JPH06349358A - 酸化物高温超電導線材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 使用時の歪み特性を良好に備え、さらに従来
得られなかった線材全断面積あたりの臨界電流密度がよ
り向上された、高性能でかつ長尺の酸化物高温超電導線
材を手軽な装置でより簡便に製造できる方法を提供す
る。 【構成】 本発明に従う酸化物高温超電導線材の製造方
法は、酸化物超電導体またはその材料が長手方向に沿っ
て金属で被覆されてなる線材を複数本準備する第１の工
程と、複数本の線材を束ねた状態において、線材間で金
属被覆同士を接着させることにより、複数の線材を接合
する第２の工程と、接合された複数の線材に塑性加工を
施して長尺の線材を得る第３の工程とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、酸化物高温超電導線材
の製造方法に関するもので、特に、曲げ歪み特性に優
れ、高性能でより長尺の酸化物高温超電導線材を製作す
るための改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、より高い臨界温度を示す超電導材
料として、セラミックス系のもの、すなわち酸化物高温
超電導材料が注目されている。

【０００３】その中で、イットリウム系は９０Ｋ、ビス
マス系は１１０Ｋ、タリウム系は１２０Ｋ程度の高い臨
界温度を示すことから、その実用化が期待されている。

【０００４】このような酸化物高温超電導体を用いて長
尺の酸化物高温超電導線材あるいは適宜の基板上に配線
される酸化物高温超電導パターンのような酸化物高温超
電導線材を得るための方法として、原料粉末を金属シー
スにて被覆した状態とし、これを熱処理することによ
り、原料粉末を超電導体化して、超電導体が金属シース
にて被覆されてなる酸化物高温超電導線材を製造する方
法が知られている。

【０００５】上述したような酸化物高温超電導線材をケ
ーブルやマグネットに応用するには、高い臨界温度に加
えて、高い臨界電流密度を有していることが必要であ
る。特に、使用する磁場において必要な臨界電流密度を
確保しなければならないだけでなく、使用される歪みの
もとでの高い臨界電流密度が必要である。

【０００６】そこで、熱処理後も曲げ歪み特性に優れて
おり、使用される歪みのもとでも高い臨界電流密度を確
保することができる長尺の酸化物高温超電導線材を製造
するため、原料粉末を金属シースにて被覆してなる金属
被覆超電導線材を複数本金属パイプ内に再充填し、これ
に伸線加工を施すことで細径化した後、金属パイプに対
して厚み方向に圧縮荷重が加わる塑性加工を施すことで
テープ状に変形加工し、これに熱処理を施すことによっ
て原料粉末を超電導体化して酸化物多芯超電導線材を製
造する方法が開発されてきた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た製造方法においては、歪み特性に優れた酸化物多芯超
電導線材を得られるものの、複数の金属被覆超電導線材
を再度金属パイプに嵌合する工程をとるため、図７
（ｂ）に示すように、最終線材の最外周部の金属被覆１
０の厚みが大きくなり、線材の断面全体に占める超電導
体２０の占有率が低く抑えられてしまう傾向があった。

【０００８】また、上述した製造方法では、金属被覆線
材を嵌合する金属パイプの開始長や開始径によって最終
的に得られる線材の長さが制限されてしまうという問題
があった。このため、開始長や開始径のより大きな金属
パイプを用いると、複数の金属被覆線材が嵌合された金
属パイプを押出加工法により伸線する際の加工度が大き
くなり、このため押出加工には大掛かりでかつ高価な装
置の使用が不可欠となっていた。

【０００９】本発明は、上述した従来の製造方法の課題
を解消するためになされたものであって、使用時の歪み
特性を良好に備え、線材全断面積あたりの臨界電流密度
がより向上された、高性能でかつ長尺の酸化物多芯超電
導線材を手軽な装置でより簡便に製造できる方法を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る酸化物高温
超電導線材の製造方法は、酸化物超電導体またはその原
料が長手方向に沿って金属で被覆されてなる線材を複数
本準備する第１の工程と、複数本の線材を束ねた状態に
おいて、線材間で金属被覆同士を接着させることによ
り、複数の線材を接合する第２の工程と、接合された複
数の線材に塑性加工を施して長尺の線材を得る第３の工
程と、長尺の線材に熱処理を施すことにより、焼結され
た酸化物超電導体が長手方向に沿って形成された多芯超
電導線材を得る第４の工程とを備えることを特徴として
いる。

【００１１】本発明においては、第４の工程前に、前記
第３の工程で得られた長尺の線材を複数本集合する工程
と、複数本の線材を束ねた状態において、線材間で金属
被覆同士を接着させることにより、集合した複数の線材
を接合する工程と、接合された複数の線材に塑性加工を
施して長尺の線材を得る工程とをさらに備えてもよい。

【００１２】本発明において、第１の工程で酸化物超電
導体を構成する超電導体およびその原料としては、ビス
マス（Ｂｉ）、タリウム（Ｔｌ）、イットリウム（Ｙ）
系のものを用いることが可能であるが、線材の長尺化の
容易さ、臨界電流密度の高さ等から中でもビスマス（Ｂ
ｉ）系超電導体を用いることがより好ましい。

【００１３】また、酸化物超電導体およびその原料を被
覆する金属としては、銀または銀合金を用いることが好
ましい。

【００１４】金属被覆酸化物高温超電導線材は、その製
造工程において酸化物超電導体およびその原料の粉末に
吸着されたガスあるいは金属被覆内に残留したガスによ
り、平角テープ状に塑性加工した後の熱処理時に膨張あ
るいは部分的に破裂することがある。このような膨張ま
たは部分的な破裂が起こった線材をマグネットやケーブ
ルの導体として使用した場合には特性の低下を招く。

【００１５】そこで、本発明の第１の工程において、酸
化物超電導体またはその原料が長手方向に沿って金属に
被覆されてなる線材を準備するため、金属シース内に充
填される酸化物超電導体またはその原料の粉末には予め
熱処理等により十分な脱気処理を施しておくことが望ま
しい。また、金属シース内に酸化物超電導体またはその
原料の粉末を充填した後は、金属シースの両側に蓋を被
せて金属シース内部に残留する気体を真空排気による脱
気処理により十分脱気し、さらにその後気体の再吸着を
防止するため金属シースの両端を密閉しておくことが望
ましい。

【００１６】また、金属シース内に充填する酸化物超電
導体またはその原料の粉末は、その平均粒度がサブミク
ロン単位にまで微細化されることが望ましい。これによ
り、線材の塑性加工性を向上することができる。

【００１７】本発明の複数の線材を接合する工程におい
て、束ね合わせる線材の種類、本数および配置は任意に
決定することができる。たとえば、超電導体またはその
原料が金属で被覆されてなる金属被覆単芯素線のみを複
数本集合させることができる。

【００１８】この場合、たとえば、図１に示すように、
金属被覆の占める比率が等しい単芯素線１のみを束ね合
わせてもよい。

【００１９】また、金属被覆の占める比率が異なる単芯
素線を組み合わせて束ねてもよい。たとえば、図５に示
すように、金属被覆の占める比率が大きい単芯素線３を
最外周部に任意の本数配置することで、加工特性を向上
することができる。

【００２０】しかしさらに良好な加工特性を確保するた
めに、最終線材における超電導体の占有率の低下が許容
され得る範囲内で、集合構成の一部に金属素線２をたと
えば、図２、図３、図４に示すように、最外周部、中心
部または放射状の任意の位置に任意の本数配置すること
ができる。

【００２１】さらに、金属被覆単芯素線および金属被覆
多芯線材を組み合わせて束ねてもよい。たとえば、図６
に示すように、中心部に金属被覆単芯素線１、最外周部
に金属被覆多芯線材４を任意の本数配置することもでき
る。

【００２２】なお、図１〜図６において、白い部分は金
属被覆を、黒い部分は酸化物超電導体を示すものとす
る。ここでは、線材を９１本束ね合わせる例について図
示したが、束ね合わせる本数は任意である。

【００２３】本発明の複数の線材を接合する工程におい
て、束ね合わせる線材の断面形状は、線材間で線材の金
属被覆同士を接着する点からは、面接触可能な六角形状
に加工されていることが好ましいが、線接触可能な円形
状であってもよく、特に限定されるものではない。

【００２４】本発明の集合した複数の線材を接合する工
程において、束ね合わせた状態において複数の線材を接
合する方法は、特に限定されないが、金属被覆同士を熱
拡散により接着する方法や束ねられた複数の線材に熱間
伸線加工を施すことにより接着する方法を適用すること
ができる。

【００２５】本発明の複数の線材を接合する工程におい
て、複数の線材間の接合程度は、次工程における塑性加
工性、最終線材における超電導フィラメントの形状の健
全性ひいては超電導特性に影響を及ぼす。

【００２６】たとえば、複数の線材間の接合程度が不十
分な場合には、伸線加工において線材に大きな応力が急
激にかかると、加工途中に束ねられた線材がばらばらに
裂けた状態となってしまったり、また断線が生じて健全
な伸線材を得ることが困難となってしまう。

【００２７】このようなことから、線材間で金属被覆同
士を接着する程度は、少なくとも次工程において接合さ
れた複数の線材が引抜き張力に耐えて塑性加工を施すこ
とができかつ伸線加工中に超電導フィラメントの断傷等
を引き起こさない程度であることが求められる。

【００２８】このような観点からより具体的には、たと
えば複数本の線材を集合した後、これらを密に束ねるよ
うにして耐熱性の繊維からなるテープ、より具体的にい
えば石英製ガラステープを線材の長手方向にずらせなが
ら螺旋状に巻き付けることにより、機械的に接触させた
状態で、５００〜８００℃の熱処理を加えることで、各
線材の表面を覆う金属被覆同士を熱拡散させて、複数の
線材を接合することが好ましい。

【００２９】また、より簡便な方法として、複数本の線
材を束ねた状態にした後、連続的に熱間伸線加工を施す
ことで線材間を新鮮な金属面で接着することができる。
すなわち、この工程を採ることで線材同士の十分な接合
と接合された複数の線材への塑性加工とが同時に行なわ
れる。

【００３０】本発明において、接合された複数の線材に
塑性加工を施して長尺の線材を得る工程は、一体化した
複数の線材を長尺に伸線する伸線加工と、長尺に伸線し
た多芯線材を平角テープ状に変形加工する圧延加工とを
含むことができる。

【００３１】本発明の塑性加工を施して長尺の線材を得
る工程において、超電導体の緻密化および配向性の向上
を図るためには、伸線加工を施した長尺の多芯線材に圧
延加工を施して平角テープ状に変形加工をした後、さら
に熱処理を施すことが好ましい。この場合、圧延加工と
熱処理とを少なくとも２回以上繰返すことがより好まし
い。ただし、長尺の多芯線材に圧延加工を施す際には、
超電導特性の向上、線材製造における生産性の向上の観
点から、１回の圧延作業で完了させることが好ましい。

【００３２】また、長尺の多芯線材に施す少なくとも１
回目の圧延加工は、圧延前の線材の厚みに対する厚みの
減少量の割合、すなわち圧延圧下率が７０％以上である
ことが好ましい。圧延加工の圧延圧下率を７０％以上に
することにより、最外周部の金属被覆の薄い多芯超電導
線材を側部で破裂させることなく変形加工を施すことが
できる。

【００３３】

【作用】本発明に従う酸化物高温超電導線材の製造方法
では、酸化物超電導体またはその原料が長手方向に沿っ
て金属で被覆されてなる線材を複数本準備し、複数本の
線材を束ねた状態において、線材間で金属被覆同士を接
着させる。本発明では、従来のように金属パイプ内に複
数の金属被覆線材を嵌合する工程を採らずに、複数の線
材を一体的に接合することができる。

【００３４】本発明では、金属被覆多芯超電導線材の作
製にあたって、束ね合わせる線材が従来のようにその長
さおよびその本数について制約を受けることがない。し
たがって、従来のように金属パイプの開始長および開始
径によって最終線材の長さが制限されることはない。本
発明では、接合する金属被覆超電導線材の本数および長
さに応じて任意に長尺の線材を製造することができる。

【００３５】この結果、金属パイプの開始長および開始
径によって制約を受けていた従来法では得られない長尺
の線材を提供することができる。

【００３６】また、本発明に従う酸化物高温超電導線材
の製造方法では、第２の工程において複数の線材を接合
する際に、最終線材における超電導体の占有率の低下が
許容され得る範囲内で、たとえば束ね合わせた線材の一
部に塑性加工特性に優れた金属線材や金属被覆の占める
比率の大きな線材を、上述したように任意の位置に任意
の本数配置することができる。したがって、線材の最外
周部に厚い金属被覆を設けなくても、良好な加工特性を
確保しながら、接合された複数の線材に塑性加工を施す
ことができる。

【００３７】この結果、図７（ａ）に示すように、最終
線材の最外周部の金属被覆１０の厚みが極めて薄く抑え
られ、その分量だけ線材の断面全体に占める超電導体２
０の占有率が高められた金属被覆多芯超電導線材を得る
ことができる。したがって、熱処理後も曲げ歪み特性に
優れた金属被覆多芯超電導線材の線材全断面積あたりの
臨界電流密度、すなわちオーバオールＪｃをさらに向上
させることができる。

【００３８】また、本発明において、第１〜第３の工程
により得られた線材を複数本束ねてより多芯化された酸
化物超電導線材を作製することができる。

【００３９】この場合、線材を束ね合わせるにあたっ
て、従来のように金属パイプを使わずに線材間で金属被
覆同士を接着する。したがって、複数の線材を接合する
に際して余分な金属材料を使用することなく、必要最低
限の金属被覆材料とともに塑性加工を施すことができ
る。

【００４０】これに対して従来法では、多芯化するため
線材を束ね合わせるごとに金属パイプの使用が必要であ
る。従来法では、多芯化の工程を重ねるごとに、集合さ
れる線材の径が金属パイプによって大きくなり、そのた
め加工が困難になってくる。したがって、従来法では金
属パイプを使用する分だけ線材の最外周部の金属被覆の
厚みが大きくなり、加工度も大きくならざるを得ない。

【００４１】一方、本発明法では金属パイプを一切使用
しないため、低い加工度でしかも金属被覆の厚みを大き
くすることなく、より多芯化された酸化物超電導線材を
得ることができる。

【００４２】このように、本発明では、従来法のように
接合された複数の線材に所定の塑性加工を施すのに、大
掛かりでかつ高価な装置の使用を必要とせず、より手軽
で廉価な装置の使用でもこれを簡便に実現化することが
できる。

【００４３】

【実施例】

実施例Ｉ 例１ Ｂｉ₂ Ｏ₃ 、ＰｂＯ、ＳｒＣＯ₃ 、ＣａＣＯ₃ およびＣ
ｕＯを用いて、Ｂｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝１．８
０：０．４０：２．０１：２．２１：３．０２の組成比
になるように、これらを配合した。この配合した粉末
を、大気中において、７００℃で１２時間、次いで８０
０℃で８時間熱処理した。さらに減圧雰囲気１Ｔｏｒｒ
において、７６０℃で８時間の熱処理をした。なお、各
熱処理後において、それぞれ粉砕を行なった。このよう
な熱処理を経て得られた粉末を、さらにボールミルによ
り粉砕し、平均粒径がサブミクロンの粉末を得た。この
粉末に対して、減圧雰囲気において７６０度、１０分間
の熱処理により脱気を行なった。

【００４４】脱気後、得られた粉末を外径６ｍｍ、厚さ
０．７５ｍｍの銀パイプに充填し、溝を設けた銀製冶具
で蓋をした後、２×１０^-5Ｔｏｒｒで１０時間真空引き
した後、両端を電子ビーム溶接した。この銀パイプを直
径２．９１ｍｍに伸線加工を施した後、対辺の長さが
２．４４ｍｍの正六角形状のダイズで伸線加工を施し
た。これによって素線材を得た。

【００４５】上記のようにして得られた六角形状の素線
材を６１本密に束ねて、石英製のガラス繊維で螺旋状に
巻きつけることにより密着させた後、大気中８００℃、
１０時間の熱処理を施し、銀被覆を拡散接合させて一体
化した。

【００４６】このようにして得られた線材に１回の断面
減少率約２０．７％で直径１．０２ｍｍまで伸線加工を
行なった。伸線加工の途中断線することなく加工性は良
好であった。

【００４７】さらに、得られた伸線材を１回の平ロール
圧延作業で０．２５５ｍｍの厚さの平角テープ状に加工
した後、大気中８４５℃、５０時間の熱処理を行なっ
た。その後、さらに１回の平ロール圧延作業で０．２２
２ｍｍの厚さの平角テープ状に加工した。テープ材の幅
は２．７０ｍｍであった。さらに、大気中、８４０℃で
５０時間の熱処理を実施した後、液体窒素に浸漬した状
態で全長の臨界電流を測定したところ、比抵抗１０^-13
Ω・ｍ定義で３６．０Ａであった。

【００４８】例２ 例１と同様にして粉末を調製した。ただし、例２では粉
末に脱ガス処理を施さないものとした。このような粉末
を用いて、例１と同様にして多芯超電導線材を製作し、
超電導特性を評価した。

【００４９】液体窒素に浸漬した状態で全長の臨界電流
を測定したところ、比抵抗１０^-13Ω・ｍ定義で１８．
０Ａであった。

【００５０】例３ 例１と同様にして粉末を調製した。この粉末に対して、
減圧雰囲気において８００℃で１０分間熱処理により脱
気を行なった。

【００５１】例３では、得られた粉末を外径６ｍｍ、厚
さ０．７５ｍｍの銀パイプに充填した後、真空引きとパ
イプ両端の密閉は施さなかった。

【００５２】このような銀パイプを直径２．９１ｍｍに
伸線加工した後、さらに対辺の長さが２．４４ｍｍの正
六角形状のダイズで伸線加工した。その後、例１と同じ
方法で多芯線材を作製し、超電導特性を評価した。

【００５３】液体窒素に浸漬した状態で全長の臨界電流
を測定したところ、比抵抗１０^-13Ω・ｍ定義で１８．
０Ａであった。

【００５４】例４ 例１と同様にして粉末を調製した。ただし、例４では大
気中、減圧雰囲気１Ｔｏｒｒで、７６０℃、８時間の熱
処理を行なった後のボールミル粉砕時間を短縮すること
により、平均粒径を５μｍの粗粉末とした。このような
粉末を用いて、例１と同様の方法で対辺の長さが２．４
４ｍｍの六角形状の素線材６１本を一体化した６１芯線
材を断面減少率２０．７％で伸線加工しようとしたとこ
ろ、直径５．８３ｍｍより断線し始め、直径１．０２ｍ
ｍまで伸線できなかった。

【００５５】例５（従来例） 例１と同様にして得られた粉末を減圧雰囲気において７
６０℃で１０分間熱処理により脱気した後、外径６ｍ
ｍ、厚さ０．７５ｍｍの銀パイプに充填し、直径２．９
１ｍｍになるまで伸線加工を施した後、さらに対辺の長
さが２．４４ｍｍの正六角形状のダイズで伸線加工を施
した。これによって素線材を得た。

【００５６】このようにして得られた六角形状の素線材
について、６１本を再度銀パイプに充填した状態とし、
直径２０．６ｍｍまで伸線加工を施し、大気中８００℃
で１０時間の熱処理を加え、銀被覆を拡散接合させた。
このようにして得られた線材に１回の断面減少率約２
０．７％で直径１．０２ｍｍまで伸線加工を行なった。

【００５７】さらに伸線材を１回の平ロール圧延作業で
０．２５５ｍｍの厚みの平角テープ状に加工した後、大
気中、８４５℃で５０時間の熱処理を行なった。その
後、さらに１回の平ロール圧延作業で０．２２２ｍｍの
厚さの平角テープ状に加工した。テープ材の幅は２．７
０ｍｍであった。さらに、大気中、８４０℃で５０時間
の熱処理を実施した後、液体窒素に浸漬した状態で全長
の臨界電流を測定したところ、比抵抗１０^-13 Ω・ｍ定
義で１６．４Ａであった。

【００５８】上述した例１、例２、例３および例５で得
られた多芯超電導線材をエポキシ樹脂に埋込んで銀およ
び超電導体の断面積（以後、それぞれＳ_Ag、Ｓ_scと略
す）を画像処理により測定し、超電導体の臨界電流密度
（以後、Ｊｃと略す）、超電導線材全体の臨界電流密度
（以後、オーバーオールＪｃと略す）を算出し、その結
果を表１に示した。

【００５９】

【表１】

【００６０】表１から明らかなように、例１ないし例５
の結果から、金属被覆素線材を銀パイプに再度嵌合する
ものに比べて、金属被覆素線材の銀被覆を拡散接合させ
て一体化するものでは、最終線材における銀被覆の占有
率が小さく抑えられ超電導体の占有率がより高められて
いることがわかる。例１の多芯超電導線材のオーバーオ
ールＪｃは、例５（従来例）の多芯超電導線材のオーバ
ーオールＪｃの倍以上の値となっており、同一空間に倍
以上の電流を流せることがわかる。

【００６１】また、金属被覆素線材の銀被覆を拡散接合
させて一体化する方法をとる場合は、線材の最外周部を
覆う金属被覆の厚みが薄くなるため、例２、例３に対し
て例１のように超電導粉末および金属被覆内に残留した
ガスの脱気を十分に行なう場合には、圧延加工後の焼結
の際にテープ材の膨張あるいは部分的な破裂等が生じる
ことがなく超電導特性をさらに向上できることがわか
る。

【００６２】また、例１ないし例４の結果から、充填す
る超電導粉末の平均粒度をサブミクロン単位に微細化す
れば、良好な伸線加工性が確保されることがわかる。

【００６３】実施例ＩＩ 例１ 実施例Ｉの例１と同様な方法で作製し、脱気して得られ
た粉末を図８に示すような外径６８ｍｍ、厚さ８．５ｍ
ｍの銀容器内に充填し蓋をした。さらに、２×１０^-5Ｔ
ｏｒｒで１０時間真空引きした後、両端を電子ビーム溶
接した。

【００６４】次に、この銀容器を押出し力が４００トン
の静水圧押出機を用いて、室温で直径３０ｍｍに静水圧
押出しした。その後、直径２．９１ｍｍに伸線加工を施
した後、さらに対辺の長さが２．４４ｍｍの正六角形状
のダイズで伸線加工を行ない、１１０ｍ長の六角形状の
超電導素線材を得た。

【００６５】このようにして得られた六角形状の素線材
について、６１本を密に束ねてその周囲に石英製のガラ
ス繊維を螺旋状に巻きつけることにより密着させた後、
連続熱処理炉を用いて、大気中で８００℃、線材各部の
正味の熱処理時間が１０時間になるよう熱処理を加え、
銀被覆を拡散接合させて一体化した。このようにして得
られた線材に１回の断面減少率約２０．７％で直径１．
０２ｍｍまで伸線加工を行なった。伸線加工の途中断線
することはなく加工性は良好であった。このようにして
４２ｋｍ単長の多芯超電導線材を作製した。

【００６６】さらに、伸線材を１回の平ロール圧延作業
で０．２５５ｍｍの厚さの平角テープ状に加工した後、
２ｋｍ間隔で１００ｍ材を２２本切出し、大気中８４５
℃、５０時間の熱処理を行なった。その後、液体窒素に
浸漬した状態で全長の臨界電流を測定したところ、比抵
抗１０^-13 Ω・ｍ定義で２２本の平均臨界電流が１１．
０Ａ、標準偏差が１Ａであった。

【００６７】その後さらに１回の平ロール圧延作業で
０．２２２ｍｍの厚さの平角テープ状に加工した。テー
プ材の幅は２．７０ｍｍであった。その後、大気中８４
０℃、５０時間の熱処理を実施した後、液体窒素に浸漬
した状態で全長の臨界電流を測定したところ、比抵抗１
０^-13 Ω・ｍ定義で２２本の平均臨界電流が３３．０
Ａ、標準偏差が２Ａと均一な特性を示した。また、比抵
抗１０^-13 Ω・ｍ定義で決定した臨界電流を、超電導体
の断面積で除した商であるＪｃおよび線材全体の断面積
で除した商である、オーバーオールＪｃを表２に示す。

【００６８】例２ 例１と同じ方法で作製した４２ｋｍ単長の多芯超電導線
材を用いて、次のようなパススケジュールで平ロールに
よる圧延を試みた。

【００６９】例２では、伸線材を１回目の平ロール圧延
作業で厚さ０．４０８ｍｍに加工した後、さらに２回目
の平ロール圧延作業で厚さ０．２５５ｍｍの厚さまで圧
延加工した。その後、大気中８４０℃で５０時間の熱処
理を実施した。さらに１回の平ロール圧延作業で０．２
２２ｍｍの厚さの平角テープ状に加工した。その後大気
中８４０℃で５０時間の熱処理を実施した。液体窒素に
浸漬した状態での全長の臨界電流を測定した。比抵抗１
０^-13 Ω・ｍ定義で決定した臨界電流を超電導体の断面
積で除した商であるＪｃおよび超電導線材の断面積で除
した商である、オーバーオールＪｃを表２に併せて示し
た。

【００７０】例３ 例１と同じ方法で作製した４２ｋｍ単長の多芯超電導線
材を用いて、次のようなパススケジュールで平ロール作
業による圧延を試みた。

【００７１】例３では、伸線材を１回目の平ロール圧延
作業で厚さ０．６１２ｍｍに加工した。この際平角テー
プ状の側部に亀裂の発生が見られた。さらに、２回目の
平ロール圧延作業で０．３６７ｍｍに、３回目の平ロー
ル圧延作業で０．２２５ｍｍまで圧延加工した後、大気
中８４５℃で５０時間の熱処理を実施した。その後さら
に１回の平ロール圧延作業で厚さ０．２２２ｍｍの平角
テープ状に加工した。テープ材の幅は２．７０ｍｍであ
った。その後大気中８４０℃で５０時間の熱処理を実施
した。液体窒素に浸漬した状態での全長の臨界電流を測
定し、比抵抗１０^-13 Ω・ｍ定義で決定した臨界電流を
超電導体の断面積で除した商であるＪｃおよび超電導線
材の断面積で除した商である、オーバーオールＪｃを併
せて表２に示した。

【００７２】

【表２】

【００７３】表２の結果からも明らかなように、伸線し
た円形線材を平角テープ状に変形する際の圧延作業は１
回で完了し、かつ１回の平ロール圧延作業前後の線材の
厚さをそれぞれｔ₀ ，ｔ₁ としたとき、 圧延圧下率（％）＝（ｔ₀ −ｔ₁ ）／ｔ₀ ×１００ で定義される圧延圧下率が７０％より大きい例１の超電
導線材では、良好な加工性が確保され、高い臨界電流密
度を示すことがわかる。

【００７４】実施例ＩＩＩ 上述した実施例Ｉの例１と同様の方法で作製し脱気して
得られた粉末を外径６ｍｍ、厚さ０．７５ｍｍの銀パイ
プに充填し、溝を設けた銀製冶具で蓋をした後、２×１
０^-5Ｔｏｒｒで１０時間真空引きをした後、両端を電子
ビーム溶接した。直径２．９１ｍｍまで伸線加工を施し
た後、対辺の長さが２．４４ｍｍの正六角形状のダイズ
で伸線加工を施し、これによって素線材を得た。

【００７５】このようにして得られた六角形状の素線材
について、７本を密に束ねて、その周囲に石英製のガラ
ス繊維を螺旋状に巻きつけることにより密着させた後、
大気中８００℃、１０時間の熱処理を加え、銀被覆を拡
散接合させて一体化した。このようにして得られた線材
に１回の断面減少率約２０．７％で直径２．９１ｍｍま
で伸線加工を行なった後、さらに対辺の長さが２．４４
ｍｍの正六角形状のダイズで伸線加工を行なった。さら
に、伸線して得られた六角形状の７芯線を再度７本密に
束ねて、その周囲に石英製のガラス繊維を螺旋状に巻き
つけることにより密着させた後、大気中８００℃、１０
時間の熱処理を加え、銀被覆を拡散接合して一体化させ
た。このようにして得られた線材に１回の断面減少率約
２０．７％で直径１．０２ｍｍまで伸線加工を行ない、
４９芯線材を作製した。この４９芯線材を１回の平ロー
ル圧延作業で０．２５５ｍｍの厚さの平角テープ状に加
工した後、大気中８４５℃、５０時間の熱処理を行なっ
た。その後さらに１回の平ロール圧延作業で０．２２２
ｍｍの厚さの平角テープ状に加工した。テープ材の幅は
２．７０ｍｍであった。さらに、大気中８４０℃、５０
時間の熱処理を実施した後、液体窒素に浸漬した状態で
全長の臨界電流を測定したところ、比抵抗１０^-13 Ω・
ｍ定義で３６．０Ａであった。臨界電流を超電導体の断
面積で除した商であるＪｃは１５，０００Ａ／ｃｍ² 、
臨界電流を超電導線材の断面積で除した商である、オー
バーオールＪｃは６，０００Ａ／ｃｍ² と良好な特性を
示した。

【００７６】

【発明の効果】これまで述べてきたように、本発明に従
う酸化物高温超電導線材の製造方法を用いれば、使用時
の曲げ歪み特性を良好に備え、線材あたりの臨界電流密
度がより向上された、高性能でかつ長尺の酸化物高温超
電導線材を手軽な装置で簡便に作製することが可能とな
る。

【００７７】それゆえ、本発明法を、たとえば、ブスバ
ー、超電導ケーブル、超電導マグネットおよび超電導マ
グネットへの電流リードなどに応用される長尺の酸化物
高温超電導線材の製作に有効に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う酸化物高温超電導線材の製造方法
に含まれる工程において複数の金属被覆線材を集合する
場合の集合構成の一例を示す図である。

【図２】本発明に従う酸化物高温超電導線材の製造方法
に含まれる工程において複数の金属被覆線材を集合する
場合の集合構成の一例を示す図である。

【図３】本発明に従う酸化物高温超電導線材の製造方法
に含まれる工程において複数の金属被覆線材を集合する
場合の集合構成の一例を示す図である。

【図４】本発明に従う酸化物高温超電導線材の製造方法
に含まれる工程において複数の金属被覆線材を集合する
場合の集合構成の一例を示す図である。

【図５】本発明に従う酸化物高温超電導線材の製造方法
に含まれる工程において複数の金属被覆線材を集合する
場合の集合構成の一例を示す図である。

【図６】本発明に従う酸化物高温超電導線材の製造方法
に含まれる工程において複数の金属被覆線材を集合する
場合の集合構成の一例を示す図である。

【図７】（ａ）は、本発明法に従い製造した圧延加工前
の線材の断面構造を示す図であり、（ｂ）は、従来法に
従い製造した圧延加工前の線材の断面構造を示す図であ
る。

【図８】本発明に従う実施例において用いる金属容器の
構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１，３ 金属被覆単芯素線 ２ 金属線材 ４ 金属被覆多芯線材 １０ 金属被覆 ２０ 超電導体 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸化物超電導体またはその原料が長手方
   向に沿って金属で被覆されてなる線材を複数本準備する
   第１の工程と、 前記複数本の線材を束ねた状態において、線材間で前記
   金属被覆同士を接着させることにより、前記複数の線材
   を接合する第２の工程と、 前記接合された複数の線材に塑性加工を施して長尺の線
   材を得る第３の工程と、 前記長尺の線材に熱処理を施すことにより、焼結された
   酸化物超電導体が長手方向に沿って形成された多芯超電
   導線材を得る第４の工程とを備える、酸化物高温超電導
   線材の製造方法。
2. 【請求項２】 前記第４の工程前に、前記第３の工程で
   得られた長尺の線材を複数本集合する工程と、 前記複数本の線材を束ねた状態において、線材間で前記
   金属被覆同士を接着させることにより、前記集合した複
   数の線材を接合する工程と、 前記接合された複数の線材に塑性加工を施して長尺の線
   材を得る工程とをさらに備える、請求項１に記載の酸化
   物高温超電導線材の製造方法。
3. 【請求項３】 複数の線材を接合する工程において、前
   記金属被覆同士の接着が、金属の熱拡散により実現され
   る、請求項１または請求項２に記載の酸化物高温超電導
   線材の製造方法。
4. 【請求項４】 前記第１の工程が、 前記酸化物超電導体またはその原料の粉末を脱気処理す
   るステップと、 前記脱気処理した酸化物超電導体またはその原料の粉末
   を金属管内に充填するステップと、 前記酸化物超電導体またはその原料の粉末が充填された
   金属管の両端に蓋を被せて前記金属管内を真空排気した
   後、前記金属管内の両端を密閉するステップと、 前記両端が密閉された金属管に塑性加工を施して長尺の
   線材を得るステップとを含む、請求項１に記載の酸化物
   高温超電導線材の製造方法。
5. 【請求項５】 前記接合された複数の線材に塑性加工を
   施して長尺の線材を得る工程が、 前記接合された複数の線材に伸線加工を施して長尺に伸
   線するステップと、 前記長尺に伸線された線材に圧延加工を施して平角テー
   プ状に変形加工するステップと、 前記平角テープ状に変形加工された線材に熱処理を施す
   ステップとを含む、請求項１または請求項２に記載の酸
   化物高温超電導線材の製造方法。
6. 【請求項６】 前記接合された複数の線材に塑性加工を
   施して長尺の線材を得る工程において、前記長尺に伸線
   された線材に圧延加工を施して平角テープ状に変形加工
   するステップと、前記平角テープ状に変形加工された線
   材に熱処理を施すステップとが複数回繰返される、請求
   項５に記載の酸化物高温超電導線材の製造方法。
7. 【請求項７】 前記長尺に伸線された線材に圧延加工を
   施して平角テープ状に変形加工するステップにおいて、
   圧延加工は１回の圧延作業により完了される、請求項５
   または請求項６に記載の酸化物高温超電導線材の製造方
   法。
8. 【請求項８】 接合された複数の線材に塑性加工を施し
   て長尺の線材を得る工程において、少なくとも１回目の
   平角テープ状への変形加工は、圧延加工前の線材の厚み
   に対する厚みの減少量の割合が７０％以上である圧延加
   工により施される、請求項６または請求項７に記載の酸
   化物高温超電導線材の製造方法。