破する材料として、1986年
にIBMチユーリツヒのＭｕ¨ller氏等が、Ba−La
−Cu−Ｏ系の酸化物で超電導の徴候が認められ
たと発表して以来、酸化物系超電導物質の開発競
争に拍車がかかつた。1986年にはTc40Kであつ
たものが、1987年の初には、早くも77Kの液体窒
素温度を超えるＹ−Ba−Cu−Ｏ系超電導物質が
開発され、Tcは約93Kに達した。さらに、その
後も精力的な開発が続けられており、今のところ
安全性等に問題はあるものの室温で超電導現象を
示す超電導物質の開発も報告されている。液体窒
素温度で使用可能な高温超電導物質の発見は、前
述した応用分野への期待度を増々高めるものであ
るが、実際の応用化に当つては、線材化、皮膜化
などの加工技術の開発が伴わなければならない。
従来、上述した皮膜化に関しては、基材表面上
にスパツタリング法または電子ビーム蒸着法によ
つて酸化物超電導物質からなる皮膜を形成する方
法が試みられている。
にスパツタリング法または電子ビーム蒸着法によ
つて酸化物超電導物質からなる皮膜を形成する方
法が試みられている。
しかし、上述した従来法においては、安定して
形成できる皮膜の厚さは、たかだか1μm程度であ
るので給電容量が制限され、しかも、皮膜形成速
度が遅いために所定厚の膜形成に長時間を要す
る。
形成できる皮膜の厚さは、たかだか1μm程度であ
るので給電容量が制限され、しかも、皮膜形成速
度が遅いために所定厚の膜形成に長時間を要す
る。
この発明の目的は、厚皮膜を安定して且つ短時
間で形成でき、さらに、酸化物超電導物質の酸素
量を容易に制御することができる、超電導材の製
造方法を提供することにある。
間で形成でき、さらに、酸化物超電導物質の酸素
量を容易に制御することができる、超電導材の製
造方法を提供することにある。
この発明は、基材の表面に向けて溶射法によつ
て、CuxOy基を含む複合酸化物超電導物質からな
る粉末を吹き付けて、前記表面に前記物質からな
る皮膜を形成し、次いで、このようにして得られ
た前記基材と前記皮膜とからなる超電導素材を、
酸素含有雰囲気中において、700から980℃に所定
時間加熱し、徐冷後、同雰囲気中において、400
から600℃に所定時間加熱し、かくして、前記皮
膜の結晶構造および酸素量を制御することに特徴
を有するものである。
て、CuxOy基を含む複合酸化物超電導物質からな
る粉末を吹き付けて、前記表面に前記物質からな
る皮膜を形成し、次いで、このようにして得られ
た前記基材と前記皮膜とからなる超電導素材を、
酸素含有雰囲気中において、700から980℃に所定
時間加熱し、徐冷後、同雰囲気中において、400
から600℃に所定時間加熱し、かくして、前記皮
膜の結晶構造および酸素量を制御することに特徴
を有するものである。
次に、この発明の、超電導材の製造方法の一実
施態様を図面を参照しながら説明する。
施態様を図面を参照しながら説明する。
第１図は、この発明の、超電導材の製造方法の
一実施態様を示す断面図である。
一実施態様を示す断面図である。
第１図に示すようなプラズマ溶射装置１を使用
して、銅製基材２の表面上に、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ
系等のCuxOy基を含む複合酸化物超電導物質の皮
膜３を形成する。なお、溶射装置１は、熱源とし
てプラズマを用いるもの以外であつても良い。
して、銅製基材２の表面上に、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ
系等のCuxOy基を含む複合酸化物超電導物質の皮
膜３を形成する。なお、溶射装置１は、熱源とし
てプラズマを用いるもの以外であつても良い。
プラズマ溶射装置１は、真空容器４と、真空容
器４内に設けられた溶射ノズル５と、溶射ノズル
５内に設けられたタングステン電極６と、溶射ノ
ズル５と電極６との間に接続されたプラズマ電源
７とからなつている。
器４内に設けられた溶射ノズル５と、溶射ノズル
５内に設けられたタングステン電極６と、溶射ノ
ズル５と電極６との間に接続されたプラズマ電源
７とからなつている。
真空容器４内に、溶射ノズル５と対向して板状
または棒状の基材２を設置し、真空容器４内を減
圧しながら、溶射ノズル５内にアルゴン、ヘリウ
ム等の作動ガスおよびCuxOy基を含む複合酸化物
超電導物質の粉末（10から100μm）をそれぞれ連
続的に供給し、そして、プラズマ電源７を作動さ
せて、溶射ノズル５から電極６に向けてプラズマ
ジエツトを発生させる。このようにして、前記粉
末をその体積の40〜100％溶融させて、基材２の
表面上に溶射する。
または棒状の基材２を設置し、真空容器４内を減
圧しながら、溶射ノズル５内にアルゴン、ヘリウ
ム等の作動ガスおよびCuxOy基を含む複合酸化物
超電導物質の粉末（10から100μm）をそれぞれ連
続的に供給し、そして、プラズマ電源７を作動さ
せて、溶射ノズル５から電極６に向けてプラズマ
ジエツトを発生させる。このようにして、前記粉
末をその体積の40〜100％溶融させて、基材２の
表面上に溶射する。
上述した溶射装置１によつて、基材２と皮膜３
とからなる超電導素材８を得たら、次に、超電導
素材８を酸素含有雰囲気中において、700から980
℃の温度に所定時間加熱し、この後、20℃／min
以下の速度で400から600℃の温度まで冷却し、ま
たは、一旦室温まで冷却し、この後、400から600
℃の温度に再加熱し、この温度域に所定時間保持
後、室温まで徐冷する。
とからなる超電導素材８を得たら、次に、超電導
素材８を酸素含有雰囲気中において、700から980
℃の温度に所定時間加熱し、この後、20℃／min
以下の速度で400から600℃の温度まで冷却し、ま
たは、一旦室温まで冷却し、この後、400から600
℃の温度に再加熱し、この温度域に所定時間保持
後、室温まで徐冷する。
このように、超電導素材８に熱処理を施こすの
は、次の理由による。
は、次の理由による。
超電導素材８の溶融粒子が、溶射によつて基材
２の表面に付着すると、溶融粒子は直ちに冷却さ
れる。従つて、基材２の表面上に形成される皮膜
３の大部分の結晶構造は、高温で安定な正方晶と
なる。この結果、皮膜３に超電導現象が十分に現
われない。そこで、皮膜３を上述した温度範囲、
即ち、700から980℃に加熱すると、もともと斜方
晶になり易すい性質を有する皮膜３の結晶構造が
正方晶から斜方晶に容易に変わる。これによつ
て、皮膜３には完全に超電導現象が現われる（第
２図参照）。
２の表面に付着すると、溶融粒子は直ちに冷却さ
れる。従つて、基材２の表面上に形成される皮膜
３の大部分の結晶構造は、高温で安定な正方晶と
なる。この結果、皮膜３に超電導現象が十分に現
われない。そこで、皮膜３を上述した温度範囲、
即ち、700から980℃に加熱すると、もともと斜方
晶になり易すい性質を有する皮膜３の結晶構造が
正方晶から斜方晶に容易に変わる。これによつ
て、皮膜３には完全に超電導現象が現われる（第
２図参照）。
次に、超電導素材８を400から600℃の温度に所
定時間保持するのは、上述した前段の加熱によつ
て欠損した皮膜３中の酸素量を補なつて、超電導
現象を現出させるためである。第２図から明らか
なように、400から600℃の温度域において酸素吸
収量が特に多い。従つて、この温度域において、
加熱時間を調整すれば、皮膜中の酸素量を容易に
制御する。
定時間保持するのは、上述した前段の加熱によつ
て欠損した皮膜３中の酸素量を補なつて、超電導
現象を現出させるためである。第２図から明らか
なように、400から600℃の温度域において酸素吸
収量が特に多い。従つて、この温度域において、
加熱時間を調整すれば、皮膜中の酸素量を容易に
制御する。
なお、冷却速度を20℃／min以下としたのは、
20℃／minを超えると皮膜に割れが生じる危険性
が高まること、皮膜が剥離しやすくなること、お
よび、皮膜中の酸素欠損量が大きくなるからであ
る。
20℃／minを超えると皮膜に割れが生じる危険性
が高まること、皮膜が剥離しやすくなること、お
よび、皮膜中の酸素欠損量が大きくなるからであ
る。
次に、この発明の実施例について説明する。
第１図に示すプラズマ溶射装置１の真空容器４
内に、銅製の板状基材２をセツトし、プラズマガ
スとして、アルゴンガスとヘリウムガスとの混合
ガス（Ar：20／min，He：40／min）を溶
射ノズル５内に連続的に供給し、プラズマ電源７
から溶射ノズル５と電極６との間に15KWの電力
を供給し、Y0.3−Ba0.7−Cu1−O3-xからなる超電
導物質の粉末（粒径10から100μm）を溶射ノズル
５内に供給し、そして、真空容器４内の気圧を
80mbarに減圧して、基材２の表面上に150μmの
膜厚を有する、超電導物質からなる皮膜３を形成
した。
内に、銅製の板状基材２をセツトし、プラズマガ
スとして、アルゴンガスとヘリウムガスとの混合
ガス（Ar：20／min，He：40／min）を溶
射ノズル５内に連続的に供給し、プラズマ電源７
から溶射ノズル５と電極６との間に15KWの電力
を供給し、Y0.3−Ba0.7−Cu1−O3-xからなる超電
導物質の粉末（粒径10から100μm）を溶射ノズル
５内に供給し、そして、真空容器４内の気圧を
80mbarに減圧して、基材２の表面上に150μmの
膜厚を有する、超電導物質からなる皮膜３を形成
した。
次いで、このようにして得た、基材２と皮膜３
とからなる超電導素材８を真空容器４から取り出
して、大気中で900℃の温度に１時間保持し、こ
の後、20℃／minの速度で500℃の温度まで冷却
し、この温度に２時間保持し、次いで、室温まで
徐冷して、板状超電導材を製造した。
とからなる超電導素材８を真空容器４から取り出
して、大気中で900℃の温度に１時間保持し、こ
の後、20℃／minの速度で500℃の温度まで冷却
し、この温度に２時間保持し、次いで、室温まで
徐冷して、板状超電導材を製造した。
このようにして製造した超電導材から試験片
（基材厚２mm、皮膜0.15mm、幅５mm、長さ50mm）
を切り出し、これを液体窒素（77K）中に浸漬
し、四端子抵抗測定法によつて、臨界電流密度
（Jc）について調べた。また、臨界温度（Tc）の
測定も同様な測定法により行なつた。さらに、Ｘ
線回折によつて皮膜の結晶構造についても調べ
た。この結果、皮膜の結晶構造は斜方晶となつて
いて、Jcは80A／cm2，Tcは90Kであつた。
（基材厚２mm、皮膜0.15mm、幅５mm、長さ50mm）
を切り出し、これを液体窒素（77K）中に浸漬
し、四端子抵抗測定法によつて、臨界電流密度
（Jc）について調べた。また、臨界温度（Tc）の
測定も同様な測定法により行なつた。さらに、Ｘ
線回折によつて皮膜の結晶構造についても調べ
た。この結果、皮膜の結晶構造は斜方晶となつて
いて、Jcは80A／cm2，Tcは90Kであつた。
なお、マイスナー効果について調べたところ、
77Kでその効果が確認された。
77Kでその効果が確認された。
次に、皮膜の強度について調べた。これは、上
述した試験片と同一寸法の試験片を第３図に示す
三点曲げ試験に供し、皮膜の割れ発生時の試験片
の曲げ角度によつて評価した。この結果、試験片
を4.4度まで曲げても皮膜に割れは生じなかつた。
述した試験片と同一寸法の試験片を第３図に示す
三点曲げ試験に供し、皮膜の割れ発生時の試験片
の曲げ角度によつて評価した。この結果、試験片
を4.4度まで曲げても皮膜に割れは生じなかつた。
以上説明したように、超電導物質からなる厚皮
膜を基材上に安定して且つ短時間に形成でき、さ
らに、皮膜中の酸素量を容易に制御することがで
きるといつたきわめて有用な効果がもたらされ
る。
膜を基材上に安定して且つ短時間に形成でき、さ
らに、皮膜中の酸素量を容易に制御することがで
きるといつたきわめて有用な効果がもたらされ
る。
第１図は、この発明の方法によつて基材上に超
電導皮膜を形成している状態を示す断面図、第２
図は、温度と吸収酸素量および結晶構造との関係
を示すグラフ、第３図は、三点曲げ試験を示す正
面図である。 １……プラズマアーク溶射装置、２……基材、
３……皮膜、４……真空容器、５……溶射ノズ
ル、６……電極、７……プラズマ電源、８……超
電導素材。
電導皮膜を形成している状態を示す断面図、第２
図は、温度と吸収酸素量および結晶構造との関係
を示すグラフ、第３図は、三点曲げ試験を示す正
面図である。 １……プラズマアーク溶射装置、２……基材、
３……皮膜、４……真空容器、５……溶射ノズ
ル、６……電極、７……プラズマ電源、８……超
電導素材。
Claims (1)
- １ 基材の表面に向けて溶射法によつて、CuxOy
基を含む複合酸化物超電導物質からなる粉末を吹
き付けて、前記表面に前記物質からなる皮膜を形
成し、次いで、このようにして得られた前記基材
と前記皮膜とからなる超電導材を、酸素含有雰囲
気中において、700から980℃に所定時間加熱し、
徐冷後、同雰囲気中において、400から600℃に所
定時間加熱し、かくして、前記皮膜の結晶構造お
よび酸素量を制御することを特徴とする、超電導
材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62229121A JPS6472422A (en) | 1987-09-12 | 1987-09-12 | Manufacture of superconducting wire |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62229121A JPS6472422A (en) | 1987-09-12 | 1987-09-12 | Manufacture of superconducting wire |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6472422A JPS6472422A (en) | 1989-03-17 |
| JPH0534288B2 true JPH0534288B2 (ja) | 1993-05-21 |
Family
ID=16887074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62229121A Granted JPS6472422A (en) | 1987-09-12 | 1987-09-12 | Manufacture of superconducting wire |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6472422A (ja) |
-
1987
- 1987-09-12 JP JP62229121A patent/JPS6472422A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6472422A (en) | 1989-03-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lian et al. | The properties of YBCO superconductors prepared by a new approach: the'powder melting process' | |
| JPH0534292B2 (ja) | ||
| JPH0534288B2 (ja) | ||
| Tiefel et al. | Fabrication and properties of high‐T c superconducting wires | |
| JPH0534287B2 (ja) | ||
| JPH0531491B2 (ja) | ||
| JPH0531490B2 (ja) | ||
| JPH0531492B2 (ja) | ||
| JPH01100022A (ja) | 超電導薄膜の作製方法 | |
| Kumakura et al. | BiSrCaCuO/Ag superconducting composite tapes | |
| Tiefel et al. | Fabrication of thin‐film superconductors by bulk processing | |
| JPH0534290B2 (ja) | ||
| JPH0431021B2 (ja) | ||
| JPH0453819B2 (ja) | ||
| JPH01153521A (ja) | 超電導材の製造方法 | |
| JPH0559861B2 (ja) | ||
| JPH0453818B2 (ja) | ||
| Ashworth et al. | Electrical contacts to YBCO using metal spray techniques | |
| JPH0534291B2 (ja) | ||
| JPH0453820B2 (ja) | ||
| JPH03109204A (ja) | 超電導薄膜の製造方法 | |
| KR920001675B1 (ko) | 초전도물품(超電導物品) | |
| Gélinas et al. | Texturing of thick films on a metallic substrate | |
| JPH0534289B2 (ja) | ||
| EP0386283A1 (en) | Superconducting article |