JP2000357423A - セラミックスシート - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
の融着を防止することができるセラミックスシートを提
供する。 【解決手段】 粒径φ0.1〜10μmの粒状のZrO
2粉末35〜65wt%と、外径φ1〜10μmでかつ
長さ100〜200μmの繊維状のAl2O3粉末の5〜
20wt%を混合し、この混合物にセルロース系有機バ
インダーの30〜45wt%を加えて、厚さ10〜30
0μmに加工してセラミックスシートを作成する。テー
プ状線材の層間にこのセラミックスシートを配置し、パ
ンケーキ状に巻回してコイルを形成した後、熱処理を施
してテープ状超電導線を製造する。
Description
に係り、詳しくは高温で熱処理が施される金属または合
金の線間、層間に配置される融着防止性、電気的絶縁
性、拡散遮蔽性および形状保持性に優れ、特に酸化物超
電導ケーブルや酸化物超電導コイルに好適するセラミッ
クスシートに関する。
ス法によるものが一般的に知られており、これは銀また
は銀基合金マトリッス中に多数本の酸化物超電導フィメ
ントを配置したものである。
リックス中に焼成により超電導酸化物を形成する物質を
フィラメント状に配置し、次いで所望形状に成型加工し
た後、焼成することにより製造され、この熱処理は高温
で長時間施される。
クス製の巻枠にソレノイド状に巻きつけて熱処理炉中に
収容して行われている。
化に伴って熱処理炉も大型化する必要があり、製造コス
トが上昇する上、熱処理炉内の温度の不均一等により超
電導特性の低下を招くことになる。
同心円状(いわゆるパンケーキ状)に巻回して熱処理を
施すことが行われている。
処理を施す場合、隣接する線材間が融着し、超電導線と
しての使用が不可能になる。
間に耐熱性のスペーサーを配置する必要がある。このよ
うなスペーサーとして耐熱紙が挙げられるが、この耐熱
紙はAl2O3とSiO2を主成分とするものであり、こ
れらの構成元素と酸化物超電導体を構成する元素との反
応性が高いため、酸化物超電導体中から構成元素の拡散
が起こり反応するため、線材表面に不純物が生成してそ
の外観を著しく損なうだけでなく、酸化物超電導フィラ
メント中に不純物が生成し、超電導特性の低下をもたら
すという問題がある。
導体の構成元素と反応性の小さいMgO等のセラミック
スのペーストを直接線材間に塗布する方法も行われてい
るが、この場合、熱処理後に硬化したペーストを線材表
面から除去することが極めて困難であるため、端末処理
等に著しい不具合を生ずるという問題がある。
解決するためになされたもので、酸化物超電導体と高温
で非反応性のセラミックスシートを提供することをその
目的とする。
性および形状保持性に優れたセラミックスシートを提供
することをその目的とする。
で長時間の焼成のための熱処理時に、線材間、層間また
は他の金属との間に配置してその融着を防止し、かつハ
ンドリングに耐える強度を有するとともに、機械による
巻線作業が可能なセラミックスシートを提供することを
その目的とする。
対して粒状のZrO2粉末を用いることが極めて有効で
あるとの知見を得たことによりなされたものである。
めに、本発明の請求項1のセラミックスシートは、酸化
物超電導体と高温で非反応性の粉末と有機バインダーを
含むシートであって、この酸化物超電導体と高温で非反
応性の粉末として、粒状のZrO2粉末を主成分とし、
これに繊維状の酸化物粉末を混合した混合物を用いるよ
うにしたものである。
明の請求項2のセラミックスシートは、酸化物超電導体
と高温で非反応性の粉末と有機バインダーを含むセラミ
ックスシートであって、このシートを、粒状のZrO2
粉末35〜65wt%と繊維状の酸化物粉末5〜20w
t%の混合物および有機バインダー30〜45wt%に
より形成したものである。
は、47〜63wt%の範囲とすることにより、特に良
好な結果を得ることができる。
用いたのは、ZrO2が、特にBi系の超電導体構成元
素(Bi、St、Ca、Cu)との反応性が小さく、Z
rO2粉末を主成分としたセラミックスシートで焼成し
た場合に、超電導体を構成する元素の拡散を著しく小さ
くすることができるとの理由による。Agシース線材の
焼成時には、シース材のAg、Ag−Mg合金またはA
g−Mg−Sb合金等を、超電導体を構成する元素が拡
散する現象が起こる。Bi系の超電導体構成元素のうち
最も拡散し易いCuで比較すると、粒状のZrO2粉末
を主成分としたセラミックスシートは、MgO粉末を主
成分としたセラミックスシートに比較してCuの拡散量
を1/5程度に小さくすることができる。
粉末の配合量を上記のように限定したのは以下の理由に
よる。
であると、超電導体と高温で非反応性の粉末の量が少な
くなり、繊維状の酸化物粉末と超電導体とが反応して超
電導特性の低下を招く虞があり、また粒状の酸化物粉末
が65wt%を越えると、有機バインダーへの分散が低
下してシートの機械的特性が低下する上、繊維状の酸化
物粉末の量が少なくなってブリッジ効果が小さくなり、
熱処理後に脱落してしまいスペーサーとしての役目を果
さなくなる。
未満であるとブリッジ効果が小さくなり、20wt%を
越えると超電導体との反応が生じ易くなる上、例えば、
市販の繊維状のAl2O3には微量のSiOが含まれてい
るため、配合量が多くなると線材表面への繊維の付着が
生じ、その除去が困難となるためである。
ルロース系有機バインダーを用いることができ、これは
粒状および繊維状の酸化物粉末をシート状に加工するた
めに加えられ、その配合量は30〜45wt%の範囲が
好ましい。有機バインダーの量が30wt%未満である
と、引張り強さが低下して機械による巻線作業が不可能
となり、45wt%を越えると、熱処理時に過剰な有機
バインダーのガスが発生して低酸素雰囲気となり、また
超電導体内に炭素が侵入して超電導特性が低下するとと
もに、熱処理後に粉末の脱落が生じ易くなる。
粒径φ0.1〜10μmであることが好ましい。
0μmでかつ長さ50〜300μm、特に100〜20
0μmのAl2O3を用いることが好ましい。
0μmの範囲が適当である。
て説明する。 (イ)粒径φ0.1〜10μmのZrO2からなる粒状
の酸化物粉末の35〜65wt%と、(ロ)外径φ1〜
10μmでかつ長さ100〜200μmのAl2O3等か
らなる繊維状の酸化物粉末の5〜20wt%を混合し、
この混合物に(ハ)セルロース系有機バインダーの35
〜45wt%を加えて、厚さ10〜300μmに加工し
てセラミックスシートを作成する。
とができ、テープ状に加工することも容易であり、ハン
ドリングおよび機械による巻き取り作業に耐えるだけの
十分な強度を有する。
(約850℃)でも分解や消失せずに線間に止まること
で線間の融着を防止し、いわゆる線材の離型の役目を果
たす。
のZrO2粉末の欠落防止のために混合される。融着防
止のためにはZrO2粉末が線間に止まることが必要で
あるが、有機バインダーが分解した後はZrO2粉末自
体には形状保持能力がないため、繊維状の酸化物粉末で
ZrO2粉末の欠落を防止する。
線材間の融着を防止するためのスペーサーとして使用し
た場合、熱処理時の線材の伸縮に対応してその形状を保
持する。即ち、熱処理時に起こる線材の伸縮に対応して
その形状を保持するAl2O3等の酸化物長繊維で形成さ
れるネットワークの中に、高温で超電導体と非反応性の
粒状のZrO2粉末が充填されるため、熱処理時に超電
導体と反応せず超電導体の構成元素の欠乏や線材表面に
不純物が付着することが防止できる。
て説明する。
mでかつ長さ100〜200μmの範囲の繊維状のAl
2O3粉末およびセルロース系有機バインダーを表1に示
す配合比で配合して、厚さ0.2mm、幅4mmのセラ
ミックスシートを作成した。
マトリックス中に、Bi(2223)超電導体の構成元
素からなるフィラメントの61本を配置したテープ状線
材を作成し、このテープ状線材の層間に上記のセラミッ
クスシートを配置してパンケーキ状に600回巻いてコ
イルを形成した。
を、酸素濃度7%以上の酸化性雰囲気中で840℃×1
00時間施してテープ状超電導線を製造した。
び超電導線の臨界電流密度を測定した結果を表1に同時
に示した。
のMgO粉末、実施例と同一の繊維状のAl2O3粉末お
よびセルロース系有機バインダーを表2に示す配合比で
配合して、厚さ0.2mm、幅4mmのセラミックスシ
ートを作成した。
成し、このコイルに実施例と同様の方法により酸化物超
電導体生成の熱処理を施してテープ状超電導線を製造し
た。
び超電導線の臨界電流密度を測定した結果を表2に同時
に示した。
セラミックスシートは、形状保持性があるため、線材間
等の融着を防止することができる。また、超電導体と非
反応性であるため、熱処理時に線材間に配置して超電導
体の構成元素の欠乏を防止することができ、超電導特性
およびその均一性を向上させることができる。また、こ
の際の超電導線表面の不純物の付着も防止できる。
に線材間、層間または他の金属との間に配置するスペー
サー、ワインド・アンド・リアクト法で超電導体コイル
製造する際の絶縁紙、または他の金属との間に配置して
熱処理を施す際の拡散障壁として使用することに適す
る。
Claims (7)
- 【請求項1】酸化物超電導体と高温で非反応性の粉末と
有機バインダーを含むセラミックスシートであって、前
記粉末は粒状のZrO2粉末を主成分とし、これに繊維
状の酸化物粉末を混合した混合物よりなることを特徴と
するセラミックスシート。 - 【請求項2】酸化物超電導体と高温で非反応性の粉末と
有機バインダーを含むセラミックスシートであって、前
記シートは、粒状のZrO2粉末35〜65wt%と繊
維状の酸化物粉末5〜20wt%の混合物および有機バ
インダー30〜45wt%からなることを特徴とするセ
ラミックスシート。 - 【請求項3】粒状のZrO2粉末は、47〜63wt%
であることを特徴とする請求項2記載のセラミックスシ
ート。 - 【請求項4】粒状のZrO2粉末は、粒径φ0.1〜1
0μmであることを特徴とする請求項2または3記載の
セラミックスシート。 - 【請求項5】繊維状の酸化物粉末は外径φ1〜10μm
でかつ長さ50〜300μmのAl 2O3からなることを
ことを特徴とする請求項2記載のセラミックスシート。 - 【請求項6】Al2O3粉末は、長さ100〜200μm
であることをことを特徴とする請求項5項記載のセラミ
ックスシート。 - 【請求項7】シートの厚さは、10〜300μmである
ことをことを特徴とする請求項1乃至6いずれか1項記
載のセラミックスシート。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11166224A JP2000357423A (ja) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | セラミックスシート |
Applications Claiming Priority (1)
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JP11166224A JP2000357423A (ja) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | セラミックスシート |
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JP2000357423A true JP2000357423A (ja) | 2000-12-26 |
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000357423A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003023872A1 (en) * | 2001-09-10 | 2003-03-20 | Industrial Research Limited | Parting agents for metal-clad high-temperature superconductor wires and tapes |
-
1999
- 1999-06-14 JP JP11166224A patent/JP2000357423A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003023872A1 (en) * | 2001-09-10 | 2003-03-20 | Industrial Research Limited | Parting agents for metal-clad high-temperature superconductor wires and tapes |
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