JP4039049B2 - 多芯酸化物超電導線材の製造方法 - Google Patents
多芯酸化物超電導線材の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4039049B2 JP4039049B2 JP2001371183A JP2001371183A JP4039049B2 JP 4039049 B2 JP4039049 B2 JP 4039049B2 JP 2001371183 A JP2001371183 A JP 2001371183A JP 2001371183 A JP2001371183 A JP 2001371183A JP 4039049 B2 JP4039049 B2 JP 4039049B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat treatment
- oxide superconducting
- wire
- filament
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流用に適した多芯酸化物超電導線材の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
Y系、Bi系、Tl系に代表される臨界温度が液体窒素温度を越える、いわゆる酸化物超電導体を線材化、導体化して、マグネット、コイル等種々の電力応用導体として使用する試みがなされている。
【0003】
従来の酸化物超電導線材は、酸化物超電導材料からなるフィラメントの外周がAg、Cu等の安定化材層により被覆されている。前記安定化材層は、通電中のフィラメントに起きる磁束の急激な移動であるフラックス・ジャンプに起因した発熱に対してヒートシンクの作用をしたり、電流のバイパスとしての作用をなすものである。
【0004】
このような酸化物超電導線材を作製する方法としては一般に金属シース法が用いられている。その方法は、安定化材として好適なAg等からなるパイプ内に酸化物超電導体またはその前駆物質を充填して複合材とする。次いで前記複合材に断面を減少させる加工を施した後、所定の熱処理を施して酸化物超電導線材とするものである。このような酸化物超電導線材を電力ケーブル用、コイル用、電流リード用等の導体として使用する場合、曲げ等の機械的な歪みが導体に加わるため、その改善を目的として酸化物超電導線材の多芯化が図られている。
【0005】
交流用として、例えばケーブルとして使用する場合、フィラメントに交流を通電すると、外部磁場が変動し磁束が出入りする過程で、フィラメント間に安定化材層を介して結合電流が流れる。このときに発生するジュール損を結合損失(Pc)と呼んでおり、Pcは一般に、
Pc=B2 (2πf)2 τ/μ0τ=(1/2)(μ/ρ)(l0 2π)2
但し、B:外部磁場、f:周波数、τ:磁束が超電導体に侵入する時定数、μ0 :真空の透磁率、ρ:フィラメント間横断抵抗率、l0 :ツイストピッチ、で求めることができる。このような結合損失のために液体窒素等の冷媒の蒸発量が多くなったり、それに伴ってフィラメントがクエンチするなどの問題がある。このため、交流用線材としてはフィラメント間抵抗率を純銀の値より大きくすることで結合損失を小さくする必要がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
このような課題を解決するために、酸化物超電導材料からフィラメントと安定化材層との間にAg−Al合金またはAg−Mg合金からなるフィラメント被覆金属層を設け、これら銀合金の抵抗率が純銀の電気抵抗率より大きいことを利用することでフィラメント間の横抵抗率を大きくする手法が提案されている(例えば、特開平7−169342号公報)。この提案では、フィラメント被覆金属層とフィラメントの界面に反応層が形成されないようにするため、合金化の添加元素として、AlやMgが適用される。しかし、この手法においては、銀合金層の電気抵抗率が純銀の10倍程度にしか大きく出来ないため、フィラメント間横抵抗率ρとしては、2倍から3倍程度にしかできないことが問題である。
【0007】
また、フィラメントの間に酸化物絶縁層を介在させる手法(例えば、特表平11−501765号公報)がある。しかしながら、この手法では、意図的に介在させる酸化物絶縁層がフィラメント層と超電導化熱処理に伴って反応し臨界電流密度Jcを低下させたり、酸化物絶縁層を介在させた構造で塑性加工を行うため加工性が悪くなり、安定して長尺の線材を得るには不利となる。
【0008】
この対策として、フィラメントへの拡散汚染が少なく、且つ高抵抗材料となるSr−V−O層をフィラメントと銀層の間に介在させる提案がなされている(日本金属学会誌、第65巻、第10号2001,P.941−945)。しかしながら、この手法では介在物のSr−V−Oがセラミックであるため、金属に比べた際に内部に均一に形成するのが困難であり、新たにSr−V−Oの介在物を必要とするため、製造コストが大きくなるという問題がある。
【0009】
これらの例は、何れもフィラメント間に高抵抗層が介在したことによるフィラメントのJc低下を抑止するためにフィラメントと銀の界面に反応が起こらないように、材料、超電導化熱処理条件、加工条件等の選定が必要とされている。
【0010】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、鋭意検討の結果なされたもので、その目的とするところは、高抵抗材料を介在させずに交流用として好適な多芯酸化物超電導線材を得ることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明では、酸化物超電導材料からなるフィラメントを安定化材層中に複数配置した多芯酸化物超電導線材の前記フィラメントと安定化材層との間に高抵抗層となる反応層が超電導化熱処理に伴って形成されるような処置を施し、フィラメント間横抵抗率を増大させる手法を採用した。
【0012】
前記安定化材層としては、熱伝導性、電気伝導性に優れた材料であるAg、Cuの他、Au、Pd、Ir、Rh等が好適に使用できるが、酸素透過性、耐酸化性の点で銀または銀合金がより好適に使用できる。
【0013】
また、前記被覆層としての銀合金は、後述の実施例に見られるような合金が使用できるが、それらに限定されるものではなく、例示した合金元素の中の少なくとも1種を0.005〜1wt%程度の範囲で含むものも使用することができる。
【0014】
多芯酸化物超電導線材の横断面の形状は特に限定がなく、円形、あるいはテープ状、多角形等とすることができ、臨界電流密度を向上させるために断面をテープ状にするのが好ましい。
【0015】
また本発明の多芯酸化物超電導線材には、線材の長手方向にねじり(ツイスト)を与える加工(以下ツイスト加工と記す。)が施されていることが好ましい。多芯超電導線材に交流磁界が加わった場合に、結合電流による結合損失が生じるのを低減するためである。
【0016】
前記反応層は、多芯線材に超電導化熱処理を施した際に形成させる。Bi−2223系酸化物銀シース多芯線材における通常の超電導化熱処理は、800℃〜850℃で50時間程度の熱処理を2回、すなわち、100時間程度の処理時間で施されるが、反応層を形成させるために、800℃以上で長時間、すなわち100時間を超えるような処理を行うことで、フィラメント被覆金属である銀又は銀合金と酸化物超電導フィラメントを構成するBi、Pb、Sr、Ca、Cu、Oとの間に拡散反応が生じ、反応層の形成が達成される。
【0017】
後述する実施例では熱処理を2回に分け、2回目の熱処理後の冷却を該熱処理温度より10℃程度低い温度範囲までを所定時間徐冷しているが、2回目の熱処理は1回目の熱処理と同じ温度と時間施しても、1回目の熱処理より低い温度で長時間施してもよい。なお、超電導化熱処理後の徐冷処理は前記温度範囲において10〜100時間程度が望ましい。
【0018】
このようにして形成される反応層は絶縁体、半導体等の非導電体となるので、この反応層によってフィラメント間横抵抗率を増大させた多芯酸化物超電導線材を得ることができる。この反応層は厚さにして数nm以上、例えば2〜160nm程度のものを得ることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例に基づいて詳しく説明する。
[実施例1]
Bi2 O3 、PbO、SrCO3 、CaCO3 、及びCuOの粉末をモル比でBi:Pb:Sr:Ca:Cu=1.6:0.4:2:2:3となるように配合して混合した混合粉末を大気中で800℃、80時間仮焼した後粉砕して前駆物質とする。次いで、この前駆物質を外径20mm、内径15mmの銀パイプ内に充填して一次ビレットとなし、それを静水圧押出しして外径8mmに仕上げ、更に引抜加工を施して外径3mmの1次線材とした。得られた一次線材を所定の長さに切り揃え、その37本を束ねて外径25mm、内径21mmのAg−Mg−Ni合金製パイプ内に挿入して二次ビレットとなし、それを静水圧押出しして外径8mmとし、更に引き抜き加工を施して外径1mmの二次線材とした。
【0020】
得られた二次線材にピッチが3mmとなるようにツイスト加工を施した後、圧延加工を施し、図1に概略を示すような厚さ0.25mm、幅約2mmの多芯線材に仕上げた。次に、得られた多芯線材に大気中で835℃、50時間の熱処理を2回繰り返し、2回目の熱処理後835℃から830℃までを50時間かけて徐冷する後処理を施して試料(A1)を得た。なお、比較の試料(A)として前記後処理を施さない線材を用意した。
【0021】
得られた各試料の横断面について、TEM観察とXPS分析を行った結果、試料A1においては酸化物超電導フィラメント1と被覆金属層である銀層2との界面に厚さ10nm程度の反応層4の存在が確認された。この反応層4はXPSの分析によると非導電性であることも確認された。なお、図1中、3は銀合金からなる安定化材を示す。
【0022】
表1に試料A及びA1の全交流損失測定結果を示すが、本発明材である試料A1のものは比較材として作製された反応層のない試料Aに比べ全交流損失が低減されていることが判る。
【0023】
【表1】
【0024】
[実施例2]
実施例1における1次ビレットの銀パイプに代えて表2に示す各種の銀合金製パイプを用いた以外は実施例1と同様に加工して夫々厚さ0.25mm、幅約2mmの多芯線材を得た。それらの多芯線材は1回目の熱処理を835℃、50時間で行い、2回目の熱処理を832℃で時間70時間行った後、830℃までを50時間かけて徐冷処理して試料を得た。比較のために前記後処理を施さなかった試料も製作し、それら各試料の全交流損失を測定した。その結果を表2及び表3に示す。
【0025】
表2及び表3の結果から、熱処理時間を長くすることで、多くの場合、酸化物超電導フィラメントと銀合金層との界面に反応層が形成され、実施例1の試料Aより交流損失の少ない線材が得られるが、後処理を施したものの方が反応層の生成が確実で、全交流損失の低減が大きいことが判る。また、XPSの分析によると、何れの場合も反応層は非導電性物質であることも確認された。
【0026】
【表2】
【0027】
【表3】
【0028】
[実施例3]
実施例1における一次線材と同様の線材を用意する一方、外径30mmのAg−Mg−Ni合金製の丸棒を用意し、この丸棒に図2に示すように、内径3mmの丸型の穴5を18個形成し、各穴に前記一次線材を挿入して2次ビレットとする。この2次ビレットに静水圧押出しと伸線加工を施して外径1mmとし、さらにツイスト加工を施し、実施例1と同様に圧延加工を施して厚さ0.25mm、幅約2mmの多芯線材とした。次いでこの多芯線材に大気中で835℃、50時間の熱処理を2回繰り返して施した後、835℃から830℃までを50時間かけて徐冷して試料(試料GA1)を得た。
【0029】
このようにして得られた試料について、実施例1と同様にTEM観察、XPS分析を行なった結果、超電導フィラメントと銀被覆層との界面に厚さ10nm程度の反応層の形成が確認された。表4にこの多芯超電導線材の全交流損失測定結果を示すが、反応層のない試料(GA)に比べ全交流損失が低減されていることを確認した。
【0030】
【表4】
【0031】
[実施例4]
実施例1における一次線材の作製に適用した銀パイプをAg−Cu合金製のパイプに置き換えた以外は実施例3と同様にして厚さ0.25mm、幅約2mmの多芯線材を得た。この多芯線材に1回目の熱処理を835℃で50時間で行い、2回目の熱処理を832℃で70時間行なった後、832℃から830℃までを50時間かけて徐冷する後処理を施して試料(GB1)を作製し、前記実施例の場合と同様にしてTEM観察、XPS分析を行なった結果、酸化物超電導フィラメントとAg−Cu合金層との界面に反応層が形成されていた。
【0032】
また、その試料(GA1)の全交流損失を測定した。その結果を表5に示す。表5の結果から、後処理を施さなくても反応層が存在し、表1の試料Aより交流損失の少ない線材が得られているが、後処理を施すことにより、そうしなかったものに比べより全交流損失が低減していることが確認された。
【0033】
【表5】
【0034】
【発明の効果】
本発明の多芯酸化物超電導線材は、酸化物超電導フィラメント1と銀又は銀合金との間に反応層が設けられている。反応層の厚さは2〜160nmの厚さであるが、電気的には半導体又は絶縁体であり、銀に比べて大きな電気抵抗率の層となるのでフィラメント間横抵抗率が大きくなり、交流通電時にフィラメント間に結合電流が流れるのを遮断して結合損失を低減することができる。従って本発明によれば、交流用に適用可能な多芯酸化物超電導線材を提供することができる。
【0035】
また、本発明の製造方法は、前記反応層が超電導化熱処理に伴って形成される方法であるから、交流用に適用可能な多芯酸化物超電導線材を容易に得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る多芯酸化物超電導線材の横断面構造の例を示す概略図である。
【図2】本発明に係る多芯酸化物超電導線材の別の実施形態に用いた銀合金製部材の横断面を示す説明図である。
【符号の説明】
1 酸化物超電導フィラメント
2 被覆金属層
3 安定化材
4 反応層
Claims (3)
- 安定化材中に銀又は銀合金からなる被覆層を有するBi−Sr−Ca−Cuを主成分とする酸化物超電導材料からなるフィラメントの複数が配置された多芯酸化物超電導線材に超電導化熱処理を施す方法であって、前記超電導化熱処理が2回に分けられ、2回目の熱処理の後、徐冷処理を施し、前記フィラメントと被覆層との界面に前記フィラメント材と被覆材の反応層を生成させることを特徴とする多芯酸化物超電導線材の製造方法。
- 前記徐冷処理が、2回目の超電導化熱処理の温度から所定温度までを所定の時間かけて徐冷する処理であることを特徴とする請求項1に記載の多芯酸化物超電導線材の製造方法。
- 2回目の超電導化熱処理は、1回目の超電導化熱処理より温度が低く時間が長いことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の多芯酸化物超電導線材の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001371183A JP4039049B2 (ja) | 2001-12-05 | 2001-12-05 | 多芯酸化物超電導線材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001371183A JP4039049B2 (ja) | 2001-12-05 | 2001-12-05 | 多芯酸化物超電導線材の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003173721A JP2003173721A (ja) | 2003-06-20 |
JP4039049B2 true JP4039049B2 (ja) | 2008-01-30 |
Family
ID=19180267
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001371183A Expired - Fee Related JP4039049B2 (ja) | 2001-12-05 | 2001-12-05 | 多芯酸化物超電導線材の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4039049B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2898837C (en) * | 2013-01-31 | 2019-01-15 | Abb Technology Ltd | Method in the manufacturing of an insulated electric high voltage dc termination or joint |
CN103413590A (zh) * | 2013-07-23 | 2013-11-27 | 吴江龙硕金属制品有限公司 | 耐热的导电金属膏及其制备方法 |
-
2001
- 2001-12-05 JP JP2001371183A patent/JP4039049B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003173721A (ja) | 2003-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6393690B1 (en) | Structure and method of manufacture for minimizing filament coupling losses in superconducting oxide composite articles | |
JP3356852B2 (ja) | 酸化物超電導線材の製造方法 | |
KR100641714B1 (ko) | 임계전류 저하가 최소화된 고온 초전도성분 연결방법 및제조품 | |
JP4039049B2 (ja) | 多芯酸化物超電導線材の製造方法 | |
WO2008065781A1 (fr) | Tige de fil à oxyde supraconducteur, structure supraconductrice, procédé de fabrication d'une tige de fil à oxyde supraconducteur, câble supraconducteur, aimant supraconducteur, et produit comprenant un aimant supraconducteur | |
KR20070120497A (ko) | 초전도 선재의 제조 방법 | |
JP3369225B2 (ja) | 酸化物高温超電導線材の製造方法 | |
JP2004200178A (ja) | 酸化物超電導導体およびその製造方法 | |
JPH0765646A (ja) | 酸化物超電導ケーブル及び素線の製造方法 | |
JP3858830B2 (ja) | 酸化物超電導線材の製造方法 | |
JP2005141968A (ja) | 複合超電導線材およびその製造方法 | |
JP4039260B2 (ja) | 酸化物超電導線材の製造方法および酸化物超電導線材の原料粉末 | |
JPH07169342A (ja) | 多芯酸化物超電導線材 | |
JP2008282566A (ja) | ビスマス系酸化物超電導素線、ビスマス系酸化物超電導導体、超電導コイル、およびそれらの製造方法 | |
JP4016570B2 (ja) | 酸化物超電導線材及びその製造方法 | |
JP3257703B2 (ja) | パルス又は交流用電流リード及び前記電流リードにa15型化合物超電導撚線を接続する方法 | |
JP3568767B2 (ja) | 超電導ケーブル及びその製造方法 | |
JPH10247428A (ja) | 酸化物超電導線材 | |
JP4172454B2 (ja) | フラットケーブルの製造方法 | |
JPH07114838A (ja) | 酸化物超電導ケーブル | |
JPH10125150A (ja) | 酸化物超電導成形撚線およびその製造方法 | |
JPH05101722A (ja) | 多芯セラミツクス超電導導体の製造方法 | |
Watanabe et al. | Oxidized Hastelloy Cloth Insulation for a Wind‐and‐React Processed Ag/Bi2Sr2CaCu2O8 Superconducting Magnet | |
JP2011249113A (ja) | テープ形状多芯超電導線 | |
JP2010135173A (ja) | 超電導線材の製造方法および超電導線材 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040123 |
|
RD05 | Notification of revocation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425 Effective date: 20040123 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051130 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051206 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060203 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061024 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061124 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20071016 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071029 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101116 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101116 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111116 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |