JP3538620B2 - 結晶配向性の高いタリウム系超伝導銀系シース線材の製造方法及びその方法により得られたタリウム系超伝導銀系シース線材 - Google Patents
結晶配向性の高いタリウム系超伝導銀系シース線材の製造方法及びその方法により得られたタリウム系超伝導銀系シース線材Info
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、結晶配向性の高い
タリウム系超伝導銀シース線材及びその製造方法に関す
る。
タリウム系超伝導銀シース線材及びその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】異方性の高い銅酸化物超伝導体を実用線
材に仕立てるためには、線材中の結晶の配向性を高める
必要がある。ビスマス(Bi)系銀シース線材では熱処理に
より結晶配向性が高い組織を持った線材が製造されてい
るものの、Tl系では熱処理により結晶は配向しないと考
えられていた。結果的に無秩序な結晶方位組織をもった
線材しか製造されていないため材料の性能が十分引き出
されていなかった。Baを含む酸化物は炭素が残留しやす
いことが知られている。従来の方法は、残留炭素に関し
て注意が払われていなかったため、原料中に残留した炭
素がTl系超伝導体の結晶成長を阻害したり、結晶粒間の
結合を弱めていた。また、酸化物材料の組成制御が有効
に行われていなかったために、部分溶融状態からの結晶
成長が利用されず、無秩序な結晶方位組織をもった線材
しか製造されていなかった。
材に仕立てるためには、線材中の結晶の配向性を高める
必要がある。ビスマス(Bi)系銀シース線材では熱処理に
より結晶配向性が高い組織を持った線材が製造されてい
るものの、Tl系では熱処理により結晶は配向しないと考
えられていた。結果的に無秩序な結晶方位組織をもった
線材しか製造されていないため材料の性能が十分引き出
されていなかった。Baを含む酸化物は炭素が残留しやす
いことが知られている。従来の方法は、残留炭素に関し
て注意が払われていなかったため、原料中に残留した炭
素がTl系超伝導体の結晶成長を阻害したり、結晶粒間の
結合を弱めていた。また、酸化物材料の組成制御が有効
に行われていなかったために、部分溶融状態からの結晶
成長が利用されず、無秩序な結晶方位組織をもった線材
しか製造されていなかった。
【０００３】
【本発明の課題】線材中の結晶配向性が高くなると、超
伝導臨界電流密度(Jc)が高いTl系銀シース線材を製造す
ることができる。本発明の課題は、Tl系銀シース線材中
の超伝導体の結晶配向性を高め、超伝導臨界電流密度(J
c)の増大した線材を提供する。
伝導臨界電流密度(Jc)が高いTl系銀シース線材を製造す
ることができる。本発明の課題は、Tl系銀シース線材中
の超伝導体の結晶配向性を高め、超伝導臨界電流密度(J
c)の増大した線材を提供する。
【０００４】
【課題を解決する手段】Tl系銀系シース線材において、
高純度の酸化物を混合し、炭酸ガスを取り除いた酸素雰
囲気中で加熱して (Ba,Sr) 2Ca n-1Cu nO y (n=2,3,4 、 6 ≦ y
≦ 10) という組成比を持ち、かつ、 Tl を含まない前駆体 1
mol に対し残留炭素濃度は 0.1mol 以下の前駆体を作製
し、 その前駆体に Tl 2O 3 、 CuO および Cu 20 を混合して、
組成比 Tl m(Ba,Sr) 2Ca n-1Cu nO y (m=1,2 、 n=2,3,4 、 7 ≦ y
≦ 12) となる酸化物超伝導体材料を作成し、銀系のシー
スに封入した後、酸化物材料が部分溶融した状態から徐
冷することより、銀系シースに沿って結晶成長を促進さ
せた結晶配向性の高い組織を持ったタリウム系超伝導銀
系シース線材を製造する方法及びこの方法により得られ
るタリウム系超伝導銀系シース線材を提供するものであ
る。このようにすることにより、銀系シースに沿った結
晶成長を促進し結晶の配向性を高めことができる。さら
にTl系超伝導体の結晶成長を促進するため、および結晶
粒間の結合を強化するため、酸化物超伝導体材料として
残留炭素濃度を減少させた酸化物材料を用いる。また、
部分溶融状態からの結晶成長を利用するため、酸化物超
伝導体材料としてCu量および酸素量などの組成を変える
ことにより融点を制御した酸化物材料を用いる。
高純度の酸化物を混合し、炭酸ガスを取り除いた酸素雰
囲気中で加熱して (Ba,Sr) 2Ca n-1Cu nO y (n=2,3,4 、 6 ≦ y
≦ 10) という組成比を持ち、かつ、 Tl を含まない前駆体 1
mol に対し残留炭素濃度は 0.1mol 以下の前駆体を作製
し、 その前駆体に Tl 2O 3 、 CuO および Cu 20 を混合して、
組成比 Tl m(Ba,Sr) 2Ca n-1Cu nO y (m=1,2 、 n=2,3,4 、 7 ≦ y
≦ 12) となる酸化物超伝導体材料を作成し、銀系のシー
スに封入した後、酸化物材料が部分溶融した状態から徐
冷することより、銀系シースに沿って結晶成長を促進さ
せた結晶配向性の高い組織を持ったタリウム系超伝導銀
系シース線材を製造する方法及びこの方法により得られ
るタリウム系超伝導銀系シース線材を提供するものであ
る。このようにすることにより、銀系シースに沿った結
晶成長を促進し結晶の配向性を高めことができる。さら
にTl系超伝導体の結晶成長を促進するため、および結晶
粒間の結合を強化するため、酸化物超伝導体材料として
残留炭素濃度を減少させた酸化物材料を用いる。また、
部分溶融状態からの結晶成長を利用するため、酸化物超
伝導体材料としてCu量および酸素量などの組成を変える
ことにより融点を制御した酸化物材料を用いる。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明においてTl系超伝導体と
は、一般的に化学式Tl m(Ba,Sr)2Can-1CunOy (m=1,2、n
=2,3,4、7≦y≦12)で表される物質である。ただしTlサ
イトへの他元素の部分置換など各サイトへの多少の元素
置換を除外するものではない。また、シースに用いる銀
系材料としては、銀のほか銀の合金がある。酸化物材料
中の残留炭素濃度を減らすために、高純度の酸化物、例
えばTl2O3、BaO2、SrO、Ca2CuO3、CuO、Cu2Oなどを原料
として用いる。または、それらの酸化物を混合した後、
炭酸ガスを取り除いた雰囲気中で800℃〜1100℃に加熱
して、例えば(Ba,Sr)2Can-1CunOy (n=2,3,4、6≦y≦10)
という組成比を持つTlを含まない前駆体を予め作製し原
料とする。酸化物材料が部分溶融した状態からの結晶成
長を利用するために、Cu量や酸素量などの酸化物材料の
組成を制御する。例えば、1molの前駆体(Ba,Sr)2Can-1C
unOy (n=2,3,4、6≦y≦10)に対して0〜10molのCuOまた
はCu2Oを混合する。または、Cu量などの組成を調節して
混合した酸化物原料を、酸素分圧を制御した雰囲気中で
加熱することにより、Cu量や酸素量などの組成を制御し
た前駆体を予め作製する。酸化物材料中の残留炭素を削
減すること、Cu量を増やしたり酸素量を減らすなどの組
成制御をすることは、材料の融点を下げる作用もあるた
め、部分溶融状態からの結晶成長に都合が良い。
は、一般的に化学式Tl m(Ba,Sr)2Can-1CunOy (m=1,2、n
=2,3,4、7≦y≦12)で表される物質である。ただしTlサ
イトへの他元素の部分置換など各サイトへの多少の元素
置換を除外するものではない。また、シースに用いる銀
系材料としては、銀のほか銀の合金がある。酸化物材料
中の残留炭素濃度を減らすために、高純度の酸化物、例
えばTl2O3、BaO2、SrO、Ca2CuO3、CuO、Cu2Oなどを原料
として用いる。または、それらの酸化物を混合した後、
炭酸ガスを取り除いた雰囲気中で800℃〜1100℃に加熱
して、例えば(Ba,Sr)2Can-1CunOy (n=2,3,4、6≦y≦10)
という組成比を持つTlを含まない前駆体を予め作製し原
料とする。酸化物材料が部分溶融した状態からの結晶成
長を利用するために、Cu量や酸素量などの酸化物材料の
組成を制御する。例えば、1molの前駆体(Ba,Sr)2Can-1C
unOy (n=2,3,4、6≦y≦10)に対して0〜10molのCuOまた
はCu2Oを混合する。または、Cu量などの組成を調節して
混合した酸化物原料を、酸素分圧を制御した雰囲気中で
加熱することにより、Cu量や酸素量などの組成を制御し
た前駆体を予め作製する。酸化物材料中の残留炭素を削
減すること、Cu量を増やしたり酸素量を減らすなどの組
成制御をすることは、材料の融点を下げる作用もあるた
め、部分溶融状態からの結晶成長に都合が良い。
【０００６】上記の酸化物原料、または前駆体にTl2O3
を適量加えて混合した粉末を直接、または、それらの混
合物を予め仮焼した粉末を銀を含む金属で覆い、線引き
および圧延した後、部分溶融する温度(860℃〜960℃)ま
で加熱、一定時間保持してから徐冷することにより銀系
シース材に沿った結晶成長を促進し結晶配向性の高い組
織を得る。本発明における徐冷は、銀系シース材に沿っ
た結晶成長を促進し結晶配向性の高い組織を得るのが目
的であり、目的を達成できる徐冷の範囲であればどのよ
うな徐冷でも良いが、徐冷速度が0.01℃/h〜100℃/hが
望ましい。銀が酸素を透過する性質を利用し、酸素分圧
を制御しながら熱処理を施すことにより、さらに効果的
に結晶配向性の高い組織や超伝導性を制御した組織を得
る。
を適量加えて混合した粉末を直接、または、それらの混
合物を予め仮焼した粉末を銀を含む金属で覆い、線引き
および圧延した後、部分溶融する温度(860℃〜960℃)ま
で加熱、一定時間保持してから徐冷することにより銀系
シース材に沿った結晶成長を促進し結晶配向性の高い組
織を得る。本発明における徐冷は、銀系シース材に沿っ
た結晶成長を促進し結晶配向性の高い組織を得るのが目
的であり、目的を達成できる徐冷の範囲であればどのよ
うな徐冷でも良いが、徐冷速度が0.01℃/h〜100℃/hが
望ましい。銀が酸素を透過する性質を利用し、酸素分圧
を制御しながら熱処理を施すことにより、さらに効果的
に結晶配向性の高い組織や超伝導性を制御した組織を得
る。
【０００７】
【実施例】本発明の具体例を示すが、本発明は種々の応
用が可能であり、この具体例に拘束されるものではな
い。 （実施例１） 高純度の酸化物、BaO2、Ca2CuO3、CuOを混合し、炭酸ガ
スを取り除いた酸素雰囲気中940℃で加熱して Ba2Ca2Cu
3Oy (7≦y≦8)という組成比を持つTlを含まない前駆体
を作製した。この時、前駆体1molに対して残留炭素濃度
は0.1mol以下になっていた。その前駆体にTl2O3、CuOお
よびCu20を適量混合して、組成比TlBa2Ca2Cu4Oy (9≦y
≦10.5)となる原料混合物を作製した。その原料混合物
を銀で覆い、線引きおよび圧延した後、1気圧に設定し
た酸素雰囲気中890℃まで加熱し10分間保持してから、1
時間に10℃の割合で酸化物材料が凝固する温度まで冷却
した。銀の被服を剥がして測定した酸化物材料のエック
ス線回折パターンを図1(a)に示す。
用が可能であり、この具体例に拘束されるものではな
い。 （実施例１） 高純度の酸化物、BaO2、Ca2CuO3、CuOを混合し、炭酸ガ
スを取り除いた酸素雰囲気中940℃で加熱して Ba2Ca2Cu
3Oy (7≦y≦8)という組成比を持つTlを含まない前駆体
を作製した。この時、前駆体1molに対して残留炭素濃度
は0.1mol以下になっていた。その前駆体にTl2O3、CuOお
よびCu20を適量混合して、組成比TlBa2Ca2Cu4Oy (9≦y
≦10.5)となる原料混合物を作製した。その原料混合物
を銀で覆い、線引きおよび圧延した後、1気圧に設定し
た酸素雰囲気中890℃まで加熱し10分間保持してから、1
時間に10℃の割合で酸化物材料が凝固する温度まで冷却
した。銀の被服を剥がして測定した酸化物材料のエック
ス線回折パターンを図1(a)に示す。
【０００８】（比較例）
比較のために、酸化物材料を部分溶融した状態から徐冷
することなく、従来の方法で製造された銀シース線のエ
ックス線回折パターンを図1(b)に示す。このように従来
の方法では無秩序に配向した結晶組織しか得られない。
ところが、本発明を使用して製造されたものは、(00L)
面からの回折ピーク(TlBa2Ca2Cu3Oy(Tl-1223)超伝導相
に対応)が相対的に強くなっており、Tl系超伝導結晶の
配向性が高くなっていることがわかる。図1(a) は本発
明を使用して製造されたもので、図1(b) は従来の方法
で製造されたものである。両方ともTl-1223相が生成し
ているが、図1(a) の方が(00L)面からの回折ピークが相
対的に強くなっており結晶配向性が高くなっている。
することなく、従来の方法で製造された銀シース線のエ
ックス線回折パターンを図1(b)に示す。このように従来
の方法では無秩序に配向した結晶組織しか得られない。
ところが、本発明を使用して製造されたものは、(00L)
面からの回折ピーク(TlBa2Ca2Cu3Oy(Tl-1223)超伝導相
に対応)が相対的に強くなっており、Tl系超伝導結晶の
配向性が高くなっていることがわかる。図1(a) は本発
明を使用して製造されたもので、図1(b) は従来の方法
で製造されたものである。両方ともTl-1223相が生成し
ているが、図1(a) の方が(00L)面からの回折ピークが相
対的に強くなっており結晶配向性が高くなっている。
【０００９】
【本発明の効果】従来の方法では実現しない結晶配向性
の高いTl系超伝導銀シース線材が製造できる。結晶の配
向性の高めることにより線材の超伝導臨界電流密度(Jc)
の増大が期待できる。
の高いTl系超伝導銀シース線材が製造できる。結晶の配
向性の高めることにより線材の超伝導臨界電流密度(Jc)
の増大が期待できる。
【図１】銀系の被服を剥がして測定した酸化物材料のエ
ックス線回折パターン
ックス線回折パターン
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−101719（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−242418（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−141423（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01B 12/00 - 13/00
Claims (4)
- 【請求項１】 高純度の酸化物を混合し、炭酸ガスを取
り除いた酸素雰囲気中で加熱して (Ba,Sr) 2Ca n-1Cu nO y
(n=2,3,4 、 6 ≦ y ≦ 10) という組成比を持ち、かつ、 Tl を
含まない前駆体 1mol に対し残留炭素濃度は 0.1mol 以下の
前駆体を作製し、その前駆体に Tl 2O 3 、 CuO および Cu 20 を
混合して、組成比 Tl m(Ba,Sr) 2Ca n-1Cu nO y (m=1,2 、 n=
2,3,4 、 7 ≦ y ≦ 12) となる酸化物超伝導体材料を作成し、
銀系のシースに封入した後、酸化物材料が部分溶融した
状態から徐冷することより、銀系シースに沿って結晶成
長を促進させた結晶配向性の高い組織を持ったタリウム
系超伝導銀系シース線材を製造する方法。 - 【請求項２】 徐冷する速度が0.01℃/h〜100℃/hであ
る請求項１に記載されたタリウム系超伝導銀系シース線
材を製造する方法。 - 【請求項３】 高純度の酸化物を混合し、炭酸ガスを取
り除いた酸素雰囲気中で加熱して (Ba,Sr) 2Ca n-1Cu nO y
(n=2,3,4 、 6 ≦ y ≦ 10) という組成比を持ち、かつ、 Tl を
含まない前駆体 1mol に対し残留炭素濃度は 0.1mol 以下の
前駆体を作製し、その前駆体に Tl 2O 3 、 CuO および Cu 20 を
混合して、組成比 Tl m(Ba,Sr) 2Ca n-1Cu nO y (m=1,2 、 n=
2,3,4 、 7 ≦ y ≦ 12) となる酸化物超伝導体材料を作成し、
銀系のシースに封入した後、酸化物材料が部分溶融した
状態から徐冷することより、銀系シースに沿って結晶成
長を促進させた結晶配向性の高い組織を持ったタリウム
系超伝導銀系シース線材を製造する方法により得られる
タリウム系超伝導銀系シース線材。 - 【請求項４】 酸化物超伝導体材料として残留炭素濃度
を減少させた酸化物材料、又はCu量および酸素量の組成
を制御した酸化物材料を用いる請求項３に記載されたタ
リウム系超伝導銀系シース線材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001047897A JP3538620B2 (ja) | 2001-02-23 | 2001-02-23 | 結晶配向性の高いタリウム系超伝導銀系シース線材の製造方法及びその方法により得られたタリウム系超伝導銀系シース線材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001047897A JP3538620B2 (ja) | 2001-02-23 | 2001-02-23 | 結晶配向性の高いタリウム系超伝導銀系シース線材の製造方法及びその方法により得られたタリウム系超伝導銀系シース線材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002251929A JP2002251929A (ja) | 2002-09-06 |
| JP3538620B2 true JP3538620B2 (ja) | 2004-06-14 |
Family
ID=18909245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001047897A Expired - Lifetime JP3538620B2 (ja) | 2001-02-23 | 2001-02-23 | 結晶配向性の高いタリウム系超伝導銀系シース線材の製造方法及びその方法により得られたタリウム系超伝導銀系シース線材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3538620B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5325827B2 (ja) * | 2010-03-31 | 2013-10-23 | 株式会社日立製作所 | ジョブスケジュールシステム、ジョブスケジュール管理方法及びプログラム。 |
-
2001
- 2001-02-23 JP JP2001047897A patent/JP3538620B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002251929A (ja) | 2002-09-06 |
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