JP3758455B2

JP3758455B2 - 酸化物超電導線材の製造方法

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Publication number: JP3758455B2
Application number: JP2000095130A
Authority: JP
Inventors: 和英田中; 道哉岡田; 一正戸叶; 浩明熊倉; 仁北口
Original assignee: Hitachi Ltd; National Institute for Materials Science
Current assignee: Hitachi Ltd; National Institute for Materials Science
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP2001283654A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体ヘリウム、液体窒素もしくは冷凍機等の冷媒を用いて運転する酸化物超電導コイルもしくは酸化物超電導送電ケーブル等に適用可能な酸化物超電導線材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、超電導材料としてはＮｂＴｉ，Ｎｂ₃Ｓｎ等の金属系のものが知られている。しかし、これらの金属系超電導材料は臨界温度（Ｔｃ）が最も高い
Ｎｂ₃Ｇｅでも２３Ｋ（ケルビン）であり、その冷却に高価な液体ヘリウムを用いる必要があった。
【０００３】
ところが、１９８６年になって酸化物系超電導体が発見され、続いて、Ｔｃが液体窒素の沸点（７７Ｋ）を超えるイットリウム（Ｙ）系、ビスマス（Ｂｉ）系、タリウム（Ｔｌ）系というような各酸化物系超電導体が相次いで発見された。これらの酸化物超電導体は、Ｔｃが高いため安価で入手が容易な液体窒素を冷媒に用いることができるため、超電導線材を使用する各種の技術分野に大きな影響を与えることになった。
【０００４】
また、これらの酸化物超電導体は、Ｔｃが高いだけでなく、上部臨界磁場（Ｈｃ２）が高いという性質を兼ね備えている。特に、Ｂｉ系超電導体は、液体ヘリウム温度（４．２Ｋ）以下の極低温におけるＨｃ２が５０Ｔ（テスラー）乃至１００Ｔを超えるものである。この性質を利用することにより、従来の金属系超電導材料では達成が困難であった、２２Ｔを超えるような強い磁場を発生する超電導マグネットの実現が可能となってきた。
【０００５】
現在、「第６１回１９９９年秋季低温工学・超電導学会講演概要集」７頁に紹介されているような、酸化物超電導原料粉末を銀（Ａｇ）等の金属パイプ内に充填した後、それを伸線加工及び圧延加工した後、再度金属パイプ内に組込んで作製した高性能の超電導線材において、温度４．２Ｋ、印加磁場２８Ｔという条件で、約１,０００Ａ／ｍｍ²の実用的な臨界電流密度（Ｊｃ）が得られている。
【０００６】
しかし、このような工程で作製した酸化物超電導線材は加工工程が多く、コストの面では従来金属系超電導線材と比較して高価なものになると予想される。また、上記線材内部のマトリックス中における酸化物占積率が２０乃至３０％と比較的低く、線材を導体としてみた場合、臨界電流を線材の全断面積で割った導体電流密度（Ｊｅ）は線材の超電導コア部断面積で割った臨界電流密度（Ｊｃ）と比べて約１／５程度まで減少する。
【０００７】
【発明が解決しょうとする課題】
上記従来技術における問題点を解決し、好適な酸化物超電導線材を得るためには、工程の短縮による低コスト化が可能で、かつ高いＪｅを有することが望まれる。
【０００８】
しかし、これらを同時に実現することは極めて困難である。すなわち、工程の短縮化については、１パス当たりの加工度を大きくすることや、圧延工程をなくすといったことが試されている。しかし、加工度を上げると、線材表面に割れや亀裂が発生し、最悪のケースでは断線するという問題がある。また、圧延工程を経ない場合には、Ｊｃの向上に不可欠な酸化物の高密度化及び結晶配向化が達成しづらいという問題がある。このため、高い線材性能を保ちながら量産化を達成することは極めて困難であると考えられている。
【０００９】
一方、Ｊｅを向上させる方法としては、超電導体内に含有するカーボン量を低減させたり、熱処理の温度や雰囲気を最適化する等の方法で、線材自身のＪｃを向上させる検討がなされてきた。また、線材内部のマトリックス中における酸化物の占積率を増大させる検討も進められている。現状、超電導相の厚さ数μｍ以下のもの、あるいは数ｃｍ長さの短尺線レベルのものでは実用領域のＪｃを得ることができているが、実用的な線材サイズや長さを確保しながら、その性能を達成することは難しいという問題がある。
【００１０】
また、コイル等に用いる導体として実用化するには、高いＪｅを確保する必要がある。特に、コイル等の導体はコンパクト化により、コスト低減が図れるが、これを実現するには、ＪｃよりもＪｅを向上させる必要がある。例えば、Ｊｃが極めて高い線材を用いてコイルを製作する場合においても、実質的なＪｅが仮に１／２に減少したなら、コイルのターン数は２倍にしなければならない。これでは、コイルサイズが増大し、実用には不向きとなることが考えられる。
【００１１】
本発明の目的は、高い導体電流密度（Ｊｅ）を有し、かつ製造工程を短縮出来る酸化物超電導線材の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の酸化物超電導層が金属層を介して交互に配置されている複数の集合構造体を有する酸化物超電導線材の製造方法であって、その長手方向に対して垂直に切断した横断面において個々の前記集合構造体が互いに３回以上の回転対称性を持って配置していること、又は前記各集合構造体の酸化物超電導層はいずれもその幅方向が一方向に配列しており、前記各々の集合構造体が最密構造になるように配列していること、又は前記酸化物超電導層はその長手方向に対して垂直に切断した横断面において面積率で３０〜７０％好ましくは３５〜６５％とすること、又これらの組み合わせを有するように配置するものである。
【００１３】
本発明は、熱処理後に超電導性を示す酸化物粉末、酸化物超電導粉末、或いはその仮焼結体粉末を用い、酸化物超電導体の理論密度に対して４０％以上の密度で平板状の圧粉成型体を製造する工程と、前記平板状の圧粉成型体と平板状の金属とを交互に複数枚積層して積層体を形成する工程と、前記積層体を金属シース内に充填する工程と、前記金属シースを好ましくは円形、楕円形、六角形又は平角形の横断面形状に減少させる塑性加工する工程とを備えることである。又、本発明は、前述の酸化物超電導粉末或いはその仮焼結体粉末を、当該酸化物超電導体の理論密度に対して４０％以上の密度となるように複数の平板状金属の間に配置した積層体を形成する工程と、前記積層体を金属シース内に充填する工程と、前記積層体を有する前記金属シースを好ましくは円形、楕円形、六角形又は平角形の横断面形状に減少させる塑性加工する工程とを有することである。酸化物粉末は仮焼結したものであることが好ましい。
【００１４】
また、本発明は、平板状の圧粉成型体と平板状の金属とを積層して形成された各積層体の外形状を概ね菱形形状に好ましくは金属フオイルで巻回する工程と、複数の前記積層体を３回の回転対称性を持たせて金属シース内に充填する工程を備えることである。３回の回転対称性を持たせるということは、具体的には、平板状の圧粉成型体と平板状の金属とを積層して形成された積層体を３組作製し、これらの外形状を概ね菱形形状にした後、各々の積層体を隣接する積層体と、圧粉成型体の積層方向が概ね１２０度の幾何学的回転対称性を有し、かつ該菱形断面形状における少なくとも１辺が隣接する積層体を接するようにして充填することである。そして、それを塑性加工して得られた酸化物超電導線材も同様の３回の回転対称性を有するものが得られる。
【００１５】
これは、言い換えるならば、円形断面の線材の長手方向に対して、垂直の断面をみたとき、酸化物のコアが、断面内で幾何学的な配置において回転対称であるといえる。円形断面で回転対称性を発現するには、３回以外にも、4回、6回等の回転対称性が考えられるが、正三角形を２つ合わせて作った菱形形状で３回の回転対称性を持たせるのが最も効率よい充填率となる。
【００１６】
本発明では、圧粉成型体と金属板の加工精度等の制約から、理想的な形状は容易には得られないと考え、概ね菱形形状や１２０度という表現を用いている。但し、理想とする形状に近いほど高性能の線材を得ることができる。理想状態からのずれは、酸化物の形状の乱れを誘発し、性能を低下させる。角度の許容範囲は、5度程度である。これを越えると、性能は少なくとも１／２〜１／３低下する。
【００１７】
また、本発明は、線材内部マトリックス中における酸化物の占積率、即ち塑性加工後、前述の面積率で３０〜７０％となるように製造する工程を備えること、アスペクト比が全て同じである圧粉成型体を金属シース内に充填する工程を備えること、平板状の圧粉成型体のアスペクト比が全て同じである圧粉成型体を金属シース内に充填する工程を備えることがこのましい。平板状の圧粉成型体のアスペクト比が同じということは、製造工程の簡略化につながり、低コスト化が可能となる利点がある。
【００１８】
また、本発明は、金属シースが銀或いは銀基合金であること、金属シースの内形状が六角形であること、積層体は直立するように積層した後に、菱形形状に切断する工程を備えることが好ましい。である。
【００１９】
さらにまた、本発明の他の特徴点は、酸化物超電導粉末或いはその仮焼粉末を用い、複数の平板状金属の間に所望の成型体が酸化物超電導体の理論密度に対して４０％以上の密度となるように秤量した粉末を密着させて積層体を形成する工程と、前記積層体を金属シース内に充填する工程と、前記金属シースを円形、楕円形、六角形又は平角形の横断面形状に減面加工する工程を備えることである。
【００２０】
上記のような製造プロセスを経た場合、円形、楕円形、六角形又は平角形の横断面形状を有する金属シース酸化物超電導線材において、高性能かつ量産化が可能なものになる。また、テープ形状のものでも高性能かつ量産化が可能である。
【００２１】
発明者らはこれまで、酸化物超電導体の電力機器への応用を目指して、主として酸化物超電導テープ線材、及びそのテープ線材を３回の回転対称を持つように金属パイプに組込んだ回転対称テープインチューブ線材（ROSATwire，ROtation Symmetric Arranged Tape-in-tube wire）の通電性能の向上に注力してきた。その結果、両者共に、２０Ｔを超えるような強磁場下においても１,０００Ａ／ｍｍ²以上の実用的なＪｃを有する線材が得られることを見出しなされたものである。
【００２２】
しかし、このような線材では、金属系超電導線材に比べて高価であり、また酸化物超電導体の占積率も高々２０〜３０％と低いものであった。
【００２３】
そこで発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、従来プロセスに比べて加工工程を大幅に短縮化すると同時に、線材内部における酸化物超電導体の占積率を２倍以上増大させることが容易な酸化物超電導線材の製造方法を見い出したのでここにまとめた。しかも本発明における製造方法で得られた酸化物超電導線材により、ｋｍ級の長尺材においても、高い性能を有することを可能にした。
【００２４】
まず、加工工程の短縮に関しては、例えば、ROSATwireでｋｍ級の線材を製造することを想定した場合、押出し加工を少なくとも３回行う必要があった。１回目はテープ状に加工する素線を製造する工程、２回目は素線を３回の回転対称性を持たせて組込んだ３セグメント型線材を製造する工程、３回目は３セグメント型線材を複数本組込んで多芯化したマルチセグメント型線材を製造する工程である。これに対して、本発明の製造方法を用いることにより、押出し加工は１回行うだけでよいことになった。このように加工工程を短縮することで、大幅なコスト低減が可能となった。
【００２５】
また、線材を金属パイプに複数回組込む工程がなくなることにより、酸化物超電導体の占積率は大幅に増大させることが可能となった。但し、必要に応じて複数回の組込みを行うことは差し支えない。しかしこのような場合には、若干の性能低下を見込む必要がある。また、交流応用の場合は、交流損失の低減を目的に、撚り線加工を施すことが望ましい。
【００２６】
従来と同じ線径において、Ｊｅを２倍にすることが可能となれば、例えばコイルを製作する場合に、ターン数が半分に減少するというメリットがある。このため、実用導体としてのコンパクト化も実現できる。
【００２７】
一般に、Ｂｉ系酸化物超電導線材は、熱処理を行うことによって、超電導体のｃ軸に対して垂直に結晶粒が成長する性質を持っている。このことから、磁場の印加方向がフィラメントのｃ軸に対して平行な場合、磁場をかけない場合の線材の臨界電流に比べて大きく低下するという物性を有する。このため、圧粉成型体と金属の積層体を組み込む際に例えば３回の回転対称性を持たせると磁場の印加方向によらず、Ｊｅの低下を抑制することが可能になる。
【００２８】
さらに、円形、楕円形、六角形又は平角形の横断面形状を有する金属シース酸化物超電導多芯線材を用いてソレノイド巻きしたコイルを製作することにより、積層パンケーキコイルでは困難であった高い磁場均一度の実現を可能にすることができるようになる。これは、上記形状の線材はテープ形状の線材に比して、容易に加工精度を向上させることができるためである。このため、コイル巻線した場合に軸方向及び周方向でコイル形状のずれを小さくすることが可能となる。これらのことから、円形、楕円形、六角形又は平角形の横断面形状を有する金属シース酸化物超電導線材を用いてソレノイド巻きしたコイルは、高分解能ＮＭＲマグネット用のコイルとして使用できるものになる。
【００２９】
また、本発明における金属シース材に関しては、熱処理に際して腐食等を生じない銀や銀合金にすることが好ましい。合金化を行う際の金属は、例えば、金（Ａｕ）、アンチモン（Ｓｂ）、白金（Ｐｔ），マグネシウム（Ｍｇ），チタン（Ｔｉ），マンガン（Ｍｎ），ニッケル（Ｎｉ），銅（Ｃｕ），アルミニウム（Ａｌ）等が好ましい。
【００３０】
また、本発明の酸化物超電導粉末或いはその仮焼粉末は、特に材料を限定するものではなく、例えばＹ系、Ｂｉ系、Ｔｌ系、Ｈｇ系等の超電導体にも広く適用可能である。
【００３１】
本発明の製造方法により製造された酸化物超電導線材は広く超電導機器に適用することが可能であって、例えば、超電導送電ケーブル、ブスバー、長尺導体、永久電流スイッチ素子、大型マグネット、核磁気共鳴分析装置、医療用磁気共鳴診断装置、超電導電力貯蔵装置、磁気分離装置、磁場中単結晶引き上げ装置、冷凍機冷却超電導マグネット装置、超電導エネルギー貯蔵、超電導発電機、核融合炉用マグネット、加速器、電流リード、限流器等の機器に利用することにより、高効率化を達成できる効果がある。
【００３２】
また、本発明の超電導体の冷却には、液体ヘリウム以外にも液体窒素や冷凍機を用いることが可能となるため、装置の運転コストの低減、クエンチ（超電導状態から常電導状態への転移が急激に起こり破壊する現象）を防止するための措置の簡略化等が達成でき、コストを大幅に低減することが可能となる。また、同時に、超電導特性の信頼性を高めることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
純度が９９％以上の酸化ストロンチウム（ＳｒＯ），酸化カルシウム
（ＣａＯ）及び酸化銅（ＣｕＯ）の各酸化物を出発原料とし、ストロンチウム（Ｓｒ），カルシウム（Ｃａ），銅（Ｃｕ）の原子モル比がそれぞれ２．０：１．０：２．０の組成となるように秤量し、それらの混合体を作製した。次に、この混合体を遠心ボールミルに入れ、２０分間にわたって混合した後、大気中において、９００℃で、２０時間にわたる熱処理を行う。次いで、熱処理した混合体を室温まで冷却した後、再度、遠心ボールミルに入れ、２０分間にわたって粉砕,混合し、粉末状態にする。
【００３４】
得られた粉末にＢｉ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｃｕの原子モル比が、それぞれ２．０：２．０：１．０：２．０の組成となるように酸化ビスマス（Ｂｉ₂Ｏ₃）を秤量して加え、混合体を遠心ボールミルに入れ、２０分間にわたって混合する。そして、得られた粉末を、大気中において、８００乃至８５０℃の温度で、１０時間にわたって熱処理を行い、超電導粉末を作製する。この超電導粉末は、粉末Ｘ線回折の結果及び走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の観察結果によれば、超電導相以外にＳｒＯ，ＣｕＯのほか、同定できない未反応の非超電導相も若干認められるものである。次に、この超電導粉末を遠心ボールミルに入れ、平均粒径が３μｍ程度になるように粉砕及び混合し、超電導微粉末を作製する。
【００３５】
次いで、得られた超電導微粉末をＢｉ−２２１２の理論密度である６．６５ｇ／ｃｍ³に対して６５％となる密度（４．３２ｇ／ｃｍ³）で平板状の圧粉成型体を作製した。このときの成型体のサイズは、幅１２ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ、長さ１００ｍｍである。この圧粉成型体５枚と幅１２ｍｍ、厚さ０．７ｍｍ、長さ１００ｍｍの純銀板６枚とを交互に菱形形状となるように重ね合わせ、これを厚さ５０μｍの純銀ホイルで包むことにより、積層体を形成する。図１にその断面構成を示す。図１において、１はＢｉ−２２１２超電導体を用いて製造した平板状の圧粉成型体、２は純銀を使用した平板状の金属板、３は純銀を使用した金属ホイルである。
【００３６】
ここでは、各積層体内では、平板状の圧粉成型体１と平板状の金属板２が階段状に段差をつけながら積層されている。このような積層体を３つ作製し、これらを束ね、全体を構成している。全体では概ね正六角形の断面形状からなる。また、この断面を構成する３つの積層体は各々、１２０度の幾何学的な回転対称性を有している。
【００３７】
また、積層体を製造する別の方法としては、平板状の圧粉成型体１と平板状の金属板２とを交互に重ね合わせ、直立するように並べる。これを菱形形状に切断するという手法を用いてもよい。この方法を用いることで、平板状圧粉成型体１及び平板状金属板２から成る積層体が精度良く菱形形状に加工できる。また、それら積層体と金属ホイル３に生じる隙間がなくなり、充填密度が向上するメリットがある。
【００３８】
さらにまた、予め圧粉成型体１を製造せず、酸化物超電導粉末或いは仮焼粉末を用い、圧力を加えて成型した際に酸化物超電導体の理論密度に対して４０％以上の密度となるように秤量した粉末を複数枚の平板状金属板２の間に配置し、それらをプレス等により密着させて積層体を形成する工程を含んでもよい。この方法を用いることにより、1枚ずつ圧粉成型体を製造する必要がなくなり、製造工程の短縮化が可能となり、コスト低減につながるメリットがある。
【００３９】
図１に示す圧粉成型体１は、上記に示すサイズとなるような金属の金型を用いて、プレス機等によって製造したものである。金属板２及び金属ホイル３は、ロール圧延やカセットローラーダイス等で加工したものである。
【００４０】
以上のような積層体を３組用意し、図２に示すような配置となるように外径３０ｍｍ、内径２５ｍｍ、長さ１１０ｍｍの円形の断面形状を有する純銀パイプに充填する。図２において、４は金属シース材である。金属シース材４の内径側の形状は、丸に限らず多角形としてもよい。特に、六角形にすることにより、組み込む際の充填密度が向上するというメリットもある。
【００４１】
本実施例では、圧粉成型体５枚を１組とした積層体が、３回の回転対称性を持って組み込まれている。よって、芯数は５×３＝１５である。この芯数については、使用する材料の加工性や超電導体の占積率等によって、適宜最適な数にすることが望ましい。
【００４２】
充填した線材は、室温で押し出し加工により断面減少率１０〜１５％の伸線加工を施し、外径２．０ｍｍ程度になるまで縮径する。加工方法は、他に線引き加工、スエージング加工等で行う事が出来る。必要に応じて、線材の横断面形状を楕円形、六角形、平角形又は板状の横断面形状に減少させる塑性加工する。加工後の線材は複数の酸化物超電導層が金属層を介して交互に配置された３個の集合構造体を有する酸化物超電導線材からなり、前記各集合構造体は最密構造になるように配列しているものであった。
【００４３】
円形、楕円形及び六角形の線材の外径は、対辺の長さが最も短い部分で１〜２ｍｍ程度が実用上望ましいが、用途や通電電流に応じて適切な外径とすればよく、特に限定されるものではない。
【００４４】
次に、減面加工した線材に超電導特性を付与するために以下の熱処理を施す。具体的には、線材を純酸素（酸素分圧が１ａｔｍ）中において、Ｂｉ₂Ｓｒ₂Ｃａ₁Ｃｕ₂Ｏｘからなる組成の酸化物超電導体の分解温度より僅かに高い温度である８７５〜９００℃の範囲内の温度で、５〜６０分の範囲内にわたる熱処理を行い、前記酸化物超電導体を部分溶融させ、その後、室温まで冷却することにより、超電導体とする。また、必要に応じて、１〜２０％（酸素分圧が０．０１〜０．２ａｔｍ）の酸素濃度雰囲気中において、前記酸化物超電導体の分解温度より僅かに低い温度である８００〜８４０℃の範囲内の温度で、５乃至５０時間の範囲内におけるアニール処理を行うこともある。
【００４５】
前記製造方法の実施例において、Ｂｉ₂Ｓｒ₂Ｃａ₁Ｃｕ₂Ｏｘからなる組成の酸化物超電導体の原料粉末には、Ｂｉ化合物、Ｓｒ化合物、Ｃａ化合物及び
Ｃｕ化合物が用いられる。また、必要に応じて、鉛（Ｐｂ）化合物やバリウム（Ｂａ）化合物が用いられる。各原料粉末は、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、ほう酸塩、酢酸塩等の形ものが用いられる。
【００４６】
また、前記製造方法の実施例において、酸化物超電導粉末を合成したり、中間焼成を行ったりする際の熱処理温度は、７００〜９５０℃の範囲内の温度が利用される。また、必要に応じて、Ｂｉ₂Ｓｒ₂Ｃａ₁Ｃｕ₂Ｏｘからなる組成に第３元素を添加、あるいは置換し、得られた酸化物超電導体を部分溶融温度以上に加熱した後、これを冷却する過程において、超電導相の結晶粒内に非超電導相を分散させ、ピンニング力を高める方法を用いてもよい。
【００４８】
また、前記製造方法の実施例における横断面減面塑性加工は、線材の断面形状を所望のものにすると同時に、金属シース酸化物超電導多芯線材のコア部に充填されたＢｉ₂Ｓｒ₂Ｃａ₁Ｃｕ₂Ｏｘからなる組成の酸化物超電導体を高密度化する働きも兼ね備える。
【００４９】
表１は、本実施例によって製造された平板状の圧粉成型体１の密度がＢｉ−２２１２超電導体の理論密度（６．６５ｇ／ｃｍ³）に対して３０％乃至９５％の範囲内として製造した場合のＪｅを測定した結果である。測定は、温度４．２Ｋ，印加磁場２Ｔ中で行った。Ｊｅは、線材の臨界電流（Ｉｃ）をシース材を含む線材全断面積で除することにより求めた。
【００５０】
圧粉成型体１の密度がＢｉ−２２１２超電導体の理論密度に対して３０％及び３５％の場合は、Ｊｅが１８０乃至１９０Ａ／ｍｍ²であったが、４０％を超えると３００乃至３３０Ａ／ｍｍ²までＪｅが向上した。それぞれの線材について酸化物部分の密度を調査したところ、減面加工後の超電導体の密度が４０％以下の場合と４０％以上の場合とではＪｅｈａ大きく異なることが分かった。なお、比較材として作製した直径２．０ｍｍのROSATwireのＪｅは、１９０Ａ／ｍｍ²であった。
【００５１】
このことから、本発明における平板状の圧粉成型体１の密度は、Ｂｉ−２２１２超電導体の理論密度（６．６５ｇ／ｃｍ³）に対して４０％以上に選ぶことが効果的であって、Ｊｅの高い酸化物超電導線材が得られるようになる。
【００５２】
【表１】

【００５３】
表２は、本実施例によって製造された線材のマトリックス中における圧粉成型体の占積率が２０％〜７５％の範囲内として製造した場合のＪｅを測定した結果である。測定は、温度４．２Ｋ，印加磁場２Ｔ中で行った。なお、ここで製造した平板状の圧粉成型体の密度は、Ｂｉ−２２１２の理論密度に対して６０％としている。Ｊｅは、線材のＩｃをシース材を含む線材全断面積で除することにより求めた。
【００５４】
占積率、即ち、線材の長手方向に対して垂直に切断した横断面において面積率で２０％及び２５％の場合は、Ｊｅが１５０乃至１７０Ａ／ｍｍ²であったが、３０〜７０％では２７０〜３３０Ａ／ｍｍ²までＪｅが向上した。しかし、７５％を超えると減面加工途中に線材表面に割れが発生し、熱処理時に割れ部から超電導体の融液が外部に流れ出すことによる減少が認められた。これにより、Ｊｅは大きく低下した。なお、比較材として作製した直径２．０ｍｍのROSATwireのＪｅは、１９０Ａ／ｍｍ²であった。
【００５５】
このことから、本発明における圧粉成型体１が線材内部マトリックス中における占積率を３０％以上７０％以下となるようにすることが効果的であって、Ｊｅの高い酸化物超電導線材が得られるようになる。
【００５６】
【表２】

【００５７】
表３は、本実施例によって製造された金属シースを純銀、銀−マグネシウム合金、銀−金合金、純金、ニッケル、パラジウムの種々の金属を用いて、線材を製造した場合のＪｅを測定した結果である。測定は、温度４．２Ｋ，印加磁場２Ｔ中で行った。Ｊｅは、線材のＩｃをシース材を含む線材全断面積で除することにより求めた。
【００５８】
ここでは、平板状の圧粉成型体の密度はＢｉ−２２１２の理論密度に対して５５％で、その占積率は５０％としている。
【００５９】
純銀及び銀合金シースの場合は、Ｊｅが２８０乃至３００Ａ／ｍｍ²であったが、それ以外のシース材ではＪｅが大きく低下した。
【００６０】
このことから、本発明における金属シース材は、銀或いは銀合金シースとすることが効果的であって、Ｊｅの高い酸化物超電導線材が得られるようになる。
【００６１】
【表３】

【００６２】
本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００６３】
【発明の効果】
本発明の酸化物超電導線材の製造方法によれば、高い導体電流密度（Ｊｅ）を有し、更に製造工程が短縮化され、よりコンパクトな酸化物超電導線材を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる圧粉成型体と、金属板との積層体を金属ホイルで巻回した積層体の断面構成を示す図である。
【図２】本発明に係わる酸化物超電導線材の積層体を金属パイプに充填した断面構成を示す図である。
【符号の説明】
１・・・圧粉成型体、２・・・金属板、３・・・金属ホイル、４・・・金属シース材。

Claims

酸化物超電導性粉末或いはその仮焼結体粉末を、当該酸化物超電導体の理論密度に対して４０％以上の密度で平板状の圧粉成型体を製造する工程と、前記平板状の圧粉成型体と平板状の金属とを交互に複数枚積層して積層体を形成する工程と、前記積層体の複数個を金属シース内に充填する工程と、前記積層体を有する前記金属シースの横断面形状を減少させる塑性加工する工程とを有することを特徴とする酸化物超電導線材の製造方法。
酸化物超性電導粉末或いはその仮焼結体粉末を、平板状金属の間に配置し前記酸化物超電導粉末の理論密度に対して４０％以上の密度となるように加圧成形して得られた前記酸化物超電導粉末の圧粉成型体と前記平板金属との積層体を形成する工程と、前記積層体の複数個を金属シース内に充填する工程と、前記積層体を有する前記金属シースの横断面形状を減少させる塑性加工する工程とを有することを特徴とする酸化物超電導線材の製造方法。
請求項１又は２において、前記積層体をその長手方向に対して垂直に切断した横断面において個々の前記積層体が互いに３回以上の回転対称性を持って配置して、前記金属シース内に充填する工程を有することを特徴とする酸化物超電導線材の製造方法。
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記圧粉成型体は塑性加工後のその長手方向に対して垂直に切断した横断面において面積率で３０〜７０％となるように前記金属シース内に充填する工程を有することを特徴とする酸化物超電導線材の製造方法。
請求項１〜４のいずれかにおいて、幅と厚さとの比で表されるアスペクト比が全て同じである前記圧粉成型体を前記金属シース内に充填する工程を有することを特徴とする酸化物超電導線材の製造方法。
請求項１〜５のいずれかにおいて、前記金属シースは、銀或いは銀基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。
請求項１〜６のいずれかにおいて、前記金属シースの長手方向に対して垂直に切断した横断面において前記積層体の複数個を配置したその横断面形状が六角形であることを特徴とする酸化物超電導線材の製造方法。
請求項１〜７のいずれかにおいて、前記積層体を長手方向に対して垂直に切断した横断面において横断面形状を菱形形状に切断する工程を含むことを特徴とする酸化物超電導線材の製造方法。