JP2569335B2 - 超電導ワイヤの製造方法 - Google Patents
超電導ワイヤの製造方法Info
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- JP2569335B2 JP2569335B2 JP62141658A JP14165887A JP2569335B2 JP 2569335 B2 JP2569335 B2 JP 2569335B2 JP 62141658 A JP62141658 A JP 62141658A JP 14165887 A JP14165887 A JP 14165887A JP 2569335 B2 JP2569335 B2 JP 2569335B2
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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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- 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。
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。
尚、以下の記述においては、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Tc
f、TcとTcfとの差をΔＴとして示す。
電導体の電気抵抗が全く零となる相転移の終了温度をTc
f、TcとTcfとの差をΔＴとして示す。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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23.2K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。
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23.2K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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
新規な超電導ワイヤの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 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、この成形体
を、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得た押出材
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、加熱して内蔵した酸化
物を焼結し、酸化物超電導体を内蔵する押出材を製造す
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。
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、この成形体
を、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得た押出材
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、加熱して内蔵した酸化
物を焼結し、酸化物超電導体を内蔵する押出材を製造す
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。
本発明の方法により得られる超電導ワイヤは、 一般式：（α1-xβx）γyOz （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-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） で表される組成の例えば、Ba2Y1Cu3O7−ｎ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。
＋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-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） で表される組成の例えば、Ba2Y1Cu3O7−ｎ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。
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。
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。
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、金属パイプ内に挿入する。成形は静水圧成形
法で行うことが好ましい。
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、金属パイプ内に挿入する。成形は静水圧成形
法で行うことが好ましい。
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
イプに成形体を挿入して、両端を封じ、押出処理を行
う。押出処理を行った後、金属パイプ内の酸化物を焼結
するために加熱する。その際、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。
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
イプに成形体を挿入して、両端を封じ、押出処理を行
う。押出処理を行った後、金属パイプ内の酸化物を焼結
するために加熱する。その際、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。
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、成
形した超電導体となる酸化物を挿入し、該パイプ両端を
封じて押出処理をした後、加熱して該金属パイプ内の酸
化物を焼結し、超電導ワイヤを得るところに主要な特徴
がある。
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、成
形した超電導体となる酸化物を挿入し、該パイプ両端を
封じて押出処理をした後、加熱して該金属パイプ内の酸
化物を焼結し、超電導ワイヤを得るところに主要な特徴
がある。
金属パイプ内に挿入する成形した酸化物としては、II
a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た
ものが好ましい。
a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た
ものが好ましい。
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
イプの内部に酸化物を挿入し、外側から加熱して内部の
酸化物を焼結する。
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
イプの内部に酸化物を挿入し、外側から加熱して内部の
酸化物を焼結する。
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、従来は押出処理時あるいは焼結時の加熱により
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Ag、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。
る場合、従来は押出処理時あるいは焼結時の加熱により
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Ag、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
は異なる金属の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。
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
は異なる金属の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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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3N以上、平均粒径５μｍ以下のBaCO3、Y2O3および
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φ48×10
0mmの円柱状に成形した。この成形体を内側に肉厚0.5mm
の薄肉ステンレス（SUS316）パイプを圧入した外形70mm
φ、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。
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φ48×10
0mmの円柱状に成形した。この成形体を内側に肉厚0.5mm
の薄肉ステンレス（SUS316）パイプを圧入した外形70mm
φ、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。
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。
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。
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、酸素分圧0.1Torrの
酸素含有雰囲気中において920℃で12時間焼結した。
ら、φ15×100mmの部材を切り出し、酸素分圧0.1Torrの
酸素含有雰囲気中において920℃で12時間焼結した。
こうして得られたサンプルの臨界温度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。
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。
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あ
るいは焼結時に、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。
よりもTc、Tcfとも高くなっている。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あ
るいは焼結時に、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
───────────────────────────────────────────────────── 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)
Claims (11)
- 【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、この成形体を、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得た押出材を、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、加熱して内蔵した酸化物を焼結し、酸化
物超電導体を内蔵する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。 - 【請求項２】前記酸化物超電導体が、 一般式：（α1-xβx）γyOz （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-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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62141658A JP2569335B2 (ja) | 1987-06-06 | 1987-06-06 | 超電導ワイヤの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62141658A JP2569335B2 (ja) | 1987-06-06 | 1987-06-06 | 超電導ワイヤの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63307618A JPS63307618A (ja) | 1988-12-15 |
| JP2569335B2 true JP2569335B2 (ja) | 1997-01-08 |
Family
ID=15297164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62141658A Expired - Lifetime JP2569335B2 (ja) | 1987-06-06 | 1987-06-06 | 超電導ワイヤの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2569335B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0360456A (ja) * | 1989-07-25 | 1991-03-15 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 超電導体の製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57200601A (en) * | 1981-06-03 | 1982-12-08 | Nissan Motor Co Ltd | Structure for fitting ceramic turbine rotor |
| JPH0352962Y2 (ja) * | 1984-10-31 | 1991-11-19 | ||
| JPS6246635U (ja) * | 1985-09-10 | 1987-03-23 |
-
1987
- 1987-06-06 JP JP62141658A patent/JP2569335B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63307618A (ja) | 1988-12-15 |
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