JP2904348B2 - 化合物超電導線の製造方法 - Google Patents
化合物超電導線の製造方法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
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,化合物超電導線の製造方法に係り、特に,
酸化物系の化合物超電導線の製造方法に関する。 (従来の技術) 最近,組成がY−Ba−Cu−Oなどで表わされる酸化物
系化合物超電導体が注目されている。これら,酸化物系
化合物超電導体の多くは,臨界温度が液体窒素温度以上
である。このため,冷媒として高価で扱い難い液体ヘリ
ウムを使用する必要がなく,また冷却系も大幅に簡略化
できるので,超電導技術を飛躍的に発展させるものと期
待されている。 ところで,今まで公表されている酸化物系化合物超電
導体は,塊状の超電導体や薄膜状の超電導体が主であ
る。実回路に組み込むには,通常のリード線のような線
材の形が何かと応用性に富み好ましい。しかし,現在の
ところ,高い臨界温度と高い臨界電流密度とを両立させ
た酸化物系化合物超電導体は存在していない。 (発明が解決しようとする問題点) 上述の如く,臨界温度が液体窒素温度以上で,しかも
臨界電流密度が高い酸化物系化合物超電導線の出現が望
まれている。 そこで本発明は,複雑な工程を伴わずに上記要望を満
たす酸化物系の超電導線を製造できる化合物超電導線の
製造方法を提供することを目的としている。 [発明の構成] (問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するため本発明の化合物超電導線の製
造方法は、酸化物系の化合物超電導体を合成し得る元素
を含んだ粒径5μm以下の複数種類の粉末体の混合物を
銀または銀合成で形成されてなる被覆管内に収容した状
態で該被覆管ごと当該被覆管の肉厚が数100μm程度と
なるまで線状に減面加工する第1の工程と、この第1の
工程を経た線材に酸素ガスが流通する雰囲気中で熱処理
を施す第2の工程とを具備してなることを特徴としてい
る。 さらに詳しく述べると,複数種類の粉末体は,イット
リウム,エルビウム,ジスプロシウム,サマリウム,ガ
ドリニウム,ホルミウム,ネオジム,イッテルビウム,
ツリウム,ルテチウムの中から選ばれた少なくとも1種
の酸化物粉末と,炭酸バリウム粉末と,酸化銅粉末とで
ある。また,第1の工程では,混合物に対して,空気中
で,850〜950℃,1〜50時間の仮焼処理を施すことが望ま
しく、さらに最終的に得られる線材の臨界電流密度を向
上させるために、混合物に加圧成型加工を施してペレッ
ト化し、粉末母材の一層の緻密化を図ることが望まし
い。 また、被覆管は超電導体を保持する役目をなし、重要
なものであるが、第1の工程で線材化するときには被覆
管の肉厚が数100μm程度、特に100μm程度となるまで
減面加工することが望ましい。このようにすると保持機
能を損なわずに第2の工程において内部への酸素の浸透
量を増化させ、化合物超電導体層の生成量の増大を図る
ことが可能となる。 第2の工程では850〜950℃、24時間以上の熱処理を施
すことが望ましい。また、第2の工程は、第1の工程を
経た線材で所望とする電気回路要素の形状に形作った後
に行われるようにしても良い。 (作用) 本発明製造方法では,酸化物系の化合物超電導体を合
成し得る元素を含んだ複数種類の粉末体として粒径が5
μm以下のものを用い、これらの粉末混合物を被覆管内
に収容した状態で被覆管ごと当該被覆管の肉厚が数100
μm程度となるまで線状に減面加工しているので、被覆
管によって覆われた超電導体形成母材の緻密度を充分高
めることが可能となり、酸素透過率の高い銀または銀合
金製の被覆管を用い、しかもこの被覆管の肉厚が被覆管
の超電導体保持機能を損なうことなく酸素透過性を充分
確保することができる肉厚にまで減面加工することと相
俟って、高い臨界温度と高い臨界電流密度とが両立した
化合物超電導線を製造することができる。 (実施例) 実施例1 粒径4.2μmのY2O3(酸化イットリウム)粉末と,粒
径4.5μmのBaCO3(炭酸バリウム)粉末と,粒径4.3μ
mのCuO(酸化銅)粉末とをモル比で0.5:2.0:3.0の割合
に混合して第1図(a)に示すような粉末混合物1を得
た。この粉末混合物1を空気中で900℃,2時間に亙って
仮焼した後,粉砕し,さらにボールミルで粉末化した。
次に,この粉末混合物を第1図(b)に示すように,外
径15mm,内径11.2mm,長さ60mmの銀製の被覆管2内に収容
し,被覆管2の両端開口を銀製の栓3a,3bで封止した
後,これに鍛造,線引き加工を施して第1図(c)に示
す如き直径0.5mmの線材4を得た(以上が第1の工
程)。この線材4における銀製の被覆材5の肉厚は100
μmであった。 次に,この線材4に酸素ガスが通流する雰囲気中で,9
00℃,24時間の熱処理を施した後(第2の工程),徐冷
して製造工程を終了した。 このようにして製造された線材についてX線分光分析
を行なったところ,銀製の被覆材5で囲まれた部分にY1
Ba2Cu3O7-Yの組成式を持つ化合物超電導層が形成されて
いることが確認された。また,上記のようにして製造さ
れた超電導線の超電導特性を調べたところ,臨界温度
(Tc)は92K,0テスラ,77kの条件下で臨界電流密度(J
c)は1400A/cm2であった。このように,臨界温度と臨界
電流密度とが共に高い値を示したのは,酸素透過率の高
い銀製の被覆材5を用いたことによる効果は勿論のこ
と,超電導体形成母材として粒径の極めて小さい粉末を
使用したことによって,母材中における空隙の占める割
合いが減少し,母材の緻密度が向上したことによるもの
と思われる。 発明者らは超電導体形成母材である酸化物粉末の粒径
と0テスラ,77k条件下における臨界電流密度とその関係
を調べたところ第2図に示す結果を得た。なお,この実
験は混合粉末の粒径以外は実施例と同一条件で行なっ
た。この図から判かるように,粉末の粒径が5μm以下
の場合には臨界電流密度が大幅に高くなっている。これ
は母材の緻密度の向上によるものと推察される。なお,
粉末の粒径が5μm以下の時には,いずれのケースも臨
界温度は90k以上であった。 実施例2 実施例1の場合と同じ粉末混合物を用いた。第1の工
程において前述したボールミルで粉末化したものに加圧
成型加工(加圧力5000kg/cm2)を施して直径11mm,長さ4
0mmのペレットを作製し,このペレットに酸素雰囲気中
で,900℃,24時間の熱処理を施し,このペレットを実施
例1と同様に銀製の被覆管内に収容し,以下,実施例1
と同じ手順で化合物超電導線を製造した。 この第2の実施例で得られた化合物超電導線について
超電導特性を調べたたころ,臨界温度(Tc)は97K,臨界
電流密度は1500A/cm2であった。このように特性が向上
したのは,第1の工程においてペレット化したことによ
って母材の緻密度が一層向上したことによるものと思わ
れる。 なお,本発明は上述した実施例1あるいは実施例2に
限定されるものではない。すなわち,酸化イットリウム
に代えてエルビウム,ジスプロシウム,サマリウム,ガ
ドリニウム,ホルミウム,ネオジム,イッテルビウム,
ツリウム,ルテチウムの中から選ばれた少なくとも1種
の酸化物粉末を用いてもよい。また,第1の工程では,
粉末混合物に対して,空気中で,900℃,2時間の仮焼処理
を行なっているが,温度は850〜950℃,時間は1〜50時
間であればよい。また,第2の工程の熱処理温度および
時間は,850〜950℃,24時間以上であればよく,これは被
覆材の材質および厚みによっても左右される。なお,上
記温度より高くても,低くても良い結果は得られない。
さらに,第1の工程においてペレット化するときの加圧
成型圧力は,500kg/cm2以上,好ましくは1000kg/cm2以上
が望ましい。もし,加圧成型圧力が500kg/cm2未満の場
合には効果は少ない。また,第1の工程において粉末混
合物やペレットを収容する被覆管は,線材加工を容易化
するとともに第2の工程において内部に酸素を充分浸透
させなければならない関係上,延性に富みしかも酸素が
浸透し易い銀,銀合金などの材料で形成されたものが望
ましい。また,第1の工程において線引き加工を高温雰
囲気中で行なうようにしてもよい。また,第1の工程終
了後に,線材で電気回路要素を形作り,その後に熱処理
を施すようにしてもよい。 [発明の効果] 以上述べたように,本発明によれば,高い臨界温度特
性と高い臨界電流密度特性との両方を兼ね備えた化合物
超電導線の製造方法を提供できる。
酸化物系の化合物超電導線の製造方法に関する。 (従来の技術) 最近,組成がY−Ba−Cu−Oなどで表わされる酸化物
系化合物超電導体が注目されている。これら,酸化物系
化合物超電導体の多くは,臨界温度が液体窒素温度以上
である。このため,冷媒として高価で扱い難い液体ヘリ
ウムを使用する必要がなく,また冷却系も大幅に簡略化
できるので,超電導技術を飛躍的に発展させるものと期
待されている。 ところで,今まで公表されている酸化物系化合物超電
導体は,塊状の超電導体や薄膜状の超電導体が主であ
る。実回路に組み込むには,通常のリード線のような線
材の形が何かと応用性に富み好ましい。しかし,現在の
ところ,高い臨界温度と高い臨界電流密度とを両立させ
た酸化物系化合物超電導体は存在していない。 (発明が解決しようとする問題点) 上述の如く,臨界温度が液体窒素温度以上で,しかも
臨界電流密度が高い酸化物系化合物超電導線の出現が望
まれている。 そこで本発明は,複雑な工程を伴わずに上記要望を満
たす酸化物系の超電導線を製造できる化合物超電導線の
製造方法を提供することを目的としている。 [発明の構成] (問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するため本発明の化合物超電導線の製
造方法は、酸化物系の化合物超電導体を合成し得る元素
を含んだ粒径5μm以下の複数種類の粉末体の混合物を
銀または銀合成で形成されてなる被覆管内に収容した状
態で該被覆管ごと当該被覆管の肉厚が数100μm程度と
なるまで線状に減面加工する第1の工程と、この第1の
工程を経た線材に酸素ガスが流通する雰囲気中で熱処理
を施す第2の工程とを具備してなることを特徴としてい
る。 さらに詳しく述べると,複数種類の粉末体は,イット
リウム,エルビウム,ジスプロシウム,サマリウム,ガ
ドリニウム,ホルミウム,ネオジム,イッテルビウム,
ツリウム,ルテチウムの中から選ばれた少なくとも1種
の酸化物粉末と,炭酸バリウム粉末と,酸化銅粉末とで
ある。また,第1の工程では,混合物に対して,空気中
で,850〜950℃,1〜50時間の仮焼処理を施すことが望ま
しく、さらに最終的に得られる線材の臨界電流密度を向
上させるために、混合物に加圧成型加工を施してペレッ
ト化し、粉末母材の一層の緻密化を図ることが望まし
い。 また、被覆管は超電導体を保持する役目をなし、重要
なものであるが、第1の工程で線材化するときには被覆
管の肉厚が数100μm程度、特に100μm程度となるまで
減面加工することが望ましい。このようにすると保持機
能を損なわずに第2の工程において内部への酸素の浸透
量を増化させ、化合物超電導体層の生成量の増大を図る
ことが可能となる。 第2の工程では850〜950℃、24時間以上の熱処理を施
すことが望ましい。また、第2の工程は、第1の工程を
経た線材で所望とする電気回路要素の形状に形作った後
に行われるようにしても良い。 (作用) 本発明製造方法では,酸化物系の化合物超電導体を合
成し得る元素を含んだ複数種類の粉末体として粒径が5
μm以下のものを用い、これらの粉末混合物を被覆管内
に収容した状態で被覆管ごと当該被覆管の肉厚が数100
μm程度となるまで線状に減面加工しているので、被覆
管によって覆われた超電導体形成母材の緻密度を充分高
めることが可能となり、酸素透過率の高い銀または銀合
金製の被覆管を用い、しかもこの被覆管の肉厚が被覆管
の超電導体保持機能を損なうことなく酸素透過性を充分
確保することができる肉厚にまで減面加工することと相
俟って、高い臨界温度と高い臨界電流密度とが両立した
化合物超電導線を製造することができる。 (実施例) 実施例1 粒径4.2μmのY2O3(酸化イットリウム)粉末と,粒
径4.5μmのBaCO3(炭酸バリウム)粉末と,粒径4.3μ
mのCuO(酸化銅)粉末とをモル比で0.5:2.0:3.0の割合
に混合して第1図(a)に示すような粉末混合物1を得
た。この粉末混合物1を空気中で900℃,2時間に亙って
仮焼した後,粉砕し,さらにボールミルで粉末化した。
次に,この粉末混合物を第1図(b)に示すように,外
径15mm,内径11.2mm,長さ60mmの銀製の被覆管2内に収容
し,被覆管2の両端開口を銀製の栓3a,3bで封止した
後,これに鍛造,線引き加工を施して第1図(c)に示
す如き直径0.5mmの線材4を得た(以上が第1の工
程)。この線材4における銀製の被覆材5の肉厚は100
μmであった。 次に,この線材4に酸素ガスが通流する雰囲気中で,9
00℃,24時間の熱処理を施した後(第2の工程),徐冷
して製造工程を終了した。 このようにして製造された線材についてX線分光分析
を行なったところ,銀製の被覆材5で囲まれた部分にY1
Ba2Cu3O7-Yの組成式を持つ化合物超電導層が形成されて
いることが確認された。また,上記のようにして製造さ
れた超電導線の超電導特性を調べたところ,臨界温度
(Tc)は92K,0テスラ,77kの条件下で臨界電流密度(J
c)は1400A/cm2であった。このように,臨界温度と臨界
電流密度とが共に高い値を示したのは,酸素透過率の高
い銀製の被覆材5を用いたことによる効果は勿論のこ
と,超電導体形成母材として粒径の極めて小さい粉末を
使用したことによって,母材中における空隙の占める割
合いが減少し,母材の緻密度が向上したことによるもの
と思われる。 発明者らは超電導体形成母材である酸化物粉末の粒径
と0テスラ,77k条件下における臨界電流密度とその関係
を調べたところ第2図に示す結果を得た。なお,この実
験は混合粉末の粒径以外は実施例と同一条件で行なっ
た。この図から判かるように,粉末の粒径が5μm以下
の場合には臨界電流密度が大幅に高くなっている。これ
は母材の緻密度の向上によるものと推察される。なお,
粉末の粒径が5μm以下の時には,いずれのケースも臨
界温度は90k以上であった。 実施例2 実施例1の場合と同じ粉末混合物を用いた。第1の工
程において前述したボールミルで粉末化したものに加圧
成型加工(加圧力5000kg/cm2)を施して直径11mm,長さ4
0mmのペレットを作製し,このペレットに酸素雰囲気中
で,900℃,24時間の熱処理を施し,このペレットを実施
例1と同様に銀製の被覆管内に収容し,以下,実施例1
と同じ手順で化合物超電導線を製造した。 この第2の実施例で得られた化合物超電導線について
超電導特性を調べたたころ,臨界温度(Tc)は97K,臨界
電流密度は1500A/cm2であった。このように特性が向上
したのは,第1の工程においてペレット化したことによ
って母材の緻密度が一層向上したことによるものと思わ
れる。 なお,本発明は上述した実施例1あるいは実施例2に
限定されるものではない。すなわち,酸化イットリウム
に代えてエルビウム,ジスプロシウム,サマリウム,ガ
ドリニウム,ホルミウム,ネオジム,イッテルビウム,
ツリウム,ルテチウムの中から選ばれた少なくとも1種
の酸化物粉末を用いてもよい。また,第1の工程では,
粉末混合物に対して,空気中で,900℃,2時間の仮焼処理
を行なっているが,温度は850〜950℃,時間は1〜50時
間であればよい。また,第2の工程の熱処理温度および
時間は,850〜950℃,24時間以上であればよく,これは被
覆材の材質および厚みによっても左右される。なお,上
記温度より高くても,低くても良い結果は得られない。
さらに,第1の工程においてペレット化するときの加圧
成型圧力は,500kg/cm2以上,好ましくは1000kg/cm2以上
が望ましい。もし,加圧成型圧力が500kg/cm2未満の場
合には効果は少ない。また,第1の工程において粉末混
合物やペレットを収容する被覆管は,線材加工を容易化
するとともに第2の工程において内部に酸素を充分浸透
させなければならない関係上,延性に富みしかも酸素が
浸透し易い銀,銀合金などの材料で形成されたものが望
ましい。また,第1の工程において線引き加工を高温雰
囲気中で行なうようにしてもよい。また,第1の工程終
了後に,線材で電気回路要素を形作り,その後に熱処理
を施すようにしてもよい。 [発明の効果] 以上述べたように,本発明によれば,高い臨界温度特
性と高い臨界電流密度特性との両方を兼ね備えた化合物
超電導線の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明製造方法の一実施形態を説明するための
図,第2図は超電導体形成母材の粒径と臨界電流密度と
の関係を示す図である。 1…粉末混合物,2…被覆管,4…線材,5…被覆材。
図,第2図は超電導体形成母材の粒径と臨界電流密度と
の関係を示す図である。 1…粉末混合物,2…被覆管,4…線材,5…被覆材。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 村瀬 暁
川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社
東芝総合研究所内
(56)参考文献 特開 平1−140520(JP,A)
特開 昭63−252309(JP,A)
特開 昭63−274016(JP,A)
特開 昭64−71021(JP,A)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 1.酸化物系の化学物超電導体を合成し得る元素を含ん
だ粒径5μm以下の複数種類の粉末体の混合物を銀また
は銀合金で形成されてなる被覆管内に収容した状態で該
被覆管ごと当該被覆管の肉厚が数100μm程度となるま
で線状に減面加工する第1の工程と、 この第1の工程を経た線材に酸素ガスが流通する雰囲気
中で熱処理を施す第2の工程と を具備してなることを特徴とする化合物超電導線の製造
方法。 2.前記第1の工程は、前記被覆管の肉厚をほぼ100μ
m程度に減面加工を行うことを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の化合物超電導線の製造方法。 3.前記複数種類の粉末体は、イットリウム、エルビウ
ム、ジスプロシウム、サマリウム、ガドリニウム、ホロ
ニウム、ネオジウム、イッテルビウム、ツリウム、ルテ
チウムの中から選ばれた少なくとも1種類の酸化物粉末
と、炭酸バリウム粉末と、酸化銅粉末とであることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の化合物超電導線の
製造方法。 4.前記第2の工程における熱処理条件は、850〜950
℃、24時間以上であることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の化合物超電導線の製造方法。 5.前記第2の工程は、前記第1の工程を経た線材で所
望とする電気回路要素の形状に形作った後に行われるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の化合物超電
導線の製造方法。 6.前記第1の工程は、前記混合物に加圧成型加工を施
して上記混合物をペレット化する処理を含んでいること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の化合物超電導
線の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62152712A JP2904348B2 (ja) | 1987-06-19 | 1987-06-19 | 化合物超電導線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62152712A JP2904348B2 (ja) | 1987-06-19 | 1987-06-19 | 化合物超電導線の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63318023A JPS63318023A (ja) | 1988-12-26 |
JP2904348B2 true JP2904348B2 (ja) | 1999-06-14 |
Family
ID=15546504
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62152712A Expired - Fee Related JP2904348B2 (ja) | 1987-06-19 | 1987-06-19 | 化合物超電導線の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2904348B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1338396C (en) * | 1987-02-05 | 1996-06-18 | Kazuo Sawada | Process for manufacturing a superconducting wire of compound oxide-type ceramics |
JPS63252309A (ja) * | 1987-04-08 | 1988-10-19 | Hitachi Ltd | 酸化物系超電導線材の製造方法 |
JP2571574B2 (ja) * | 1987-04-30 | 1997-01-16 | 日立電線株式会社 | 酸化物超電導導体及びその製造方法 |
-
1987
- 1987-06-19 JP JP62152712A patent/JP2904348B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPS63318023A (ja) | 1988-12-26 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |