JPS63304528A - 超電導線の製造方法 - Google Patents
超電導線の製造方法Info
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- JPS63304528A JPS63304528A JP62140790A JP14079087A JPS63304528A JP S63304528 A JPS63304528 A JP S63304528A JP 62140790 A JP62140790 A JP 62140790A JP 14079087 A JP14079087 A JP 14079087A JP S63304528 A JPS63304528 A JP S63304528A
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- 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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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
この発明は、核磁気共鳴装置や粒子加速器等の超電導応
用機器に適用可能な超電導線の製造方法に関する。
用機器に適用可能な超電導線の製造方法に関する。
「従来の技術」
最近に至り、従来の金属間化合物系超電導材料や合金系
超電導材料とは別種の新規な超電導材料として、酸化物
系のセラミック超電導材料が開発されている。この種の
酸化物系超電導材料は常電導状態から超電導状態に遷移
する臨界温度（Ｔｃ）が従来の超電導材料に比較して極
めて高く、液体窒素による冷却によって超電導状態を維
持することが可能な材料であるために、その応用面で様
々な研究と開発がなされている。
超電導材料とは別種の新規な超電導材料として、酸化物
系のセラミック超電導材料が開発されている。この種の
酸化物系超電導材料は常電導状態から超電導状態に遷移
する臨界温度（Ｔｃ）が従来の超電導材料に比較して極
めて高く、液体窒素による冷却によって超電導状態を維
持することが可能な材料であるために、その応用面で様
々な研究と開発がなされている。
ところで従来、この種の超電導材料において例えばＹ
−Ｂ ａ−Ｃｕ−０系の超電導線を製造するには、Ｙ２
Ｏ３粉末とＢ ａ ＣＯ３粉末とＣｕＯ粉末を所定の比
率で混合し、所定の形状に加圧成形した後に、仮焼成処
理を施し、更に超電導物質を生成させる加熱処理を施し
て超電導体を得るとともに、この超電導体を粉砕して超
電導粉末を得、この超電導粉末を金属管に充填して押出
成形と線引加工を行って所望の直径の超電導線を製造し
ていた。
−Ｂ ａ−Ｃｕ−０系の超電導線を製造するには、Ｙ２
Ｏ３粉末とＢ ａ ＣＯ３粉末とＣｕＯ粉末を所定の比
率で混合し、所定の形状に加圧成形した後に、仮焼成処
理を施し、更に超電導物質を生成させる加熱処理を施し
て超電導体を得るとともに、この超電導体を粉砕して超
電導粉末を得、この超電導粉末を金属管に充填して押出
成形と線引加工を行って所望の直径の超電導線を製造し
ていた。
「発明が解決しようとする問題点」
ところで、酸化物系の超電導物質には、その結晶の特定
の方向に電流を流す異方性がある。したがって、この異
方性を有する超電導粉末を金属管に充填して製造した超
電導線にあっては、超電導物質の結晶の方向が不揃いな
状態になっているために、超電導線の長さ方向に均一な
超電導特性を発揮させることが困難であって、臨界電流
を大きくできない問題があった。
の方向に電流を流す異方性がある。したがって、この異
方性を有する超電導粉末を金属管に充填して製造した超
電導線にあっては、超電導物質の結晶の方向が不揃いな
状態になっているために、超電導線の長さ方向に均一な
超電導特性を発揮させることが困難であって、臨界電流
を大きくできない問題があった。
本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、高い臨界
電流を示す高性能の超電導線を製造する方法を提供する
ことを目的とする。
電流を示す高性能の超電導線を製造する方法を提供する
ことを目的とする。
「問題点を解決するための手段」
この発明は、酸化物系超電導材料からなる超電導導体を
備えてなる超電導線の製造方法であって、銅、銀などの
弱磁性体材料あるいは非磁性体材料からなるパイプ内に
酸化物系超電導材料の粉末を充填し、次いてこのパイプ
を酸化物系超電導材料の臨界温度以下に冷却するととも
に、上記パイプを磁界中に置いて上記粉末を配向させる
配向処理を施し、次いで熱処理を施すことを問題解決の
手段とした。
備えてなる超電導線の製造方法であって、銅、銀などの
弱磁性体材料あるいは非磁性体材料からなるパイプ内に
酸化物系超電導材料の粉末を充填し、次いてこのパイプ
を酸化物系超電導材料の臨界温度以下に冷却するととも
に、上記パイプを磁界中に置いて上記粉末を配向させる
配向処理を施し、次いで熱処理を施すことを問題解決の
手段とした。
「作用 ｊ
上記パイプ内に異方性を有する酸化物系超電導材料の粉
末を充填し、このパイプを臨界温度以下に冷却するとと
もに、直流磁界中に置くことによって、マイスナー効果
により上記粉末が一定方向に配向される。
末を充填し、このパイプを臨界温度以下に冷却するとと
もに、直流磁界中に置くことによって、マイスナー効果
により上記粉末が一定方向に配向される。
「実施例」
以下、本発明方法を詳しく説明する。
本発明方法を実施してＡ −Ｂ −Ｃｕ−０系（ただし
、ＡはＬａ、Ｃｅ、Ｙ 、Ｓｃ、Ｙｂ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐ
ｍ、Ｅｕ、Ｇｄ。
、ＡはＬａ、Ｃｅ、Ｙ 、Ｓｃ、Ｙｂ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐ
ｍ、Ｅｕ、Ｇｄ。
Ｔｂ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕなどの周期
律表ｌ１Ｉａ族金属元素の１種以上を示し、ＢはＳ ｒ
、Ｂ ａ、 Ｃａ。
律表ｌ１Ｉａ族金属元素の１種以上を示し、ＢはＳ ｒ
、Ｂ ａ、 Ｃａ。
Ｍｇ、Ｒａ、Ｂｅ等のアルカリ土類金属元素の１種以上
を示す）を具備する超電導線を製造するには、まず、超
電導材料の原料となるＹ２Ｏ３などのＩＩＩａ族金属元
素の化合物粉末と、Ｂ ａ Ｃ０３などのアルカリ土類
金属元素の化合物粉末と、ＣｕＯなどの銅の化合物粉末
を所定の比率となるように混合して混合粉末とし、次い
でこの混合粉末に熱処理を施して、超電導性を有する超
電導材料の粉末を生成させる。混合粉末の熱処理条件は
使用する超電導材料の種類によって適宜設定されるが、
Ａ−Ｂ−Ｃｕ−０系の超電導材料を生成するには、７０
０〜１１００℃に１〜３００時間加熱する条件であれば
良い。また、この熱処理は、酸化性雰囲気で行なうこと
が望ましいが、真空雰囲気、あるいはアルゴンガス雰囲
気等の不活性ガス雰囲気、または、塩素ガス雰囲気、フ
ッ素ガス雰囲気、あるいは、これらの混合ガス雰囲気で
行なっても良い。この熱処理によって混合粉末中の各成
分元素が反応し、超電導性を有する超電導材料の粉末が
得られる。
を示す）を具備する超電導線を製造するには、まず、超
電導材料の原料となるＹ２Ｏ３などのＩＩＩａ族金属元
素の化合物粉末と、Ｂ ａ Ｃ０３などのアルカリ土類
金属元素の化合物粉末と、ＣｕＯなどの銅の化合物粉末
を所定の比率となるように混合して混合粉末とし、次い
でこの混合粉末に熱処理を施して、超電導性を有する超
電導材料の粉末を生成させる。混合粉末の熱処理条件は
使用する超電導材料の種類によって適宜設定されるが、
Ａ−Ｂ−Ｃｕ−０系の超電導材料を生成するには、７０
０〜１１００℃に１〜３００時間加熱する条件であれば
良い。また、この熱処理は、酸化性雰囲気で行なうこと
が望ましいが、真空雰囲気、あるいはアルゴンガス雰囲
気等の不活性ガス雰囲気、または、塩素ガス雰囲気、フ
ッ素ガス雰囲気、あるいは、これらの混合ガス雰囲気で
行なっても良い。この熱処理によって混合粉末中の各成
分元素が反応し、超電導性を有する超電導材料の粉末が
得られる。
次に、この超電導材料の粉末を、銅などの金属で作られ
たパイプ内に充填する。このパイプの材料としては、前
記鋼の池、銀、金、アルミニウム、銅合金、銀合金、銅
−銀クラツド、オーステナイト系ステンレス鋼などの弱
磁性体が使用され、特に銅や銀が好適に使用される。次
に、パイプ内の−４〜 超電導材料の粉末を、接触状態にある個々の粒子が摺動
可能となり、かつ焼結時に超電導導体内に隙間を生じな
いような適宜な強さで押し固める。
たパイプ内に充填する。このパイプの材料としては、前
記鋼の池、銀、金、アルミニウム、銅合金、銀合金、銅
−銀クラツド、オーステナイト系ステンレス鋼などの弱
磁性体が使用され、特に銅や銀が好適に使用される。次
に、パイプ内の−４〜 超電導材料の粉末を、接触状態にある個々の粒子が摺動
可能となり、かつ焼結時に超電導導体内に隙間を生じな
いような適宜な強さで押し固める。
次に、上記粉末を充填したパイプを、酸化物系超電導材
料の臨界温度以下となるように冷却するとともに、この
パイプを直流磁界中に置いて磁力を作用させる配向処理
を施す。臨界温度以下に冷却したパイプに直流磁界を作
用させるには、第１図に示すように、パイプ１の長手方
向に直交する方向に直流磁界（図中、矢印で示す）を設
け、パイプ１内の超電導材料の粉末２に磁力を作用させ
る。
料の臨界温度以下となるように冷却するとともに、この
パイプを直流磁界中に置いて磁力を作用させる配向処理
を施す。臨界温度以下に冷却したパイプに直流磁界を作
用させるには、第１図に示すように、パイプ１の長手方
向に直交する方向に直流磁界（図中、矢印で示す）を設
け、パイプ１内の超電導材料の粉末２に磁力を作用させ
る。
この直流磁界の強度は数千ガウス程度が望ましい。
また、磁力を作用させる時間は数秒〜数１０分間程度が
好適である。この上うな配向処理を行なうことによって
、粉末２は、パイプ■の長手方向に電流密度を多くとれ
る異方性を持つように配向される。
好適である。この上うな配向処理を行なうことによって
、粉末２は、パイプ■の長手方向に電流密度を多くとれ
る異方性を持つように配向される。
この粉末２の配向は次のようにして起こる。すなわち、
粉末２の個々の粒子は、臨界温度以下に冷却されるとと
もに、特定方向から直流磁界を作用させることによって
その表面に反磁性電流を生じる（マイスナー効果）。個
々の粒子は、異方性を有しており、パイプｌに充填され
た時点では配向操作がなされておらず、各々の異方性は
バラバラな方向をむいているために、パイプ１を臨界温
度以下に冷却するとともに、パイプ１の長手方向に直交
する方向に直流磁界を作用させても粒子表面に反磁性電
流が流れるものと流れないものを生じる。しかし、粒子
表面に反磁性電流の発生した粒子があると、その表面に
発生した反磁性電流が、その粒子に接触している反磁性
電流を発生しない粒子に作用して、その粒子に反磁性電
流が発生するように粒子の向きを変化させる。このよう
な反磁性電流の作用によって、粉末２の全ての粒子は、
その異方性を一定方向に揃えて配向されることになる。
粉末２の個々の粒子は、臨界温度以下に冷却されるとと
もに、特定方向から直流磁界を作用させることによって
その表面に反磁性電流を生じる（マイスナー効果）。個
々の粒子は、異方性を有しており、パイプｌに充填され
た時点では配向操作がなされておらず、各々の異方性は
バラバラな方向をむいているために、パイプ１を臨界温
度以下に冷却するとともに、パイプ１の長手方向に直交
する方向に直流磁界を作用させても粒子表面に反磁性電
流が流れるものと流れないものを生じる。しかし、粒子
表面に反磁性電流の発生した粒子があると、その表面に
発生した反磁性電流が、その粒子に接触している反磁性
電流を発生しない粒子に作用して、その粒子に反磁性電
流が発生するように粒子の向きを変化させる。このよう
な反磁性電流の作用によって、粉末２の全ての粒子は、
その異方性を一定方向に揃えて配向されることになる。
なお、この配向処理を行なう際には、パイプ１に細かな
振動を与えておくのが望ましい。パイプｌに振動を与え
ることによって、粉末２の粒子が動きやすくなり、配向
処理の効率を向上させることができる。また、臨界温度
が液体窒素温度以上の超電導材料を使用する場合には、
パイプ１を冷却する方法として、例えばパイプｌを液体
窒素中に入れるなどの比較的簡略な冷却方法を用いるこ
とができる。
振動を与えておくのが望ましい。パイプｌに振動を与え
ることによって、粉末２の粒子が動きやすくなり、配向
処理の効率を向上させることができる。また、臨界温度
が液体窒素温度以上の超電導材料を使用する場合には、
パイプ１を冷却する方法として、例えばパイプｌを液体
窒素中に入れるなどの比較的簡略な冷却方法を用いるこ
とができる。
次に、上記パイプ１に熱処理を施し、パイプｌ内の粉末
２を焼結させて超電導導体を形成する。
２を焼結させて超電導導体を形成する。
この熱処理条件は、使用する超電導材料の種類によって
適宜設定されるが、例えばＡ −Ｂ −Ｃｕ−０系の超
電導材料としてＹ −Ｂ ａ−Ｃｕ−０系超電導材料を
使用する場合には、５００〜１１００℃で１〜３０時間
程度の加熱が好適である。
適宜設定されるが、例えばＡ −Ｂ −Ｃｕ−０系の超
電導材料としてＹ −Ｂ ａ−Ｃｕ−０系超電導材料を
使用する場合には、５００〜１１００℃で１〜３０時間
程度の加熱が好適である。
以上の操作によって、粉末２を一定方向に配向させた状
態で焼結された超電導導体を備えてなる超電導線が作成
される。
態で焼結された超電導導体を備えてなる超電導線が作成
される。
この例による超電導線の製造方法は、弱磁性体材料で作
られたペイプ１内にＡ −Ｂ −Ｃｕ−０系超電導材料
の粉末２を充填し、次いでこのパイプｌを粉末２の臨界
温度以下に冷却するとともに、ｌ＜イブｌの長手方向と
直交する方向に直流磁界を作用させるので、マイスナー
効果によって粉末２を、パイプ１の長手方向に電流密度
を多くとれるように配向することができ、超電導線の臨
界電流を向上させることができる。
られたペイプ１内にＡ −Ｂ −Ｃｕ−０系超電導材料
の粉末２を充填し、次いでこのパイプｌを粉末２の臨界
温度以下に冷却するとともに、ｌ＜イブｌの長手方向と
直交する方向に直流磁界を作用させるので、マイスナー
効果によって粉末２を、パイプ１の長手方向に電流密度
を多くとれるように配向することができ、超電導線の臨
界電流を向上させることができる。
なお、この例による超電導線の製造において、縮径加工
を施す場合には、パイプ１内に粉末２を充填した後のい
ずれかの工程中または工程の前後に縮径加工を施せば良
い。
を施す場合には、パイプ１内に粉末２を充填した後のい
ずれかの工程中または工程の前後に縮径加工を施せば良
い。
「製造例」
Ｙ ：Ｂａ：Ｃｕ＝ １ ：２ ：３となるように、Ｙ
２０ ｓとＢａＣＯ３とＣｕＯの各粉末を混合し、混
合粉末とした。この混合粉末を７００℃で３〜５時間、
酸素気流中で加熱し、更に８００°Ｃで２０時間加熱し
て、超電導性を有するＹ −Ｂ ａ−Ｃｕ−０系超電導
材料の粉末を生成した。この粉末を外径１０ｍｍ。
２０ ｓとＢａＣＯ３とＣｕＯの各粉末を混合し、混
合粉末とした。この混合粉末を７００℃で３〜５時間、
酸素気流中で加熱し、更に８００°Ｃで２０時間加熱し
て、超電導性を有するＹ −Ｂ ａ−Ｃｕ−０系超電導
材料の粉末を生成した。この粉末を外径１０ｍｍ。
肉厚１ｍｍの銅製のパイプに充填し、全体に１０Ｋｇ／
ｃｍ２以下の圧力を加えて弱い圧縮加工を施した。
ｃｍ２以下の圧力を加えて弱い圧縮加工を施した。
次に、このパイプを液体窒素中に入れるとともに、パイ
プを０．５テスラの直流磁界中に置いて粉末の配向処理
を行なった。このときの磁力の作用力向は、第１図に示
すものと同様に、パイプの長手方向と直交する方向に設
定した。また、この配向処理においては、パイプに加振
器で細かな振動を与えた。次に、粉末の配向処理を終え
たパイプに８００°０１２０時間の熱処理を施し、パイ
プ内の粉末を焼結して超電導導体を形成した。以上の操
作によってＹ −Ｂ ａ−Ｃｕ−０系超電導材料からな
る゛超電導導体を銅のパイプで被覆した構成の超電導線
を得た。
プを０．５テスラの直流磁界中に置いて粉末の配向処理
を行なった。このときの磁力の作用力向は、第１図に示
すものと同様に、パイプの長手方向と直交する方向に設
定した。また、この配向処理においては、パイプに加振
器で細かな振動を与えた。次に、粉末の配向処理を終え
たパイプに８００°０１２０時間の熱処理を施し、パイ
プ内の粉末を焼結して超電導導体を形成した。以上の操
作によってＹ −Ｂ ａ−Ｃｕ−０系超電導材料からな
る゛超電導導体を銅のパイプで被覆した構成の超電導線
を得た。
この超電導線の抵抗がゼロとなる臨界温度を測定したと
ころ９２にの優秀な値を示すとともに、液体窒素温度に
おいて臨界電流として、１０００Ａ／ｃｍ’を示した。
ころ９２にの優秀な値を示すとともに、液体窒素温度に
おいて臨界電流として、１０００Ａ／ｃｍ’を示した。
なお、前記工程において、配向処理を行なわずに製造し
た超電導線にあっては、臨界電流として１００ Ａ／
ｃｍ２を示した。
た超電導線にあっては、臨界電流として１００ Ａ／
ｃｍ２を示した。
「発明の効果」
以上説明したように、この発明による超電導線の製造方
法では、弱磁性体材料あるいは非磁性体材料で作られた
パイプ内に酸化物系超電導材料の粉末を充填した後、こ
のパイプを酸化物系超電導材料の臨界温度以下に冷却す
るとともに、直流磁界中に置いて磁力を作用させるので
、マイスナー効果によって粉末を、パイプの長手方向に
電流密度を多くとれる方向に配向することができ、超電
導線の臨界電流を向上させることができる。
法では、弱磁性体材料あるいは非磁性体材料で作られた
パイプ内に酸化物系超電導材料の粉末を充填した後、こ
のパイプを酸化物系超電導材料の臨界温度以下に冷却す
るとともに、直流磁界中に置いて磁力を作用させるので
、マイスナー効果によって粉末を、パイプの長手方向に
電流密度を多くとれる方向に配向することができ、超電
導線の臨界電流を向上させることができる。
第１図はこの発明による超電導線の製造方法の１例を説
明するためのもので、粉末を充填したパイプに配向処理
を施している状態を示す概略斜視図である。 １・・・パイプ、２・・・粉末。
明するためのもので、粉末を充填したパイプに配向処理
を施している状態を示す概略斜視図である。 １・・・パイプ、２・・・粉末。
Claims (2)
- （１）酸化物系超電導材料からなる超電導導体を備えて
なる超電導線の製造方法であって、銅、銀などの弱磁性
体材料または非磁性体材料からなるパイプ内に酸化物系
超電導材料の粉末を充填し、次いでこのパイプを酸化物
系超電導材料の臨界温度以下に冷却するとともに、上記
パイプを磁界中に置いて上記粉末を配向させる配向処理
を施し、次いで熱処理を施すことを特徴とする超電導線
の製造方法。 - （２）上記配向処理時に上記パイプに振動を与えること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超電導線の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62140790A JPS63304528A (ja) | 1987-06-05 | 1987-06-05 | 超電導線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62140790A JPS63304528A (ja) | 1987-06-05 | 1987-06-05 | 超電導線の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63304528A true JPS63304528A (ja) | 1988-12-12 |
Family
ID=15276803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62140790A Pending JPS63304528A (ja) | 1987-06-05 | 1987-06-05 | 超電導線の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63304528A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02207416A (ja) * | 1989-02-04 | 1990-08-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 酸化物超電導線材およびその製造方法 |
-
1987
- 1987-06-05 JP JP62140790A patent/JPS63304528A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02207416A (ja) * | 1989-02-04 | 1990-08-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 酸化物超電導線材およびその製造方法 |
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