JP3100877B2 - 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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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、酸化物超電導体
の複合線材の製造方法に関する。
の複合線材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、Y，Bi系等の酸化物超電導導
体については、超電導特性、特に臨界電流密度Jc特性を
向上させるために様々な検討がなされてきており、これ
までに種々の製造方法が模索されている。
体については、超電導特性、特に臨界電流密度Jc特性を
向上させるために様々な検討がなされてきており、これ
までに種々の製造方法が模索されている。
【０００３】たとえば、純銀パイプに酸化物の原料粉末
を充填し、塑性加工と焼結処理を行う複合加工法や、純
銀基盤上にペースト状の酸化物を塗布し、乾燥させた後
に熱処理を行うドクターブレード法などが知られてい
る。
を充填し、塑性加工と焼結処理を行う複合加工法や、純
銀基盤上にペースト状の酸化物を塗布し、乾燥させた後
に熱処理を行うドクターブレード法などが知られてい
る。
【０００４】そのなかで複合線材加工法は、Bi系酸化物
超電導体の線材作製法として有力視されている。この製
法は、純銀シース中に大気中で仮焼した原料酸化物を詰
め、塑性加工により、種々の断面形状を有する細線を得
る。細線あるいはさらに細線をテープ状に圧延加工し、
高温の焼結熱処理を施して超電導線材を作製する方法で
ある。
超電導体の線材作製法として有力視されている。この製
法は、純銀シース中に大気中で仮焼した原料酸化物を詰
め、塑性加工により、種々の断面形状を有する細線を得
る。細線あるいはさらに細線をテープ状に圧延加工し、
高温の焼結熱処理を施して超電導線材を作製する方法で
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来より、Y，Bi系等
の酸化物超電導導体については、超電導特性、特に臨界
電流密度Jc特性を向上させるために、純銀をシース材等
の基材として使用している。しかし、純銀材は、臨界電
流密度Jc特性を向上させるのに有望ではあるものの、一
般的に、その機械的強度が低い。純銀材を酸化物等の原
料粉末と複合して加工すると、ソーセージングと呼ばれ
る長さ方向の異形変形や線材断面内における厚さの不均
一などが生じ、酸化物層の団塊化や断線が発生しやすい
という欠点がある。
の酸化物超電導導体については、超電導特性、特に臨界
電流密度Jc特性を向上させるために、純銀をシース材等
の基材として使用している。しかし、純銀材は、臨界電
流密度Jc特性を向上させるのに有望ではあるものの、一
般的に、その機械的強度が低い。純銀材を酸化物等の原
料粉末と複合して加工すると、ソーセージングと呼ばれ
る長さ方向の異形変形や線材断面内における厚さの不均
一などが生じ、酸化物層の団塊化や断線が発生しやすい
という欠点がある。
【０００６】また、純銀基材と酸化物層との界面の整合
性が充分ではないという問題もある。これらは、超電導
特性のバラつき、臨界電流密度Jc特性の劣化、信頼性の
低下等の原因となっている。
性が充分ではないという問題もある。これらは、超電導
特性のバラつき、臨界電流密度Jc特性の劣化、信頼性の
低下等の原因となっている。
【０００７】酸化物超電導線材の製造方法として有望視
されている複合線材加工法も、800〜900℃の高温熱処理
によりシース材の銀が軟化してしまうという欠点があ
る。軟化した銀シース材は、室温での超電導マグネット
の巻き線加工時に容易に塑性変形し、回復不能な超電導
特性劣化を生ずる技術的問題点となっている。
されている複合線材加工法も、800〜900℃の高温熱処理
によりシース材の銀が軟化してしまうという欠点があ
る。軟化した銀シース材は、室温での超電導マグネット
の巻き線加工時に容易に塑性変形し、回復不能な超電導
特性劣化を生ずる技術的問題点となっている。
【０００８】このような機械的強度の問題を改善するた
めに、従来では、補強材を付加することが試みられても
いるが、この場合には、補強材を付加すると線材当たり
の臨界電流密度Jcが低下するという問題がある。このた
め、超電導機器の小型軽量化の障害となっている。
めに、従来では、補強材を付加することが試みられても
いるが、この場合には、補強材を付加すると線材当たり
の臨界電流密度Jcが低下するという問題がある。このた
め、超電導機器の小型軽量化の障害となっている。
【０００９】この発明は、以上の通りの事情に鑑みてな
されたものであり、従来の純銀をシース材等の基材とし
て使用する超電導線材の製造方法の欠点を解消し、機械
的強度、超電導特性とともに塑性加工性を向上させるこ
とのできる酸化物超電導線材の製造方法を提供すること
を目的としている。
されたものであり、従来の純銀をシース材等の基材とし
て使用する超電導線材の製造方法の欠点を解消し、機械
的強度、超電導特性とともに塑性加工性を向上させるこ
とのできる酸化物超電導線材の製造方法を提供すること
を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、基材と酸化物超電導材料とからなる複
合体を作製する酸化物超電導線材の製造方法において、
基材として、ホウ素、クロム、モリブデン、タングステ
ン、マンガン、レニウム、鉄、コバルト、ニッケル、亜
鉛、インジウム、錫、マグネシウムを添加した銀銅合金
を用いることにより、超電導特性の向上、機械的強度や
塑性加工性の改善を図るものである。
解決するために、基材と酸化物超電導材料とからなる複
合体を作製する酸化物超電導線材の製造方法において、
基材として、ホウ素、クロム、モリブデン、タングステ
ン、マンガン、レニウム、鉄、コバルト、ニッケル、亜
鉛、インジウム、錫、マグネシウムを添加した銀銅合金
を用いることにより、超電導特性の向上、機械的強度や
塑性加工性の改善を図るものである。
【００１１】本発明において、酸化物超電導線材の基材
として使用する銀銅合金は、銅の含有率が0.05〜90原子
％が望ましい。さらに、銀銅合金の基材に添加する元素
の種類や、その添加量によって、得られる効果には差異
があるため、銀銅合金の基材に添加する元素、すなわ
ち、B，Cr，Mo，W，Mn，Re，Fe，Co，Ni，Zn，In，Sn，
Mgについては、添加する元素の種類と添加量を適正に選
ぶ必要がある。所望の効果にあわせて適量の元素を添加
すればよいが、特に効果的な添加量としては、0.01〜5
原子％が考えられる。
として使用する銀銅合金は、銅の含有率が0.05〜90原子
％が望ましい。さらに、銀銅合金の基材に添加する元素
の種類や、その添加量によって、得られる効果には差異
があるため、銀銅合金の基材に添加する元素、すなわ
ち、B，Cr，Mo，W，Mn，Re，Fe，Co，Ni，Zn，In，Sn，
Mgについては、添加する元素の種類と添加量を適正に選
ぶ必要がある。所望の効果にあわせて適量の元素を添加
すればよいが、特に効果的な添加量としては、0.01〜5
原子％が考えられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明において、例えば、銀銅合
金基材に、Wを0.1原子％添加すると、基材に純銀を用い
た場合と比較して、臨界電流密度は1.3倍以上になると
いう効果が認められる。また、銀銅合金基材にB，Cr，M
o，W，Mn，Re，Fe，Co，Ni，Zn，In，Snを0.1原子％を
添加することにより、超電導特性の向上に加え、機械的
強度、塑性加工性が著しく向上する。
金基材に、Wを0.1原子％添加すると、基材に純銀を用い
た場合と比較して、臨界電流密度は1.3倍以上になると
いう効果が認められる。また、銀銅合金基材にB，Cr，M
o，W，Mn，Re，Fe，Co，Ni，Zn，In，Snを0.1原子％を
添加することにより、超電導特性の向上に加え、機械的
強度、塑性加工性が著しく向上する。
【００１３】ここでは、B，Cr，Mo，W，Mn，Re，Fe，C
o，Ni，Zn，In，Sn，Mgのいずれかを0.1原子％を添加し
た例について説明したが、本発明の酸化物超電導線材の
製造方法は、一例には限定されず、所望の効果にあわせ
て適量の元素を添加すればよいが、特に効果的な添加量
としては、0.01〜5原子％が考えられる。
o，Ni，Zn，In，Sn，Mgのいずれかを0.1原子％を添加し
た例について説明したが、本発明の酸化物超電導線材の
製造方法は、一例には限定されず、所望の効果にあわせ
て適量の元素を添加すればよいが、特に効果的な添加量
としては、0.01〜5原子％が考えられる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例として、B，Cr，Mo，
W，Mn，Re，Fe，Co，Ni，Zn，In，Sn，Mgを0.1原子％を
添加した場合と、何も添加しない場合を示し、さらに詳
しく酸化物超電導線材の製造方法について説明する。
W，Mn，Re，Fe，Co，Ni，Zn，In，Sn，Mgを0.1原子％を
添加した場合と、何も添加しない場合を示し、さらに詳
しく酸化物超電導線材の製造方法について説明する。
【００１５】本発明の実施例として、種々のBi系高Ｔｃ
相Ag基およびAgCu基シーステープを作製して、超電導臨
界電流値を比較した。Bi2O3、PbO、SrCO3、CaCO3、およ
びCuOの粉末をBi：Pb：Sr：Ca：Cu＝1.8：0.4：2：2.
1：3の比になるように混合し、820℃で20時間仮焼き
し、粉砕後、真空中で500℃、4時間の熱処理を施し、原
料粉末とした。
相Ag基およびAgCu基シーステープを作製して、超電導臨
界電流値を比較した。Bi2O3、PbO、SrCO3、CaCO3、およ
びCuOの粉末をBi：Pb：Sr：Ca：Cu＝1.8：0.4：2：2.
1：3の比になるように混合し、820℃で20時間仮焼き
し、粉砕後、真空中で500℃、4時間の熱処理を施し、原
料粉末とした。
【００１６】原料粉末を外径10ｍｍ、内径7ｍｍ、長さ3
0ｍｍの純Ag管、Ag−10ａｔ％Cu−0.1ａｔ％B管、Ag−1
0ａｔ％Cu−0.1ａｔ％Cr管、Ag−10ａｔ％Cu−0.1ａｔ
％Mo管、Ag−10ａｔ％Cu−0.1ａｔ％W管、Ag−10ａｔ％
Cu−0.1ａｔ％Mn管、Ag−10ａｔ％Cu−0.1ａｔ％Re管、
Ag−10ａｔ％Cu−0.1ａｔ％Fe管、Ag−10ａｔ％Cu−0.1
ａｔ％Ｃｏ管、Ag−10ａｔ％Cu−0.1ａｔ％Ni管、Ag−1
0ａｔ％Cu−0.1ａｔ％Zn管、Ag−10ａｔ％Cu−0.1ａｔ
％In管、Ag−10ａｔ％Cu−0.1ａｔ％Sn管、Ag−10ａｔ
％Cu−0.1ａｔ％Mg管にそれぞれ、詰めて、両端を銀栓
で封入した。
0ｍｍの純Ag管、Ag−10ａｔ％Cu−0.1ａｔ％B管、Ag−1
0ａｔ％Cu−0.1ａｔ％Cr管、Ag−10ａｔ％Cu−0.1ａｔ
％Mo管、Ag−10ａｔ％Cu−0.1ａｔ％W管、Ag−10ａｔ％
Cu−0.1ａｔ％Mn管、Ag−10ａｔ％Cu−0.1ａｔ％Re管、
Ag−10ａｔ％Cu−0.1ａｔ％Fe管、Ag−10ａｔ％Cu−0.1
ａｔ％Ｃｏ管、Ag−10ａｔ％Cu−0.1ａｔ％Ni管、Ag−1
0ａｔ％Cu−0.1ａｔ％Zn管、Ag−10ａｔ％Cu−0.1ａｔ
％In管、Ag−10ａｔ％Cu−0.1ａｔ％Sn管、Ag−10ａｔ
％Cu−0.1ａｔ％Mg管にそれぞれ、詰めて、両端を銀栓
で封入した。
【００１７】充填管をスエージング、丸伸線加工を施し
て、外径1.1ｍｍまでに加工し、平ロールにより、最終
的に厚さ0.25ｍｍまで圧延加工を行った。得られたそれ
ぞれのテープから、長さ約200ｍｍの試料を切り出し
た。
て、外径1.1ｍｍまでに加工し、平ロールにより、最終
的に厚さ0.25ｍｍまで圧延加工を行った。得られたそれ
ぞれのテープから、長さ約200ｍｍの試料を切り出し
た。
【００１８】それぞれの試料を、昇温速度約20℃／時間
で最高830℃まで昇温後、100時間の焼結処理を行った。
次いで、テープを室温において、平ロールにより厚さ0.
15ｍｍまで圧延を行い、さらに830℃で50時間の焼結処
理を行い、線材試料を得た。
で最高830℃まで昇温後、100時間の焼結処理を行った。
次いで、テープを室温において、平ロールにより厚さ0.
15ｍｍまで圧延を行い、さらに830℃で50時間の焼結処
理を行い、線材試料を得た。
【００１９】各線材試料について、超電導特性を測定し
た結果を説明する。図１は本発明の実施例における試料
の添加元素と臨界電流密度の関係を示す相関図である。
測定条件は4.2Ｋ、外部磁場が14Ｔである。
た結果を説明する。図１は本発明の実施例における試料
の添加元素と臨界電流密度の関係を示す相関図である。
測定条件は4.2Ｋ、外部磁場が14Ｔである。
【００２０】図のように、元素を添加していない試料の
臨界電流密度が30000Ａ／ｃｍ2であるのに対して、B，C
r，Mo，W，Mn，Re，Fe，Co，Ni，Zn，In，Sn，Mgを添加
した試料は、いずれも、45000Ａ／ｃｍ2以上となり、Mn
を添加した試料には最高値の65000Ａ／ｃｍ2が得られ
た。このように、B，Cr，Mo，W，Mn，Re，Fe，Co，Ni，
Zn，In，Sn，Mgを添加すると、臨界電流密度が大きく改
善していることがわかる。
臨界電流密度が30000Ａ／ｃｍ2であるのに対して、B，C
r，Mo，W，Mn，Re，Fe，Co，Ni，Zn，In，Sn，Mgを添加
した試料は、いずれも、45000Ａ／ｃｍ2以上となり、Mn
を添加した試料には最高値の65000Ａ／ｃｍ2が得られ
た。このように、B，Cr，Mo，W，Mn，Re，Fe，Co，Ni，
Zn，In，Sn，Mgを添加すると、臨界電流密度が大きく改
善していることがわかる。
【００２１】図２は本発明の実施例における試料とビッ
カース硬度を示す図表である。元素を添加していない試
料は、圧延加工後のテープの状態で100、焼き鈍し後の
超電導線材の状態で45であるのに対して、元素を添加し
た試料は圧延加工後のテープの状態で148〜171、焼き鈍
し後の超電導線材の状態でも106〜124となり、硬度が大
きく向上していることがわかる。本実施例において、元
素を添加した試料は、元素を添加しなかった試料に比べ
てビッカース硬度が大きいことから、機械的強度が優れ
ていることが認められる。
カース硬度を示す図表である。元素を添加していない試
料は、圧延加工後のテープの状態で100、焼き鈍し後の
超電導線材の状態で45であるのに対して、元素を添加し
た試料は圧延加工後のテープの状態で148〜171、焼き鈍
し後の超電導線材の状態でも106〜124となり、硬度が大
きく向上していることがわかる。本実施例において、元
素を添加した試料は、元素を添加しなかった試料に比べ
てビッカース硬度が大きいことから、機械的強度が優れ
ていることが認められる。
【００２２】本実施例に明らかなように超電導特性、機
械的強度が向上するほか、本発明の酸化物超電導線材の
製造方法では、外部磁場に対する超電導特性の劣化が少
ない、超電導結晶の配向が良好、均質な酸化物層と基材
が整合し、変形や断線等がおこりにくいため、品質の信
頼性が高い等の利点がある。
械的強度が向上するほか、本発明の酸化物超電導線材の
製造方法では、外部磁場に対する超電導特性の劣化が少
ない、超電導結晶の配向が良好、均質な酸化物層と基材
が整合し、変形や断線等がおこりにくいため、品質の信
頼性が高い等の利点がある。
【００２３】
【発明の効果】上記のように本発明の酸化物超電導線材
の製造方法は、銀銅合金にB，Cr，Mo，W，Mn，Re，Fe，
Co，Ni，Zn，In，Sn，Mgを添加することにより、合金の
機械的強度が向上する。本発明では、添加する元素と添
加量を適正に選び、調整された銀銅合金をチューブ材、
基盤材等の基材として用いれば、加工や焼結の際に変形
や不均質化が発生しにくく、原料粉末と基材との整合性
が良好となるため、酸化物層の団塊化が防止され、均質
な酸化物層を得る。また複合加工材として用いると、そ
の線材の断面形状が均一になる。
の製造方法は、銀銅合金にB，Cr，Mo，W，Mn，Re，Fe，
Co，Ni，Zn，In，Sn，Mgを添加することにより、合金の
機械的強度が向上する。本発明では、添加する元素と添
加量を適正に選び、調整された銀銅合金をチューブ材、
基盤材等の基材として用いれば、加工や焼結の際に変形
や不均質化が発生しにくく、原料粉末と基材との整合性
が良好となるため、酸化物層の団塊化が防止され、均質
な酸化物層を得る。また複合加工材として用いると、そ
の線材の断面形状が均一になる。
【００２４】このようなことから、機械的強度、塑性加
工性が改善するだけでなく、超電導特性が向上し、優れ
た酸化物超電導線材を提供することが可能となる。ま
た、製造する酸化物超電導線材の酸化物層が均質化さ
れ、変形、断線が起こりにくいため、本発明の酸化物超
電導線材の製造方法は、超電導線材の品質を向上させる
とともに、品質の信頼性を安定させる等の効果がある。
工性が改善するだけでなく、超電導特性が向上し、優れ
た酸化物超電導線材を提供することが可能となる。ま
た、製造する酸化物超電導線材の酸化物層が均質化さ
れ、変形、断線が起こりにくいため、本発明の酸化物超
電導線材の製造方法は、超電導線材の品質を向上させる
とともに、品質の信頼性を安定させる等の効果がある。
【図１】本発明の実施例における試料の添加元素と臨界
電流密度の関係を示す相関図である。
電流密度の関係を示す相関図である。
【図２】本発明の実施例における試料とビッカース硬度
を示す図表である。
を示す図表である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 弘 茨城県つくば市千現１丁目２番１号科学 技術庁金属材料技術研究所筑波支所内 (72)発明者 石塚 正之 神奈川県平塚市夕陽ヶ丘63番30号住友重 機械工業株式会社総合技術研究所内 (72)発明者 柳谷 知之 神奈川県平塚市夕陽ヶ丘63番30号住友重 機械工業株式会社総合技術研究所内 (72)発明者 関根 尚 茨城県日立市滑川本町３丁目19番５号助 川電気工業株式会社内 (72)発明者 阿部 勇治 茨城県日立市滑川本町３丁目19番５号助 川電気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−44841（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−84413（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−196031（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 12/00 - 13/00
Claims (1)
- 【請求項１】酸化物超電導体と基材とからなる複合体を
作製する酸化物超電導線材の製造方法において、前記基
材が、0.05〜90原子％の銅を含有し、B，Cr，Mo，W，M
n，Re，Fe，Co，Ni，Znのいずれか一種以上の元素を合
計して0.01〜5原子％添加し、残部を銀とした銀銅合金
であることを特徴とする酸化物超電導線材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07201558A JP3100877B2 (ja) | 1995-07-14 | 1995-07-14 | 酸化物超電導線材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07201558A JP3100877B2 (ja) | 1995-07-14 | 1995-07-14 | 酸化物超電導線材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0935553A JPH0935553A (ja) | 1997-02-07 |
| JP3100877B2 true JP3100877B2 (ja) | 2000-10-23 |
Family
ID=16443048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07201558A Expired - Fee Related JP3100877B2 (ja) | 1995-07-14 | 1995-07-14 | 酸化物超電導線材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3100877B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1293212C (zh) * | 2004-02-23 | 2007-01-03 | 西安交通大学 | 一种铜合金 |
| CN103014402B (zh) * | 2012-12-21 | 2017-05-31 | 重庆川仪自动化股份有限公司 | 高熔点合金元素增强滑动电接触合金及其层状复合材料 |
| CN103060599A (zh) * | 2012-12-21 | 2013-04-24 | 重庆川仪自动化股份有限公司 | 含高熔点合金元素的滑动电接触合金及其层状复合材料 |
| CN103710563B (zh) * | 2013-12-25 | 2015-11-18 | 北海鑫利坤金属材料科技开发有限公司 | 一种具有荧光效果的银合金材料 |
| CN112176218B (zh) * | 2020-10-30 | 2021-04-13 | 南京工程学院 | 一种高强低损电缆导体材料及其制备方法和应用 |
| CN112331385A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-02-05 | 南京工程学院 | 一种低损耗电力电缆及其制造方法和应用 |
-
1995
- 1995-07-14 JP JP07201558A patent/JP3100877B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0935553A (ja) | 1997-02-07 |
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