JP2599138B2 - 酸化物系超電導線の製造方法 - Google Patents
酸化物系超電導線の製造方法Info
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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、核磁気共鳴装置用マグネット、粒子加速器
用マグネット等の超電導機器に用いられる超電導線の製
造方法に関する。
用マグネット等の超電導機器に用いられる超電導線の製
造方法に関する。
［従来の技術］ 近来、超電導体の研究開発にともない、常電導状態か
ら超電導状態に遷移する臨界温度が液体窒素温度以上で
ある酸化物系超電導体の発見が相次いでおり、この種の
酸化物系超電導体を用いた超電導線とその製法研究が数
多くなされている。
ら超電導状態に遷移する臨界温度が液体窒素温度以上で
ある酸化物系超電導体の発見が相次いでおり、この種の
酸化物系超電導体を用いた超電導線とその製法研究が数
多くなされている。
酸化物系超電導体は一般式Ａ−Ｂ−Cu−Ｏ系（ただ
し、ＡはＹ、Sc、La、Ce、Yb、Er、Ho、Dyなどの周期律
表III a族元素を示し、ＢはBa、Srなどの周期律表II a
族元素を示す。）などで示されるが、これらの酸化物系
超電導線を製造する方法の一例として、酸化物系超電導
体の粉末を圧縮成形したものを、管状の金属シース材中
に挿入し、これを縮径加工したのち、熱処理を施て超電
導線を得る方法が知られている。
し、ＡはＹ、Sc、La、Ce、Yb、Er、Ho、Dyなどの周期律
表III a族元素を示し、ＢはBa、Srなどの周期律表II a
族元素を示す。）などで示されるが、これらの酸化物系
超電導線を製造する方法の一例として、酸化物系超電導
体の粉末を圧縮成形したものを、管状の金属シース材中
に挿入し、これを縮径加工したのち、熱処理を施て超電
導線を得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、上記製造方法によって得られる酸化物
系超電導線はその製造中に断線などが生じやすいために
超電導特性の高い線が得られなかった。さらに、一般に
酸化物系超電導体は固く、脆いので酸化物系超電導体を
線材化したものはフレキシビリティがほとんどなく、線
材にコイル化するなどの加工を施すと断線を生じやす
く、その低い加工特性に問題があった。
系超電導線はその製造中に断線などが生じやすいために
超電導特性の高い線が得られなかった。さらに、一般に
酸化物系超電導体は固く、脆いので酸化物系超電導体を
線材化したものはフレキシビリティがほとんどなく、線
材にコイル化するなどの加工を施すと断線を生じやす
く、その低い加工特性に問題があった。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は、Ａ−Ｂ−Cu−Ｏ系（ただし、ＡはＹ、Sc、
La、Ce、Yb、Er、Ho、Dyなどの周期律表III a族元素を
示し、ＢはBa、Srなどの周期律表II a族元素を示す。）
の超電導体を具備する酸化物系超電導線の製造方法にお
いて、前記Ａ元素を含む金属テープと、前記Ｂ元素を含
む金属テープと、酸化物粒子を分散させた金属テープ
と、前記Ａ元素とＢ元素を含む金属テープと、前記Ａ元
素またはＢ元素を含み酸化物粒子を分散させた金属テー
プとのうち、Ａ元素とＢ元素とCuとの各元素を含むよう
に、テープを選択して組み合わせ、芯材の表面に長手方
向に沿って形成された螺旋状の溝に、選択したテープを
巻き付けて素線を形成し、この素線に伸線加工を施した
後、酸素雰囲気下で熱処理を施して酸化物系超電導線を
製造することを問題の解決手段とした。
La、Ce、Yb、Er、Ho、Dyなどの周期律表III a族元素を
示し、ＢはBa、Srなどの周期律表II a族元素を示す。）
の超電導体を具備する酸化物系超電導線の製造方法にお
いて、前記Ａ元素を含む金属テープと、前記Ｂ元素を含
む金属テープと、酸化物粒子を分散させた金属テープ
と、前記Ａ元素とＢ元素を含む金属テープと、前記Ａ元
素またはＢ元素を含み酸化物粒子を分散させた金属テー
プとのうち、Ａ元素とＢ元素とCuとの各元素を含むよう
に、テープを選択して組み合わせ、芯材の表面に長手方
向に沿って形成された螺旋状の溝に、選択したテープを
巻き付けて素線を形成し、この素線に伸線加工を施した
後、酸素雰囲気下で熱処理を施して酸化物系超電導線を
製造することを問題の解決手段とした。
［作用］ 加工性に優れた芯材表面に加工性のよいテープを積層
したものを綿材化することにより、従来の製造方法によ
り得られた酸化物系超電導線に比較して加工性に優れた
酸化物系超電導線を得ることができる。
したものを綿材化することにより、従来の製造方法によ
り得られた酸化物系超電導線に比較して加工性に優れた
酸化物系超電導線を得ることができる。
以下、本発明を詳しく説明する。
第１図ないし第４図はＡ−Ｂ−Cu−Ｏ系（ただし、Ａ
はＹ、Sc、La、Ce、Yb、Er、Ho、Dyなどの周期律表III
a族元素を示し、ＢはBa、Srなどの周期律表II a族元素
を示す。）の酸化物系超電導線の製造方法に本発明を適
用した例について説明するためのものである。なお、こ
こでは芯材とＡ−Cu合金テープとＢ−Cu合金テープを用
いて酸化物系超電導線を製造する例にとって説明する。
はＹ、Sc、La、Ce、Yb、Er、Ho、Dyなどの周期律表III
a族元素を示し、ＢはBa、Srなどの周期律表II a族元素
を示す。）の酸化物系超電導線の製造方法に本発明を適
用した例について説明するためのものである。なお、こ
こでは芯材とＡ−Cu合金テープとＢ−Cu合金テープを用
いて酸化物系超電導線を製造する例にとって説明する。
図中、符号１は本発明によって製造された酸化物系超
電導線である。この酸化物系超電導線１は芯材２と、そ
の外周面に芯材２の長さ方向に沿って形成された螺旋状
の超電導部３を主体として構成されている。超電導部３
はＡ−Cuテープ４とＢ−Cuテープ５の界面に熱処理によ
り形成され、超電導部３の上下には未反応のＡ−Cuテー
プ４とＢ−Cuテープ５がサンドイッチ構造で残留する。
この芯材２はCu、Agあるいはこれらの合金またはステン
レスなどの金属からなり、内部に冷媒流通用の流路2aを
形成してなる管状のもので、芯材２の外周面には芯材２
の長さ方向に沿って螺旋状の溝2bが形成されている。
電導線である。この酸化物系超電導線１は芯材２と、そ
の外周面に芯材２の長さ方向に沿って形成された螺旋状
の超電導部３を主体として構成されている。超電導部３
はＡ−Cuテープ４とＢ−Cuテープ５の界面に熱処理によ
り形成され、超電導部３の上下には未反応のＡ−Cuテー
プ４とＢ−Cuテープ５がサンドイッチ構造で残留する。
この芯材２はCu、Agあるいはこれらの合金またはステン
レスなどの金属からなり、内部に冷媒流通用の流路2aを
形成してなる管状のもので、芯材２の外周面には芯材２
の長さ方向に沿って螺旋状の溝2bが形成されている。
本発明方法の一例を実施して第１図に示す酸化物系超
電導線を製造するには、まず芯材２の外周面にその全長
にわたって螺旋状の溝2bを切削加工などの手段によって
形成する。次に第４図に示すような、前記溝2bの幅と同
じ幅のＡ−Cuテープ４とＢ−Cuテープ５を用意し、これ
らのテープを順次溝2bに沿って巻き付け第３図に示すよ
うな素線６を得る。
電導線を製造するには、まず芯材２の外周面にその全長
にわたって螺旋状の溝2bを切削加工などの手段によって
形成する。次に第４図に示すような、前記溝2bの幅と同
じ幅のＡ−Cuテープ４とＢ−Cuテープ５を用意し、これ
らのテープを順次溝2bに沿って巻き付け第３図に示すよ
うな素線６を得る。
各テープ４および５の太さ、厚さ寸法およびピッチ
は、酸化物系超電導線１に要求される電流容量やその後
の加工工程、使用する酸化物系超電導材料の種類等の各
条件によって適宜選択される。酸化物系超電導線１の電
流容量を大きくするためには、各テープ４および５の太
さ、厚さ寸法を大きく設定すれば良く、酸化物系超電導
線１の加工性を向上させるためにはそのフレキシビリテ
ィを良好にするように各テープ４および５の太さ、厚さ
寸法を小さく設定すればよい。ただし、この時に溝2bの
幅、深さ寸法に対して過不足無いように設定されねばな
らない。
は、酸化物系超電導線１に要求される電流容量やその後
の加工工程、使用する酸化物系超電導材料の種類等の各
条件によって適宜選択される。酸化物系超電導線１の電
流容量を大きくするためには、各テープ４および５の太
さ、厚さ寸法を大きく設定すれば良く、酸化物系超電導
線１の加工性を向上させるためにはそのフレキシビリテ
ィを良好にするように各テープ４および５の太さ、厚さ
寸法を小さく設定すればよい。ただし、この時に溝2bの
幅、深さ寸法に対して過不足無いように設定されねばな
らない。
次にこの素線６に管引き抜き法、スエージング加工な
どの縮径加工をおこなって所望の線径まで縮径する。こ
の縮径加工においては芯材２と各テープ４、５の加工性
がいずれも良好な関係から断線などのトラブルなく縮径
加工ができる。
どの縮径加工をおこなって所望の線径まで縮径する。こ
の縮径加工においては芯材２と各テープ４、５の加工性
がいずれも良好な関係から断線などのトラブルなく縮径
加工ができる。
次いで酸化物系超電導体の焼結温度で熱処理を行い、
目的の第１図に示す超電導部３を有する酸化物系超電導
線１を得る。この熱処理時においては素線６が縮径され
てテープ４および５が極めて薄く加工されて密着してい
るので元素の拡散が円滑になされて効率良く酸化物系超
電導体が形成される。
目的の第１図に示す超電導部３を有する酸化物系超電導
線１を得る。この熱処理時においては素線６が縮径され
てテープ４および５が極めて薄く加工されて密着してい
るので元素の拡散が円滑になされて効率良く酸化物系超
電導体が形成される。
この熱処理条件は、使用する酸化物系超電導線の種類
によって適宜設定されるが、たとえばＹ−Ba−Cu−Ｏ系
の酸化物系超電導体を使用した場合、800〜1100℃で１
〜300時間の焼成を行い、後に徐冷するものとする。更
に徐冷途中で500〜600℃で５時間程度、温度を維持する
熱処理を行うと、焼結物の結晶構造が正方晶から斜方晶
へ変態することを助長することができるので好ましい。
またこの熱処理は、窒素、ハロゲン、酸素等の適宜な雰
囲気下で行なわれるが、酸化物系超電導体の超電導特性
はその組成中の酸素含有量によって大きく左右されるの
で、熱処理時には酸化物系超電導体に充分な酸素の供給
ができるように、酸素雰囲気下で行なわれることが望ま
しい。酸化物系超電導体の酸素含有量の調整にはこのほ
かにもテープ4,5中に微細なCuO粉末などの酸化物粒子を
分散させる方法、予めテープ4,5あるいは芯材２をアル
カリ金属の水酸化物の水溶液中に浸漬し、これに電流を
かけて陽極酸化により外周部に酸化物層を形成する方法
や化成処理により酸化物層を形成する方法等があり、い
ずれの方法を用いても良い。また、ハロゲンを含む雰囲
気下で熱処理を行うと、Ａ−Ｂ−Cu−Ｏ−Ｘ系（ただ
し、ＸはＦ、Clなどのハロゲン元素を示す。）の更に臨
界温度の高い酸化物系超電導線を製造できる。
によって適宜設定されるが、たとえばＹ−Ba−Cu−Ｏ系
の酸化物系超電導体を使用した場合、800〜1100℃で１
〜300時間の焼成を行い、後に徐冷するものとする。更
に徐冷途中で500〜600℃で５時間程度、温度を維持する
熱処理を行うと、焼結物の結晶構造が正方晶から斜方晶
へ変態することを助長することができるので好ましい。
またこの熱処理は、窒素、ハロゲン、酸素等の適宜な雰
囲気下で行なわれるが、酸化物系超電導体の超電導特性
はその組成中の酸素含有量によって大きく左右されるの
で、熱処理時には酸化物系超電導体に充分な酸素の供給
ができるように、酸素雰囲気下で行なわれることが望ま
しい。酸化物系超電導体の酸素含有量の調整にはこのほ
かにもテープ4,5中に微細なCuO粉末などの酸化物粒子を
分散させる方法、予めテープ4,5あるいは芯材２をアル
カリ金属の水酸化物の水溶液中に浸漬し、これに電流を
かけて陽極酸化により外周部に酸化物層を形成する方法
や化成処理により酸化物層を形成する方法等があり、い
ずれの方法を用いても良い。また、ハロゲンを含む雰囲
気下で熱処理を行うと、Ａ−Ｂ−Cu−Ｏ−Ｘ系（ただ
し、ＸはＦ、Clなどのハロゲン元素を示す。）の更に臨
界温度の高い酸化物系超電導線を製造できる。
なお、ここまでの例では、Ａ−CuテープとＢ−Cuテー
プとを用いたが、芯材２の溝2bに挿入するテープは他の
ものを用いることもできる。すなわち、Ａ−Ｂ−Cu−Ｏ
−Ｘ系の酸化物系超電導線を本発明方法で製造するに
は、Ａ元素とＢ元素とCuとＯの各元素が全て溝2bの内部
に入るようにするとよい。したがって溝2bに挿入するテ
ープとしてＡ元素を含む金属テープとＢ元素を含む金属
テープと、Ａ元素とＢ元素を含む金属テープと、酸化物
粒子を分散させた金属テープと、Ａ元素またはＢ元素を
含み酸化物粒子を分散させた金属テープとのうち、Ａ元
素とＢ元素とCuとＯとの各元素を含むように、テープを
選択して組み合わせ、これらの選択したテープを溝2bに
かさねて挿入し、縮径して熱処理を施せばよい。このた
め例えば、ＡのテープとＢのテープとCuO粒子分散テー
プをかさねた３層構造として素線６を形成し、これに縮
径加工と熱処理を施してもよく、Ａを含みCuO粒子を分
散させたテープとＢを含みCuO粒子を分散させたテープ
とCuO粒子を分散させたCuテープとを重ねて溝2bに挿入
してもよい。
プとを用いたが、芯材２の溝2bに挿入するテープは他の
ものを用いることもできる。すなわち、Ａ−Ｂ−Cu−Ｏ
−Ｘ系の酸化物系超電導線を本発明方法で製造するに
は、Ａ元素とＢ元素とCuとＯの各元素が全て溝2bの内部
に入るようにするとよい。したがって溝2bに挿入するテ
ープとしてＡ元素を含む金属テープとＢ元素を含む金属
テープと、Ａ元素とＢ元素を含む金属テープと、酸化物
粒子を分散させた金属テープと、Ａ元素またはＢ元素を
含み酸化物粒子を分散させた金属テープとのうち、Ａ元
素とＢ元素とCuとＯとの各元素を含むように、テープを
選択して組み合わせ、これらの選択したテープを溝2bに
かさねて挿入し、縮径して熱処理を施せばよい。このた
め例えば、ＡのテープとＢのテープとCuO粒子分散テー
プをかさねた３層構造として素線６を形成し、これに縮
径加工と熱処理を施してもよく、Ａを含みCuO粒子を分
散させたテープとＢを含みCuO粒子を分散させたテープ
とCuO粒子を分散させたCuテープとを重ねて溝2bに挿入
してもよい。
また、各テープのどれか１つ以上にCuCl2、CuF2など
のハロゲン化合物粒子を分散させてもよい。この場合に
はＡ−Ｂ−Cu−Ｏ−Ｘ系の酸化物系超電導体を生成でき
る。
のハロゲン化合物粒子を分散させてもよい。この場合に
はＡ−Ｂ−Cu−Ｏ−Ｘ系の酸化物系超電導体を生成でき
る。
第３図の場合、酸化物系超電導線１の芯材２に、断面
が円形のものを用いているが、本発明はこれに限定され
るものではなく、第５図に示すように芯材７に中実構造
をもつもの、あるいは断面が多角形のものであってもよ
い。また、芯材２および７には、銅、銀等の単体金属や
合金、ステンレスなどの合金や銅−ステンレスクラッド
などの複合材などの金属材料、あるいはガラス繊維など
金属以外の材料からなる芯材を用いて構成されることが
望ましいが、それらに限られることなく、絶縁体によっ
て形成されても良い。
が円形のものを用いているが、本発明はこれに限定され
るものではなく、第５図に示すように芯材７に中実構造
をもつもの、あるいは断面が多角形のものであってもよ
い。また、芯材２および７には、銅、銀等の単体金属や
合金、ステンレスなどの合金や銅−ステンレスクラッド
などの複合材などの金属材料、あるいはガラス繊維など
金属以外の材料からなる芯材を用いて構成されることが
望ましいが、それらに限られることなく、絶縁体によっ
て形成されても良い。
［実施例］ 本発明方法を実施して、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系の酸化物系
超電導線を製造した。
超電導線を製造した。
芯材として用意した銅線に直径15mm、深さ5mm、幅20m
mの溝を20mm間隔のスパイラル状に形成した。次に酸化
物系超電導線体の原料として、精製されたBaとCuとを混
合溶融して、Ba−Cu合金を、ＹとCuとを混合溶融してＹ
−Cu合金をそれぞれ作り、これを幅20mm、厚さ2.5mmの
テープ状に圧延加工して銅線に形成された溝に順次巻き
付けた後、外径が1.3mmになるまでスエージング、引き
抜き加工を施した。これを酸素雰囲気下、900℃で100時
間の熱処理を行って酸化物系超電導線を得た。
mの溝を20mm間隔のスパイラル状に形成した。次に酸化
物系超電導線体の原料として、精製されたBaとCuとを混
合溶融して、Ba−Cu合金を、ＹとCuとを混合溶融してＹ
−Cu合金をそれぞれ作り、これを幅20mm、厚さ2.5mmの
テープ状に圧延加工して銅線に形成された溝に順次巻き
付けた後、外径が1.3mmになるまでスエージング、引き
抜き加工を施した。これを酸素雰囲気下、900℃で100時
間の熱処理を行って酸化物系超電導線を得た。
この酸化物系超電導線の抵抗値がゼロとなる臨界温度
を測定したところ、95Kの優秀な値を示した。
を測定したところ、95Kの優秀な値を示した。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の酸化物系超電導線の製
造方法はＡ−Ｂ−Cu−Ｏ系の超電導体を具備する酸化物
系超電導線の製造方法において、Ａ元素とＢ元素とCuと
Ｏの全元素を含むような組み合わせで複数のテープを選
択し、芯材の表面に長手方向に沿って形成された螺旋溝
に、前記のように選択した複数のテープを巻き付けて素
線を形成した後に、この素線に伸線加工と熱処理を施す
ことを特徴とするものであるので、従来の製造方法によ
り得られた酸化物系超電導線に比較して加工性に優れた
酸化物系超電導線が容易に得られる。
造方法はＡ−Ｂ−Cu−Ｏ系の超電導体を具備する酸化物
系超電導線の製造方法において、Ａ元素とＢ元素とCuと
Ｏの全元素を含むような組み合わせで複数のテープを選
択し、芯材の表面に長手方向に沿って形成された螺旋溝
に、前記のように選択した複数のテープを巻き付けて素
線を形成した後に、この素線に伸線加工と熱処理を施す
ことを特徴とするものであるので、従来の製造方法によ
り得られた酸化物系超電導線に比較して加工性に優れた
酸化物系超電導線が容易に得られる。
第１図、第２図および第５図はそれぞれ本発明を実施し
て得られた酸化物系超電導線の構造の一例を示す概略断
面図である。 第３図は本発明により得られる酸化物系超電導線に熱処
理を施す前の素線の構造の一例を示す概略断面図であ
る。 第４図は本発明に使用するテープの一例を示す斜視図で
ある。 １……酸化物系超電導線、 ２……芯材、 2b……溝、 ３……超電導部、 ４……テープ、 ５……テープ、 ６……素線。
て得られた酸化物系超電導線の構造の一例を示す概略断
面図である。 第３図は本発明により得られる酸化物系超電導線に熱処
理を施す前の素線の構造の一例を示す概略断面図であ
る。 第４図は本発明に使用するテープの一例を示す斜視図で
ある。 １……酸化物系超電導線、 ２……芯材、 2b……溝、 ３……超電導部、 ４……テープ、 ５……テープ、 ６……素線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 正一 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 山之内 宏 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉 電線株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−301425（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−284721（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】Ａ−Ｂ−Cu−Ｏ系（ただし、ＡはＹ、Sc、
La、Ce、Yb、Er、Ho、Dyなどの周期律表III a族元素を
示し、ＢはBa、Srなどの周期律表II a族元素を示す。）
の超電導体を具備する酸化物系超電導線の製造方法であ
って、前記Ａ元素を含む金属テープと、前記Ｂ元素を含
む金属テープと、酸化物粒子を分散させた金属テープ
と、前記Ａ元素とＢ元素を含む金属テープと、前記Ａ元
素またはＢ元素を含み酸化物粒子を分散させた金属テー
プとのうち、Ａ元素とＢ元素とCuとの各元素を含むよう
に、テープを選択して組み合わせ、芯材の表面に長手方
向に沿って形成された螺旋状の溝に、選択したテープを
巻き付けて素線を形成し、この素線に伸線加工を施した
後、酸素雰囲気下で熱処理を施して酸化物系超電導線を
製造することを特徴とする酸化物系超電導線の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62192481A JP2599138B2 (ja) | 1987-07-31 | 1987-07-31 | 酸化物系超電導線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62192481A JP2599138B2 (ja) | 1987-07-31 | 1987-07-31 | 酸化物系超電導線の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6435814A JPS6435814A (en) | 1989-02-06 |
| JP2599138B2 true JP2599138B2 (ja) | 1997-04-09 |
Family
ID=16292010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62192481A Expired - Lifetime JP2599138B2 (ja) | 1987-07-31 | 1987-07-31 | 酸化物系超電導線の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2599138B2 (ja) |
-
1987
- 1987-07-31 JP JP62192481A patent/JP2599138B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6435814A (en) | 1989-02-06 |
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