JP2557064B2 - 超電導線の製造方法 - Google Patents

超電導線の製造方法

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JP2557064B2 JP62186130A JP18613087A JP2557064B2 JP 2557064 B2 JP2557064 B2 JP 2557064B2 JP 62186130 A JP62186130 A JP 62186130A JP 18613087 A JP18613087 A JP 18613087A JP 2557064 B2 JP2557064 B2 JP 2557064B2
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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は超電導マグネットコイルや電力輸送用等に使
用される超電導線に係わり、超電導体として酸化物系超
電導体を用いたものに関する。
「従来の技術」 近時、常電導状態から超電導状態へ遷移する臨界温度
(Tc)が液体窒素温度以上の高い値を示す酸化物系超電
導材料が種々発見されつつある。そして、従来、この種
の超電導材料からなる超電導体の中でもY−Ba−Cu−O
系、La−Sr−Cu−O系等のいわゆるA−B−Cu−O系
(ただし、AはY,La,Ce,Pr,Nd,Pm,Eu,Gd,Tb,Sm,Dy,Ho,E
r,Tm,Yb,Lu,Sc等の周期律表IIIa族金属元素を示し、B
はBa,Sr,Mg,Ca,Ra,Be等のアルカリ土類金属元素を示
す)の超電導材料を製造するには、上記IIIa族金属元素
の化合物粉末と、上記アルカリ土類金属元素の化合物粉
末と、酸化銅粉末を混合して得た混合粉末を、所定形状
に成形し、更に熱処理して超電導材料を得ている。
また、上記A−B−Cu−O系超電導体などの酸化物系
超電導体を線材化する試みもなされている。このような
酸化物系超電導材料を用いた超電導線材の製造方法とし
ては、例えば、銅などの金属シース内に酸化物系超電導
材料の粉末あるいはその原料粉末を充填し、この後伸線
加工を施して超電導線を製造する方法が試みられてい
る。
「発明が解決しようとする問題点」 しかし、このような超電導線は、超電導体の原料粉末
を完全に均一に混合することが困難なことから、熱処理
を施しても各部が完全に均一な結晶構造とならず、特に
長尺の超電導線を製造した場合、均一な結晶構造の超電
導体を超電導線の全線に亙って連続した状態で生成させ
ることができず、長尺で高品質の超電導線を製造するこ
とができないという問題があった。
また、超電導線の内部が脆いセラミックスから構成さ
れているので、機械的強度が低いという問題点があっ
た。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、超電導
特性が良好で、しかも機械的強度の高い長尺の超電導線
を製造する方法の提供を目的としている。
「問題点を解決するための手段」 この発明による超電導線の製造方法は、A−B−Cu−
O系(ただしAはY,La,Ce等の周期律表IIIa族金属元素
を示し、BはBa,Sr等のアルカリ土類金属元素を示す)
の超電導体を具備してなる超電導線の製造方法であっ
て、上記A元素を含有する銅合金と、上記B元素を含有
する銅合金と、上記A元素とB元素とを含む銅合金と、
表面に酸化層を形成した金属と、酸化銅の粒子を分散さ
せた金属と、酸化銅の粒子を分散させた上記A元素を含
有する銅合金と、酸化銅の粒子を分散させた上記B元素
を含有する銅合金と、表面に酸化層を形成した上記A元
素を含有する金属と、表面に酸化層を形成した上記B元
素を含有する金属の各材料で作られたセグメント素導体
のうち複数のセグメント素導体を選択し、A−B−Cu−
O系酸化物を構成する全ての元素が相互に隣接する複数
のセグメント素導体に含まれるように各セグメント素導
体を集合して超電導素線とし、、次いで伸線加工を施
し、次いで熱処理を施して超電導線を製造することを問
題解決の手段とした。
「作用」 この超電導線の製造方法では、A−B−Cu−O系酸化
物を構成する全ての元素が相互に隣接する複数の銅合金
または金属で作られたセグメント素導体を集合し、次に
伸線加工を施して超電導素線とし、次に熱処理を施すこ
とにより、各セグメント素導体が密着して接触部で各元
素に反応が起こり、この接触部に均一な結晶構造の酸化
物超電導体が超電導線の全線に亙って連続した状態で生
成する。
また、上記各セグメント素導体の中心部に金属部分が
上記酸化物超電導体に沿って超電導線の長さ方向に連続
した状態で残存し、この金属部分が上記酸化物超電導体
を補強して、超電導接触の機械的強度を高める。
「実施例」 以下、この発明の超電導線の製造方法の一例を図面を
参照して詳細に説明する。
この例の超電導線の製造方法では、イットリウムを含
有する銅合金を材料とし、表面に酸化層が形成された断
面扇形のY−Cu合金セグメント素導体1と、バリウムを
含有する銅合金を材料とし、表面に酸化層が形成された
断面扇形のBa−Cu合金セグメント素導体2との各セグメ
ント素導体を用いて、Y−Ba−Cu−O系超電導体を有す
る超電導線を製造する例を示すものである。これらの各
セグメント素導体を用いて超電導線を製造するには、ま
ず、二つの上記Y−Cu合金セグメント素導体1と、二つ
の上記Ba−Cu合金セグメント素導体2とを第1図に示す
ように交互に配置して集合し、断面円形の集合体3を作
成する。このとき、集合体3に圧力を加えて各セグメン
ト素導体1,2を圧着させておいても良い。
これらの各セグメント素導体1,2の表面に酸化層を形
成する方法としては、各銅合金材料を断面扇形に成形し
た後、純酸素中などの酸化性雰囲気中で加熱処理する方
法や、断面扇形に成形した後、処理浴としてNaOH、KO
H、Ba(OH)2などのアルカリ金属やアルカリ土類金属の水
酸化物の水溶液の電解浴を用いて陽極酸化処理する方法
等により形成することができる。また、この例では、各
セグメント素導体1,2の表面に酸化層を形成して、各セ
グメント素導体1,2の酸素源としたが、各セグメント素
導体1,2に酸素を供給する手段はこれに限定されること
なく、例えば各セグメント素導体の材料中に酸化銅を分
散させる方法など、他の酸素供給手段を用いても良い。
次に、各セグメント素導体1,2の集合体3に伸線加工
を施して、第2図に示すように、所望の線径の超電導素
線4とする。
次に、この超電導素線4に熱処理を施す。この熱処理
の条件は使用する超電導体の種類によって適宜設定され
るが、Y−Ba−Cu−O系超電導体を製造する場合には、
800〜1000℃、2〜24時間程度の熱処理を施すのが好適
である。この熱処理によって、超電導素線4のY−Cu合
金セグメント素導体1とBa−Cu合金セグメント素導体2
の接触部分において反応が起こり、この接触部分に均一
な結晶構造のY−Ba−Cu−O系超電導体が超電導素線4
の全長に亙って連続した状態で生成される。
以上の操作によって、各セグメント素導体1,2の接触
部分にY−Ba−Cu−O系超電導体が生成された超電導線
5が製造される。
なお、この例による超電導線の製造方法の応用例とし
て、第4図に示すように、先の超電導線5を多数束ねて
構成される超電導多芯線6の製造方法の例を説明する。
この超電導多芯線の製造方法は、まず、上記超電導素線
4を多数本束ね、この超電導素線4の集合体を金属シー
ス7内に収容する。この金属シース7の材料としては、
銅、銀、金、白金、銅合金、銀合金、ステンレス、銅−
銀クラッド、銅−金クラッドなどの金属材料が好適に使
用される。また、上記超電導素線4の集合体の周囲を銀
テープで巻回被覆した後、銅などの金属で作られた金属
シース7内に収容するようにしても良い。
次に、伸線加工を施して、所望線径の超電導多芯素線
とする。次に、この超電導多芯素線に上記超電導線5の
製造時と同様の熱処理を施して、各超電導素線中にY−
Ba−Cu−O系超電導体を生成させる。以上の操作によっ
て、第4図に示すように、金属シース7内に多数本の超
電導線5が配された超電導多芯線6が製造される。
この例による超電導線の製造方法によれば、Y−Ba−
Cu−O系超電導体を構成する全ての元素が相互に隣接す
る複数のセグメント素導体に含まれるように各セグメン
ト素導体1,2を集合させ、更に各セグメント素導体1,2の
集合体3に伸線加工を施して超電導素線4とし、次いで
この超電導素線4に熱処理を施すので、各セグメント素
導体1,2が密着した状態でその接触部分が反応し、この
接触部分に均一な結晶構造のY−Ba−Cu−O系超電導体
を超電導線5の全長に亙って連続した状態で生成させる
ことができる。また、上記各セグメント導体1,2の中心
部に、未反応の金属部分が上記超電導体に沿って超電導
線5の長さ方向に連続した状態で残るので、この金属部
分が上記超電導体を補強し得て、機械的強度の高い超電
導線7を製造することができる。
なお、先の例では、断面扇形のセグメント素導体を複
数集合させて断面円形の超電導素線を形成したが、セグ
メント素導体および超電導線の形状はこれに限定される
ことなく他でも良い。第5図ないし第7図はセグメント
素導体の形状を扇形以外の形状とした例を示す図であ
る。すなわち、第5図に示すものは、断面半円状の各セ
グメント素導体1a,2aを集合し、断面円形の超電導素線
を形成したものである。また、第6図に示すものでは、
断面円形の線材を複数に縦割りに分割した断面形状の各
セグメント素導体1b,2bを集合して断面円形の超電導素
線を形成したものである。また、第7図に示すものは、
断面三角形の各セグメント素導体1c,2cを各々二つ集合
し、断面矩形の超電導素線を生成したものである。
以下に製造例を記す。
〔製造例〕
本発明方法に基づいて、Y−Ba−Cu−O系超電導体を
具備してなる超電導線の製造を実施した。
イットリウムを20%含有する銅合金を材料として、第
1図に示すAが5mmの断面扇形のY−Cu−合金セグメン
ト素導体と、バリウムを40%含有する銅合金を材料とし
て、先のY−Cu合金セグメント素導体と同様にAが5mm
の断面扇形のBa−Cu合金セグメント素導体を各々作成し
た。なお、これら各セグメント素導体の表面には、NaOH
水溶液を用いた電解浴で陽極酸化処理を施して酸化層を
形成した。
次に、これらの各セグメント素導体を、第1図に示す
ように配置集合し、更に伸線加工を施して直径1mmの超
電導素線とした。
次に、この超電導素線を40本束ね、内面に銀のクラッ
ド層を有する外径17.5mm、内径7.5mmの銅製スリーブ内
に収容し、この後、伸線加工を施して直径1mmの超電導
多芯素線を作成した。
次に、この超電導多芯素線に900℃で20時間の熱処理
を施して第4図に示すものと同様構成の超電導多芯線を
製造した。
この結果、超電導多芯線中には臨界温度95Kという良
好な超電導特性を有する長尺の超電導線が生成され、か
つ、得られた超電導線の機械的強度が従来より向上し
た。
「発明の効果」 この例による超電導線の製造方法によれば、A−B−
Cu−O系超電導体を構成する全ての元素が相互に隣接す
る複数のセグメント素導体に含まれるように各セグメン
ト素導体を集合させ、更に伸線加工を施して超電導素線
とし、次いでこの超電導素線に熱処理を施すので、各セ
グメント素導体が密着した状態でその接触部分が反応
し、この接触部分に均一な結晶構造のA−B−Cu−O系
超電導体を全長に亙って連続した状態で生成させること
ができる。また、各セグメント導体の中心部に、未反応
の金属部分が上記超電導体に沿って超電導線の長さ方向
に連続した状態で残るので、この金属部分が上記Y−Ba
−Cu−O系超電導体を補強し得て、機械的強度の高い超
電導線を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第3図は本発明方法の一例を説明するため
の図であって、第1図は複数のセグメント素導体を集合
させた集合体を示す横断面図、第2図は超電導素線を示
す横断面図、第3図は超電導線を示す横断面図、第4図
は本発明方法の応用例を説明するための図であって、超
電導多芯線の横断面図、第5図ないし第7図はセグメン
ト素導体および超電導素線の形状の変形例を説明するた
めの超電導素線の断面図である。 1…Y−Cu合金セグメント素導体、2…Ba−Cu合金セグ
メント素導体、3…集合体、4…超電導素線、5…超電
導線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 正一 東京都江東区木場1丁目5番1号 藤倉 電線株式会社内 (72)発明者 山之内 宏 東京都江東区木場1丁目5番1号 藤倉 電線株式会社内

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】A−B−Cu−O系 (ただし、AはY,La,Ce等の周期律表IIIa族金属元素を
    示し、BはBa,Sr等のアルカリ土類金属元素を示す) の超電導体を具備してなる超電導線の製造方法であっ
    て、 上記A元素を含有する銅合金と、上記B元素を含有する
    銅合金と、上記A元素とB元素とを含有する銅合金と、
    酸化銅の粒子を分散させた金属と、表面に酸化層を形成
    した金属と、酸化銅を分散させた上記A元素を含有する
    銅合金と、酸化銅を分散させた上記B元素を含有する銅
    合金と、表面に酸化層を形成した上記A元素を含有する
    金属と、表面に酸化層を形成した上記B元素を含有する
    金属の各材料で作られたセグメント素導体のうち複数の
    セグメント素導体を選択し、A−B−Cu−O系酸化物を
    構成する全ての元素が相互に隣接する複数のセグメント
    素導体に含まれるように各セグメント素導体を集合して
    超電導素線とし、次いで伸線加工を施し、次いで熱処理
    を施すことを特徴とする超電導線の製造方法。
  2. 【請求項2】上記各セグメント素導体として、含有酸素
    の一部をハロゲンで置換したセグメント導体を用いるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の超電導線の
    製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6478752B1 (en) 1998-12-11 2002-11-12 Piolax Medical Devices, Inc. Catheter guide wire and production method for the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6478752B1 (en) 1998-12-11 2002-11-12 Piolax Medical Devices, Inc. Catheter guide wire and production method for the same

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