JP2555089B2 - 超電導導体の製造方法 - Google Patents
超電導導体の製造方法Info
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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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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (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、ケーブルやマグネット等に使用される超電
導導体の製造方法に関するものであり、特に従来の液体
Heよりも高温で使用出来る酸化物系超電導導体の製造方
法に関するものである。
導導体の製造方法に関するものであり、特に従来の液体
Heよりも高温で使用出来る酸化物系超電導導体の製造方
法に関するものである。
大容量の送電ケーブルや高磁場マグネット用導体等と
して、超電導導体が使用されており、従来よりNb−Ti、
Nb−Zr、Nb−Ti−Zr等の合金やNb3Sn、V3Ga、Nb3Al等の
金属間化合物が実用されてきた。これらは加工或いは製
造は比較的容易であるが、高価な液体Heを冷媒として使
用する為、設備、ランニングコスト共に負担となり易か
った。
して、超電導導体が使用されており、従来よりNb−Ti、
Nb−Zr、Nb−Ti−Zr等の合金やNb3Sn、V3Ga、Nb3Al等の
金属間化合物が実用されてきた。これらは加工或いは製
造は比較的容易であるが、高価な液体Heを冷媒として使
用する為、設備、ランニングコスト共に負担となり易か
った。
一方近年、より高い臨界温度（TC）を有する超電導体
物質のして、LaBaCuO、LaSrCuO、ScSrCuO、YBa2Cu3O7、
LnBa2Cu3O7（Ln:ランタナイド元素）、LaBaSrCu3O7等の
酸化物系超電導体物質が多数発見されている。これらの
酸化物系超電導体物質を用いれば、液体H2、液体Ne更に
は液体N2の利用が可能になるので、経済的に大きなメリ
ットが期待されている。
物質のして、LaBaCuO、LaSrCuO、ScSrCuO、YBa2Cu3O7、
LnBa2Cu3O7（Ln:ランタナイド元素）、LaBaSrCu3O7等の
酸化物系超電導体物質が多数発見されている。これらの
酸化物系超電導体物質を用いれば、液体H2、液体Ne更に
は液体N2の利用が可能になるので、経済的に大きなメリ
ットが期待されている。
しかしながら、これらの酸化物系超電導体物質はセラ
ミックスの一種であって、前記金属系超電導体物質の様
に成形加工を施す事が出来なく、その線材化方法が未解
決のままである。
ミックスの一種であって、前記金属系超電導体物質の様
に成形加工を施す事が出来なく、その線材化方法が未解
決のままである。
即ち、解決すべき技術課題として、 （１）連続した線状体を能率良く製造出来る事。
（２）線状体が、導体として充分な機械的強度、靱性並
びに変形性を有している事。
びに変形性を有している事。
（３）線状体に加工された超電導物質が緻密且つ均質に
成形加工されており、大きな電流を流せる事、即ち臨界
電流密度（JC）が大きい事。
成形加工されており、大きな電流を流せる事、即ち臨界
電流密度（JC）が大きい事。
等があり、これらを満足する製造方法の開発が工業的に
強くもとめられている。
強くもとめられている。
即ち、大容量の送電ケーブルや高磁場マグネット用導
体等に使用される超電導導体は、長尺の線状体を多量に
要するものであり、性能と生産性を両立させる事が不可
欠であるが、この様な製造方法は未だ開発されていなか
った。例えば基体上に超電導体物質をスパッタリングす
る方法によれば、高い臨界電流密度（Jc）を得る事が可
能であるが、この方法では１μｍの被覆を得るのに１時
間前後を要し、生産性に著しく劣っていた。
体等に使用される超電導導体は、長尺の線状体を多量に
要するものであり、性能と生産性を両立させる事が不可
欠であるが、この様な製造方法は未だ開発されていなか
った。例えば基体上に超電導体物質をスパッタリングす
る方法によれば、高い臨界電流密度（Jc）を得る事が可
能であるが、この方法では１μｍの被覆を得るのに１時
間前後を要し、生産性に著しく劣っていた。
本発明は上記の点に鑑み鋭意検討の結果なされたもの
であり、その目的とするところは、臨界電流密度（Jc）
が大きい超電導導体を、連続して、能率良く製造出来る
様な超電導導体の製造方法を提供する事である。
であり、その目的とするところは、臨界電流密度（Jc）
が大きい超電導導体を、連続して、能率良く製造出来る
様な超電導導体の製造方法を提供する事である。
即ち本発明は、少なくとも表面層の１部に予め酸化物
系超電導体物質層を設けた基体を、酸化物系超電導体物
質の融液と接触させて、酸化物系超電導体物質の融液を
付着せしめ、次いで該酸化物系超電導体物質の融液を凝
固させる事を特徴とする超電導導体の製造方法である。
系超電導体物質層を設けた基体を、酸化物系超電導体物
質の融液と接触させて、酸化物系超電導体物質の融液を
付着せしめ、次いで該酸化物系超電導体物質の融液を凝
固させる事を特徴とする超電導導体の製造方法である。
本発明の方法は、特に加工性に乏しい酸化物系超電導
体物質からなる超電導導体の製造に好適なものである。
体物質からなる超電導導体の製造に好適なものである。
次に本発明の実施態様を図面を用いて具体的に説明す
る。第１図は、本発明の実施態様を例示する工程図であ
る。なお、ここでの超電導体は酸化物系超電導体を意味
している。ａは耐熱性を有する基体であって、実用上は
金属製の線、テープ、パイプ等が用いられる。即ち、F
e、Mo、Ｗ、Ni、Ti、Zr、Nb、Ta、Co等又はこれらの合
金、例えばステンレススチール、Fe−Ni、Ni−Co、Nb−
Ti等が用いられる。前記金属の他に、カーボンファイバ
ー、SiCファイバー等を用いる事も出来る。
る。第１図は、本発明の実施態様を例示する工程図であ
る。なお、ここでの超電導体は酸化物系超電導体を意味
している。ａは耐熱性を有する基体であって、実用上は
金属製の線、テープ、パイプ等が用いられる。即ち、F
e、Mo、Ｗ、Ni、Ti、Zr、Nb、Ta、Co等又はこれらの合
金、例えばステンレススチール、Fe−Ni、Ni−Co、Nb−
Ti等が用いられる。前記金属の他に、カーボンファイバ
ー、SiCファイバー等を用いる事も出来る。
１は超電導体物質の固着工程であり、２は焼結反応等
により前記超電導体物質の固着度を高める固着強化工程
である。通常固着工程１においては、押出し又は引抜き
ダイスを用いて、前記基体ａ上に粉末状超電導体物質を
固着させる。又超電導体物質からなる粉末を有機バイン
ダー等でペースト状として、これを基体ａ上に塗布する
事も可能である。勿論工程１及び２を一つの工程として
実施する事も可能であり、例えばPVD法、CVD法等によ
り、基体ａ上に超電導体物質を被覆する事も出来る。
により前記超電導体物質の固着度を高める固着強化工程
である。通常固着工程１においては、押出し又は引抜き
ダイスを用いて、前記基体ａ上に粉末状超電導体物質を
固着させる。又超電導体物質からなる粉末を有機バイン
ダー等でペースト状として、これを基体ａ上に塗布する
事も可能である。勿論工程１及び２を一つの工程として
実施する事も可能であり、例えばPVD法、CVD法等によ
り、基体ａ上に超電導体物質を被覆する事も出来る。
３は融液処理工程であり、前記超電導体物質を被覆さ
れた基体ａに、超電導体物質の融液10を接触させて、基
体ａ上に融液10を付着せしめ、次いで空間部11にて該融
液10を凝固させる。尚本工程における超電導体物質は前
工程（１及び２）における超電導体物質と同一種の物質
であっても良く、異種物質であっても差し支えない。例
えばペロブスカイト構造を有する酸化物系超電導体物質
においては、Ｙ、希土類元素等の第３族元素と、第２族
のアルカリ土金属は各々混合しても超電導体物質として
有効であるので、目的に応じて異種物質を選定する事が
出来る。又融液温度や接触時間等を変える事により、任
意の厚さの付着凝固部を得る事が出来る。尚酸化物系超
電導体物質は1000℃以上、主に1200〜1500℃に融点を有
するものであり、高温においてO2を解離する傾向がある
ので、O2雰囲気特にO2加圧下で融解し、利用する事が好
ましい。但し一部の不足したO2は、酸化物系超電導体物
質を凝固させてから、加熱処理やO2プラズマ処理、O2イ
オン注入等により付与出来るので、O2濃度のコントロー
ルは必ずしも厳密を要しない。
れた基体ａに、超電導体物質の融液10を接触させて、基
体ａ上に融液10を付着せしめ、次いで空間部11にて該融
液10を凝固させる。尚本工程における超電導体物質は前
工程（１及び２）における超電導体物質と同一種の物質
であっても良く、異種物質であっても差し支えない。例
えばペロブスカイト構造を有する酸化物系超電導体物質
においては、Ｙ、希土類元素等の第３族元素と、第２族
のアルカリ土金属は各々混合しても超電導体物質として
有効であるので、目的に応じて異種物質を選定する事が
出来る。又融液温度や接触時間等を変える事により、任
意の厚さの付着凝固部を得る事が出来る。尚酸化物系超
電導体物質は1000℃以上、主に1200〜1500℃に融点を有
するものであり、高温においてO2を解離する傾向がある
ので、O2雰囲気特にO2加圧下で融解し、利用する事が好
ましい。但し一部の不足したO2は、酸化物系超電導体物
質を凝固させてから、加熱処理やO2プラズマ処理、O2イ
オン注入等により付与出来るので、O2濃度のコントロー
ルは必ずしも厳密を要しない。
４は後処理工程であり、必要に応じてアニール、酸化
等の処理が施される。以上の工程１〜４によって、基体
ａ上に超電導体物質が被覆された超電導導体ｂが得られ
る。
等の処理が施される。以上の工程１〜４によって、基体
ａ上に超電導体物質が被覆された超電導導体ｂが得られ
る。
本発明の方法によって得られる導体の典型的な断面は
第２図に示す通りであって、20は基体であり、その上に
工程１及び２で固着させた超電導物質21と、工程３で付
着した超電導体物質22が位置している。
第２図に示す通りであって、20は基体であり、その上に
工程１及び２で固着させた超電導物質21と、工程３で付
着した超電導体物質22が位置している。
本発明の方法においては、基体上に酸化物系超電導体
物質の融液を付着せしめ、次いで該超電導体物質の融液
を凝固させているので、連続した超電導導体を、能率良
く製造する事が可能である。しかも基体上に予め酸化物
系超電導体物質を固着させた後、酸化物系超電導体物質
の融液を付着せしめているので、金属と均一な濡れを起
こしがたい酸化物系電導体物質であっても、前記酸化物
系超電導体物質の融液の基体上への濡れが安定して、円
滑に起こり、均一で、一定厚さの付着層が形成される。
この為酸化物系超電導体物質の凝固が基体の全長にわた
って安定して起こり、均一な結晶構造が得られる。この
事は、ペロブスカイト構造を共有し、超電導特性に異方
性を有するので、結晶構造の不均一性が超電導特性を低
下させる酸化物系超電導体物質において、特に有利であ
る。
物質の融液を付着せしめ、次いで該超電導体物質の融液
を凝固させているので、連続した超電導導体を、能率良
く製造する事が可能である。しかも基体上に予め酸化物
系超電導体物質を固着させた後、酸化物系超電導体物質
の融液を付着せしめているので、金属と均一な濡れを起
こしがたい酸化物系電導体物質であっても、前記酸化物
系超電導体物質の融液の基体上への濡れが安定して、円
滑に起こり、均一で、一定厚さの付着層が形成される。
この為酸化物系超電導体物質の凝固が基体の全長にわた
って安定して起こり、均一な結晶構造が得られる。この
事は、ペロブスカイト構造を共有し、超電導特性に異方
性を有するので、結晶構造の不均一性が超電導特性を低
下させる酸化物系超電導体物質において、特に有利であ
る。
〔実施例１〕 次に本発明を実施例により更に具体的に説明する。Mo
線（線径0.1mm）上に、YBa2Cu3O7（平均粒径:6μｍ）:7
5％、エチルセルローズ:10％、ブチルカルビノール:15
％なる組成を有するペースト状物質を、穴クリアランス
約0.03mmのダイヤモンドダイスを用いて塗布し、大気中
で450℃×３分間乾燥してから、950℃×15分間焼結処理
して、前記YBa2Cu3O7が平均12μｍ被覆された線材を得
た。
線（線径0.1mm）上に、YBa2Cu3O7（平均粒径:6μｍ）:7
5％、エチルセルローズ:10％、ブチルカルビノール:15
％なる組成を有するペースト状物質を、穴クリアランス
約0.03mmのダイヤモンドダイスを用いて塗布し、大気中
で450℃×３分間乾燥してから、950℃×15分間焼結処理
して、前記YBa2Cu3O7が平均12μｍ被覆された線材を得
た。
次に前記線材を、10気圧の02加圧下で、1270℃のYBa2
Cu3O7融液中に３秒間浸漬してから、同じO2加圧下で500
℃迄15分間を要して冷却した。この様にして得られた酸
化物系超電導体物質の被覆厚さは10μｍであった。
Cu3O7融液中に３秒間浸漬してから、同じO2加圧下で500
℃迄15分間を要して冷却した。この様にして得られた酸
化物系超電導体物質の被覆厚さは10μｍであった。
〔実施例２〕 実施例１で得られた線材を、790℃の１気圧O2気流中
で15時間熱処理した。
で15時間熱処理した。
実施例１及び２で得られた線材について、液体窒素中
（77゜K）で臨界電流密度（JC）を測定し、その結果を
第１表に示した。尚比較例として、実施例１における融
液処理前に焼結処理線についてもJCを測定し、その結果
も第１表に併記した。
（77゜K）で臨界電流密度（JC）を測定し、その結果を
第１表に示した。尚比較例として、実施例１における融
液処理前に焼結処理線についてもJCを測定し、その結果
も第１表に併記した。
第１表から明らかな様に、本発明の方法により製造し
た酸化物系超電導導体は、臨界電流密度（JC）が大きく
て、優れた超電導特性を示している。これは、本発明の
方法により酸化物系超電導導体の結晶組織と組成が均質
に緻密化され、且つ結晶構造が有利に配向された為であ
ると考えられる。一方、単なる焼結処理しか行なわなか
った比較例では、1000A/cm2より小さい臨界電流密度（J
C）しか得られなかった。
た酸化物系超電導導体は、臨界電流密度（JC）が大きく
て、優れた超電導特性を示している。これは、本発明の
方法により酸化物系超電導導体の結晶組織と組成が均質
に緻密化され、且つ結晶構造が有利に配向された為であ
ると考えられる。一方、単なる焼結処理しか行なわなか
った比較例では、1000A/cm2より小さい臨界電流密度（J
C）しか得られなかった。
本発明の方法によれば、臨界電流密度（JC）が大きい
酸化物系超電導導体を、連続して、能率良く製造する事
が可能であり、工業上顕著な効果を奏するものである。
酸化物系超電導導体を、連続して、能率良く製造する事
が可能であり、工業上顕著な効果を奏するものである。
第１図は本発明の実施態様を例示する工程図、第２図は
本発明の方法によって得られた超電導導体の断面図であ
る。 ａ……基体、ｂ……超電導導体、１……固着工程、２…
…固着強化工程、３……融液処理工程、４……後処理工
程、10……融液、11……空間部、20……基体、21、22…
…超電導体物質。
本発明の方法によって得られた超電導導体の断面図であ
る。 ａ……基体、ｂ……超電導導体、１……固着工程、２…
…固着強化工程、３……融液処理工程、４……後処理工
程、10……融液、11……空間部、20……基体、21、22…
…超電導体物質。
Claims (1)
- 【請求項１】少なくとも表面層の１部に予め酸化物系超
電導体物質層を設けた基体を、酸化物系超電導体物質の
融液と接触させて、酸化物系超電導体物質の融液を付着
せしめ、次いで該融液を凝固させる事を特徴とする超電
導導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62214637A JP2555089B2 (ja) | 1987-08-28 | 1987-08-28 | 超電導導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62214637A JP2555089B2 (ja) | 1987-08-28 | 1987-08-28 | 超電導導体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6459727A JPS6459727A (en) | 1989-03-07 |
| JP2555089B2 true JP2555089B2 (ja) | 1996-11-20 |
Family
ID=16659045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62214637A Expired - Fee Related JP2555089B2 (ja) | 1987-08-28 | 1987-08-28 | 超電導導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2555089B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5218195A (en) * | 1975-08-01 | 1977-02-10 | Hitachi Ltd | Superconducting wire process |
-
1987
- 1987-08-28 JP JP62214637A patent/JP2555089B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6459727A (en) | 1989-03-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |