JPH11149835A - ビスマス２２１２超伝導線材の製造方法 - Google Patents
ビスマス２２１２超伝導線材の製造方法Info
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- JPH11149835A JPH11149835A JP9315240A JP31524097A JPH11149835A JP H11149835 A JPH11149835 A JP H11149835A JP 9315240 A JP9315240 A JP 9315240A JP 31524097 A JP31524097 A JP 31524097A JP H11149835 A JPH11149835 A JP H11149835A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
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-
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Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 ビスマス2212超伝導線材の臨界電流特性を改
善し、より高い臨界電流密度を実現する。 【解決手段】 Bi2Sr2CaCu2Ox 化合物系酸化物超伝導相
を主体とする超伝導体と金属基体から複合線材を作製す
るプロセスにおいて、部分溶融状態からの徐冷による結
晶生成熱処理に先立ち、予備焼成及び冷間加工を組み合
わせて行う。予備焼成は、700〜900℃の温度範囲で行う
のが好ましい。700℃未満では臨界電流密度の向上がさ
ほど顕著でなく、900℃を超えると材料の溶融が発生す
る場合がある。冷間加工は、断面収縮率が10％以上とす
るのが好ましい。断面収縮率10％までは高臨界電流密度
への寄与がさほど大きくない。予備焼成及び冷間加工の
組み合せ処理は、各々を１回以上組み合わせて行うこと
ができる。予備焼成と冷間加工の順序は任意である。
善し、より高い臨界電流密度を実現する。 【解決手段】 Bi2Sr2CaCu2Ox 化合物系酸化物超伝導相
を主体とする超伝導体と金属基体から複合線材を作製す
るプロセスにおいて、部分溶融状態からの徐冷による結
晶生成熱処理に先立ち、予備焼成及び冷間加工を組み合
わせて行う。予備焼成は、700〜900℃の温度範囲で行う
のが好ましい。700℃未満では臨界電流密度の向上がさ
ほど顕著でなく、900℃を超えると材料の溶融が発生す
る場合がある。冷間加工は、断面収縮率が10％以上とす
るのが好ましい。断面収縮率10％までは高臨界電流密度
への寄与がさほど大きくない。予備焼成及び冷間加工の
組み合せ処理は、各々を１回以上組み合わせて行うこと
ができる。予備焼成と冷間加工の順序は任意である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ビスマス2212超
伝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、ビスマス2212超伝導線材の臨界電流特
性を改善し、より高い臨界電流密度を実現するビスマス
2212超伝導線材の製造方法に関するものである。
伝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、ビスマス2212超伝導線材の臨界電流特
性を改善し、より高い臨界電流密度を実現するビスマス
2212超伝導線材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】酸化物超伝導体の実用化に向
けてその線材化の検討が進められてきている。線材化法
には、ドクターブレード法、ディップコート法、塗布
法、銀シース法等の各種の手法があるが、いずれの場合
にも、銀等の金属基体と酸化物超伝導体の複合線材を作
製する。
けてその線材化の検討が進められてきている。線材化法
には、ドクターブレード法、ディップコート法、塗布
法、銀シース法等の各種の手法があるが、いずれの場合
にも、銀等の金属基体と酸化物超伝導体の複合線材を作
製する。
【０００３】Bi2Sr2CaCu2Ox （以下、ビスマス2212）超
伝導体の線材化には、上記の線材化法が適用され高臨界
電流密度の実現が検討されている。このうち、ドクター
ブレード法、ディップコート法、又は塗布法を用いた、
ビスマス2212超伝導線材の製造では、主として銀又は銀
基合金を金属基板の上にビスマス2212超伝導体と有機溶
媒からなる厚膜を形成し、次いで有機物を加熱により除
去した後に、部分溶融状態から徐冷して配向組織を形成
させる。
伝導体の線材化には、上記の線材化法が適用され高臨界
電流密度の実現が検討されている。このうち、ドクター
ブレード法、ディップコート法、又は塗布法を用いた、
ビスマス2212超伝導線材の製造では、主として銀又は銀
基合金を金属基板の上にビスマス2212超伝導体と有機溶
媒からなる厚膜を形成し、次いで有機物を加熱により除
去した後に、部分溶融状態から徐冷して配向組織を形成
させる。
【０００４】しかしながら、これまでに実現されている
臨界電流密度は、何れの作製法であれ4.2K、10T の磁界
中における平均的電流密度で105A/cm2程度にしか過ぎな
い。ビスマス2212超伝導線材の実用範囲を拡大するため
には、臨界電流密度の向上が是非とも必要であり、ま
た、期待される。高臨界電流密度の実現は、たとえば、
ビスマス2212超伝導線材から作製したマグネットを冷凍
機と組み合わせて使用する際に、より高い温度での使用
が可能となり、システムの小型化、安全性の向上、設計
自由度の向上等が推進される。
臨界電流密度は、何れの作製法であれ4.2K、10T の磁界
中における平均的電流密度で105A/cm2程度にしか過ぎな
い。ビスマス2212超伝導線材の実用範囲を拡大するため
には、臨界電流密度の向上が是非とも必要であり、ま
た、期待される。高臨界電流密度の実現は、たとえば、
ビスマス2212超伝導線材から作製したマグネットを冷凍
機と組み合わせて使用する際に、より高い温度での使用
が可能となり、システムの小型化、安全性の向上、設計
自由度の向上等が推進される。
【０００５】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、ビスマス2212超伝導線材の実用化を
目指し、より高い臨界電流密度の実現を図る、新しいビ
スマス2212超伝導線材の製造方法を提供することを目的
としている。
されたものであり、ビスマス2212超伝導線材の実用化を
目指し、より高い臨界電流密度の実現を図る、新しいビ
スマス2212超伝導線材の製造方法を提供することを目的
としている。
【０００６】
【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、Bi2Sr2CaCu2Ox 化合物系酸化物
超伝導相を主体とする超伝導体と金属基体から複合線材
を作製するプロセスにおいて、部分溶融状態からの徐冷
による結晶生成熱処理に先立ち、予備焼成及び冷間加工
を組み合わせて行うことを特徴とするビスマス2212超伝
導線材の製造方法を提供する。
を解決するものとして、Bi2Sr2CaCu2Ox 化合物系酸化物
超伝導相を主体とする超伝導体と金属基体から複合線材
を作製するプロセスにおいて、部分溶融状態からの徐冷
による結晶生成熱処理に先立ち、予備焼成及び冷間加工
を組み合わせて行うことを特徴とするビスマス2212超伝
導線材の製造方法を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】この発明では、ビスマス2212超伝
導線材の作製プロセスにおいて、高臨界電流密度を得る
のに有効な部分溶融徐冷熱処理に先立ち、前処理として
予備焼成と冷間加工を組み合わせて行う。この部分溶融
徐冷熱処理前に行う予備焼成及び冷間加工の組合せ処理
により、ビスマス2212超伝導線材の臨界電流密度が飛躍
的に向上する。予備焼成及び冷間加工の特性向上への寄
与と機構は、今のところ明らかではないが、これらの処
理は、ビスマス2212超伝導体及び金属基体からなる複合
線材において、ビスマス2212超伝導酸化物の密度、配向
度、さらには、結晶粒間の電気的結合状態を改善し、高
臨界電流密度を実現するものと推測される。
導線材の作製プロセスにおいて、高臨界電流密度を得る
のに有効な部分溶融徐冷熱処理に先立ち、前処理として
予備焼成と冷間加工を組み合わせて行う。この部分溶融
徐冷熱処理前に行う予備焼成及び冷間加工の組合せ処理
により、ビスマス2212超伝導線材の臨界電流密度が飛躍
的に向上する。予備焼成及び冷間加工の特性向上への寄
与と機構は、今のところ明らかではないが、これらの処
理は、ビスマス2212超伝導体及び金属基体からなる複合
線材において、ビスマス2212超伝導酸化物の密度、配向
度、さらには、結晶粒間の電気的結合状態を改善し、高
臨界電流密度を実現するものと推測される。
【０００８】この発明において、予備焼成は、700 〜90
0 ℃の温度範囲で行うのが好ましい。700 ℃未満では臨
界電流密度の向上がさほど顕著でなく、900 ℃を超える
と材料の溶融が発生する場合がある。冷間加工は、断面
収縮率が10% 以上とするのが好ましい。断面収縮率10%
までは高臨界電流密度への寄与がさほど大きくない。こ
のような部分溶融徐冷熱処理の前処理として行う予備焼
成及び冷間加工の組合せ処理は、各々を１回以上組み合
わせて行うことができる。予備焼成と冷間加工の順序は
任意であり、特に制限はない。
0 ℃の温度範囲で行うのが好ましい。700 ℃未満では臨
界電流密度の向上がさほど顕著でなく、900 ℃を超える
と材料の溶融が発生する場合がある。冷間加工は、断面
収縮率が10% 以上とするのが好ましい。断面収縮率10%
までは高臨界電流密度への寄与がさほど大きくない。こ
のような部分溶融徐冷熱処理の前処理として行う予備焼
成及び冷間加工の組合せ処理は、各々を１回以上組み合
わせて行うことができる。予備焼成と冷間加工の順序は
任意であり、特に制限はない。
【０００９】また、予備焼成及び冷間加工の組合せ処理
は、前記した線材化法に適用することができる。たとえ
ば、Bi2Sr2CaCu2Ox 超伝導体、又は熱処理によりBi2Sr2
CaCu2Ox 化合物系酸化物超伝導相を生成する材料と有機
溶媒からなる膜が金属基体上に形成された複合体や、こ
の複合体が銀箔で包み込まれた、すなわち、金属基体及
びその上に形成された膜がともに銀箔で包み込まれて作
製された複合体に対して行うことができる。また、Bi2S
r2CaCu2Ox 超伝導体、又は熱処理によりBi2Sr2CaCu2Ox
化合物系酸化物超伝導相を生成する材料が管状の金属基
体の中に封入され、加工されて形成された複合体などに
対しても行うことができる。いずれの場合にも、金属基
体には、銀又は銀基合金からなるものを使用するのが好
ましい。
は、前記した線材化法に適用することができる。たとえ
ば、Bi2Sr2CaCu2Ox 超伝導体、又は熱処理によりBi2Sr2
CaCu2Ox 化合物系酸化物超伝導相を生成する材料と有機
溶媒からなる膜が金属基体上に形成された複合体や、こ
の複合体が銀箔で包み込まれた、すなわち、金属基体及
びその上に形成された膜がともに銀箔で包み込まれて作
製された複合体に対して行うことができる。また、Bi2S
r2CaCu2Ox 超伝導体、又は熱処理によりBi2Sr2CaCu2Ox
化合物系酸化物超伝導相を生成する材料が管状の金属基
体の中に封入され、加工されて形成された複合体などに
対しても行うことができる。いずれの場合にも、金属基
体には、銀又は銀基合金からなるものを使用するのが好
ましい。
【００１０】以下実施例を示し、この発明についてさら
に詳しく説明する。
に詳しく説明する。
【００１１】
【実施例】Bi−2212相化合物（Bi2Sr2CaCu2Ox ）と、ブ
タノール、トリクロロエチレン、及びアクリル系バイン
ダーからなる有機溶媒の混合物を使用して、ディップコ
ート法及び塗布法により銀箔上に厚膜を形成した。これ
を銀箔で包み、表面露出部が銀で構成された、Bi2Sr2Ca
Cu2Ox 超伝導体と銀の複合体を作製し、これをビスマス
2212超伝導線材の出発試料とした。なお、塗布法の場合
には、塗布後の銀箔を３枚を積層し、銀箔で包み込ん
だ。
タノール、トリクロロエチレン、及びアクリル系バイン
ダーからなる有機溶媒の混合物を使用して、ディップコ
ート法及び塗布法により銀箔上に厚膜を形成した。これ
を銀箔で包み、表面露出部が銀で構成された、Bi2Sr2Ca
Cu2Ox 超伝導体と銀の複合体を作製し、これをビスマス
2212超伝導線材の出発試料とした。なお、塗布法の場合
には、塗布後の銀箔を３枚を積層し、銀箔で包み込ん
だ。
【００１２】この出発試料を、純酸素ガス気流中（１気
圧）、700 〜900 ℃、１時間で予備焼成した。室温に冷
却後、冷間加工として塑性変形加工した。加工は圧延ロ
ールを用い、加工回数は１回とした。変形率（断面収縮
率）は10〜35% の範囲とした。比較のために、同一出発
試料で予備焼成及び冷間加工を行わないものを用意し
た。
圧）、700 〜900 ℃、１時間で予備焼成した。室温に冷
却後、冷間加工として塑性変形加工した。加工は圧延ロ
ールを用い、加工回数は１回とした。変形率（断面収縮
率）は10〜35% の範囲とした。比較のために、同一出発
試料で予備焼成及び冷間加工を行わないものを用意し
た。
【００１３】次いで、部分溶融徐冷熱処理として、純酸
素ガス気流中（１気圧）、最高温度888 ℃までの最終熱
処理を行ってビスマス2212超伝導線材を作製した。得ら
れたビスマス2212超伝導線材について、その臨界電流を
直流４端子法により4.1K、10T の磁界中で測定した。塗
布法により線材化した線材については、4.2K、28T の磁
界中までの測定も行った。得られた臨界電流値を、酸化
物部分、又は銀を含めた線材全体の断面積で除して臨界
電流密度を求めた。
素ガス気流中（１気圧）、最高温度888 ℃までの最終熱
処理を行ってビスマス2212超伝導線材を作製した。得ら
れたビスマス2212超伝導線材について、その臨界電流を
直流４端子法により4.1K、10T の磁界中で測定した。塗
布法により線材化した線材については、4.2K、28T の磁
界中までの測定も行った。得られた臨界電流値を、酸化
物部分、又は銀を含めた線材全体の断面積で除して臨界
電流密度を求めた。
【００１４】図１及び図２は、各々、予備焼成温度と臨
界電流密度の関係、塑性加工時の変形率（断面収縮率）
の関係を示したグラフである。ここで、予備焼成温度0
℃及び変形率0%は、予備焼成と冷間加工を行わなかった
ことを意味する。予備焼成及び冷間加工を行わなかった
ビスマス2212超伝導線材では、酸化物部分で臨界電流密
度Ｊc (4.2K, 10T) = 0.8 ×105A/cm2程度の低い臨界電
流密度しか得られなかったのに対し、予備焼成(860℃)
及び冷間加工 (変形率10〜35%)を行ったビスマス2212超
伝導線材では、その全てについて酸化物部分で臨界電流
密度Ｊc (4.2K, 10T) = 1.2 ×105A/cm2程度の高い臨界
電流密度が得られた。
界電流密度の関係、塑性加工時の変形率（断面収縮率）
の関係を示したグラフである。ここで、予備焼成温度0
℃及び変形率0%は、予備焼成と冷間加工を行わなかった
ことを意味する。予備焼成及び冷間加工を行わなかった
ビスマス2212超伝導線材では、酸化物部分で臨界電流密
度Ｊc (4.2K, 10T) = 0.8 ×105A/cm2程度の低い臨界電
流密度しか得られなかったのに対し、予備焼成(860℃)
及び冷間加工 (変形率10〜35%)を行ったビスマス2212超
伝導線材では、その全てについて酸化物部分で臨界電流
密度Ｊc (4.2K, 10T) = 1.2 ×105A/cm2程度の高い臨界
電流密度が得られた。
【００１５】塗布法により線材化したビスマス2212超伝
導線材については、予備焼成及び冷間加工を行った線材
では、線材全体でＪc (4.2K, 10T) = 380 〜500A/mm2の
高い臨界電流密度が得られた。これに対し、予備焼成及
び冷間加工を行わなかった線材では、線材全体でＪ
c (4.2K, 10T) = 160 〜200A/mm2の低い臨界電流密度し
か得られなかった。また、予備焼成及び冷間加工を行っ
た線材では、4.2K, 28T の強磁界中でもＪc (4.2K, 28
T) = 300A/mm2の高い臨界電流密度が得られた。
導線材については、予備焼成及び冷間加工を行った線材
では、線材全体でＪc (4.2K, 10T) = 380 〜500A/mm2の
高い臨界電流密度が得られた。これに対し、予備焼成及
び冷間加工を行わなかった線材では、線材全体でＪ
c (4.2K, 10T) = 160 〜200A/mm2の低い臨界電流密度し
か得られなかった。また、予備焼成及び冷間加工を行っ
た線材では、4.2K, 28T の強磁界中でもＪc (4.2K, 28
T) = 300A/mm2の高い臨界電流密度が得られた。
【００１６】もちろんこの発明は、以上の実施形態によ
って限定されるものではない。細部については様々な態
様が可能であることは言うまでもない。
って限定されるものではない。細部については様々な態
様が可能であることは言うまでもない。
【００１７】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、ビスマス2212超伝導線材の臨界電流特性を改善す
ることができ、実用範囲が拡大可能となる。
って、ビスマス2212超伝導線材の臨界電流特性を改善す
ることができ、実用範囲が拡大可能となる。
【図１】変形率25% における予備焼成温度と臨界電流密
度の関係を示したグラフである。
度の関係を示したグラフである。
【図２】予備焼成温度860 ℃における冷間加工時の変形
率（断面収縮率）と臨界電流密度の関係を示したグラフ
である。
率（断面収縮率）と臨界電流密度の関係を示したグラフ
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸叶 一正 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内
Claims (7)
- 【請求項１】 Bi2Sr2CaCu2Ox 化合物系酸化物超伝導相
を主体とする超伝導体と金属基体から複合線材を作製す
るプロセスにおいて、部分溶融状態からの徐冷による結
晶生成熱処理に先立ち、予備焼成及び冷間加工を組み合
わせて行うことを特徴とするビスマス2212超伝導線材の
製造方法。 - 【請求項２】 700 〜900 ℃の温度範囲で予備焼成を行
う請求項１記載のビスマス2212超伝導線材の製造方法。 - 【請求項３】 冷間加工による断面収縮率を10% 以上と
する請求項１又は２記載のビスマス2212超伝導線材の製
造方法。 - 【請求項４】 Bi2Sr2CaCu2Ox 超伝導体、又は熱処理に
よりBi2Sr2CaCu2Ox化合物系酸化物超伝導相を生成する
材料と有機物質からなる膜が金属基体上に形成された複
合体に対して、請求項１乃至３いずれかに記載の予備焼
成及び冷間加工の組合せ処理を行うビスマス2212超伝導
線材の製造方法。 - 【請求項５】 金属基体及びその上に形成された膜がと
もに銀箔で包み込まれて作製された複合体に対して、請
求項１乃至３いずれかに記載の予備焼成及び冷間加工の
組合せ処理を行う請求項４記載のビスマス2212超伝導線
材の製造方法。 - 【請求項６】 Bi2Sr2CaCu2Ox 超伝導体、又は熱処理に
よりBi2Sr2CaCu2Ox化合物系酸化物超伝導相を生成する
材料が管状の金属基体の中に封入され、加工されて形成
された複合体に対して、請求項１乃至３いずれかに記載
の予備焼成及び冷間加工の組合せ処理を行うビスマス22
12超伝導線材の製造方法。 - 【請求項７】 金属基体が、銀又は銀基合金からなる請
求項１乃至６いずれかに記載のビスマス2212超伝導線材
の製造方法
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9315240A JPH11149835A (ja) | 1997-11-17 | 1997-11-17 | ビスマス２２１２超伝導線材の製造方法 |
| US09/186,383 US6240620B1 (en) | 1997-11-17 | 1998-11-05 | Making of bismuth 2212 superconducting wire or tape |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9315240A JPH11149835A (ja) | 1997-11-17 | 1997-11-17 | ビスマス２２１２超伝導線材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11149835A true JPH11149835A (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=18063068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9315240A Pending JPH11149835A (ja) | 1997-11-17 | 1997-11-17 | ビスマス２２１２超伝導線材の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6240620B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11149835A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP3489525B2 (ja) * | 2000-02-22 | 2004-01-19 | 住友電気工業株式会社 | 超電導線材およびその製造方法 |
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- 1997-11-17 JP JP9315240A patent/JPH11149835A/ja active Pending
-
1998
- 1998-11-05 US US09/186,383 patent/US6240620B1/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6240620B1 (en) | 2001-06-05 |
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