JP2607084B2 - 超電導線材 - Google Patents
超電導線材Info
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- JP2607084B2 JP2607084B2 JP62129503A JP12950387A JP2607084B2 JP 2607084 B2 JP2607084 B2 JP 2607084B2 JP 62129503 A JP62129503 A JP 62129503A JP 12950387 A JP12950387 A JP 12950387A JP 2607084 B2 JP2607084 B2 JP 2607084B2
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- wire
- superconducting
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- oxygen
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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
Landscapes
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
この発明は、超電導マグネットコイル、超電導パワー
伝送などに用いられる超電導線材に関する。
伝送などに用いられる超電導線材に関する。
従来の超電導線材は超電導材料を単に細い丸棒状とし
たものであり、超電導材料のアモルファス金属を溶融状
態で押し出し成型した後急冷し、酸素雰囲気で熱処理し
て作る。しかし、このような超電導線材では、細いもの
を作ることが困難であったり、十分な可撓性を得ること
が難しい。 そこで、第４図に示すように、ガラスファイバ３を支
持体とし、その表面に酸化物超電導層２を形成した、超
電導線材が考えられている。
たものであり、超電導材料のアモルファス金属を溶融状
態で押し出し成型した後急冷し、酸素雰囲気で熱処理し
て作る。しかし、このような超電導線材では、細いもの
を作ることが困難であったり、十分な可撓性を得ること
が難しい。 そこで、第４図に示すように、ガラスファイバ３を支
持体とし、その表面に酸化物超電導層２を形成した、超
電導線材が考えられている。
ところで、このガラスファイバ３上の酸化物超電導層
２はスパッタ法やCVD法などで形成されるが、高い特性
を得るためにコーティングの後反応熱処理（たとえば90
0℃で１〜３時間）を受けることが多い。その際、酸素
雰囲気中で熱処理することにより、酸化物超電導層２の
表面は必要な酸素量が確保されるが、ガラスファイバ３
に接している部分では、酸化物超電導層２中の酸素がガ
ラスに吸着されてしまい、第５図に示すように脱酸素領
域21が形成される。 すると、一般に酸化物導電体では酸素が重要な役割を
果たしているので、脱酸素領域21において十分な酸素量
が確保されない場合には、臨界温度、臨界電流などの超
電導特性が低くなり、極端な場合には絶縁層となってし
まう。 この発明は、酸素量の低下を防ぎ、超電導特性の劣化
が生じないように改善した、超電導線材を提供すること
を目的とする。
２はスパッタ法やCVD法などで形成されるが、高い特性
を得るためにコーティングの後反応熱処理（たとえば90
0℃で１〜３時間）を受けることが多い。その際、酸素
雰囲気中で熱処理することにより、酸化物超電導層２の
表面は必要な酸素量が確保されるが、ガラスファイバ３
に接している部分では、酸化物超電導層２中の酸素がガ
ラスに吸着されてしまい、第５図に示すように脱酸素領
域21が形成される。 すると、一般に酸化物導電体では酸素が重要な役割を
果たしているので、脱酸素領域21において十分な酸素量
が確保されない場合には、臨界温度、臨界電流などの超
電導特性が低くなり、極端な場合には絶縁層となってし
まう。 この発明は、酸素量の低下を防ぎ、超電導特性の劣化
が生じないように改善した、超電導線材を提供すること
を目的とする。
この発明による超電導線材は、支持体となる非酸化性
物質の線材と、該非酸化性物質線材の周囲を被覆する酸
化物超電導体の層と、該酸化物超電導体の層の上を被う
ように形成された非酸化性物質の層と、さらにその上に
形成された被覆層とを有することを特徴とする。
物質の線材と、該非酸化性物質線材の周囲を被覆する酸
化物超電導体の層と、該酸化物超電導体の層の上を被う
ように形成された非酸化性物質の層と、さらにその上に
形成された被覆層とを有することを特徴とする。
非酸化性物質の線材の上に酸化物超電導体層が形成さ
れており、この線材が超電導体の支持体となる。さら
に、この酸化物超電導体層の上を覆うように非酸化性物
質の層が形成され、その上に被覆層が形成されて超電導
線材が構成される。このように、この支持体たる線材は
非酸化性物質からなるので、酸化物超電導体層中の酸素
がガラスなどによって奪われることがない。また、酸化
物超電導体層と被覆層との間には非酸化性物質の層が形
成されているので、酸化物超電導体層中の酸素が被覆層
へ拡散することが防止されている。その結果、被覆層を
設けて実際に使用する線材の形態としたときに、酸化物
超電導体の層から支持体たる線材および被覆層に酸素が
拡散することを防止でき、酸化物超電導体層において十
分な酸素量が確保でき、臨界温度や臨界電流などの超電
導特性の劣化を防ぐことができる。すなわち、実際に使
用する線材の形態において、特性の優れた超電導線材を
実現できる。 この非酸化性物質としては、銀（Ag）、金（Au）、白
金（Pt）、パラジウム（Pd）などの貴金属あるいはこれ
らをベースとした合金などを用いることができる。 これに対して、通常の金属材料、たとえば銅、銅合金
（Cu−Ni,Cu−Snなど）、ステンレス鋼（SUS304,SUS316
など）やNb,Mo,Taなどの高融点金属等はほとんど酸化性
を有しており、特に高温状態では酸化性が強まるので、
このような用途には使用できない。
れており、この線材が超電導体の支持体となる。さら
に、この酸化物超電導体層の上を覆うように非酸化性物
質の層が形成され、その上に被覆層が形成されて超電導
線材が構成される。このように、この支持体たる線材は
非酸化性物質からなるので、酸化物超電導体層中の酸素
がガラスなどによって奪われることがない。また、酸化
物超電導体層と被覆層との間には非酸化性物質の層が形
成されているので、酸化物超電導体層中の酸素が被覆層
へ拡散することが防止されている。その結果、被覆層を
設けて実際に使用する線材の形態としたときに、酸化物
超電導体の層から支持体たる線材および被覆層に酸素が
拡散することを防止でき、酸化物超電導体層において十
分な酸素量が確保でき、臨界温度や臨界電流などの超電
導特性の劣化を防ぐことができる。すなわち、実際に使
用する線材の形態において、特性の優れた超電導線材を
実現できる。 この非酸化性物質としては、銀（Ag）、金（Au）、白
金（Pt）、パラジウム（Pd）などの貴金属あるいはこれ
らをベースとした合金などを用いることができる。 これに対して、通常の金属材料、たとえば銅、銅合金
（Cu−Ni,Cu−Snなど）、ステンレス鋼（SUS304,SUS316
など）やNb,Mo,Taなどの高融点金属等はほとんど酸化性
を有しており、特に高温状態では酸化性が強まるので、
このような用途には使用できない。
この発明の一実施例にかかる超電導線材は、第１図に
示すように、中心のAg線材１の表面上に酸化物超電導層
２が設けられている。ここで酸化物超電導層２は、たと
えばYBa2Cu3O9−δ（δ:0〜７）やLa1.85Sr0.15CuO4な
どの、2A族（Ca,Sr,Ba等）と3A族（Sc,Y,ランタン族
等）と銅とを組み合わせて構成される酸化物超電導体か
らなる。 このような超電導線材は、たとえば次のようにして作
製することができた。まず、Agを直径25μｍの線材に形
成した。Agはこのような加工が容易で、数μｍ程度の細
い線材とすることもできる。その次にこの線材の表面に
第２図に示すようなスパッタ装置６によりYBa2Cu3O7層
を形成した。このスパッタ装置６は円筒型であるが、こ
れは通常の対向電極型スパッタ装置では細い線材の表面
に均一に超電導層を形成することが難しいからである。
この円筒型スパッタ装置６は、垂直（上下方向）に配置
された円筒型のYBa2Cu3O7ターゲット（陰極）62と、そ
の内側に垂直に配置された３本のアノード61とからな
る。その中心にAg線材１を垂直に中吊りし、イオンガス
としてアルゴンを用い、直流スパッタを行った。その
後、900℃の酸素雰囲気中に３時間置いて反応熱処理を
行った。 こうして得た超電導線材について臨界温度（Tc）と液
体窒素温度での電流密度（Jc）とを測定したところ、 Tc＝91゜K,Jc＝500A/cm2 であり、良好な超電導特性が得られていることが分かっ
た。これに対し、参考までにAg線材１の代わりに第４図
のようなガラスファイバ３を中心支持体とした超電導線
材を同じ工程によって作ってみたが、 Tc＝89゜K,Jc＝60A/cm2 となり、低い超電導特性となっている。 第３図は、第１図の超電導線材の酸化物超電導層２の
上にさらに補強層や安定化材の層などの被覆層５を設け
て、実際に線材として使用する形態にしたものを示す。
第３図において、被覆層５と酸化物超電導層２との界面
にAg層４を形成して酸化物超電導層２から被覆層５への
酸素の拡散を防ぐようにしている。すなわち、実際に使
用する超電導線材としては被覆層５を設ける必要がある
が、そうすると酸化物超電導層２から被覆層５へ酸素が
拡散する問題が生じることになるので、被覆層５と酸化
物超電導層２との間にAg層４を形成して酸化物超電導層
２から被覆層５への酸素の拡散を防ぎ、酸化物超電導層
２における十分な酸素量を確保するようにしたのであ
る。 なお、上記の実施例では酸化物超電導層２から酸素が
奪われるのを防ぐためにAg線材１、Ag層４を使用してい
が、Au、Pt、Pdなどの他の貴金属を用いることもでき
る。また、これらの貴金属以外に貴金属同士の合金でも
よく、さらに他の元素（たとえば銅）との合金でも、こ
の他元素を希薄元素としておいて非酸化性を保つように
した合金であれば、十分使用することができる。そし
て、貴金属層４については、それが設けられた以降、伸
線工程などの加工工程を経ることがないため、極く薄い
層で十分であり、したがって、スパッタ法の他に蒸着法
や、メッキ法、あるいはCVD法などでも形成できる。
示すように、中心のAg線材１の表面上に酸化物超電導層
２が設けられている。ここで酸化物超電導層２は、たと
えばYBa2Cu3O9−δ（δ:0〜７）やLa1.85Sr0.15CuO4な
どの、2A族（Ca,Sr,Ba等）と3A族（Sc,Y,ランタン族
等）と銅とを組み合わせて構成される酸化物超電導体か
らなる。 このような超電導線材は、たとえば次のようにして作
製することができた。まず、Agを直径25μｍの線材に形
成した。Agはこのような加工が容易で、数μｍ程度の細
い線材とすることもできる。その次にこの線材の表面に
第２図に示すようなスパッタ装置６によりYBa2Cu3O7層
を形成した。このスパッタ装置６は円筒型であるが、こ
れは通常の対向電極型スパッタ装置では細い線材の表面
に均一に超電導層を形成することが難しいからである。
この円筒型スパッタ装置６は、垂直（上下方向）に配置
された円筒型のYBa2Cu3O7ターゲット（陰極）62と、そ
の内側に垂直に配置された３本のアノード61とからな
る。その中心にAg線材１を垂直に中吊りし、イオンガス
としてアルゴンを用い、直流スパッタを行った。その
後、900℃の酸素雰囲気中に３時間置いて反応熱処理を
行った。 こうして得た超電導線材について臨界温度（Tc）と液
体窒素温度での電流密度（Jc）とを測定したところ、 Tc＝91゜K,Jc＝500A/cm2 であり、良好な超電導特性が得られていることが分かっ
た。これに対し、参考までにAg線材１の代わりに第４図
のようなガラスファイバ３を中心支持体とした超電導線
材を同じ工程によって作ってみたが、 Tc＝89゜K,Jc＝60A/cm2 となり、低い超電導特性となっている。 第３図は、第１図の超電導線材の酸化物超電導層２の
上にさらに補強層や安定化材の層などの被覆層５を設け
て、実際に線材として使用する形態にしたものを示す。
第３図において、被覆層５と酸化物超電導層２との界面
にAg層４を形成して酸化物超電導層２から被覆層５への
酸素の拡散を防ぐようにしている。すなわち、実際に使
用する超電導線材としては被覆層５を設ける必要がある
が、そうすると酸化物超電導層２から被覆層５へ酸素が
拡散する問題が生じることになるので、被覆層５と酸化
物超電導層２との間にAg層４を形成して酸化物超電導層
２から被覆層５への酸素の拡散を防ぎ、酸化物超電導層
２における十分な酸素量を確保するようにしたのであ
る。 なお、上記の実施例では酸化物超電導層２から酸素が
奪われるのを防ぐためにAg線材１、Ag層４を使用してい
が、Au、Pt、Pdなどの他の貴金属を用いることもでき
る。また、これらの貴金属以外に貴金属同士の合金でも
よく、さらに他の元素（たとえば銅）との合金でも、こ
の他元素を希薄元素としておいて非酸化性を保つように
した合金であれば、十分使用することができる。そし
て、貴金属層４については、それが設けられた以降、伸
線工程などの加工工程を経ることがないため、極く薄い
層で十分であり、したがって、スパッタ法の他に蒸着法
や、メッキ法、あるいはCVD法などでも形成できる。
この発明によれば、非酸化性物質の線材を支持体とし
その上に酸化物超電導層を設けるとともにさらにその上
に非酸化性物質層を介して被覆層を設けるようにしてい
るので、実際に線材として用いる形態とした超電導線材
において、酸化物超電導層中の酸素が奪われることを防
ぎ、十分な酸素量を確保して臨界温度や臨界電流などの
超電導特性の劣化をなくすことができる。これにより、
細くて十分な可撓性を有し、実際に線材として使用でき
る形態になっている、超電導特性の良好な超電導線材を
実現することができる。
その上に酸化物超電導層を設けるとともにさらにその上
に非酸化性物質層を介して被覆層を設けるようにしてい
るので、実際に線材として用いる形態とした超電導線材
において、酸化物超電導層中の酸素が奪われることを防
ぎ、十分な酸素量を確保して臨界温度や臨界電流などの
超電導特性の劣化をなくすことができる。これにより、
細くて十分な可撓性を有し、実際に線材として使用でき
る形態になっている、超電導特性の良好な超電導線材を
実現することができる。
第１図はこの発明の一実施例にかかる超電導線材の断面
図、第２図は同実施例の超電導線材を製造するためのス
パッタ装置の一例を示す断面図、第３図はさらに被覆層
を設けて実際に用いる形態とした実施例の断面図、第４
図は従来例の断面図、第５図は従来例の不都合を説明す
るための断面図である。 １……Ag線材、２……酸化物超電導層、21……脱酸素領
域、３……ガラスファイバ、４……Ag層、５……被覆
層、６……スパッタ装置、61……アノード、62……ター
ゲット。
図、第２図は同実施例の超電導線材を製造するためのス
パッタ装置の一例を示す断面図、第３図はさらに被覆層
を設けて実際に用いる形態とした実施例の断面図、第４
図は従来例の断面図、第５図は従来例の不都合を説明す
るための断面図である。 １……Ag線材、２……酸化物超電導層、21……脱酸素領
域、３……ガラスファイバ、４……Ag層、５……被覆
層、６……スパッタ装置、61……アノード、62……ター
ゲット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉本 優 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 (56)参考文献 特開 昭63−211518（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−241818（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−284720（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−250016（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】支持体となる非酸化性物質の線材と、該非
酸化性物質線材の周囲を被覆する酸化物超電導体の層
と、該酸化物超電導体の層の上を被うように形成された
非酸化性物質の層と、さらにその上に形成された被覆層
とを有することを特徴とする超電導線材。 - 【請求項２】上記の非酸化性物質の線材および非酸化性
物質の層は貴金属材料で形成されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の超電導線材。 - 【請求項３】上記の非酸化性物質の線材および非酸化性
物質の層は銀材料で形成されていることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の超電導線材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62129503A JP2607084B2 (ja) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | 超電導線材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62129503A JP2607084B2 (ja) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | 超電導線材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63292520A JPS63292520A (ja) | 1988-11-29 |
| JP2607084B2 true JP2607084B2 (ja) | 1997-05-07 |
Family
ID=15011092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62129503A Expired - Lifetime JP2607084B2 (ja) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | 超電導線材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2607084B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2774531B2 (ja) * | 1988-10-26 | 1998-07-09 | 株式会社東芝 | 超電導体装置 |
| US7754838B2 (en) | 2006-08-08 | 2010-07-13 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Poly(meth)acrylamides and poly(meth)acrylates containing fluorinated amide |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63289722A (ja) * | 1987-05-20 | 1988-11-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導体の製造方法 |
-
1987
- 1987-05-25 JP JP62129503A patent/JP2607084B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63292520A (ja) | 1988-11-29 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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