JPH0644841A - 酸化物超電導線材の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導線材の製造方法Info
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- JPH0644841A JPH0644841A JP3184058A JP18405891A JPH0644841A JP H0644841 A JPH0644841 A JP H0644841A JP 3184058 A JP3184058 A JP 3184058A JP 18405891 A JP18405891 A JP 18405891A JP H0644841 A JPH0644841 A JP H0644841A
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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
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】酸化物超電導線材の機械的強度と超電導特性と
を向上させる。 【構成】基材と酸化物超電導材料とからなる複合体を作
製する酸化物超電導線材の製造方法において、基材とし
て銀銅合金を用いる。
を向上させる。 【構成】基材と酸化物超電導材料とからなる複合体を作
製する酸化物超電導線材の製造方法において、基材とし
て銀銅合金を用いる。
Description
【産業上の利用分野】この発明は、酸化物超電導線材の
製造方法に関するものである。さらに詳しくは、この発
明は、機械的強度とともに超電導特性を向上させること
のできる新しい酸化物超電導線材の製造方法に関するも
のである。
製造方法に関するものである。さらに詳しくは、この発
明は、機械的強度とともに超電導特性を向上させること
のできる新しい酸化物超電導線材の製造方法に関するも
のである。
【従来の技術】従来より、Ｙ，Ｂｉ系等の酸化物超電導
導体については、超電導特性、特に臨界電流密度Ｊｃ特
性を向上させるために様々な検討がなされてきており、
これまでに種々の製造方法が提案されている。たとえ
ば、純銀管に酸化物等の酸化物超電導体の原料粉末を充
填し、塑性加工により種々の断面形状を有する線状導体
を作製して焼結処理する複合加工法や、純銀基板上にペ
ースト状の酸化物を塗布し、乾燥させた後に熱処理を行
うドクターブレード法などが知られている。
導体については、超電導特性、特に臨界電流密度Ｊｃ特
性を向上させるために様々な検討がなされてきており、
これまでに種々の製造方法が提案されている。たとえ
ば、純銀管に酸化物等の酸化物超電導体の原料粉末を充
填し、塑性加工により種々の断面形状を有する線状導体
を作製して焼結処理する複合加工法や、純銀基板上にペ
ースト状の酸化物を塗布し、乾燥させた後に熱処理を行
うドクターブレード法などが知られている。
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来法は、純銀をシース材等の基材として使用するこ
とにより臨界電流密度Ｊｃ特性を向上させるのに有望で
はあるものの、純銀材は、一般的に、その機械的強度が
低いため、酸化物等の原料粉末と複合して加工すると、
ソーセージングと呼ばれる長さ方向の異形変形や線材断
面内における厚さの不均一などが生じ、酸化物層の団塊
化や断線が発生しやすいという欠点がある。また、純銀
基材と酸化物層との界面の整合性が充分ではないという
問題もある。これらは、超電導特性のバラつき、臨界電
流密度Ｊｃ特性の劣化、信頼性の低下等の原因となって
いた。このような機械的強度の問題を改善するために、
従来では、補強材を付加することが試みられてもいる
が、この場合には、補強材を付加すると線材当たりの臨
界電流密度が低下するという問題がある。このため、超
電導機器の小型軽量化の障害となっていた。この発明
は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、従
来の純銀をシース材等の基材として使用する超電導線材
の製造方法の欠点を解消し、機械的強度とともに超電導
特性を向上させることのできる改善された酸化物超電導
線材の製造方法を提供することを目的としている。
の従来法は、純銀をシース材等の基材として使用するこ
とにより臨界電流密度Ｊｃ特性を向上させるのに有望で
はあるものの、純銀材は、一般的に、その機械的強度が
低いため、酸化物等の原料粉末と複合して加工すると、
ソーセージングと呼ばれる長さ方向の異形変形や線材断
面内における厚さの不均一などが生じ、酸化物層の団塊
化や断線が発生しやすいという欠点がある。また、純銀
基材と酸化物層との界面の整合性が充分ではないという
問題もある。これらは、超電導特性のバラつき、臨界電
流密度Ｊｃ特性の劣化、信頼性の低下等の原因となって
いた。このような機械的強度の問題を改善するために、
従来では、補強材を付加することが試みられてもいる
が、この場合には、補強材を付加すると線材当たりの臨
界電流密度が低下するという問題がある。このため、超
電導機器の小型軽量化の障害となっていた。この発明
は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、従
来の純銀をシース材等の基材として使用する超電導線材
の製造方法の欠点を解消し、機械的強度とともに超電導
特性を向上させることのできる改善された酸化物超電導
線材の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、基材と酸化物超電導材料とから
なる複合体を作製する酸化物超電導線材の製造方法にお
いて、基材として銀銅合金を用いることを特徴とする酸
化物超電導線材の製造方法を提供する。この発明におい
ては、酸化物超電導線材の基材として銀に主に銅を含有
させた銀銅合金を使用する。この銀銅合金における銅の
含有率は、たとえば0.05−９０原子％の範囲とすること
ができる。また、酸化物超電導材料がＢｉ系の場合には
基材の銀銅合金に、Ｂｉ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｂａ，Ｔ
ｉのいずれか一種以上の元素を合計して0.05−５原子％
添加することができ、Ｙ系の場合には、Ｙ，Ｂａ，Ｍ
ｇ，Ｔｉのいずれか一種以上の元素を合計して0.05−５
原子％添加することができる。このような銀に銅等の元
素を添加した銀銅合金をチューブ材、基板材等の基材と
して用いることにより、機械的強度が改善され、しかも
たとえば複合加工材の場合には、その線材断面形状が均
一となる。酸化物超電導体となる酸化物等の原料粉末と
の加工時の整合性が良好となり、線材の長さ方向および
断面内において酸化物層が一様に変形する。このため、
従来法では避けることのできなかった酸化物層の団塊化
や断線を防止することができる。また、添加元素によっ
て、酸化物超電導体の生成が促進されるとともに、チュ
ーブ材、基板材等の基材と酸化物層界面との拡散接合特
性が良好となる。臨界電流密度Ｊｃ特性が著しく向上
し、また、そのバラツキが低減される。なお、Ｂｉ系超
電導線材の場合には、化学組成式Ｂｉ1 Ｐｂu Ｓｒx Ｃ
ａy Ｃｕz Ｏw （ただし、ｕ＝０−0.3 ，ｘ＝0.8 −1.
2 ，ｙ＝0.4 −1.5 ，ｚ＝0.8−2.5 ）で示される組成
が好ましく、この場合、上記の化学組成のＢｉに対して
合計して0.05−３５原子％のＡｇ，Ｃｕの一種以上の元
素をさらに添加することが好ましい。一方、Ｙ系酸化物
超電導線材の場合には、化学組成式Ｙ1 Ｂａx Ｃｕy Ｏ
z （ただし、ｘ＝1.8 −2.2 ，ｙ＝2.5 −3.5 ，ｚ＝6.
0 −7.0 ）で示される組成が好ましく、この組成のＹに
対して0.05−４０原子％のＡｇ，Ｃｕの一種以上の元素
をさらに添加することが好ましい。以上の銀銅合金と酸
化物超電導材料とを用いて超電導線材を製造する際に
は、まず銀銅合金をチューブ、ワイヤー、テープ状等の
任意の形状に成形し、基材を作製する。次いで、この基
材と酸化物超電導体原料との複合体を充填、塗布、プリ
ント印刷等の種々の方式により作製する。この複合体
に、たとえば複合加工法の場合には、押し出し、圧延、
伸線、ロールなどの加工を施し、線、テープ等の所望の
形状に加工した後、熱処理する。この熱処理条件は、従
来公知のものと同様とすることができ、しかも加工と熱
処理は、繰り返し行うことが可能である。もちろん、こ
の発明の方法は、ＢｉおよびＹ系酸化物超電導線材に限
定されることはなく、Ｔｌ系等の種々の酸化物超電導体
線材の製造に適用することができる。
を解決するものとして、基材と酸化物超電導材料とから
なる複合体を作製する酸化物超電導線材の製造方法にお
いて、基材として銀銅合金を用いることを特徴とする酸
化物超電導線材の製造方法を提供する。この発明におい
ては、酸化物超電導線材の基材として銀に主に銅を含有
させた銀銅合金を使用する。この銀銅合金における銅の
含有率は、たとえば0.05−９０原子％の範囲とすること
ができる。また、酸化物超電導材料がＢｉ系の場合には
基材の銀銅合金に、Ｂｉ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｂａ，Ｔ
ｉのいずれか一種以上の元素を合計して0.05−５原子％
添加することができ、Ｙ系の場合には、Ｙ，Ｂａ，Ｍ
ｇ，Ｔｉのいずれか一種以上の元素を合計して0.05−５
原子％添加することができる。このような銀に銅等の元
素を添加した銀銅合金をチューブ材、基板材等の基材と
して用いることにより、機械的強度が改善され、しかも
たとえば複合加工材の場合には、その線材断面形状が均
一となる。酸化物超電導体となる酸化物等の原料粉末と
の加工時の整合性が良好となり、線材の長さ方向および
断面内において酸化物層が一様に変形する。このため、
従来法では避けることのできなかった酸化物層の団塊化
や断線を防止することができる。また、添加元素によっ
て、酸化物超電導体の生成が促進されるとともに、チュ
ーブ材、基板材等の基材と酸化物層界面との拡散接合特
性が良好となる。臨界電流密度Ｊｃ特性が著しく向上
し、また、そのバラツキが低減される。なお、Ｂｉ系超
電導線材の場合には、化学組成式Ｂｉ1 Ｐｂu Ｓｒx Ｃ
ａy Ｃｕz Ｏw （ただし、ｕ＝０−0.3 ，ｘ＝0.8 −1.
2 ，ｙ＝0.4 −1.5 ，ｚ＝0.8−2.5 ）で示される組成
が好ましく、この場合、上記の化学組成のＢｉに対して
合計して0.05−３５原子％のＡｇ，Ｃｕの一種以上の元
素をさらに添加することが好ましい。一方、Ｙ系酸化物
超電導線材の場合には、化学組成式Ｙ1 Ｂａx Ｃｕy Ｏ
z （ただし、ｘ＝1.8 −2.2 ，ｙ＝2.5 −3.5 ，ｚ＝6.
0 −7.0 ）で示される組成が好ましく、この組成のＹに
対して0.05−４０原子％のＡｇ，Ｃｕの一種以上の元素
をさらに添加することが好ましい。以上の銀銅合金と酸
化物超電導材料とを用いて超電導線材を製造する際に
は、まず銀銅合金をチューブ、ワイヤー、テープ状等の
任意の形状に成形し、基材を作製する。次いで、この基
材と酸化物超電導体原料との複合体を充填、塗布、プリ
ント印刷等の種々の方式により作製する。この複合体
に、たとえば複合加工法の場合には、押し出し、圧延、
伸線、ロールなどの加工を施し、線、テープ等の所望の
形状に加工した後、熱処理する。この熱処理条件は、従
来公知のものと同様とすることができ、しかも加工と熱
処理は、繰り返し行うことが可能である。もちろん、こ
の発明の方法は、ＢｉおよびＹ系酸化物超電導線材に限
定されることはなく、Ｔｌ系等の種々の酸化物超電導体
線材の製造に適用することができる。
【実施例】以下、実施例を示し、この発明の酸化物超電
導線材の製造方法についてさらに詳しく説明する。実施例１および２ Ｂｉ2 Ｏ3 ，ＳｒＣＯ3 ，ＣａＣＯ3 およびＣｕＯ粉末
をＢｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝２：２：１：２の比に混合
し、820℃で２０時間仮焼し、粉砕後、真空中で500
℃，４時間の熱処理を施した。この粉末を外径１０mm，
内径７mmの銀−１０原子％銅管に詰め、溝ロール加工に
より外径0.9mm にまで伸線した。なお、この工程の途中
で、５０−８０％の加工度毎に400 ℃で３０分間の焼鈍
を行った。次いで、平ロール加工により、厚さ150 μｍ
の厚さまで圧延加工を行い、この後に、約2.5cm 長の短
尺試料を２本切り出した。これらの試料の内一方を888
℃（実施例１）まで、また他方を875 ℃（実施例２）ま
で各々昇温し、約２０分間保持した後に、５℃／時間の
速さで820 ℃（実施例１）および700 ℃（実施例２）の
各温度まで降温し、９時間保持した後、室温まで炉冷し
た。このように熱処理した試料をさらに冷間で平ロール
加工により実施例１の試料については厚さ110 μｍにま
で、また、実施例２の試料はプレス圧縮加工により100
μｍにまで圧延加工し、さらに上記と同様の熱処理を再
度行った。これらの試料について、4.2 Ｋにおける臨界
電流密度Ｊｃを測定した。この結果を示したものが図１
である。図中の曲線１が実施例１の試料についての結果
であり、曲線２が実施例２の試料に関するものである。
後述する比較例との対比からも明らかなように、臨界電
流密度Ｊｃが向上した。また、図２は、この発明の方法
による線材の断面（長さ方向）を示したものであり、従
来法について示した図３の対比から明らかなように、酸
化物層は一様に均一であり、図３に見られるような団塊
化等はみられない。また、拡散接合の状態も良好であ
る。比較例１および２ 銀−１０原子％銅管の代わりに純銀管を用いて、実施例
１と同様の工程により線材を作製した（比較例１）。ま
た、圧延加工および熱処理を繰り返し行わない場合の純
銀シース線材も作製した（比較例２）。これらの線材に
ついても、4.2 Ｋにおける臨界電流密度Ｊｃを測定し
た。この結果も図１に併せて示した。曲線３が比較例３
の試料についての結果であり、曲線４が比較例４に関す
るものである。臨界電流密度Ｊｃは低かった。もちろん
この発明は、以上の例によって限定されるものではな
い。原料の種類、熱処理条件および加工法、また、銀銅
合金基材の組成、形状および大きさ等の細部については
様々な態様が可能であることはいうまでもない。
導線材の製造方法についてさらに詳しく説明する。実施例１および２ Ｂｉ2 Ｏ3 ，ＳｒＣＯ3 ，ＣａＣＯ3 およびＣｕＯ粉末
をＢｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝２：２：１：２の比に混合
し、820℃で２０時間仮焼し、粉砕後、真空中で500
℃，４時間の熱処理を施した。この粉末を外径１０mm，
内径７mmの銀−１０原子％銅管に詰め、溝ロール加工に
より外径0.9mm にまで伸線した。なお、この工程の途中
で、５０−８０％の加工度毎に400 ℃で３０分間の焼鈍
を行った。次いで、平ロール加工により、厚さ150 μｍ
の厚さまで圧延加工を行い、この後に、約2.5cm 長の短
尺試料を２本切り出した。これらの試料の内一方を888
℃（実施例１）まで、また他方を875 ℃（実施例２）ま
で各々昇温し、約２０分間保持した後に、５℃／時間の
速さで820 ℃（実施例１）および700 ℃（実施例２）の
各温度まで降温し、９時間保持した後、室温まで炉冷し
た。このように熱処理した試料をさらに冷間で平ロール
加工により実施例１の試料については厚さ110 μｍにま
で、また、実施例２の試料はプレス圧縮加工により100
μｍにまで圧延加工し、さらに上記と同様の熱処理を再
度行った。これらの試料について、4.2 Ｋにおける臨界
電流密度Ｊｃを測定した。この結果を示したものが図１
である。図中の曲線１が実施例１の試料についての結果
であり、曲線２が実施例２の試料に関するものである。
後述する比較例との対比からも明らかなように、臨界電
流密度Ｊｃが向上した。また、図２は、この発明の方法
による線材の断面（長さ方向）を示したものであり、従
来法について示した図３の対比から明らかなように、酸
化物層は一様に均一であり、図３に見られるような団塊
化等はみられない。また、拡散接合の状態も良好であ
る。比較例１および２ 銀−１０原子％銅管の代わりに純銀管を用いて、実施例
１と同様の工程により線材を作製した（比較例１）。ま
た、圧延加工および熱処理を繰り返し行わない場合の純
銀シース線材も作製した（比較例２）。これらの線材に
ついても、4.2 Ｋにおける臨界電流密度Ｊｃを測定し
た。この結果も図１に併せて示した。曲線３が比較例３
の試料についての結果であり、曲線４が比較例４に関す
るものである。臨界電流密度Ｊｃは低かった。もちろん
この発明は、以上の例によって限定されるものではな
い。原料の種類、熱処理条件および加工法、また、銀銅
合金基材の組成、形状および大きさ等の細部については
様々な態様が可能であることはいうまでもない。
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、酸化物超電導線材の超電導特性、特に臨界電流密
度Ｊｃ特性が改善される。また、機械的強度が向上する
ため、取り扱いが容易となり、マグネット線材への実用
化が図れる。さらには、熱処理時間を短縮することも可
能となる。超電導機器の運転時の安全性が向上し、小型
軽量化も図れる。
って、酸化物超電導線材の超電導特性、特に臨界電流密
度Ｊｃ特性が改善される。また、機械的強度が向上する
ため、取り扱いが容易となり、マグネット線材への実用
化が図れる。さらには、熱処理時間を短縮することも可
能となる。超電導機器の運転時の安全性が向上し、小型
軽量化も図れる。
【図１】この発明の方法および従来法により製造したＢ
ｉ系酸化物超電導線材の磁界Ｈ−臨界電流密度Ｊｃ曲線
を示した相関図である。
ｉ系酸化物超電導線材の磁界Ｈ−臨界電流密度Ｊｃ曲線
を示した相関図である。
【図２】この発明の線材の断面図である。
【図３】従来法による線材の断面図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年８月５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
フロントページの続き (72)発明者 小森 和範 茨城県つくば市千現１丁目２番１号 科学 技術庁金属材料技術研究所筑波支所内 (72)発明者 前田 弘 茨城県つくば市千現１丁目２番１号 科学 技術庁金属材料技術研究所筑波支所内
Claims (10)
- 【請求項１】 基材と酸化物超電導材料とからなる複合
体を作製する酸化物超電導線材の製造方法において、基
材として銀銅合金を用いることを特徴とする酸化物超電
導線材の製造方法。 - 【請求項２】 銀銅合金が0.05−９０原子％の銅を含有
する請求項１の製造方法。 - 【請求項３】 銀銅合金がＢｉ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｂ
ａ，Ｔｉのいずれか一種以上の元素を合計して０．０５
〜５原子％添加してなる請求項２の製造方法。 - 【請求項４】 酸化物超電導材料がＢｉ系酸化物超電導
材料である請求項１または３の製造方法。 - 【請求項５】 Ｂｉ系酸化物超電導材料が化学組成式Ｂ
ｉ1 Ｐｂu Ｓｒx Ｃａy Ｃｕz Ｏw で示され、ｕ＝０−
0.3 ，ｘ＝0.8 −1.2 ，ｙ＝0.4 −1.5 ，ｚ＝0.8 −2.
5 である請求項4 の製造方法。 - 【請求項６】 化学組成Ｂｉ1 Ｐｂu Ｓｒx Ｃａy Ｃｕ
z Ｏw におけるＢｉに対して合計して0.05−３５原子％
のＡｇ，Ｃｕの一種以上の元素を添加する請求項５の製
造方法。 - 【請求項７】 銀銅合金がＹ，Ｂａ，Ｍｇ，Ｔｉのいず
れか一種以上の元素を合計して０．０５〜５原子％添加
してなる請求項２の製造方法。 - 【請求項８】 酸化物超電導材料がＹ系酸化物超電導材
料である請求項１、３または７の製造方法。 - 【請求項９】 Ｙ系酸化物超電導材料が化学組成式Ｙ1
Ｂａx Ｃｕy Ｏz で示され、ｘ＝1.8 −2.2 ，ｙ＝2.5
−3.5 ，ｚ＝6.0 −7.0 である請求項８の製造方法。 - 【請求項10】 化学組成Ｙ1 Ｂａx Ｃｕy Ｏz における
Ｙに対して0.05−４０原子％のＡｇ，Ｃｕの一種以上の
元素を添加する請求項９の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3184058A JP2569413B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Ｂｉ系酸化物超電導線材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3184058A JP2569413B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Ｂｉ系酸化物超電導線材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0644841A true JPH0644841A (ja) | 1994-02-18 |
| JP2569413B2 JP2569413B2 (ja) | 1997-01-08 |
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ID=16146639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3184058A Expired - Lifetime JP2569413B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Ｂｉ系酸化物超電導線材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2569413B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0887919A (ja) * | 1994-09-19 | 1996-04-02 | Natl Res Inst For Metals | 酸化物超電導線材およびその製造方法 |
| US5814728A (en) * | 1996-03-28 | 1998-09-29 | Ngk Insulators, Ltd. | Nondestructive inspection method of polymer insulator and apparatus for performing the same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63291317A (ja) * | 1987-05-25 | 1988-11-29 | Toshiba Corp | 酸化物超電導線材の製造方法 |
-
1991
- 1991-06-28 JP JP3184058A patent/JP2569413B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63291317A (ja) * | 1987-05-25 | 1988-11-29 | Toshiba Corp | 酸化物超電導線材の製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0887919A (ja) * | 1994-09-19 | 1996-04-02 | Natl Res Inst For Metals | 酸化物超電導線材およびその製造方法 |
| US5814728A (en) * | 1996-03-28 | 1998-09-29 | Ngk Insulators, Ltd. | Nondestructive inspection method of polymer insulator and apparatus for performing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2569413B2 (ja) | 1997-01-08 |
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