JP2757575B2 - Method for manufacturing high-temperature superconducting wire - Google Patents
Method for manufacturing high-temperature superconducting wireInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、ビスマス系酸化物超
電導体の製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a bismuth-based oxide superconductor.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、より高い臨界温度を示す超電導材
料として、セラミックス系のもの、すなわち酸化物超電
導材料が注目されている。2. Description of the Related Art In recent years, ceramic superconducting materials, that is, oxide superconducting materials, have attracted attention as superconducting materials exhibiting higher critical temperatures.
【0003】たとえば、ビスマス系酸化物超電導材料
は、110K程度の高い臨界温度を有することから、そ
の実用化が期待されている。For example, a bismuth-based oxide superconducting material has a high critical temperature of about 110 K, and is expected to be put to practical use.
【0004】ビスマス系超電導体には、臨界温度が11
0Kのものと、臨界温度が80Kおよび10Kのものと
があることが知られている。[0004] Bismuth-based superconductors have a critical temperature of 11
It is known that there are those having a temperature of 0K and those having critical temperatures of 80K and 10K.
【0005】また、ビスマス系酸化物超電導体におい
て、110K相、Bi:Sr:Ca:CuまたはBiの
一部をPbで置換した(Bi,Pb)−Sr−Ca−C
uの組成における2223組成を有しており、他方80
K相は、同じ構成元素による2212組成を有している
ことが知られている。Further, in a bismuth-based oxide superconductor, (Bi, Pb) -Sr-Ca-C in which 110B phase, Bi: Sr: Ca: Cu or Bi is partially substituted by Pb.
u has a 2223 composition in the composition of
It is known that the K phase has a 2212 composition with the same constituent elements.
【0006】また、酸化物超電導体を製造する方法にお
いて、酸化物超電導体の原料を金属シースに充填した状
態で、塑性加工および熱処理を施すことにより、金属シ
ース内の原料を超電導体化する方法がある。この方法
は、たとえば長尺の超電導線材を製造するときに有利に
適用することができる。In a method of manufacturing an oxide superconductor, a method in which a raw material in a metal sheath is converted into a superconductor by performing plastic working and heat treatment in a state where the raw material of the oxide superconductor is filled in a metal sheath. There is. This method can be advantageously applied, for example, when manufacturing a long superconducting wire.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】超電導体を、ケーブル
およびマグネット等に応用しようとする場合には、高い
臨界温度および高い臨界電流密度を有していることとと
もに、長尺にわたって線材の臨界電流密度が均一である
ことが必要である。When a superconductor is applied to a cable, a magnet, or the like, the superconductor has a high critical temperature, a high critical current density, and a critical current density of a wire over a long length. Must be uniform.
【0008】前述のように、製造工程においては、塑性
加工および熱処理が施されるが、この熱処理の際、金属
シースに充填された原料からガスが発生し、これによっ
て線材が膨張する。この膨張により、超電導体の部分に
クラックが入り、線材の臨界電流密度が低下するという
問題を生じた。As described above, in the manufacturing process, plastic working and heat treatment are performed. During this heat treatment, gas is generated from the raw material filled in the metal sheath, and the wire is expanded. Due to this expansion, cracks occur in the superconductor portion, and a problem arises in that the critical current density of the wire decreases.
【0009】また、加熱の分布の均一な範囲が限られて
いる炉内において長尺の線材を熱処理するためには、長
尺の線材をよりコンパクトな状態で熱処理する必要があ
る。In order to heat-treat a long wire in a furnace in which the uniform range of the heating distribution is limited, it is necessary to heat-treat the long wire in a more compact state.
【0010】この発明の目的は、長尺の超電導線材にお
いて、長手方向にわたって均一な臨界電流密度を得るこ
とができるとともに、熱処理の際の線材の膨張を防止す
ることができ、かつコンパクトな状態で長尺の線材を熱
処理することのできる高温超電導線材の製造方法を提供
することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a long superconducting wire capable of obtaining a uniform critical current density in the longitudinal direction, preventing expansion of the wire during heat treatment, and maintaining a compact state. An object of the present invention is to provide a method for producing a high-temperature superconducting wire capable of heat-treating a long wire.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】この発明の高温超電導線
材の製造方法では、高温超電導体またはその原料に熱処
理およびその後の粉砕を複数回繰返して準備した粉末を
金属パイプに充填ステップと、粉末を充填した金属パイ
プに第1の塑性加工を施し、金属パイプから形成される
金属被覆を有した線材を作製するステップと、熱処理の
際に線材の金属被覆と接合しない材質の第1のテープ材
を介在させて、線材を螺旋状に巻いて積層するととも
に、金属被覆より小さな熱膨張率を有する第2のテープ
材を積層した線材の熱膨張を抑制する状態で線材に取り
付けて第1の熱処理を施すステップと、第1の熱処理後
の線材に第2の塑性加工を施すステップと、第2の塑性
加工後の線材に第2の熱処理を施すステップとを備えて
いる。In the method for producing a high-temperature superconducting wire according to the present invention, a step of filling a high-temperature superconductor or its raw material with a powder prepared by repeating heat treatment and subsequent pulverization a plurality of times into a metal pipe; Performing a first plastic working on the filled metal pipe to produce a wire having a metal coating formed from the metal pipe, and a first tape material that is not joined to the metal coating of the wire during heat treatment. The first heat treatment is performed by attaching the wire to the wire in a state where the wire is spirally wound and laminated, and the thermal expansion of the wire in which the second tape having a smaller thermal expansion coefficient than the metal coating is suppressed is suppressed. Applying, performing a second plastic working on the wire after the first heat treatment, and performing a second heat treatment on the wire after the second plastic working.
【0012】この発明において、第1の熱処理の際に、
線材を螺旋状に巻いて積層する際に介在させる第1のテ
ープ材としては、熱処理の際に線材の金属被覆と接合し
ない材質が用いられる。このような材質としては、Si
を主成分とするガラステープなどを用いることができ
る。In the present invention, at the time of the first heat treatment,
As the first tape material to be interposed when the wires are spirally wound and laminated, a material that is not bonded to the metal coating of the wires during heat treatment is used. Such materials include Si
A glass tape or the like containing as a main component can be used.
【0013】また、第1の熱処理の際に、積層した線材
の熱膨張を抑制する状態で前記線材に取り付けられるテ
ープ材は、金属被覆より小さな熱膨張率を有する材質の
テープ材が用いられる。ここでいう熱膨張率は、たとえ
ば、0℃から900℃の温度範囲における熱膨張率であ
る。In the first heat treatment, a tape material having a smaller coefficient of thermal expansion than a metal coating is used as a tape material attached to the wire material in a state where thermal expansion of the laminated wire material is suppressed. The coefficient of thermal expansion here is, for example, the coefficient of thermal expansion in a temperature range of 0 ° C. to 900 ° C.
【0014】このような第2のテープ材としては、Si
を主成分とするガラステープなどを挙げることができ
る。したがって、この発明においては、第1のテープ材
と第2のテープ材とが同じ材質のものであってもよい。As such a second tape material, Si is used.
And the like. Therefore, in the present invention, the first tape material and the second tape material may be made of the same material.
【0015】また、この発明において金属パイプとして
は、たとえば、銀または銀合金を用いることができる。Further, in the present invention, for example, silver or a silver alloy can be used as the metal pipe.
【0016】[0016]
【作用】この発明においては、第1の熱処理を施す際、
第1のテープ材を介在させて線材を螺旋状に巻いて積層
するとともに、第2のテープ材を積層した線材の外周に
巻き付けている。従来の製造方法の第1の熱処理におい
ては、充填した粉末よりガスが部分的に発生し、充填粉
末を囲む金属被覆が、数十cmごとに数cmずつ膨張す
る現象がみられた。この部分的な膨張のため、引き続き
なされる第2の塑性加工において、不均一な加工とな
り、臨界電流密度が低下した。In the present invention, when performing the first heat treatment,
The wire is spirally wound and laminated with the first tape interposed, and the second tape is wound around the outer periphery of the laminated wire. In the first heat treatment of the conventional manufacturing method, gas was partially generated from the filled powder, and a phenomenon was observed in which the metal coating surrounding the filled powder expanded by several cm every several tens of cm. Due to this partial expansion, in the subsequent second plastic working, uneven working was performed, and the critical current density was reduced.
【0017】この発明においては、第1のテープ材を介
在させるとともに、第2のテープ材により積層した線材
の外周を巻き付けているので、このような膨張は線材全
体に平均化し、線材膨張による劣化を防ぐことができ
る。In the present invention, since the first tape material is interposed and the outer periphery of the laminated wire material is wound by the second tape material, such expansion is averaged over the entire wire material, and deterioration due to the wire expansion is achieved. Can be prevented.
【0018】この発明においては、第1のテープ材を介
在させて線材を積層し第1の熱処理を施しているため、
線材同志が接合することはなく、長尺の線材をよりコン
パクトな状態で熱処理することができる。In the present invention, since the wires are laminated and subjected to the first heat treatment with the first tape material interposed therebetween,
The wires are not joined together, and the long wires can be heat-treated in a more compact state.
【0019】[0019]
【発明の効果】この発明に従えば、高い臨界電流密度を
有する高温超電導線材を製造することができ、かつコン
パクトな状態で熱処理炉中で長尺の線材を熱処理するこ
とができる。According to the present invention, a high-temperature superconducting wire having a high critical current density can be manufactured, and a long wire can be heat-treated in a heat treatment furnace in a compact state.
【0020】[0020]
【実施例】Bi2 O3 、PbO、SrCO3 、およびC
uOを用いて、Bi:Pb:Sr:Ca:Cu=1.
8:0.4:2:2.2:3の組成比の粉末を準備し
た。EXAMPLES Bi 2 O 3 , PbO, SrCO 3 , and C
Using uO, Bi: Pb: Sr: Ca: Cu = 1.
A powder having a composition ratio of 8: 0.4: 2: 2.2: 3 was prepared.
【0021】この粉末を、800℃で8時間熱処理し、
これを粉末状にするため自動乳鉢を用いて、2時間粉砕
した。粉砕して得られた粉末を、860℃で8時間熱処
理し、再び上記と同様にして粉末状に粉砕した。This powder is heat-treated at 800 ° C. for 8 hours,
This was crushed for 2 hours using an automatic mortar to make the powder. The powder obtained by the pulverization was heat-treated at 860 ° C. for 8 hours and pulverized again in the same manner as described above.
【0022】減圧下で加熱しながら、外径15mm、内
径10mmの銀パイプに粉末を充填した後、伸線加工お
よび圧延加工して、厚さ0.18mmのテープ状線材と
した。While heating under reduced pressure, the powder was filled in a silver pipe having an outer diameter of 15 mm and an inner diameter of 10 mm, and then drawn and rolled to obtain a tape-shaped wire rod having a thickness of 0.18 mm.
【0023】図1は、この発明における第1の熱処理の
際の線材状態を示す斜視図である。図1を参照して、線
材1は、超電導体層2の周りに銀被覆3を設けることに
より構成されている。このような線材1を第1のテープ
材4を介して複数層積み重ね、この積み重ねた線材1の
外周を第2のテープ材5で巻付け、この状態で第1の熱
処理を施す。FIG. 1 is a perspective view showing a wire state at the time of the first heat treatment in the present invention. Referring to FIG. 1, a wire 1 is configured by providing a silver coating 3 around a superconductor layer 2. Such wires 1 are stacked in a plurality of layers via a first tape material 4, the outer periphery of the stacked wires 1 is wound around with a second tape material 5, and a first heat treatment is performed in this state.
【0024】上述のようにして得られたテープ状の線材
を第1のテープ材としてのガラステープを介在させて螺
旋状に複数層巻付け、図2に示すように、線材束10と
した。この線材束10の外周を、第2のテープ材11と
してのガラステープで巻付け、この状態で第1の熱処理
を施した。これを実施例1とする。The tape-shaped wire obtained as described above is spirally wound in a plurality of layers with a glass tape serving as a first tape interposed therebetween to form a wire bundle 10 as shown in FIG. The outer periphery of the wire bundle 10 was wound with a glass tape as the second tape material 11, and a first heat treatment was performed in this state. This is referred to as Example 1.
【0025】また、テープ状線材を第1のテープ材とし
てのガラステープを介在させて複数層積み重ね、図3に
示すように、この周りを第2のテープ材21としてのガ
ラステープで巻付けて線材束20とし、この線材束20
を螺旋状に積層させた。このような図3に示すような状
態で、第1の熱処理を施した。これを実施例2とする。Further, a plurality of tape-shaped wires are stacked with a glass tape as a first tape material interposed therebetween, and the periphery thereof is wound with a glass tape as a second tape material 21 as shown in FIG. The wire bundle 20 is used.
Were spirally laminated. The first heat treatment was performed in such a state as shown in FIG. This is Example 2.
【0026】図4はさらに、比較例として、第1のテー
プ材を介在させて積層することなしに、図4に示すよう
な線材30を、図5に示すように積み重ねることなく螺
旋状に配置し、この状態で第1の熱処理を施した。これ
を比較例とする。FIG. 4 further shows, as a comparative example, a wire 30 as shown in FIG. 4 arranged spirally without being stacked as shown in FIG. 5 without laminating with a first tape material interposed therebetween. Then, a first heat treatment was performed in this state. This is a comparative example.
【0027】以上の実施例1および2ならびに比較例の
状態で、第1の熱処理を施した。第1の熱処理は、84
5℃50時間大気中で熱処理し、その後徐冷した。A first heat treatment was performed in the state of Examples 1 and 2 and Comparative Example. The first heat treatment is 84
Heat treatment was performed in the air at 5 ° C. for 50 hours, and then the mixture was gradually cooled.
【0028】第1の熱処理後、線材を取出し、この線材
を0.14mmまで圧延した後、840℃で50時間第
2の熱処理を施した。After the first heat treatment, the wire was taken out, rolled to 0.14 mm, and then subjected to a second heat treatment at 840 ° C. for 50 hours.
【0029】得られた線材について臨界電流密度を線材
の長さを変化させて測定した。この結果を表1に示す。
また第1の熱処理の際に線材の膨張があったか否かにつ
いても表1に示す。また第1の熱処理の際の占有体積も
表1に併せて示す。The critical current density of the obtained wire was measured by changing the length of the wire. Table 1 shows the results.
Table 1 also shows whether or not the wire has expanded during the first heat treatment. Table 1 also shows the volume occupied by the first heat treatment.
【0030】[0030]
【表1】 [Table 1]
【0031】比較例の線材の場合、約50cmに対し1
〜2cm程度の膨張が認められたのに対し、実施例1お
よび2の線材では、第1の熱処理において膨張現象は認
められなかった。In the case of the wire rod of the comparative example, 1 for about 50 cm
While expansion of about 2 cm was observed, no expansion phenomenon was observed in the first heat treatment in the wires of Examples 1 and 2.
【0032】またこの発明に従い製造された実施例1お
よび2のものは、比較例のものに比べ、臨界電流密度が
高く、かつ長さ方向にわたって均一性の高い良好な線材
が得られた。In Examples 1 and 2 produced according to the present invention, good wires having a higher critical current density and higher uniformity in the length direction were obtained as compared with those of Comparative Examples.
【0033】また、熱処理の際の線材束の体積、すなわ
ち占有体積は、比較例のものに比べ実施例1および2の
ものが大幅に小さいことがわかる。Further, it can be seen that the volume of the wire bundle at the time of the heat treatment, that is, the occupied volume, is much smaller in Examples 1 and 2 than in Comparative Example.
【0034】上記の実施例では、積層した線材の外周に
第2のテープ材を巻き付けて第1の熱処理の際の熱膨張
を抑制しているが、その他の方法で熱膨張を抑制させて
もよい。例えば、第1のテープ材として、熱膨張率の小
さなものを用いた場合には、第1の熱処理の際に、束ね
た線材が膨張しないように第1のテープ材の端を固定し
ておくことにより、第2のテープ材として機能させても
よい。この場合、第2のテープ材と第1のテープ材とは
同一のものとなる。In the above embodiment, the second tape material is wound around the outer periphery of the laminated wire to suppress the thermal expansion at the time of the first heat treatment. However, the thermal expansion may be suppressed by other methods. Good. For example, when a material having a small coefficient of thermal expansion is used as the first tape material, the end of the first tape material is fixed so that the bundled wires do not expand during the first heat treatment. Thereby, it may function as the second tape material. In this case, the second tape material and the first tape material are the same.
【図1】この発明における第1の熱処理の際の線材状態
を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a wire state during a first heat treatment in the present invention.
【図2】この発明に従う実施例1を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing Embodiment 1 according to the present invention.
【図3】この発明に従う実施例2を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a second embodiment according to the present invention.
【図4】比較例における第1の熱処理の際の線材の状態
を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a state of a wire during a first heat treatment in a comparative example.
【図5】比較例を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a comparative example.
1 線材 2 超電導体層 3 銀被覆 4 第1のテープ材 5 第2のテープ材 10 線材束 11 第2のテープ材 20 線材束 21 第2のテープ材 REFERENCE SIGNS LIST 1 wire 2 superconductor layer 3 silver coating 4 first tape 5 second tape 10 wire bundle 11 second tape 20 wire bundle 21 second tape
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 謙一 大阪市此花区島屋一丁目1番3号 住友 電気工業株式会社 大阪製作所内 (56)参考文献 特開 平2−207422(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01B 13/00 565 H01B 12/10 ZAA──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Kenichi Sato 1-3-1, Shimaya, Konohana-ku, Osaka-shi Sumitomo Electric Industries, Ltd. Osaka Works (56) References JP-A-2-207422 (JP, A) ( 58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01B 13/00 565 H01B 12/10 ZAA
Claims (1)
よびその後の粉砕を複数回繰返して準備した粉末を金属
パイプに充填するステップと、前記粉末を充填した金属
パイプに第1の塑性加工を施し、前記金属パイプから形
成される金属被覆を有した線材を作製するステップと、
熱処理の際に前記線材の金属被覆と接合しない材質の第
1のテープ材を介在させて、前記線材を螺旋状に巻いて
積層するとともに、前記金属被覆より小さな熱膨張率を
有する第2のテープ材を前記積層した線材の熱膨張を抑
制する状態で前記線材に取り付けて第1の熱処理を施す
ステップと、前記第1の熱処理後の線材に第2の塑性加
工を施すステップと、前記第2の塑性加工後の線材に第
2の熱処理を施すステップとを備える、高温超電導線材
の製造方法。A step of filling a prepared metal powder with a powder prepared by repeating heat treatment and subsequent pulverization of the high-temperature superconductor or its raw material a plurality of times, and subjecting the filled metal pipe to a first plastic working; Producing a wire having a metal coating formed from the metal pipe,
A second tape having a smaller coefficient of thermal expansion than the metal coating, while spirally winding and laminating the wire with a first tape material of a material that is not bonded to the metal coating of the wire during heat treatment interposed therebetween. Attaching a wire to the wire in a state in which thermal expansion of the laminated wire is suppressed and performing a first heat treatment; applying a second plastic working to the wire after the first heat treatment; Subjecting the wire after plastic working to a second heat treatment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3056695A JP2757575B2 (en) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | Method for manufacturing high-temperature superconducting wire |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP3056695A JP2757575B2 (en) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | Method for manufacturing high-temperature superconducting wire |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04292818A JPH04292818A (en) | 1992-10-16 |
JP2757575B2 true JP2757575B2 (en) | 1998-05-25 |
Family
ID=13034594
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3056695A Expired - Lifetime JP2757575B2 (en) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | Method for manufacturing high-temperature superconducting wire |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2757575B2 (en) |
-
1991
- 1991-03-20 JP JP3056695A patent/JP2757575B2/en not_active Expired - Lifetime
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JPH04292818A (en) | 1992-10-16 |
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---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980210 |