JP2653462B2 - 超電導体 - Google Patents
超電導体Info
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- oxide superconductor
- powder
- oxide
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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
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- Wire Processing (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、Bi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系またはTl−Ba−Ca−
Cu−Ｏ系の酸化物超電導体粉末を用いた超電導体に関す
る。
Cu−Ｏ系の酸化物超電導体粉末を用いた超電導体に関す
る。
（従来の技術） 近年、La−Ba−Cu−Ｏ系の層条ペロブスカイト型の酸
化物が高い臨界温度を有する可能性のあることが発表さ
れて以来、各所で酸化物超電導体の研究が行われている
（Z.Phys.B Condensed Matter 64,189−193（198
6））。その中でもＹ−Ba−Cu−Ｏ系で代表される酸素
欠陥を有する欠陥ペロブスカイト型の酸化物超電導体
は、臨界温度Tcが90k以上と液体窒素以上の高い温度を
有することが確認されている（Phys.Rev.Lett.vol.58 N
o.9,908−910）。
化物が高い臨界温度を有する可能性のあることが発表さ
れて以来、各所で酸化物超電導体の研究が行われている
（Z.Phys.B Condensed Matter 64,189−193（198
6））。その中でもＹ−Ba−Cu−Ｏ系で代表される酸素
欠陥を有する欠陥ペロブスカイト型の酸化物超電導体
は、臨界温度Tcが90k以上と液体窒素以上の高い温度を
有することが確認されている（Phys.Rev.Lett.vol.58 N
o.9,908−910）。
さらに、最近、臨界温度が105KのBi−Sr−Ca−Cu−Ｏ
系やTl−Ba−Ca−Cu−Ｏ系の酸化物超電導体が発見され
るに至った。
系やTl−Ba−Ca−Cu−Ｏ系の酸化物超電導体が発見され
るに至った。
これらのBi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系やTl−Ba−Ca−Cu−Ｏ
系の酸化物超電導体は、La−Ba−Cu−Ｏ系やＹ−Ba−Cu
−Ｏ系の酸化物超電導体に比べて、臨界温度が高いばか
りでなく、高価な希土類元素が不要であること、水分に
対する化学的安定性が高いことなどの利点があり、より
優れた酸化物超電導体である。
系の酸化物超電導体は、La−Ba−Cu−Ｏ系やＹ−Ba−Cu
−Ｏ系の酸化物超電導体に比べて、臨界温度が高いばか
りでなく、高価な希土類元素が不要であること、水分に
対する化学的安定性が高いことなどの利点があり、より
優れた酸化物超電導体である。
ところで、この超電導体は、焼結体として得られる結
晶性の酸化物であって、その単結晶のＣ面に平行に超電
導電流を流したときの とＣ面に垂直に流したときの とでは、 の比で10〜1000と大きな差があり、また臨界磁場B
c2も、Ｃ面に垂直、平行に磁場をかけた場合、 で20以上も差があるという性質がある。
晶性の酸化物であって、その単結晶のＣ面に平行に超電
導電流を流したときの とＣ面に垂直に流したときの とでは、 の比で10〜1000と大きな差があり、また臨界磁場B
c2も、Ｃ面に垂直、平行に磁場をかけた場合、 で20以上も差があるという性質がある。
したがって、この酸化物超電導体の焼結体そのまま
や、これを粉砕した粉末を単に長尺化しただけでは、結
晶の配列方向がランダムになり、所望の電流密度や臨界
磁場が得られないという問題があった。
や、これを粉砕した粉末を単に長尺化しただけでは、結
晶の配列方向がランダムになり、所望の電流密度や臨界
磁場が得られないという問題があった。
（発明が解決しようとする課題） このように、Bi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系やTl−Ba−Ca−Cu
−Ｏ系の酸化物超電導体は、結晶のＣ面に沿って超電導
電流が流れるため、この酸化物超電導体の焼結体そのま
まや、これを粉砕した粉末を単に長尺化しただけでは、
結晶の配列方向がランダムになり、所望の臨界電流密度
言Jcが得られないという問題があった。
−Ｏ系の酸化物超電導体は、結晶のＣ面に沿って超電導
電流が流れるため、この酸化物超電導体の焼結体そのま
まや、これを粉砕した粉末を単に長尺化しただけでは、
結晶の配列方向がランダムになり、所望の臨界電流密度
言Jcが得られないという問題があった。
本発明は、このような従来の難点を解消すべくなされ
たもので、Bi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系またはTl−Ba−Ca−Cu
−Ｏ系の超電導体粉末を用いた臨界電流密度の大きいテ
ープ状または平角状の酸化物超電導体を提供することを
目的とする。
たもので、Bi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系またはTl−Ba−Ca−Cu
−Ｏ系の超電導体粉末を用いた臨界電流密度の大きいテ
ープ状または平角状の酸化物超電導体を提供することを
目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の酸化物超電導体は、下記式 Bi2Sr2Ca1Cu2O８＋δ、 Bi2Sr2Ca2Cu3O10＋δ、 Tl2Ba2Ca1Cu2O８＋δ、または Tl2Ba2Ca2Cu3O10＋δ （δは酸素欠陥を表わす。以下同じ） で表わされる酸化物超電導体粉末を、金属管に充填して
なる超電導体において、前記酸化物超電導体の粉末が、
前記金属管とともに圧延されて、厚さ100μｍ以下の層
状とされていること、および上記酸化物超電導体粉末
を、金属管に充填してコアとし、このコアの複数条を、
共通の金属管中に収容してなる超電導体において、前記
酸化物超電導体粉末が、前記コアの金属管とともに、ま
たは、前記コアの金属管および共通の金属管とともに圧
延されて、厚さ100μｍ以下の層状とされていることを
特徴としている。
なる超電導体において、前記酸化物超電導体の粉末が、
前記金属管とともに圧延されて、厚さ100μｍ以下の層
状とされていること、および上記酸化物超電導体粉末
を、金属管に充填してコアとし、このコアの複数条を、
共通の金属管中に収容してなる超電導体において、前記
酸化物超電導体粉末が、前記コアの金属管とともに、ま
たは、前記コアの金属管および共通の金属管とともに圧
延されて、厚さ100μｍ以下の層状とされていることを
特徴としている。
本発明の酸化物超電導体および酸化物超電導体線材
は、例えば以下に示す方法により得られる。
は、例えば以下に示す方法により得られる。
［酸化物超電導体粉末の製造］ まず、Bi、Sr、Ca、CuもしくはTl、Ba、Ca、Cuなどの
Bi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系またはTl−Ba−Ca−Cu−Ｏ系の構
成元素の炭酸塩、酸化物、有機酸塩等を、化学量論化、
すなわち、原子比で、2:2:1:2もしくは2:2:2:3となるよ
う配合し、これらを十分混合する。なお、これらの酸化
物超電導体を構成する元素は、厳密に化学量論化である
必要はなく、製造条件等とのかね合いで10％程度ずれて
いてもよい。また、微量のアルカリ金属化合物を添加し
て反応温度を低下させることも可能である。
Bi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系またはTl−Ba−Ca−Cu−Ｏ系の構
成元素の炭酸塩、酸化物、有機酸塩等を、化学量論化、
すなわち、原子比で、2:2:1:2もしくは2:2:2:3となるよ
う配合し、これらを十分混合する。なお、これらの酸化
物超電導体を構成する元素は、厳密に化学量論化である
必要はなく、製造条件等とのかね合いで10％程度ずれて
いてもよい。また、微量のアルカリ金属化合物を添加し
て反応温度を低下させることも可能である。
前述の原料を混合した後、仮焼、粉砕し所望の形状に
した後、焼成する。仮焼は必ずしも必要ではない。焼
成、仮焼は十分な酸素が供給できるように酸素含有雰囲
気で800℃以上、融点以下の温度、好ましくは870〜900
℃が適当である。
した後、焼成する。仮焼は必ずしも必要ではない。焼
成、仮焼は十分な酸素が供給できるように酸素含有雰囲
気で800℃以上、融点以下の温度、好ましくは870〜900
℃が適当である。
そして、得られた酸化物超電導体焼結体を、ボールミ
ル、その他公知の手段により粉砕する。このとき、酸化
物超電導体の粉末は、へき開面から分割されて微粉末ろ
なる。平均粒径は１μｍ前後が適当である。なお、必要
に応じて、粉砕した粉末を分級して用いてもよい。
ル、その他公知の手段により粉砕する。このとき、酸化
物超電導体の粉末は、へき開面から分割されて微粉末ろ
なる。平均粒径は１μｍ前後が適当である。なお、必要
に応じて、粉砕した粉末を分級して用いてもよい。
［シングル超電導体の製造］ 前述した酸化物超電導体の粉末を金属管に入れ、常法
により、鍛造、圧延、線引き等の減面加工を順に行ない
断面円形状態で細線化する。任意の外径まで縮径したと
ころで、ロールにより酸化物超電導体層の厚さが100μ
ｍ以下となるまて偏平に圧延する。
により、鍛造、圧延、線引き等の減面加工を順に行ない
断面円形状態で細線化する。任意の外径まで縮径したと
ころで、ロールにより酸化物超電導体層の厚さが100μ
ｍ以下となるまて偏平に圧延する。
なお、加工硬化により減面加工が困難になった場合に
は、適宜焼鈍処理を行なうようにする。
は、適宜焼鈍処理を行なうようにする。
また、断面円形に加工せずに、タークスヘッドロール
等により側面を規制しながら矩形のままで減面加工を施
すようにしてもよい。
等により側面を規制しながら矩形のままで減面加工を施
すようにしてもよい。
金属管としては、Ag、Au、Pt、Pd、Cu、キュプロニッ
ケル、ステンレス等の金属管を使用することができる。
ケル、ステンレス等の金属管を使用することができる。
第１図は、このようにして得られた超電導体を示すも
ので、１は矩形の金属管、２は厚さｔが100μｍ以下に
まで金属管１とともに圧延加工された酸化物超電導体で
あって、その配向率は、通常70％以上となっている。
ので、１は矩形の金属管、２は厚さｔが100μｍ以下に
まで金属管１とともに圧延加工された酸化物超電導体で
あって、その配向率は、通常70％以上となっている。
なお、上記配向率は、金属を取り除き、内部の酸化物
超電導体をＸ線回折を用いて回折強度を測定し、Ｃ面の
（0010）ピークと（117）面ピークとの比率で示したも
のである。
超電導体をＸ線回折を用いて回折強度を測定し、Ｃ面の
（0010）ピークと（117）面ピークとの比率で示したも
のである。
このようにして製造された超電導体は、加工または線
引きの過程で酸化物超電導体ほＣ面が加工方向と直交す
る方向、または線材の長手方向に配向さているので、線
材全体としての電流容量が大きく向上し、また臨界磁場
も向上する。
引きの過程で酸化物超電導体ほＣ面が加工方向と直交す
る方向、または線材の長手方向に配向さているので、線
材全体としての電流容量が大きく向上し、また臨界磁場
も向上する。
［マルチ超電導体の製造］ 上記シングル超電導体をコアとして用い、これを第２
図に示すように、矩形金属管３中に積層して配置し、必
要に応じて、さらに減面加工を施してマルチ超電導体と
する。この金属管３用の素材としては、前記したコア用
の金属を使用することができる。なお、コアの段階まで
は、酸化物超電導体３の層が100μｍを超える範囲で圧
延ておき、マルチ構成としてから、さらに圧延して最終
的にこの層を100μｍ以下としてもよい。
図に示すように、矩形金属管３中に積層して配置し、必
要に応じて、さらに減面加工を施してマルチ超電導体と
する。この金属管３用の素材としては、前記したコア用
の金属を使用することができる。なお、コアの段階まで
は、酸化物超電導体３の層が100μｍを超える範囲で圧
延ておき、マルチ構成としてから、さらに圧延して最終
的にこの層を100μｍ以下としてもよい。
また、高周波の交流やパルス電流用に用いる場合に
は、例えば第３図に示すように、内側を銅1aのように良
導電金属とした外側をキュプロニッケル1bのような抵抗
金属とした複合管を用いるようにすれば、高周波ロスを
低減させることができる。
は、例えば第３図に示すように、内側を銅1aのように良
導電金属とした外側をキュプロニッケル1bのような抵抗
金属とした複合管を用いるようにすれば、高周波ロスを
低減させることができる。
（作 用） 本発明の超電導体は、金属管内に充填されたBi−Sr−
Ca−Cu−Ｏ系またはTl−Ba−Ca−Cu−Ｏ系の酸化物超電
導体の結晶のＣ面が圧延過程で長さ方向、すなわち超電
導電流の流れる方向に配向されるので、超電導電流は、
金属管の長手方向に流れ易くなり、また、コイル形成時
に偏平面を磁場の方向と平行に配置することにより、磁
場による臨界電流密度の変化を少なくすることもでき
る。
Ca−Cu−Ｏ系またはTl−Ba−Ca−Cu−Ｏ系の酸化物超電
導体の結晶のＣ面が圧延過程で長さ方向、すなわち超電
導電流の流れる方向に配向されるので、超電導電流は、
金属管の長手方向に流れ易くなり、また、コイル形成時
に偏平面を磁場の方向と平行に配置することにより、磁
場による臨界電流密度の変化を少なくすることもでき
る。
さらに本発明の超電導体を製造する際に、金属管の延
伸加工により、超電導体粉末が延伸方向にＣ面が平行と
なるように配向されるので、延伸加工の縮径の程度を考
慮するだけで、圧延と同時に超電導体粉末が配向され
る。
伸加工により、超電導体粉末が延伸方向にＣ面が平行と
なるように配向されるので、延伸加工の縮径の程度を考
慮するだけで、圧延と同時に超電導体粉末が配向され
る。
またさらに、これをコアとして用い、矩形金属管内に
複数条積層して収容した場合には電流容量が大きくな
り、さらに圧延することにより容易に超電導体層を薄く
加工することができる。この場合各コアの金属管は安定
化材として機能する。さらに、各コアの金属管として銅
のような良導電金属上にキュプロニッケルのような抵抗
金属を被覆した複合金属管を使用した場合には、高周波
特性が向上する。
複数条積層して収容した場合には電流容量が大きくな
り、さらに圧延することにより容易に超電導体層を薄く
加工することができる。この場合各コアの金属管は安定
化材として機能する。さらに、各コアの金属管として銅
のような良導電金属上にキュプロニッケルのような抵抗
金属を被覆した複合金属管を使用した場合には、高周波
特性が向上する。
（実施例） 次に本発明の実施例について説明する。
実施例１ Bi2O3、SrCO3、CaCO3、CuOの各粉末をモル比で、1:2:
1:2で充分混合し、850℃で10時間空気中で仮焼し、これ
を２回繰り返したのち、ボールミルで24時間粉砕して、
Bi2Sr2Ca1Cu2O８＋δ粉末を得た。
1:2で充分混合し、850℃で10時間空気中で仮焼し、これ
を２回繰り返したのち、ボールミルで24時間粉砕して、
Bi2Sr2Ca1Cu2O８＋δ粉末を得た。
この粉末を、一端を封止した外径20mm、内径17mm、長
さ100mmのAg管中に入れ、通気孔を残して他端も封止し
た後、スゥージング加工と、ロール加工により、種々の
厚み（酸化物超電導体層の厚み）まで圧延したテープを
作成した。次にこのテープを880℃で５時間空気中で熱
処理を行なった。
さ100mmのAg管中に入れ、通気孔を残して他端も封止し
た後、スゥージング加工と、ロール加工により、種々の
厚み（酸化物超電導体層の厚み）まで圧延したテープを
作成した。次にこのテープを880℃で５時間空気中で熱
処理を行なった。
得られたテープについてそれぞれ臨界電流密度（77
K）を測定し、またこれらのテープの金属被覆を剥ぎと
って酸化物超電導体層の厚みと配向率との関係を測定し
た。測定結果を第４図に示す。なお、配向率は、Ｘ線回
折のグラフに現れた結晶のＣ面の（0010）ピークと（11
7）面ピークとの比率で示した。同図から明らかなよう
に、酸化物超電導体層の厚みが100μｍ以下になったと
ころで配向性および臨界電流密度は急速に向上している
ことがわかる。
K）を測定し、またこれらのテープの金属被覆を剥ぎと
って酸化物超電導体層の厚みと配向率との関係を測定し
た。測定結果を第４図に示す。なお、配向率は、Ｘ線回
折のグラフに現れた結晶のＣ面の（0010）ピークと（11
7）面ピークとの比率で示した。同図から明らかなよう
に、酸化物超電導体層の厚みが100μｍ以下になったと
ころで配向性および臨界電流密度は急速に向上している
ことがわかる。
なお以上の実施例では、酸化物超電導体としてBi2Sr2
Ca1Cu2O８＋δを使用した例について説明した、Bi2Sr2C
a2Cu3O10＋δ、Tl2Ba2Ca2Cu3O10＋δ、およびTl2Ba2Ca1
Cu2O８＋δを使用して同様の実験を行なった場合にも配
向による特性の著しい向上が認められた。
Ca1Cu2O８＋δを使用した例について説明した、Bi2Sr2C
a2Cu3O10＋δ、Tl2Ba2Ca2Cu3O10＋δ、およびTl2Ba2Ca1
Cu2O８＋δを使用して同様の実験を行なった場合にも配
向による特性の著しい向上が認められた。
また、上記超電導体テープをコアとして第３図に示す
ようなマルチの超電導体を製造したが、実施例と同様の
酸化物超電導体の厚み−配受率−臨界電流特性が得られ
た。
ようなマルチの超電導体を製造したが、実施例と同様の
酸化物超電導体の厚み−配受率−臨界電流特性が得られ
た。
［発明の効果］ 以上の実施例からも明らかなように、本発明の超電導
体は、結晶のＣ面が電流の流れる方向に配向されている
ので、高い電流密度が得られ、また磁場による臨界電流
密度の減少が少ない。また、この超電導体をコアとして
マルチ構造とすることにより電流容量を大きくすること
ができ、さらに酸化物超電導体層の薄膜化が容易となっ
て高い臨界流密度が得られる。
体は、結晶のＣ面が電流の流れる方向に配向されている
ので、高い電流密度が得られ、また磁場による臨界電流
密度の減少が少ない。また、この超電導体をコアとして
マルチ構造とすることにより電流容量を大きくすること
ができ、さらに酸化物超電導体層の薄膜化が容易となっ
て高い臨界流密度が得られる。
第１図ないし第３図は、それぞれ本発明の実施例を概略
的に示す拡大断面図、第４図は本発明の効果を示すグラ
フである。 １……矩形の金属管 1a……銅 1b……キュプロニッケル ２……酸化物超電導体 ３……矩形金属管
的に示す拡大断面図、第４図は本発明の効果を示すグラ
フである。 １……矩形の金属管 1a……銅 1b……キュプロニッケル ２……酸化物超電導体 ３……矩形金属管
Claims (2)
- 【請求項１】Bi、Sr、Ca、Cuを原子比で、2:2:1:2もし
くは2:2:2:3で含む酸化物超電導体、またはTl、Ba、C
a、Cuを原子比で、2:2:1:2もしくは2:2:2:3で含む酸化
物超電導体の粉末を、金属管に充填してなる超電導体に
おいて、前記酸化物超電導体の粉末が、前記金属管とと
もに圧延されて、厚さ100μｍ以下の層状とされている
ことを特徴とする超電導体。 - 【請求項２】Bi、Sr、Ca、Cuを原子比で、2:2:1:2もし
くは2:2:2:3で含む酸化物超電導体、またはTl、Ba、C
a、Cuを原子比で、2:2:1:2もしくは2:2:2:3で含む酸化
物超電導体の粉末を、金属管に充填してコアとし、この
コアの複数条を、共通の金属管中に収容してなる超電導
体において、前記酸化物超電導体粉末が、前記コアの金
属管とともに、または、前記コアの金属管および共通の
金属管とともに圧延されて、厚さ100μｍ以下の層状と
されていることを特徴とする超電導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63087676A JP2653462B2 (ja) | 1988-04-09 | 1988-04-09 | 超電導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63087676A JP2653462B2 (ja) | 1988-04-09 | 1988-04-09 | 超電導体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01258832A JPH01258832A (ja) | 1989-10-16 |
| JP2653462B2 true JP2653462B2 (ja) | 1997-09-17 |
Family
ID=13921541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63087676A Expired - Lifetime JP2653462B2 (ja) | 1988-04-09 | 1988-04-09 | 超電導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2653462B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2685910B2 (ja) * | 1989-07-26 | 1997-12-08 | 古河電気工業株式会社 | 酸化物超電導導体の製造方法 |
| JP2775946B2 (ja) * | 1989-12-28 | 1998-07-16 | 住友電気工業株式会社 | 酸化物超電導線材の製造方法 |
-
1988
- 1988-04-09 JP JP63087676A patent/JP2653462B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01258832A (ja) | 1989-10-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |