JP3073798B2 - 超電導線材の製造方法 - Google Patents
超電導線材の製造方法Info
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Description
化物超電導線材の製造方法に関する。
て、次に示す方法が広く用いられてきた。まず、Y系超
電導体原料酸化物の混合粉末または超電導体の粉末を銀
あるいは金等の延性の高い金属の中空板またはパイプに
充填し、次いで板については圧延により、またパイプに
ついてはダイスを使った引き抜きによって前記金属の板
またパイプごと引き伸ばして細い線材にし、その後炉内
でアニール処理を施すことによって中空板内部またはパ
イプ内部の粉末の粒子相互を焼結させて、超電導線材と
する方法である。
23相の結晶生成温度が 950〜1000℃とパイプ等を形成し
ている金属の溶融温度に近いため、結晶生成時に該金属
が溶け出してしまい、線材の形状維持が極めて困難であ
るという問題点があった。線材の形状を維持するため
に、シース材の銀にPtやNi等を添加してその融点を
1100℃付近に上昇させるといった方法もあるが、酸化物
超電導体はPtやNi等と反応し、特性が劣化してしま
うためこの方法は好ましくない。また、中空の板やパイ
プ等の内部でY系酸化物超電導粉を焼結させると、結晶
粒界の多い多結晶体になるため、臨界電流密度(Jc)
は2000〜5000A/cm2 程度であった。Y系酸化物超電導粉
末を円柱状に成型し、仮焼したものをパイプ等に詰める
ことにより、線材内の密度を向上させ、Jcの向上を図
ることもできるが、Jcの特性向上に対しては効果が得
られていない。
電導体組成物の溶融体を所定の成形型に入れて急冷する
ことにより、ガラス化した線状体を形成し、この線状体
を炉内でアニール処理することによって結晶化を図り、
超電導線材とするという方法があるが、この方法による
と線材の長さが使用する成形型の長さによって決まるた
め、最終的に得られる線材の長さを長くすることが困難
であるという問題点があった。また、超電導体原料酸化
物の粉末あるいは超電導体の粉末を水中に分散させた水
性懸濁液をポリビニルアルコール水溶液中に加えて紡糸
ドープとし、この紡糸ドープをNaOHとNa2 SO4
との混合水溶液からなる沈澱浴中に押し出して、繊維状
の素材を得た後、この繊維状の素材を水洗乾燥させ、そ
の後に適当な熱処理を炉内で行うことによって、超電導
体の繊維とするという方法もあるが、この方法による
と、原理的には長尺の超電導線材を得ることができる
が、ポリビニルアルコール等の有機材料で成形している
ために、水洗乾燥処理を経てもカーボンの残留をなくす
ことが困難で、残留したカーボンが後の熱処理時に超電
導体の酸化物原料と反応することなどから、この方法に
よって得た超電導線材は、電流密度が小さくなったり、
あるいは電流密度にばらつきが発生するという問題点が
あった。
技術の問題点を解決し、結晶粒界が少なく高臨界電流密
度を有する超電導線材の製造方法を提供することを目的
とする。
達成するために鋭意研究した結果、Yb系酸化物超電導
体原料粉末を銀製のパイプ中に詰め、該パイプに伸線処
理を施した後溶融法または部分溶融法によって1000℃以
下の温度で熱処理することにより、結晶粒界の少ない 1
23相結晶を有する超電導線材が得られることを見い出
し、本発明に到達した。
充填した金属パイプに伸線処理を施して金属シース線を
作製し、該金属シース線を熱処理することにより 123相
結晶組織を生成させる酸化物超電導線材の製造方法であ
って、上記酸化物超電導材料としてYb1-x Cax Ba
2 Cu3 O7-z (x≧0)の微結晶粉末、またはYb2
O3 、CaO、BaOおよびCuOの所定比率混合粉も
しくは焼結体、またはYb2 O3 、CaOおよびBax
Cuy Oz (x、y、z≧0)の所定比率混合粉もしく
は焼結体、またはYb2 Ba1 CuO5 およびBax C
uy Oz の所定比率混合粉もしくは焼結体を用い、1000
℃以下の熱処理によって 123相結晶組織を生成させるこ
とを特徴とする超電導線材の製造方法を提供するもので
ある。
として次にあげる2通りの材料を用いることができる。
一つは、Yb1-x Cax Ba2 Cu3 O7-z (x≧0)
の微結晶粉末と酸化銀(Ag2 OまたはAg2 O2 )と
の所定比率混合粉、またはYb2 O3 、CaO、Ba
O、CuOおよび酸化銀の所定比率混合粉もしくは焼結
体、またはYb2 O3 、CaO、Bax Cuy O
z (x、y、z≧0)および酸化銀の所定比率混合粉も
しくは焼結体、またはYb2Ba1 CuO5 、Bax C
uy Oz および酸化銀の所定比率混合粉もしくは焼結
体。もう一つは、Yb1-x Cax Ba2 Cu3 O
7-z (x≧0)の微結晶粉末とPtとの所定比率混合
粉、またはYb2 O3 、CaO、BaO、CuOおよび
Ptの所定比率混合粉もしくは焼結体、またはYb2 O
3 、CaO、Bax Cuy Oz (x、y、z≧0)およ
びPtの所定比率混合粉もしくは焼結体、またはYb2
Ba1 CuO5 、Bax Cuy Oz およびPtの所定比
率混合粉もしくは焼結体を円筒状に成型した後焼成した
もの。
ース線の熱処理を行っており、まずシース線におけるY
b系酸化物超電導材料を高密度化するためにシース線を
1000℃程度に加熱して該材料を溶融状態にし、これを 9
30〜 950℃に冷却した後、 0.5〜 1.0℃/hで 850〜 8
70℃まで冷却して結晶化させている。Yb系 123相の結
晶生成温度は、Y系 123相の結晶生成温度よりも50℃程
度低い 900〜 930℃程度であるため、熱処理時において
もシース線の形状は良好に維持される。また、シース材
である銀等に、PtやNi等を数10wt%添加してその融
点を1100℃程度に上昇させる必要がなくなるため、Pt
やNi等の合金成分と超電導材料とが反応し、酸素が抜
けてシース線の形状が劣化したり、シース線の超電導特
性が劣化することが防止される。さらに、本発明では、
溶融法または部分溶融法によって部分溶融状態から結晶
を成長させているため、結晶粒界の少ない 123相の単結
晶が生成し、Jcの高い線材を得ることができる。
る。しかし、本発明の範囲は以下の実施例により制限さ
れるものではない。
例を以下に示す。
平均粒径1μm以下の各粉末をYb:Ba:Cu=1:
2:3に乾式混合し、これにAg2 O2 を10wt%添加し
たものを内径10φ、外径14φ、長さ7cmの銀製(Ag−
Pt10wt%)のパイプに詰め込み、このパイプを伸線機
で伸線して外径 100μmの銀シース線を作製した。次い
で、作製した銀シース線の1mを外径50φ、高さ10cmの
アルミナ製の円筒に巻き付け、これを1000℃まで急速昇
温し、10分後に 960℃まで20℃/minで冷却し、さらに 8
70℃まで1℃/hで徐冷した後室温まで炉冷して酸化物
超電導線材を得た。このようにして製造した線材のJc
を測定したところ、 20000A/cm2 であった。
の一例を以下に示す。
CaOの各粉末をYb:Ca= 0.8:0.2 に乾式混合し
て混合粉を作製した。一方、BaCO3 およびCuOの
平均粒径1μm以下の各粉末をBa:Cu=3:5に混
合し、この混合粉を 850℃で10h、 880℃で20hそれぞ
れ焼成し、これを粉砕して粉状にした。次いで、この混
合粉と、上記作製したBaCO3 およびCuOの混合粉
とを、Yb0.96Ca0.24Ba 2.1Cu 3.1Ox (x≧
0)の組成となるように混合し、得られた混合粉末にA
g2 O2 を5wt%添加したものを、2t/cm2 のプレス圧
で直径10φ、長さ5cmにプレス成型した。この成型体
を、 850℃で10h仮焼した後、内径10φ、外径14φ、長
さ7cmの銀製(Ag−Pt10wt%)のパイプに詰め込
み、このパイプを伸線機で伸線して外径 100μmの銀シ
ース線を作製した。
φ、高さ10cmのアルミナ製の円筒に巻き付け、これを10
00℃まで急速昇温し、10分後に 960℃まで20℃/minで冷
却し、さらに 870℃まで1℃/hで徐冷した後室温まで
炉冷して酸化物超電導線材を得た。このようにして製造
した線材のJcを測定したところ、 25000A/cm2 であっ
た。
らに別の一例を以下に示す。
uOの平均粒径1μm以下の各粉末をYb:Ca:B
a:Cu= 1.2: 0.2: 2.2: 3.2に乾式混合し、ペレ
ット成型した後1100℃で1時間焼成した。焼成後、これ
を粉砕して粉状にし、この粉を3t/cm2 のプレス圧で直
径10φ、長さ5cmの円柱状にプレス成型した。この成型
体を、内径10φ、外径14φ、長さ7cmの銀製(Ag−P
t10wt%)のパイプに詰め込み、このパイプを伸線機で
伸線して外径 100μmの銀シース線を作製した。
φ、高さ10cmのアルミナ製の円筒に巻き付け、これを10
00℃まで急速昇温し、10分後に 960℃まで20℃/minで冷
却し、さらに 870℃まで1℃/hで徐冷した後室温まで
炉冷して酸化物超電導線材を得た。このようにして製造
した線材のJcを測定したところ、 20000A/cm2 であっ
た。
金属シース線材として銀を主成分とするものを用いた
が、銀以外にも金等を主成分とする他の金属シース材も
用いることができる。
来の酸化物超電導線材の製造方法の一例を以下に示す。
平均粒径1μm以下の各粉末をY:Ba:Cu= 1.4:
2.2: 3.2に乾式混合し、これを 850℃で10h仮焼した
後、950℃で10h焼成し、Y系 123相の粉を作成した。
次いで、この粉を3t/cm2 のプレス圧で直径10φ、長さ
5cmの円柱状にプレス成型し、内径10φ、外径14φ、長
さ7cmの銀製(Ag−Pt10wt%)のパイプに詰め込
み、このパイプを伸線機で伸線して外径 100μmの銀シ
ース線を作製した。
φ、高さ10cmのアルミナ製の円筒に巻き付け、これを 9
50℃で10時間焼成して酸化物超電導線材を得た。このよ
うにして製造した線材のJcを測定したところ、2600A/
cm2 であった。
を、PtやNi等を添加して1100℃近くまで上げる必要
がなくなったため、合金成分による超電導特性の劣化を
防止できるようになった。また、本発明によると、部分
溶融状態から 123相結晶を成長させているため、シース
線における結晶粒界が減少し、従来法で製造された超電
導線材と比較してJcが著しく向上した。さらに、本発
明ではYb系酸化物超電導材料を用いているため、線材
の形状を良好に維持することができるようになった。
Claims (3)
- 【請求項1】 酸化物超電導材料を充填した金属パイプ
に伸線処理を施して金属シース線を作製し、該金属シー
ス線を熱処理することにより 123相結晶組織を生成させ
る酸化物超電導線材の製造方法であって、上記酸化物超
電導材料としてYb1-x Cax Ba2 Cu3 O7-z (x
≧0)の微結晶粉末、またはYb2 O3 、CaO、Ba
OおよびCuOの所定比率混合粉もしくは焼結体、また
はYb2 O3 、CaOおよびBax CuyOz (x、
y、z≧0)の所定比率混合粉もしくは焼結体、または
Yb2 Ba1 CuO5 およびBax Cuy Oz の所定比
率混合粉もしくは焼結体を用い、1000℃以下の熱処理に
よって 123相結晶組織を生成させることを特徴とする超
電導線材の製造方法。 - 【請求項2】 前記酸化物超電導材料として、Yb1-x
CaxBa2 Cu3 O7-z (x≧0)の微結晶粉末と酸
化銀との所定比率混合粉、またはYb2 O3 、CaO、
BaO、CuOおよび酸化銀の所定比率混合粉もしくは
焼結体、またはYb2 O3 、CaO、Bax Cuy Oz
(x、y、z≧0)および酸化銀の所定比率混合粉もし
くは焼結体、またはYb2 Ba1 CuO5 、Bax Cu
y Oz および酸化銀の所定比率混合粉もしくは焼結体を
用いる請求項1記載の超電導線材の製造方法。 - 【請求項3】 前記酸化物超電導材料として、Yb1-x
CaxBa2 Cu3 O7-z (x≧0)の微結晶粉末とP
tとの所定比率混合粉、またはYb2 O3 、CaO、B
aO、CuOおよびPtの所定比率混合粉もしくは焼結
体、またはYb2 O3 、CaO、Bax Cuy O
z (x、y、z≧0)およびPtの所定比率混合粉もし
くは焼結体、またはYb2 Ba1 CuO5 、Bax Cu
y Oz およびPtの所定比率混合粉もしくは焼結体を円
筒状に成型した後焼成したものを用いる請求項1記載の
超電導線材の製造方法。
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JP03191043A JP3073798B2 (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | 超電導線材の製造方法 |
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JPH0512941A JPH0512941A (ja) | 1993-01-22 |
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JP4541985B2 (ja) * | 2004-10-29 | 2010-09-08 | 株式会社デンソー | 多結晶体の製造方法 |
-
1991
- 1991-07-05 JP JP03191043A patent/JP3073798B2/ja not_active Expired - Fee Related
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