JP2574173B2 - 超電導線の製造方法 - Google Patents
超電導線の製造方法Info
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- JP2574173B2 JP2574173B2 JP63314781A JP31478188A JP2574173B2 JP 2574173 B2 JP2574173 B2 JP 2574173B2 JP 63314781 A JP63314781 A JP 63314781A JP 31478188 A JP31478188 A JP 31478188A JP 2574173 B2 JP2574173 B2 JP 2574173B2
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- wire
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、高温で分解して酸素を放出するカリウム化
合物を配合した超電導組成のセラミック粉末を用いて超
電導線を製造する方法に関する。
合物を配合した超電導組成のセラミック粉末を用いて超
電導線を製造する方法に関する。
従来の技術及び問題点 従来、銀や銅からなるパイプに超電導組成のセラミッ
ク粉末を充填し、これに伸縮処理と焼結処理を施して超
電導線を製造する方法が提案されている。しかしなが
ら、パイプ内に充填した状態で超電導組成のセラミック
粉末を焼結処理するためか、得られるセラミック系超電
導体が酸素欠損を起こしやすい問題点があった。
ク粉末を充填し、これに伸縮処理と焼結処理を施して超
電導線を製造する方法が提案されている。しかしなが
ら、パイプ内に充填した状態で超電導組成のセラミック
粉末を焼結処理するためか、得られるセラミック系超電
導体が酸素欠損を起こしやすい問題点があった。
問題点を解決するための手段 本発明は超電導組成のセラミック粉末に更に、高温で
分解して酸素を放出するカリウム化合物を配合した状態
で焼結処理することにより上記の問題点を克服したもの
である。
分解して酸素を放出するカリウム化合物を配合した状態
で焼結処理することにより上記の問題点を克服したもの
である。
すなわち、本発明は、200〜1100℃で分解して酸素を
放出する酸素含有カリウム化合物を配合した超電導組成
のセラミック粉末を金属パイプに充填する工程、得られ
た充填体を伸線処理する工程、得られた伸線処理体を加
熱処理して内部のセラミック粉末を焼結処理する工程か
らなることを特徴とする超電導線の製造方法を提供する
ものである。
放出する酸素含有カリウム化合物を配合した超電導組成
のセラミック粉末を金属パイプに充填する工程、得られ
た充填体を伸線処理する工程、得られた伸線処理体を加
熱処理して内部のセラミック粉末を焼結処理する工程か
らなることを特徴とする超電導線の製造方法を提供する
ものである。
作用 酸素含有カリウム化合物を配合した状態で焼結処理す
ることにより、得られるセラミック系超電導体における
酸素欠損が抑制ないし防止される。その理由は明白でな
いが本発明者らは次のように考えている。すなわち、セ
ラミック粉末の焼結処理時に当該酸素含有カリウム化合
物より酸素が放出されてパイプ内に酸素分圧の高い雰囲
気が形成されるためではないかと考えている。
ることにより、得られるセラミック系超電導体における
酸素欠損が抑制ないし防止される。その理由は明白でな
いが本発明者らは次のように考えている。すなわち、セ
ラミック粉末の焼結処理時に当該酸素含有カリウム化合
物より酸素が放出されてパイプ内に酸素分圧の高い雰囲
気が形成されるためではないかと考えている。
発明の構成要素の例示 本発明において用いられる超電導組成のセラミック粉
末は、これに酸素含有カリウム化合物を配合したもので
ある。
末は、これに酸素含有カリウム化合物を配合したもので
ある。
用いる超電導組成のセラミック粉末は超電導体を形成
するものである。すなわち、例えばYBa2Cu3OpやY1-qBaq
CuOrなどの組成となる配合割合で、Y2O3、Ｙ（NO3）3・
xH2O、BaCO3、Ba（NO3）2、BaF2、CuO、Cu（NO3）2・3H
2O等の原料を混合（共沈法やゾルゲル法等の湿式混合法
も含む。）したもの、あるいはその混合物を仮焼処理な
いし焼結処理して超電導体としこれを粉砕したものであ
る。なお、ＹはLa、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、
Yb、Luなどの希土類元素で置換することができ、BaはSr
などのアルカリ土類金属で置換することができる。ま
た、ＯはＦなどでその一部を置換することができる。用
いるセラミック粉末はパイプへのち密充填性などの点よ
り、その粒径が小さいほど好ましい。一般には、100μ
ｍ以下の粒径が好ましい。
するものである。すなわち、例えばYBa2Cu3OpやY1-qBaq
CuOrなどの組成となる配合割合で、Y2O3、Ｙ（NO3）3・
xH2O、BaCO3、Ba（NO3）2、BaF2、CuO、Cu（NO3）2・3H
2O等の原料を混合（共沈法やゾルゲル法等の湿式混合法
も含む。）したもの、あるいはその混合物を仮焼処理な
いし焼結処理して超電導体としこれを粉砕したものであ
る。なお、ＹはLa、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、
Yb、Luなどの希土類元素で置換することができ、BaはSr
などのアルカリ土類金属で置換することができる。ま
た、ＯはＦなどでその一部を置換することができる。用
いるセラミック粉末はパイプへのち密充填性などの点よ
り、その粒径が小さいほど好ましい。一般には、100μ
ｍ以下の粒径が好ましい。
酸素含有カリウム化合物としては過酸化カリウム、過
ヨウ素酸カリウム、塩素酸カリウム、過塩素酸カリウム
などのように、200〜1100℃で分解して酸素を放出する
ものが用いられる。超電導組成のセラミック粉末への酸
素含有カリウム化合物の配合は適宜に行うことができ
る。例えば、上記したセラミック粉末原料と共に混合す
る方式や、セラミック粉末の混合物の仮焼体ないし焼結
体の粉砕過程を利用して混合する方式、あるいは前記の
仮焼体ないし焼結体の粉砕物に混入させる方式、さらに
は前記の粉砕物を酸素含有カリウム化合物の含有液に浸
漬するなどして酸素含有カリウム化合物を粉砕物に付着
させる方式などの配合方式があげられる。酸素含有カリ
ウム化合物の配合量は超電導組成のセラミック粉末100
重量部あたり、0.5〜50重量部が適当であり、好ましく
は２〜10重量部である。配合量が0.5重量部未満では添
加効果に乏しい。他方、50重量部以上の配合は添加効果
の向上の寄与度に乏しい。なお、配合する酸素含有カリ
ウム化合物は１種のみであってもよいし、２種以上であ
ってもよい。
ヨウ素酸カリウム、塩素酸カリウム、過塩素酸カリウム
などのように、200〜1100℃で分解して酸素を放出する
ものが用いられる。超電導組成のセラミック粉末への酸
素含有カリウム化合物の配合は適宜に行うことができ
る。例えば、上記したセラミック粉末原料と共に混合す
る方式や、セラミック粉末の混合物の仮焼体ないし焼結
体の粉砕過程を利用して混合する方式、あるいは前記の
仮焼体ないし焼結体の粉砕物に混入させる方式、さらに
は前記の粉砕物を酸素含有カリウム化合物の含有液に浸
漬するなどして酸素含有カリウム化合物を粉砕物に付着
させる方式などの配合方式があげられる。酸素含有カリ
ウム化合物の配合量は超電導組成のセラミック粉末100
重量部あたり、0.5〜50重量部が適当であり、好ましく
は２〜10重量部である。配合量が0.5重量部未満では添
加効果に乏しい。他方、50重量部以上の配合は添加効果
の向上の寄与度に乏しい。なお、配合する酸素含有カリ
ウム化合物は１種のみであってもよいし、２種以上であ
ってもよい。
本発明においては、酸素含有カリウム化合物を配合し
た超電導組成のセラミック粉末は金属パイプに充填され
る。用いる金属パイプは焼結処理時に溶解しないもので
あればよい。一般にはAg,Cu、Ti、Al、ステンレスなど
からなるパイプが用いられる。
た超電導組成のセラミック粉末は金属パイプに充填され
る。用いる金属パイプは焼結処理時に溶解しないもので
あればよい。一般にはAg,Cu、Ti、Al、ステンレスなど
からなるパイプが用いられる。
得られた充填体は必要に応じそのパイプ端を閉塞した
のち、伸線処理して細径化される。伸線処理は加熱下に
行ってもよいし、常温で行ってもよい。また、円形（第
１図）や帯状形（第２図）など任意な形態に伸線処理し
てよい。なお、図中の１が焼結処理された超電導体とな
るべきセラミック粉末層、２が外周の金属層である。
のち、伸線処理して細径化される。伸線処理は加熱下に
行ってもよいし、常温で行ってもよい。また、円形（第
１図）や帯状形（第２図）など任意な形態に伸線処理し
てよい。なお、図中の１が焼結処理された超電導体とな
るべきセラミック粉末層、２が外周の金属層である。
伸線処理体は次に加熱されて内部のセラミック粉末が
焼結処理される。加熱条件は超電導組成のセラミック粉
末の種類、そのセラミック粉末が原料物質の単なる混合
物か、その仮焼体か、あるいは超電導体とされた粉末で
あるかなどにより異なり、適宜に決定される。一般には
700〜1200℃、２〜30時間に加熱条件である。
焼結処理される。加熱条件は超電導組成のセラミック粉
末の種類、そのセラミック粉末が原料物質の単なる混合
物か、その仮焼体か、あるいは超電導体とされた粉末で
あるかなどにより異なり、適宜に決定される。一般には
700〜1200℃、２〜30時間に加熱条件である。
なお、超電導線におけるセラミック系超電導体の直径
ないし層厚、外周の金属層の厚さなどは適宜に決定され
る。一般には、セラミック系超電導体の直径ないし層厚
が200μｍ〜5mmで、金属層の厚さが50μｍ〜2mmであ
る。
ないし層厚、外周の金属層の厚さなどは適宜に決定され
る。一般には、セラミック系超電導体の直径ないし層厚
が200μｍ〜5mmで、金属層の厚さが50μｍ〜2mmであ
る。
発明の効果 本発明によれば酸素含有カリウム化合物を超電導組成
のセラミック粉末に配合した状態で焼結処理するので、
得られる超電導線におけるセラミック系超電導体の酸素
欠損を抑制することができる。その結果、超電導特性に
優れた超電導線とすることができる。
のセラミック粉末に配合した状態で焼結処理するので、
得られる超電導線におけるセラミック系超電導体の酸素
欠損を抑制することができる。その結果、超電導特性に
優れた超電導線とすることができる。
実施例 参考例 純度がそれぞれ99.9％のY2O3、BaCO3、CuOをYBa2Cu3O
7又はY0.3Ba0.7CuO3の組成となる割合で用い、これらを
高純度アルミナ製の乳鉢と乳棒を用いてエタノールを媒
体として湿式粉砕混合したのち、自然乾燥させた。
7又はY0.3Ba0.7CuO3の組成となる割合で用い、これらを
高純度アルミナ製の乳鉢と乳棒を用いてエタノールを媒
体として湿式粉砕混合したのち、自然乾燥させた。
得られたセラミック粉末を金型に充填し、ハンドプレ
スにより1000kg/cm2で押圧して直径約10mm、長さ50mm、
密度4.9g/cm3の棒体を得、これを大気中、900℃で24時
間加熱処理したのち加熱炉内で自然冷却させた。得られ
た仮焼体の密度はYBa2Cu3O7型の組成物が5.1g/cm3であ
り、Y0.3Ba0.7CuO3型の組成物が5.2g/cm3であった。そ
してこの仮焼体を粉砕したのち、再度エタノールを媒体
として湿式混合し、自然乾燥させた。
スにより1000kg/cm2で押圧して直径約10mm、長さ50mm、
密度4.9g/cm3の棒体を得、これを大気中、900℃で24時
間加熱処理したのち加熱炉内で自然冷却させた。得られ
た仮焼体の密度はYBa2Cu3O7型の組成物が5.1g/cm3であ
り、Y0.3Ba0.7CuO3型の組成物が5.2g/cm3であった。そ
してこの仮焼体を粉砕したのち、再度エタノールを媒体
として湿式混合し、自然乾燥させた。
実施例1,2 参考例でYBa2Cu3O7型組成物として仮焼して得たセラ
ミック粉末100重量部と、表に示した酸素含有カリウム
化合物からなる粉末の所定重量部とを混合したものを、
直径6mm、肉厚1mm、長さ400mm、重さ66gの銀パイプ内に
充填した。
ミック粉末100重量部と、表に示した酸素含有カリウム
化合物からなる粉末の所定重量部とを混合したものを、
直径6mm、肉厚1mm、長さ400mm、重さ66gの銀パイプ内に
充填した。
次に、その充填体におけるパイプ端を閉塞したのち、
断面減少率を７〜10％として線引用ダイスにより伸線処
理し、直径0.5mmの線材とした。
断面減少率を７〜10％として線引用ダイスにより伸線処
理し、直径0.5mmの線材とした。
次に、伸線処理体を950℃で24時間加熱して焼結処理
したのち、炉内で自然冷却させて超電導線を得た。超電
導線はその外径が0.5mmで、長さが約58mであり、外周の
銀層の厚さが0.12mmのものであった。また、超電導体は
YBa2Cu3O7-xの組成で表されるものであり、その酸素欠
損量ｘを表に示した。
したのち、炉内で自然冷却させて超電導線を得た。超電
導線はその外径が0.5mmで、長さが約58mであり、外周の
銀層の厚さが0.12mmのものであった。また、超電導体は
YBa2Cu3O7-xの組成で表されるものであり、その酸素欠
損量ｘを表に示した。
比較例１ 酸素含有カリウム化合物を配合しなかったほかは実施
例１と同様にして超電導線を得た。得られた超電導体は
YBa2Cu3O7-xの組成で表されるものであり、その酸素欠
損量ｘを表に示した。
例１と同様にして超電導線を得た。得られた超電導体は
YBa2Cu3O7-xの組成で表されるものであり、その酸素欠
損量ｘを表に示した。
実施例3,4 参考例でY0.3Ba0.7CuO3型組成物として仮焼して得た
セラミック粉末100重量部と、表に示した酸素含有カリ
ウム化合物からなる粉末の所定重量部とを混合したもの
を、直径6mm、肉厚1.5mm、長さ30mm、重さ51.4gの銀パ
イプ内に充填した。
セラミック粉末100重量部と、表に示した酸素含有カリ
ウム化合物からなる粉末の所定重量部とを混合したもの
を、直径6mm、肉厚1.5mm、長さ30mm、重さ51.4gの銀パ
イプ内に充填した。
次に、その充填体におけるパイプ端を閉塞したのち、
伸線処理した。伸線処理はプレスロールで偏平化させ、
厚さ0.5mmの帯状形の線材とした。
伸線処理した。伸線処理はプレスロールで偏平化させ、
厚さ0.5mmの帯状形の線材とした。
次に、伸線処理体を900℃で24時間加熱して焼結処理
したのち、炉内で自然冷却させて超電導線を得た。超電
導線は幅が1.4mmで、長さが約9mであり、外周の銅層の
厚さが0.27mmのものであった。また、超電導体はY0.3Ba
0.7CuO3-xの組成で表されるものであり、その酸素欠損
量ｘを表に示した。
したのち、炉内で自然冷却させて超電導線を得た。超電
導線は幅が1.4mmで、長さが約9mであり、外周の銅層の
厚さが0.27mmのものであった。また、超電導体はY0.3Ba
0.7CuO3-xの組成で表されるものであり、その酸素欠損
量ｘを表に示した。
比較例２ 酸素含有カリウム化合物を配合しなかったほかは実施
例２と同様にして超電導線を得た。得られた超電導体は
Y0.3Ba0.7CuO3-xの組成で表されるものであり、その酸
素欠損量ｘを表に示した。
例２と同様にして超電導線を得た。得られた超電導体は
Y0.3Ba0.7CuO3-xの組成で表されるものであり、その酸
素欠損量ｘを表に示した。
評価試験 実施例、比較例で得た超電導線より約3cm長さの試験
片を切り取り、これについて臨界温度、臨界電流密度を
調べた。その結果を表に示した。
片を切り取り、これについて臨界温度、臨界電流密度を
調べた。その結果を表に示した。
なお、臨界温度は0.1A/cm2の電流密度下、液体ヘリウ
ムで冷却しながら４端子法により電気抵抗の温度による
変化を測定し、Ｘ−Ｙレコーダーにおける電気抵抗値が
Ｏとなったときの温度である。
ムで冷却しながら４端子法により電気抵抗の温度による
変化を測定し、Ｘ−Ｙレコーダーにおける電気抵抗値が
Ｏとなったときの温度である。
また、臨界電流密度はパワーリードと共に液体窒素で
冷却しながら徐々に電流値をあげて４端子法によりIRド
ロップの電流による変化を測定し、Ｘ−Ｙレコーダーに
おけるIRドロップが出現したときの電流値である。
冷却しながら徐々に電流値をあげて４端子法によりIRド
ロップの電流による変化を測定し、Ｘ−Ｙレコーダーに
おけるIRドロップが出現したときの電流値である。
なお、いずれの実施例、比較例においても、磁化変化
法による試験で臨界温度以下での反磁性シグナル（マイ
スナー効果）が確認された。
法による試験で臨界温度以下での反磁性シグナル（マイ
スナー効果）が確認された。
【図面の簡単な説明】 第１図、第２図はそれぞれ伸線処理物の形態を例示した
断面図である。 1:焼結処理された超電導体となるべきセラミック粉末層 2:金属層
断面図である。 1:焼結処理された超電導体となるべきセラミック粉末層 2:金属層
Claims (1)
- 【請求項１】200〜1100℃で分解して酸素を放出する酸
素含有カリウム化合物を配合した超電導組成のセラミッ
ク粉末を金属パイプに充填する工程、得られた充填体を
伸線処理する工程、得られた伸線処理体を加熱処理して
内部のセラミック粉末を焼結処理する工程からなること
を特徴とする超電導線の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63314781A JP2574173B2 (ja) | 1988-12-12 | 1988-12-12 | 超電導線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63314781A JP2574173B2 (ja) | 1988-12-12 | 1988-12-12 | 超電導線の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02160316A JPH02160316A (ja) | 1990-06-20 |
| JP2574173B2 true JP2574173B2 (ja) | 1997-01-22 |
Family
ID=18057517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63314781A Expired - Lifetime JP2574173B2 (ja) | 1988-12-12 | 1988-12-12 | 超電導線の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2574173B2 (ja) |
-
1988
- 1988-12-12 JP JP63314781A patent/JP2574173B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02160316A (ja) | 1990-06-20 |
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