JP2003132750A - バリア付酸化物超電導多芯線材及びその製造方法 - Google Patents
バリア付酸化物超電導多芯線材及びその製造方法Info
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Abstract
(57)【要約】
【課題】酸化物超電導線材のバリヤとして要求される事
項を満足するバリア層を備えた酸化物超電導多芯線材と
その製造方法を提供すること。 【解決手段】酸化物超電導材１を内被金属２で覆った線
状部材の外周の少なくとも一部をＮｂ金属３で覆い、そ
の線状部材４の複数を外被金属部材５と複合化して多芯
超電導ビレット６とし、その多芯ビレット６を仕上げサ
イズの形状まで縮径加工する。その後、第１回目の超電
導化熱処理の前に超電導化熱処理温度より低温で、且つ
酸素濃度が大気中の酸素濃度より高い雰囲気で熱処理を
施して前記金属Ｎｂ層を酸化させ、しかる後、超電導化
熱処理を行う。
項を満足するバリア層を備えた酸化物超電導多芯線材と
その製造方法を提供すること。 【解決手段】酸化物超電導材１を内被金属２で覆った線
状部材の外周の少なくとも一部をＮｂ金属３で覆い、そ
の線状部材４の複数を外被金属部材５と複合化して多芯
超電導ビレット６とし、その多芯ビレット６を仕上げサ
イズの形状まで縮径加工する。その後、第１回目の超電
導化熱処理の前に超電導化熱処理温度より低温で、且つ
酸素濃度が大気中の酸素濃度より高い雰囲気で熱処理を
施して前記金属Ｎｂ層を酸化させ、しかる後、超電導化
熱処理を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも２つの
酸化物超電導性芯部材の間にバリア層を内在した線材及
びその製造する方法に関するものである。
酸化物超電導性芯部材の間にバリア層を内在した線材及
びその製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】交流損失の少ないＢｉ−２２２３系の酸
化物超電導線材を作製する手法の１例として特表平１１
−５０１７６５号公報に見られるような方法がある。そ
れは、少なくも１つの酸化物超電導体又はその前駆体が
Ａｇなどからなる内被金属で被覆された部材の外周に電
気絶縁性の酸化物材料からなる層、即ちバリア層と、Ａ
ｇからなるバリア被覆金属を施して構成されるビレット
を用意し、そのビレットに縮径加工を施した後、得られ
た加工物を束ねて外被用金属パイプ内に挿入し、塑性加
工と熱処理により多芯構造の酸化物超電導部材とする方
法である。このような手法により多芯型線材を作製する
場合、加工物を丸材のまま外被金属部材に組み込む方法
と、横断面で６角形状の加工物に成形して組み込む２つ
の手法がある。
化物超電導線材を作製する手法の１例として特表平１１
−５０１７６５号公報に見られるような方法がある。そ
れは、少なくも１つの酸化物超電導体又はその前駆体が
Ａｇなどからなる内被金属で被覆された部材の外周に電
気絶縁性の酸化物材料からなる層、即ちバリア層と、Ａ
ｇからなるバリア被覆金属を施して構成されるビレット
を用意し、そのビレットに縮径加工を施した後、得られ
た加工物を束ねて外被用金属パイプ内に挿入し、塑性加
工と熱処理により多芯構造の酸化物超電導部材とする方
法である。このような手法により多芯型線材を作製する
場合、加工物を丸材のまま外被金属部材に組み込む方法
と、横断面で６角形状の加工物に成形して組み込む２つ
の手法がある。
【０００３】また、これら酸化物超電導線材は、超電導
フィラメントの横断面が矩形形状である方が超電導の臨
界電流密度が高くなる傾向があるので、仕上げの加工と
して丸型素材に圧延加工、撚り線成形加工などを施して
超電導フィラメントを矩形変形させることが多い。
フィラメントの横断面が矩形形状である方が超電導の臨
界電流密度が高くなる傾向があるので、仕上げの加工と
して丸型素材に圧延加工、撚り線成形加工などを施して
超電導フィラメントを矩形変形させることが多い。
【０００４】Ｂｉ−２２２３系酸化物超電導線材の場合
は、仕上げ加工まで実施した後に超電導化熱処理、中間
減面加工処理、最終熱処理などを施して超電導線材とさ
れる。
は、仕上げ加工まで実施した後に超電導化熱処理、中間
減面加工処理、最終熱処理などを施して超電導線材とさ
れる。
【０００５】超電導組織が乱れる要因の一つは、超電導
フィラメント部及びバリア形成部がもともと焼結体のよ
うな材料であり、銀に比べると硬く塑性加工性をほとん
どないことがその理由であると類推される。銀は柔らか
い材料であり、この問題を解決するために、Ａｇ−Ｍｇ
−Ｎｉ、Ａｇ−Ｍｇ、Ａｇ−Ｍｎなどの銀合金を超電導
の被覆材に用いることがある。しかし、銀に添加する元
素は、Ｂｉ−２２２３系超電導材と熱処理時に反応し、
超電導特性を低下させるという問題があるため、超電導
材を覆う内被金属材を純銀にし、外被金属材を銀合金に
することが多い。
フィラメント部及びバリア形成部がもともと焼結体のよ
うな材料であり、銀に比べると硬く塑性加工性をほとん
どないことがその理由であると類推される。銀は柔らか
い材料であり、この問題を解決するために、Ａｇ−Ｍｇ
−Ｎｉ、Ａｇ−Ｍｇ、Ａｇ−Ｍｎなどの銀合金を超電導
の被覆材に用いることがある。しかし、銀に添加する元
素は、Ｂｉ−２２２３系超電導材と熱処理時に反応し、
超電導特性を低下させるという問題があるため、超電導
材を覆う内被金属材を純銀にし、外被金属材を銀合金に
することが多い。
【０００６】また、酸化物超電導材のバリア層を付加す
る場合、バリア材の要求事項としては、酸素ガスなど
の透過性を有すること、塑性加工性を有すること、
ビスマス系超電導材との熱処理においてバリア材が超電
導材と反応しないこと、超電導化熱処理を経た後の電
気抵抗率が純銀に比べて遥かに大きいこと（絶縁体であ
ってもよい）、などが上げられ、具体的材料としてはＣ
ｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｇなどの金属や、Ｂｉ２２０１、Ｂ
ｉ２２１２、ＴａＯ、ＭｇＯ、ＭｎＯ、ＳｒＯ２、Ｓｒ
Ｆ２、ＳｒＳＯ４、ＣａＭｏＯ４、ＰｂＭｏＯ４、Ｓｒ
ＭｏＯ４、ＣａＷＯ４、ＰｂＷＯ４、ＳｒＷＯ４、Ｓｒ
ＴｉＯ３、ＳｒＳｎＯ３、ＳｒＣｒＯ３、ＳｒＮｂ２０
６、ＢａＺｒＯ３、ＣａＺｒＯ３、ＰｂＺｒＯ３、Ｓｒ
ＺｒＯ３などの材料を直接被覆する検討がなされている
が、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉなどの金属層を熱処理に際して部
分的に酸化させるという手法も提案されている。
る場合、バリア材の要求事項としては、酸素ガスなど
の透過性を有すること、塑性加工性を有すること、
ビスマス系超電導材との熱処理においてバリア材が超電
導材と反応しないこと、超電導化熱処理を経た後の電
気抵抗率が純銀に比べて遥かに大きいこと（絶縁体であ
ってもよい）、などが上げられ、具体的材料としてはＣ
ｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｇなどの金属や、Ｂｉ２２０１、Ｂ
ｉ２２１２、ＴａＯ、ＭｇＯ、ＭｎＯ、ＳｒＯ２、Ｓｒ
Ｆ２、ＳｒＳＯ４、ＣａＭｏＯ４、ＰｂＭｏＯ４、Ｓｒ
ＭｏＯ４、ＣａＷＯ４、ＰｂＷＯ４、ＳｒＷＯ４、Ｓｒ
ＴｉＯ３、ＳｒＳｎＯ３、ＳｒＣｒＯ３、ＳｒＮｂ２０
６、ＢａＺｒＯ３、ＣａＺｒＯ３、ＰｂＺｒＯ３、Ｓｒ
ＺｒＯ３などの材料を直接被覆する検討がなされている
が、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉなどの金属層を熱処理に際して部
分的に酸化させるという手法も提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】多くの酸化物材料は、
前記、及びの要求事項を満足するが、の要求を
満足せず、銅などの単体金属は前記の要求事項を満足
しない。
前記、及びの要求事項を満足するが、の要求を
満足せず、銅などの単体金属は前記の要求事項を満足
しない。
【０００８】また、多くのバリア材は、銀のような十分
な展性がないので、複合化して縮径加工を施すと銀との
界面の凹凸が大きくなって平滑性が損なわれるといった
問題が発生する。
な展性がないので、複合化して縮径加工を施すと銀との
界面の凹凸が大きくなって平滑性が損なわれるといった
問題が発生する。
【０００９】したがって、本発明の目的は、上記４つの
要求事項を満足するバリア層を備えた酸化物超電導多芯
線材とその製造方法を提供することである。
要求事項を満足するバリア層を備えた酸化物超電導多芯
線材とその製造方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、前記目
的は、酸化物超電導材を内被金属で覆った線状部材の外
周の少なくとも一部をＮｂ金属で覆い、その線状部材の
複数を外被金属部材と複合化して多芯超電導ビレットと
し、その多芯超電導ビレットを仕上げサイズの形状まで
縮径加工する。その後、第１回目の超電導化熱処理の前
に超電導化熱処理温度より低温で、且つ酸素濃度が大気
中の酸素濃度より高い雰囲気で熱処理を施して前記金属
Ｎｂ層を酸化させ、しかる後、超電導化熱処理を行う方
法を採用することによって達成される。
的は、酸化物超電導材を内被金属で覆った線状部材の外
周の少なくとも一部をＮｂ金属で覆い、その線状部材の
複数を外被金属部材と複合化して多芯超電導ビレットと
し、その多芯超電導ビレットを仕上げサイズの形状まで
縮径加工する。その後、第１回目の超電導化熱処理の前
に超電導化熱処理温度より低温で、且つ酸素濃度が大気
中の酸素濃度より高い雰囲気で熱処理を施して前記金属
Ｎｂ層を酸化させ、しかる後、超電導化熱処理を行う方
法を採用することによって達成される。
【００１１】本発明においては、内被金属の外周の少な
くとも一部を金属Ｎｂで覆うので、金属Ｎｂ層のない箇
所を通じて酸素ガスが透過し、前記の要求を満たすこ
とができる。なお、温度の低い状態においても、銀ない
し酸化Ｎｂは酸素透過性を有する素材であるため、外周
の全面をＮｂ金属で覆っても、Ｎｂ金属の酸化処理を長
時間とすることで上の第一の要求を満たすことができ
る。また、Ｎｂ金属自身は塑性加工性、展性を有する素
材であるため、前記の要求事項を満たすことができ
る。
くとも一部を金属Ｎｂで覆うので、金属Ｎｂ層のない箇
所を通じて酸素ガスが透過し、前記の要求を満たすこ
とができる。なお、温度の低い状態においても、銀ない
し酸化Ｎｂは酸素透過性を有する素材であるため、外周
の全面をＮｂ金属で覆っても、Ｎｂ金属の酸化処理を長
時間とすることで上の第一の要求を満たすことができ
る。また、Ｎｂ金属自身は塑性加工性、展性を有する素
材であるため、前記の要求事項を満たすことができ
る。
【００１２】また、Ｂｉ−２２２３系超電導線材の超電
導化熱処理において、Ｎｂは超電導特性を損なうような
化学反応がないので、前記の要求事項も満足させる。
さらに、Ｎｂ金属は酸化処理、超電導化熱処理を経てＮ
ｂ2Ｏ5を主成分とする酸化ニオブとなる。この物質はほ
とんど電気を流さない絶縁体もしくは半導体であり、前
記の要求事項も満たすことができる。
導化熱処理において、Ｎｂは超電導特性を損なうような
化学反応がないので、前記の要求事項も満足させる。
さらに、Ｎｂ金属は酸化処理、超電導化熱処理を経てＮ
ｂ2Ｏ5を主成分とする酸化ニオブとなる。この物質はほ
とんど電気を流さない絶縁体もしくは半導体であり、前
記の要求事項も満たすことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】バリア材として適用されるＮｂ金
属層は、線状部材の表面の少なくとも一部が覆われ内被
金属部分が露出したような態様、すなわち、横断面構造
においてＮｂ金属層が欠落したり、長手方向においてＮ
ｂ金属層が欠落したりした態様で施される。Ｎｂ金属層
の欠落した箇所は超電導材の多芯構造において酸素ガス
を透過し、Ｎｂ金属層の酸化処理、及び超電導化熱処理
の際の酸素供給を促進する役割を果たす。
属層は、線状部材の表面の少なくとも一部が覆われ内被
金属部分が露出したような態様、すなわち、横断面構造
においてＮｂ金属層が欠落したり、長手方向においてＮ
ｂ金属層が欠落したりした態様で施される。Ｎｂ金属層
の欠落した箇所は超電導材の多芯構造において酸素ガス
を透過し、Ｎｂ金属層の酸化処理、及び超電導化熱処理
の際の酸素供給を促進する役割を果たす。
【００１４】酸化物超電導材としては、主としてＢｉ−
Ｐｂ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Oを主成分とする、所謂Ｂｉ
−２２２３系超電導体もしくはその前駆体が適用される
が、他の系の酸化物超電導体であっても差し支えない。
形態としては粉末あるいは粉末を圧縮成形した部材及び
これら部材に熱処理を施した部材等が適用される。この
ような超電導材は銀と複合加工したＢｉ−２２２３系線
材の場合、超電導化熱処理は酸素分圧５％〜２５％、熱
処理温度８１０〜８５０℃で行われる。
Ｐｂ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Oを主成分とする、所謂Ｂｉ
−２２２３系超電導体もしくはその前駆体が適用される
が、他の系の酸化物超電導体であっても差し支えない。
形態としては粉末あるいは粉末を圧縮成形した部材及び
これら部材に熱処理を施した部材等が適用される。この
ような超電導材は銀と複合加工したＢｉ−２２２３系線
材の場合、超電導化熱処理は酸素分圧５％〜２５％、熱
処理温度８１０〜８５０℃で行われる。
【００１５】Ｎｂ層の酸化処理は、多芯線状部材の仕上
げ形状に近い加工を施した後に超電導化熱処理の前に３
００℃〜４５０℃の温度で１０〜２００時間、酸素濃度
３０％以上（大気中の酸素濃度より高い状態）の雰囲気
内で行われる。多芯線状部材は表面が銀又は銀合金から
なる外被金属で覆われているが、銀は酸素透過性を有す
るので長時間の処理により酸素が銀を透過してＮｂ層に
到達し、酸化ニオブ層が形成される。このＮｂ酸化処理
は、圧力が大気圧から１００ＭＰａ、酸素濃度が３０％
〜１００％の範囲で実施される。Ｎｂ層の酸化処理温度
を５００℃より高温にすると、Ｂｉ−２２２３系超電導
材の場合、超電導材の形態変化や、被覆材である銀の再
結晶化が進行するので、そのような反応の起こる温度よ
り低い温度で酸化処理をすることが望ましい。また、雰
囲気の酸素濃度を大気中濃度より大きくして酸化時間を
早めると、超電導材の形態変化を防止するのに有効とな
る。その後、超電導化熱処理を行う圧力、酸素分圧、熱
処理温度等の炉の制御条件を設定し、超電導化熱処理が
行われる。超電導化熱処理は、温度管理された精密炉で
実施されることが多いので、Ｎｂ酸化処理終了後、室温
に戻して別の炉で実施してもよい。同じ熱処理炉を用
い、所定温度での処理プログラムが終了後に同じ熱処理
炉の中で雰囲気濃度を変更して実施してもよい。
げ形状に近い加工を施した後に超電導化熱処理の前に３
００℃〜４５０℃の温度で１０〜２００時間、酸素濃度
３０％以上（大気中の酸素濃度より高い状態）の雰囲気
内で行われる。多芯線状部材は表面が銀又は銀合金から
なる外被金属で覆われているが、銀は酸素透過性を有す
るので長時間の処理により酸素が銀を透過してＮｂ層に
到達し、酸化ニオブ層が形成される。このＮｂ酸化処理
は、圧力が大気圧から１００ＭＰａ、酸素濃度が３０％
〜１００％の範囲で実施される。Ｎｂ層の酸化処理温度
を５００℃より高温にすると、Ｂｉ−２２２３系超電導
材の場合、超電導材の形態変化や、被覆材である銀の再
結晶化が進行するので、そのような反応の起こる温度よ
り低い温度で酸化処理をすることが望ましい。また、雰
囲気の酸素濃度を大気中濃度より大きくして酸化時間を
早めると、超電導材の形態変化を防止するのに有効とな
る。その後、超電導化熱処理を行う圧力、酸素分圧、熱
処理温度等の炉の制御条件を設定し、超電導化熱処理が
行われる。超電導化熱処理は、温度管理された精密炉で
実施されることが多いので、Ｎｂ酸化処理終了後、室温
に戻して別の炉で実施してもよい。同じ熱処理炉を用
い、所定温度での処理プログラムが終了後に同じ熱処理
炉の中で雰囲気濃度を変更して実施してもよい。
【００１６】縮径加工の手法としては、冷間あるいは熱
間にて、押出し、圧延、伸線などの塑性加工手法が用い
られる。
間にて、押出し、圧延、伸線などの塑性加工手法が用い
られる。
【００１７】内被金属は純ＡｇまたはＡｕを含むＡｇ−
Ａｕ合金等が選定される。銀合金材の選定にあたって
は、酸化物超電導体と直接接触していても問題ないもの
に限定される。
Ａｕ合金等が選定される。銀合金材の選定にあたって
は、酸化物超電導体と直接接触していても問題ないもの
に限定される。
【００１８】バリヤ層を形成するニオブ金属は、パイプ
形状とし内被金属の外周を覆うか、シート形状とし内被
金属の外周に巻きつけるなどして内被金属に被覆処理さ
れる。Ｎｂ金属は塑性加工性、展性を有する素材である
ため、銀との界面における凹凸を少なくできる。
形状とし内被金属の外周を覆うか、シート形状とし内被
金属の外周に巻きつけるなどして内被金属に被覆処理さ
れる。Ｎｂ金属は塑性加工性、展性を有する素材である
ため、銀との界面における凹凸を少なくできる。
【００１９】外被金属部材は、ＡｇやＡｕにＡｌ、Ｃ
ａ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｈｆ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｎ
ｂ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｓｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒな
どの金属を添加した銀合金材料が選定される。外被金属
部材は超電導材と直接接触しないので、これら銀合金材
を適用することが可能となる。これらの銀合金は銀や銀
金合金に比べ降伏応力が高いので、線材の高強度化のた
めに適用されることが多い。
ａ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｈｆ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｎ
ｂ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｓｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒな
どの金属を添加した銀合金材料が選定される。外被金属
部材は超電導材と直接接触しないので、これら銀合金材
を適用することが可能となる。これらの銀合金は銀や銀
金合金に比べ降伏応力が高いので、線材の高強度化のた
めに適用されることが多い。
【００２０】外被金属部材は、端部を除き円筒形状で、
円筒軸に平行な複数個の内径形状が丸型の孔を有するも
のが使用される。複数個の孔は必ずしも円筒体の中心に
配置される必要はなく、多芯化のために必要な孔数を埋
められる間隔で配置される。
円筒軸に平行な複数個の内径形状が丸型の孔を有するも
のが使用される。複数個の孔は必ずしも円筒体の中心に
配置される必要はなく、多芯化のために必要な孔数を埋
められる間隔で配置される。
【００２１】酸化物超電導材がＢｉ−２２２３系の場
合、通常、中間加工処理などを経て複数回の超電導化熱
処理が施されるが、本発明においては、第１回目の超電
導化熱処理の前にＮｂ酸化処理が施される。
合、通常、中間加工処理などを経て複数回の超電導化熱
処理が施されるが、本発明においては、第１回目の超電
導化熱処理の前にＮｂ酸化処理が施される。
【００２２】なお、本発明による酸化物超電導線材は、
低交流損失線材として使用されたり、交流電力ケーブル
用の線材に応用される。
低交流損失線材として使用されたり、交流電力ケーブル
用の線材に応用される。
【００２３】次に、本発明の実施例を示す。
【００２４】［実施例１］図１に示す多芯ビレット６の
部材となるバリヤ付丸型部材４を作製するために、Ｂｉ
−２２２３酸化物超電導体の組成としてＢｉ1.8Ｐｂ
0.34Ｓｒ1.9Ｃａ2.2Ｃｕ3.1Ｏy（以下、Ｂｉ−２２２３
という）を選び、その前駆体粉末１を用意し、それを外
径２５mm、内径２３．５mm、長さ２００mmの内被金属材
２である銀パイプ内に充填して超電導ビレットを得た。
この超電導ビレットに押出及び伸線による縮径加工を施
し、外径６．４mmの丸型部材を得た。次に、用意した
厚さ１０μｍの金属Ｎｂシート３を前記丸型部材の外周
に全長に沿って全体を覆うように巻き付けることでバリ
ヤ付丸型部材４とした。
部材となるバリヤ付丸型部材４を作製するために、Ｂｉ
−２２２３酸化物超電導体の組成としてＢｉ1.8Ｐｂ
0.34Ｓｒ1.9Ｃａ2.2Ｃｕ3.1Ｏy（以下、Ｂｉ−２２２３
という）を選び、その前駆体粉末１を用意し、それを外
径２５mm、内径２３．５mm、長さ２００mmの内被金属材
２である銀パイプ内に充填して超電導ビレットを得た。
この超電導ビレットに押出及び伸線による縮径加工を施
し、外径６．４mmの丸型部材を得た。次に、用意した
厚さ１０μｍの金属Ｎｂシート３を前記丸型部材の外周
に全長に沿って全体を覆うように巻き付けることでバリ
ヤ付丸型部材４とした。
【００２５】その後、バリヤ付丸型部材４の７本を、別
に用意した外径２５mm、長さ２００mmのＡｇ−Ｍｇ−Ｎ
ｉ合金を素材とする円柱状の部材の中心とピッチ径１５
mm円周上に６ケの計７ケの断面円形の孔７を有する外被
金属部材５の前記孔７の中にそれぞれ挿入し、図１に示
すような多芯ビレット６を得た後、この多芯ビレット６
に押出加工を施して外径１０mmとし、その後、ダイスを
用いた伸線加工によりに外径１mmの、図２に示すような
丸型多芯線８とした。
に用意した外径２５mm、長さ２００mmのＡｇ−Ｍｇ−Ｎ
ｉ合金を素材とする円柱状の部材の中心とピッチ径１５
mm円周上に６ケの計７ケの断面円形の孔７を有する外被
金属部材５の前記孔７の中にそれぞれ挿入し、図１に示
すような多芯ビレット６を得た後、この多芯ビレット６
に押出加工を施して外径１０mmとし、その後、ダイスを
用いた伸線加工によりに外径１mmの、図２に示すような
丸型多芯線８とした。
【００２６】次に、得られた丸型多芯線８の一部に圧延
加工を施して厚さ０．２５mm、幅２mmの、図３に示すよ
うなテープ状線材８ａにする一方、前記丸型多芯線３本
をピッチ１０mmで撚り線し、縮径加工を施して外径１．
５mmの、図４に示すような成形丸線８ｂを得た。
加工を施して厚さ０．２５mm、幅２mmの、図３に示すよ
うなテープ状線材８ａにする一方、前記丸型多芯線３本
をピッチ１０mmで撚り線し、縮径加工を施して外径１．
５mmの、図４に示すような成形丸線８ｂを得た。
【００２７】得られた各線材８、８ａ、８ｂの長尺材
に、夫々表１に示すようなステップの熱処理を施した。
この熱処理では、ステップ１から２までがＮｂ層の酸化
処理に相当し、ステップ３以降が超電導化熱処理とな
る。
に、夫々表１に示すようなステップの熱処理を施した。
この熱処理では、ステップ１から２までがＮｂ層の酸化
処理に相当し、ステップ３以降が超電導化熱処理とな
る。
【００２８】この熱処理を施す炉は、密封型ではなくガ
ス開放型となっており、ステップ３終了後、炉内へ導入
するガスを乾燥空気ガス（酸素ガス２１％含有）に切り
替えることで、炉内の酸素濃度が徐々に２１％に到達す
るように調整される。
ス開放型となっており、ステップ３終了後、炉内へ導入
するガスを乾燥空気ガス（酸素ガス２１％含有）に切り
替えることで、炉内の酸素濃度が徐々に２１％に到達す
るように調整される。
【００２９】
【表１】
【００３０】表１の熱処理終了後、丸型多芯線８は伸線
加工により外径０．８５mmとし、テープ状線材８ａは圧
延加工により厚さ０．２mm、幅２mmとし、また、成形丸
線８ｂは伸線加工により外形１．３mmとした。それらの
各線材に従来と同様に２回目の超電導化熱処理を施して
超電導線材とした。
加工により外径０．８５mmとし、テープ状線材８ａは圧
延加工により厚さ０．２mm、幅２mmとし、また、成形丸
線８ｂは伸線加工により外形１．３mmとした。それらの
各線材に従来と同様に２回目の超電導化熱処理を施して
超電導線材とした。
【００３１】評価のために、液体窒素中で４端子法によ
り臨界電流密度Jcを測定した。尚、比較例として、バリ
ア材料として、厚さ１０μｍのＮｉシートとＴｉシート
を別々に適用し、同様に、丸型部材に巻きつけ作製した
試料を夫々作製した。また、Ｎｂ層の酸化熱処理を施さ
ない試料を作製するために、表１に示すステップ２のな
い従来手法の熱処理を施した試料も作製した。また、バ
リア材がＪｃ特性を低下させているか否かを評価するた
めに、バリア材無しの試料も作製した。作製した各試料
の形態と超電導特性の測定結果を表２に示す。
り臨界電流密度Jcを測定した。尚、比較例として、バリ
ア材料として、厚さ１０μｍのＮｉシートとＴｉシート
を別々に適用し、同様に、丸型部材に巻きつけ作製した
試料を夫々作製した。また、Ｎｂ層の酸化熱処理を施さ
ない試料を作製するために、表１に示すステップ２のな
い従来手法の熱処理を施した試料も作製した。また、バ
リア材がＪｃ特性を低下させているか否かを評価するた
めに、バリア材無しの試料も作製した。作製した各試料
の形態と超電導特性の測定結果を表２に示す。
【００３２】
【表２】
【００３３】表２の結果より、バリア材料としてＮｂを
適用した試料及び適用熱処理として表１に示すような酸
化処理を施した本発明に係る試料においては、臨界電流
密度（Ｊｃ）が比較例に比べて高いことが確認できた。
また、バリア層の全く無い線材と同じＪｃ特性を示し、
バリア層が形成されてもＪｃ特性の低下のないことを確
認した。
適用した試料及び適用熱処理として表１に示すような酸
化処理を施した本発明に係る試料においては、臨界電流
密度（Ｊｃ）が比較例に比べて高いことが確認できた。
また、バリア層の全く無い線材と同じＪｃ特性を示し、
バリア層が形成されてもＪｃ特性の低下のないことを確
認した。
【００３４】［実施例２］図５に示すようなバリヤ付丸
型部材４ｂを得るために、厚さ１０μｍの金属Ｎｂシー
ト３ａを実施例１における丸型部材の外周の一部に銀が
むき出しの状態になるように巻付けた以外は、実施例１
と同様にして丸型多芯線、テープ状線材及び成形丸線を
得た。その後、Ｎｂ層の酸化処理を表１のステップ２の
時間を１０時間に短縮した以外は実施例１と同様の熱処
理、中間加工処理等を施して資料を得、各資料について
実施例１と同様に超電導特性を測定した。その結果を表
３に示す。
型部材４ｂを得るために、厚さ１０μｍの金属Ｎｂシー
ト３ａを実施例１における丸型部材の外周の一部に銀が
むき出しの状態になるように巻付けた以外は、実施例１
と同様にして丸型多芯線、テープ状線材及び成形丸線を
得た。その後、Ｎｂ層の酸化処理を表１のステップ２の
時間を１０時間に短縮した以外は実施例１と同様の熱処
理、中間加工処理等を施して資料を得、各資料について
実施例１と同様に超電導特性を測定した。その結果を表
３に示す。
【００３５】
【表３】
【００３６】表３から明らかなように、各試料とも表２
と同じＪｃ特性が得られており、バリア層の酸化処理を
短くしても、バリア層に隙間を設けることで、同等の線
材が得られることがわかった。
と同じＪｃ特性が得られており、バリア層の酸化処理を
短くしても、バリア層に隙間を設けることで、同等の線
材が得られることがわかった。
【００３７】Ｎｂ層の酸化処理条件は、酸素濃度（３０
％以上）、熱処理温度３５０℃〜４５０℃、処理時間１
０時間〜２００時間である。普通、酸化処理は酸素濃度
が高くなるほど、熱処理温度が高くなるほど、処理時間
が長くなるほど、十分に行われる。しかし、熱処理温度
が４５０℃以上で１０時間を越える処理を施すと、Ｂｉ
−２２２３系超電導材の場合、超電導材が反応し、超電
導特性を低下させるような生成物が発生したり、銀部材
の再結晶化が促進し、これも超電導特性の低下といった
問題を起こす。酸素濃度は小さくなるほどＢｉ−２２２
３系超電導材自身が不安定になるので、酸素濃度３０％
以上にすることが好ましい。
％以上）、熱処理温度３５０℃〜４５０℃、処理時間１
０時間〜２００時間である。普通、酸化処理は酸素濃度
が高くなるほど、熱処理温度が高くなるほど、処理時間
が長くなるほど、十分に行われる。しかし、熱処理温度
が４５０℃以上で１０時間を越える処理を施すと、Ｂｉ
−２２２３系超電導材の場合、超電導材が反応し、超電
導特性を低下させるような生成物が発生したり、銀部材
の再結晶化が促進し、これも超電導特性の低下といった
問題を起こす。酸素濃度は小さくなるほどＢｉ−２２２
３系超電導材自身が不安定になるので、酸素濃度３０％
以上にすることが好ましい。
【００３８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、長尺加工をほぼ完了させてから、酸化処理に
よりＮｂ層を酸化Ｎｂとするので、前記した要求事項を
満たすバリア付の多芯構造の酸化物超電導線材を容易に
得ることができる。そのため、バリア材のない時と同等
の臨界電流密度を有する酸化物超電導材が得られる。
によれば、長尺加工をほぼ完了させてから、酸化処理に
よりＮｂ層を酸化Ｎｂとするので、前記した要求事項を
満たすバリア付の多芯構造の酸化物超電導線材を容易に
得ることができる。そのため、バリア材のない時と同等
の臨界電流密度を有する酸化物超電導材が得られる。
【図１】本発明に係る製造方法の実施形態における多芯
ビレットの横断面を示す説明図である。
ビレットの横断面を示す説明図である。
【図２】本発明に係る製造方法の実施形態における丸型
多芯線の横断面を示す説明図である。
多芯線の横断面を示す説明図である。
【図３】本発明に係る製造方法の実施形態におけるテー
プ状線材の横断面を示す説明図である。
プ状線材の横断面を示す説明図である。
【図４】本発明に係る製造方法の実施形態における成形
丸線の横断面を示す説明図である。
丸線の横断面を示す説明図である。
【図５】本発明に係る製造方法の別な実施形態における
丸型部材の横断面を示す説明図である。
丸型部材の横断面を示す説明図である。
１ 酸化物超電導体
２ 内被金属
３ Ｎｂ層
３ｂ Ｎｂ層
４ バリヤ付丸型部材
５ 外被金属部材
６ 多芯ビレット
７ 孔
８ 丸型多芯線
８ａ テープ状線材
８ｂ 成形丸線
Claims (5)
- 【請求項１】少なくとも一つの酸化物超電導体又はその
前駆体が内被金属で被覆された部材の外周をＮｂ金属で
覆ってなるバリア付丸型部材の複数を、平行な複数の断
面円形の孔を有する外被金属部材の前記孔内に夫々挿入
して多芯ビレットを形成し、その多芯ビレットに縮径加
工を施すことで所定の線材とし、その線材に超電導化熱
処理を施す前に、超電導化熱処理の温度より低い温度
で、且つ酸素濃度が大気中の酸素濃度より高い雰囲気中
で前記線材におけるＮｂ層の酸化処理を施すことを特徴
とするバリア付酸化物超電導多芯線材の製造方法。 - 【請求項２】前記Ｎｂ層が、前記丸型部材の外周の一部
が覆われず、内被金属の一部が露出するように施される
ことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。 - 【請求項３】Ｎｂ層の酸化処理が、酸素濃度３０％以
上、温度３５０℃〜４５０℃の雰囲気内で１０時間以上
の熱処理であることを特徴とする請求項１又は２に記載
の超電導線材の製造方法。 - 【請求項４】少なくとも一つの酸化物超電導材が内被金
属を介して酸化ニオブの層で被覆されて外金属材の中に
分散された酸化物超電導多芯線材であって、前記酸化ニ
オブの層が超電導熱処理の前にＮｂ金属の層を酸化処理
したものであることを特徴とするバリア付酸化物超電導
多芯線材。 - 【請求項５】前記酸化ニオブの層が、横断面において内
被金属の外周の一部を覆わない層であることを特徴とす
る請求項４に記載のバリア付酸化物超電導線材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001329083A JP2003132750A (ja) | 2001-10-26 | 2001-10-26 | バリア付酸化物超電導多芯線材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001329083A JP2003132750A (ja) | 2001-10-26 | 2001-10-26 | バリア付酸化物超電導多芯線材及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003132750A true JP2003132750A (ja) | 2003-05-09 |
Family
ID=19145041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001329083A Withdrawn JP2003132750A (ja) | 2001-10-26 | 2001-10-26 | バリア付酸化物超電導多芯線材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003132750A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009221572A (ja) * | 2008-03-18 | 2009-10-01 | Chubu Electric Power Co Inc | 酸化物超電導線材用の２軸配向薄膜及びその製造方法 |
| JP2014167941A (ja) * | 2014-06-04 | 2014-09-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
-
2001
- 2001-10-26 JP JP2001329083A patent/JP2003132750A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009221572A (ja) * | 2008-03-18 | 2009-10-01 | Chubu Electric Power Co Inc | 酸化物超電導線材用の２軸配向薄膜及びその製造方法 |
| JP2014167941A (ja) * | 2014-06-04 | 2014-09-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
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|---|---|---|---|
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