JP2001351444A - 酸化物超電導体及びその製造方法 - Google Patents
酸化物超電導体及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】酸化物超電導層の超電導特性が低下することな
く維持され、さらに応力や歪みに起因する機械的強度特
性が改善され、これによって実用性を大幅に向上させる
ことができる酸化物超電導体及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】酸化物超電層１と、該酸化物超電導層１の
外周面を一体的に被覆する金属系外周被覆層２とを具備
したものであって、前記金属系外周被覆層２は少なくと
も最外層２ｏと最内層２ｉである拡散保護層からなり、
該拡散保護層はAg,Au,Pd,Ptから選ばれた少なくとも１
種の金属、Ag,Au,Pd,Ptの各々の合金、またはAg,Au,Pd,
Ptを主体とする合金で形成し、最外層２ｏはステンレス
鋼、ハステロイ、インコロイ、モネルメタルなどのFe、
Ni系合金、あるいはCu系合金，もしくはTi，Ta，Nb系合
金で形成した酸化物超電導体。
く維持され、さらに応力や歪みに起因する機械的強度特
性が改善され、これによって実用性を大幅に向上させる
ことができる酸化物超電導体及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】酸化物超電層１と、該酸化物超電導層１の
外周面を一体的に被覆する金属系外周被覆層２とを具備
したものであって、前記金属系外周被覆層２は少なくと
も最外層２ｏと最内層２ｉである拡散保護層からなり、
該拡散保護層はAg,Au,Pd,Ptから選ばれた少なくとも１
種の金属、Ag,Au,Pd,Ptの各々の合金、またはAg,Au,Pd,
Ptを主体とする合金で形成し、最外層２ｏはステンレス
鋼、ハステロイ、インコロイ、モネルメタルなどのFe、
Ni系合金、あるいはCu系合金，もしくはTi，Ta，Nb系合
金で形成した酸化物超電導体。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化物超電導体及
びその製造方法に関する。
びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】酸化物超電導体としては、Bi系、Y（S
m、Nd）系が現在、線材化可能な材料として開発、研究
が進められている。特にBi系は銀をシース材として使っ
て、1-2kmの線材化が可能になっている。
m、Nd）系が現在、線材化可能な材料として開発、研究
が進められている。特にBi系は銀をシース材として使っ
て、1-2kmの線材化が可能になっている。
【０００３】これは、具体的にはシース材である銀のパ
イプの中に、上記酸化物超電導体の粉末を充填し、線引
き、圧延などの金属加工により細線化し、その後、熱処
理して、所望の超電導特性を得る方法である。
イプの中に、上記酸化物超電導体の粉末を充填し、線引
き、圧延などの金属加工により細線化し、その後、熱処
理して、所望の超電導特性を得る方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法は銀をシース材として用いるために、実用機器への適
用を検討した場合には、超電導コイル、機器の材料とし
ては、応力や歪みに起因する機械的特性が悪く、貴金属
であることから経済性の面でも不利で実用性も悪い。
法は銀をシース材として用いるために、実用機器への適
用を検討した場合には、超電導コイル、機器の材料とし
ては、応力や歪みに起因する機械的特性が悪く、貴金属
であることから経済性の面でも不利で実用性も悪い。
【０００５】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、酸化物超電導層の超電導特性が低下す
ることなく維持され、さらに応力や歪みに起因する機械
的強度特性が改善され、これによって実用性を大幅に向
上させることができる酸化物超電導体及びその製造方法
を提供することを目的としている。
なされたもので、酸化物超電導層の超電導特性が低下す
ることなく維持され、さらに応力や歪みに起因する機械
的強度特性が改善され、これによって実用性を大幅に向
上させることができる酸化物超電導体及びその製造方法
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】前記目的を達成するた
め、請求項１に対応する発明は、酸化物超電導層と、該
酸化物超電導層の外周面を一体的に被覆する金属系外周
被覆層とを具備したものであって、前記金属系外周被覆
層はステンレス鋼、ハステロイ、インコロイ、モネルメ
タルなどのFe、Ni系合金、あるいはCu系合金，もしくは
Ti，Ta，Nb系合金のいずれかで形成したことを特徴とす
る酸化物超電導体である。
め、請求項１に対応する発明は、酸化物超電導層と、該
酸化物超電導層の外周面を一体的に被覆する金属系外周
被覆層とを具備したものであって、前記金属系外周被覆
層はステンレス鋼、ハステロイ、インコロイ、モネルメ
タルなどのFe、Ni系合金、あるいはCu系合金，もしくは
Ti，Ta，Nb系合金のいずれかで形成したことを特徴とす
る酸化物超電導体である。
【０００７】前記目的を達成するため、請求項２に対応
する発明は、酸化物超電層と、該酸化物超電導層の外周
面を一体的に被覆する金属系外周被覆層とを具備したも
のであって、前記金属系外周被覆層は少なくとも最外層
と最内層である拡散保護層からなり、該拡散保護層はA
g,Au,Pd,Ptから選ばれた少なくとも１種の金属、Ag,Au,
Pd,Ptの各々の合金、またはAg,Au,Pd,Ptを主体とする合
金で形成し、前記最外層はステンレス鋼、ハステロイ、
インコロイ、モネルメタルなどのFe、Ni系合金、あるい
はCu系合金，もしくはTi，Ta，Nb系合金で形成したこと
を特徴とする酸化物超電導体である。
する発明は、酸化物超電層と、該酸化物超電導層の外周
面を一体的に被覆する金属系外周被覆層とを具備したも
のであって、前記金属系外周被覆層は少なくとも最外層
と最内層である拡散保護層からなり、該拡散保護層はA
g,Au,Pd,Ptから選ばれた少なくとも１種の金属、Ag,Au,
Pd,Ptの各々の合金、またはAg,Au,Pd,Ptを主体とする合
金で形成し、前記最外層はステンレス鋼、ハステロイ、
インコロイ、モネルメタルなどのFe、Ni系合金、あるい
はCu系合金，もしくはTi，Ta，Nb系合金で形成したこと
を特徴とする酸化物超電導体である。
【０００８】前記目的を達成するため、請求項３に対応
する発明は、次のように構成したものである。すなわ
ち、前記酸化物超電層は、Bi2212系、Bi2223系、Y系、N
d系、Sm系の銅を含む材料のいずれかで形成したことを
特徴とする請求項１又は請求項２に記載の酸化物超電導
体である。
する発明は、次のように構成したものである。すなわ
ち、前記酸化物超電層は、Bi2212系、Bi2223系、Y系、N
d系、Sm系の銅を含む材料のいずれかで形成したことを
特徴とする請求項１又は請求項２に記載の酸化物超電導
体である。
【０００９】前記目的を達成するため、請求項４に対応
する発明は、次のように構成したものである。すなわ
ち、前記酸化物超電層は、金属製管に酸化物超電導原料
粉末を充填したものであって、該酸化物超電導原料粉末
中にAgO、Ag2Oの銀系酸化物を入れたことを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載の酸化物超電導体である。
する発明は、次のように構成したものである。すなわ
ち、前記酸化物超電層は、金属製管に酸化物超電導原料
粉末を充填したものであって、該酸化物超電導原料粉末
中にAgO、Ag2Oの銀系酸化物を入れたことを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載の酸化物超電導体である。
【００１０】前記目的を達成するため、請求項５に対応
する発明は、次のように構成したものである。すなわ
ち、請求項２の前記最内層である拡散保護層の厚さを1-
100μｍに形成したことを特徴とする酸化物超電導体で
ある。
する発明は、次のように構成したものである。すなわ
ち、請求項２の前記最内層である拡散保護層の厚さを1-
100μｍに形成したことを特徴とする酸化物超電導体で
ある。
【００１１】前記目的を達成するため、請求項６に対応
する発明は、次のように構成したものである。すなわ
ち、請求項２に記載の酸化物超電導層、前記拡散保護
層、前記最外層の体積比率を、それぞれ10-70%、10-30
%、10-50%としたことを特徴とする酸化物超電導体であ
る。
する発明は、次のように構成したものである。すなわ
ち、請求項２に記載の酸化物超電導層、前記拡散保護
層、前記最外層の体積比率を、それぞれ10-70%、10-30
%、10-50%としたことを特徴とする酸化物超電導体であ
る。
【００１２】前記目的を達成するため、請求項７に対応
する発明は、次のように構成したものである。すなわ
ち、請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の酸化
物超電導体の外形を矩形でかつ線材としたことを特徴と
する酸化物超電導体である。
する発明は、次のように構成したものである。すなわ
ち、請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の酸化
物超電導体の外形を矩形でかつ線材としたことを特徴と
する酸化物超電導体である。
【００１３】前記目的を達成するため、請求項８に対応
する発明は、酸化物超電層と該酸化物超電層を内包し、
最内層である拡散保護層とからなる金属複合体部材を作
製する第１の工程と、ステンレス鋼、ハステロイ、イン
コロイ、モネルメタルなどのFe、Ni系合金、あるいはCu
系合金，もしくはTi，Ta，Nb系合金のいずれかにより、
前記金属複合体部材の拡散保護層の外周面を被覆して最
外層を形成し、該金属複合体部材の最外層の外径寸法を
所定値に減面加工する第２の工程と、前記減面加工され
た部材に、温度が７５０〜８９０℃で１０〜２００時間
の熱処理を施す第３の工程とを具備したことを特徴とす
る酸化物超電導体の製造方法である。
する発明は、酸化物超電層と該酸化物超電層を内包し、
最内層である拡散保護層とからなる金属複合体部材を作
製する第１の工程と、ステンレス鋼、ハステロイ、イン
コロイ、モネルメタルなどのFe、Ni系合金、あるいはCu
系合金，もしくはTi，Ta，Nb系合金のいずれかにより、
前記金属複合体部材の拡散保護層の外周面を被覆して最
外層を形成し、該金属複合体部材の最外層の外径寸法を
所定値に減面加工する第２の工程と、前記減面加工され
た部材に、温度が７５０〜８９０℃で１０〜２００時間
の熱処理を施す第３の工程とを具備したことを特徴とす
る酸化物超電導体の製造方法である。
【００１４】前記目的を達成するため、請求項９に対応
する発明は、次のようにしたものである。すなわち、請
求項８に記載の酸化物超電層は、Bi2212系、Bi2223系、
Y系、Nd系、Sm系の銅を含む材料のいずれかで形成した
ことを特徴とする酸化物超電導体の製造方法である。
する発明は、次のようにしたものである。すなわち、請
求項８に記載の酸化物超電層は、Bi2212系、Bi2223系、
Y系、Nd系、Sm系の銅を含む材料のいずれかで形成した
ことを特徴とする酸化物超電導体の製造方法である。
【００１５】前記目的を達成するため、請求項１０に対
応する発明は、次のようにしたものである。すなわち、
請求項８に記載の酸化物超電層は、金属製管に酸化物原
料粉末を充填したものであって、該酸化物原料粉末中に
AgO、Ag2Oの銀系酸化物を入れたことを特徴とする酸化
物超電導体の製造方法である。
応する発明は、次のようにしたものである。すなわち、
請求項８に記載の酸化物超電層は、金属製管に酸化物原
料粉末を充填したものであって、該酸化物原料粉末中に
AgO、Ag2Oの銀系酸化物を入れたことを特徴とする酸化
物超電導体の製造方法である。
【００１６】前記目的を達成するため、請求項１１に対
応する発明は、次のようにしたものである。すなわち、
請求項８に記載の最内層である拡散保護層の厚さを1-10
0μｍとなるように形成したことを特徴とする酸化物超
電導体の製造方法である。
応する発明は、次のようにしたものである。すなわち、
請求項８に記載の最内層である拡散保護層の厚さを1-10
0μｍとなるように形成したことを特徴とする酸化物超
電導体の製造方法である。
【００１７】前記目的を達成するため、請求項１２に対
応する発明は、次のようにしたものである。すなわち、
請求項８に記載の酸化物超電導層、拡散保護層、最外層
の体積比率が、それぞれ10-70%、10-30%、10-50%となる
ように形成したことを特徴とする酸化物超電導体の製造
方法である。
応する発明は、次のようにしたものである。すなわち、
請求項８に記載の酸化物超電導層、拡散保護層、最外層
の体積比率が、それぞれ10-70%、10-30%、10-50%となる
ように形成したことを特徴とする酸化物超電導体の製造
方法である。
【００１８】前記目的を達成するため、請求項１３に対
応する発明は、次のようにしたものである。すなわち、
請求項８に記載の酸化物超電導体の外形が矩形でかつ線
材となるように形成したことを特徴とする酸化物超電導
体の製造方法である。
応する発明は、次のようにしたものである。すなわち、
請求項８に記載の酸化物超電導体の外形が矩形でかつ線
材となるように形成したことを特徴とする酸化物超電導
体の製造方法である。
【００１９】請求項１乃至請求項１３のいずれか一つに
記載の発明によれば、 本発明によれば、銀シースで覆
うことでまず、酸化物超電導体が最外周部金属と反応す
ることを防ぎ、さらに最外周の金属を設けることで、強
度、コストも大幅に向上させることができる。
記載の発明によれば、 本発明によれば、銀シースで覆
うことでまず、酸化物超電導体が最外周部金属と反応す
ることを防ぎ、さらに最外周の金属を設けることで、強
度、コストも大幅に向上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。
施形態を説明する。
【００２１】図１は、本発明に係る酸化物超電導体の第
１の実施形態を説明するための断面図である。これは酸
化物超電導層１と、該酸化物超電導層１の外周面を一体
的に被覆する金属系外周被覆層２とを具備したものであ
って、金属系外周被覆層２はステンレス鋼、ハステロ
イ、インコロイ、モネルメタルなどのFe、Ni系合金、あ
るいはCu系合金，もしくはTi，Ta，Nb系合金のいずれか
で形成するか、またはした酸化物超電導体である。
１の実施形態を説明するための断面図である。これは酸
化物超電導層１と、該酸化物超電導層１の外周面を一体
的に被覆する金属系外周被覆層２とを具備したものであ
って、金属系外周被覆層２はステンレス鋼、ハステロ
イ、インコロイ、モネルメタルなどのFe、Ni系合金、あ
るいはCu系合金，もしくはTi，Ta，Nb系合金のいずれか
で形成するか、またはした酸化物超電導体である。
【００２２】酸化物超電導層１は、Bi2212系、Bi2223
系、Y系、Nd系、Sm系の銅を含む材料のいずれかで形成
したものである。
系、Y系、Nd系、Sm系の銅を含む材料のいずれかで形成
したものである。
【００２３】以上述べた第１の実施形態によれば、従来
使用していた銀シースの代わりに、前述のようにステン
レス鋼等を使用したので、酸化物超電導層１の超電導特
性が低下することなく維持され、さらに応力や歪みに起
因する機械的強度特性が改善され、これによって実用性
を大幅に向上させることができる。ステンレス鋼等は、
銀に比べて安価であることから、本発明の酸化物超電導
体を使用する製品も安価なものとすることが可能とな
る。
使用していた銀シースの代わりに、前述のようにステン
レス鋼等を使用したので、酸化物超電導層１の超電導特
性が低下することなく維持され、さらに応力や歪みに起
因する機械的強度特性が改善され、これによって実用性
を大幅に向上させることができる。ステンレス鋼等は、
銀に比べて安価であることから、本発明の酸化物超電導
体を使用する製品も安価なものとすることが可能とな
る。
【００２４】第１の実施形態の酸化物超電層１は、前述
した材料の代りに、金属製管に酸化物超電導原料粉末を
充填したものであって、該酸化物超電導原料粉末中にAg
O、Ag2Oの銀系酸化物を入れたものを使用してもよい。
した材料の代りに、金属製管に酸化物超電導原料粉末を
充填したものであって、該酸化物超電導原料粉末中にAg
O、Ag2Oの銀系酸化物を入れたものを使用してもよい。
【００２５】図２は、本発明に係る酸化物超電導体の第
２の実施形態を説明するための断面図である。これは酸
化物超電層１と、該酸化物超電導層１の外周面を一体的
に被覆する金属系外周被覆層２とを具備したものであっ
て、前記金属系外周被覆層２は少なくとも最外層２ｏと
最内層２ｉである拡散保護層からなり、該拡散保護層２
ｉはAg,Au,Pd,Ptから選ばれた少なくとも１種の金属、A
g,Au,Pd,Ptの各々の合金、またはAg,Au,Pd,Ptを主体と
する合金で形成し、最外層２ｏはステンレス鋼、ハステ
ロイ、インコロイ、モネルメタルなどのFe、Ni系合金、
あるいはCu系合金、もしくはTi，Ta，Nb系合金で形成し
た例の酸化物超電導体である。
２の実施形態を説明するための断面図である。これは酸
化物超電層１と、該酸化物超電導層１の外周面を一体的
に被覆する金属系外周被覆層２とを具備したものであっ
て、前記金属系外周被覆層２は少なくとも最外層２ｏと
最内層２ｉである拡散保護層からなり、該拡散保護層２
ｉはAg,Au,Pd,Ptから選ばれた少なくとも１種の金属、A
g,Au,Pd,Ptの各々の合金、またはAg,Au,Pd,Ptを主体と
する合金で形成し、最外層２ｏはステンレス鋼、ハステ
ロイ、インコロイ、モネルメタルなどのFe、Ni系合金、
あるいはCu系合金、もしくはTi，Ta，Nb系合金で形成し
た例の酸化物超電導体である。
【００２６】このように構成することにより、酸化物超
電導層の超電導特性が低下することなく維持され、さら
に応力や歪みに起因する機械的強度特性が改善され、こ
れによって実用性を大幅に向上させることができる。こ
の作用効果は、特に、酸化物超電導層を被覆する最内層
および該最内層を被覆する最外層の厚み、体積比を調整
したり、また熱処理条件を調整することで有用な超電導
特性を得ることができる。
電導層の超電導特性が低下することなく維持され、さら
に応力や歪みに起因する機械的強度特性が改善され、こ
れによって実用性を大幅に向上させることができる。こ
の作用効果は、特に、酸化物超電導層を被覆する最内層
および該最内層を被覆する最外層の厚み、体積比を調整
したり、また熱処理条件を調整することで有用な超電導
特性を得ることができる。
【００２７】図２の実施形態の場合、最内層２ｉである
拡散保護層の厚さを、1-100μｍとなるように形成する
ことにより、臨界電流密度Jc（A／cm2）が向上する。
拡散保護層の厚さを、1-100μｍとなるように形成する
ことにより、臨界電流密度Jc（A／cm2）が向上する。
【００２８】図３は、これを説明するための実験結果を
示すもので、縦軸は臨界電流密度Jc（A／cm2）を示し、
横軸は拡散保護層の厚さ（μｍ）を示している。図３の
実験条件は、温度が4Kで、磁束が0Tのときである。この
結果から明らかなように、拡散保護層の厚みが1μｍ以
上で臨界電流密度Jcの著しい向上が見られた。これは、
最外層のSUSの構成元素による超電導体の汚染がＡgから
なる拡散保護層により保護され、その効果が１μｍ以上
で顕著であったものと思われる。拡散保護層の厚さが１
μｍ未満では、酸素の拡散が起こり、また１００μｍ以
上では加工不安定性のため断線が起きた。このため、本
実施形態では最内層２ｉである拡散保護層の厚さを、1-
100μｍとすることは有意義なことである。
示すもので、縦軸は臨界電流密度Jc（A／cm2）を示し、
横軸は拡散保護層の厚さ（μｍ）を示している。図３の
実験条件は、温度が4Kで、磁束が0Tのときである。この
結果から明らかなように、拡散保護層の厚みが1μｍ以
上で臨界電流密度Jcの著しい向上が見られた。これは、
最外層のSUSの構成元素による超電導体の汚染がＡgから
なる拡散保護層により保護され、その効果が１μｍ以上
で顕著であったものと思われる。拡散保護層の厚さが１
μｍ未満では、酸素の拡散が起こり、また１００μｍ以
上では加工不安定性のため断線が起きた。このため、本
実施形態では最内層２ｉである拡散保護層の厚さを、1-
100μｍとすることは有意義なことである。
【００２９】以上述べた第２の実施形態によれば、酸化
物超電導層１の超電導特性が低下することなく維持さ
れ、さらに応力や歪みに起因する機械的強度特性が改善
され、これによって実用性を大幅に向上させることがで
きる酸化物超電導体を提供することができる。
物超電導層１の超電導特性が低下することなく維持さ
れ、さらに応力や歪みに起因する機械的強度特性が改善
され、これによって実用性を大幅に向上させることがで
きる酸化物超電導体を提供することができる。
【００３０】図２に示す酸化物超電導体は、次に述べる
第１〜第３の工程を含む製造方法により製造される。す
なわち、第１の工程は、酸化物超電層１と該酸化物超電
層１を内包し、最内層２ｉである拡散保護層とからなる
金属複合体部材を作製する。そして第２の工程は、ステ
ンレス鋼、ハステロイ、インコロイ、モネルメタルなど
のFe、Ni系合金、あるいはCu系合金，もしくはTi，Ta，
Nb系合金のいずれかにより、前記金属複合体部材の拡散
保護層の外周面を被覆して最外層２ｏを形成し、該金属
複合体部材の最外層の外径寸法を、スェージングマシー
ン等により所定値に減面加工する。第３の工程は、前記
減面加工された部材に、温度が７５０〜８９０℃で１０
〜２００時間の熱処理を施す。
第１〜第３の工程を含む製造方法により製造される。す
なわち、第１の工程は、酸化物超電層１と該酸化物超電
層１を内包し、最内層２ｉである拡散保護層とからなる
金属複合体部材を作製する。そして第２の工程は、ステ
ンレス鋼、ハステロイ、インコロイ、モネルメタルなど
のFe、Ni系合金、あるいはCu系合金，もしくはTi，Ta，
Nb系合金のいずれかにより、前記金属複合体部材の拡散
保護層の外周面を被覆して最外層２ｏを形成し、該金属
複合体部材の最外層の外径寸法を、スェージングマシー
ン等により所定値に減面加工する。第３の工程は、前記
減面加工された部材に、温度が７５０〜８９０℃で１０
〜２００時間の熱処理を施す。
【００３１】このような製造方法により製造された酸化
物超電導体は、温度が７５０〜８９０℃で１０〜２００
時間の熱処理を施す工程を含んでいるので、超電導特性
が低下するのを防止できる。図４はこれを説明するため
の実験結果を示す特性図である。図４（ａ）に示すよう
に、熱処理時間が１０〜２００時間の範囲内では、臨界
電流密度Jcの著しく向上するが、これ以外の熱処理時間
の場合には、臨界電流密度Jcが低下することがわかる。
又、図４（ｂ）に示すように、熱処理温度が７５０〜８
９０℃の範囲内では、臨界電流密度Jcが著しく向上する
が、これ以外の熱処理時間の場合には、臨界電流密度Jc
が低下することがわかる。
物超電導体は、温度が７５０〜８９０℃で１０〜２００
時間の熱処理を施す工程を含んでいるので、超電導特性
が低下するのを防止できる。図４はこれを説明するため
の実験結果を示す特性図である。図４（ａ）に示すよう
に、熱処理時間が１０〜２００時間の範囲内では、臨界
電流密度Jcの著しく向上するが、これ以外の熱処理時間
の場合には、臨界電流密度Jcが低下することがわかる。
又、図４（ｂ）に示すように、熱処理温度が７５０〜８
９０℃の範囲内では、臨界電流密度Jcが著しく向上する
が、これ以外の熱処理時間の場合には、臨界電流密度Jc
が低下することがわかる。
【００３２】ここで、図２の酸化物超電導層１、最内層
２ｉである拡散保護層、最外層２ｏの体積比率を、それ
ぞれ10-70%、10-30%、10-50%とすることで、応力や歪み
に起因する機械的強度特性が改善される。このことは、
実験結果から明らかであり、上記の体積比率の範囲外で
は、加工不安定性で断線が起こった。これは、最内層２
ｉである拡散保護層は銀合金等でできているため、柔ら
かく、逆に最外層２ｏはFe、Ni系合金等でできているた
め、硬くて脆いから、最内層２ｉと最外層２ｏの結合が
し難いからである。
２ｉである拡散保護層、最外層２ｏの体積比率を、それ
ぞれ10-70%、10-30%、10-50%とすることで、応力や歪み
に起因する機械的強度特性が改善される。このことは、
実験結果から明らかであり、上記の体積比率の範囲外で
は、加工不安定性で断線が起こった。これは、最内層２
ｉである拡散保護層は銀合金等でできているため、柔ら
かく、逆に最外層２ｏはFe、Ni系合金等でできているた
め、硬くて脆いから、最内層２ｉと最外層２ｏの結合が
し難いからである。
【００３３】次に、本発明の具体的実施例について説明
する。始めに、第１の実施例について説明する。酸化物
超電導層１として、Bi2223系酸化物超電導材を以下のよ
うにした得たものを使用する。Bi2O3，PbO，SrCO3，CaC
O3，CuOの各粉末を、モル比で1.8：0.3：2：2：3の割合
で混合し、800℃で24時間熱処理した後ボールミルで粉
砕した。この混合粉末をプレスによってペレットに成型
した後、再び800℃で24時間熱処理してからボールミル
で粉砕して仮焼粉を得た。この混合組成は、いわゆる(B
i,Pb)2Sr2Ca2Cu3Ox相を得るための組成である。
する。始めに、第１の実施例について説明する。酸化物
超電導層１として、Bi2223系酸化物超電導材を以下のよ
うにした得たものを使用する。Bi2O3，PbO，SrCO3，CaC
O3，CuOの各粉末を、モル比で1.8：0.3：2：2：3の割合
で混合し、800℃で24時間熱処理した後ボールミルで粉
砕した。この混合粉末をプレスによってペレットに成型
した後、再び800℃で24時間熱処理してからボールミル
で粉砕して仮焼粉を得た。この混合組成は、いわゆる(B
i,Pb)2Sr2Ca2Cu3Ox相を得るための組成である。
【００３４】この仮焼粉を外径６mm，内径５mmの金属製
管、例えば純Ag製のパイプに充填して、鍛造加工、線引
き加工により直径4.8mmの丸線を作製した。次にこの丸
線を外径６mm，内径５mmの純SUS306製のパイプに挿入し
た後、鍛造加工、線引き加工、圧延加工により厚み0.5m
mのテープ材を作製した。本加工の途中では、場合によ
り、加工を容易にするために、400〜800℃で中間焼鈍を
行った。このテープを8４0℃で５0時間熱処理してのテ
ープ状酸化物超電導線材（単純熱処理材）を得た。ま
た、この熱処理の後に厚さ0.5mmから0.4mmに圧延加工し
た後、再度8４0℃で５0時間の熱処理を施した試料（複
合加工熱処理材）も作製した。
管、例えば純Ag製のパイプに充填して、鍛造加工、線引
き加工により直径4.8mmの丸線を作製した。次にこの丸
線を外径６mm，内径５mmの純SUS306製のパイプに挿入し
た後、鍛造加工、線引き加工、圧延加工により厚み0.5m
mのテープ材を作製した。本加工の途中では、場合によ
り、加工を容易にするために、400〜800℃で中間焼鈍を
行った。このテープを8４0℃で５0時間熱処理してのテ
ープ状酸化物超電導線材（単純熱処理材）を得た。ま
た、この熱処理の後に厚さ0.5mmから0.4mmに圧延加工し
た後、再度8４0℃で５0時間の熱処理を施した試料（複
合加工熱処理材）も作製した。
【００３５】前記各テープ状酸化物超電導線材につい
て、液体窒素中（４K，0T）で４端子法により臨界電流
を測定したところ、単純熱処理材では40Aの臨界電流、
また臨界電流密度Jcにして20000A／cm2の値が、複合加
工熱処理材では80Aの臨界電流、また臨界電流密度Jcに
して40000A／cm2の値が得られた。図１にこの線材の断
面模式図を示した。各部の体積の比率は、高温超電導部
が30%、銀が30%、SUS部分が40%であった。
て、液体窒素中（４K，0T）で４端子法により臨界電流
を測定したところ、単純熱処理材では40Aの臨界電流、
また臨界電流密度Jcにして20000A／cm2の値が、複合加
工熱処理材では80Aの臨界電流、また臨界電流密度Jcに
して40000A／cm2の値が得られた。図１にこの線材の断
面模式図を示した。各部の体積の比率は、高温超電導部
が30%、銀が30%、SUS部分が40%であった。
【００３６】また、複合加工材では加工を再度繰り返し
たために、高温超電導体部分の密度が高くなっており、
これにより臨界電流密度Jcが増加したものと思われる。
たために、高温超電導体部分の密度が高くなっており、
これにより臨界電流密度Jcが増加したものと思われる。
【００３７】さらに、前記テープ状酸化物超電導線材
を、インストロン型引張り試験機で引張ったときの応力
−歪みを測定した結果、0.2%耐力で300MPaが得られた。
これは従来知られている銀シースのみの線材の強度50MP
aに比べて、約8倍にもあたる大幅な増加である。
を、インストロン型引張り試験機で引張ったときの応力
−歪みを測定した結果、0.2%耐力で300MPaが得られた。
これは従来知られている銀シースのみの線材の強度50MP
aに比べて、約8倍にもあたる大幅な増加である。
【００３８】なお、以上述べた第１の実施例では高温超
電導体部分（フィラメント）が１つのいわゆる単芯線で
あったが、同様に、7芯、55芯などのいわゆる多芯線に
おいても、上記並みの臨界電流値が得られた。
電導体部分（フィラメント）が１つのいわゆる単芯線で
あったが、同様に、7芯、55芯などのいわゆる多芯線に
おいても、上記並みの臨界電流値が得られた。
【００３９】次に、第２の実施例について説明する。第
１の実施例のBi2223系酸化物超電導材に代えて、Bi2212
系酸化物超電導材、YBa2Cu3Ox酸化物超電導材、Nd系、
Ｓm系酸化物超電導材を用いて、線材を作製し、これら
についても第１の実施例と同様に実験した結果、同様な
臨界電流特性が得られた。
１の実施例のBi2223系酸化物超電導材に代えて、Bi2212
系酸化物超電導材、YBa2Cu3Ox酸化物超電導材、Nd系、
Ｓm系酸化物超電導材を用いて、線材を作製し、これら
についても第１の実施例と同様に実験した結果、同様な
臨界電流特性が得られた。
【００４０】さらに、第３の実施例について説明する。
第１の実施例のSUS306製のパイプの代えて、ハステロ
イ、モネルメタル、インコロイ、Ti,Cu,Nb,Taを用いて
線材を作製し、これらについても実験した結果、第１の
実施形態と同様な臨界電流特性が得られた。
第１の実施例のSUS306製のパイプの代えて、ハステロ
イ、モネルメタル、インコロイ、Ti,Cu,Nb,Taを用いて
線材を作製し、これらについても実験した結果、第１の
実施形態と同様な臨界電流特性が得られた。
【００４１】次に第４の実施例について説明する。第１
の実施例において、SUSパイプおよびAgパイプのサイズ
を代えて、種々のシース厚みおよびその比率を変えた試
料を作製した。このようにして得られたAgシースからな
る拡散保護層について、次のような実験を行った。
の実施例において、SUSパイプおよびAgパイプのサイズ
を代えて、種々のシース厚みおよびその比率を変えた試
料を作製した。このようにして得られたAgシースからな
る拡散保護層について、次のような実験を行った。
【００４２】図３は、この実験結果を示すもので、拡散
保護層の厚さと得られた臨界電流密度(4K、0T)Jcの関係
を示す。この結果から明らかなように、拡散保護層の厚
さが1μｍ以上で臨界電流密度の著しい向上が見られ
た。これは、最外層のSUSの構成元素による超電導体の
汚染がＡgからなる拡散保護層により保護され、その効
果が1μｍ以上で顕著であったものと思われる。
保護層の厚さと得られた臨界電流密度(4K、0T)Jcの関係
を示す。この結果から明らかなように、拡散保護層の厚
さが1μｍ以上で臨界電流密度の著しい向上が見られ
た。これは、最外層のSUSの構成元素による超電導体の
汚染がＡgからなる拡散保護層により保護され、その効
果が1μｍ以上で顕著であったものと思われる。
【００４３】本発明は、以上述べた実施形態に限定され
ず、例えば以下のように実施してもよい。最終的にでき
る酸化物超電導体の外形を矩形とすれば、外形が円形の
場合に比べてその製作が容易となる。また、各実施形態
の酸化物超電体は単芯線の場合に限らず、これを複数本
束ねて多芯構成にすることも可能である。
ず、例えば以下のように実施してもよい。最終的にでき
る酸化物超電導体の外形を矩形とすれば、外形が円形の
場合に比べてその製作が容易となる。また、各実施形態
の酸化物超電体は単芯線の場合に限らず、これを複数本
束ねて多芯構成にすることも可能である。
【００４４】
【発明の効果】以上述べた本発明によれば、酸化物超電
導層の超電導特性が低下することなく維持され、さらに
応力や歪みに起因する機械的強度特性が改善され、これ
によって実用性を大幅に向上させることができる酸化物
超電導体及びその製造方法を提供できる。
導層の超電導特性が低下することなく維持され、さらに
応力や歪みに起因する機械的強度特性が改善され、これ
によって実用性を大幅に向上させることができる酸化物
超電導体及びその製造方法を提供できる。
【図１】本発明の酸化物超電導体の第１の実施形態を示
す断面図。
す断面図。
【図２】本発明の酸化物超電導体の第２の実施形態を示
す断面図。
す断面図。
【図３】図２の実施形態の作用効果を説明するための拡
散保護層の厚さと臨界電流密度との関係を示す特性図。
散保護層の厚さと臨界電流密度との関係を示す特性図。
【図４】図２の実施形態の作用効果を説明するための熱
処理時間と臨界電流密度、熱処理温度と臨界電流密度の
関係を示す特性図。
処理時間と臨界電流密度、熱処理温度と臨界電流密度の
関係を示す特性図。
１…酸化物超電導層、２…金属系外周被覆層、２ｉ…最
内層（拡散保護層）、２ｏ…最外層。
内層（拡散保護層）、２ｏ…最外層。
Claims (13)
- 【請求項１】 酸化物超電導層と、該酸化物超電導層の
外周面を一体的に被覆する金属系外周被覆層とを具備し
たものであって、前記金属系外周被覆層はステンレス
鋼、ハステロイ、インコロイ、モネルメタルなどのFe、
Ni系合金、あるいはCu系合金，もしくはTi，Ta，Nb系合
金のいずれかで形成したことを特徴とする酸化物超電導
体。 - 【請求項２】 酸化物超電層と、該酸化物超電導層の外
周面を一体的に被覆する金属系外周被覆層とを具備した
ものであって、前記金属系外周被覆層は少なくとも最外
層と最内層である拡散保護層からなり、該拡散保護層は
Ag,Au,Pd,Ptから選ばれた少なくとも１種の金属、Ag,A
u,Pd,Ptの各々の合金、またはAg,Au,Pd,Ptを主体とする
合金で形成し、前記最外層はステンレス鋼、ハステロ
イ、インコロイ、モネルメタルなどのFe、Ni系合金、あ
るいはCu系合金，もしくはTi，Ta，Nb系合金で形成した
ことを特徴とする酸化物超電導体。 - 【請求項３】 前記酸化物超電層は、Bi2212系、Bi2223
系、Y系、Nd系、Sm系の銅を含む材料のいずれかで形成
したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の酸
化物超電導体。 - 【請求項４】 前記酸化物超電層は、金属製管に酸化物
超電導原料粉末を充填したものであって、該酸化物超電
導原料粉末中にAgO、Ag2Oの銀系酸化物を入れたことを
特徴とする請求項１又は請求項２に記載の酸化物超電導
体。 - 【請求項５】 前記最内層である拡散保護層の厚さを1-
100μｍとしたことを特徴とする請求項２に記載の酸化
物超電導体。 - 【請求項６】 前記酸化物超電導層、前記拡散保護層、
前記最外層の体積比率を、それぞれ10-70%、10-30%、10
-50%としたことを特徴とする請求項２に記載の酸化物超
電導体。 - 【請求項７】 外形を矩形でかつ線材としたことを特徴
とする請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の酸
化物超電導体。 - 【請求項８】 酸化物超電層と該酸化物超電層を内包
し、最内層である拡散保護層とからなる金属複合体部材
を作製する第１の工程と、 ステンレス鋼、ハステロイ、インコロイ、モネルメタル
などのFe、Ni系合金、あるいはCu系合金，もしくはTi，
Ta，Nb系合金のいずれかにより、前記金属複合体部材の
拡散保護層の外周面を被覆して最外層を形成し、該金属
複合体部材の最外層の外径寸法を所定値に減面加工する
第２の工程と、 前記減面加工された部材に、温度が７５０〜８９０℃で
１０〜２００時間の熱処理を施す第３の工程とを具備し
たことを特徴とする酸化物超電導体の製造方法。 - 【請求項９】 前記酸化物超電層は、Bi2212系、Bi2223
系、Y系、Nd系、Sm系の銅を含む材料のいずれかで形成
したことを特徴とする請求項８に記載の酸化物超電導体
の製造方法。 - 【請求項１０】 前記酸化物超電層は、金属製管に酸化
物超電導原料粉末を充填すると共に、該酸化物超電導原
料粉末中にAgO、Ag2Oの銀系酸化物を入れたことを特徴
とする請求項８に記載の酸化物超電導体の製造方法。 - 【請求項１１】 前記最内層である拡散保護層の厚さを
1-100μｍとなるように形成したことを特徴とする請求
項８に記載の酸化物超電導体の製造方法。 - 【請求項１２】 前記酸化物超電導層、前記拡散保護
層、前記最外層の体積比率が、それぞれ10-70%、10-30
%、10-50%となるように形成したことを特徴とする請求
項８に記載の酸化物超電導体の製造方法。 - 【請求項１３】 外形が矩形でかつ線材となるように形
成したことを特徴とする請求項８に記載の酸化物超電導
体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000170522A JP2001351444A (ja) | 2000-06-07 | 2000-06-07 | 酸化物超電導体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000170522A JP2001351444A (ja) | 2000-06-07 | 2000-06-07 | 酸化物超電導体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001351444A true JP2001351444A (ja) | 2001-12-21 |
Family
ID=18673225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000170522A Pending JP2001351444A (ja) | 2000-06-07 | 2000-06-07 | 酸化物超電導体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001351444A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111272533A (zh) * | 2020-03-07 | 2020-06-12 | 北京工业大学 | 一种研究高温超导材料氧元素扩散机制的样品制备方法 |
-
2000
- 2000-06-07 JP JP2000170522A patent/JP2001351444A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111272533A (zh) * | 2020-03-07 | 2020-06-12 | 北京工业大学 | 一种研究高温超导材料氧元素扩散机制的样品制备方法 |
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