JP2670362B2 - 電流リード用導体の製造方法 - Google Patents
電流リード用導体の製造方法Info
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- JP2670362B2 JP2670362B2 JP1241148A JP24114889A JP2670362B2 JP 2670362 B2 JP2670362 B2 JP 2670362B2 JP 1241148 A JP1241148 A JP 1241148A JP 24114889 A JP24114889 A JP 24114889A JP 2670362 B2 JP2670362 B2 JP 2670362B2
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- 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、電流供給源から液体He等で冷却された超電
導マグネット等の超電導素子へ電流を供給する為に用い
られる電流リード用導体の製造方法に関する。
導マグネット等の超電導素子へ電流を供給する為に用い
られる電流リード用導体の製造方法に関する。
超電導マグネットを用いた低温機器としてSMES発電
機、MHD発電機、該融合炉、磁気浮上列車、医療用MRI、
加速器用マグネット等が開発され一部で実用化されてい
る。
機、MHD発電機、該融合炉、磁気浮上列車、医療用MRI、
加速器用マグネット等が開発され一部で実用化されてい
る。
ところで上記のような低温機器への電流の供給は、外
部電源から電流リード用導体を介してなされており、上
記電流リード用導体にはCu、Cu−Ag、Cu−Ｐ等の金属材
料が用いられている。
部電源から電流リード用導体を介してなされており、上
記電流リード用導体にはCu、Cu−Ag、Cu−Ｐ等の金属材
料が用いられている。
しかしながら上記金属材料製導体は、大電流通電に伴
うジュール発熱や外部からの熱流入が多く、冷媒が大量
に蒸発してしまうという問題があった。
うジュール発熱や外部からの熱流入が多く、冷媒が大量
に蒸発してしまうという問題があった。
このようなことから電流リード用導体として、液体He
温度（4.2K）に冷却することにより抵抗が０になりジュ
ール熱を生じないNb−TiやNb3Sn等の金属又は金属間化
合物超電導体を用いることが提案されたが、これらの超
電導々体は液体He温度に冷却される低温機器近傍以外に
は用いることができず、その効果を十分発現できなかっ
た。
温度（4.2K）に冷却することにより抵抗が０になりジュ
ール熱を生じないNb−TiやNb3Sn等の金属又は金属間化
合物超電導体を用いることが提案されたが、これらの超
電導々体は液体He温度に冷却される低温機器近傍以外に
は用いることができず、その効果を十分発現できなかっ
た。
最近になって、液体N2温度で超電導となる臨界温度
（TC）が80〜125Kと高いYB2Cu3O7、Bi2Sr2CaCu2O8、BiS
r2Ca2Cu3O10、Tl2Ba2CaCu2O8、Tl2Ba2Ca2Cu2O10等のセ
ラミックス超電導体が見出された。
（TC）が80〜125Kと高いYB2Cu3O7、Bi2Sr2CaCu2O8、BiS
r2Ca2Cu3O10、Tl2Ba2CaCu2O8、Tl2Ba2Ca2Cu2O10等のセ
ラミックス超電導体が見出された。
これらのセラミックス超電導体はTCが高い為これを電
流リード用導体に用いた場合低温機器側からの液体Heの
冷却効果を十分に活用でき、又セラミックス超電導体
は、Cu等の金属材料と異なり熱伝導性が低いので外部か
らの熱流入が少ない等のメリットがあり、電流リード用
導体として実用化が期待されていた。
流リード用導体に用いた場合低温機器側からの液体Heの
冷却効果を十分に活用でき、又セラミックス超電導体
は、Cu等の金属材料と異なり熱伝導性が低いので外部か
らの熱流入が少ない等のメリットがあり、電流リード用
導体として実用化が期待されていた。
しかしながら上記セラミックス超電導体は脆い為、こ
れを所望形状に加工するには、例えばセラミックス超電
導粉体をAgやAu等の金属製チューブに充填し、これに押
出、プレス、ロール圧延、引抜き、スエージング等の伸
延加工を施すことによりなされているが、上記セラミッ
クス超電導体は硬質の為これを充填する金属製チューブ
には、材料に加工性のよい純度の高い金属材料を断面積
比率で30〜50％以上の肉厚にして用いており、従って上
記金属製チューブが伸延加工されてなる電流リード用導
体の被覆金属層からは多量の熱が低温機器へ流入し、そ
の結果冷媒の液体Heが大量に消失して経済性を損なうと
いう問題があった。
れを所望形状に加工するには、例えばセラミックス超電
導粉体をAgやAu等の金属製チューブに充填し、これに押
出、プレス、ロール圧延、引抜き、スエージング等の伸
延加工を施すことによりなされているが、上記セラミッ
クス超電導体は硬質の為これを充填する金属製チューブ
には、材料に加工性のよい純度の高い金属材料を断面積
比率で30〜50％以上の肉厚にして用いており、従って上
記金属製チューブが伸延加工されてなる電流リード用導
体の被覆金属層からは多量の熱が低温機器へ流入し、そ
の結果冷媒の液体Heが大量に消失して経済性を損なうと
いう問題があった。
本発明はかかる状況に鑑み鋭意研究を行った結果なさ
れたもので、その目的とするところは、ジュール発熱が
なく且つ外部からの熱流入を抑制し得る電流リード用導
体の製造方法を提供することにある。
れたもので、その目的とするところは、ジュール発熱が
なく且つ外部からの熱流入を抑制し得る電流リード用導
体の製造方法を提供することにある。
即ち本発明は、表面の少なくとも一部を貴金属層で被
覆したセラミックス超電導体又はその前駆物質の成形体
を所定温度にて加熱焼結してセラミックス超電導々体と
なし、しかるのち該セラミックス超電導々体の前記貴金
属層に合金化処理を施して該貴金属層の熱伝導性を低下
させることを特徴とするものである。
覆したセラミックス超電導体又はその前駆物質の成形体
を所定温度にて加熱焼結してセラミックス超電導々体と
なし、しかるのち該セラミックス超電導々体の前記貴金
属層に合金化処理を施して該貴金属層の熱伝導性を低下
させることを特徴とするものである。
本発明方法においてセラミックス超電導体とは前述の
YB2Cu3O7等のTCが液体N2温度（77K）以上のセラミック
ス超電導体であり、その前駆物質とはセラミックス超電
導体となし得る原料物質からセラミックス超電導体に合
成されるまでの中間体、例えばセラミックス超電導体構
成元素の混合体又は共沈混合物又は酸素欠損型複合酸化
物又は上記構成元素の合金等が使用可能でこれらの前駆
物質は酸素含有雰囲気中で加熱処理することによりセラ
ミックス超電導体に反応するものである。
YB2Cu3O7等のTCが液体N2温度（77K）以上のセラミック
ス超電導体であり、その前駆物質とはセラミックス超電
導体となし得る原料物質からセラミックス超電導体に合
成されるまでの中間体、例えばセラミックス超電導体構
成元素の混合体又は共沈混合物又は酸素欠損型複合酸化
物又は上記構成元素の合金等が使用可能でこれらの前駆
物質は酸素含有雰囲気中で加熱処理することによりセラ
ミックス超電導体に反応するものである。
又上記セラミックス超電導体又はその前駆物質の成形
体は所定温度にて加熱焼結することにより、前者にあっ
ては成形体の焼結、該焼結体への酸素の補給、結晶構造
の調整及び再結晶等がなされ、又後者にあってはこれに
セラミックス超電導体への反応が付加されて、セラミッ
クス超電導々体となるものである。
体は所定温度にて加熱焼結することにより、前者にあっ
ては成形体の焼結、該焼結体への酸素の補給、結晶構造
の調整及び再結晶等がなされ、又後者にあってはこれに
セラミックス超電導体への反応が付加されて、セラミッ
クス超電導々体となるものである。
以下に本発明方法を図を参照して説明する。
第1,2図にセラミックス超電導体の表面を金属層で被
覆したセラミックス超電導成形体の実施例を斜視図をも
って示した。
覆したセラミックス超電導成形体の実施例を斜視図をも
って示した。
即ち第１図に示した成形体は、丸棒状のセラミックス
超電導圧粉体１の周囲に貴金属層２を被覆したものであ
る。又第２図に示した成形体は板状のセラミックス超電
導圧粉体１の上下面に貴金属層２を被覆したもので、セ
ラミックス超電導圧粉体１の端部は外方に露出してい
る。
超電導圧粉体１の周囲に貴金属層２を被覆したものであ
る。又第２図に示した成形体は板状のセラミックス超電
導圧粉体１の上下面に貴金属層２を被覆したもので、セ
ラミックス超電導圧粉体１の端部は外方に露出してい
る。
上記成形体上の貴金属層２には、Ag、Au、Pd、Pt、I
r、Rh等の貴金属を用いるのが超電導体と非反応性の
上、加工性に富み好ましいものである。
r、Rh等の貴金属を用いるのが超電導体と非反応性の
上、加工性に富み好ましいものである。
而して上記の如き成形体を所定温度にて加熱焼結して
セラミックス超電導々体に反応せしめたのち、第３図に
示したように上記セラミックス超電導々体の接続部４を
除く実質長さ部分３の被覆貴金属層２の合金化処理が施
される。
セラミックス超電導々体に反応せしめたのち、第３図に
示したように上記セラミックス超電導々体の接続部４を
除く実質長さ部分３の被覆貴金属層２の合金化処理が施
される。
この合金化処理は該貴金属層上に異種金属をメッキ、
PVD、CVD、ペースト状物塗布、半田付け、クラッド等の
方法により膜状に形成し、しかるのみこれを加熱して上
記異種金属を該貴金属層内に拡散させて合金化するもの
である。異種金属としてはZn、In、Cd、Cu、Mg、Be、N
i、Fe、Co、Cr、Ti、Mn、Zr、Al、Ga、RE（希土類元
素）等が微量で当該貴金属層の熱伝導性を大きく低下さ
せるとで適している。
PVD、CVD、ペースト状物塗布、半田付け、クラッド等の
方法により膜状に形成し、しかるのみこれを加熱して上
記異種金属を該貴金属層内に拡散させて合金化するもの
である。異種金属としてはZn、In、Cd、Cu、Mg、Be、N
i、Fe、Co、Cr、Ti、Mn、Zr、Al、Ga、RE（希土類元
素）等が微量で当該貴金属層の熱伝導性を大きく低下さ
せるとで適している。
合金化処理の方法としては前記方法の他イオン注入法
や金属蒸気内に保持して合金化する方法等も有用であ
る。低温機器又は外部電源と接続する端末部は合金化処
理を施さずに、電気抵抗を低いままとしてジュール発熱
を抑えるのが望ましい。
や金属蒸気内に保持して合金化する方法等も有用であ
る。低温機器又は外部電源と接続する端末部は合金化処
理を施さずに、電気抵抗を低いままとしてジュール発熱
を抑えるのが望ましい。
更に改良された電流リード用導体は、第４図に示した
如く接続部４を除くセラミックス超電導々体の実質長さ
部分３の貴金属層２を薄肉化するもので、当該部分を薄
肉化することで熱流入量を一層減少させることができ
る。而して薄肉化は、全長に亘り薄肉化し、あとから端
末に接続部を設ける方法によってもよい。又合金化処理
は薄肉化の前又は後のいずれの工程で行っても差支えな
い。
如く接続部４を除くセラミックス超電導々体の実質長さ
部分３の貴金属層２を薄肉化するもので、当該部分を薄
肉化することで熱流入量を一層減少させることができ
る。而して薄肉化は、全長に亘り薄肉化し、あとから端
末に接続部を設ける方法によってもよい。又合金化処理
は薄肉化の前又は後のいずれの工程で行っても差支えな
い。
薄肉化の方法としては、化学エッチング法、機械的ミ
ーリング法等任意の方法が適用される。
ーリング法等任意の方法が適用される。
以上単芯超電導々体について説明したが、本発明方法
は複数の超電導々体を埋設込んだ多芯超電導々体にも同
様に適用することができる。
は複数の超電導々体を埋設込んだ多芯超電導々体にも同
様に適用することができる。
本発明方法では、表面の少なくとも一部を貴金属層を
被覆した高TCのセラミックス超電導々体の前記貴金属層
に合金化処理を施して電流リード用導体となるので、得
られた電流リード用導体はその使用時において低温機器
側からの冷却効果によってセラミックス超電導々体のジ
ュール発熱が抑えられ、又前記貴金属層の熱伝導性が低
下して外部からの低温機器への熱流入が抑制できる。
被覆した高TCのセラミックス超電導々体の前記貴金属層
に合金化処理を施して電流リード用導体となるので、得
られた電流リード用導体はその使用時において低温機器
側からの冷却効果によってセラミックス超電導々体のジ
ュール発熱が抑えられ、又前記貴金属層の熱伝導性が低
下して外部からの低温機器への熱流入が抑制できる。
なお、貴金属層の合金化処理は、セラミックス超電導
々体の所定の伸延加工を行ったのち施すのでセラミック
ス超電導々体の伸延加工性を損なうようなことがない。
また貴金属層の合金化処理の前又は後工程において該貴
金属層を薄肉化することにより、電流リード用導体から
の熱流入は更に低減される。
々体の所定の伸延加工を行ったのち施すのでセラミック
ス超電導々体の伸延加工性を損なうようなことがない。
また貴金属層の合金化処理の前又は後工程において該貴
金属層を薄肉化することにより、電流リード用導体から
の熱流入は更に低減される。
以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
実施例１ Bi2O3、SrO、CaO、CuOの粉末をBi:Sr:Ca:Cuが原子比
で2:2:1:2になるように配合して混合し、この混合粉末
を大気中にて800℃30H仮焼成し、この仮焼成体を粉砕分
級してBi2Sr2CaCu2OXの仮焼成粉末となし、しかるのち
この仮焼成粉末を外径26mm内径18mmのAg製チューブに充
填し、次いでこれを溝型ロールにて伸延加工して4mmφ
の線材となし、次いでこの線材を平ロール圧延して厚さ
0.3mm幅7mmのテープ材となした。
で2:2:1:2になるように配合して混合し、この混合粉末
を大気中にて800℃30H仮焼成し、この仮焼成体を粉砕分
級してBi2Sr2CaCu2OXの仮焼成粉末となし、しかるのち
この仮焼成粉末を外径26mm内径18mmのAg製チューブに充
填し、次いでこれを溝型ロールにて伸延加工して4mmφ
の線材となし、次いでこの線材を平ロール圧延して厚さ
0.3mm幅7mmのテープ材となした。
而して得たテープ材をO2気流中で860℃30H加熱焼結し
てAg層を被覆した酸化物超電導々体となし、しかるのち
この酸化物超電導々体のAg層にZnを３μｍメッキし、次
いでこれを450℃2HAr気流中で加熱処理して電流リード
用導体となした。
てAg層を被覆した酸化物超電導々体となし、しかるのち
この酸化物超電導々体のAg層にZnを３μｍメッキし、次
いでこれを450℃2HAr気流中で加熱処理して電流リード
用導体となした。
実施例２ 実施例１において、Ag層へのZnのメッキ厚さを10μｍ
とし、加熱処理条件を450℃4Hとした他は実施例１と同
じ方法により電流リード用導体を製造した。
とし、加熱処理条件を450℃4Hとした他は実施例１と同
じ方法により電流リード用導体を製造した。
実施例３ 実施例１において、Ag層にZnを３μｍメッキした上に
更にCdを５μｍメッキシ、加熱処理条件を500℃2Hとし
た他は実施例１と同じ方法により電流リード用導体を製
造した。
更にCdを５μｍメッキシ、加熱処理条件を500℃2Hとし
た他は実施例１と同じ方法により電流リード用導体を製
造した。
実施例４ 実施例１〜３において、Ag層を被覆した酸化物超電導
々体のAg層の表面を稀硝酸によりエッチングして表面を
15μｍ除去した他は実施例１〜３とそれぞれ同じ方法に
より電流リード用導体を製造した。
々体のAg層の表面を稀硝酸によりエッチングして表面を
15μｍ除去した他は実施例１〜３とそれぞれ同じ方法に
より電流リード用導体を製造した。
比較例１ 実施例１又は４において、Ag層の合金化処理を施さな
かった他は実施例１又は４と同じ方法により電流リード
用導体を製造した。
かった他は実施例１又は４と同じ方法により電流リード
用導体を製造した。
斯くの如くして得られた各々の電流リード用導体につ
いて4.2K及び77KにおけるJC及び金属層の熱伝導率を測
定した。結果は主な製造条件を併記した第１表に示し
た。
いて4.2K及び77KにおけるJC及び金属層の熱伝導率を測
定した。結果は主な製造条件を併記した第１表に示し
た。
第１表より明らかなように本発明方法品（No1〜６）
はセラミックス超電導々体表面の金属被覆層を合金化し
た為に比較方法品（No7,8）に較べて熱伝導率が著しく
低下した。
はセラミックス超電導々体表面の金属被覆層を合金化し
た為に比較方法品（No7,8）に較べて熱伝導率が著しく
低下した。
中でもNo4〜６の電流リード用導体は、セラミックス
超電導々体上のAg被覆層表面をエッチングにより除去し
て薄肉化し、これを合金化したので合金濃度が高まり熱
伝導率が一層低下し、薄肉化効果と相俟って外部からの
熱流入が大幅に抑制された。
超電導々体上のAg被覆層表面をエッチングにより除去し
て薄肉化し、これを合金化したので合金濃度が高まり熱
伝導率が一層低下し、薄肉化効果と相俟って外部からの
熱流入が大幅に抑制された。
本発明方法品（No1〜６）は、セラミックス超電導々
体表面のAg被覆層を合金化した分だけJCが比較方法品
（No7,8）より低下したがその差は僅かなものであっ
た。
体表面のAg被覆層を合金化した分だけJCが比較方法品
（No7,8）より低下したがその差は僅かなものであっ
た。
以上述べたように本発明方法によれば、JCが高い値に
保持され且つ熱伝導率の低い電流リード用導体が得ら
れ、この導体を用いると液体He等の冷媒の蒸発量を低く
抑えることが可能であり、工業上顕著な効果を奏する。
保持され且つ熱伝導率の低い電流リード用導体が得ら
れ、この導体を用いると液体He等の冷媒の蒸発量を低く
抑えることが可能であり、工業上顕著な効果を奏する。
第1,2図は、金属層で被覆したセラミックス超電導成形
体の実施例を示すそれぞれ斜視図、第3,4図は前記成形
体の金属層をそのまま又は薄肉化したのち当該金属層に
合金化処理を施す実施例を示すそれぞれ断面説明図であ
る。 １……セラミックス超電導圧粉体、２……貴金属層。
体の実施例を示すそれぞれ斜視図、第3,4図は前記成形
体の金属層をそのまま又は薄肉化したのち当該金属層に
合金化処理を施す実施例を示すそれぞれ断面説明図であ
る。 １……セラミックス超電導圧粉体、２……貴金属層。
Claims (1)
- 【請求項１】表面の少なくとも一部を貴金属層で被覆し
たセラミックス超電導体又はその前駆物質の成形体を所
定温度にて加熱焼結してセラミックス超電導々体とな
し、しかるのち該セラミックス超電導々体の前記貴金属
層に合金化処理を施して該貴金属層の熱伝導性を低下さ
せることを特徴とする電流リード用導体の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1241148A JP2670362B2 (ja) | 1989-09-18 | 1989-09-18 | 電流リード用導体の製造方法 |
| US07/562,205 US5296456A (en) | 1989-08-09 | 1990-08-03 | Ceramic superconductor wire and method of manufacturing the same |
| KR1019900012102A KR910005499A (ko) | 1989-08-09 | 1990-08-07 | 세라믹스 초전도도체 및 그 제조방법 |
| DE69026659T DE69026659T2 (de) | 1989-08-09 | 1990-08-08 | Keramischer supraleitender Draht und Verfahren zu dessen Herstellung |
| EP90115234A EP0412527B1 (en) | 1989-08-09 | 1990-08-08 | Ceramic superconductor wire and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1241148A JP2670362B2 (ja) | 1989-09-18 | 1989-09-18 | 電流リード用導体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03102717A JPH03102717A (ja) | 1991-04-30 |
| JP2670362B2 true JP2670362B2 (ja) | 1997-10-29 |
Family
ID=17069981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1241148A Expired - Lifetime JP2670362B2 (ja) | 1989-08-09 | 1989-09-18 | 電流リード用導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2670362B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9850569B2 (en) * | 2013-11-27 | 2017-12-26 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Ion implantation for superconductor tape fabrication |
-
1989
- 1989-09-18 JP JP1241148A patent/JP2670362B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03102717A (ja) | 1991-04-30 |
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