JP3179084B2 - 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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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、臨界電流密度の高い酸化物超電導線材の製
造方法に関し、より詳しくは、高周波加熱処理を行うと
いう簡易な手段で所望の特性を持つ線材が得られること
を特徴とする新規な超電導材の製造方法に関する。
造方法に関し、より詳しくは、高周波加熱処理を行うと
いう簡易な手段で所望の特性を持つ線材が得られること
を特徴とする新規な超電導材の製造方法に関する。
［従来の技術］ 従来、超電導線材を製造する代表的な方法として、以
下に示す３つの方法が知られている。
下に示す３つの方法が知られている。
第１の方法は、まず超電動体原料酸化物の粉末または
超電動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、次いで板に付いては圧延に
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。
超電動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、次いで板に付いては圧延に
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。
第２の方法は、酸化物系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、超電導線材とする方法であ
る。
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、超電導線材とする方法であ
る。
第３の方法は、懸濁紡糸法である。この方法は、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NaSO
4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
導体の繊維とする方法である。
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NaSO
4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
導体の繊維とする方法である。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら上記従来法にはいずれも次のような欠点
がある。まず、第１の方法では、中空の板やパイプ等の
銀系シース材の内部でＹ系酸化物超電導粉を焼結させて
も、臨海電流密度（Jc）が200/cm2程度と低く、Jcの数
値をそれ以上い高めることは困難である。また、第２の
方法では、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
とは難しい。
がある。まず、第１の方法では、中空の板やパイプ等の
銀系シース材の内部でＹ系酸化物超電導粉を焼結させて
も、臨海電流密度（Jc）が200/cm2程度と低く、Jcの数
値をそれ以上い高めることは困難である。また、第２の
方法では、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
とは難しい。
一方、第３の方法の場合は、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、該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
生するという問題があった。
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、該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
生するという問題があった。
従って長尺の超電導線材の製造に適し、かつ、製造工
程中にカーボンの残留が発生せず、カーボンの残留に起
因した電流密度の低下といった不都合が生じない新規な
超電導線材の製造方法の開発が求められていた。
程中にカーボンの残留が発生せず、カーボンの残留に起
因した電流密度の低下といった不都合が生じない新規な
超電導線材の製造方法の開発が求められていた。
［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、斯る課題を解決するために鋭意研究し
たところ、超電導線材の製造工程で高周波加熱処理を行
うことによって、臨界電流密度の高い酸化物超電導線材
を製造できることを見い出した。
たところ、超電導線材の製造工程で高周波加熱処理を行
うことによって、臨界電流密度の高い酸化物超電導線材
を製造できることを見い出した。
すなわち本発明は、銀または銀合金等の銀系シース材
（パイプや中空の板など）に酸化物超電導体粉末を詰め
て伸線処理を行ってシース線を作製した後、得られたシ
ース線を高周波加熱処理して臨界電流密度の高い酸化物
超電導線材を得ることを特徴とする新規な酸化物超電導
線の製造方法を提供するものである。
（パイプや中空の板など）に酸化物超電導体粉末を詰め
て伸線処理を行ってシース線を作製した後、得られたシ
ース線を高周波加熱処理して臨界電流密度の高い酸化物
超電導線材を得ることを特徴とする新規な酸化物超電導
線の製造方法を提供するものである。
［作 用］ 本発明で使用するための原料は、たとえば次のように
して製造できる。すなわち、予めY2O3、BaCO3およびCuO
の各粉末を2:1:1の割合で混合し、焼成して焼結体を得
た後、粉砕してY2Ba1Cu1O5の粉を製造する。一方、BaO
とCuOの各粉末を3:5の割合で混合し、焼成して得た焼結
体を粉砕して別の焼成粉末を製造する。
して製造できる。すなわち、予めY2O3、BaCO3およびCuO
の各粉末を2:1:1の割合で混合し、焼成して焼結体を得
た後、粉砕してY2Ba1Cu1O5の粉を製造する。一方、BaO
とCuOの各粉末を3:5の割合で混合し、焼成して得た焼結
体を粉砕して別の焼成粉末を製造する。
これらの粉末を所定の割合で混合して原料用混合粉末
とする。このようにして得られた混合粉末を、銀−白金
パイプのような融点の高い材質からなるパイプに入れ、
これをパイプごと伸線器で処理して適当はシース線と
し、次いで得られたシース線をゾーンメルティング装置
内にセットして、温度勾配を掛けながら包晶反応を行
い、銀−白金線に沿った方向で結晶成長を行わせて組成
Y1Ba2Cu3O7-xの超伝導線材を得ることができる。
とする。このようにして得られた混合粉末を、銀−白金
パイプのような融点の高い材質からなるパイプに入れ、
これをパイプごと伸線器で処理して適当はシース線と
し、次いで得られたシース線をゾーンメルティング装置
内にセットして、温度勾配を掛けながら包晶反応を行
い、銀−白金線に沿った方向で結晶成長を行わせて組成
Y1Ba2Cu3O7-xの超伝導線材を得ることができる。
あるいは、Y1Ba2Cu3O7-xの原料粉末を銀−白金パイプ
に詰め込み、ゾーンメルティング装置で銀−白金（10at
om％）パイプの融点近くに加温し、パイプ中のY1Ba2Cu3
O7-xゐ分解してY2Ba1Cu1O5と液相とに成し、これに温度
勾配を掛けながら包晶反応を行わせて、Y1Ba2Cu3O7-xの
結晶配向を有する超電導線材を得ることができる。
に詰め込み、ゾーンメルティング装置で銀−白金（10at
om％）パイプの融点近くに加温し、パイプ中のY1Ba2Cu3
O7-xゐ分解してY2Ba1Cu1O5と液相とに成し、これに温度
勾配を掛けながら包晶反応を行わせて、Y1Ba2Cu3O7-xの
結晶配向を有する超電導線材を得ることができる。
これらの方法によって得られる酸化物超電導線材の臨
界電流密度（Jc）は、従来法によって得られる線材に比
し改善された値を有するものであることを確認できた。
界電流密度（Jc）は、従来法によって得られる線材に比
し改善された値を有するものであることを確認できた。
以下、実施例により詳細に説明する。
［実施例１］ Y2O3、BaCO3およびCuOの平均粒径３μｍの各粉末をY:
Ba:Cu＝2:1:1に混合し、これを成型後950℃にて20時
間、酸素雰囲気中で焼成して焼結体を得た。次いで得ら
れた焼結体を粉砕して篩別し、平均粒径３μｍのY2Ba1C
u1O5の粉末を得た。
Ba:Cu＝2:1:1に混合し、これを成型後950℃にて20時
間、酸素雰囲気中で焼成して焼結体を得た。次いで得ら
れた焼結体を粉砕して篩別し、平均粒径３μｍのY2Ba1C
u1O5の粉末を得た。
次にBaOとCuOの平均粒径３μｍの各粉末をBa:Cu＝3:5
の割合に混合し、これを成型後850℃にて20時間、酸素
雰囲気中で焼成して焼結体を得、次いでこれらの焼結体
を粉砕して篩別し、平均粒径３μｍの粉末を得た。
の割合に混合し、これを成型後850℃にて20時間、酸素
雰囲気中で焼成して焼結体を得、次いでこれらの焼結体
を粉砕して篩別し、平均粒径３μｍの粉末を得た。
上記の２種の粉末をY:Ba:Cu＝1:2:3になるように混合
し、これらの粉末を外径5mmφ、内径4mmφ、長さ10cmの
銀−白金（Pt10％）製のパイプに詰め込み、伸線器で処
理して外径5mmφの銀系のシース線を作製した。
し、これらの粉末を外径5mmφ、内径4mmφ、長さ10cmの
銀−白金（Pt10％）製のパイプに詰め込み、伸線器で処
理して外径5mmφの銀系のシース線を作製した。
得られたシース線をゾーンメルティング装置で処理し
て高周波加熱を行った。この場合の加熱部の移動速度は
1cm/hrとした。
て高周波加熱を行った。この場合の加熱部の移動速度は
1cm/hrとした。
その結果得られた酸化物超電導線材のTcおよびJcを測
定したところ、Tcは90k、Jcは103A/cm2であった。
定したところ、Tcは90k、Jcは103A/cm2であった。
また、該線材を切断して内部をＸ線回折で調べたとこ
ろ、長手方向にＣ軸が成長していることがわかった。
ろ、長手方向にＣ軸が成長していることがわかった。
［実施例２］ 銀−白金パイプに詰め込む粉末としてYBa2Cu3O7-xの
平均粒径３μｍの粉末のみを用いて、実施例１と同様に
銀−白金（Pt10atom％）製のパイプに詰め込み、伸線器
で外径5mmφの銀系のシース線を製造した。
平均粒径３μｍの粉末のみを用いて、実施例１と同様に
銀−白金（Pt10atom％）製のパイプに詰め込み、伸線器
で外径5mmφの銀系のシース線を製造した。
得られたシース線を実施例１に示すゾーンメルティン
グ装置で同処理を施した結果、得られた酸化物超電導線
材のTcは90k、Jcは５×102A/cm2であった。
グ装置で同処理を施した結果、得られた酸化物超電導線
材のTcは90k、Jcは５×102A/cm2であった。
［実施例３］ 銀−白金パイプに詰め込む粉末としてTl2Ba2Cu3Oxの
平均粒径３μｍの粉末のみを用いたこと以外は、実施例
１と同様にして得た酸化物超電導線材について、同様の
方法で測定を行ったところ、Tcは115k、Jcは200A/cm2で
あった。
平均粒径３μｍの粉末のみを用いたこと以外は、実施例
１と同様にして得た酸化物超電導線材について、同様の
方法で測定を行ったところ、Tcは115k、Jcは200A/cm2で
あった。
［比較例１］ 実施例２で得られた0.5mmφの銀−白金のシース線を
高周波処理することなく、従来法に従って単に960℃に
て20時間、酸素雰囲気で焼成して得た酸化雰囲気で焼成
して得た酸化物超電導線材は、Tcが90k、Jcは200/cm2で
あった。
高周波処理することなく、従来法に従って単に960℃に
て20時間、酸素雰囲気で焼成して得た酸化雰囲気で焼成
して得た酸化物超電導線材は、Tcが90k、Jcは200/cm2で
あった。
［発明の効果］ 上述のように本発明法では、銀または銀合金のシース
パイプあるいはシース板の中に酸化物超電導体の粉末を
詰め込んでシース線を得、次いで高周波加熱装置として
例えばゾーンメルティング装置等を用いて処理するた
め、銀系シースパイプあるいは銀系シース板が加熱され
ることによってその内部に充填された酸化物超電導体粉
末が端から順に焼結されていくため、従来法のような断
線がなく、また、比較的に結晶配向が容易となり、その
結果、高いJc値を有する超電導線を比較的簡易な手段で
得ることができるという効果がある。
パイプあるいはシース板の中に酸化物超電導体の粉末を
詰め込んでシース線を得、次いで高周波加熱装置として
例えばゾーンメルティング装置等を用いて処理するた
め、銀系シースパイプあるいは銀系シース板が加熱され
ることによってその内部に充填された酸化物超電導体粉
末が端から順に焼結されていくため、従来法のような断
線がなく、また、比較的に結晶配向が容易となり、その
結果、高いJc値を有する超電導線を比較的簡易な手段で
得ることができるという効果がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−241717（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−243311（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−227310（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−164799（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01B 12/00 - 13/00 B28B 1/00 C04B 35/00
Claims (1)
- 【請求項１】Y2O3、BaCO3およびCuOをY:Ba:Cuが2:1:1の
原子比になるように混合・焼結・粉砕した粉末と、BaO
およびCuOをBa:Cuが3:5の原子比になるように混合・焼
結・粉砕した粉末とを、Y:Ba:Cuが1:2:3の原子比になる
割合で混合し、この混合粉末を銀−白金製パイプの内部
に詰めて伸線処理を行い、得られたシース線をゾーンメ
ルテング装置で高周波加熱して温度勾配を掛けながら包
晶反応を行うことによる長手方向にＣ軸が成長した臨界
電流密度の高い酸化物超電導線材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01150790A JP3179084B2 (ja) | 1990-01-20 | 1990-01-20 | 酸化物超電導線材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01150790A JP3179084B2 (ja) | 1990-01-20 | 1990-01-20 | 酸化物超電導線材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03216919A JPH03216919A (ja) | 1991-09-24 |
| JP3179084B2 true JP3179084B2 (ja) | 2001-06-25 |
Family
ID=11779936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01150790A Expired - Fee Related JP3179084B2 (ja) | 1990-01-20 | 1990-01-20 | 酸化物超電導線材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3179084B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69529443T2 (de) * | 1994-09-30 | 2003-10-02 | Canon Kk | Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden Drahts |
-
1990
- 1990-01-20 JP JP01150790A patent/JP3179084B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03216919A (ja) | 1991-09-24 |
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