JP2567402B2 - Method for manufacturing superconducting wire - Google Patents

Method for manufacturing superconducting wire

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JP2567402B2
JP2567402B2 JP62142997A JP14299787A JP2567402B2 JP 2567402 B2 JP2567402 B2 JP 2567402B2 JP 62142997 A JP62142997 A JP 62142997A JP 14299787 A JP14299787 A JP 14299787A JP 2567402 B2 JP2567402 B2 JP 2567402B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は超電導ワイヤの製造方法に関する。より詳細
には、高い超電導臨界温度のみならず、相転移の終了温
度と臨界温度との差が小さい新規な超電導ワイヤの製造
方法に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a superconducting wire. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a new superconducting wire having a small difference between a critical temperature and an end temperature of a phase transition as well as a high superconducting critical temperature.

尚、以下の記述においていは、超電導臨界温度をTc、
超電導体の電気抵抗が全く零となる相転移の終了温度を
Tcf、TcとTcfとの差をΔTとして示す。
In the following description, the superconducting critical temperature is Tc,
The end temperature of the phase transition at which the electrical resistance of the superconductor becomes zero
Tcf and the difference between Tc and Tcf are shown as ΔT.

従来の技術 超電導現象下で物質は完全な反磁性を示し、内部で有
限な定常電流が流れているにも関わらず電位差が現れな
くなる。そこで、電力損失の全くない伝送媒体としての
超電導体の各種の応用が提案されている。
Conventional technology Under the superconducting phenomenon, a substance shows complete diamagnetism, and the potential difference disappears even though a finite steady current flows inside. Therefore, various applications of superconductors as transmission media without power loss have been proposed.

即ち、その応用分野は、MHD発電、電力送電、電力貯
蔵等の電力分野、或いは、磁気浮上列車、電磁気推進船
舶等の動力分野、更に、磁場、マイクロ波、放射線等の
超高感度センサとしてNMR、π中間子治療、高エネルギ
ー物理実験装置などの計測の分野等、極めて多くの分野
を挙げることができる。
That is, its application fields are power fields such as MHD power generation, power transmission, and power storage, power fields such as magnetic levitation trains and electromagnetic propulsion vessels, and NMR as a super-sensitive sensor for magnetic fields, microwaves, radiation, etc. , Pion therapy, measurement fields such as high-energy physics experimental equipment, and so on.

また、ジョセフソン素子に代表されるエレクトロニク
スの分野でも、単に消費電力の低減のみならず、動作の
極めて高速な素子を実現し得る技術として期待されてい
る。
Further, in the field of electronics represented by Josephson devices, it is expected as a technique that can realize not only a reduction in power consumption but also an extremely fast operating device.

ところで、嘗て超電導は超低温下においてのみ観測さ
れる現象であった。即ち、従来の超電導材料として最も
高い超電導臨界温度Tcを有するといわれていたNb3Geに
おいても23.3Kという極めて低い温度が長期間に亘って
超電導臨界温度の限界とされていた。
By the way, superconductivity was a phenomenon observed only at extremely low temperatures. That is, even in Nb 3 Ge, which was said to have the highest superconducting critical temperature Tc as a conventional superconducting material, the extremely low temperature of 23.3 K was considered to be the limit of the superconducting critical temperature for a long time.

それ故、従来は、超電導現象を実現するために、沸点
が4.2Kの液体ヘリウムを用いて超電導材料をTc以下まで
冷却していた。しかしながら、液体ヘリウムの使用は、
液化設備を含めた冷却設備による技術的負担並びにコス
ト的負担が極めて大きく、超電導技術の実用化への妨げ
となっていた。
Therefore, conventionally, in order to realize the superconductivity phenomenon, the superconducting material has been cooled to Tc or less using liquid helium having a boiling point of 4.2K. However, the use of liquid helium has
The technical burden and cost burden of the cooling equipment including the liquefaction equipment were extremely large, which hindered the practical application of the superconducting technology.

ところが、近年に到ってIIa族元素あるいはIIIa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、
〔La,Ba〕2CuO4あるいは〔La,Sr〕2CuO4等のペロブスカ
イト型酸化物では、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、70K以上のTcが観測され
た例もある。特に後者のTcを記録した超電導材料は、ペ
ロブスカイト型酸化物と類似した擬似ペロブスカイト型
ともいうべき、例えばオルソロンビック型等の結晶構造
を有する複合酸化物であると考えられている。
However, in recent years, it has been reported that a sintered body containing an oxide of a Group IIa element or a Group IIIa element can become a superconductor at an extremely high Tc. Is about to be promoted. already,
In perovskite type oxides such as [La, Ba] 2 CuO 4 or [La, Sr] 2 CuO 4 , a dramatically higher Tc of 30 to 50 K was observed compared with the conventional one, and a Tc of 70 K or more was observed. There are also examples. In particular, the latter Tc-recorded superconducting material is considered to be a complex oxide having a crystal structure of, for example, an orthorombic type, which should be called a pseudo-perovskite type similar to a perovskite type oxide.

発明が解決しようとする問題点 超電導材料に関する技術目標のひとつとして、冷却媒
体に液体窒素を用い得ることが挙げられる。即ち、液体
窒素は、多くの分野で必要とされる液体酸素を生産する
ために、副次的に大量に生産されているにも関わらず、
一般の用途が少なく一部では放棄される程の大量且つ廉
価な供給が保証されている。液体窒素の沸点は約77Kで
あり、従って77K以上の温度で超電導現象を実現するこ
とができれば、超電導技術の実用化が可能となる。
Problems to be Solved by the Invention One of the technical goals relating to superconducting materials is that liquid nitrogen can be used as a cooling medium. That is, despite the fact that liquid nitrogen is produced secondarily in large quantities in order to produce liquid oxygen required in many fields,
A large quantity and inexpensive supply is guaranteed, with few general uses and some abandonment. Liquid nitrogen has a boiling point of about 77K, so if the superconducting phenomenon can be realized at a temperature of 77K or higher, the superconducting technology can be put to practical use.

但し、一般に臨界温度として示されるTcは、物質が超
電導を示し始める温度であり、その物質の電気抵抗が完
全に零となる温度TcfはTcよりも更に低い温度である。
前述のように、擬似ペロブスカイト型酸化物によって70
K近いTcが報告されているとはいえ、現在知られている
超電導材料では一般にTcとTcfとの差が大きく、場合に
よっては30℃以上のΔTを示す。
However, Tc generally indicated as a critical temperature is a temperature at which a substance starts to exhibit superconductivity, and a temperature Tcf at which the electric resistance of the substance becomes completely zero is a temperature lower than Tc.
As described above, the pseudo perovskite oxide
Although Tc close to K has been reported, currently known superconducting materials generally have a large difference between Tc and Tcf, and in some cases exhibit a ΔT of 30 ° C. or more.

従って、前述のように液体窒素を用いた超電導技術の
実用化には、超電導材料のTcfが77Kを上回ることが必須
であり、より高いTcの超電導材料が切望されている。
Therefore, as described above, in order to put the superconducting technology using liquid nitrogen into practical use, it is essential that the Tcf of the superconducting material exceeds 77K, and a superconducting material having a higher Tc is desired.

また、現在高Tcが期待されている超電導体は、数種の
酸化物等化合物の焼結体であり、線材化等の加工が困難
である。そのため、金属パイプ中に酸化物を充填し、超
電導ワイヤを作製する方法が開発されたが、焼結の際、
酸化物が還元されてしまって所望の組成とならず、特性
が悪いものしか作製できなかった。
Further, the superconductor currently expected to have a high Tc is a sintered body of several kinds of compounds such as oxides, and it is difficult to process it into a wire rod or the like. Therefore, a method of filling a metal pipe with an oxide to produce a superconducting wire has been developed.
Since the oxide was reduced, the desired composition was not obtained, and only those having bad characteristics could be produced.

そこで、本発明の目的は、より高いTcとTcfを示す、
新規な超電導ワイヤの製造方法を提供することにある。
Thus, the object of the present invention is to show higher Tc and Tcf,
An object of the present invention is to provide a novel method for manufacturing a superconducting wire.

問題点を解決するための手段 即ち、本発明に従うと、周期律表IIa、IIIa族元素か
ら選択された1種の元素α、周期律表IIa、IIIa族元素
でαと同じものを含む元素から選択された1種の元素β
および周期律表Ib、IIb、IIIb、VIIIa、IVa族元素から
選択された少なくとも1種の元素γを含有する窒化物、
酸化物、水酸化物、炭酸塩、硫酸塩、シュウ酸塩または
硝酸塩の粉末を混合、予備焼成し、焼成体を粉砕して、
粉末焼成体を得、該粉末焼成体を成形し、該成形体を該
焼成粉末の融点を上限として、該融点との差が100℃以
内の範囲の温度で加熱して焼結し、内側にAg、Au、白金
族元素およびステンレスからなる群から選択した少なく
とも1種の金属からなる薄肉金属パイプが内側に、上記
金属とは異なる金属のパイプが外側に配置された二重の
金属パイプに挿入し、該二重の金属パイプの両端を封じ
て押出処理を行って酸化物超電導体を内蔵した押出材を
製造することを特徴とする超電導ワイヤの製造方法が提
供される。
Means for Solving the Problems That is, according to the present invention, one kind of element α selected from Group IIa and Group IIIa elements of the periodic table, and elements from Group IIa and Group IIIa containing the same element as α One selected element β
And a nitride containing at least one element γ selected from Group Ib, IIb, IIIb, VIIIa, and IVa elements,
Mix powders of oxides, hydroxides, carbonates, sulfates, oxalates or nitrates, pre-fire, pulverize the fired body,
A powder fired body is obtained, the powder fired body is molded, the molded body is heated at a temperature within a range of 100 ° C. with the melting point of the fired powder as an upper limit, and sintered, and the inside is Insert a thin-walled metal pipe made of at least one metal selected from the group consisting of Ag, Au, platinum group elements, and stainless steel inside, and a metal pipe different from the above metal into a double metal pipe placed outside Then, a method for producing a superconducting wire is provided, characterized in that both ends of the double metal pipe are sealed and extrusion is performed to produce an extruded material containing an oxide superconductor.

本発明の方法により得られる超電導ワイヤは、 一般式:(α1-xβ)γOZ (但し、α、β、γは、上記定義の元素であり、xはα
+βに対するβの原子比で、0.1≦x≦0.9であり、yお
よびzは(α1-xβ)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) で表される組成の例えば、Ba2Y1Cu3O7を主体とする擬似
ペロブスカイト型の結晶構造を持つ酸化物の混合相と考
えられる超電導体を金属パイプ内に内蔵したものであ
る。
The superconducting wire obtained by the method of the present invention has the general formula: (α 1-x β x ) γ y O Z (where α, β and γ are the elements defined above, and x is α
The atomic ratio of β to + β is 0.1 ≦ x ≦ 0.9, and y and z are 0.4 ≦ y ≦ 3 when (α 1−x β x ) is 1.
It is considered to be a mixed phase of oxides having a composition represented by the formula: 0, 1 ≦ z ≦ 5) and having a pseudo-perovskite type crystal structure mainly composed of Ba 2 Y 1 Cu 3 O 7. A superconductor is built in a metal pipe.

本発明の好ましい態様に従うと、Ba、YおよびCuの窒
化物、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硫酸塩、シュウ酸塩
または硝酸塩の粉末の混合物、Ba、LaおよびCuの窒化
物、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硫酸塩、シュウ酸塩ま
たは硝酸塩の粉末の混合物またはSr、LaおよびCuの窒化
物、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硫酸塩、シュウ酸塩ま
たは硝酸塩の粉末の混合物のうちのいずれかの混合物を
粉砕し、予備焼成を行うが、予備焼成は、700〜1000℃
の範囲の温度で酸素分圧が0.1〜150気圧のO2含有雰囲気
で行うことが好ましい。
According to a preferred embodiment of the invention, a mixture of Ba, Y and Cu nitrides, oxides, hydroxides, carbonates, sulphates, oxalates or nitrates powders, Ba, La and Cu nitrides, oxidations. Of powders of oxides, hydroxides, carbonates, sulphates, oxalates or nitrates or of Sr, La and Cu nitrides, oxides, hydroxides, carbonates, sulphates, oxalates or nitrates Pulverize any mixture of powder mixture and pre-fire, 700-1000 ℃ pre-fire
It is preferable to carry out the reaction in an O 2 -containing atmosphere at a temperature within the range described above and an oxygen partial pressure of 0.1 to 150 atm.

さらに、本発明の好ましい態様に従うと、予備焼成し
た後、焼成体を粉砕し粉末焼成体として、該粉末焼成体
を成形し、該成形体を焼結する。成形は静水圧成形法で
行うことが好ましい。
Further, according to a preferred embodiment of the present invention, after the preliminary firing, the fired body is crushed to form a powder fired body, the powder fired body is molded, and the molded body is sintered. Molding is preferably carried out by the hydrostatic molding method.

また、焼結温度は、粉末焼成体の融点以下100℃以内
が好ましい。また、焼結時の雰囲気は、予備焼成の時と
同様酸素分圧が0.1〜150気圧のO2含有雰囲気が好まし
い。
Further, the sintering temperature is preferably 100 ° C or lower than the melting point of the powder fired body. Further, the atmosphere during sintering is preferably an O 2 -containing atmosphere having an oxygen partial pressure of 0.1 to 150 atm, as in the case of preliminary firing.

さらに、本発明の方法で成形体を挿入する金属パイプ
は、内側にAg、Au、白金族元素およびステンレスからな
る群から選択した少なくとも1種の金属からなる薄肉金
属パイプが配置され、外側にこれとは異なる金属パイプ
が配置された二重の金属パイプである。この二重の金属
パイプは、前記の薄肉金属パイプを外側の金属パイプの
内側にはめこんだものであることが好ましい。該金属パ
イプに焼結体を挿入して、両端を封じ、押出処理を行
う。
Furthermore, the metal pipe into which the molded body is inserted by the method of the present invention has a thin metal pipe made of at least one metal selected from the group consisting of Ag, Au, platinum group elements and stainless steel arranged inside, and a metal pipe formed outside the thin pipe. It is a double metal pipe in which a different metal pipe is arranged. This double metal pipe is preferably one in which the above-mentioned thin metal pipe is fitted inside the outer metal pipe. A sintered body is inserted into the metal pipe, both ends are sealed, and an extrusion process is performed.

作用 本発明により提供される超電導ワイヤの製造方法は、
Ag、Au、白金族元素およびステンレスからなる群から選
択した少なくとも1種の金属からなる薄肉金属パイプ
を、上記金属とは異なる金属のパイプの内側にはめこん
で形成された二重の金属パイプ内に予備焼成、粉砕後、
成形して焼結した超電導酸化物を挿入し、該パイプ両端
を封じて押出処理を行い、超電導ワイヤを得るところに
主要な特徴がある。
The method for producing a superconducting wire provided by the present invention comprises:
In a double metal pipe formed by fitting a thin-walled metal pipe made of at least one metal selected from the group consisting of Ag, Au, platinum group elements and stainless steel inside a pipe different from the above metals After pre-baking and crushing,
The main characteristic is that a superconducting oxide obtained by molding and sintering is inserted, both ends of the pipe are sealed, and an extrusion process is performed to obtain a superconducting wire.

金属パイプ内に挿入する超電導酸化物としては、IIa
族元素、IIIa族元素およびIb、IIb、IIIb、VIIIa族いず
れかの元素の窒化物、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硫酸
塩、シュウ酸塩または硝酸塩の粉末を混合した後、予備
焼成して得た焼成体を粉砕し、焼成体粉末を成形し、焼
結したものが好ましい。
As a superconducting oxide to be inserted in a metal pipe, IIa
Pre-baking after mixing powders of Group III elements, IIIa group elements and nitrides, oxides, hydroxides, carbonates, sulfates, oxalates or nitrates of any of the elements of Ib, IIb, IIIb, VIIIa It is preferable that the fired body obtained in this way is crushed, a fired body powder is molded and sintered.

本発明の方法に従うと、Ag、Au、白金族元素またはス
テンレスからなる薄肉金属パイプが内側に、上記金属と
は異なる金属のパイプが外側に配置された二重の金属パ
イプの内部に超電導酸化物を挿入し、この二重の金属パ
イプを封じて押出処理を行う。
According to the method of the present invention, a superconducting oxide is formed inside a double metal pipe in which a thin metal pipe made of Ag, Au, a platinum group element or stainless is arranged inside, and a pipe made of a metal different from the above metal is arranged outside. Then, the double metal pipe is sealed and extruded.

金属パイプに超電導酸化物が内蔵された線材を作製す
る場合、従来は押出処理時の加熱により酸化物がパイプ
の金属によって還元されてしまい超電導特性が悪化する
ことが問題であった。本発明の方法によれば、内側にA
g、Au、白金族元素またはステンレスの薄肉パイプが配
置された二重の金属パイプを使用する。これらの金属
は、化学的に安定であるため、上記のような加熱時に酸
化物を還元することがなく、酸化物超電導体の物性を損
なわない。
In the case of producing a wire rod in which a superconducting oxide is embedded in a metal pipe, conventionally, there has been a problem that the oxide is reduced by the metal of the pipe due to the heating during the extrusion process and the superconducting property is deteriorated. According to the method of the present invention, A
Use double metal pipes with thin-walled g, Au, platinum group element or stainless steel pipes. Since these metals are chemically stable, they do not reduce the oxide upon heating as described above and do not impair the physical properties of the oxide superconductor.

内側に配置される薄肉金属パイプとしては、Ag、Au、
白金族元素およびステンレスの内の1種類以上の金属か
らなる薄肉金属パイプであればどれでもよいが、特にコ
ストの面からはステンレスの薄肉金属パイプが好まし
い。
Ag, Au,
Any thin metal pipe made of at least one of a platinum group element and stainless steel may be used, but a thin metal pipe made of stainless steel is particularly preferable in terms of cost.

一方、外側の金属パイプには、Cu、Al等を使用するこ
とが好ましい。これらの金属を外側の金属パイプに使用
することにより、内側の薄肉金属パイプの特性上の欠点
を補うことができる。たとえば内側の薄肉金属パイプが
Ag、Auまたは白金族元素の場合には、Cu、Al等はより強
度が高く、コストが低いので、高価なAg、Auまたは白金
族元素の使用量を抑えて、十分な強度を有する超電導ワ
イヤを製造することができる。
On the other hand, it is preferable to use Cu, Al or the like for the outer metal pipe. The use of these metals in the outer metal pipe can make up for the disadvantages in properties of the inner thin metal pipe. For example, the thin metal pipe inside
In the case of Ag, Au, or platinum group elements, Cu, Al, etc. have higher strength and lower cost, so the amount of expensive Ag, Au or platinum group elements is suppressed, and a superconducting wire with sufficient strength Can be manufactured.

また、内側の薄肉金属パイプがステンレスパイプの場
合には、Cu、Al等はより加工性が高いので、押出時の加
熱温度を低く設定できる。このため、酸化物に不必要な
熱サイクルを与えることがなく、加工が容易かつ自由度
も高い。従って、単なるステンレスパイプに酸化物を挿
入した場合と比較しても本発明の方法が優っている点が
多い。
Further, when the inner thin metal pipe is a stainless steel pipe, Cu, Al and the like have higher workability, so that the heating temperature during extrusion can be set lower. Therefore, unnecessary thermal cycling is not given to the oxide, and processing is easy and the degree of freedom is high. Therefore, the method of the present invention is often superior to the case where an oxide is simply inserted into a stainless steel pipe.

本発明の方法で使用される二重の金属パイプは、上記
の金属の薄肉金属パイプをこの薄肉金属パイプの金属と
は異なる金属パイプの内側にはめこんで形成されたもの
であることが好ましい。
The double metal pipe used in the method of the present invention is preferably formed by fitting a thin metal pipe of the above metal into a metal pipe different from the metal of the thin metal pipe.

本発明の方法に用いる酸化物超電導体を生成する時の
焼結温度は、焼成体粉末の溶融温度を上限とし、溶融温
度との差が100℃以内の温度であることが望ましい。何
故ならば、焼結温度が上記範囲よりも低いと、焼成体粉
末の焼結反応が進行せず、得られた焼結体の強度が極端
に低くなる。一方、焼結温度が上記範囲を越えると、焼
結中に液相が生じ、焼成体の溶融あるいは分解が発生す
る。このような反応を経た焼結体のTcは大きく低下す
る。
The sintering temperature at the time of producing the oxide superconductor used in the method of the present invention is preferably a temperature within which the difference between the melting temperature of the fired powder and the melting temperature is within 100 ° C. This is because if the sintering temperature is lower than the above range, the sintering reaction of the fired body powder does not proceed, and the strength of the obtained sintered body becomes extremely low. On the other hand, if the sintering temperature exceeds the above range, a liquid phase is generated during sintering, and the fired body is melted or decomposed. The Tc of the sintered body that has undergone such a reaction is greatly reduced.

焼結時の雰囲気は、酸素分圧が0.1〜150気圧のO2含有
雰囲気が好ましく、酸素分圧がこの範囲から外れている
と焼結体の酸素欠陥および結晶構造が所望のものと異な
ってしまうためTcが大きく低下する。
Atmosphere during sintering, O 2 containing atmosphere having an oxygen partial pressure of 0.1 to 150 atmospheres are preferred, oxygen defects and crystal structure of the sintered body the oxygen partial pressure is out of this range, different from the desired one Therefore, Tc is greatly reduced.

尚、上記の如く製造された焼結体においては、特に焼
結体中の結晶粒界に超電導臨界温度の高い物質が形成さ
れ易いようである。従って、焼結によって超電導材料を
製造する場合は、最終的な焼結体の結晶粒径が小さく、
結晶粒界面積が極力広くなるように考慮すべきである。
In the sintered body manufactured as described above, a substance having a high superconducting critical temperature is likely to be formed particularly at a crystal grain boundary in the sintered body. Therefore, when producing a superconducting material by sintering, the crystal grain size of the final sintered body is small,
It should be considered so that the grain boundary area is as large as possible.

そこで、まず、原料粉末の平均粒系は各々20μm以下
であることが好ましく、特に予備焼成後の焼成体粉末
は、10μm以下に粉砕することが好ましい。即ち、焼結
に付す原料粉末の粒径が大きくなると、得られる焼結体
の結晶粒径は忽ち大きくなる。しかしながら、粉砕工程
を過剰に行うことは作業時間が増加して効率上好ましく
ないので、本発明の目的とする超電導特性を持つ超電導
ワイヤを得るには上記範囲を満たせば十分である。
Therefore, first, the average particle size of the raw material powder is preferably 20 μm or less, and particularly, the fired body powder after the preliminary firing is preferably ground to 10 μm or less. That is, as the particle size of the raw material powder subjected to sintering increases, the crystal grain size of the obtained sintered body immediately increases. However, excessively performing the pulverizing step is not preferable in terms of efficiency due to an increase in working time. Therefore, it is sufficient to satisfy the above range to obtain a superconducting wire having superconducting properties which is the object of the present invention.

これらの操作により、本発明の方法に従って形成され
た超電導体の結晶は微細組織化され、極めて高い臨界温
度を有する超電導材料として形成される。
By these operations, the superconductor crystals formed according to the method of the present invention are microstructured and formed as a superconducting material having an extremely high critical temperature.

また、本発明の好ましい態様によれば、予備焼成し、
粉砕した焼成体粉末を成形する方法として、静水圧成形
法を用いるのがよい。静水圧成形法で成形すると、成形
体には等方的に圧力がかかり、不要な応力が残留しない
ため、その後の焼結あるいは押出処理で成形体が破壊さ
れることがなく、また、最終的に得られる超電導材料の
特性も良好になる。
According to a preferred embodiment of the present invention,
As a method of forming the pulverized fired body powder, it is preferable to use an isostatic pressing method. When isostatic pressing is used, isotropic pressure is applied to the compact, and unnecessary stress does not remain, so the compact does not break during subsequent sintering or extrusion, and The characteristics of the superconducting material obtained in the above are also improved.

以下に本発明を実施例により具体的に説明するが、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。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the technical scope of the present invention is not limited by the following disclosure.

実施例 純度3N以上、平均粒径5μm 以下のBaCO3、Y2O3
よびCuO粉末とを0.6:0.4:1の比でボールミルにより混合
した。この原料混合物粉末を大気中において900℃で24
時間焼成した。得られたケーキ状に固化した焼成体粉末
を乳鉢で100メッシュ以下の粉末に粉砕後、ゴムモール
ドに充填して1.2ton/cm2の圧力で静水圧成形してφ48×
100mmの円柱状に成形した。この成形体を酸素分圧0.1To
rrの酸素含有雰囲気中において900℃で10時間焼結し
た。
Example BaCO 3 , Y 2 O 3 and CuO powder having a purity of 3 N or more and an average particle size of 5 μm or less were mixed with a ball mill at a ratio of 0.6: 0.4: 1. This raw material mixture powder was placed in the atmosphere at 900 ° C for 24 hours.
Burned for hours. The cake-like solidified fired powder obtained is pulverized to a powder of 100 mesh or less in a mortar, filled in a rubber mold, and hydrostatically molded at a pressure of 1.2 ton / cm 2 to obtain φ48 ×.
It was molded into a column of 100 mm. Oxygen partial pressure 0.1To
Sintering was performed at 900 ° C. for 10 hours in an oxygen-containing atmosphere of rr.

焼結で得た酸化物超電導体を内側に肉厚0.5mmの薄肉
ステンレス(SUS316)パイプを圧入した外形70mmφ、内
径50mmφ、長さ100mmのCuパイプに挿入し、パイプ両端
にφ70×10mmのCu円板を取りつけ、押出処理した。押出
比は、22で押出処理時に500℃に加熱した。
Insert the oxide superconductor obtained by sintering into a Cu pipe with an outer diameter of 70 mmφ, an inner diameter of 50 mmφ, and a length of 100 mm, in which a thin-walled stainless steel (SUS316) pipe with a wall thickness of 0.5 mm is press-fitted, and insert Cu of φ70 × 10 mm at both ends of the pipe. A disc was attached and extruded. The extrusion ratio was 22 and the temperature was 500 ° C. during the extrusion process.

比較例として、従来の方法で用いる一般的な銅パイ
プ、鉄パイプおよびステンレスパイプ内に同様に処理し
た酸化物成形体を挿入し、やはり押出比22で押出処理を
行った。それぞれの押出条件は第1表に示してある。
As a comparative example, similarly processed oxide molded bodies were inserted into common copper pipes, iron pipes, and stainless steel pipes used in the conventional method, and extrusion processing was also performed at an extrusion ratio of 22. The respective extrusion conditions are shown in Table 1.

それぞれ得られたφ15×2000mmの押出体の中央部か
ら、φ15×100mmの部材を切り出し、サンプルとした。
A member of φ15 × 100 mm was cut out from the center of each of the obtained φ15 × 2000 mm extrudates to obtain a sample.

こうして得られたサンプルは臨界温度Tc並びにTcfの
測定は、定法に従って試料の両端にAg導電ペーストによ
る電極を付け、クライオスタット中で液体ヘリウムに浸
して一旦10Kまで冷却し、試料が超電導を示すことを確
認した後ヒータによって徐々に昇温し、試料が超電導を
失い始め、電気抵抗を示し始める温度(Tcf)と、試料
の超電導が消失して常態と同じ電気抵抗を示す温度(T
c)とを測定した。尚、温度の測定はキャリブレーショ
ン済みのAu(Fe)−Ag熱電対を用いて測定し、電気抵抗
の測定は直流4点プローブ法によって行った。この測定
の結果も第1表に示してある。
The critical temperature Tc and Tcf of the sample thus obtained were measured by attaching electrodes with Ag conductive paste to both ends of the sample according to a standard method, immersing it in liquid helium in a cryostat and once cooling it to 10 K, and showing that the sample shows superconductivity. After confirmation, the temperature is gradually raised by the heater, the temperature at which the sample begins to lose superconductivity and begins to show electrical resistance (Tcf), and the temperature at which the sample starts to lose superconductivity and shows the same electrical resistance as normal (Tcf).
c) was measured. The temperature was measured using a calibrated Au (Fe) -Ag thermocouple, and the electrical resistance was measured by a DC 4-point probe method. The results of this measurement are also shown in Table 1.

本発明の方法による実施例は、比較例のいずれのもの
よりもTc、Tcfともに高くなっている。これは、銅ある
いは鉄のパイプをステンレス粉末なしで用いると押出時
に、酸化物が還元されるためと考えられる。また、ステ
ンレスパイプを用いると酸化物の還元は起きないが、高
温で押出処理をおこなうため超電導体に悪影響を与え、
特にΔTが大きくなってしまう。
The examples according to the method of the present invention have higher Tc and Tcf than any of the comparative examples. This is presumably because when a copper or iron pipe is used without stainless powder, the oxide is reduced during extrusion. In addition, when a stainless steel pipe is used, reduction of oxides does not occur, but since the extrusion process is performed at high temperature, it adversely affects the superconductor,
In particular, ΔT becomes large.

以上により、本発明の方法が押出時に酸化物の還元を
防止し、しかも低温での押出を可能にするため優れた特
性を持つ超電導ワイヤを得るのに有効であることが立証
された。
From the above, it was proved that the method of the present invention is effective in obtaining a superconducting wire having excellent properties because it can prevent the reduction of oxide during extrusion and enables extrusion at a low temperature.

発明の効果 以上詳述のように、本発明の方法によって得られた超
電導ワイヤは、冷却媒体として液体窒素の使用も可能な
高いTc並びにTcfを示すと共に、その高い臨界温度を長
期間に亘って維持する。
Effects of the Invention As described above in detail, the superconducting wire obtained by the method of the present invention exhibits high Tc and Tcf which can also use liquid nitrogen as a cooling medium, and its high critical temperature for a long period of time. maintain.

これは、本発明の特徴的な製造方法に従って、超電導
を担っていると考えられる擬似ペロブスカイト型の結晶
構造を持つ酸化物が生成する条件を構成することによっ
て、得られたものである。
This is obtained by configuring conditions for generating an oxide having a pseudo-perovskite-type crystal structure which is considered to be responsible for superconductivity according to the characteristic manufacturing method of the present invention.

このように、高く安定したTc並びにTcfが得られるの
で、超電導を発生するための冷却媒体として液体窒素の
使用が可能となり、超電導技術の実用化は大きく促進さ
れる。
As described above, since high and stable Tc and Tcf can be obtained, liquid nitrogen can be used as a cooling medium for generating superconductivity, and the practical application of superconductivity technology is greatly promoted.

また、この本発明を応用すれば線材、コイル等の導電
材が製造でき、各種配線材、モーター、発電機等広範な
分野に応用できる。
Also, by applying the present invention, conductive materials such as wires and coils can be manufactured, and can be applied to various fields such as various wiring materials, motors and generators.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上代 哲司 伊丹市昆陽北1丁目1番1号 住友電気 工業株式会社伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 昭63−279523(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Tetsuji Ueshiro 1-1-1, Kunyokita, Itami-shi Itami Works, Sumitomo Electric Industries, Ltd. (56) References JP-A-63-279523 (JP, A)

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】周期律表IIa、IIIa族元素から選択された
1種の元素α、周期律表IIa、IIIa族元素でαと同じも
のを含む元素から選択された1種の元素βおよび周期律
表Ib、IIb、IIIb、VIIIa、IVa族元素から選択された少
なくとも1種の元素γを含有する窒化物、酸化物、水酸
化物、炭酸塩、硫酸塩、シュウ酸塩または硝酸塩の粉末
を混合、予備焼成し、焼成体を粉砕して、粉末焼成体を
得、該粉末焼成体を成形し、該成形体を該焼成体粉末の
融点を上限として、該融点との差が100℃以内の範囲の
温度で加熱して焼結し、内側にAg、Au、白金族元素およ
びステンレスからなる群から選択した少なくとも1種の
金属からなる薄肉金属パイプが内側に、上記金属とは異
なる金属のパイプが外側に配置された二重の金属パイプ
に挿入し、該二重の金属パイプの両端を封じて押出処理
を行って酸化物超電導体を内蔵した押出材を製造するこ
とを特徴とする超電導ワイヤの製造方法。
1. A single element α selected from Group IIa and IIIa elements of the Periodic Table, a single element β selected from elements of Group IIa and IIIa elements containing the same as α and a period. Powders of nitrides, oxides, hydroxides, carbonates, sulfates, oxalates or nitrates containing at least one element γ selected from Group Ib, IIb, IIIb, VIIIa and IVa elements Mixing, preliminary firing, crushing the fired body to obtain a powder fired body, molding the powder fired body, the molded body, the melting point of the fired body powder as an upper limit, the difference from the melting point is within 100 ℃ And sintered at a temperature in the range of, and a thin metal pipe made of at least one metal selected from the group consisting of Ag, Au, platinum group elements and stainless steel is provided inside Insert the pipe into the double metal pipe located on the outside and attach both ends of the double metal pipe. A method for producing a superconducting wire, which comprises producing an extruded material containing an oxide superconductor by sealing and extruding.
【請求項2】前記酸化物超電導体が、 一般式:(α1−xβ)γOZ (但し、α、β、γは、上記定義の元素であり、xはα
+βに対するβの原子比で、0.1≦x≦0.9であり、yお
よびzは(α1−xβ)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) で表される組成の酸化物であることを特徴とする特許請
求の範囲第1項に記載の超電導ワイヤの製造方法。
2. The oxide superconductor has the general formula: (α 1-x β x ) γ y O Z (where α, β and γ are the elements defined above, and x is α).
The atomic ratio of β to + β is 0.1 ≦ x ≦ 0.9, and y and z are 0.4 ≦ y ≦ when (α 1-x β x ) is 1.
3.0, the atomic ratio is such that 1 ≦ z ≦ 5). The method for producing a superconducting wire according to claim 1, wherein the oxide has a composition represented by:
【請求項3】前記一般式におけるαがBaであり、βがY
であり、γがCuであることを特徴とする特許請求の範囲
第1項または第2項に記載の超電導ワイヤの製造方法。
3. In the above general formula, α is Ba and β is Y
3. The method for manufacturing a superconducting wire according to claim 1, wherein γ is Cu.
【請求項4】前記一般式におけるαがBaであり、βがLa
であり、γがCuであることを特徴とする特許請求の範囲
第1項または第2項に記載の超電導ワイヤの製造方法。
4. In the above general formula, α is Ba, and β is La
3. The method for manufacturing a superconducting wire according to claim 1, wherein γ is Cu.
【請求項5】前記一般式におけるαがSrであり、βがLa
であり、γがCuであることを特徴とする特許請求の範囲
第1項または第2項に記載の超電導ワイヤの製造方法。
5. In the general formula, α is Sr and β is La
3. The method for manufacturing a superconducting wire according to claim 1, wherein γ is Cu.
【請求項6】前記元素α、βおよびγの窒化物、酸化
物、水酸化物、炭酸塩、硫酸塩、シュウ酸塩または硝酸
塩の粉末が、各々平均粒径20μm以下であることを特徴
とする特許請求の範囲第1項乃至第5項のいずれか1項
に記載の超電導ワイヤの製造方法。
6. The powder of the nitrides, oxides, hydroxides, carbonates, sulfates, oxalates or nitrates of the elements α, β and γ has an average particle size of 20 μm or less, respectively. The method for manufacturing a superconducting wire according to any one of claims 1 to 5, wherein
【請求項7】予備焼成を、700〜1000℃の範囲の温度で
実施することを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第
6項の何れか1項に記載の超電導ワイヤの製造方法。
7. The method for manufacturing a superconducting wire according to claim 1, wherein the pre-firing is performed at a temperature in the range of 700 to 1000 ° C.
【請求項8】予備焼成後の焼成体を平均粒径10μm以下
に粉砕することを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至
第7項の何れか1項に記載の超電導ワイヤの製造方法。
8. The method for producing a superconducting wire according to claim 1, wherein the fired body after the preliminary firing is pulverized to an average particle size of 10 μm or less.
【請求項9】成形体の成形を、静水圧成形法で行うこと
を特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第8項の何れか
1項に記載の超電導ワイヤの製造方法。
9. The method for manufacturing a superconducting wire according to claim 1, wherein the forming of the formed body is performed by an isostatic pressing method.
【請求項10】前記二重の金属パイプの外側の金属パイ
プが、銅パイプであることを特徴とする特許請求の範囲
第1項乃至第9項の何れか1項に記載の超電導ワイヤの
製造方法。
10. The superconducting wire according to claim 1, wherein the metal pipe outside the double metal pipe is a copper pipe. Method.
【請求項11】予備焼成および/または焼結を、酸素分
圧が0.1気圧乃至150気圧のO2含有雰囲気下で行うことを
特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第10項の何れか1
項に記載の超電導ワイヤの製造方法。
11. The method according to claim 1, wherein the preliminary firing and / or sintering is performed in an O 2 -containing atmosphere having an oxygen partial pressure of 0.1 to 150 atm. 1
13. The method for producing a superconducting wire according to item 10.
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