JP2505212B2 - 長尺焼結体製品の製造方法 - Google Patents
長尺焼結体製品の製造方法Info
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、長尺焼結体製品の製造方法に関する。より
詳細には、本発明は、ニューセラミックス、ファインセ
ラミックス、焼結合金等と呼ばれる各種焼結体であっ
て、特に伸線、圧延等の処理に適さない難加工性材料を
線状、テープ状等の長尺製品として製造する新規な方法
に関する。
詳細には、本発明は、ニューセラミックス、ファインセ
ラミックス、焼結合金等と呼ばれる各種焼結体であっ
て、特に伸線、圧延等の処理に適さない難加工性材料を
線状、テープ状等の長尺製品として製造する新規な方法
に関する。
従来の技術 セラミックスは、旧くは窯業と呼ばれる分野に属し、
陶磁器、耐火物、ガラス、琺瑯、セメント等の製品とし
て工業的にも広く利用されていた。しかしながら、金属
材料あるいは有機材料の開発がひとつの頂点に達した現
在、新規な無機材料に特定の機能を担持させた所謂ファ
インセラミックスに新たな可能性を求めて、極めて広い
分野で応用拡大が進められている。これらファインセラ
ミックスには、セラミックスの性質として従来から一般
に知られていた電気絶縁性、耐熱性、耐蝕性等の他に、
硬度、圧電性あるいは材料によっては高い熱伝導性、導
電性等を示すものもある。更に、近年の製造技術の進歩
と共に、磁性、透光性、蛍光性、生体適合性等の機能を
有するものも開発されている。このように、セラミック
スを構成する元素およびその組合せと共に、その機能も
極めて多様である。
陶磁器、耐火物、ガラス、琺瑯、セメント等の製品とし
て工業的にも広く利用されていた。しかしながら、金属
材料あるいは有機材料の開発がひとつの頂点に達した現
在、新規な無機材料に特定の機能を担持させた所謂ファ
インセラミックスに新たな可能性を求めて、極めて広い
分野で応用拡大が進められている。これらファインセラ
ミックスには、セラミックスの性質として従来から一般
に知られていた電気絶縁性、耐熱性、耐蝕性等の他に、
硬度、圧電性あるいは材料によっては高い熱伝導性、導
電性等を示すものもある。更に、近年の製造技術の進歩
と共に、磁性、透光性、蛍光性、生体適合性等の機能を
有するものも開発されている。このように、セラミック
スを構成する元素およびその組合せと共に、その機能も
極めて多様である。
尚、ここで、セラミックスとは一般的な無機材料のみ
ならず金属も含めた焼結体を意味し、一般に粉末材料の
固相反応によってられるものを意味する。幾つかの例を
挙げると、複合酸化物を含む酸化物系のアルミナ、ベリ
リア、マンガンフェライト〔（Mn,Zn）Fe2O4〕、PLZT
〔（Pb,La）（Zr,Ti）O3〕等、あるいは非酸化物系のSi
3N4、AlN、部分安定化ジルコニア、SiC等の窒化系、炭
化系、珪化系、硼化系、硫化系の他、タングステンカー
バイド、炭化物析出強化型コバルト基合金等の焼結合金
並びに各種形態の炭素も広義にはこの分野に属する。
ならず金属も含めた焼結体を意味し、一般に粉末材料の
固相反応によってられるものを意味する。幾つかの例を
挙げると、複合酸化物を含む酸化物系のアルミナ、ベリ
リア、マンガンフェライト〔（Mn,Zn）Fe2O4〕、PLZT
〔（Pb,La）（Zr,Ti）O3〕等、あるいは非酸化物系のSi
3N4、AlN、部分安定化ジルコニア、SiC等の窒化系、炭
化系、珪化系、硼化系、硫化系の他、タングステンカー
バイド、炭化物析出強化型コバルト基合金等の焼結合金
並びに各種形態の炭素も広義にはこの分野に属する。
タングステンカーバイドやコバルトを結合金属とした
超硬合金は硬度に富み且つ靭性に優れているので、切削
工具や耐摩耗部品として利用されている。また、ドット
マトリック型スプリンタの印字部等のような精密機械に
も利用されている。
超硬合金は硬度に富み且つ靭性に優れているので、切削
工具や耐摩耗部品として利用されている。また、ドット
マトリック型スプリンタの印字部等のような精密機械に
も利用されている。
窒化珪素や炭化珪素等は、高温強度に優れ且つ優れた
耐摩耗性を備えているので、高温製品の搬送・加工用の
ロール、内燃機関の燃焼系周りの部品等、特に高温度域
で用いられる耐熱構造材料として利用される。
耐摩耗性を備えているので、高温製品の搬送・加工用の
ロール、内燃機関の燃焼系周りの部品等、特に高温度域
で用いられる耐熱構造材料として利用される。
また、アルミナは、当初は糸道、軸受、工具等にまず
実用化され、更に、エレクトロニクスの台頭と共に、集
積回路のパッケージ、基板等に広く利用されるようにな
っている。
実用化され、更に、エレクトロニクスの台頭と共に、集
積回路のパッケージ、基板等に広く利用されるようにな
っている。
発明が解決しようとする問題点 上述のように、各種焼結体製品は、その優れた特性の
故に、非常に多くの分野での利用が進んでいる。しかし
ながら、焼結体の一般的な特性がその強度あるいは硬度
であることは、逆に焼結体の加工を非常に困難なものと
している。即ち、焼結工程を経て焼結体となった部材の
加工は、放電加工あるいはダイヤモンド砥石による切削
加工等に制限され、圧延、伸線等のいわゆる塑性加工は
極めて困難である。従って、特に線あるいはテープ状の
製品あるいは管等の長尺材の製品を工業的に製造するこ
とは極めて困難である。
故に、非常に多くの分野での利用が進んでいる。しかし
ながら、焼結体の一般的な特性がその強度あるいは硬度
であることは、逆に焼結体の加工を非常に困難なものと
している。即ち、焼結工程を経て焼結体となった部材の
加工は、放電加工あるいはダイヤモンド砥石による切削
加工等に制限され、圧延、伸線等のいわゆる塑性加工は
極めて困難である。従って、特に線あるいはテープ状の
製品あるいは管等の長尺材の製品を工業的に製造するこ
とは極めて困難である。
そこで、セラミックスの長尺製品を製造する場合は、
焼結工程に至る以前に原料粉末を長尺状に成形し、成形
した後に焼結することによって、焼結後の加工を最小限
に止めるように工夫している。シャフト等に用いる棒材
の製造では、成形体を角材状に型押し、切削加工によっ
て棒状に整形した後に焼結する方法を採っている。しか
しながら、この方法は高価な原料粉末の歩留りが悪いこ
と、切削加工を行う関係で断面寸法に対する十分な長さ
がとれないこと、更に、切削加工が連続処理に適さず、
生産性が低い等の問題がある。また、他の方法として、
ドクターブレード法のように、原料粉末に有機系の粘着
材を混合し、これを押出して線状あるいはテープ状に成
形し、続いて、中間焼結によって、この有機系粘着剤を
飛散した後に本焼結を行う方法がある。この方法は、原
料粉末の利用効率が良く、棒の断面方向に対する長手方
向の寸法比も任意であり、生産性に優れている。しかし
ながら、原料粉末に混合した粘着剤を完全に除去するこ
とが困難であり、残留した粘着剤によって製品の強度が
低下したり欠陥が生じたりするという問題がある。
焼結工程に至る以前に原料粉末を長尺状に成形し、成形
した後に焼結することによって、焼結後の加工を最小限
に止めるように工夫している。シャフト等に用いる棒材
の製造では、成形体を角材状に型押し、切削加工によっ
て棒状に整形した後に焼結する方法を採っている。しか
しながら、この方法は高価な原料粉末の歩留りが悪いこ
と、切削加工を行う関係で断面寸法に対する十分な長さ
がとれないこと、更に、切削加工が連続処理に適さず、
生産性が低い等の問題がある。また、他の方法として、
ドクターブレード法のように、原料粉末に有機系の粘着
材を混合し、これを押出して線状あるいはテープ状に成
形し、続いて、中間焼結によって、この有機系粘着剤を
飛散した後に本焼結を行う方法がある。この方法は、原
料粉末の利用効率が良く、棒の断面方向に対する長手方
向の寸法比も任意であり、生産性に優れている。しかし
ながら、原料粉末に混合した粘着剤を完全に除去するこ
とが困難であり、残留した粘着剤によって製品の強度が
低下したり欠陥が生じたりするという問題がある。
このように、粉末原料を用いた焼結体では品質の高い
長尺製品を製造することは、従来の技術では一般に困難
であった。また、可能であっても、その生産性が極めて
劣るために、製品が非常に高価なものとなり、利用範囲
が制限されていた。
長尺製品を製造することは、従来の技術では一般に困難
であった。また、可能であっても、その生産性が極めて
劣るために、製品が非常に高価なものとなり、利用範囲
が制限されていた。
更に、炭化物析出強化型Co基合金のような金属系の焼
結体製品においても、長尺製品の製造が困難であること
に変わりはない。金属の場合は、上記の方法の他に、以
下のような適用可能な製造方法がある。
結体製品においても、長尺製品の製造が困難であること
に変わりはない。金属の場合は、上記の方法の他に、以
下のような適用可能な製造方法がある。
遠心鋳造法、 回転水中紡糸法、 鍍金法 しかしながら、 遠心鋳造法は比較的容易な方法であるが、細径で長
尺のものの鋳造が困難で、現状では2mm径の線材では50c
mが限界である。また、細線の中心に欠陥を生じやす
く、品質の高い細線の製造は困難であった。
尺のものの鋳造が困難で、現状では2mm径の線材では50c
mが限界である。また、細線の中心に欠陥を生じやす
く、品質の高い細線の製造は困難であった。
回転水中紡糸法は、細線の形成に有利な方法である
が、線径の精密な制御が困難であり、また線径が1mm以
下程度に制限されるという問題がある。
が、線径の精密な制御が困難であり、また線径が1mm以
下程度に制限されるという問題がある。
鍍金法は、カーボンファイバ等の繊維状の基材にC
o、Ｗ、Cr等を鍍金して熱拡散する方法であるが、特に
Ｗのように鍍金の非常に困難な材料があることと生産性
が非常に低いことが問題である。
o、Ｗ、Cr等を鍍金して熱拡散する方法であるが、特に
Ｗのように鍍金の非常に困難な材料があることと生産性
が非常に低いことが問題である。
以上詳述のように、焼結体材料に略共通する課題とし
て、長尺製品の工業的な製造技術の確立が厳然として存
在している。
て、長尺製品の工業的な製造技術の確立が厳然として存
在している。
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解
決し、品質の高い長尺焼結体製品を歩留り良く製造可能
であり、且つ、高い生産性を維持することのできる長尺
焼結体製品の新規な製造方法を提供することにある。
決し、品質の高い長尺焼結体製品を歩留り良く製造可能
であり、且つ、高い生産性を維持することのできる長尺
焼結体製品の新規な製造方法を提供することにある。
これに対して、本願出願人は、特願昭62−121733号他
として、金属等の塑性加工に適した材質の容器に原料粉
末を充填し、これを伸線加工した後に焼結することによ
って、所望の細線を製造する方法を提案している。
として、金属等の塑性加工に適した材質の容器に原料粉
末を充填し、これを伸線加工した後に焼結することによ
って、所望の細線を製造する方法を提案している。
しかしながら、上記した方法によって製造した焼結体
製品では、焼結体の密度が低く、十分な特性、即ち、強
度あるいは密度等を達成し得ない場合がある。そこで、
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、金属
容器中に品質の高い焼結体を形成することのできる長尺
焼結体製品の新規な製造方法を提供することにある。
製品では、焼結体の密度が低く、十分な特性、即ち、強
度あるいは密度等を達成し得ない場合がある。そこで、
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、金属
容器中に品質の高い焼結体を形成することのできる長尺
焼結体製品の新規な製造方法を提供することにある。
問題点を解決するための手段 本発明に従って、塑性加工に適した金属の容器に原料
粉末を充填する工程と、該原料粉末を収容した容器を該
容器の容量が減少するように塑性加工する工程と、該原
料粉末を収容した金属容器を加熱して該原料粉末を焼結
して原料粉末を焼結体とする工程とを含む長尺焼結体製
品の製造方法において、前記塑性加工する工程と焼結す
る工程との一連の工程を少なくとも２回以上反復すると
共に、少なくとも最後の１回を除く何れかの焼結する工
程において、加熱を急速に行うことを特徴とする長尺焼
結体製品の製造方法が提供される。
粉末を充填する工程と、該原料粉末を収容した容器を該
容器の容量が減少するように塑性加工する工程と、該原
料粉末を収容した金属容器を加熱して該原料粉末を焼結
して原料粉末を焼結体とする工程とを含む長尺焼結体製
品の製造方法において、前記塑性加工する工程と焼結す
る工程との一連の工程を少なくとも２回以上反復すると
共に、少なくとも最後の１回を除く何れかの焼結する工
程において、加熱を急速に行うことを特徴とする長尺焼
結体製品の製造方法が提供される。
作用 本発明に従う長尺焼結体製品の製造方法は、原料粉末
を充填した金属容器を塑性加工する工程と焼結する工程
とを含む一連の工程中で、特に急速に加熱する焼結工程
と、この焼結工程よりも後に行われる塑性加工とを含む
ことをその主要な特徴としている。
を充填した金属容器を塑性加工する工程と焼結する工程
とを含む一連の工程中で、特に急速に加熱する焼結工程
と、この焼結工程よりも後に行われる塑性加工とを含む
ことをその主要な特徴としている。
即ち、焼結時の加熱を急速に行うことによって、焼結
体粒子を針状に成形して、粒子に物理的な異方性を持た
せると共に、こうして形成された無数の針状の粒子を塑
性加工によって配向することで、結果的に高い密度と結
晶の配向性を実現するものである。尚、焼結後の塑性加
工によって、焼結体には無数の亀裂が生じるので、この
工程の更に後に再び焼結する工程を含むことが有利であ
る。この場合の塑性加工は、特に熱間で行うことによっ
て、より有効に焼結体の密度を挙げることができる。
体粒子を針状に成形して、粒子に物理的な異方性を持た
せると共に、こうして形成された無数の針状の粒子を塑
性加工によって配向することで、結果的に高い密度と結
晶の配向性を実現するものである。尚、焼結後の塑性加
工によって、焼結体には無数の亀裂が生じるので、この
工程の更に後に再び焼結する工程を含むことが有利であ
る。この場合の塑性加工は、特に熱間で行うことによっ
て、より有効に焼結体の密度を挙げることができる。
上述のような本発明の方法において、急速な加熱によ
る焼結が特に有効な効果を呈するためには、その加熱速
度が20℃／分以上、更に好ましくは1000℃／分以上であ
ることが好ましい。
る焼結が特に有効な効果を呈するためには、その加熱速
度が20℃／分以上、更に好ましくは1000℃／分以上であ
ることが好ましい。
また、ここで熱間とは、塑性加工時の容器を、容器を
形成する金属の再結晶温度以上の温度に加熱して加工を
行うことを意味する。即ち、この温度領域に至って、金
属の変形抵抗は著しく減少して極めて大きな展性を発揮
する上に、降温後に再結晶が生じても加工硬化が残らな
いので、有利に塑性加工を行うことができる。また、熱
間加工と雖も、金属が溶融してしまうと塑性加工が不可
能なことはいうまでもなく、実際上は金属の融点よりも
10℃程度低い温度で加工することが実質的である。そこ
で、これらを総合して勘案すると、具体的には600℃以
上、好ましくは900以上の温度に加熱することが好まし
い。尚、加熱温度が高すぎると金属容器と原料粉末とが
反応して、所望の焼結体とは異なるものが形成される恐
れがあるので、加熱温度は反応温度以下とする。
形成する金属の再結晶温度以上の温度に加熱して加工を
行うことを意味する。即ち、この温度領域に至って、金
属の変形抵抗は著しく減少して極めて大きな展性を発揮
する上に、降温後に再結晶が生じても加工硬化が残らな
いので、有利に塑性加工を行うことができる。また、熱
間加工と雖も、金属が溶融してしまうと塑性加工が不可
能なことはいうまでもなく、実際上は金属の融点よりも
10℃程度低い温度で加工することが実質的である。そこ
で、これらを総合して勘案すると、具体的には600℃以
上、好ましくは900以上の温度に加熱することが好まし
い。尚、加熱温度が高すぎると金属容器と原料粉末とが
反応して、所望の焼結体とは異なるものが形成される恐
れがあるので、加熱温度は反応温度以下とする。
また、塑性加工とは、特に被加工物に対する圧縮応力
の作用するような塑性加工を実施することによって、原
料粉末の緻密化と成形を行うものであり、伸線加工によ
る線材の形成のみならず、テープ状の焼結体部材の製造
や、円筒状、筒状あるいは矩形状の断面を有する材料の
減径加工あるいは鍛造処理等も適用可能である。伸線加
工として有利に適用できる加工方法としては、ダイス伸
線、ローラダイス伸線、圧延ロール伸線、スウェイジン
グ、押出伸線等の従来から知られる金属の塑性加工方法
をいずれも適用することができ、素材に応じて適宜選択
すべきである。また、鍛造処理として有利に適用できる
加工方法としては、スウェイジング、圧延加工等の周知
の方法をいずれも適用することができ、圧延ロール等の
手段を製品の素材、形状あるいは目的に応じて適宜選択
すべきである。
の作用するような塑性加工を実施することによって、原
料粉末の緻密化と成形を行うものであり、伸線加工によ
る線材の形成のみならず、テープ状の焼結体部材の製造
や、円筒状、筒状あるいは矩形状の断面を有する材料の
減径加工あるいは鍛造処理等も適用可能である。伸線加
工として有利に適用できる加工方法としては、ダイス伸
線、ローラダイス伸線、圧延ロール伸線、スウェイジン
グ、押出伸線等の従来から知られる金属の塑性加工方法
をいずれも適用することができ、素材に応じて適宜選択
すべきである。また、鍛造処理として有利に適用できる
加工方法としては、スウェイジング、圧延加工等の周知
の方法をいずれも適用することができ、圧延ロール等の
手段を製品の素材、形状あるいは目的に応じて適宜選択
すべきである。
更に、これら各種の塑性加工は、異種の加工方法を連
続してあるいは交互に行うことによって、更に製品の品
質を向上することが可能である。ここで、異種の加工方
法とは、伸線と鍛造のように異なる目的を有す加工や、
ダイス伸線とスウェイジングのように異なる手段による
加工や、更に、熱間塑性加工と冷間塑性加工のように異
なる加工条件を有する加工等がいずれも含まれる。尚、
ここで言う塑性加工の反復は、最終的な焼結または焼成
工程以前に行われるものである。
続してあるいは交互に行うことによって、更に製品の品
質を向上することが可能である。ここで、異種の加工方
法とは、伸線と鍛造のように異なる目的を有す加工や、
ダイス伸線とスウェイジングのように異なる手段による
加工や、更に、熱間塑性加工と冷間塑性加工のように異
なる加工条件を有する加工等がいずれも含まれる。尚、
ここで言う塑性加工の反復は、最終的な焼結または焼成
工程以前に行われるものである。
一方、これら塑性加工後に焼結処理を行うと、焼結時
の原料粉末の収縮のために、金属容器と内部の焼結体と
の間に間隙が生じる場合がある。従って、焼結処理後に
改めて塑性加工を含む一連の処理を行うことも有利であ
り、更に、塑性加工−焼結処理を複数回繰り返す場合
は、塑性加工を冷間で行う処理を含めることも有利であ
る。
の原料粉末の収縮のために、金属容器と内部の焼結体と
の間に間隙が生じる場合がある。従って、焼結処理後に
改めて塑性加工を含む一連の処理を行うことも有利であ
り、更に、塑性加工−焼結処理を複数回繰り返す場合
は、塑性加工を冷間で行う処理を含めることも有利であ
る。
本発明は、焼結処理によって形成する所謂セラミック
ス、焼結合金等の難加工材料製品にいずれも適用するこ
とができるが、特に本発明の有効な適用のひとつとして
複合酸化物系の焼結体超電導材料の線材化が挙げられ
る。
ス、焼結合金等の難加工材料製品にいずれも適用するこ
とができるが、特に本発明の有効な適用のひとつとして
複合酸化物系の焼結体超電導材料の線材化が挙げられ
る。
即ち、近年、II a族元素あるいはIII a族元素の酸化
物を含む焼結体が極めて高いTcで超電導体となり得るこ
とが報告され、非低温超電導体による超電導技術の実用
化が俄かに促進されようとしている。既に報告されてい
る例では、ペロブスカイト型酸化物と類似した結晶構造
を有すると考えられるLa−Ba−Cu系あるいはLa−Sr−Cu
系の複合酸化物が挙げられる。これらの物質では、30乃
至50Kという従来に比べて飛躍的に高いTcが観測され、
更に、Ba−Ｙ−Cu系の複合酸化物からなる超導電材料で
は液体窒素温度以上のTcも報告されている。
物を含む焼結体が極めて高いTcで超電導体となり得るこ
とが報告され、非低温超電導体による超電導技術の実用
化が俄かに促進されようとしている。既に報告されてい
る例では、ペロブスカイト型酸化物と類似した結晶構造
を有すると考えられるLa−Ba−Cu系あるいはLa−Sr−Cu
系の複合酸化物が挙げられる。これらの物質では、30乃
至50Kという従来に比べて飛躍的に高いTcが観測され、
更に、Ba−Ｙ−Cu系の複合酸化物からなる超導電材料で
は液体窒素温度以上のTcも報告されている。
しかしながら、これらの焼結体超電導材料を導電材料
として用いるには、従来の製造方法では臨界電流密度が
低く実用的な使用が適わなかった。これは、ひつとには
従来の方法で線材等を作製した場合に焼結体の密度が低
いことに起因している。また、他の要因として、酸化物
系超電導材料は、その結晶が電流の伝播方向に対して異
方性を有しているためであることが知られていた。
として用いるには、従来の製造方法では臨界電流密度が
低く実用的な使用が適わなかった。これは、ひつとには
従来の方法で線材等を作製した場合に焼結体の密度が低
いことに起因している。また、他の要因として、酸化物
系超電導材料は、その結晶が電流の伝播方向に対して異
方性を有しているためであることが知られていた。
これに対して、本発明の方法に従って超電導焼結体線
材等を製造するならば、焼結体の密度が向上し、臨界電
流密度を改善することができると共に、結晶方向の有効
な制御を行うことによって、より高い電流密度を達成す
ることが可能となる。
材等を製造するならば、焼結体の密度が向上し、臨界電
流密度を改善することができると共に、結晶方向の有効
な制御を行うことによって、より高い電流密度を達成す
ることが可能となる。
尚、このように、結晶が異方性を有している焼結体材
料に対しては、超電導材料に限らず本発明の方法が有効
に利用できることはいうまでもない。
料に対しては、超電導材料に限らず本発明の方法が有効
に利用できることはいうまでもない。
本発明の方法に従って超電導線材を作製する場合、原
料粉末としては、所望の複合酸化物を構成する各元素の
化合物粉末を混合したものを用いることもできるが、予
め、周期律表II a族に含まれる元素の化合物粉末と、周
期律表III a族に含まれる元素の化合物粉末と、周期律
表I b族、II b族、III b族、IV a族、VIII a族に含まれ
る元素の化合物粉末との混合物を焼成して複合酸化物と
したものを摩砕して得た複合酸化物焼成体粉末を用いる
ことが有利である。このような焼成体粉末では、超電導
特性に有効に作用する組成物が予め形成されているの
で、線材といて焼結された後に均一な材質の製品とする
ことができる。このような観点から、焼成−摩砕の工程
を複数回反復して、原料粉末の均一化並びに微細化を図
ることも有利である。
料粉末としては、所望の複合酸化物を構成する各元素の
化合物粉末を混合したものを用いることもできるが、予
め、周期律表II a族に含まれる元素の化合物粉末と、周
期律表III a族に含まれる元素の化合物粉末と、周期律
表I b族、II b族、III b族、IV a族、VIII a族に含まれ
る元素の化合物粉末との混合物を焼成して複合酸化物と
したものを摩砕して得た複合酸化物焼成体粉末を用いる
ことが有利である。このような焼成体粉末では、超電導
特性に有効に作用する組成物が予め形成されているの
で、線材といて焼結された後に均一な材質の製品とする
ことができる。このような観点から、焼成−摩砕の工程
を複数回反復して、原料粉末の均一化並びに微細化を図
ることも有利である。
尚、複合酸化物系超電導材料の焼結温度は、一般に原
料粉末に含まれる化合物のうち最も融点の低いものの融
点を上限とする700℃以上の温度である。即ち、焼結温
度がこの範囲を越えると、焼結体に固溶相が生じて有効
な超電導特性を発揮する焼結体が形成されない。一方、
上記範囲に達しない温度では、焼結反応が不十分で、複
合酸化物が形成され難くなる。
料粉末に含まれる化合物のうち最も融点の低いものの融
点を上限とする700℃以上の温度である。即ち、焼結温
度がこの範囲を越えると、焼結体に固溶相が生じて有効
な超電導特性を発揮する焼結体が形成されない。一方、
上記範囲に達しない温度では、焼結反応が不十分で、複
合酸化物が形成され難くなる。
以下に本発明を実施例に従ってより具体的に詳述する
が、以下の開示によって本発明の技術的範囲は何等制限
されるものではない。
が、以下の開示によって本発明の技術的範囲は何等制限
されるものではない。
実施例 純度99.9％以上のBaCO3、Y2O3およびCuOの各々の粉末
を用意し、Y2O3粉末が20.9重量％、BaCO3粉末が54.7重
量％、CuO粉末が24.5重量％となるように秤量し、アト
ライターで湿式混合した後、110℃で１時間乾燥した。
この混合粉末を、940℃で15時間焼成した後、100メッシ
ュ以下まで粉砕した。以下、これら成形→焼成→粉砕の
工程を４回繰り返した後に、得られた焼成体粉末を、原
料粉末とした。
を用意し、Y2O3粉末が20.9重量％、BaCO3粉末が54.7重
量％、CuO粉末が24.5重量％となるように秤量し、アト
ライターで湿式混合した後、110℃で１時間乾燥した。
この混合粉末を、940℃で15時間焼成した後、100メッシ
ュ以下まで粉砕した。以下、これら成形→焼成→粉砕の
工程を４回繰り返した後に、得られた焼成体粉末を、原
料粉末とした。
金属容器としては、内径6mm、外径8mm、長さ1mのAgバ
イプを用い、これに上記原料粉末を充填した後、冷間
（室温）で外径7mmまで減径（減面率23％）したものを
試料（ａ）乃至（ｇ）として複数作製した。これらの試
料を、まず、940℃で15時間焼結し、続いて、それぞれ
冷間あるいは熱間で伸線して外径を7mmから6.5mmとした
後、再び940℃で15時間焼結した。但し、試料（ａ）に
ついては、唯１回の焼結のみを行って比較例とした。各
試料毎の加工条件は第１表に示す通りである。
イプを用い、これに上記原料粉末を充填した後、冷間
（室温）で外径7mmまで減径（減面率23％）したものを
試料（ａ）乃至（ｇ）として複数作製した。これらの試
料を、まず、940℃で15時間焼結し、続いて、それぞれ
冷間あるいは熱間で伸線して外径を7mmから6.5mmとした
後、再び940℃で15時間焼結した。但し、試料（ａ）に
ついては、唯１回の焼結のみを行って比較例とした。各
試料毎の加工条件は第１表に示す通りである。
得られた試料について、それぞれ焼結体の密度を測定
した上で、超電導臨界温度並びに超電導臨界電流密度を
測定して各試料を評価した。
した上で、超電導臨界温度並びに超電導臨界電流密度を
測定して各試料を評価した。
密度の測定は、ダイフロン含浸比重測定法によって得
た焼結体の体積で、試料の重量を割ることによって求め
た。また、臨界温度並びに臨界電流密度の測定は直流４
端子法によって測定し、試料に電気抵抗が生じる直前の
電流値を、電流路の面積で割って求めた。また、顕微鏡
による点算法も併用して確認すると共に、焼結体の配向
性の傾向も検査した。第１表中の配向性の有無とは、線
材の長手方向に対して、複合酸化物結晶のｃ軸が直角に
配向している状態を、配向性有りとした。
た焼結体の体積で、試料の重量を割ることによって求め
た。また、臨界温度並びに臨界電流密度の測定は直流４
端子法によって測定し、試料に電気抵抗が生じる直前の
電流値を、電流路の面積で割って求めた。また、顕微鏡
による点算法も併用して確認すると共に、焼結体の配向
性の傾向も検査した。第１表中の配向性の有無とは、線
材の長手方向に対して、複合酸化物結晶のｃ軸が直角に
配向している状態を、配向性有りとした。
第１表からも判るように、本発明の方法に従って急速
に加熱して焼結した線材では、密度と臨界電流密度が著
しく向上しており、特に、急速な加熱と、加熱後の熱間
伸線を施した試料（ｇ）では、極めて高い臨界電流密度
が達成されている。
に加熱して焼結した線材では、密度と臨界電流密度が著
しく向上しており、特に、急速な加熱と、加熱後の熱間
伸線を施した試料（ｇ）では、極めて高い臨界電流密度
が達成されている。
発明の効果 以上詳述のように、本発明に従えば、各種焼結体の長
尺製品を、特に密度並びに結晶配向性の点で高い品質を
保って製造することができる。
尺製品を、特に密度並びに結晶配向性の点で高い品質を
保って製造することができる。
即ち、本発明の方法に従えば、原料粉末を金属容器に
充填して処理することによって、任意の径並びに任意の
長さの長尺体を、原料粉末に有機系粘着剤等を混入する
ことなく成形することができると共に、焼結処理を吸熱
によって行い、焼結体粒子に物理的な異方性を付与し、
更にこれを塑性加工することによって、得られる焼結体
の密度と配向性を改善している。
充填して処理することによって、任意の径並びに任意の
長さの長尺体を、原料粉末に有機系粘着剤等を混入する
ことなく成形することができると共に、焼結処理を吸熱
によって行い、焼結体粒子に物理的な異方性を付与し、
更にこれを塑性加工することによって、得られる焼結体
の密度と配向性を改善している。
尚、原料粉末と共に、適切な形状の中子を予め容器中
に収容しておくことによって、中空体を含む任意の断面
形状を有する長尺体の製造も可能である。
に収容しておくことによって、中空体を含む任意の断面
形状を有する長尺体の製造も可能である。
こうして、本発明によって、長尺の焼結体製品を工業
的に有利に製造することが可能となり、多くの優れた特
性を備える焼結体製品の利用分野は更に拡大するものと
考えられる。
的に有利に製造することが可能となり、多くの優れた特
性を備える焼結体製品の利用分野は更に拡大するものと
考えられる。
Claims (20)
- 【請求項１】塑性加工に適した金属の容器に原料粉末を
充填する工程と、該原料粉末を収容した容器を該容器の
容量が減少するように塑性加工する工程と、該原料粉末
を収容した金属容器を加熱して該原料粉末を焼結して原
料粉末を焼結体とする工程とを含む長尺焼結体製品の製
造方法において、 前記塑性加工する工程と焼結する工程との一連の工程を
少なくとも２回以上反復すると共に、少なくとも最後の
１回を除く何れかの焼結する工程において、加熱を急速
に行うことを特徴とする長尺焼結体製品の製造方法。 - 【請求項２】前記塑性加工るす工程の少なくとも第２回
目が熱間での塑性加工であることを特徴とする特許請求
の範囲第１項に記載の長尺焼結体製品の製造方法。 - 【請求項３】前記塑性加工時の加熱温度が、前記金属容
器と原料粉末との反応温度以下の温度であって600℃以
上の温度であることを特徴とする特許請求の範囲第２項
に記載の長尺焼結体製品の製造方法。 - 【請求項４】前記熱間塑性加工時の加熱温度が、好まし
くは900℃以上の温度であることを特徴とする特許請求
の範囲第３項に記載の長尺焼結体製品の製造方法。 - 【請求項５】前記焼結する工程が、20℃／分以上の範囲
の加熱速度で加熱して行うことを特徴とする特許請求の
範囲第１項から第４項までの何れか１項に記載の長尺焼
結体製品の製造方法。 - 【請求項６】前記加熱速度が、好ましくは1000℃／分以
上の範囲であることを特徴とする特許請求の範囲第５項
に記載の長尺焼結体製品の製造方法。 - 【請求項７】前記塑性加工が、原料粉末を収容した筒状
金属容器の伸線加工であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項から第６項までの何れか１項に記載の長尺焼
結体製品の製造方法。 - 【請求項８】前記伸線加工が、ダイス伸線、ローラダイ
ス伸線、圧延ロール伸線、スウェイジング、押出伸線の
何れかによって行われることを特徴とする特許請求の範
囲第７項に記載の長尺焼結体製品の製造方法。 - 【請求項９】前記塑性加工が、原料粉末を収容した筒状
金属容器の鍛造処理であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項から第６項までの何れか１項に記載の長尺焼
結体製品の製造方法。 - 【請求項１０】前記鍛造処理が、スウェイジングまたは
圧延ロールによって行われることを特徴とする特許請求
の範囲第９項に記載の長尺焼結体製品の製造方法。 - 【請求項１１】前記塑性加工する工程が、冷間で行われ
る塑性加工を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１
項から第10項までの何れか１項に記載の長尺焼結体製品
の製造方法。 - 【請求項１２】前記塑性加工する工程の各々が、複数種
類および／または複数回の塑性加工を含むことを特徴と
する特許請求の範囲第１項から第11項までの何れか１項
に記載の長尺焼結体製品の製造方法。 - 【請求項１３】前記容器が、Ag、Au、Pt、Cu、Al、Fe、
Ni、Co、Al、Taからなる群から選択された金属、または
該金属を含む合金によって形成されていることを特徴と
する特許請求の範囲第１項から第12項までの何れか１項
に記載の長尺焼結体製品の製造方法。 - 【請求項１４】前記原料粉末が、周期律表II a族に含ま
れる元素の化合物粉末と、周期律表III a族に含まれる
元素の化合物粉末と、周期律表I b族、II b族、III b
族、IV a族、VIII a族に含まれる元素の化合物粉末との
混合物粉末を焼成した後、形成された焼成体を摩砕して
得られたものであることを特徴とする特許請求の範囲第
１項乃至第13項の何れか１項に記載の長尺焼結体製品の
製造方法。 - 【請求項１５】前記化合物粉末の焼成が、600℃を下限
とし、前記化合物粉末に含まれる化合物のうち最も融点
の低いものの融点を上限とする温度範囲で行うことを特
徴とする特許請求の範囲第14項に記載の長尺焼結体製品
の製造方法。 - 【請求項１６】前記化合物粉末の焼成−摩砕を含む一連
の工程が、複数回反復された後に原料粉末とされること
を特徴とする特許請求の範囲第14項または第15項に記載
の長尺焼結体製品の製造方法。 - 【請求項１７】前記焼成体粉末が、 一般式：（α1-Xβｘ）γｙδｚ （但し、αは周期律表II a、III a族元素から選択され
た１種であり、βは周期律表II a、III a族元素でαと
同じものを含む元素から選択された元素であり、γは周
期律表I b、II b、III b、VIII a族元素から選択された
少なくとも１種の元素であり、δはＯ、Ｂ（硼素）、Ｃ
（炭素）、Ｎ、Ｆ及びＳのうちから選択された少なくと
も１種であり、ｘは、α＋βに対するβの原子比で、0.
1≦ｘ≦0.9であり、ｙ及びｚは、（α1-Xβｘ）を１と
した場合に0.4≦ｙ≦3.0、１≦ｚ≦５となる原子比であ
る） で示す組成を有する超電導材料を含むことを特徴とする
特許請求の範囲第14項から第16項までの何れか１項に記
載の長尺焼結体製品の製造方法。 - 【請求項１８】前記元素αがBaであり、前記元素βがＹ
であり、前記元素γがCuであり、前記元素δがＯである
ことを特徴とする特許請求の範囲第17項に記載の長尺焼
結体製品の製造方法。 - 【請求項１９】前記元素αがBaであり、前記元素βがLa
であり、前記元素γがCuであり、前記元素δがＯである
ことを特徴とする特許請求の範囲第17項に記載の長尺焼
結体製品の製造方法。 - 【請求項２０】前記元素αがSrであり、前記元素βがLa
であり、前記元素γがCuであり、前記元素δがＯである
ことを特徴とする特許請求の範囲第17項に記載の長尺焼
結体製品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62218669A JP2505212B2 (ja) | 1987-09-01 | 1987-09-01 | 長尺焼結体製品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62218669A JP2505212B2 (ja) | 1987-09-01 | 1987-09-01 | 長尺焼結体製品の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6461363A JPS6461363A (en) | 1989-03-08 |
| JP2505212B2 true JP2505212B2 (ja) | 1996-06-05 |
Family
ID=16723570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62218669A Expired - Lifetime JP2505212B2 (ja) | 1987-09-01 | 1987-09-01 | 長尺焼結体製品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2505212B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01108144A (ja) * | 1987-10-19 | 1989-04-25 | Seiko Epson Corp | 超電導材料 |
| JPH02192620A (ja) * | 1989-01-19 | 1990-07-30 | Hitachi Cable Ltd | 酸化物超電導線材の製造法 |
| JPH0353415A (ja) * | 1989-07-19 | 1991-03-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導線材 |
-
1987
- 1987-09-01 JP JP62218669A patent/JP2505212B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6461363A (en) | 1989-03-08 |
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