JP2871907B2 - 可撓性超伝導テープを製造する方法 - Google Patents
可撓性超伝導テープを製造する方法Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超伝導テープを製造す
る方法に係り、特に製造された超伝導テープはかなり可
撓性であり、それにもかかわらず液体窒素の温度（７７
°Ｋ）で小さい曲率半径で曲がる時、高臨界電流密度を
維持する。
る方法に係り、特に製造された超伝導テープはかなり可
撓性であり、それにもかかわらず液体窒素の温度（７７
°Ｋ）で小さい曲率半径で曲がる時、高臨界電流密度を
維持する。
【０００２】
【従来の技術】超伝導材を実用又は商用にするのに、そ
の超伝導特性、即ち臨界温度Ｔｃ、臨界磁界Ｈｃ及び臨
界電流密度Ｊｃだけでなく、可撓性、強度、硬度；及び
延性等のようなその機械的特性も又考慮されるべきであ
る。これらの機械的特性の中で、延性及び可撓性は、導
電体が度々伸長され、磁界を生じるコイルに巻回される
ので超伝導材の利用値を決めるのに最も重要な要因と一
般に考えられる。超伝導材がもろい場合、導電性ワイヤ
に作るのは難しく、結果的に少ない利用値となる。
の超伝導特性、即ち臨界温度Ｔｃ、臨界磁界Ｈｃ及び臨
界電流密度Ｊｃだけでなく、可撓性、強度、硬度；及び
延性等のようなその機械的特性も又考慮されるべきであ
る。これらの機械的特性の中で、延性及び可撓性は、導
電体が度々伸長され、磁界を生じるコイルに巻回される
ので超伝導材の利用値を決めるのに最も重要な要因と一
般に考えられる。超伝導材がもろい場合、導電性ワイヤ
に作るのは難しく、結果的に少ない利用値となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従って、ある温度で超
伝導特性を与えるばかりでなく、小さい直径のコイルに
巻回されうるよう可撓性をも又与える超伝導材を発見す
ることが超伝導体研究者には通常重要な目的である。
伝導特性を与えるばかりでなく、小さい直径のコイルに
巻回されうるよう可撓性をも又与える超伝導材を発見す
ることが超伝導体研究者には通常重要な目的である。
【０００４】実用的適用に対して、超伝導ワイヤの臨界
電流密度Ｊｃは利用しうる高磁界を生じるよう１０4 Ａ
／ｃｍ2 程度の大きさであるべきである。超伝導ワイヤ
はこの目的の為一般にコイルに巻回される。しかし、超
伝導ワイヤが直線である時、最も大きい臨界電流密度Ｊ
ｃを生じる公知の原理に鑑み、超伝導ワイヤが曲がるに
つれ、その臨界電流密度Ｊｃは悪化する。ワイヤの曲率
が大きくなるほど、臨界電流Ｊｃはより悪化する。従っ
て、超伝導ワイヤがより小さい直径を有するコイルに巻
回されるにつれ、それにより生じた磁界は悪化される。
電流密度Ｊｃは利用しうる高磁界を生じるよう１０4 Ａ
／ｃｍ2 程度の大きさであるべきである。超伝導ワイヤ
はこの目的の為一般にコイルに巻回される。しかし、超
伝導ワイヤが直線である時、最も大きい臨界電流密度Ｊ
ｃを生じる公知の原理に鑑み、超伝導ワイヤが曲がるに
つれ、その臨界電流密度Ｊｃは悪化する。ワイヤの曲率
が大きくなるほど、臨界電流Ｊｃはより悪化する。従っ
て、超伝導ワイヤがより小さい直径を有するコイルに巻
回されるにつれ、それにより生じた磁界は悪化される。
【０００５】米国特許第４，９７５，４１６号で、オー
ニシ他は超伝導セラミックワイヤを作る方法を教示して
いる。特許は以下の方法で作られた２つの化学組成を図
示している：第１の組成は下記の式である： Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏｘ， これは、Ｂｉ2 Ｏ3 ，ＳｒＣＯ3 ，ＣａＣＯ3 ，及びＣ
ｕＯからなる基から選択された混合物を用いて作られ、
システムＡと呼ぶ：第２の組成は下記の式である； Ｂｉ1.6 Ｐｂ0.4 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏｘ これはＢｉ2 Ｏ3 ，ＰｂＯ，ＳｒＣＯ3 ，ＣａＣＯ3 ，
及びＣｕＯからなる基から選択された混合物を用いて作
られ、システムＢと呼ぶ。
ニシ他は超伝導セラミックワイヤを作る方法を教示して
いる。特許は以下の方法で作られた２つの化学組成を図
示している：第１の組成は下記の式である： Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏｘ， これは、Ｂｉ2 Ｏ3 ，ＳｒＣＯ3 ，ＣａＣＯ3 ，及びＣ
ｕＯからなる基から選択された混合物を用いて作られ、
システムＡと呼ぶ：第２の組成は下記の式である； Ｂｉ1.6 Ｐｂ0.4 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏｘ これはＢｉ2 Ｏ3 ，ＰｂＯ，ＳｒＣＯ3 ，ＣａＣＯ3 ，
及びＣｕＯからなる基から選択された混合物を用いて作
られ、システムＢと呼ぶ。
【０００６】システムＡ及びシステムＢのいずれかで作
られた超伝導ワイヤは、略０．５ｃｍ以下の曲率半径を
有する弧の形に曲げられうるが、その臨界電流密度Ｊｃ
は単に２５０Ａ／ｃｍ2 である。システムＢからできた
超伝導ワイヤは臨界温度Ｔｃ（Ｒ＝０）＝１０１°Ｋ
（ここで及び以下でＲ＝０はゼロ抵抗を示す）、及びゼ
ロ磁界で７７°Ｋで臨界電流密度Ｊｃ＝１００Ａ／ｃｍ
2 である。更にＡｇ2 Ｏがその２０％の重量だけシステ
ムＢの組成に加えられる場合、優れた可撓性を有する２
つのワイヤは作られうる、一つは： Ｔｃ（Ｒ＝０）＝８７°Ｋ，Ｊｃ＝２５０Ａ・ｃｍ2 （７７°Ｋ，ゼロ磁界）、 及び、他方は： Ｔｃ（Ｒ＝０）＝１０２°Ｋ，Ｊｃ＝２５０Ａ・ｃｍ2 （７７°Ｋ，ゼロ磁界）。
られた超伝導ワイヤは、略０．５ｃｍ以下の曲率半径を
有する弧の形に曲げられうるが、その臨界電流密度Ｊｃ
は単に２５０Ａ／ｃｍ2 である。システムＢからできた
超伝導ワイヤは臨界温度Ｔｃ（Ｒ＝０）＝１０１°Ｋ
（ここで及び以下でＲ＝０はゼロ抵抗を示す）、及びゼ
ロ磁界で７７°Ｋで臨界電流密度Ｊｃ＝１００Ａ／ｃｍ
2 である。更にＡｇ2 Ｏがその２０％の重量だけシステ
ムＢの組成に加えられる場合、優れた可撓性を有する２
つのワイヤは作られうる、一つは： Ｔｃ（Ｒ＝０）＝８７°Ｋ，Ｊｃ＝２５０Ａ・ｃｍ2 （７７°Ｋ，ゼロ磁界）、 及び、他方は： Ｔｃ（Ｒ＝０）＝１０２°Ｋ，Ｊｃ＝２５０Ａ・ｃｍ2 （７７°Ｋ，ゼロ磁界）。
【０００７】オーニシ他の特許は高可撓性超伝導ワイヤ
を良く示している。しかし、臨界電流密度Ｊｃは、ワイ
ヤが小さい曲率半径でコイルに曲げられる時、満足でき
るものではない。
を良く示している。しかし、臨界電流密度Ｊｃは、ワイ
ヤが小さい曲率半径でコイルに曲げられる時、満足でき
るものではない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は超伝導テープを
製造する方法を提供し、その可撓性は従来技術と同じよ
う良い。しかし、本発明による方法で製造された超伝導
テープは、両方が曲率の同じ曲率半径で曲げられる時従
来技術よりより高い臨界電流密度Ｊｃを生じることがで
きる。
製造する方法を提供し、その可撓性は従来技術と同じよ
う良い。しかし、本発明による方法で製造された超伝導
テープは、両方が曲率の同じ曲率半径で曲げられる時従
来技術よりより高い臨界電流密度Ｊｃを生じることがで
きる。
【０００９】超伝導テープを製造する本発明による方法
は、（ａ）ビスマス（Ｂｉ）ベースの超伝導領域のプレ
カーソルを用意し；（ｂ）銀の管にプレカーソルを充填
し；（ｃ）銀の管を押圧してテープとし；（ｄ）それに
対し超伝導相を形成するようテープに熱処理を施こし；
（ｅ）その厚さが０．０７ｍｍに等しいかそれより薄く
なるまでテープを押圧し；（ｆ）テープに熱処理を施す
各段階からなる。
は、（ａ）ビスマス（Ｂｉ）ベースの超伝導領域のプレ
カーソルを用意し；（ｂ）銀の管にプレカーソルを充填
し；（ｃ）銀の管を押圧してテープとし；（ｄ）それに
対し超伝導相を形成するようテープに熱処理を施こし；
（ｅ）その厚さが０．０７ｍｍに等しいかそれより薄く
なるまでテープを押圧し；（ｆ）テープに熱処理を施す
各段階からなる。
【００１０】テープ用超伝導相を良く形成するため、テ
ープは０．０７ｍｍ以下の所望の厚さに初めに押圧され
ない。その代り、段階（ｅ）から段階（ｆ）が普通少な
くとも一度繰り返される。
ープは０．０７ｍｍ以下の所望の厚さに初めに押圧され
ない。その代り、段階（ｅ）から段階（ｆ）が普通少な
くとも一度繰り返される。
【００１１】テープの厚さが０．０７ｍｍと等しいか、
それより薄くなるよう押圧されることが本発明の最も重
要な面である。さもなければ、テープは従来技術より優
れた超伝導特性を示さない。本発明による方法を用いて
製造されたテープは下記の超伝導特性を有する： （１）Ｔｃ（Ｒ＝０）＝１１０°Ｋ，及び （２）Ｊｃ＝１３６００Ａ／ｃｍ2 for ｒ＝１．０
ｃｍまで無限，及び Ｊｃ＝ ７８００Ａ／ｃｍ2 for ｒ＝０．４ｃｍ， ここで、テープが弧の形に曲げられる時ｒは曲率の半径
である。
それより薄くなるよう押圧されることが本発明の最も重
要な面である。さもなければ、テープは従来技術より優
れた超伝導特性を示さない。本発明による方法を用いて
製造されたテープは下記の超伝導特性を有する： （１）Ｔｃ（Ｒ＝０）＝１１０°Ｋ，及び （２）Ｊｃ＝１３６００Ａ／ｃｍ2 for ｒ＝１．０
ｃｍまで無限，及び Ｊｃ＝ ７８００Ａ／ｃｍ2 for ｒ＝０．４ｃｍ， ここで、テープが弧の形に曲げられる時ｒは曲率の半径
である。
【００１２】
【実施例】以下図面を参照して本発明の望ましい実施例
を詳細に説明する。
を詳細に説明する。
【００１３】成形処理 本発明による処理でビスマス（Ｂｉ）ベースの超伝導テ
ープを成形するのに用いられる化合物は下記の式を有
し： Ｂｉ1.81Ｐｂ0.43Ｓｒ1.71Ｃａ2.14Ｃｕ3 Ｏｘ これはＢｉ2 Ｏ3 ，ＰｂＯ，ＳｒＣＯ3 ，ＣａＣＯ3 及
びＣｕＯからなる混合物又はＢｉ（ＮＯ3 ）．５Ｈ
2 Ｏ，Ｐｂ（ＮＯ3 ）2 ，Ｓｒ（ＮＯ3 ）2 ，Ｃａ（Ｎ
Ｏ3 ）3 ．４Ｈ2 Ｏ及びＣｕ（ＮＯ3 ）2 ．３Ｈ2 Ｏか
らなる溶融液混合物かのいずれかで用意される。
ープを成形するのに用いられる化合物は下記の式を有
し： Ｂｉ1.81Ｐｂ0.43Ｓｒ1.71Ｃａ2.14Ｃｕ3 Ｏｘ これはＢｉ2 Ｏ3 ，ＰｂＯ，ＳｒＣＯ3 ，ＣａＣＯ3 及
びＣｕＯからなる混合物又はＢｉ（ＮＯ3 ）．５Ｈ
2 Ｏ，Ｐｂ（ＮＯ3 ）2 ，Ｓｒ（ＮＯ3 ）2 ，Ｃａ（Ｎ
Ｏ3 ）3 ．４Ｈ2 Ｏ及びＣｕ（ＮＯ3 ）2 ．３Ｈ2 Ｏか
らなる溶融液混合物かのいずれかで用意される。
【００１４】本発明による処理の望ましい実施例の組成
を作るのに溶融液方法が用いられる。溶融液方法は下記
の段階からなる： （１）Ｂｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝１．８１：０．
４３：１．７１：２．１４：３の原子重量比で、Ｂｉ
（ＮＯ3 ）3 ．５Ｈ2 Ｏ，Ｐｂ（ＮＯ3 ）2 ，Ｓｒ（Ｎ
Ｏ3 ）2 ，Ｃａ（ＮＯ3 ）3 ．４Ｈ2 Ｏ及びＣｕ（ＮＯ
3 ）2 ．３Ｈ2 Ｏの混合物の溶融液を用意し； （２）５．１：３の重量比の蓚酸と硝酸性銅を含む蓚酸
を溶融液に加え； （３）溶融液を２時間撹拌し、２５％の水酸化アンモニ
ウム液を有する溶液をｐＨ＝７に滴定し； （４）ゲル化のため１２０℃の油で溶融液を湯煎し； （５）段階（４）で形成されたゲルを３００℃で有機分
解用炉に３時間置き； （６）８００℃で段階（５）の生成物を１２時間燃焼す
る。
を作るのに溶融液方法が用いられる。溶融液方法は下記
の段階からなる： （１）Ｂｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝１．８１：０．
４３：１．７１：２．１４：３の原子重量比で、Ｂｉ
（ＮＯ3 ）3 ．５Ｈ2 Ｏ，Ｐｂ（ＮＯ3 ）2 ，Ｓｒ（Ｎ
Ｏ3 ）2 ，Ｃａ（ＮＯ3 ）3 ．４Ｈ2 Ｏ及びＣｕ（ＮＯ
3 ）2 ．３Ｈ2 Ｏの混合物の溶融液を用意し； （２）５．１：３の重量比の蓚酸と硝酸性銅を含む蓚酸
を溶融液に加え； （３）溶融液を２時間撹拌し、２５％の水酸化アンモニ
ウム液を有する溶液をｐＨ＝７に滴定し； （４）ゲル化のため１２０℃の油で溶融液を湯煎し； （５）段階（４）で形成されたゲルを３００℃で有機分
解用炉に３時間置き； （６）８００℃で段階（５）の生成物を１２時間燃焼す
る。
【００１５】上記段階により生成された粉末を用いて超
伝導テープを作るのに管の粉末法が用いられる。管粉末
法の詳細な理解の為、「ＩＥＥＥトランザクションズ
オンマグネティクス」２７巻、２号、１９９１年３月、
１２３１−１２３８頁で出版された技術論文「高−Ｊｃ
銀被覆Ｂｉベース超伝導ワイヤ」を引用する。
伝導テープを作るのに管の粉末法が用いられる。管粉末
法の詳細な理解の為、「ＩＥＥＥトランザクションズ
オンマグネティクス」２７巻、２号、１９９１年３月、
１２３１−１２３８頁で出版された技術論文「高−Ｊｃ
銀被覆Ｂｉベース超伝導ワイヤ」を引用する。
【００１６】本発明により用いられる管は製造されたテ
ープが銀被覆されるよう銀からできている。図１の
（Ａ）−（Ｄ）の概略図を参照するに、一連の処理段階
は図１の（Ａ）に示す如く、プレカーソルを銀の管１０
に充填し；図１の（Ｂ）に示す如く、その直径を縮小す
るようスエージャ２０により銀管１０にスエージング
し；図１の（Ｃ）に示す如くスエージされた銀管１１を
薄テープ１２に圧延し；図１の（Ｄ）に示す如く薄テー
プ１２を炉で焼結する段階を含む。
ープが銀被覆されるよう銀からできている。図１の
（Ａ）−（Ｄ）の概略図を参照するに、一連の処理段階
は図１の（Ａ）に示す如く、プレカーソルを銀の管１０
に充填し；図１の（Ｂ）に示す如く、その直径を縮小す
るようスエージャ２０により銀管１０にスエージング
し；図１の（Ｃ）に示す如くスエージされた銀管１１を
薄テープ１２に圧延し；図１の（Ｄ）に示す如く薄テー
プ１２を炉で焼結する段階を含む。
【００１７】処理の望ましい実施例で用いられた銀管１
０は４ｍｍの内径、６ｍｍの外径、２００ｍｍの横の長
さを有する管である。銀管１０を薄テープに押圧するの
を容易にするよう、銀管１０はその直径を縮小するよう
先ずスエージされる。これは銀管１０をスエージャ２０
を通るごとに２０％の縮小比でスエージングされ、ここ
で銀管１０をその外径を０．６−０．７ｍｍ縮小するよ
う通る各２つのスエージング間で５５０℃の温度で加熱
される。
０は４ｍｍの内径、６ｍｍの外径、２００ｍｍの横の長
さを有する管である。銀管１０を薄テープに押圧するの
を容易にするよう、銀管１０はその直径を縮小するよう
先ずスエージされる。これは銀管１０をスエージャ２０
を通るごとに２０％の縮小比でスエージングされ、ここ
で銀管１０をその外径を０．６−０．７ｍｍ縮小するよ
う通る各２つのスエージング間で５５０℃の温度で加熱
される。
【００１８】スエージされた銀管１１は、次に０．３−
０．６ｍｍの厚さの薄テープ１２に押圧するようローラ
３０により冷間圧延され、更にその厚さを０．１ｍｍ縮
小するよう再度薄テープ１２を押圧する。
０．６ｍｍの厚さの薄テープ１２に押圧するようローラ
３０により冷間圧延され、更にその厚さを０．１ｍｍ縮
小するよう再度薄テープ１２を押圧する。
【００１９】薄テープ１２に対し超伝導相を成形するよ
う薄テープ１２に熱処理が施される。熱処理は下記の段
階からなる焼結処理である： （ａ）より薄いテープを炉４０で１時間当たり１００℃
の速度で室温から８４３℃に徐々に上昇させて加熱し； （ｂ）炉４０の温度を２４時間８４３℃に維持し； （ｃ）炉４０の温度を１時間当たり６０℃の速度で室温
まで下げる。
う薄テープ１２に熱処理が施される。熱処理は下記の段
階からなる焼結処理である： （ａ）より薄いテープを炉４０で１時間当たり１００℃
の速度で室温から８４３℃に徐々に上昇させて加熱し； （ｂ）炉４０の温度を２４時間８４３℃に維持し； （ｃ）炉４０の温度を１時間当たり６０℃の速度で室温
まで下げる。
【００２０】テープ中により、濃く良く配向された粒子
を作るため、上記の焼結処理で熱処理された後薄テープ
１２は更にその厚さを０．０６−０．０８ｍｍ縮小する
よう押圧される。その後、上記焼結処理は押圧された薄
テープ１２に対し再び繰り返される。
を作るため、上記の焼結処理で熱処理された後薄テープ
１２は更にその厚さを０．０６−０．０８ｍｍ縮小する
よう押圧される。その後、上記焼結処理は押圧された薄
テープ１２に対し再び繰り返される。
【００２１】第２の焼結処理の後、薄テープ１２はその
厚さを０．０３−０．０７ｍｍに下げるよう更に押圧さ
れる。他の異なる焼結処理が更に押圧された薄テープ１
２に施される。この焼結処理は下記の段階からなる： （ａ）テープを炉４０で１時間当たり１００℃の速度で
室温から８４３℃に徐々に上昇する温度で加熱し； （ｂ）炉４０の温度を３６−４８時間８４３℃に維持
し； （ｃ）炉４０の温度を１時間当たり６０℃の速度で室温
まで下げる。
厚さを０．０３−０．０７ｍｍに下げるよう更に押圧さ
れる。他の異なる焼結処理が更に押圧された薄テープ１
２に施される。この焼結処理は下記の段階からなる： （ａ）テープを炉４０で１時間当たり１００℃の速度で
室温から８４３℃に徐々に上昇する温度で加熱し； （ｂ）炉４０の温度を３６−４８時間８４３℃に維持
し； （ｃ）炉４０の温度を１時間当たり６０℃の速度で室温
まで下げる。
【００２２】製造された薄テープは、薄テープに対し超
伝導相の成形を確実にするよう前記処理の３回の押圧の
後、焼結された本発明の特徴はテープの厚さを０．０７
ｍｍに等しいかそれより薄く減少させるが、スエージさ
れた銀管１１を初めにこの特徴の厚さに押圧することは
奨められない。代わりに、より良い結果を得るため、テ
ープ１２の厚さは徐々に縮小され、熱処理は、各押圧の
後にテープになされるべきである。この方法で、テープ
はより良い超伝導相と同様テープの濃く良く配向された
粒子で製造されうる。
伝導相の成形を確実にするよう前記処理の３回の押圧の
後、焼結された本発明の特徴はテープの厚さを０．０７
ｍｍに等しいかそれより薄く減少させるが、スエージさ
れた銀管１１を初めにこの特徴の厚さに押圧することは
奨められない。代わりに、より良い結果を得るため、テ
ープ１２の厚さは徐々に縮小され、熱処理は、各押圧の
後にテープになされるべきである。この方法で、テープ
はより良い超伝導相と同様テープの濃く良く配向された
粒子で製造されうる。
【００２３】図２の（Ａ）−（Ｂ）を参照するに、予備
実験は製造テープの可撓性をテストするようなされ、そ
こに結果が示されている。テープは先ず図２の（Ａ）に
示す如く絶縁板に取付けられ、絶縁板は図２の（Ｂ）に
示す如く曲げられた。図２の（Ｂ）に示す如く、曲げテ
ープの曲率半径が略１．０５ｃｍであることが定規の目
盛りから分かる。テスト結果は、この曲率半径で、テー
プが折れないことを示す。
実験は製造テープの可撓性をテストするようなされ、そ
こに結果が示されている。テープは先ず図２の（Ａ）に
示す如く絶縁板に取付けられ、絶縁板は図２の（Ｂ）に
示す如く曲げられた。図２の（Ｂ）に示す如く、曲げテ
ープの曲率半径が略１．０５ｃｍであることが定規の目
盛りから分かる。テスト結果は、この曲率半径で、テー
プが折れないことを示す。
【００２４】３つの実験が図２の（Ｂ）に示す如く、テ
ープに４点測定装置を用いるテープの超伝導特性をテス
トするよう更になされる。第１の実験はテープの臨界温
度をテストし；第２の実験はテープを臨界電流密度Ｊｃ
に曲げる効果をテストし；第３の実験はテープ厚さの臨
界電流速度Ｊｃに対する効果をテストする。
ープに４点測定装置を用いるテープの超伝導特性をテス
トするよう更になされる。第１の実験はテープの臨界温
度をテストし；第２の実験はテープを臨界電流密度Ｊｃ
に曲げる効果をテストし；第３の実験はテープ厚さの臨
界電流速度Ｊｃに対する効果をテストする。
【００２５】本発明による処理で作られた超伝導テープ
は銀被覆されるので、テープの横方向の部分だけがＢｉ
ベース超伝導組成を含む。この超伝導部分の厚さは以下
にｔｓｅで示され、テープの全厚さはｔで示される。
は銀被覆されるので、テープの横方向の部分だけがＢｉ
ベース超伝導組成を含む。この超伝導部分の厚さは以下
にｔｓｅで示され、テープの全厚さはｔで示される。
【００２６】テスト１：抵抗−温度特性 図３を参照するに、本発明により作られた超伝導テープ
の抵抗−温度特性を見るテストがなされ、そこに結果が
示される。テープの抵抗は、テープが略１１０°Ｋの温
度に冷やされた時急速にゼロに下がることが曲線から分
かる。従って超伝導テープの臨界温度はＴｃ（Ｒ＝０）
＝１１０°Ｋである。
の抵抗−温度特性を見るテストがなされ、そこに結果が
示される。テープの抵抗は、テープが略１１０°Ｋの温
度に冷やされた時急速にゼロに下がることが曲線から分
かる。従って超伝導テープの臨界温度はＴｃ（Ｒ＝０）
＝１１０°Ｋである。
【００２７】テスト２：テープが曲げられた時のＪｃの
変化 ２２ｍｍの厚さ、２．５ｍｍの幅、０．０４５ｍｍの全
厚さで作られたテープがこのテストに用いられる。テー
プは図２の（Ａ）に示す如く絶縁されたアルミナ板の一
部に付着され、図２の（Ｂ）に示す如く（１μｍ／ｃ
ｍ）の基準を有する）４点測定装置はそのＩ−Ｖ特性を
決定するためテープ上に配置される。このテストにおい
て、異なる半径を有する種々の弧に曲げられたテープに
ついて順次テープのＩ−Ｖ特性が測定される。テープ
は、先ず曲げられないで、即ち、テープがｒに無限であ
る。曲率半径を有する直線部である状態でテストされ
る。次に、同じテープが毎回ｒ2 ＝７．２０ｃｍ，ｒ3
＝３．３０ｃｍ，ｒ4 ＝２．００ｃｍ，ｒ5 ＝１．５０
ｃｍ，ｒ6 ＝１．４０ｃｍ，ｒ7 ＝１．２０ｃｍ，ｒ8
＝０．９０ｃｍ，ｒ9 ＝０．６７ｃｍ，ｒ10＝０．６０
ｃｍ，ｒ11＝０．５０ｃｍ，又はｒ12＝０．４０ｃｍで
あるその曲率の半径を有する弧に曲げられてテストがな
される。
変化 ２２ｍｍの厚さ、２．５ｍｍの幅、０．０４５ｍｍの全
厚さで作られたテープがこのテストに用いられる。テー
プは図２の（Ａ）に示す如く絶縁されたアルミナ板の一
部に付着され、図２の（Ｂ）に示す如く（１μｍ／ｃ
ｍ）の基準を有する）４点測定装置はそのＩ−Ｖ特性を
決定するためテープ上に配置される。このテストにおい
て、異なる半径を有する種々の弧に曲げられたテープに
ついて順次テープのＩ−Ｖ特性が測定される。テープ
は、先ず曲げられないで、即ち、テープがｒに無限であ
る。曲率半径を有する直線部である状態でテストされ
る。次に、同じテープが毎回ｒ2 ＝７．２０ｃｍ，ｒ3
＝３．３０ｃｍ，ｒ4 ＝２．００ｃｍ，ｒ5 ＝１．５０
ｃｍ，ｒ6 ＝１．４０ｃｍ，ｒ7 ＝１．２０ｃｍ，ｒ8
＝０．９０ｃｍ，ｒ9 ＝０．６７ｃｍ，ｒ10＝０．６０
ｃｍ，ｒ11＝０．５０ｃｍ，又はｒ12＝０．４０ｃｍで
あるその曲率の半径を有する弧に曲げられてテストがな
される。
【００２８】テープが上記曲率半径ｒ1 −ｒ12の１つを
有する弧に曲げられ、種々の電流がその電圧応答を測定
するようそれに印加される。テスト結果は図４，図５に
グラフで示される。各図において、横軸は印加された電
流Ｉであり、縦軸は電圧応答Ｖであり、曲線は種々の曲
率半径に対応して与えられる。ｒ1 からｒ8 に対応する
テープのＩ−Ｖ特性曲線を図４に示す。ｒ9 からｒ12に
対応するテープのＩ−Ｖ特性曲線を図５に示す。
有する弧に曲げられ、種々の電流がその電圧応答を測定
するようそれに印加される。テスト結果は図４，図５に
グラフで示される。各図において、横軸は印加された電
流Ｉであり、縦軸は電圧応答Ｖであり、曲線は種々の曲
率半径に対応して与えられる。ｒ1 からｒ8 に対応する
テープのＩ−Ｖ特性曲線を図４に示す。ｒ9 からｒ12に
対応するテープのＩ−Ｖ特性曲線を図５に示す。
【００２９】上記のテスト結果から、テープが無限から
０．９ｃｍの範囲でその曲率半径を有する弧に曲げられ
る場合、テープの臨界電流密度Ｊｃは略１０２００Ａ／
ｃｍ 2 の定数であることが分かる。テープが０．６７ｍ
ｍであるその曲率半径を有する弧に更に曲げられる場
合、そこにＪｃの大きい低下がある。ｒ＝０．４ｃｍで
ある場合、Ｊｃは７８００Ａ／ｃｍ2 であると測定され
るオーニシ他特許のｒ＝０．５ｃｍでのＪｃ＝２５０Ａ
／ｃｍ2 と比べて、本発明は明らかに優れた超伝導を生
じる。
０．９ｃｍの範囲でその曲率半径を有する弧に曲げられ
る場合、テープの臨界電流密度Ｊｃは略１０２００Ａ／
ｃｍ 2 の定数であることが分かる。テープが０．６７ｍ
ｍであるその曲率半径を有する弧に更に曲げられる場
合、そこにＪｃの大きい低下がある。ｒ＝０．４ｃｍで
ある場合、Ｊｃは７８００Ａ／ｃｍ2 であると測定され
るオーニシ他特許のｒ＝０．５ｃｍでのＪｃ＝２５０Ａ
／ｃｍ2 と比べて、本発明は明らかに優れた超伝導を生
じる。
【００３０】更に、異なる全厚さｔ−０．０７ｍｍ（ｔ
ｓｃ＝０．０２ｍｍ）を有するテープが用いられるのを
除いて他の同様なテストがなされる。このテープは各毎
回ｒ 0 ＝無限，ｒ1 ’＝１．８０ｃｍ，ｒ2 ’＝１．０
０ｃｍ，ｒ3 ’＝０．７０ｃｍ，ｒ4 ’＝０．５５ｃｍ
又はｒ5 ’＝０．４２ｃｍであるその曲率半径を有する
弧に曲げられる。テープが曲げられる曲率半径に対応す
るＩ−Ｖ特性曲線は図５を示す。
ｓｃ＝０．０２ｍｍ）を有するテープが用いられるのを
除いて他の同様なテストがなされる。このテープは各毎
回ｒ 0 ＝無限，ｒ1 ’＝１．８０ｃｍ，ｒ2 ’＝１．０
０ｃｍ，ｒ3 ’＝０．７０ｃｍ，ｒ4 ’＝０．５５ｃｍ
又はｒ5 ’＝０．４２ｃｍであるその曲率半径を有する
弧に曲げられる。テープが曲げられる曲率半径に対応す
るＩ−Ｖ特性曲線は図５を示す。
【００３１】ｒ1 ’＝１．８ｃｍに対応するＩ−Ｖ特性
曲線はｒ0 ＝無限大（直線部）に対応する特性曲線に非
常に近くなるよう測定され、従ってｒ0 ＝無限及び
ｒ1 ’＝１．８に対応する２つの曲線は単一曲線として
図５に示される。テスト結果は、テープが１．８ｃｍ以
下の曲率半径で曲げられるまでこのテープの臨界電流密
度Ｊｃが大きく悪化しないことを示す。ｒ1 ’＝１．８
０ｃｍに対応する曲線をｒ 2 ’＝１．０ｃｍに対応する
曲線と比較すると、その臨界電流密度Ｊｃは同じ（Ｊｃ
＝１３６００Ａ／ｃｍ）であるが、通常状態の抵抗がよ
り高い電流で偏移することが分かった。テープを（室温
で）曲げる時テープに微細クラックが生じる。これは、
曲率半径の逆数ｃ＝１／ｒとして示されるテープの曲列
ｃの値が全％伸長ＴＰＥ又は引張の値を越えることを意
味する。ここでこれはＴＰＥ＝（ｔｓｃ／ＢＤ）×１０
０％として定義され、ここでＢＤは十分に悪化されない
その臨界電流密度Ｊｃを有する環状ループに曲げられる
時のテープの直径である。
曲線はｒ0 ＝無限大（直線部）に対応する特性曲線に非
常に近くなるよう測定され、従ってｒ0 ＝無限及び
ｒ1 ’＝１．８に対応する２つの曲線は単一曲線として
図５に示される。テスト結果は、テープが１．８ｃｍ以
下の曲率半径で曲げられるまでこのテープの臨界電流密
度Ｊｃが大きく悪化しないことを示す。ｒ1 ’＝１．８
０ｃｍに対応する曲線をｒ 2 ’＝１．０ｃｍに対応する
曲線と比較すると、その臨界電流密度Ｊｃは同じ（Ｊｃ
＝１３６００Ａ／ｃｍ）であるが、通常状態の抵抗がよ
り高い電流で偏移することが分かった。テープを（室温
で）曲げる時テープに微細クラックが生じる。これは、
曲率半径の逆数ｃ＝１／ｒとして示されるテープの曲列
ｃの値が全％伸長ＴＰＥ又は引張の値を越えることを意
味する。ここでこれはＴＰＥ＝（ｔｓｃ／ＢＤ）×１０
０％として定義され、ここでＢＤは十分に悪化されない
その臨界電流密度Ｊｃを有する環状ループに曲げられる
時のテープの直径である。
【００３２】テスト３：テープの厚さに関するＪｃの変
化 本発明の最も重要な面は、Ｂｉベース超伝導テープを
０．０７ｍｍより薄く作ることである。従って、このテ
ストはテープの厚さに関する臨界電流密度Ｊｃの変化を
見ることに関する。
化 本発明の最も重要な面は、Ｂｉベース超伝導テープを
０．０７ｍｍより薄く作ることである。従って、このテ
ストはテープの厚さに関する臨界電流密度Ｊｃの変化を
見ることに関する。
【００３３】テストの為に４つのテープサンプルが用意
され、それらの厚さは夫々下記の通りである： ｔ1 ＝０．１ｍｍ（ｔｓｃ＝０．０３３ｍｍ），ｔ2 ＝
０．０９ｍｍ（ｔｓｃ＝０．０３ｍｍ），ｔ3 ＝０．０
７ｍｍ（ｔｓｃ＝０．０２ｍｍ），ｔ4 ＝０．０４５ｍ
ｍ（ｔｓｃ＝０．０１ｍｍ）。
され、それらの厚さは夫々下記の通りである： ｔ1 ＝０．１ｍｍ（ｔｓｃ＝０．０３３ｍｍ），ｔ2 ＝
０．０９ｍｍ（ｔｓｃ＝０．０３ｍｍ），ｔ3 ＝０．０
７ｍｍ（ｔｓｃ＝０．０２ｍｍ），ｔ4 ＝０．０４５ｍ
ｍ（ｔｓｃ＝０．０１ｍｍ）。
【００３４】このテストは４つのテープサンプルに対
し、Ｊｃ／Ｊｃ0 −Ｃ特性を測定することでなされる
（Ｊｃ／Ｊｃ0 はＪｃのＪｃ0 に対する比であり、ここ
でＪｃ0は、テープが曲げられない時、即ちテープが直
線部である時のテープの臨界電流密度Ｊｃの値を示し、
ｃは曲率で、上記の如く１／ｒに等しい）。
し、Ｊｃ／Ｊｃ0 −Ｃ特性を測定することでなされる
（Ｊｃ／Ｊｃ0 はＪｃのＪｃ0 に対する比であり、ここ
でＪｃ0は、テープが曲げられない時、即ちテープが直
線部である時のテープの臨界電流密度Ｊｃの値を示し、
ｃは曲率で、上記の如く１／ｒに等しい）。
【００３５】テスト結果は図６にグラフで示され、ここ
で横軸が曲率ｃを示し、縦軸が百分率でＪｃ／Ｊｃ0 を
示し、４つの曲線が４つのテープサンプルに対し与えら
れる。Ｊｃは、その曲率Ｃが増すにつれｔ1 ＝０．１ｍ
ｍの厚さを有するテープサンプルに対して急速に下がる
ことが曲線から分かる。しかし、ｔ2 ＝０．０９ｍｍ、
ｔ3 ＝０．０７ｍ：又はｔ4 ＝０．０４５ｍｍの厚さを
有する各テープサンプルに対して、対応するＪｃ／Ｊｃ
0 −Ｃ曲線は、その曲率Ｃが増すにつれゆっくり低下す
る。テープサンプルの厚さが薄くなればなるほどそのＪ
ｃ／ｃ0 −Ｃ特性曲線は良くなり；即ち、より薄いテー
プサンプルは、その曲率がより厚いテープサンプルと同
じである時、より高いＪｃを有する。
で横軸が曲率ｃを示し、縦軸が百分率でＪｃ／Ｊｃ0 を
示し、４つの曲線が４つのテープサンプルに対し与えら
れる。Ｊｃは、その曲率Ｃが増すにつれｔ1 ＝０．１ｍ
ｍの厚さを有するテープサンプルに対して急速に下がる
ことが曲線から分かる。しかし、ｔ2 ＝０．０９ｍｍ、
ｔ3 ＝０．０７ｍ：又はｔ4 ＝０．０４５ｍｍの厚さを
有する各テープサンプルに対して、対応するＪｃ／Ｊｃ
0 −Ｃ曲線は、その曲率Ｃが増すにつれゆっくり低下す
る。テープサンプルの厚さが薄くなればなるほどそのＪ
ｃ／ｃ0 −Ｃ特性曲線は良くなり；即ち、より薄いテー
プサンプルは、その曲率がより厚いテープサンプルと同
じである時、より高いＪｃを有する。
【００３６】更に、図示の曲線から、テープのＴＰＥ値
がｔｓｃ＜０．０２ｍｍに対して０．０５％と０．１％
との間の範囲にあり、ｔｓｃ＞０．０２ｍｍに対して
０．０５％以下であることを導きうる。これはより薄い
テープサンプルの密度がより厚いテープサンプルの密度
より大きいことにより説明されうる。従って、テープの
ＴＰＥはテープより薄い厚さに押圧することにより改良
されうる。
がｔｓｃ＜０．０２ｍｍに対して０．０５％と０．１％
との間の範囲にあり、ｔｓｃ＞０．０２ｍｍに対して
０．０５％以下であることを導きうる。これはより薄い
テープサンプルの密度がより厚いテープサンプルの密度
より大きいことにより説明されうる。従って、テープの
ＴＰＥはテープより薄い厚さに押圧することにより改良
されうる。
【００３７】本発明は特別な段階からなる望ましい処理
で説明される一方、特別な段階が多くの他の方法で変化
され、かかる変形は本発明の精神から逸脱するものでは
ない。従って、上記の段階は本発明の範囲を限定するも
のではない。可撓性超伝導テープを丸く曲げ、曲げを徐
々にきつくしていくと、即ち、曲げたときの円の直径を
小さくしていくと、途中から、可撓性超伝導テープの臨
界電流密度Ｊｃが悪化し始める。ＢＤは、臨界電流密度
Ｊｃを悪化させずに、テープを丸く曲げうる最小直径で
ある。よって、ＢＤが小さい方が、可撓性超伝導テープ
は良好な特性を有することになる。上記のように、本発
明によれば、Ｂｉ1.81Ｐｂ0.43Ｓｒ1.71Ｃａ2.14Ｃｕ3
と酸素からなる超伝導組成物を用意する工程と、この超
伝導組成物を銀の管内に充填する工程と、スエージング
工程を二回以上施し、スエージング間で５５０℃の温度
に加熱する工程と、次いで、冷間圧延工程と該冷間圧延
工程に続く熱処理工程とを少なくとも二回行って、超伝
導組成物が充填された銀の管より、厚さが０．０７ｍｍ
に等しいかそれより薄いテープを徐々に形成する工程と
よりなり、上記熱処理工程が、押圧されたテープを約２
５℃から約８４３℃の高温にまで徐々に加熱し、テープ
を約８４３℃の高温に約２４から４８時間維持し、テー
プの高温を徐々に室温にまで冷却することによる構成で
あるため、ＢＤの値が１．８ｃｍ，３．６ｃｍと小さい
可撓性超伝導テープを製造することが出来る。
で説明される一方、特別な段階が多くの他の方法で変化
され、かかる変形は本発明の精神から逸脱するものでは
ない。従って、上記の段階は本発明の範囲を限定するも
のではない。可撓性超伝導テープを丸く曲げ、曲げを徐
々にきつくしていくと、即ち、曲げたときの円の直径を
小さくしていくと、途中から、可撓性超伝導テープの臨
界電流密度Ｊｃが悪化し始める。ＢＤは、臨界電流密度
Ｊｃを悪化させずに、テープを丸く曲げうる最小直径で
ある。よって、ＢＤが小さい方が、可撓性超伝導テープ
は良好な特性を有することになる。上記のように、本発
明によれば、Ｂｉ1.81Ｐｂ0.43Ｓｒ1.71Ｃａ2.14Ｃｕ3
と酸素からなる超伝導組成物を用意する工程と、この超
伝導組成物を銀の管内に充填する工程と、スエージング
工程を二回以上施し、スエージング間で５５０℃の温度
に加熱する工程と、次いで、冷間圧延工程と該冷間圧延
工程に続く熱処理工程とを少なくとも二回行って、超伝
導組成物が充填された銀の管より、厚さが０．０７ｍｍ
に等しいかそれより薄いテープを徐々に形成する工程と
よりなり、上記熱処理工程が、押圧されたテープを約２
５℃から約８４３℃の高温にまで徐々に加熱し、テープ
を約８４３℃の高温に約２４から４８時間維持し、テー
プの高温を徐々に室温にまで冷却することによる構成で
あるため、ＢＤの値が１．８ｃｍ，３．６ｃｍと小さい
可撓性超伝導テープを製造することが出来る。
【図１】（Ａ）から（Ｄ）は、夫々が本発明による方法
の段階の１つを示す概略図であり、（Ａ）は粉末の銀管
への充填を示し、（Ｂ）はスエージャーによる銀管のス
エージングを示し、（Ｃ）はスエージされた銀管の薄い
テープへの圧延を示し、（Ｄ）は薄いテープの熱処理を
示す。
の段階の１つを示す概略図であり、（Ａ）は粉末の銀管
への充填を示し、（Ｂ）はスエージャーによる銀管のス
エージングを示し、（Ｃ）はスエージされた銀管の薄い
テープへの圧延を示し、（Ｄ）は薄いテープの熱処理を
示す。
【図２】（Ａ）はテープの絶縁板への取付けを示し、
（Ｂ）はテープの弧の形への曲げ及びその４点測定装置
を示す。
（Ｂ）はテープの弧の形への曲げ及びその４点測定装置
を示す。
【図３】本発明による方法で製造された超伝導テープの
抵抗−温度特性を示す図である。
抵抗−温度特性を示す図である。
【図４】テープが曲げられる種々の曲率半径に関するテ
ープのＩ−Ｖ特性のグラフを示す図である。
ープのＩ−Ｖ特性のグラフを示す図である。
【図５】テープが曲げられる種々の曲率半径に関するテ
ープのＩ−Ｖ特性のグラフを示す図である。
ープのＩ−Ｖ特性のグラフを示す図である。
【図６】異なる厚さを有するテープのＩ−Ｖ特性を示す
こと以外は図４，図５に示すと同じグラフを示す図であ
る。
こと以外は図４，図５に示すと同じグラフを示す図であ
る。
【図７】異なる厚さを有する超伝導テープのいくつかの
サンプルのＪｃ／Ｊｃ0 −Ｃ特性のグラフを示す図であ
る。
サンプルのＪｃ／Ｊｃ0 −Ｃ特性のグラフを示す図であ
る。
１０，１１ 銀管 １２ 薄テープ ２０ スエージャ ３０ 圧延器 ４０ 炉
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 洪 為 民 台湾屏東市光復路378巷10号（番地なし) (72)発明者 李 文 新 台湾新竹市民享一街10巷８号（番地な し) (56)参考文献 特開 平３−138820（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−114112（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−207420（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−251515（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−223010（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−199721（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−122918（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−263726（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−204131（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−214516（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−265523（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−73822（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−160711（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｂｉ1.81Ｐｂ0.43Ｓｒ1.71Ｃａ2.14Ｃｕ
3 と酸素からなる超伝導組成物を用意する工程と、 この超伝導組成物を銀の管内に充填する工程と、スエージング工程を二回以上施し、スエージング間で５
５０℃の温度に加熱する工程と、 次いで、冷間圧延 工程と該冷間圧延工程に続く熱処理工
程とを少なくとも二回行って、超伝導組成物が充填され
た銀の管より、厚さが０．０７ｍｍに等しいかそれより
薄いテープを徐々に形成する工程とよりなり、 上記熱処理工程が、押圧されたテープを約２５℃から約
８４３℃の高温にまで徐々に加熱し、テープを約８４３
℃の高温に約２４から４８時間維持し、テープの高温を
徐々に室温にまで冷却することよりなることを特徴とす
る可撓性超伝導テープを製造する方法。 - 【請求項２】 ０．０４５ｍｍの厚さに製造することを
特徴とする請求項１記載の可撓性超伝導テープを製造す
る方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3217229A JP2871907B2 (ja) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | 可撓性超伝導テープを製造する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3217229A JP2871907B2 (ja) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | 可撓性超伝導テープを製造する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05342931A JPH05342931A (ja) | 1993-12-24 |
| JP2871907B2 true JP2871907B2 (ja) | 1999-03-17 |
Family
ID=16700873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3217229A Expired - Fee Related JP2871907B2 (ja) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | 可撓性超伝導テープを製造する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2871907B2 (ja) |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0310033B1 (en) * | 1987-09-28 | 1995-04-19 | Hitachi, Ltd. | Superconducting wire and method of producing the same |
| JP2636049B2 (ja) * | 1988-08-29 | 1997-07-30 | 住友電気工業株式会社 | 酸化物超電導体の製造方法および酸化物超電導線材の製造方法 |
| JPH02199721A (ja) * | 1989-01-28 | 1990-08-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | テープ状超電導線材の製造方法 |
| JPH02207420A (ja) * | 1989-02-06 | 1990-08-17 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 超伝導線材の製造方法 |
| JPH03114112A (ja) * | 1989-09-28 | 1991-05-15 | Mitsubishi Materials Corp | 高臨界電流密度を有するＢｉ系酸化物充填超電導線材の製造方法 |
| JPH03122918A (ja) * | 1989-10-05 | 1991-05-24 | Furukawa Electric Co Ltd:The | セラミックス超電導々体の製造方法 |
| US5204316A (en) * | 1990-04-02 | 1993-04-20 | General Electric Company | Preparation of tape of silver covered bi-pb-ca;sr-cu-o oriented polycrystal superconductor |
-
1991
- 1991-08-28 JP JP3217229A patent/JP2871907B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05342931A (ja) | 1993-12-24 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |