JP2573964B2 - 酸化物超電導線材の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導線材の製造方法Info
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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、超電導マグネット、核磁気共鳴装置あるい
は粒子加速器などに適用可能な酸化物超電導線材の製造
方法に関する。
は粒子加速器などに適用可能な酸化物超電導線材の製造
方法に関する。
「従来の技術」 最近に至り、常電動状態から超電導状態に遷移する臨
界温度（Tc）が液体窒素温度を超える値を示す酸化物超
電導体が種々発見されている。そしてこの種の酸化物超
電導体は、一般式Ａ−Ｂ−Cu−Ｏ系（ただしＡは、La,C
e,Yb,Sc,Er,Hoなどの周期律表III a族元素の１種以上を
示し、ＢはBa,Mg,Ca,Srなどの周期律表II a族元素の１
種以上を示す）で示されるものである。
界温度（Tc）が液体窒素温度を超える値を示す酸化物超
電導体が種々発見されている。そしてこの種の酸化物超
電導体は、一般式Ａ−Ｂ−Cu−Ｏ系（ただしＡは、La,C
e,Yb,Sc,Er,Hoなどの周期律表III a族元素の１種以上を
示し、ＢはBa,Mg,Ca,Srなどの周期律表II a族元素の１
種以上を示す）で示されるものである。
ところで、この種の酸化物超電導体を製造するには、
例えば、前記II a族元素を含む粉末とIII a族元素を含
む粉末と酸化銅粉末を混合して混合粉末を作成し、この
混合粉末を所定の形状に加圧成形した後に、得られた成
形体に処理を施し、各元素を反応させて酸化物超電導体
を製造している。
例えば、前記II a族元素を含む粉末とIII a族元素を含
む粉末と酸化銅粉末を混合して混合粉末を作成し、この
混合粉末を所定の形状に加圧成形した後に、得られた成
形体に処理を施し、各元素を反応させて酸化物超電導体
を製造している。
また、前記Ａ−Ｂ−Cu−Ｏ系の超電導線材を製造する
には、前記混合粉末を仮焼した後に金属管に充填する
か、熱処理を行って超電導粉末としたものを金属管に充
填し、この後に所望の線径まで縮径し、更に熱処理を施
して金属管の内部に超電導体を生成させる方法が知られ
ている。
には、前記混合粉末を仮焼した後に金属管に充填する
か、熱処理を行って超電導粉末としたものを金属管に充
填し、この後に所望の線径まで縮径し、更に熱処理を施
して金属管の内部に超電導体を生成させる方法が知られ
ている。
「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら前述の方法で製造した超電導線にあって
は、金属管の内部に充填した粉末を焼結して超電導体を
生成させることから、超電導体の内部にボイド等に欠陥
部分を生じ易く、高い臨界電流密度を得ることができな
い問題があった。また、前述のように製造された酸化物
超電導線にあっては、金属管の内部に脆い酸化物超電導
線が存在するために曲げに弱く機械強度が低い問題があ
る。
は、金属管の内部に充填した粉末を焼結して超電導体を
生成させることから、超電導体の内部にボイド等に欠陥
部分を生じ易く、高い臨界電流密度を得ることができな
い問題があった。また、前述のように製造された酸化物
超電導線にあっては、金属管の内部に脆い酸化物超電導
線が存在するために曲げに弱く機械強度が低い問題があ
る。
本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、超電導
体を長手方向に均一に生成させて臨界電流密度の高い長
尺のものであって、所望の厚さの超電導層を有し、各層
の密着性が良好で機械強度が高い酸化物超電導線材を得
ることができる方法の提供を目的とする。
体を長手方向に均一に生成させて臨界電流密度の高い長
尺のものであって、所望の厚さの超電導層を有し、各層
の密着性が良好で機械強度が高い酸化物超電導線材を得
ることができる方法の提供を目的とする。
「問題点を解決するための手段」 本発明は、前記問題点を解決するために、Ａ−Ｂ−Cu
−Ｏ系（ただしＡは、La,Ce,Yb,Sc,Er,Hoなどの周期律
表III a族元素の１種以上を示し、Ｂは、Ba,Mg,Ca,Srな
どの周期律表II a族元素の１種以上を示す）の超電導体
を具備してなる酸化物超導線材の製造方法であって、前
記Ａ元素および／またはＢ元素を含む銅合金からなる中
空の基体に、耐酸化性金属からなる芯体を挿入して複合
体を形成し、この複合体の外周に前記Ａ元素および／ま
たはＢ元素を含む被覆層を形成して被覆複合体を形成す
るとともに、この被覆複合体を酸化物超電導体の焼成温
度より低い温度に加熱し、被覆層の構成元素と基体の構
成元素を拡散させて前記Ａ元素とＢ元素とCuとＯを含む
中間層を形成し、この後に酸化物超電導体を生成させる
熱処理を施すものである。
−Ｏ系（ただしＡは、La,Ce,Yb,Sc,Er,Hoなどの周期律
表III a族元素の１種以上を示し、Ｂは、Ba,Mg,Ca,Srな
どの周期律表II a族元素の１種以上を示す）の超電導体
を具備してなる酸化物超導線材の製造方法であって、前
記Ａ元素および／またはＢ元素を含む銅合金からなる中
空の基体に、耐酸化性金属からなる芯体を挿入して複合
体を形成し、この複合体の外周に前記Ａ元素および／ま
たはＢ元素を含む被覆層を形成して被覆複合体を形成す
るとともに、この被覆複合体を酸化物超電導体の焼成温
度より低い温度に加熱し、被覆層の構成元素と基体の構
成元素を拡散させて前記Ａ元素とＢ元素とCuとＯを含む
中間層を形成し、この後に酸化物超電導体を生成させる
熱処理を施すものである。
「作用」 被覆層と基体の構成元素を相互に拡散させて中間層を
形成した後に超電導層を生成させるために超電導層が基
体に強く密着する。基体の内部に芯材を挿入するので、
得られた超電導線材は芯材により補強される。また、被
覆層の厚さと基体の構成元素を調節することによって所
望の厚さの超電導層を生成することができるとともに、
中間層に沿って超電導体を生成させるために、線材の全
長にわたり均一な超電導層が生成する。
形成した後に超電導層を生成させるために超電導層が基
体に強く密着する。基体の内部に芯材を挿入するので、
得られた超電導線材は芯材により補強される。また、被
覆層の厚さと基体の構成元素を調節することによって所
望の厚さの超電導層を生成することができるとともに、
中間層に沿って超電導体を生成させるために、線材の全
長にわたり均一な超電導層が生成する。
「実施例」 第１図ないし第７図は、本発明の一例を説明するため
のもので、本発明を実施してＡ−Ｂ−Cu−Ｏ（ただしＡ
は、Sc,Y,La,Ce,Eu,Dy,Ho,Erなどの周期律表III a族元
素の１種以上を示し、Ｂは、Ba,Sr,Mg,Baなどの周期律
表II a族元素の１種以上を示す）で示される酸化物超電
導体を具備する酸化物超電導線材を製造するには、ま
ず、第１図に示す基体１を用意する。
のもので、本発明を実施してＡ−Ｂ−Cu−Ｏ（ただしＡ
は、Sc,Y,La,Ce,Eu,Dy,Ho,Erなどの周期律表III a族元
素の１種以上を示し、Ｂは、Ba,Sr,Mg,Baなどの周期律
表II a族元素の１種以上を示す）で示される酸化物超電
導体を具備する酸化物超電導線材を製造するには、ま
ず、第１図に示す基体１を用意する。
この基体１は、前記Ａ元素を含むCu合金あるいは前記
Ｂ元素を含むCu合金あるいは前記Ａ元素とＢ元素を含む
Cu合金から形成されている。
Ｂ元素を含むCu合金あるいは前記Ａ元素とＢ元素を含む
Cu合金から形成されている。
次に、前記基体１に挿入可能な直径の棒状の芯材２を
用意し、この芯材２を前記基体１の内部に挿入して第２
図に示す複合体３を作成する。この芯材２は、Ni,Ti,Ti
−Ｖ合金,Ni−Al合金などの耐酸化性金属材料から構成
されている。なおここで芯材２を構成する材料は、酸化
されにくい貴金属など、あるいは、酸素に対して安定な
皮膜が生成可能なステンレス鋼などを用いても良い。
用意し、この芯材２を前記基体１の内部に挿入して第２
図に示す複合体３を作成する。この芯材２は、Ni,Ti,Ti
−Ｖ合金,Ni−Al合金などの耐酸化性金属材料から構成
されている。なおここで芯材２を構成する材料は、酸化
されにくい貴金属など、あるいは、酸素に対して安定な
皮膜が生成可能なステンレス鋼などを用いても良い。
次いで前記複合体３に押出加工と溝ロール加工を施し
て第３図に示すような所望の形状のテープ材４を得る。
て第３図に示すような所望の形状のテープ材４を得る。
次いでこのテープ材４に、粒径数μｍ程度のBaO粉末
あるいはY2O3粉末あるいはBaO粉末とY2O3粉末の混合粉
末をスプレー法で吹き付けて第４図と第５図に示すよう
に厚さ数十μｍの被覆層５を形成し、被覆複合体６を作
成する。
あるいはY2O3粉末あるいはBaO粉末とY2O3粉末の混合粉
末をスプレー法で吹き付けて第４図と第５図に示すよう
に厚さ数十μｍの被覆層５を形成し、被覆複合体６を作
成する。
続いて被覆複合体６をArガスなどの不活性ガス中で40
0〜600℃に１〜数百時間加熱する熱処理を行い、被覆層
５の構成元素と基体１の構成元素を相互に拡散させて、
第６図に示すように、被覆層５と基体１の境界部分にＹ
とBaとCuからなる中間層７を形成する。この中間層７は
基体１の元素と被覆層５の元素の相互拡散により形成さ
れているために、基体１と被覆層５に強く密着してい
る。
0〜600℃に１〜数百時間加熱する熱処理を行い、被覆層
５の構成元素と基体１の構成元素を相互に拡散させて、
第６図に示すように、被覆層５と基体１の境界部分にＹ
とBaとCuからなる中間層７を形成する。この中間層７は
基体１の元素と被覆層５の元素の相互拡散により形成さ
れているために、基体１と被覆層５に強く密着してい
る。
この後に酸素ガスを含む酸素雰囲気中において600〜1
100℃に１〜100時間程度加熱するとともに100℃/hrの割
合で室温まで冷却して第７図に示す断面構造の超電導線
材８を得る。この熱処理によって中間層７の各元素は拡
散反応して中間層７は酸化物超電導層９となる。
100℃に１〜100時間程度加熱するとともに100℃/hrの割
合で室温まで冷却して第７図に示す断面構造の超電導線
材８を得る。この熱処理によって中間層７の各元素は拡
散反応して中間層７は酸化物超電導層９となる。
以上のような製造方法によって超電導線材８を製造す
るならば、中間層７に沿って均一に超電導体が生成する
ので線材の全長にわたり均一な超電導特性を有する超電
導線材８を得ることができる。また、超電導線材８に生
成される超電導層９の厚さは、テープ材４に塗布する被
覆層の厚さを調節することで所望の値にすることができ
る。更に、中間層７は基体１の構成元素が拡散して生成
されたものであり、この中間層７が熱処理により超電導
層９になるために、超電導層９は基体１になじみ良く密
着する。このため超電導層９の密着強度が高く、機械強
度も高い酸化物超電導線を製造できる効果がある。更
に、基体１の内部に挿入した芯体２が超電導線材８の内
部に残留するために、芯体２が超電導線材８の機械強度
を高める特長がある。
るならば、中間層７に沿って均一に超電導体が生成する
ので線材の全長にわたり均一な超電導特性を有する超電
導線材８を得ることができる。また、超電導線材８に生
成される超電導層９の厚さは、テープ材４に塗布する被
覆層の厚さを調節することで所望の値にすることができ
る。更に、中間層７は基体１の構成元素が拡散して生成
されたものであり、この中間層７が熱処理により超電導
層９になるために、超電導層９は基体１になじみ良く密
着する。このため超電導層９の密着強度が高く、機械強
度も高い酸化物超電導線を製造できる効果がある。更
に、基体１の内部に挿入した芯体２が超電導線材８の内
部に残留するために、芯体２が超電導線材８の機械強度
を高める特長がある。
なお、芯体２は耐酸化性金属からなり、熱処理時にほ
とんど酸化しないために、芯材２が基体１側の酸素を吸
収することがない。このため酸化物超電導体の生成時に
酸素不足を生じることはなくなり、高い臨界電流密度の
超電導線材８を製造することができる。
とんど酸化しないために、芯材２が基体１側の酸素を吸
収することがない。このため酸化物超電導体の生成時に
酸素不足を生じることはなくなり、高い臨界電流密度の
超電導線材８を製造することができる。
なお、前記基体１は管状に限らず、角筒状などの形状
でも良い。また、前記例においては加工により線材をテ
ープ状に加工したが、断面円形のまま縮径して、最終形
状が円形断面のものを製造しても差し支えない。
でも良い。また、前記例においては加工により線材をテ
ープ状に加工したが、断面円形のまま縮径して、最終形
状が円形断面のものを製造しても差し支えない。
「製造例」 Cu−10wt％Ｙ合金からなり、外径25mm、内径15mmの基
体に、Ni製の直径14mの棒体を挿入して複合体を得ると
ともに、この複合対応に押出加工と溝ロール加工を施し
て厚さ0.5mm、幅1.5mmのテープ材を得た。このテープ材
に粒径２μｍ以下のBaO粉末をスプレー法で塗布し、厚
さ20μｍの被覆層を形成した。次にこの被覆層合体をAr
ガス雰囲気中において550℃に100時間加熱する熱処理を
行い、BaとＹとCuの相互拡散した中間層を形成した。次
いでこのテープ材を酸素雰囲気中で800℃に50時間加熱
した後に100℃/hrの割合で室温まで徐冷して超電導線材
を得た。
体に、Ni製の直径14mの棒体を挿入して複合体を得ると
ともに、この複合対応に押出加工と溝ロール加工を施し
て厚さ0.5mm、幅1.5mmのテープ材を得た。このテープ材
に粒径２μｍ以下のBaO粉末をスプレー法で塗布し、厚
さ20μｍの被覆層を形成した。次にこの被覆層合体をAr
ガス雰囲気中において550℃に100時間加熱する熱処理を
行い、BaとＹとCuの相互拡散した中間層を形成した。次
いでこのテープ材を酸素雰囲気中で800℃に50時間加熱
した後に100℃/hrの割合で室温まで徐冷して超電導線材
を得た。
以上説明した工程で製造された酸化物超電導線材は、
臨界温度Tcが95Kを示した。この超電導線材の断面を観
察した結果、厚さ約10μｍの反応層（超電導層）を確認
することができるとともに、Ｘ線解析の結果、この反応
層には斜方晶のYBa2Cu3O9-yが形成されていることを確
認できた。
臨界温度Tcが95Kを示した。この超電導線材の断面を観
察した結果、厚さ約10μｍの反応層（超電導層）を確認
することができるとともに、Ｘ線解析の結果、この反応
層には斜方晶のYBa2Cu3O9-yが形成されていることを確
認できた。
「発明の効果」 以上説明したように本発明は、酸化物超電導体の構成
元素を含む基体に金属の芯材を挿入し、基体外面に酸化
物超電導体構成元素を含む被覆層を形成し、酸化物超電
導体の生成熱処理温度より低い温度で熱処理を行い、被
覆層の構成元素と基体の構成元素を相互に拡散させて中
間層を形成した後に、酸化物超電導体を生成させる熱処
理を行うものであるために、中間層に沿って線材の全長
にわたり均一に超電導体を生成させることができる効果
がある。また、被覆層の構成元素と基体の構成元素を相
互に拡散させた中間層は基体と被覆層を両方に強く接合
しているために、この中間層を熱処理して生成された超
電導体は基体と被覆層に高い接合強度で密着する。この
ため各層の密着性の良好な強度の高い超電導線材を製造
できる効果がある。更に、基体に含有させる超電導体構
成元素の量と被覆層の厚さを調節することで所望の厚さ
の超電導層を生成させることができる効果がある。
元素を含む基体に金属の芯材を挿入し、基体外面に酸化
物超電導体構成元素を含む被覆層を形成し、酸化物超電
導体の生成熱処理温度より低い温度で熱処理を行い、被
覆層の構成元素と基体の構成元素を相互に拡散させて中
間層を形成した後に、酸化物超電導体を生成させる熱処
理を行うものであるために、中間層に沿って線材の全長
にわたり均一に超電導体を生成させることができる効果
がある。また、被覆層の構成元素と基体の構成元素を相
互に拡散させた中間層は基体と被覆層を両方に強く接合
しているために、この中間層を熱処理して生成された超
電導体は基体と被覆層に高い接合強度で密着する。この
ため各層の密着性の良好な強度の高い超電導線材を製造
できる効果がある。更に、基体に含有させる超電導体構
成元素の量と被覆層の厚さを調節することで所望の厚さ
の超電導層を生成させることができる効果がある。
第１図ないし第７図は、本発明の一例を説明するための
もので、第１図は基体の断面図、第２図は複合体の断面
図、第３図はテープ材の断面図、第４図は被覆複合テー
プの断面図、第５図は同被覆複合テープの拡大断面図、
第６図は中間層を示す断面図、第７図はテープ状の超電
導線材の拡大断面図である。 １……基体、２……芯材、 ３……複合体、４……被覆層、 ５……被覆層、６……被覆複合体、 ７……中間層、８……超電導線材、 ９……超電導層。
もので、第１図は基体の断面図、第２図は複合体の断面
図、第３図はテープ材の断面図、第４図は被覆複合テー
プの断面図、第５図は同被覆複合テープの拡大断面図、
第６図は中間層を示す断面図、第７図はテープ状の超電
導線材の拡大断面図である。 １……基体、２……芯材、 ３……複合体、４……被覆層、 ５……被覆層、６……被覆複合体、 ７……中間層、８……超電導線材、 ９……超電導層。
フロントページの続き (72)発明者 定方 伸行 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 青木 伸哉 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 中川 三紀夫 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 (1)
- 【請求項１】Ａ−Ｂ−Cu−Ｏ系（ただしＡは、La,Ce,Y
b,Sc,Er,Hoなどの周期律表III a族元素の１種以上を示
し、Ｂは、Ba,Mg,Ca,Srなどの周期律表II a族元素の１
種以上を示す）の超電導体を具備してなる酸化物超導線
材の製造方法であって、 前記Ａ元素および／またはＢ元素を含む銅合金からなる
中空の基体に耐酸化性金属からなる芯体を挿入して複合
体を形成し、この複合体の外周に前記Ａ元素および／ま
たはＢ元素を含む被覆層を形成して被覆複合体を形成す
るとともに、この被覆複合体を酸化物超電導体の焼成温
度より低い温度に加熱し、被覆層の構成元素と基体の構
成元素を拡散させて前記Ａ元素とＢ元素とCuとＯを含む
中間層を形成し、この後に酸化物超電導体を生成させる
熱処理を施すことを特徴とする酸化物超電導線材の製造
方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62237952A JP2573964B2 (ja) | 1987-09-22 | 1987-09-22 | 酸化物超電導線材の製造方法 |
| US07/170,019 US4885273A (en) | 1987-03-20 | 1988-03-18 | Method of producing a superconducting wire using alloy preform |
| EP19880302416 EP0283312A3 (en) | 1987-03-20 | 1988-03-18 | Method of producing a superconducting wire and a superconducting wire produced according to the same |
| CN88101537A CN1019532B (zh) | 1987-03-20 | 1988-03-19 | 超导线的制造方法及用此方法制造的超导线 |
| CA000561970A CA1320628C (en) | 1987-03-20 | 1988-03-21 | Method of producing a superconducting wire and a superconducting wire produced according to the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62237952A JP2573964B2 (ja) | 1987-09-22 | 1987-09-22 | 酸化物超電導線材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6481128A JPS6481128A (en) | 1989-03-27 |
| JP2573964B2 true JP2573964B2 (ja) | 1997-01-22 |
Family
ID=17022898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62237952A Expired - Fee Related JP2573964B2 (ja) | 1987-03-20 | 1987-09-22 | 酸化物超電導線材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2573964B2 (ja) |
-
1987
- 1987-09-22 JP JP62237952A patent/JP2573964B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6481128A (en) | 1989-03-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |