JP2569413B2 - Ｂｉ系酸化物超電導線材の製造方法 - Google Patents
Ｂｉ系酸化物超電導線材の製造方法Info
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- JP2569413B2 JP2569413B2 JP3184058A JP18405891A JP2569413B2 JP 2569413 B2 JP2569413 B2 JP 2569413B2 JP 3184058 A JP3184058 A JP 3184058A JP 18405891 A JP18405891 A JP 18405891A JP 2569413 B2 JP2569413 B2 JP 2569413B2
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- 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
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、Ｂｉ系酸化物超電導
線材の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、
この発明は、超電導特性とともに機械的強度の向上を図
ることのできる、成分元素表示で（Ｂｉ，Ｐｂ）−Ｓｒ
−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏで示されるＢｉ系酸化物超電導線材の
製造方法に関するものである。
線材の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、
この発明は、超電導特性とともに機械的強度の向上を図
ることのできる、成分元素表示で（Ｂｉ，Ｐｂ）−Ｓｒ
−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏで示されるＢｉ系酸化物超電導線材の
製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、成分元素表示で（Ｂｉ，Ｐ
ｂ）−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏで示され、超電導特性を示
すＢｉ系酸化物超電導体から作製される超電導導体につ
いては、Ｙ系酸化物超電導体の場合と同様に、超電導特
性の改善に向けて様々な検討がなされてきており、中で
も実用性の観点から臨界電流密度Ｊｃの向上が課題とし
てある。
ｂ）−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏで示され、超電導特性を示
すＢｉ系酸化物超電導体から作製される超電導導体につ
いては、Ｙ系酸化物超電導体の場合と同様に、超電導特
性の改善に向けて様々な検討がなされてきており、中で
も実用性の観点から臨界電流密度Ｊｃの向上が課題とし
てある。
【０００３】実用可能なより高い臨界電流密度Ｊｃを得
るために、従来では、たとえば純銀管にＢｉ系酸化物超
電導体の原料粉末を充填し、塑性加工を行い、種々の断
面形状を有する線材を作製した後に焼結を行う複合加工
法や、純銀基板上にペースト状のＢｉ系酸化物超電導体
原料を塗布し、乾燥させた後に熱処理するドクターブレ
ード法などが提案されている。
るために、従来では、たとえば純銀管にＢｉ系酸化物超
電導体の原料粉末を充填し、塑性加工を行い、種々の断
面形状を有する線材を作製した後に焼結を行う複合加工
法や、純銀基板上にペースト状のＢｉ系酸化物超電導体
原料を塗布し、乾燥させた後に熱処理するドクターブレ
ード法などが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来法においては、純銀をシース材等の基材として使
用することにより臨界電流密度Ｊｃ特性を向上させるの
には有望ではあるが、純銀材は、一般的に、その機械的
が低いため、酸化物等の原料粉末と複合して加工すると
ソーセージングと呼ばれる長さ方向の異形変形や、線材
断面内に厚さの不均一などが生じる他、酸化物層の団塊
化や断線なども発生しやすいという欠点があった。ま
た、純銀材と酸化物層との界面の整合性が十分ではない
という問題もあった。これらは、Ｂｉ系酸化物超電導線
材の超電導特性のバラつき、臨界電流密度Ｊｃ特性の劣
化、信頼性の低下等の原因となっている。
の従来法においては、純銀をシース材等の基材として使
用することにより臨界電流密度Ｊｃ特性を向上させるの
には有望ではあるが、純銀材は、一般的に、その機械的
が低いため、酸化物等の原料粉末と複合して加工すると
ソーセージングと呼ばれる長さ方向の異形変形や、線材
断面内に厚さの不均一などが生じる他、酸化物層の団塊
化や断線なども発生しやすいという欠点があった。ま
た、純銀材と酸化物層との界面の整合性が十分ではない
という問題もあった。これらは、Ｂｉ系酸化物超電導線
材の超電導特性のバラつき、臨界電流密度Ｊｃ特性の劣
化、信頼性の低下等の原因となっている。
【０００５】この内、機械的強度の問題を改善するため
の方策として、従来では、補強材を付加することが試み
られてはいるが、この場合には、補強材を付加すると、
線材当たりの臨界電流密度が低下するという問題がある
と同時に、超電導機器の小型軽量化の障害にもなってい
た。
の方策として、従来では、補強材を付加することが試み
られてはいるが、この場合には、補強材を付加すると、
線材当たりの臨界電流密度が低下するという問題がある
と同時に、超電導機器の小型軽量化の障害にもなってい
た。
【０００６】この発明は、以上の通りの事情に鑑みてな
されたものであり、従来の臨界電流密度Ｊｃ特性の改善
に有効な純銀基材を使用するＢｉ系酸化物超電導体の製
造方法をさらに発展させて、超電導特性とともに機械的
強度の向上をも図ることのできる、成分元素表示で（Ｂ
ｉ，Ｐｂ）−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏで示され、超電導特
性を示すＢｉ系酸化物超電導線材の製造方法を提供する
ことを目的としている。
されたものであり、従来の臨界電流密度Ｊｃ特性の改善
に有効な純銀基材を使用するＢｉ系酸化物超電導体の製
造方法をさらに発展させて、超電導特性とともに機械的
強度の向上をも図ることのできる、成分元素表示で（Ｂ
ｉ，Ｐｂ）−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏで示され、超電導特
性を示すＢｉ系酸化物超電導線材の製造方法を提供する
ことを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、Ｐｂで一部置換可能としたＢｉ
とともにＳｒ，Ｃａ，ＣｕおよびＯを必須構成元素とし
て有し、超電導特性を示すＢｉ系酸化物超電導体の原料
粉末と、銀銅合金基材との複合体を作製し、線材加工し
た後に熱処理することを特徴とするＢｉ系酸化物超電導
線材の製造方法を提供する。
を解決するものとして、Ｐｂで一部置換可能としたＢｉ
とともにＳｒ，Ｃａ，ＣｕおよびＯを必須構成元素とし
て有し、超電導特性を示すＢｉ系酸化物超電導体の原料
粉末と、銀銅合金基材との複合体を作製し、線材加工し
た後に熱処理することを特徴とするＢｉ系酸化物超電導
線材の製造方法を提供する。
【０００８】この発明においては、基材として銀に主に
銅を含有させた銀銅合金を使用する。銀銅合金における
銅の含有率は、0.05−９０原子％の範囲とすることがで
きる。この銀銅合金には、Ｂｉ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｂ
ａ，Ｔｉのいずれか一種以上を合計して0.05−５原子％
の範囲で添加してもよい。
銅を含有させた銀銅合金を使用する。銀銅合金における
銅の含有率は、0.05−９０原子％の範囲とすることがで
きる。この銀銅合金には、Ｂｉ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｂ
ａ，Ｔｉのいずれか一種以上を合計して0.05−５原子％
の範囲で添加してもよい。
【０００９】このような銀銅合金からチューブ、基板等
の各種形状を有する基材に成形し、Ｂｉ系酸化物超電導
線材の製造に使用することにより、機械的強度が改善さ
れ、しかもたとえば複合加工法を適用する場合には線材
の断面形状が均一ともなる。また、Ｂｉ系酸化物超電導
体のたとえば酸化物等の原料粉末と加工時の整合性が良
好となり、線材の長さ方向および断面内において酸化物
層が一様に変形する。このため、従来法では避けること
のできなかった酸化物層の団塊化や断線を防止すること
ができる。臨界電流密度Ｊｃ特性が著しく向上し、その
バラつきも低減される。
の各種形状を有する基材に成形し、Ｂｉ系酸化物超電導
線材の製造に使用することにより、機械的強度が改善さ
れ、しかもたとえば複合加工法を適用する場合には線材
の断面形状が均一ともなる。また、Ｂｉ系酸化物超電導
体のたとえば酸化物等の原料粉末と加工時の整合性が良
好となり、線材の長さ方向および断面内において酸化物
層が一様に変形する。このため、従来法では避けること
のできなかった酸化物層の団塊化や断線を防止すること
ができる。臨界電流密度Ｊｃ特性が著しく向上し、その
バラつきも低減される。
【００１０】さらに基材の銀銅合金に上記した添加元素
を加えると、超電導体の生成が促進され、また、基材と
酸化物層界面との拡散接合も促進される。
を加えると、超電導体の生成が促進され、また、基材と
酸化物層界面との拡散接合も促進される。
【００１１】この発明の製造方法は、化学組成式Ｂｉ1
Ｐｂu Ｓｒx Ｃａy Ｃｕz Ｏw （ただし、ｕ＝０−0.3
，ｘ＝0.8 −1.2 ，ｙ＝0.4 −1.5 ，ｚ＝0.8 −2..
5）で示されるＢｉ系酸化物超電導体に好ましく適用さ
れる。なお、上記組成には、Ａｇ，Ｃｕの一種以上の元
素をＢｉに対して合計で0.05−３５原子％の範囲で添加
することができる。
Ｐｂu Ｓｒx Ｃａy Ｃｕz Ｏw （ただし、ｕ＝０−0.3
，ｘ＝0.8 −1.2 ，ｙ＝0.4 −1.5 ，ｚ＝0.8 −2..
5）で示されるＢｉ系酸化物超電導体に好ましく適用さ
れる。なお、上記組成には、Ａｇ，Ｃｕの一種以上の元
素をＢｉに対して合計で0.05−３５原子％の範囲で添加
することができる。
【００１２】この発明の方法を実施する際には、たとえ
ば以下のプロセスで行うことができる。
ば以下のプロセスで行うことができる。
【００１３】すなわち、まず銀銅合金をチューブ、ワイ
ヤー、テープ等の種々の形状に成形して基材を作製す
る。その形状は任意である。次いで、この基材とＢｉ系
酸化物超電導体の原料粉末との複合体を、充填、塗布、
プリント印刷等の適宜な方式により作製する。複合体に
は、たとえば複合加工法を適用する場合には、押出し、
圧延、伸線、ロール等による加工を行い、線、テープ等
の所望の形状を有する線材に加工し、その後に熱処理す
る。熱処理条件は、従来公知の条件を採用することがで
きる。また、加工と熱処理は、複数回繰り返して行うこ
とがより一層効果的である。
ヤー、テープ等の種々の形状に成形して基材を作製す
る。その形状は任意である。次いで、この基材とＢｉ系
酸化物超電導体の原料粉末との複合体を、充填、塗布、
プリント印刷等の適宜な方式により作製する。複合体に
は、たとえば複合加工法を適用する場合には、押出し、
圧延、伸線、ロール等による加工を行い、線、テープ等
の所望の形状を有する線材に加工し、その後に熱処理す
る。熱処理条件は、従来公知の条件を採用することがで
きる。また、加工と熱処理は、複数回繰り返して行うこ
とがより一層効果的である。
【００１４】
【実施例】以下、実施例を示し、この発明のＢｉ系酸化
物超電導線材の製造方法についてさらに詳しく説明す
る。
物超電導線材の製造方法についてさらに詳しく説明す
る。
【００１５】実施例１および２ Ｂｉ2 Ｏ3 ，ＳｒＣＯ3 ，ＣａＣＯ3 およびＣｕＯ粉末
をＢｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝２：２：１：２の比に混合
し、820 ℃で２０時間仮焼し、粉砕後、真空中で500
℃，４時間の熱処理を施した。この粉末を外径１０mm，
内径７mmの銀−１０原子％銅管に詰め、溝ロール加工に
より外径0.9 mmにまで伸線した。なお、この工程の途中
で、５０−８０％の加工度毎に400 ℃で３０分間の焼鈍
を行った。
をＢｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝２：２：１：２の比に混合
し、820 ℃で２０時間仮焼し、粉砕後、真空中で500
℃，４時間の熱処理を施した。この粉末を外径１０mm，
内径７mmの銀−１０原子％銅管に詰め、溝ロール加工に
より外径0.9 mmにまで伸線した。なお、この工程の途中
で、５０−８０％の加工度毎に400 ℃で３０分間の焼鈍
を行った。
【００１６】次いで、平ロール加工により厚さ150 μｍ
の厚さまで圧延加工を行い、この後に約2.5 cm長の短尺
試料を２本切り出した。これらの試料の内、一方を888
℃（実施例１）まで、もう一方を875 ℃（実施例２）ま
で各々昇温し、約２０分間保持した後に、５℃／時間の
速さで820 ℃（実施例１）および700 ℃（実施例２）の
各温度まで降温し、９時間保持した後、室温まで炉冷し
た。
の厚さまで圧延加工を行い、この後に約2.5 cm長の短尺
試料を２本切り出した。これらの試料の内、一方を888
℃（実施例１）まで、もう一方を875 ℃（実施例２）ま
で各々昇温し、約２０分間保持した後に、５℃／時間の
速さで820 ℃（実施例１）および700 ℃（実施例２）の
各温度まで降温し、９時間保持した後、室温まで炉冷し
た。
【００１７】このようにして熱処理した試料をさらに冷
間で平ロール加工により実施例１の試料については厚さ
110 μｍにまで、また、実施例２の試料はプレス圧縮加
工により100 μｍにまで圧延加工し、さらに上記と同様
の熱処理を行った。
間で平ロール加工により実施例１の試料については厚さ
110 μｍにまで、また、実施例２の試料はプレス圧縮加
工により100 μｍにまで圧延加工し、さらに上記と同様
の熱処理を行った。
【００１８】これらの試料について4.2 Ｋにおける臨界
電流密度Ｊｃを測定した。この結果を示したものが図１
である。図中の曲線１が実施例１の試料についての結果
であり、曲線２が実施例２の試料に関するものである。
電流密度Ｊｃを測定した。この結果を示したものが図１
である。図中の曲線１が実施例１の試料についての結果
であり、曲線２が実施例２の試料に関するものである。
【００１９】後述する比較例との対比から明らかにされ
るように、臨界電流密度Ｊｃが向上することが確認され
る。
るように、臨界電流密度Ｊｃが向上することが確認され
る。
【００２０】また、図２は、この発明の方法による線材
の断面（長さ方向）を示したものであり、従来法の場合
について示した図３との対比から明らかにされるよう
に、酸化物層は一様に均一であり、図３に見られるよう
な団塊化等は見られない。また、拡散接合の状態も良好
である。
の断面（長さ方向）を示したものであり、従来法の場合
について示した図３との対比から明らかにされるよう
に、酸化物層は一様に均一であり、図３に見られるよう
な団塊化等は見られない。また、拡散接合の状態も良好
である。
【００２１】比較例１および２ 銀−１０原子％銅管の代わりに純銀管を用いて、実施例
１と同様のプロセスにより線材を作製した（比較例
１）。また、圧延加工および熱処理を繰り返し行わない
場合の純銀シース線材も作製した（比較例２）。
１と同様のプロセスにより線材を作製した（比較例
１）。また、圧延加工および熱処理を繰り返し行わない
場合の純銀シース線材も作製した（比較例２）。
【００２２】これらの線材について4.2 Ｋにおける臨界
電流密度Ｊｃを測定した。その結果も図１に併せて示し
た。曲線３が比較例３の試料についての結果であり、曲
線４が比較例４に関するものである。臨界電流密度Ｊｃ
は低かった。
電流密度Ｊｃを測定した。その結果も図１に併せて示し
た。曲線３が比較例３の試料についての結果であり、曲
線４が比較例４に関するものである。臨界電流密度Ｊｃ
は低かった。
【００２３】もちろんこの発明は、以上の例によって限
定されることはない。原料の種類、熱処理条件および加
工法、また、銀銅合金基材の組成、形状および大きさ等
の細部については様々な態様が可能であることは言うま
でもない。
定されることはない。原料の種類、熱処理条件および加
工法、また、銀銅合金基材の組成、形状および大きさ等
の細部については様々な態様が可能であることは言うま
でもない。
【００２４】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、成分元素表示で（Ｂｉ，Ｐｂ）−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−Ｏで示され、超電導特性を示すＢｉ系酸化物超電導
線材の臨界電流密度Ｊｃ特性を含めた超電導特性が改善
されるとともに、その機械的強度が大きく向上する。Ｂ
ｉ系酸化物超電導線材の取扱いが容易となり、マグネッ
ト線材への実用化が期待される。超電導機器の運転時の
安全性が十分に確保され、また、小型軽量化も図れる。
って、成分元素表示で（Ｂｉ，Ｐｂ）−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−Ｏで示され、超電導特性を示すＢｉ系酸化物超電導
線材の臨界電流密度Ｊｃ特性を含めた超電導特性が改善
されるとともに、その機械的強度が大きく向上する。Ｂ
ｉ系酸化物超電導線材の取扱いが容易となり、マグネッ
ト線材への実用化が期待される。超電導機器の運転時の
安全性が十分に確保され、また、小型軽量化も図れる。
【００２５】従来法に比べ、熱処理時間を短縮すること
ができるという効果もある。
ができるという効果もある。
【図１】この発明の方法および従来法により製造したＢ
ｉ系酸化物超電導線材の磁界Ｈ−臨界電流密度Ｊｃ曲線
を示した相関図である。
ｉ系酸化物超電導線材の磁界Ｈ−臨界電流密度Ｊｃ曲線
を示した相関図である。
【図２】この発明の線材の断面図である。
【図３】従来法による線材の断面図である。
フロントページの続き (72)発明者 前田 弘 茨城県つくば市千現１丁目２番１号 科 学技術庁金属材料技術研究所筑波支所内 審査官 ▲吉▼田 耕一 (56)参考文献 特開 昭63−291317（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｐｂで一部置換可能としたＢｉとともに
Ｓｒ，Ｃａ，ＣｕおよびＯを必須構成元素として有し、
超電導特性を示すＢｉ系酸化物超電導体の原料粉末と、
銀銅合金基材との複合体を作製し、線材加工した後に熱
処理することを特徴とするＢｉ系酸化物超電導線材の製
造方法。 - 【請求項２】 銀銅合金が0.05−９０原子％の銅を含有
する請求項１記載の製造方法。 - 【請求項３】 Ｂｉ系酸化物超電導体が化学組成式Ｂｉ
1 Ｐｂu Ｓｒx Ｃａy Ｃｕz Ｏw で示され、ｕ＝０−0.
3 ，ｘ＝0.8 −1.2 ，ｙ＝0.4 −1.5 ，ｚ＝0.8 −2..5
である請求項１記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3184058A JP2569413B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Ｂｉ系酸化物超電導線材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3184058A JP2569413B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Ｂｉ系酸化物超電導線材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0644841A JPH0644841A (ja) | 1994-02-18 |
| JP2569413B2 true JP2569413B2 (ja) | 1997-01-08 |
Family
ID=16146639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3184058A Expired - Lifetime JP2569413B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Ｂｉ系酸化物超電導線材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2569413B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2694921B2 (ja) * | 1994-09-19 | 1997-12-24 | 科学技術庁金属材料技術研究所長 | 酸化物超電導線材およびその製造方法 |
| CA2201229C (en) * | 1996-03-28 | 2000-10-31 | Yasushi Okawa | Nondestructive inspection method of polymer insulator and apparatus for performing the same |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2558695B2 (ja) * | 1987-05-25 | 1996-11-27 | 株式会社東芝 | 酸化物超電導線材の製造方法 |
-
1991
- 1991-06-28 JP JP3184058A patent/JP2569413B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0644841A (ja) | 1994-02-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |