JP3074753B2 - ビスマス系酸化物超電導体の製造方法 - Google Patents
ビスマス系酸化物超電導体の製造方法Info
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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Description
【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、特に、臨界電流密度
の磁場特性が向上される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。
電導体の製造方法に関するもので、特に、臨界電流密度
の磁場特性が向上される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。
【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、セラミック系のもの、すなわち酸化物超電導
材料が注目されている。
料として、セラミック系のもの、すなわち酸化物超電導
材料が注目されている。
【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。
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。
【0004】ビスマス系酸化物超電導体には、臨界温度
が110K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。また、特に110K相
を生成しようとするとき、必然的に非超電導相が一部に
おいて現れることも知られている。
が110K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。また、特に110K相
を生成しようとするとき、必然的に非超電導相が一部に
おいて現れることも知られている。
【0005】また、ビスマス系酸化物超電導体におい
て、110K相は、Bi−Sr−Ca−CuまたはBi
の一部をPbで置換した(Bi,Pb)−Sr−Ca−
Cuの組成における2223組成を有しており、他方、
80K相は、同組成における2212組成を有している
ことが知られている。
て、110K相は、Bi−Sr−Ca−CuまたはBi
の一部をPbで置換した(Bi,Pb)−Sr−Ca−
Cuの組成における2223組成を有しており、他方、
80K相は、同組成における2212組成を有している
ことが知られている。
【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、有利に
適用される。
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、有利に
適用される。
【0007】上述の場合、高い加工度の塑性加工を行な
うとともに、塑性加工と熱処理とを複数回繰り返すこと
により、酸化物超電導体の臨界電流密度が高められるこ
ともわかっている。
うとともに、塑性加工と熱処理とを複数回繰り返すこと
により、酸化物超電導体の臨界電流密度が高められるこ
ともわかっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】安価な液体窒素(7
7.3K)を冷却媒体として、ビスマス系酸化物超電導
体を安定的に使用するには、110K相である2223
相をできるだけ多く生成させることが望ましい。
7.3K)を冷却媒体として、ビスマス系酸化物超電導
体を安定的に使用するには、110K相である2223
相をできるだけ多く生成させることが望ましい。
【0009】また、超電導体を、たとえば超電導線材と
して実際に使用する場合には、高い臨界電流密度だけで
なく、高い臨界電流を与え得ることが必要である。たと
えば、高い臨界電流を得るだけなら、超電導体の厚みを
大きくすればよい。しかしながら、この場合、前述した
塑性加工における加工度をそれほど高くできず、塑性加
工による臨界電流密度向上の効果をそれほど期待できな
いため、臨界電流密度が低いという欠点がある。臨界電
流密度が低いと、たとえ低い外部磁場であっても、臨界
電流密度が低下し、磁場下において高い臨界電流が得ら
れない。
して実際に使用する場合には、高い臨界電流密度だけで
なく、高い臨界電流を与え得ることが必要である。たと
えば、高い臨界電流を得るだけなら、超電導体の厚みを
大きくすればよい。しかしながら、この場合、前述した
塑性加工における加工度をそれほど高くできず、塑性加
工による臨界電流密度向上の効果をそれほど期待できな
いため、臨界電流密度が低いという欠点がある。臨界電
流密度が低いと、たとえ低い外部磁場であっても、臨界
電流密度が低下し、磁場下において高い臨界電流が得ら
れない。
【0010】また、ビスマス系酸化物超電導体のような
酸化物超電導体は、一般的に、磁場が印加された場合、
臨界電流密度が大きく低下するという欠点がある。
酸化物超電導体は、一般的に、磁場が印加された場合、
臨界電流密度が大きく低下するという欠点がある。
【0011】それゆえに、この発明の目的は、110K
相である2223相の生成を助長できるとともに、臨界
電流密度および臨界電流のいずれにおいても優れた、ビ
スマス系酸化物超電導体の製造方法を提供しようとする
ことである。
相である2223相の生成を助長できるとともに、臨界
電流密度および臨界電流のいずれにおいても優れた、ビ
スマス系酸化物超電導体の製造方法を提供しようとする
ことである。
【0012】この発明の他の目的は、磁場下での臨界電
流密度を向上させることができるビスマス系酸化物超電
導体の製造方法を提供しようとすることである。
流密度を向上させることができるビスマス系酸化物超電
導体の製造方法を提供しようとすることである。
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明は、Bi−Sr
−Ca−Cuまたは(Bi,Pb)−Sr−Ca−Cu
の組成における2223組成を有する2223相を、金
属シース中において生成させる、ビスマス系酸化物超電
導体の製造方法に向けられるものであって、上述した技
術的課題を解決するため、次のようなステップを備えて
いることを特徴としている。すなわち、この発明にかか
る製造方法は、前記組成における2212組成を有する
2212相を主体としながら部分的に2223相が生成
された超電導相および非超電導相が混合された原料を準
備するステップと、前記原料を粉砕するステップと、粉
砕された前記原料を金属シース中に充填するステップ
と、前記原料が充填された前記金属シースに対して、塑
性加工および熱処理を施すステップと、を備えているこ
とを特徴としている。
−Ca−Cuまたは(Bi,Pb)−Sr−Ca−Cu
の組成における2223組成を有する2223相を、金
属シース中において生成させる、ビスマス系酸化物超電
導体の製造方法に向けられるものであって、上述した技
術的課題を解決するため、次のようなステップを備えて
いることを特徴としている。すなわち、この発明にかか
る製造方法は、前記組成における2212組成を有する
2212相を主体としながら部分的に2223相が生成
された超電導相および非超電導相が混合された原料を準
備するステップと、前記原料を粉砕するステップと、粉
砕された前記原料を金属シース中に充填するステップ
と、前記原料が充填された前記金属シースに対して、塑
性加工および熱処理を施すステップと、を備えているこ
とを特徴としている。
【0014】
【作用】非超電導相が超電導相である2223相の間に
沿って非常に細かく分散されていると、このように分散
された非超電導相が、ビスマス系酸化物超電導体におけ
る臨界電流密度の磁場特性を著しく向上させることが見
出された。この発明は、このような知見に基づき、上述
のような構造のビスマス系酸化物超電導体を製造するた
めの方法を提供しようとするものである。
沿って非常に細かく分散されていると、このように分散
された非超電導相が、ビスマス系酸化物超電導体におけ
る臨界電流密度の磁場特性を著しく向上させることが見
出された。この発明は、このような知見に基づき、上述
のような構造のビスマス系酸化物超電導体を製造するた
めの方法を提供しようとするものである。
【0015】この発明において、2212相を主体とす
る超電導相および非超電導相が混合された原料を、金属
シースに充填する前に、原料中に2223相を部分的に
生成させ、しかる後、これを粉砕することは、金属シー
ス中において、2223相を生成させようとする目的
と、その中にピンニングサイトとして働く微細な相を分
散させる目的とを、同時に達成するものである。すなわ
ち、部分的に生成した2223相は、金属シース中にお
いて2223相を成長させる触媒として働くものと考え
られる。さらに、そのような触媒が生じた段階で、細か
く粉砕することにより、超電導相のうち主となる相であ
る2212相と触媒として働く2223相と非超電導相
とが、ともに微細化される。このようにして得られた粉
末を、金属シースに充填し、その状態で、塑性加工およ
び熱処理を行なうことにより、金属シース中で一様に2
223相を成長させることができると同時に、非超電導
相を微細に分散させることができる。このように、相変
態と粒成長とを同時に実施することにより、2223相
を数十ミクロンの結晶にまで成長させることができる。
る超電導相および非超電導相が混合された原料を、金属
シースに充填する前に、原料中に2223相を部分的に
生成させ、しかる後、これを粉砕することは、金属シー
ス中において、2223相を生成させようとする目的
と、その中にピンニングサイトとして働く微細な相を分
散させる目的とを、同時に達成するものである。すなわ
ち、部分的に生成した2223相は、金属シース中にお
いて2223相を成長させる触媒として働くものと考え
られる。さらに、そのような触媒が生じた段階で、細か
く粉砕することにより、超電導相のうち主となる相であ
る2212相と触媒として働く2223相と非超電導相
とが、ともに微細化される。このようにして得られた粉
末を、金属シースに充填し、その状態で、塑性加工およ
び熱処理を行なうことにより、金属シース中で一様に2
223相を成長させることができると同時に、非超電導
相を微細に分散させることができる。このように、相変
態と粒成長とを同時に実施することにより、2223相
を数十ミクロンの結晶にまで成長させることができる。
【0016】
【発明の効果】このように、この発明によれば、222
3相がa−b面を長手方向に配向させながら、非超電導
相が2223相の中に微細に分散したビスマス系酸化物
超電導体を能率的に製造することができる。したがっ
て、製造されたビスマス系酸化物超電導体は、上述のよ
うに、分散された非超電導相のために、その臨界電流密
度の磁場特性が著しく向上される。それゆえに、このよ
うなビスマス系酸化物超電導体をケーブルやマグネット
に問題なく応用することが可能になる。
3相がa−b面を長手方向に配向させながら、非超電導
相が2223相の中に微細に分散したビスマス系酸化物
超電導体を能率的に製造することができる。したがっ
て、製造されたビスマス系酸化物超電導体は、上述のよ
うに、分散された非超電導相のために、その臨界電流密
度の磁場特性が著しく向上される。それゆえに、このよ
うなビスマス系酸化物超電導体をケーブルやマグネット
に問題なく応用することが可能になる。
【0017】また、この発明によれば、熱処理におい
て、110K相である2223相の生成が促進されるの
で、高い臨界電流および臨界電流密度を示すビスマス系
酸化物超電導体を得ることができる。
て、110K相である2223相の生成が促進されるの
で、高い臨界電流および臨界電流密度を示すビスマス系
酸化物超電導体を得ることができる。
【0018】この発明において、超電導相が、2212
相:2223相=75〜90:10〜25の比率で22
12相および2223相を含むものを、原料として用い
ることが、特に好ましい。
相:2223相=75〜90:10〜25の比率で22
12相および2223相を含むものを、原料として用い
ることが、特に好ましい。
【0019】この発明において、金属シース中に充填す
る前の原料に対して、脱ガス処理すれば、熱処理中にお
けるガスの膨張による金属シースの膨らみがなく、それ
によって、金属シース中の超電導体にクラック等が発生
することを防止できる。したがって、長尺にわたってほ
ぼ均一な超電導特性を有する超電導体を得ることができ
る。
る前の原料に対して、脱ガス処理すれば、熱処理中にお
けるガスの膨張による金属シースの膨らみがなく、それ
によって、金属シース中の超電導体にクラック等が発生
することを防止できる。したがって、長尺にわたってほ
ぼ均一な超電導特性を有する超電導体を得ることができ
る。
【0020】上述の脱ガス処理は、減圧雰囲気下におい
て、また、高温短時間の熱処理によって実施されるのが
好ましい。
て、また、高温短時間の熱処理によって実施されるのが
好ましい。
【0021】また、熱処理は、塑性加工の後に実施され
るのが、得られたビスマス系酸化物超電導体の好ましい
結晶構造を維持できる点で好ましい。
るのが、得られたビスマス系酸化物超電導体の好ましい
結晶構造を維持できる点で好ましい。
【0022】また、塑性加工および熱処理を施すステッ
プは、複数回繰り返されるのが、臨界電流密度の向上に
効果的である。
プは、複数回繰り返されるのが、臨界電流密度の向上に
効果的である。
【0023】また、熱処理は、気流中で実施されるのが
好ましい。
好ましい。
【0024】また、金属シースに充填される原料の粉末
は、最大粒径が2.0μm以下であり、平均粒径が1.
0μm以下であることが、得られた酸化物超電導体にお
いて、非超電導相をより微細に分散させることを可能に
する。
は、最大粒径が2.0μm以下であり、平均粒径が1.
0μm以下であることが、得られた酸化物超電導体にお
いて、非超電導相をより微細に分散させることを可能に
する。
【0025】また、金属シースは、ビスマス系酸化物超
電導体と反応せず、かつ低抵抗の金属または合金から構
成されることが好ましい。
電導体と反応せず、かつ低抵抗の金属または合金から構
成されることが好ましい。
【0026】
【実施例】この発明にかかるビスマス系酸化物超電導体
の製造方法を実施するにあたって、まず、Bi−Sr−
Ca−Cuまたは(Bi,Pb)−Sr−Ca−Cuの
組成における2212組成を有する2212相を主体と
する超電導相および非超電導相が混合された原料が用意
される。この原料中の超電導相には、10%〜25%の
2223相が部分的に生成されている。
の製造方法を実施するにあたって、まず、Bi−Sr−
Ca−Cuまたは(Bi,Pb)−Sr−Ca−Cuの
組成における2212組成を有する2212相を主体と
する超電導相および非超電導相が混合された原料が用意
される。この原料中の超電導相には、10%〜25%の
2223相が部分的に生成されている。
【0027】次に、上述のような原料が粉砕される。こ
の粉砕により、好ましくは、サブミクロンの粒度とされ
る。粉砕には、湿式ボールミル、乾式ボールミル、アト
ライターなどが用いられる。
の粉砕により、好ましくは、サブミクロンの粒度とされ
る。粉砕には、湿式ボールミル、乾式ボールミル、アト
ライターなどが用いられる。
【0028】なお、非超電導相としては、Sr−Ca−
Cu−O、(Ca,Sr)−Pb−O、Ca−Cu−O
のような組成を有するものがある。これらのものは、い
ずれも、2223相が生成されるとき、同時に(すなわ
ち、in-situ に)生成され、それ自身で分散状態となり
得る。
Cu−O、(Ca,Sr)−Pb−O、Ca−Cu−O
のような組成を有するものがある。これらのものは、い
ずれも、2223相が生成されるとき、同時に(すなわ
ち、in-situ に)生成され、それ自身で分散状態となり
得る。
【0029】次いで、粉砕された原料粉末は、金属シー
スに充填される前に、脱ガス処理される。脱ガス処理
は、高温短時間の熱処理、好ましくは、減圧雰囲気下の
熱処理によって実施される。たとえば、600〜850
℃で10分から1時間程度の熱処理が適当である。
スに充填される前に、脱ガス処理される。脱ガス処理
は、高温短時間の熱処理、好ましくは、減圧雰囲気下の
熱処理によって実施される。たとえば、600〜850
℃で10分から1時間程度の熱処理が適当である。
【0030】次いで、脱ガス処理された原料粉末は、金
属シース中に充填される。金属シースは、超電導材料と
反応せず、かつ加工性が良好である、という条件を満足
する材料であれば、どのような材料から構成されてもよ
い。たとえば、銀、銀合金、金、または金合金からなる
シースが用いられる。また、超電導材料と接触する面の
みがこれら金属のいずれかからなる層で被覆された金属
シースを用いてもよい。また、金属シースは、超電導体
の使用条件で安定化材として機能するものが望ましい。
属シース中に充填される。金属シースは、超電導材料と
反応せず、かつ加工性が良好である、という条件を満足
する材料であれば、どのような材料から構成されてもよ
い。たとえば、銀、銀合金、金、または金合金からなる
シースが用いられる。また、超電導材料と接触する面の
みがこれら金属のいずれかからなる層で被覆された金属
シースを用いてもよい。また、金属シースは、超電導体
の使用条件で安定化材として機能するものが望ましい。
【0031】上述のように原料が充填された金属シース
に対しては、塑性加工および熱処理が施される。上述し
た熱処理における温度は、熱処理雰囲気により、最適な
温度が選択されるので、一義的に定めることはできな
い。たとえば、熱処理雰囲気の酸素分圧を低くする場合
には、広い温度範囲で2223相が生成され得るので、
温度コントロールがたやすくなる。熱処理雰囲気は、通
常の大気であってよいが、好ましくは、通常の大気と同
じ成分からなる気流中で熱処理が実施される。特に、熱
処理雰囲気において、水分の含有率を低下させることが
好ましい。
に対しては、塑性加工および熱処理が施される。上述し
た熱処理における温度は、熱処理雰囲気により、最適な
温度が選択されるので、一義的に定めることはできな
い。たとえば、熱処理雰囲気の酸素分圧を低くする場合
には、広い温度範囲で2223相が生成され得るので、
温度コントロールがたやすくなる。熱処理雰囲気は、通
常の大気であってよいが、好ましくは、通常の大気と同
じ成分からなる気流中で熱処理が実施される。特に、熱
処理雰囲気において、水分の含有率を低下させることが
好ましい。
【0032】また、塑性加工には、たとえば、伸線加
工、圧延加工などがある。臨界電流密度を向上させるた
めには、伸線加工においては、その加工度が80%以上
であることが望ましく、圧延加工においても、その加工
度が80%以上であることが望ましい。このような塑性
加工および熱処理を施すステップは、複数回繰返される
ことが、臨界電流密度の一層の向上に効果的である。た
とえば、圧延加工が複数回実施される場合、1パスの加
工度が40%以上であることが望ましい。熱処理が実施
された後、再度、圧延加工または伸線加工が行なわれる
場合、このような加工における加工度は10%ないし3
0%程度で十分である。圧延加工は、たとえば、ロール
またはプレスを用いて実施される。
工、圧延加工などがある。臨界電流密度を向上させるた
めには、伸線加工においては、その加工度が80%以上
であることが望ましく、圧延加工においても、その加工
度が80%以上であることが望ましい。このような塑性
加工および熱処理を施すステップは、複数回繰返される
ことが、臨界電流密度の一層の向上に効果的である。た
とえば、圧延加工が複数回実施される場合、1パスの加
工度が40%以上であることが望ましい。熱処理が実施
された後、再度、圧延加工または伸線加工が行なわれる
場合、このような加工における加工度は10%ないし3
0%程度で十分である。圧延加工は、たとえば、ロール
またはプレスを用いて実施される。
【0033】以下に、この発明に基づき実施した実験例
について説明する。
について説明する。
【0034】 実験例1 Bi2 O3 、PbO、SrCO3 、CaCO3 およびC
uOを用いて、Bi:Pb:Sr:Ca:Cu=1.8
1:0.40:1.98:2.20:3.01の組成比
になるように、これらを配合した。この配合したもの
を、大気中において、700℃で8時間、次いで800
℃で10時間、さらに、減圧雰囲気1Torrにおい
て、760℃で8時間、の順に熱処理した。なお、各熱
処理後において、それぞれ、粉砕を行なった。
uOを用いて、Bi:Pb:Sr:Ca:Cu=1.8
1:0.40:1.98:2.20:3.01の組成比
になるように、これらを配合した。この配合したもの
を、大気中において、700℃で8時間、次いで800
℃で10時間、さらに、減圧雰囲気1Torrにおい
て、760℃で8時間、の順に熱処理した。なお、各熱
処理後において、それぞれ、粉砕を行なった。
【0035】このようにして得られた粉末を、さらに、
845℃で12時間熱処理した。これによって、221
2相および非超電導相の中に、2223相が10%程度
含有された原料を得た。この原料を、湿式ボールミルに
より粉砕し、サブミクロンの粉末を得た。この粉末を、
減圧雰囲気において、800℃で10分間、脱ガス処理
した。
845℃で12時間熱処理した。これによって、221
2相および非超電導相の中に、2223相が10%程度
含有された原料を得た。この原料を、湿式ボールミルに
より粉砕し、サブミクロンの粉末を得た。この粉末を、
減圧雰囲気において、800℃で10分間、脱ガス処理
した。
【0036】得られた原料粉末を、直径(外径)12m
mの銀パイプに充填し、直径1mmになるまで伸線加工
を施し、さらに、厚さ0.18mmになるまで圧延加工
を施した。
mの銀パイプに充填し、直径1mmになるまで伸線加工
を施し、さらに、厚さ0.18mmになるまで圧延加工
を施した。
【0037】次いで、得られたテープ状線材を、848
℃で50時間熱処理し、さらに、厚さ0.13mmにな
るまで、再度、圧延加工し、その後、843℃で50時
間熱処理した。
℃で50時間熱処理し、さらに、厚さ0.13mmにな
るまで、再度、圧延加工し、その後、843℃で50時
間熱処理した。
【0038】得られたテープ状線材の液体窒素中での臨
界電流密度は、外部磁場を印加しない状態では、450
00A/cm2 であり、0.5テスラの磁場を印加した
場合、24000A/cm2 であった。
界電流密度は、外部磁場を印加しない状態では、450
00A/cm2 であり、0.5テスラの磁場を印加した
場合、24000A/cm2 であった。
【0039】 実験例2 Bi2 O3 、PbO、SrCO3 、CaCO3 およびC
uOを用いて、Bi:Pb:Sr:Ca:Cu=1.8
3:0.42:1.99:2.22:3.03の組成比
になるように、これらを配合した。この配合したもの
を、大気中において、700℃で8時間、次いで800
℃で10時間、さらに、減圧雰囲気1Torrにおい
て、760℃で8時間、の順に熱処理した。なお、各熱
処理後において、それぞれ、粉砕を行なった。
uOを用いて、Bi:Pb:Sr:Ca:Cu=1.8
3:0.42:1.99:2.22:3.03の組成比
になるように、これらを配合した。この配合したもの
を、大気中において、700℃で8時間、次いで800
℃で10時間、さらに、減圧雰囲気1Torrにおい
て、760℃で8時間、の順に熱処理した。なお、各熱
処理後において、それぞれ、粉砕を行なった。
【0040】このようにして得られた粉末を、さらに、
845℃で12時間熱処理した。これによって、221
2相および非超電導相の中に、2223相が10%程度
含有された原料を得た。この原料を、湿式ボールミルに
より粉砕し、サブミクロンの粉末を得た。この粉末を、
減圧雰囲気8Torrにおいて、700℃で40分間、
脱ガス処理した。
845℃で12時間熱処理した。これによって、221
2相および非超電導相の中に、2223相が10%程度
含有された原料を得た。この原料を、湿式ボールミルに
より粉砕し、サブミクロンの粉末を得た。この粉末を、
減圧雰囲気8Torrにおいて、700℃で40分間、
脱ガス処理した。
【0041】得られた原料粉末を、直径(外径)12m
mの銀パイプに充填し、直径1mmになるまで伸線加工
を施し、さらに、厚さ0.16mmになるまで圧延加工
を施した。
mの銀パイプに充填し、直径1mmになるまで伸線加工
を施し、さらに、厚さ0.16mmになるまで圧延加工
を施した。
【0042】次いで、得られたテープ状線材を、大気中
において850℃で65時間熱処理した。
において850℃で65時間熱処理した。
【0043】得られたテープ状線材の液体窒素中での臨
界電流密度は、22000A/cm 2 であり、1回の熱
処理で高い臨界電流密度が得られることがわかった。
界電流密度は、22000A/cm 2 であり、1回の熱
処理で高い臨界電流密度が得られることがわかった。
【0044】 実験例3 Bi2 O3 、PbO、SrCO3 、CaCO3 およびC
uOを用いて、Bi:Pb:Sr:Ca:Cu=1.7
7:0.45:1.96:2.17:2.89の組成比
となるように、これらを配合した。この配合したもの
を、大気中において、710℃で10時間、次いで82
0℃で12時間、さらに、減圧雰囲気1Torrにおい
て、750℃で10時間、の順に熱処理した。なお、各
熱処理後において、それぞれ、粉砕を行なった。
uOを用いて、Bi:Pb:Sr:Ca:Cu=1.7
7:0.45:1.96:2.17:2.89の組成比
となるように、これらを配合した。この配合したもの
を、大気中において、710℃で10時間、次いで82
0℃で12時間、さらに、減圧雰囲気1Torrにおい
て、750℃で10時間、の順に熱処理した。なお、各
熱処理後において、それぞれ、粉砕を行なった。
【0045】このようにして得られた粉末を、さらに、
845℃で14時間熱処理した。これによって、221
2相および非超電導相の中に、2223相が10%程度
含有された原料を得た。この原料を、乾式ボールミルに
より粉砕し、平均粒径がサブミクロンの粉末を得た。
845℃で14時間熱処理した。これによって、221
2相および非超電導相の中に、2223相が10%程度
含有された原料を得た。この原料を、乾式ボールミルに
より粉砕し、平均粒径がサブミクロンの粉末を得た。
【0046】この粉末を、減圧雰囲気8Torrにおい
て、700℃で1時間、脱ガス処理した。
て、700℃で1時間、脱ガス処理した。
【0047】得られた原料粉末を、直径(外径)6mm
の銀パイプに充填し、直径1mmになるまで伸線加工を
施し、さらに、厚さ0.16mmになるまで圧延加工を
施した。
の銀パイプに充填し、直径1mmになるまで伸線加工を
施し、さらに、厚さ0.16mmになるまで圧延加工を
施した。
【0048】次いで、得られたテープ状線材を、酸素:
窒素=1:4の気流中において850℃で55時間熱処
理した。
窒素=1:4の気流中において850℃で55時間熱処
理した。
【0049】得られたテープ状線材の液体窒素中での臨
界電流密度は、26000A/cm 2 であり、1回の熱
処理で高い臨界電流密度が得られることがわかった。
界電流密度は、26000A/cm 2 であり、1回の熱
処理で高い臨界電流密度が得られることがわかった。
【0050】 実験例4 実験例2における銀パイプに充填するステップまで、実
験例2と同様に実施した。原料粉末が充填された直径
(外径)12mmの銀パイプを、直径0.7mmになる
まで伸線加工した。
験例2と同様に実施した。原料粉末が充填された直径
(外径)12mmの銀パイプを、直径0.7mmになる
まで伸線加工した。
【0051】次いで、得られた断面円形の線材を、酸
素:窒素=1:4の気流中において850℃で60時間
熱処理した。
素:窒素=1:4の気流中において850℃で60時間
熱処理した。
【0052】得られた断面円形の線材の液体窒素温度に
おける臨界電流密度は、18000A/cm2 であり、
圧延加工を施さず、また1回の熱処理でも、高い臨界電
流密度が得られることがわかった。
おける臨界電流密度は、18000A/cm2 であり、
圧延加工を施さず、また1回の熱処理でも、高い臨界電
流密度が得られることがわかった。
【0053】 実験例5 実験例4で得られた断面円形の線材を、さらに、厚さ
0.13mmになるまで圧延加工した。
0.13mmになるまで圧延加工した。
【0054】次いで、得られたテープ状線材を大気中に
おいて840℃で50時間熱処理した。
おいて840℃で50時間熱処理した。
【0055】得られたテープ状線材の液体窒素中での臨
界電流密度は、38000A/cm 2 であり、特性の一
層の向上が可能であった。
界電流密度は、38000A/cm 2 であり、特性の一
層の向上が可能であった。
【0056】 実験例6 Bi2 O3 、PbO、SrCO3 、CaCO3 、および
Cuの各粉末を、Bi:Pb:Sr:Ca:Cu=1.
8:0.4:2.0:2.2:3.0になるように秤量
し、混合した。
Cuの各粉末を、Bi:Pb:Sr:Ca:Cu=1.
8:0.4:2.0:2.2:3.0になるように秤量
し、混合した。
【0057】次に、800℃で8時間の熱処理を施し、
得られた粉末を3等分した。
得られた粉末を3等分した。
【0058】このように3等分されたものの1つは、8
60℃で20時間の熱処理を施し、2212相:222
3相=60:40となる粉末とした(試料No.1)。
60℃で20時間の熱処理を施し、2212相:222
3相=60:40となる粉末とした(試料No.1)。
【0059】3等分されたもののもう1つは、860℃
で5時間の熱処理を施し、2212相:2223相=8
3:17となる粉末とした(試料No.2)。
で5時間の熱処理を施し、2212相:2223相=8
3:17となる粉末とした(試料No.2)。
【0060】3等分されたものの最後の1つは、860
℃で1時間の熱処理を施し、2212相:2223相=
95:5となる粉末とした(試料No.3)。
℃で1時間の熱処理を施し、2212相:2223相=
95:5となる粉末とした(試料No.3)。
【0061】これら得られた粉末を、それぞれ、、最大
粒径が1.8μm、平均粒径が0.8μmとなるように
粉砕した。
粒径が1.8μm、平均粒径が0.8μmとなるように
粉砕した。
【0062】その後、得られた粉末を、それぞれ、外径
6.0mm、内径4.0mmの銀パイプに充填し、次い
で、直径1.0mmになるまで伸線し、さらに、厚さ
0.3mmになるまで圧延加工し、次に、845℃で5
0時間熱処理し、さらに、厚さ0.15mmになるまで
圧延加工し、次いで、845℃で50時間の熱処理を再
び施した。
6.0mm、内径4.0mmの銀パイプに充填し、次い
で、直径1.0mmになるまで伸線し、さらに、厚さ
0.3mmになるまで圧延加工し、次に、845℃で5
0時間熱処理し、さらに、厚さ0.15mmになるまで
圧延加工し、次いで、845℃で50時間の熱処理を再
び施した。
【0063】このようにして得られた各線材について、
それぞれ、77.3Kの温度下において、零磁場におけ
る臨界電流および臨界電流密度の測定を行なった。
それぞれ、77.3Kの温度下において、零磁場におけ
る臨界電流および臨界電流密度の測定を行なった。
【0064】その結果、試料No.1においては、22
Aの臨界電流および18000A/cm2 の臨界電流密
度が、試料No.2においては、48Aの臨界電流およ
び40000A/cm2 の臨界電流密度が、試料No.
3においては、24Aの臨界電流および20000A/
cm2 の臨界電流密度が得られた。
Aの臨界電流および18000A/cm2 の臨界電流密
度が、試料No.2においては、48Aの臨界電流およ
び40000A/cm2 の臨界電流密度が、試料No.
3においては、24Aの臨界電流および20000A/
cm2 の臨界電流密度が得られた。
【0065】このように、2212相:2223相=7
5〜90:10〜25の条件を満たす試料No.2にお
いて、他のものに比べて、より高い臨界電流およびより
高い臨界電流密度を示す酸化物超電導線材が得られてい
る。
5〜90:10〜25の条件を満たす試料No.2にお
いて、他のものに比べて、より高い臨界電流およびより
高い臨界電流密度を示す酸化物超電導線材が得られてい
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−261230(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 12/00 - 13/00 C01G 1/00 C04B 35/00
Claims (10)
- 【請求項1】 Bi−Sr−Ca−Cuまたは(Bi,
Pb)−Sr−Ca−Cuの組成における2223組成
を有する2223相を、金属シース中において生成させ
る、ビスマス系酸化物超電導体の製造方法であって、前
記組成における2212組成を有する2212相を主体
としながら部分的に2223相が生成された超電導相お
よび非超電導相が混合された原料を準備し、前記原料を
粉砕し、粉砕された前記原料を金属シース中に充填し、
前記原料が充填された前記金属シースに対して、塑性加
工および熱処理を施す、各ステップを備える、ビスマス
系酸化物超電導体の製造方法。 - 【請求項2】 前記原料を準備するステップにおいて、
前記超電導相が、2212相:2223相=75〜9
0:10〜25の比率で2212相および2223相を
含む、請求項1に記載のビスマス系酸化物超電導体の製
造方法。 - 【請求項3】 前記原料を粉砕するステップと前記原料
を金属シース中に充填するステップとの間に、前記原料
を脱ガス処理するステップをさらに備える、請求項1ま
たは2に記載のビスマス系酸化物超電導体の製造方法。 - 【請求項4】 前記熱処理は、前記塑性加工の後に実施
される、請求項1ないし3のいずれかに記載のビスマス
系酸化物超電導体の製造方法。 - 【請求項5】 前記塑性加工および熱処理を施すステッ
プは、複数回繰返される、請求項1ないし4のいずれか
に記載のビスマス系酸化物超電導体の製造方法。 - 【請求項6】 前記熱処理が気流中で実施される、請求
項1ないし5のいずれかに記載のビスマス系酸化物超電
導体の製造方法。 - 【請求項7】 前記脱ガス処理が高温短時間の熱処理に
よって実施される、請求項3に記載のビスマス系酸化物
超電導体の製造方法。 - 【請求項8】 前記脱ガス処理が減圧雰囲気下の熱処理
によって実施される、請求項3または7に記載のビスマ
ス系酸化物超電導体の製造方法。 - 【請求項9】 前記金属シースに充填される前記原料の
粉末は、最大粒径が2.0μm以下であり、平均粒径が
1.0μm以下である、請求項1ないし8のいずれかに
記載のビスマス系酸化物超電導体の製造方法。 - 【請求項10】 前記金属シースが、前記ビスマス系酸
化物超電導体と反応せず、かつ低抵抗の金属または合金
からなる、請求項1ないし9のいずれかに記載のビスマ
ス系酸化物超電導体の製造方法。
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JP7746790 | 1990-03-26 | ||
JP2-104304 | 1990-04-18 | ||
JP10430490 | 1990-04-18 | ||
JP3-11127 | 1991-01-31 | ||
JP1112791 | 1991-01-31 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04212215A JPH04212215A (ja) | 1992-08-03 |
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Family
ID=27279286
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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---|---|
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JP (1) | JP3074753B2 (ja) |
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US6311386B1 (en) | 1994-10-28 | 2001-11-06 | American Superconductor Corporation | Processing of (Bi,Pb)SCCO superconductor in wires and tapes |
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