JP3108543B2 - 多層セラミックス超電導々体の製造方法 - Google Patents
多層セラミックス超電導々体の製造方法Info
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- Ceramic Products (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マグネット、ケーブル
等のような電力輸送用導体に適用可能な多層セラミック
ス超電導々体の製造方法に関するものである。
等のような電力輸送用導体に適用可能な多層セラミック
ス超電導々体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、Ｙ系、Ｂｉ系、Ｔｌ系など液体窒
素温度を超えるＴｃ値をもつ、セラミックス超電導体が
見いだされ、これらのセラミックス超電導体の応用およ
び利用を目的に種々の形状に成型することが鋭意検討さ
れている。例えば、線材を作る場合には、一般に金属シ
ース法が応用されている。この金属シース法とは、超電
導体となし得るセラミックスの原料を例えば銀などの金
属製パイプ内に充填して、複合ビレットとなし、この複
合ビレットに断面減少加工を施して、断面所望形状、並
びに寸法の複合線に仕上げ、しかるのち熱処理を施して
セラミックス超電導線材とするものである。
素温度を超えるＴｃ値をもつ、セラミックス超電導体が
見いだされ、これらのセラミックス超電導体の応用およ
び利用を目的に種々の形状に成型することが鋭意検討さ
れている。例えば、線材を作る場合には、一般に金属シ
ース法が応用されている。この金属シース法とは、超電
導体となし得るセラミックスの原料を例えば銀などの金
属製パイプ内に充填して、複合ビレットとなし、この複
合ビレットに断面減少加工を施して、断面所望形状、並
びに寸法の複合線に仕上げ、しかるのち熱処理を施して
セラミックス超電導線材とするものである。
【０００３】この、複合ビレットの断面減少加工法とし
ては、目的とする線材の形状に応じて、押し出し、圧
延、引き抜き、スウェージングなど従来の塑性加工法が
そのまま適用されている。シース材に用いる金属の材質
としては、熱伝導性、電気伝導性に優れた材料、例えば
Ａｇ、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金などが好ましいが、酸
素透過性、耐酸化性の点でＡｇ、Ａｇ合金を用いる例が
多い。
ては、目的とする線材の形状に応じて、押し出し、圧
延、引き抜き、スウェージングなど従来の塑性加工法が
そのまま適用されている。シース材に用いる金属の材質
としては、熱伝導性、電気伝導性に優れた材料、例えば
Ａｇ、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金などが好ましいが、酸
素透過性、耐酸化性の点でＡｇ、Ａｇ合金を用いる例が
多い。
【０００４】また、一般に、例えばＢｉ系２２２３相の
セラミックス超電導体のＡｇシーステープ線材を作製す
る場合、極力内部のセラミックス超電導々体を高密度化
する必要があるという観点から、原料も例えばＣＩＰ成
形（冷間等方圧加圧成形）するなどの手段を用い、比較
的高密度の状態で充填している。また、Ｂｉ系セラミッ
クス超電導体、又はその前駆物質の場合は、加工過程で
複数回の熱処理を施すことにより、Ｊｃ特性を向上させ
ている。
セラミックス超電導体のＡｇシーステープ線材を作製す
る場合、極力内部のセラミックス超電導々体を高密度化
する必要があるという観点から、原料も例えばＣＩＰ成
形（冷間等方圧加圧成形）するなどの手段を用い、比較
的高密度の状態で充填している。また、Ｂｉ系セラミッ
クス超電導体、又はその前駆物質の場合は、加工過程で
複数回の熱処理を施すことにより、Ｊｃ特性を向上させ
ている。
【０００５】そして得られる線材の形状としては、断面
が丸型、楕円形、四角形、テープ状などの単心、あるい
はこれらの単心線材を複数本束ねたような多芯線材、更
には金属の内部にセラミックス超電導体が同心円筒状、
または渦巻状に配置された構造の多層線材なども種々試
作され検討されている。図１は多層線材の一例を示す断
面図で、(a) は断面丸型の同芯円筒積層型、(b) は同じ
く渦巻積層型、(c) は断面角型の同芯積層型、(d) は同
じく渦巻積層型、(E) は断面角型の積層型、(F) は断面
角型の多芯積層型を示すもので、図中１は複合金属層２
はセラミックス超電導体層を示す。
が丸型、楕円形、四角形、テープ状などの単心、あるい
はこれらの単心線材を複数本束ねたような多芯線材、更
には金属の内部にセラミックス超電導体が同心円筒状、
または渦巻状に配置された構造の多層線材なども種々試
作され検討されている。図１は多層線材の一例を示す断
面図で、(a) は断面丸型の同芯円筒積層型、(b) は同じ
く渦巻積層型、(c) は断面角型の同芯積層型、(d) は同
じく渦巻積層型、(E) は断面角型の積層型、(F) は断面
角型の多芯積層型を示すもので、図中１は複合金属層２
はセラミックス超電導体層を示す。
【０００６】従来、このような多層セラミックス超電導
々体の製造方法としては、例えば、予め、セラミックス
超電導体、若しくはその前駆物質と複合金属とで複合テ
ープ状線材を作製しておき、これを複数枚積層し、この
積層体を再度断面が角型の金属製パイプ内に挿填して、
複合ビレットとした後、この複合ビレットに断面減少加
工と熱処理を施して、目的の線材に仕上げていた。又、
別の方法としては、矩形々状の貫通孔を複数設けた断面
が円形、あるいは角型の金属製パイプを予め作製してお
き、その貫通孔内にセラミックス超電導体、若しくはそ
の前駆物質を充填して複合ビレットを作製したのち、こ
の複合ビレットに断面減少加工と熱処理を所望回数繰返
し施して多層セラミックス超電導線材となすものであ
る。
々体の製造方法としては、例えば、予め、セラミックス
超電導体、若しくはその前駆物質と複合金属とで複合テ
ープ状線材を作製しておき、これを複数枚積層し、この
積層体を再度断面が角型の金属製パイプ内に挿填して、
複合ビレットとした後、この複合ビレットに断面減少加
工と熱処理を施して、目的の線材に仕上げていた。又、
別の方法としては、矩形々状の貫通孔を複数設けた断面
が円形、あるいは角型の金属製パイプを予め作製してお
き、その貫通孔内にセラミックス超電導体、若しくはそ
の前駆物質を充填して複合ビレットを作製したのち、こ
の複合ビレットに断面減少加工と熱処理を所望回数繰返
し施して多層セラミックス超電導線材となすものであ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記したような従来方
法にて多層セラミックス超電導々体を作製した場合、前
者の方法では複合テープ状線材の積層体を金属製パイプ
内に挿填するので、得られる多層線材の断面積に占める
超電導体の断面積が小さくなり不利である。また断面角
型線材の場合には、複合テープ状線材の積層体の外側に
特殊な角型金属製パイプが必要になり長尺線材の作製が
困難である。また、後者の方法では、複数の貫通孔を設
けた金属製パイプを作製しセラミックス超電導体又はそ
の前駆物質を充填するため、複数の貫通孔を設けた金属
パイプの形状が複雑であり、その作製作業が困難である
ばかりか、これまた長尺線材の作製が困難である。本発
明は長尺線材の作製が容易で、セラミックス超電導体の
占積率が高く、優れた特性を具備した多層セラミックス
超電導々体が得られる製造方法を提供するものである。
法にて多層セラミックス超電導々体を作製した場合、前
者の方法では複合テープ状線材の積層体を金属製パイプ
内に挿填するので、得られる多層線材の断面積に占める
超電導体の断面積が小さくなり不利である。また断面角
型線材の場合には、複合テープ状線材の積層体の外側に
特殊な角型金属製パイプが必要になり長尺線材の作製が
困難である。また、後者の方法では、複数の貫通孔を設
けた金属製パイプを作製しセラミックス超電導体又はそ
の前駆物質を充填するため、複数の貫通孔を設けた金属
パイプの形状が複雑であり、その作製作業が困難である
ばかりか、これまた長尺線材の作製が困難である。本発
明は長尺線材の作製が容易で、セラミックス超電導体の
占積率が高く、優れた特性を具備した多層セラミックス
超電導々体が得られる製造方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明方法
は、セラミックス超電導体、若しくはその前駆物質と複
合金属とからなる複合線材に表面粗面化処理と、２００
℃以上８００℃以下の温度での熱処理とを施したのち、
その複数本を粗面化処理された表面が面接触した状態の
集合体となし、この集合体を１０％以上８０％以下の圧
下率で圧延加工し、続いて得られた圧延加工物に所定の
熱処理を施すことを特徴とするものである。
は、セラミックス超電導体、若しくはその前駆物質と複
合金属とからなる複合線材に表面粗面化処理と、２００
℃以上８００℃以下の温度での熱処理とを施したのち、
その複数本を粗面化処理された表面が面接触した状態の
集合体となし、この集合体を１０％以上８０％以下の圧
下率で圧延加工し、続いて得られた圧延加工物に所定の
熱処理を施すことを特徴とするものである。
【０００９】以下、本発明を詳細に説明する。はじめに
セラミックス超電導体、若しくはその前駆物質と、銀或
いは銀合金などの複合用金属との複合線材を作製する。
例えばセラミックス超電導体の原料粉末を銀製パイプ内
に充填して複合ビレットとなし、この複合ビレットに断
面減少加工を施して所望形状、寸法の複合線材に仕上げ
る。なお、複合ビレットの形状は、断面円形、あるいは
角形などが適用でき、断面減少加工としては、押出し、
圧延、スウェージング、引き抜き等、従来の塑性加工手
段がそのまま適用できる。
セラミックス超電導体、若しくはその前駆物質と、銀或
いは銀合金などの複合用金属との複合線材を作製する。
例えばセラミックス超電導体の原料粉末を銀製パイプ内
に充填して複合ビレットとなし、この複合ビレットに断
面減少加工を施して所望形状、寸法の複合線材に仕上げ
る。なお、複合ビレットの形状は、断面円形、あるいは
角形などが適用でき、断面減少加工としては、押出し、
圧延、スウェージング、引き抜き等、従来の塑性加工手
段がそのまま適用できる。
【００１０】次に、而して得られた複合線材の重ね合せ
られる面を粗面化処理する。その方法としては、連続的
なブラッシング、あるいはブラスティング等が適用でき
る。また、複合線材には２００℃以上８００℃以下の温
度で熱処理を施して、複合金属を軟質化させる。この際
の温度が２００℃未満では複合線材相互の接合力の向上
が認められず、また、８００℃を超える高温で行うと、
複合線材の内部の超電導体が部分的に溶融してしまい、
結果的に高Ｊｃ値のものが得られなくなる。
られる面を粗面化処理する。その方法としては、連続的
なブラッシング、あるいはブラスティング等が適用でき
る。また、複合線材には２００℃以上８００℃以下の温
度で熱処理を施して、複合金属を軟質化させる。この際
の温度が２００℃未満では複合線材相互の接合力の向上
が認められず、また、８００℃を超える高温で行うと、
複合線材の内部の超電導体が部分的に溶融してしまい、
結果的に高Ｊｃ値のものが得られなくなる。
【００１１】而して上記の処理が施された複合線材を所
望数、互いに面接触状態にて集合させ、この集合体をロ
ール圧延などにより圧下率１０％以上、８０％以下にて
接合させる。この際の圧下率が１０％未満では面接触状
態の複合線材相互は充分接合しない。また、圧下率が８
０％を超えて高くなると、得られる多層線材は端部に割
れなどが発生するなどして良好な線材が得られ難くな
る。なお、この集合体に施す圧延加工は常温で行っても
良いが、２００℃〜３００℃の温間で行った方が複合線
材相互間の接合力が向上するので好ましい。
望数、互いに面接触状態にて集合させ、この集合体をロ
ール圧延などにより圧下率１０％以上、８０％以下にて
接合させる。この際の圧下率が１０％未満では面接触状
態の複合線材相互は充分接合しない。また、圧下率が８
０％を超えて高くなると、得られる多層線材は端部に割
れなどが発生するなどして良好な線材が得られ難くな
る。なお、この集合体に施す圧延加工は常温で行っても
良いが、２００℃〜３００℃の温間で行った方が複合線
材相互間の接合力が向上するので好ましい。
【００１２】斯くの如く、面接触状態にて圧延加工を施
して一体化した集合体を、所定の条件で熱処理して多層
状のセラミックス超電導々体とする。なお、而して得ら
れた多層状セラミックス超電導々体に再度圧延加工、お
よび熱処理を２〜３回程度繰返し施せばＪｃ値を向上せ
しめることができる。なお個々の複合線材の幅、厚さは
特に制約はなく、また集合する数も目的とする電流容量
に応じて種々決定できるが、あまり多いと、複合線材同
士の接合力が内側ほど低下するため、５〜６本程度以下
が望ましい。本方法は、特にＢｉ系２２２３相の超電導
体を用いたテープ状線材を用いた場合に効果的である。
して一体化した集合体を、所定の条件で熱処理して多層
状のセラミックス超電導々体とする。なお、而して得ら
れた多層状セラミックス超電導々体に再度圧延加工、お
よび熱処理を２〜３回程度繰返し施せばＪｃ値を向上せ
しめることができる。なお個々の複合線材の幅、厚さは
特に制約はなく、また集合する数も目的とする電流容量
に応じて種々決定できるが、あまり多いと、複合線材同
士の接合力が内側ほど低下するため、５〜６本程度以下
が望ましい。本方法は、特にＢｉ系２２２３相の超電導
体を用いたテープ状線材を用いた場合に効果的である。
【００１３】
【実施例】以下、本発明を実施例を挙げて説明する。 実施例１ Ｂｉ2 Ｏ3 、ＰｂＯ、ＳｒＣＯ3 、ＣａＣＯ3 、ＣｕＯ
などの一次原料粉をモル比で、Ｂｉ：Ｐｂ：Ｃａ：Ｃｕ
＝１．６：０．４：２：２：３となるように配合し混合
した後、大気中、８００℃×１００ｈ仮焼し、更に粉砕
して、仮焼粉を作製した。而して作製した仮焼粉を外径
２５mmφ、内径１５mmφのＡｇ製パイプ内に充填し、断
面減少加工して、幅９mm、厚さ０．５mmのテープ状線材
に仕上げた。得られたテープ状線材を種々の温度で熱処
理した後、重なる面をブラッシングしながら３〜５枚、
積層して種々の圧下率で圧延加工した。
などの一次原料粉をモル比で、Ｂｉ：Ｐｂ：Ｃａ：Ｃｕ
＝１．６：０．４：２：２：３となるように配合し混合
した後、大気中、８００℃×１００ｈ仮焼し、更に粉砕
して、仮焼粉を作製した。而して作製した仮焼粉を外径
２５mmφ、内径１５mmφのＡｇ製パイプ内に充填し、断
面減少加工して、幅９mm、厚さ０．５mmのテープ状線材
に仕上げた。得られたテープ状線材を種々の温度で熱処
理した後、重なる面をブラッシングしながら３〜５枚、
積層して種々の圧下率で圧延加工した。
【００１４】斯くして作製した多層積層体の接合状況を
調査した後、この多層積層体を大気中８４０℃×５０ｈ
の熱処理を施して多層セラミックス超電導体を得た。得
られた多層セラミックス超電導々体について液体窒素
中、Ｏ磁場におけるＪｃ値を測定した。得られた結果を
表１に示す。
調査した後、この多層積層体を大気中８４０℃×５０ｈ
の熱処理を施して多層セラミックス超電導体を得た。得
られた多層セラミックス超電導々体について液体窒素
中、Ｏ磁場におけるＪｃ値を測定した。得られた結果を
表１に示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１から明らかな如く、本発明方法品試料
No．１〜８は、複合線材相互の接合は良好であり、熱処
理温度が高目で、圧下率も高目であったもの程高いＪｃ
値のものが得られた。また、熱処理温度あるいは圧下率
を本発明で規定した範囲外に設定して作製した試料No．
９、No．１１は複合線材相互が接合せず、一体化した線
材とならなかった。また熱処理温度が高過ぎた試料No．
１０は複合線材相互の接合は良好であったが、複合線材
内部の超電導体に部分溶融が生じたため、Ｊｃ値は著し
く低いものとなった。
No．１〜８は、複合線材相互の接合は良好であり、熱処
理温度が高目で、圧下率も高目であったもの程高いＪｃ
値のものが得られた。また、熱処理温度あるいは圧下率
を本発明で規定した範囲外に設定して作製した試料No．
９、No．１１は複合線材相互が接合せず、一体化した線
材とならなかった。また熱処理温度が高過ぎた試料No．
１０は複合線材相互の接合は良好であったが、複合線材
内部の超電導体に部分溶融が生じたため、Ｊｃ値は著し
く低いものとなった。
【００１７】実施例２ 実施例１で得た試料No．３の多層セラミックス超電導々
体に再度圧下率３０％で圧延加工を施し、次いで８４０
℃×５０ｈの熱処理を施した。而して作製した多層セラ
ミックス超電導々体についてＪｃ値を測定したところ１
３１００Ａ／cm2 と特性が向上していた。
体に再度圧下率３０％で圧延加工を施し、次いで８４０
℃×５０ｈの熱処理を施した。而して作製した多層セラ
ミックス超電導々体についてＪｃ値を測定したところ１
３１００Ａ／cm2 と特性が向上していた。
【００１８】実施例３ 実施例１で作製したＢｉ系セラミックス超電導体用の一
次原料の仮焼粉をＡｇ製角型パイプ内に充填して複合ビ
レットを作製した後、これを圧延して幅１００mm厚さ３
mmテープ状複合線材を作製した。次に、而して得られた
テープ状複合線材を表２に示す種々の温度で熱処理した
のち、両面をブラッシングして粗面化しながら、これを
外径１０mmφのＡｇ製丸棒上に渦巻き状に１５層巻付
け、これを内径２０mmφ、外径２４mmφのＡｇ製パイプ
内に挿入して長さ約１００mmの多層複合ビレットとなし
た。
次原料の仮焼粉をＡｇ製角型パイプ内に充填して複合ビ
レットを作製した後、これを圧延して幅１００mm厚さ３
mmテープ状複合線材を作製した。次に、而して得られた
テープ状複合線材を表２に示す種々の温度で熱処理した
のち、両面をブラッシングして粗面化しながら、これを
外径１０mmφのＡｇ製丸棒上に渦巻き状に１５層巻付
け、これを内径２０mmφ、外径２４mmφのＡｇ製パイプ
内に挿入して長さ約１００mmの多層複合ビレットとなし
た。
【００１９】而して作製した多層複合ビレットにスウェ
ージング加工を施して外径５mmφの丸型線材となし、次
いでこれを５００℃に加熱して４方向ロールにて圧下率
２０％で２回通して３×２mmの断面角型の多層線材を作
製した。なお、比較のため当該実施例と同様にして作製
したテープ状複合線材を熱処理を施さず、又、両面を粗
面化せずにこれを用いて多層複合ビレットとなし、この
多層複合ビレットにスウェージング加工を施し、外径５
mmφの丸型線材となし、８００℃に加熱し、４方向ロー
ルにて圧下率２０％で２回通して３×２mmの断面角型の
多層線材を作製した。
ージング加工を施して外径５mmφの丸型線材となし、次
いでこれを５００℃に加熱して４方向ロールにて圧下率
２０％で２回通して３×２mmの断面角型の多層線材を作
製した。なお、比較のため当該実施例と同様にして作製
したテープ状複合線材を熱処理を施さず、又、両面を粗
面化せずにこれを用いて多層複合ビレットとなし、この
多層複合ビレットにスウェージング加工を施し、外径５
mmφの丸型線材となし、８００℃に加熱し、４方向ロー
ルにて圧下率２０％で２回通して３×２mmの断面角型の
多層線材を作製した。
【００２０】斯くして作製した実施例３の渦巻型多層線
材と比較例の渦巻型多層線材について層間の接合状況を
調べた。また、この渦巻型多層線材を大気中で８４０℃
×５ｈの加熱処理を施して断面角型の渦巻型多層セラミ
ックス超電導々体を得た。得られた多層セラミックス超
電導々体について、液体窒素中、Ｏ磁場におけるＪｃ値
を測定した。以上、得られた結果を表２に併記する。
材と比較例の渦巻型多層線材について層間の接合状況を
調べた。また、この渦巻型多層線材を大気中で８４０℃
×５ｈの加熱処理を施して断面角型の渦巻型多層セラミ
ックス超電導々体を得た。得られた多層セラミックス超
電導々体について、液体窒素中、Ｏ磁場におけるＪｃ値
を測定した。以上、得られた結果を表２に併記する。
【００２１】
【表２】
【００２２】
【効果】以上、説明した本発明の多層セラミックス超電
導々体の製造方法によれば、金属パイプを用いなくても
複合線材を接合一体化できるので、長尺の多層セラミッ
クス超電導々体の製造が容易であり、又、セラミックス
超電導々体の占積率を高めることができる。しかも本発
明の製造方法によれば高Ｊｃ特性の多層超電導々体が製
造できる。
導々体の製造方法によれば、金属パイプを用いなくても
複合線材を接合一体化できるので、長尺の多層セラミッ
クス超電導々体の製造が容易であり、又、セラミックス
超電導々体の占積率を高めることができる。しかも本発
明の製造方法によれば高Ｊｃ特性の多層超電導々体が製
造できる。
【図１】多層セラミックス超電導々体の形態例を示す断
面説明図である。
面説明図である。
１ 複合金属 ２ セラミックス超電導体
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−123718（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−134822（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−243311（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−202065（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−148548（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01B 12/00 - 13/00 C04B 37/00
Claims (1)
- 【請求項１】 セラミックス超電導体、若しくはその前
駆物質と複合金属とからなる複合線材に表面粗面化処理
と、２００℃以上８００℃以下の温度での熱処理とを施
したのち、その複数本を粗面化処理された表面が面接触
した状態の集合体となし、この集合体を１０％以上８０
％以下の圧下率で圧延加工し、続いて得られた圧延加工
物に所定の熱処理を施すことを特徴とする多層セラミッ
クス超電導々体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04240053A JP3108543B2 (ja) | 1992-08-17 | 1992-08-17 | 多層セラミックス超電導々体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04240053A JP3108543B2 (ja) | 1992-08-17 | 1992-08-17 | 多層セラミックス超電導々体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0668729A JPH0668729A (ja) | 1994-03-11 |
| JP3108543B2 true JP3108543B2 (ja) | 2000-11-13 |
Family
ID=17053781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04240053A Expired - Fee Related JP3108543B2 (ja) | 1992-08-17 | 1992-08-17 | 多層セラミックス超電導々体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3108543B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6202287B1 (en) * | 1996-01-18 | 2001-03-20 | American Superconductor Corporation | Method for producing biaxially aligned super conducting ceramics |
| JP3658844B2 (ja) * | 1996-03-26 | 2005-06-08 | 住友電気工業株式会社 | 酸化物超電導線材およびその製造方法ならびにそれを用いた酸化物超電導撚線および導体 |
-
1992
- 1992-08-17 JP JP04240053A patent/JP3108543B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH0668729A (ja) | 1994-03-11 |
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