JP2997808B2 - 酸化物超電導線材の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導線材の製造方法Info
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- JP2997808B2 JP2997808B2 JP1318251A JP31825189A JP2997808B2 JP 2997808 B2 JP2997808 B2 JP 2997808B2 JP 1318251 A JP1318251 A JP 1318251A JP 31825189 A JP31825189 A JP 31825189A JP 2997808 B2 JP2997808 B2 JP 2997808B2
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- 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)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、酸化物超電導線材の製造方法に関するも
ので、特に、超電導体の原料として粉末を使用する酸化
物超電導線材の臨界電流密度および長尺化加工性の向上
を図るための改良に関するものである。
ので、特に、超電導体の原料として粉末を使用する酸化
物超電導線材の臨界電流密度および長尺化加工性の向上
を図るための改良に関するものである。
［従来の技術］ 特定の物質は、超電導現象下で反磁性を示し、内部に
有限な定常電流が流れているにもかかわらず、電位差が
現れなくなる。
有限な定常電流が流れているにもかかわらず、電位差が
現れなくなる。
この超電導現象の応用分野は、MHD発電、電力送電、
電力貯蔵等の電力分野、あるいは、磁気浮上列車、電磁
気推進船舶等の動力分野、さらに、磁場、高周波、放射
線等の超高感度センサとしてNMR、π中間子治療、高エ
ネルギ物理実験装置等の計測の分野、など、極めて広範
な分野にわたっており、さらに、ジェセフソン素子に代
表されるエレクトロニクスの分野でも、単に消費電力の
低減のみならず、動作の極めて高速な素子を実現し得る
技術として期待されている。
電力貯蔵等の電力分野、あるいは、磁気浮上列車、電磁
気推進船舶等の動力分野、さらに、磁場、高周波、放射
線等の超高感度センサとしてNMR、π中間子治療、高エ
ネルギ物理実験装置等の計測の分野、など、極めて広範
な分野にわたっており、さらに、ジェセフソン素子に代
表されるエレクトロニクスの分野でも、単に消費電力の
低減のみならず、動作の極めて高速な素子を実現し得る
技術として期待されている。
ところで、かつて超電導は、極低温下においてのみ観
測される現象であった。すなわち、従来の超電導材料と
して最も高い超電導臨界温度Tcを有すると言われていた
Nb3Geにおいても23.2Kという極めて低い臨界温度であっ
て、このような温度が長期間にわたって超電導臨界温度
の限界とされていた。
測される現象であった。すなわち、従来の超電導材料と
して最も高い超電導臨界温度Tcを有すると言われていた
Nb3Geにおいても23.2Kという極めて低い臨界温度であっ
て、このような温度が長期間にわたって超電導臨界温度
の限界とされていた。
それゆえ、従来は、超電導現象を実現するために沸点
が4.2Kの液体ヘリウムを用いて超電導材料を上述したよ
うな臨界温度以下まで冷却していた。しかしながら、液
体ヘリウムの使用は、液化設備を含めた冷却設備による
技術的負担およびコスト的負担が極めて大きく、超電導
技術の実用化への妨げとなっていた。
が4.2Kの液体ヘリウムを用いて超電導材料を上述したよ
うな臨界温度以下まで冷却していた。しかしながら、液
体ヘリウムの使用は、液化設備を含めた冷却設備による
技術的負担およびコスト的負担が極めて大きく、超電導
技術の実用化への妨げとなっていた。
ところが、近年に至って複合酸化物焼結体が高い臨界
温度で超電導体となり得ることが報告され、非低温超電
導体による超電導技術の実用化がにわかに促進されよう
としている。既に報告されているYBaCuO系では90Kで、B
iSrCaCuO系、BiPbSrCaCuO系では110Kで、それぞれ超電
導現象を示すことがわかっている。
温度で超電導体となり得ることが報告され、非低温超電
導体による超電導技術の実用化がにわかに促進されよう
としている。既に報告されているYBaCuO系では90Kで、B
iSrCaCuO系、BiPbSrCaCuO系では110Kで、それぞれ超電
導現象を示すことがわかっている。
［発明が解決しようとする課題］ 上述したような複合酸化物焼結体すなわち酸化物超電
導体を用いて線材を製造しようとするとき、一例とし
て、次のような方法が試みられている。すなわち、酸化
物超電導体またはその原料を、加熱した後、粉砕するス
テップを複数回繰り返すことによって、まず、粉末が準
備される。この粉末は、次いで、950℃以下の温度でこ
の粉末と反応せずかつこの粉末を還元しない金属または
合金製の筒体に充填される。次いで、上述のように粉末
が充填された筒体は、これを縮径するように塑性加工さ
れる。この段階で、長尺化された線材が得られる。次い
で、この線材が熱処理される。
導体を用いて線材を製造しようとするとき、一例とし
て、次のような方法が試みられている。すなわち、酸化
物超電導体またはその原料を、加熱した後、粉砕するス
テップを複数回繰り返すことによって、まず、粉末が準
備される。この粉末は、次いで、950℃以下の温度でこ
の粉末と反応せずかつこの粉末を還元しない金属または
合金製の筒体に充填される。次いで、上述のように粉末
が充填された筒体は、これを縮径するように塑性加工さ
れる。この段階で、長尺化された線材が得られる。次い
で、この線材が熱処理される。
このようにして得られた超電導線材１が第１図に示さ
れている。超電導線材１は、酸化物超電導体からなる超
電導部２、および前記筒体によってもたらされ、超電導
部２を取囲むように形成されたシース３を備える。筒体
すなわちシース３は、たとえば、銀または銀合金によっ
て構成される。
れている。超電導線材１は、酸化物超電導体からなる超
電導部２、および前記筒体によってもたらされ、超電導
部２を取囲むように形成されたシース３を備える。筒体
すなわちシース３は、たとえば、銀または銀合金によっ
て構成される。
しかしながら、上述した酸化物超電導線材の製造方法
において、塑性加工して得られた線材を熱処理すると
き、酸化物超電導体またはその原料からなる粉末中から
ガスが発生し、それによって、第２図に示すように、超
電導部２に空隙４が生じ、それによって、シース３がふ
くらむことがあった。超電導線材１において、このよう
なふくらみが生じると、超電導線材１が与える臨界電流
密度Jcが低下する現象が発生していた。すなわち、超電
導線材１の臨界電流密度を上げるためには、このような
超電導部２におけるふくらみの発生を防止しなければな
らない。
において、塑性加工して得られた線材を熱処理すると
き、酸化物超電導体またはその原料からなる粉末中から
ガスが発生し、それによって、第２図に示すように、超
電導部２に空隙４が生じ、それによって、シース３がふ
くらむことがあった。超電導線材１において、このよう
なふくらみが生じると、超電導線材１が与える臨界電流
密度Jcが低下する現象が発生していた。すなわち、超電
導線材１の臨界電流密度を上げるためには、このような
超電導部２におけるふくらみの発生を防止しなければな
らない。
また、上述したような超電導部２におけるふくらみ
は、超電導線材１の長手方向にわたって均一に生じるの
ではなく、長手方向の複数箇所に不均一に分布するのが
通常である。したがって、このようなふくらみは、長手
方向にわたって臨界電流密度Jcのばらつきの少ない超電
導線材を得ることに対して障害となっている。
は、超電導線材１の長手方向にわたって均一に生じるの
ではなく、長手方向の複数箇所に不均一に分布するのが
通常である。したがって、このようなふくらみは、長手
方向にわたって臨界電流密度Jcのばらつきの少ない超電
導線材を得ることに対して障害となっている。
そこで、この発明の目的は、超電導部のふくらみの問
題を解決し、それによって、高い臨界電流密度を与える
ことができる、酸化物超電導線材の製造方法を提供しよ
うとすることである。
題を解決し、それによって、高い臨界電流密度を与える
ことができる、酸化物超電導線材の製造方法を提供しよ
うとすることである。
また、この発明の他の目的は、長手方向にわたって臨
界電流密度のばらつきの少ない酸化物超電導線材の製造
方法を提供しようとすることである。
界電流密度のばらつきの少ない酸化物超電導線材の製造
方法を提供しようとすることである。
［課題を解決するための手段］ この発明の一の局面におけるBi系酸化物超電導線材の
製造方法は、まず、Bi系酸化物超電導体またはその原料
を加熱した後、粉砕して第１の粉末を準備する。第１の
粉末を加熱した後、粉砕して第２の粉末を準備する。第
２の粉末を熱処理する。熱処理された第２の粉末をその
ままの状態で、950℃以下の温度でこの粉末と反応せず
かつこの粉末を還元しない金属または合金製の筒体に充
填する。その粉末が充填された筒体を縮径するように塑
性加工して線材を得る。線材を熱処理する。この線材を
熱処理するステップの後に線材を塑性加工する。塑性加
工された線材を熱処理する（請求項１）。
製造方法は、まず、Bi系酸化物超電導体またはその原料
を加熱した後、粉砕して第１の粉末を準備する。第１の
粉末を加熱した後、粉砕して第２の粉末を準備する。第
２の粉末を熱処理する。熱処理された第２の粉末をその
ままの状態で、950℃以下の温度でこの粉末と反応せず
かつこの粉末を還元しない金属または合金製の筒体に充
填する。その粉末が充填された筒体を縮径するように塑
性加工して線材を得る。線材を熱処理する。この線材を
熱処理するステップの後に線材を塑性加工する。塑性加
工された線材を熱処理する（請求項１）。
上記一の局面におけるBi系酸化物超電導線材の製造方
法では、筒体は銀または銀合金製であることが好ましい
（請求項２）。
法では、筒体は銀または銀合金製であることが好ましい
（請求項２）。
上記一の局面におけるBi系酸化物超電導線材の製造方
法では、第２の粉末を熱処理するステップにおいて適用
される温度は400℃以上850℃以下であることが好ましい
（請求項３）。
法では、第２の粉末を熱処理するステップにおいて適用
される温度は400℃以上850℃以下であることが好ましい
（請求項３）。
この発明の他の局面におけるBi系酸化物超電導線材の
製造方法では、まず、Bi系酸化物超電導体またはその原
料を加熱した後、粉砕して第１の粉末を準備する。第１
の粉末を加熱した後、粉砕して第２の粉末を準備する。
第２の粉末に吸着したガスを除去するように第２の粉末
を熱処理する。熱処理された第２の粉末をそのままの状
態で、950℃以下の温度でこの粉末と反応せずかつこの
粉末を還元しない金属または合金製の筒体に充填する。
その粉末が充填された筒体を縮径するように塑性加工し
て線材を得る。線材を熱処理する。この線材を熱処理す
るステップの後に線材を塑性加工する。塑性加工された
線材を熱処理する（請求項４）。
製造方法では、まず、Bi系酸化物超電導体またはその原
料を加熱した後、粉砕して第１の粉末を準備する。第１
の粉末を加熱した後、粉砕して第２の粉末を準備する。
第２の粉末に吸着したガスを除去するように第２の粉末
を熱処理する。熱処理された第２の粉末をそのままの状
態で、950℃以下の温度でこの粉末と反応せずかつこの
粉末を還元しない金属または合金製の筒体に充填する。
その粉末が充填された筒体を縮径するように塑性加工し
て線材を得る。線材を熱処理する。この線材を熱処理す
るステップの後に線材を塑性加工する。塑性加工された
線材を熱処理する（請求項４）。
上記他の局面におけるBi系酸化物超電導線材の製造方
法では、筒体は銀または銀合金製であることが好ましい
（請求項５）。
法では、筒体は銀または銀合金製であることが好ましい
（請求項５）。
上記他の局面におけるBi系酸化物超電導線材の製造方
法では、第２の粉末を熱処理するステップにおいて適用
される温度は400℃以上850℃以下であることが好ましい
（請求項６）。
法では、第２の粉末を熱処理するステップにおいて適用
される温度は400℃以上850℃以下であることが好ましい
（請求項６）。
［作用］ この発明において、粉末が筒体に充填される前に、こ
の粉末を少なくとも１度加熱することにより、粉末に吸
着した微粒子またはガス、特に充填される前に粉砕する
段階で吸着されるガスを飛ばしてしまうことができる。
それゆえに、このように加熱された粉末を、筒体に充填
すれば、粉末が充填された筒体を塑性加工した後、熱処
理する際に、粉末からのガスの発生を防止でき、したが
って、このようなガス発生による超電導線材のふくれを
防止することができる。
の粉末を少なくとも１度加熱することにより、粉末に吸
着した微粒子またはガス、特に充填される前に粉砕する
段階で吸着されるガスを飛ばしてしまうことができる。
それゆえに、このように加熱された粉末を、筒体に充填
すれば、粉末が充填された筒体を塑性加工した後、熱処
理する際に、粉末からのガスの発生を防止でき、したが
って、このようなガス発生による超電導線材のふくれを
防止することができる。
また、熱処理の後に、再度超電導線材を塑性加工し、
熱処理することにより、超電導線材の臨界電流密度のば
らつきを小さくし、かつ、臨界電流密度を向上させるこ
とができる。
熱処理することにより、超電導線材の臨界電流密度のば
らつきを小さくし、かつ、臨界電流密度を向上させるこ
とができる。
［発明の効果］ このように、この発明によれば、超電導線材のふくら
みを防止できるため、超電導線材の内部にある超電導部
にクラック等が発生することが防止されることができ、
それゆえ、超電導線材における臨界電流密度を低下させ
る要因を除去することができる。したがって、高い臨界
電流密度を与え得る酸化物超電導線材を得ることができ
るとともに、超電導線材の長手方向にわたる臨界電流密
度のばらつきを格段に小さくすることができる。
みを防止できるため、超電導線材の内部にある超電導部
にクラック等が発生することが防止されることができ、
それゆえ、超電導線材における臨界電流密度を低下させ
る要因を除去することができる。したがって、高い臨界
電流密度を与え得る酸化物超電導線材を得ることができ
るとともに、超電導線材の長手方向にわたる臨界電流密
度のばらつきを格段に小さくすることができる。
また、熱処理の後に、再度超電導線材を塑性加工およ
び熱処理することにより、超電導線材の臨界電流密度の
ばらつきをさらに小さくし、かつ、臨界電流密度をさら
に向上させることができる。
び熱処理することにより、超電導線材の臨界電流密度の
ばらつきをさらに小さくし、かつ、臨界電流密度をさら
に向上させることができる。
このような理由から、この発明によって得られた酸化
物超電導線材は、マグネット用コイルや超電導ケーブル
など、長尺の線材を使用する分野において利用すると、
特に効果的である。
物超電導線材は、マグネット用コイルや超電導ケーブル
など、長尺の線材を使用する分野において利用すると、
特に効果的である。
［実施例］ 実施例１ Bi2O3、PbO、SrCO3、CaCO3、CuO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。
Ca:Cu＝1.8:0.4:2:2.2:3の組成比の粉末を準備した。
この粉末を、800℃で８時間熱処理し、次いで、熱処
理して得られたものを、粉末状にするため、自動乳鉢を
用いて、２時間粉砕した。その後、粉砕して得られたも
のを、860℃で８時間熱処理し、次いで、再び上記と同
様に、熱処理されたものを粉末状に粉砕した。この粉末
を半分に分け、それぞれについて以下に述べるような処
理を行なった。
理して得られたものを、粉末状にするため、自動乳鉢を
用いて、２時間粉砕した。その後、粉砕して得られたも
のを、860℃で８時間熱処理し、次いで、再び上記と同
様に、熱処理されたものを粉末状に粉砕した。この粉末
を半分に分け、それぞれについて以下に述べるような処
理を行なった。
半分にされた粉末の一方は、そのまま、外径6mm、内
径4mmの銀パイプに充填され、次いで、伸線および圧延
の各加工を行ない、厚さ0.2mmのテープ状線材を作製し
た（線材１）。
径4mmの銀パイプに充填され、次いで、伸線および圧延
の各加工を行ない、厚さ0.2mmのテープ状線材を作製し
た（線材１）。
一方、粉末の残りの半分は、再び、800℃で15分間加
熱され、その後、上記と同様の銀パイプに充填し、同様
の手法を用いて、線材化した（線材２）。
熱され、その後、上記と同様の銀パイプに充填し、同様
の手法を用いて、線材化した（線材２）。
このようにして得られた線材１および２を、それぞ
れ、845℃で50時間、大気中において熱処理したとこ
ろ、線材１は、第２図に示すようにふくらんだが、線材
２は、第１図に示すように、全くふくらまなかった。ま
た、ふくらんだ線材１では、電流がほとんど流れなかっ
たが、線材２では、液体窒素（77.3K）中において、125
00A/cm2の臨界電流密度が得られた。また、線材１およ
び２の各々に対して、5mの長さ範囲での長手方向に関す
る臨界電流密度の分布状態が、以下の第１表に示されて
いる。この第１表からわかるように、線材２では、臨界
電流密度のばらつきが約20％以内に収まっている。
れ、845℃で50時間、大気中において熱処理したとこ
ろ、線材１は、第２図に示すようにふくらんだが、線材
２は、第１図に示すように、全くふくらまなかった。ま
た、ふくらんだ線材１では、電流がほとんど流れなかっ
たが、線材２では、液体窒素（77.3K）中において、125
00A/cm2の臨界電流密度が得られた。また、線材１およ
び２の各々に対して、5mの長さ範囲での長手方向に関す
る臨界電流密度の分布状態が、以下の第１表に示されて
いる。この第１表からわかるように、線材２では、臨界
電流密度のばらつきが約20％以内に収まっている。
実施例２ 上記実施例１において得られた線材１および２のそれ
ぞれについて、さらに、厚さ0.15mmになるまで圧延し、
次いで、840℃で熱処理したところ、以下の第２表に示
すような臨界電流密度の分布状態が得られた。この第２
表からわかるように、線材２の方が、臨界電流密度のば
らつきに関して、良好な結果を示している。
ぞれについて、さらに、厚さ0.15mmになるまで圧延し、
次いで、840℃で熱処理したところ、以下の第２表に示
すような臨界電流密度の分布状態が得られた。この第２
表からわかるように、線材２の方が、臨界電流密度のば
らつきに関して、良好な結果を示している。
第１図は、この発明によって得ようとする酸化物超電導
線材１の一部を示す斜視図である。第２図は、不所望に
もふくらみが生じた酸化物超電導線材１の一部を示す斜
視図である。 図において、１は超電導線材、２は超電導部、３はシー
ス、４は空隙である。
線材１の一部を示す斜視図である。第２図は、不所望に
もふくらみが生じた酸化物超電導線材１の一部を示す斜
視図である。 図において、１は超電導線材、２は超電導部、３はシー
ス、４は空隙である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−250215（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−152007（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−270342（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−232210（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−304519（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−279525（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01B 12/00 - 12/16 H01B 13/00 565
Claims (6)
- 【請求項１】Bi系酸化物超電導体またはその原料を加熱
した後、粉砕して第１の粉末を準備するステップと、 前記第１の粉末を加熱した後、粉砕して第２の粉末を準
備するステップと、 前記第２の粉末を熱処理するステップと、 前記熱処理された前記第２の粉末をそのままの状態で、
950℃以下の温度でこの粉末と反応せずかつこの粉末を
還元しない金属または合金製の筒体に充填するステップ
と、 前記粉末が充填された前記筒体を縮径するように塑性加
工して線材を得るステップと、 前記線材を熱処理するステップと、 前記線材を熱処理するステップの後に前記線材を塑性加
工するステップと、 前記塑性加工された線材を熱処理するステップとを備え
た、Bi系酸化物超電導線材の製造方法。 - 【請求項２】前記筒体は銀または銀合金製である、請求
項１に記載のBi系酸化物超電導線材の製造方法。 - 【請求項３】前記第２の粉末を熱処理するステップにお
いて適用される温度は400℃以上850℃以下である、請求
項１または２に記載のBi系酸化物超電導線材の製造方
法。 - 【請求項４】Bi系酸化物超電導体またはその原料を加熱
した後、粉砕して第１の粉末を準備するステップと、 前記第１の粉末を加熱した後、粉砕して第２の粉末を準
備するステップと、 前記第２の粉末に吸着したガスを除去するように前記第
２の粉末を熱処理するステップと、 前記熱処理された前記第２の粉末をそのままの状態で、
950℃以下の温度でこの粉末と反応せずかつこの粉末を
還元しない金属または合金製の筒体に充填するステップ
と、 前記粉末が充填された前記筒体を縮径するように塑性加
工して線材を得るステップと、 前記線材を熱処理するステップと、 前記線材を熱処理するステップの後に前記線材を塑性加
工するステップと、 前記塑性加工された線材を熱処理するステップとを備え
た、Bi系酸化物超電導線材の製造方法。 - 【請求項５】前記筒体は銀または銀合金製である、請求
項４に記載のBi系酸化物超電導線材の製造方法。 - 【請求項６】前記第２の粉末を熱処理するステップにお
いて適用される温度は400℃以上850℃以下である、請求
項４または５に記載のBi系酸化物超電導線材の製造方
法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1318251A JP2997808B2 (ja) | 1989-12-07 | 1989-12-07 | 酸化物超電導線材の製造方法 |
| CA002031692A CA2031692C (en) | 1989-12-07 | 1990-12-06 | Method of manufacturing oxide superconducting wire |
| AU67804/90A AU653321B2 (en) | 1989-12-07 | 1990-12-06 | Method of manufacturing oxide superconducting wire |
| DE69013860T DE69013860T2 (de) | 1989-12-07 | 1990-12-07 | Verfahren zum Herstellen eines Drahtes aus supraleitendem Oxid. |
| EP90123585A EP0431643B1 (en) | 1989-12-07 | 1990-12-07 | Method of manufacturing oxide superconducting wire |
| US07/960,307 US5288699A (en) | 1989-12-07 | 1992-10-13 | Method of manufacturing oxide superconducting wire |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1318251A JP2997808B2 (ja) | 1989-12-07 | 1989-12-07 | 酸化物超電導線材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03179619A JPH03179619A (ja) | 1991-08-05 |
| JP2997808B2 true JP2997808B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=18097124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1318251A Expired - Lifetime JP2997808B2 (ja) | 1989-12-07 | 1989-12-07 | 酸化物超電導線材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2997808B2 (ja) |
-
1989
- 1989-12-07 JP JP1318251A patent/JP2997808B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03179619A (ja) | 1991-08-05 |
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