JP4200234B2 - 酸化物超電導線材及びその製造方法 - Google Patents
酸化物超電導線材及びその製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸化物超電導体の結晶が３軸配向性を有する酸化物超電導線材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＲＩ（核磁気共鳴イメージング）医療診断装置やＮＭＲ（核磁気共鳴装置）などのように高精度安定磁場が要求されるものにあっては、これらの装置に装備される超電導マグネットの構成要素たる超電導コイルが、酸化物超電導線材を用いて構成されたものがある。この酸化物超電導線材は、希土類元素−アルカリ土類元素−銅酸化物系セラミックスを酸化物超電導体として有するものである。
【０００３】
このような酸化物超電導線材では、少なくとも一つの酸化物超電導体の層を、基材の少なくとも一つの面に形成したものが知られている。従来のこの種の酸化物超電導線材のうち、基材表面コーティング型のＢｉ系酸化物超電導線材と、金属シース型のＢｉ系酸化物超電導線材とを以下に述べる。
【０００４】
上記基材表面コーティング型のＢｉ系酸化物超電導線材の製造方法は、まず、酸化物超電導体及び酸化物超電導前駆体と反応しない安定したＡｇまたはＡｇ合金からなる基材の表面にＢｉ系酸化物超電導前駆体の層を、例えば塗布またはディップコート法によりコーティングして複合材を形成する。次に、Ｂｉ系酸化物超電導体の結晶をｃ軸配向させて当該結晶に１軸配向性を具備させるため、上記複合材に超電導化熱処理を施して、基材表面コーティング型のＢｉ系２２１２酸化物超電導線材を得ている（例えば、１９９７年春季低温工学・超電導学会概要集、ｐ．１１３、講演番号Ｅ１−３１参照）。
【０００５】
また、上記金属シース型のＢｉ系酸化物超電導線材の製造方法は、まず、Ａｇなどの基材から成るパイプ内にＢｉ系酸化物超電導前駆体を充填して複合材を形成する。次に、このＢｉ系酸化物超電導前駆体とＡｇパイプからなる複合材を減面加工した後、Ｂｉ系酸化物超電導体の結晶をｃ軸配向させて当該結晶に１軸配向性を具備させるため、上記複合材に超電導化熱処理を施し、金属シース型のＢｉ系酸化物超電導線材を得ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の基材表面コーティング型酸化物超電導線材及び金属シース型酸化物超電導線材の両者とも、Ｂｉ系酸化物超電導体の結晶の１軸配向性（ｃ軸配向）がいくら向上しても、上記結晶粒のａｂ面内の結合が弱いと臨界電流特性がさほど向上せず、１軸配向性のみでは臨界電流特性の向上に限界がある。
【０００７】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、臨界電流特性を向上させることができる酸化物超電導線材及びその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、酸化物超電導前駆体及び基材を備えて成る複合材が超電導化熱処理されて、上記酸化物超電導前駆体が酸化物超電導体となり製造される酸化物超電導線材において、上記基材は少なくとも一回の減面加工が施されたものであり、上記複合材は、上記基材の一表面に上記酸化物超電導前駆体を付着させて構成され、上記超電導化熱処理は、上記酸化物超電導前駆体の少なくとも一部分が溶融された後、冷却速度が３℃／ｈ以下で凝固されたものであることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、酸化物超電導前駆体及び基材を備えて成る複合材が超電導化熱処理されて、上記酸化物超電導前駆体が酸化物超電導体となり製造される酸化物超電導線材において、上記複合材は、上記基材の一表面に上記酸化物超電導前駆体を付着させ、この酸化物超伝導前駆体において上記基材が存在していない表面に、さらに上記基材を装着して構成され、上記基材の減面加工の有無に拘わらず、上記複合材は、減面率が２０〜３０％となるように少なくとも一回減面加工されたものであり、上記超電導化熱処理は、上記酸化物超電導前駆体の少なくとも一部分が溶融された後、冷却速度が３℃／ｈ以下で凝固されたものであることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、上記酸化物超電導体が、Ｂｉ系酸化物超電導体であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、上記酸化物超電導体が、Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導体であることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、上記基材が、ＡｇまたはＡｇ合金から構成されたことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、上記酸化物超電導線材により酸化物超電導コイルが構成されたことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、酸化物超電導前駆体及び基材を備えて成る複合材に超電導化熱処理を施し、上記酸化物超電導前駆体を酸化物超電導体として酸化物超電導線材を製造する酸化物超電導線材の製造方法において、上記基材を少なくとも一回減面加工し、上記複合材を、上記基材の一表面に上記酸化物超電導前駆体を付着させて構成し、上記超電導化熱処理については、上記酸化物超電導前駆体の少なくとも一部分を溶融させた後、冷却速度を３℃／ｈ以下で凝固させることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、酸化物超電導前駆体及び基材を備えて成る複合材に超電導化熱処理を施し、上記酸化物超電導前駆体を酸化物超電導体として酸化物超電導線材を製造する酸化物超電導線材の製造方法において、上記複合材は、上記基材の一表面に上記酸化物超電導前駆体を付着させ、この酸化物超伝導前駆体において上記基材が存在していない表面に、さらに上記基材を装着して構成され、上記基材の減面加工の有無に拘わらず、上記複合材を減面率が２０〜３０％となるように少なくとも一回減面加工し、上記超電導化熱処理については、上記酸化物超電導前駆体の少なくとも一部分を溶融させた後、冷却速度を３℃／ｈ以下で凝固させることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、請求項７または８記載の発明において、上記酸化物超電導体が、Ｂｉ系酸化物超電導体であることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、上記酸化物超電導体が、Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導体であることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項１１に記載の発明は、請求項７乃至１０のいずれかに記載の発明において、上記基材が、ＡｇまたはＡｇ合金から構成されたことを特徴とするものである。
【００２１】
請求項１、３乃至６、７及び９乃至１１に記載の発明には、次の作用がある。
【００２２】
基材は少なくとも一回の減面加工が施され、超電導化熱処理は、酸化物超電導前駆体の少なくとも一部分が溶融された後、冷却速度が３℃／ｈ以下で凝固されたものであることから、酸化物超電導体の結晶をｃ軸配向させて当該結晶に１軸配向性を具備させる他、この酸化物超電導体の結晶をａｂ面内でも配向させて当該結晶に３軸配向性を具備させることができる。この結果、酸化物超電導体の結晶粒子の向きが揃い、これらの結晶粒子間の結合が強固となって、酸化物超電導線材において超電導電流が流れ易くなり、この酸化物超電導線材の臨界電流特性を向上させることができる。
【００２５】
請求項２、３乃至６、８及び９乃至１１に記載の発明には、次の作用がある。
【００２６】
基材の減面加工の有無に拘わらず、複合材は、減面率が２０〜３０％となるように少なくとも一回の減面加工が施され、超電導化熱処理は、酸化物超電導前駆体の少なくとも一部分が溶融された後、冷却速度が３℃／ｈ以下で凝固されたものであることから、条件が厳しい分、酸化物超電導体の結晶をｃ軸配向させて当該結晶に１軸配向性を具備させる他、この酸化物超電導体の結晶をａｂ面内でもより良好に配向させて、当該結晶に一層優れた３軸配向性を具備させることができる。この結果、酸化物超電導体の結晶粒子の向きが揃い、これらの結晶粒子間の結合が強固となって、酸化物超電導線材において超電導電流が流れ易くなり、この酸化物超電導線材の臨界電流特性をより一層向上させることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
【００２８】
［Ａ］第１及び第２の実施の形態
図１は、本発明に係る酸化物超電導線材の製造方法における第一の実施の形態を示す工程図である。図２は、本発明に係る酸化物超電導線材の製造方法における第二の実施の形態を示す工程図である。
【００２９】
ＭＲＩ（核磁気共鳴イメージング）医療診断装置やＮＭＲ（核磁気共鳴装置）などの超電導マグネットを構成する超電導コイル（ともに図示せず）は、図１に示す酸化物超電導線材１０、または図２に示す酸化物超電導線材２０を用いて、高精度安定磁場が得られるよう構成される。
【００３０】
図１に示す酸化物超電導線材１０は、Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導前駆体１１が、基材１２の一表面に固着されて構成された複合材１３を超電導化熱処理し、酸化物超電導前駆体１１をＢｉ系２２１２型酸化物超電導体１４に転化させて構成されたものである。ここで、上記基材１２は、Ａｇ材料から形成されている。
【００３１】
上述の酸化物超電導線材１０の製造方法を、以下に述べる。
【００３２】
（１）、まず、Ａｇ材料に減面加工としてのロール圧延を少なくとも一回施し、幅４ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚さ５０μｍの寸法の基材１２を作製する。
【００３３】
（２）、次に、Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導前駆体１１の粉末を製造する。つまり、Ｂｉ2Ｏ3、ＳｒＣＯ3、ＣａＣＯ3、ＣｕＯの各粉末をＢｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝２：２：１：２の組成比となるように混合し、約８２０℃で仮焼した後粉砕し、この仮焼・粉砕を２回繰り返して、Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導前駆体１１の粉末を形成する。
【００３４】
（３）、次に、このＢｉ系２２１２型酸化物超電導前駆体１１の粉末に有機溶剤（例えばエタノール）を加えて攪拌し、この攪拌により形成された懸濁液を、基材１２の一表面上にコーティングして複合材１３を作製する。
【００３５】
（４）、その後、酸化物超電導前駆体１１の少なくとも一部分を、図３に示すように、溶融させた後に凝固させて、この酸化物超電導前駆体１１の少なくと一部分を酸化物超電導体１４に転化させる超電導化熱処理を複合材１３に施し、酸化物超電導線材１０を製造する。この超電導化熱処理において、凝固過程における冷却速度は３℃／ｈに設定される。
【００３６】
この超電導化熱処理における冷却速度は、５℃／ｈ以下であればＢｉ系２２１２型酸化物超電導体１４の結晶が３軸配向性（後述）を有するが、３℃／ｈ以下とすれば上記３軸配向性が更に優れたものとなる。
【００３７】
一方、図２に示す酸化物超電導線材２０は、Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導前駆体２１の一表面に基材２２Ａが、他表面に基材２２Ｂがそれぞれ固着されて構成された複合材２３に超電導化熱処理を施し、酸化物超電導前駆体２１をＢｉ系２２１２型酸化物超電導体２４に転化させて構成されたものである。ここで、基材２２Ａ及び２２Ｂは、ともにＡｇ材料から形成されている。
【００３８】
上述の酸化物超電導線材２０の製造方法を、以下に述べる。
【００３９】
（１１）、まず、酸化物超電導線材１０の製造方法の（１）〜（３）の手順を用いて、基材２２Ａの一表面に酸化物超電導前駆体２１の懸濁液をコーティングして複合材２５を作製する。
【００４０】
（１２）、次に、この複合材２５の酸化物超電導前駆体２１において、基材２２Ａが存在していない表面に、基材２２Ａと同一寸法の基材２２Ｂを装着して複合材２３を作製する。
【００４１】
上述の基材２２Ａ及び２２Ｂは、ロール圧延などの減面加工が実行されたものであっても、実行されていないものであってもよい。
【００４２】
（１３）、次に、この複合材２３に、減面加工としてのロール圧延を４回施し、複合材２３の最終的な減面率が３０％となるようにする。
【００４３】
複合材２３の減面率は、２０〜９０％の範囲にあることが、Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導体２４の結晶の３軸配向性の観点から好ましい。複合材２３の減面率が１０〜２０％である場合にも上記３軸配向性は得られるが、この場合この３軸配向性がやや劣る。一方、複合材２３の減面率が９０〜９５％の場合にも上記３軸配向性は得られるが、この場合、減面加工の加工力が過大となるため、減面加工中に酸化物超電導体１４の結晶組織が破壊されることが極めて稀ではあるが存在する。
【００４４】
（１４）、その後、酸化物超電導前駆体２１の少なくとも一部分を、図３に示すように、溶融させた後に凝固させて、この酸化物超電導前駆体２１の少なくとも一部分を酸化物超電導体２４に転化させる超電導化熱処理を複合材２３に施して、酸化物超電導線材２０を製造する。この超電導化熱処理において、凝固過程における冷却速度は、８℃／ｈに設定される。
【００４５】
この超電導化熱処理における冷却速度は、上述の如く１０℃／ｈ以下であればＢｉ系２２１２型酸化物超電導体２４の結晶が３軸配向性を有するが、３℃／ｈ以下とすれば上記３軸配向性が更に優れたものとなる。
【００４６】
次に、第１実施の形態に対応する第１比較例と、第２実施の形態に対応する第２比較例とを説明する。
【００４７】
第１比較例の酸化物超電導線材Ａは、第１実施の形態の製造手順（１）〜（３）と同様な手順で複合材１３を作製し、次に、この複合材１３を超電導化熱処理する際に、その凝固過程における冷却速度を１０℃／ｈに設定して製造されたものである。
【００４８】
また、第２比較例の酸化物超電導線材Ｂは、第２実施の形態の製造手順（１１）及び（１２）と同様な手順で複合材２３を作製し、この複合材２３に減面加工としてのロール圧延を一回実行してこの複合材２３の減面率を５％とし、その後、この複合材２３を超電導化熱処理する際に、凝固過程における冷却速度を８℃／ｈに設定して製造されたものである。
【００４９】
以下、上述の酸化物超電導線材１０、２０、Ａ及びＢにおけるＢｉ系２２１２型酸化物超電導体の結晶の配向性について評価する。
【００５０】
まず、過酸化水素水とアンモニア水とを１：１の割合で混合した混合溶液を準備する。酸化物超電導線材１０、２０、Ａ及びＢの基材１２、２２Ａ及び２２Ｂなどの基材部分を上記混合溶液によってエッチング処理し、酸化物超電導体１４、２４などのＢｉ系２２１２型酸化物超電導体の層のみを得る。
【００５１】
次に、酸化物超電導体１４、２４などのＢｉ系２２１２型酸化物超電導体が基材１２、２２Ａ、２２Ｂなどの基材と接していた面に関し、（００１０）ピークについてＸ線回折法のロッキングカーブ測定を実行する。この結果、このロッキングカーブの半値幅は、酸化物超電導線材１０、２０、Ａ、Ｂの各Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導体について、いずれの場合も２．５〜３．５度の範囲内にあった。従って、酸化物超電導線材１０、２０、Ａ、Ｂにおける各Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導体の結晶は、いずれの場合もｃ軸配向しており、しかもそのｃ軸配向の程度はほぼ同一であると判定できる。
【００５２】
次に、ロッキングカーブを測定した酸化物超電導線材１０、２０、Ａ、Ｂの各Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導体について、Ｘ線回折法のポールフィギャー（Ｐｏｌｅ ｆｉｇｕｒｅ）測定を実行する。測定した結晶面は、いずれも上記各Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導体の結晶における（１１５）面である。
【００５３】
このポールフィギャー測定の結果を図４〜図７の極点図形に示す。
【００５４】
つまり、酸化物超電導線材１０に関する図４の極点図形と、酸化物超電導線材２０に関する図６の極点図形では、Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導体の結晶を、（１１５）結晶面において水平状態で３６０度回転したとき、９０度毎の各位置でＸ線の回折が生じ、矢印Ｐに示すように、強度の強いＸ線ピーク（等高線の強度が強いところ）が現れている。従って、これら酸化物超電導線材１０及び２０における各Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導体の結晶は、４回対称性を有していると判定でき、それぞれの結晶は、多数の結晶粒子の向きが揃って、ａｂ面内で配向しているものと判定できる。
【００５５】
これに対し、酸化物超電導線材Ａに関する図５の極点図形と、酸化物超電導線材Ｂに関する図７の極点図形では、Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導体の結晶を、（１１５）結晶面において水平状態で３６０度回転したとき、特定の角度で強いＸ線の回折は起こらず、全角度で同程度の強さのＸ線回折が起こり、Ｘ線ピークがリング状または略リング状になっている。従って、これら酸化物超電導線材Ａ及びＢにおけるＢｉ系２２１２型酸化物超電導体の結晶は対称性がなく、それぞれの結晶は、多数の結晶粒子の向きがバラバラで、ａｂ面内で配向していないものと判定できる。
【００５６】
上述の酸化物超電導線材１０、２０、Ａ及びＢにおける各Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導体の結晶に関する配向性の評価結果を表１に示す。
【００５７】
【表１】
この表１に示されるように、第１比較例の酸化物超電導線材Ａと第２比較例の酸化物超電導線材Ｂについては、それぞれのＢｉ系２２１２型酸化物超電導体の結晶はｃ軸配向のみであり、従って、これらの結晶の配向性は、ともに１軸配向性を有するものと評価できる。
【００５８】
これに対し、第１実施の形態の酸化物超電導線材１０と第２実施の形態の酸化物超電導線材２０については、それぞれのＢｉ系２２１２型酸化物超電導体の結晶は、ｃ軸配向とａｂ面内配向を有し、従って、これらの結晶の配向性はいずれの場合も３軸配向性を有するものと評価できる。
【００５９】
以上のことから、上記第１の実施の形態によれば、次の効果▲１▼を奏する。
【００６０】
▲１▼基材１２は少なくとも１回の減面加工が施され、超電導化熱処理は酸化物超電導前駆体１１の少なくとも一部分が溶融された後、冷却速度が５℃／ｈ以下の３℃／ｈで凝固されたものであることから、酸化物超電導体１４の結晶をｃ軸配向させて当該結晶に１軸配向性を具備させる他、この酸化物超電導体１４の結晶をａｂ面内でも配向させて当該結晶に３軸配向性を具備させることができる。この結果、酸化物超電導体１４の結晶粒子の向きが揃い、これらの結晶粒子間の結合が強固となって、酸化物超電導線材１０において超電導電流が流れ易くなり、この酸化物超電導線材１０の臨界電流特性を向上させることができる。
【００６１】
また、上記第２の実施の形態によれば、次の効果▲２▼を奏する。
【００６２】
▲２▼基材２２Ａ及び２２Ｂの減面加工の有無に拘わらず、複合材２３は、減面率が１０〜９５％の範囲内の３０％となるように少なくとも１回（４回）減面加工され、超電導化熱処理は、酸化物超電導前駆体２１の少なくとも一部分が溶融された後、冷却速度が１０℃／ｈ以下の８℃／ｈで凝固されたものであることから、酸化物超電導体２４の結晶をｃ軸配向させて当該結晶に１軸配向性を具備させる他、この酸化物超電導体２４の結晶をａｂ面内でも配向させて当該結晶に３軸配向性を具備させることができる。この結果、酸化物超電導体２４の結晶粒子の向きが揃い、これらの結晶粒子間の結合が強固となって、酸化物超電導線材２０において超電導電流が流れ易くなり、この酸化物超電導線材２０の臨界電流特性を向上させることができる。
【００６３】
［Ｂ］第３の実施の形態
さて、次に、本発明に係る酸化物超電導線材の製造方法における第３の実施の形態について述べる。
【００６４】
この第３の実施の形態では、まず、第２の実施の形態の手順（１１）〜（１３）と同様な手順で複合材２３を作製し、この複合材２３に減面加工を施す。このときの減面率も１０〜９５％の範囲にある３０％である。
【００６５】
次に、上述のように減面加工された複合材２３に超電導化熱処理を施して、酸化物超電導前駆体の少なくとも一部を溶融させた後凝固させて、この酸化物超電導前駆体の少なくとも一部分を酸化物超電導体として酸化物超電導線材Ｃを製造する。このとき、この超電導化熱処理における凝固過程の冷却速度を３℃／ｈに設定する。
【００６６】
従って、この第３の実施の形態の酸化物超電導線材Ｃ、及びこの酸化物超電導線材Ｃの製造方法によれば、次の効果▲３▼を奏する。
【００６７】
▲３▼基材の減面加工の有無に拘わらず、複合材２３は、減面率が１０〜９５％の範囲内の３０％となるように少なくとも１回（４回）の減面加工が施され、超電導化熱処理は、酸化物超電導前駆体の少なくとも一部分が溶融された後、冷却速度が５℃／ｈ以下の３℃／ｈで凝固されたものであることから、条件が厳しい分、酸化物超電導体の結晶をｃ軸配向させて当該結晶に１軸配向性を具備させる他、この酸化物超電導体の結晶をａｂ面内でより良好に配向させて、当該結晶に一層優れた３軸配向性を具備させることができる。この結果、酸化物超電導体の結晶粒子の向きが揃い、これらの結晶粒子間の結合が強固となって、酸化物超電導線材Ｃにおいて超電導電流が流れ易くなり、この酸化物超電導線材Ｃの臨界電流特性をより一層向上させることができる。
【００６８】
［Ｃ］その他
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７０】
また、第１の実施の形態における基材１２と第２の実施の形態における基材２２Ｂとを、Ａｇに０．０１５％のＭｇを混合させたＡｇ合金にて構成してもよい。更に、これらの基材１２、２２Ｂ及び２２Ａは、ＡｇまたはＡｇ合金に限らず、その他の金属（例えばＡｕ、Ｐｔ、ＰｄまたはＣｕ）を備えて構成されたものでよい。
【００７１】
また、複合材１３、２３、２５を製造する方法として、塗布法の他、パウダーインチューブ法、ディップコード法、ドクターブレード法、ジェリーロール法、溶射法、スクリーン印刷法、蒸着法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長）法、スパッタリング法、レーザーアブレーション法等を用いてもよい。
【００７２】
また、Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導線材に限らず、Ｂｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝２：２：２：３の組成比からなるＢｉ系２２２３型酸化物超電導線材に本発明を適用してもよく、更に、Ｙ系酸化物超電導線材またはＴｌ系酸化物超電導線材に本発明を適用してもよい。この場合、基材の減面率、複合材の減面率、または超電導化熱処理の凝固過程における冷却速度等の最適条件は、各酸化物超電導線材において異なる。
【００７３】
更に、酸化物超電導体を多層または多芯状態で配設した構造の酸化物超電導線材に本発明を適用してもよい。この場合、多層または多芯の酸化物超電導体は、異なった種類のもの（例えば、Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導体とＢｉ系２２２３型酸化物超電導体との組み合わせ）であってもよく、基材も異なった材料（ＡｇとＡｕ）の組み合わせであってもよい。
【００７４】
また、本発明に係る酸化物超電導線材及びその製造方法を超電導マグネットの他、伝送ケーブル、電流リード、磁気シールド、限流器または永久電流スイッチなどに適用してもよい。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明に係る酸化物超電導線材によれば、酸化物超電導前駆体及び基材を備えて成る複合材が超電導化熱処理されて、上記酸化物超電導前駆体が酸化物超電導体となり製造される酸化物超電導線材において、上記基材は少なくとも一回の減面加工が施されたものであり、上記複合材は、上記基材の一表面に上記酸化物超電導前駆体を付着させて構成され、上記超電導化熱処理は、上記酸化物超電導前駆体の少なくとも一部分が溶融された後、冷却速度が３℃／ｈ以下で凝固されたものであることから、臨界電流特性を向上させることができる。
【００７７】
請求項２に記載の発明に係る酸化物超電導線材によれば、酸化物超電導前駆体及び基材を備えて成る複合材が超電導化熱処理されて、上記酸化物超電導前駆体が酸化物超電導体となり製造される酸化物超電導線材において、上記複合材は、上記基材の一表面に上記酸化物超電導前駆体を付着させ、この酸化物超伝導前駆体において上記基材が存在していない表面に、さらに上記基材を装着して構成され、上記基材の減面加工の有無に拘わらず、上記複合材は、減面率が２０〜３０％となるように少なくとも一回の減面加工が施されたものであり、上記超電導化熱処理は、上記酸化物超電導前駆体の少なくとも一部分が溶融された後、冷却速度が３℃／ｈ以下で凝固されたものであることから、臨界電流特性をより一層向上させることができる。
【００７８】
請求項７に記載の酸化物超電導線材の製造方法によれば、酸化物超電導前駆体及び基材を備えて成る複合材に超電導化熱処理を施し、上記酸化物超電導前駆体を酸化物超電導体として酸化物超電導線材を製造する酸化物超電導線材の製造方法において、上記基材を少なくとも一回減面加工し、上記複合材を、上記基材の一表面に上記酸化物超電導前駆体を付着させて構成し、上記超電導化熱処理については、上記酸化物超電導前駆体の少なくとも一部分を溶融させた後、冷却速度を３℃／ｈ以下で凝固させることから、臨界電流特性を向上させることができる。
【００８０】
請求項８に記載の発明に係る酸化物超電導線材の製造方法によれば、酸化物超電導前駆体及び基材を備えて成る複合材に超電導化熱処理を施し、上記酸化物超電導前駆体を酸化物超電導体として酸化物超電導線材を製造する酸化物超電導線材の製造方法において、上記複合材は、上記基材の一表面に上記酸化物超電導前駆体を付着させ、この酸化物超伝導前駆体において上記基材が存在していない表面に、さらに上記基材を装着して構成され、上記基材の減面加工の有無に拘わらず、上記複合材を減面率が２０〜３０％となるように少なくとも一回減面加工し、上記超電導化熱処理については、上記酸化物超電導前駆体の少なくとも一部分を溶融させた後、冷却速度を３℃／ｈ以下で凝固させることから、臨界電流特性をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る酸化物超電導線材の製造方法における第１の実施の形態を示す工程図である。
【図２】本発明に係る酸化物超電導線材の製造方法における第２の実施の形態を示す工程図である。
【図３】超電導化熱処理工程における加熱温度と時間との関係を示すグラフである。
【図４】図１の酸化物超電導線材の製造方法により製造された酸化物超電導線材におけるＢｉ系２２１２型酸化物超電導体のポールフィギャー測定結果を示す極点図形である。
【図５】第１比較例における酸化物超電導線材の製造方法により製造された酸化物超電導線材におけるＢｉ系２２１２型酸化物超電導体のポールフィギャー測定結果を示す極点図形である。
【図６】図２の酸化物超電導線材の製造方法により製造された酸化物超電導線材におけるＢｉ系２２１２型酸化物超電導体のポールフィギャー測定結果を示す極点図形である。
【図７】第２比較例における酸化物超電導線材の製造方法により製造された酸化物超電導線材におけるＢｉ系２２１２型酸化物超電導体のポールフィギャー測定結果を示す極点図形である。
【符号の説明】
１０ 酸化物超電導線材
１１ 酸化物超電導前駆体
１２ 基材
１３ 複合材
１４ 酸化物超電導体
２０ 酸化物超電導線材
２１ 酸化物超電導前駆体
２２Ａ、２２Ｂ 基材
２３ 複合材
２４ 酸化物超電導体
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸化物超電導体の結晶が３軸配向性を有する酸化物超電導線材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＲＩ（核磁気共鳴イメージング）医療診断装置やＮＭＲ（核磁気共鳴装置）などのように高精度安定磁場が要求されるものにあっては、これらの装置に装備される超電導マグネットの構成要素たる超電導コイルが、酸化物超電導線材を用いて構成されたものがある。この酸化物超電導線材は、希土類元素−アルカリ土類元素−銅酸化物系セラミックスを酸化物超電導体として有するものである。
【０００３】
このような酸化物超電導線材では、少なくとも一つの酸化物超電導体の層を、基材の少なくとも一つの面に形成したものが知られている。従来のこの種の酸化物超電導線材のうち、基材表面コーティング型のＢｉ系酸化物超電導線材と、金属シース型のＢｉ系酸化物超電導線材とを以下に述べる。
【０００４】
上記基材表面コーティング型のＢｉ系酸化物超電導線材の製造方法は、まず、酸化物超電導体及び酸化物超電導前駆体と反応しない安定したＡｇまたはＡｇ合金からなる基材の表面にＢｉ系酸化物超電導前駆体の層を、例えば塗布またはディップコート法によりコーティングして複合材を形成する。次に、Ｂｉ系酸化物超電導体の結晶をｃ軸配向させて当該結晶に１軸配向性を具備させるため、上記複合材に超電導化熱処理を施して、基材表面コーティング型のＢｉ系２２１２酸化物超電導線材を得ている（例えば、１９９７年春季低温工学・超電導学会概要集、ｐ．１１３、講演番号Ｅ１−３１参照）。
【０００５】
また、上記金属シース型のＢｉ系酸化物超電導線材の製造方法は、まず、Ａｇなどの基材から成るパイプ内にＢｉ系酸化物超電導前駆体を充填して複合材を形成する。次に、このＢｉ系酸化物超電導前駆体とＡｇパイプからなる複合材を減面加工した後、Ｂｉ系酸化物超電導体の結晶をｃ軸配向させて当該結晶に１軸配向性を具備させるため、上記複合材に超電導化熱処理を施し、金属シース型のＢｉ系酸化物超電導線材を得ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の基材表面コーティング型酸化物超電導線材及び金属シース型酸化物超電導線材の両者とも、Ｂｉ系酸化物超電導体の結晶の１軸配向性（ｃ軸配向）がいくら向上しても、上記結晶粒のａｂ面内の結合が弱いと臨界電流特性がさほど向上せず、１軸配向性のみでは臨界電流特性の向上に限界がある。
【０００７】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、臨界電流特性を向上させることができる酸化物超電導線材及びその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、酸化物超電導前駆体及び基材を備えて成る複合材が超電導化熱処理されて、上記酸化物超電導前駆体が酸化物超電導体となり製造される酸化物超電導線材において、上記基材は少なくとも一回の減面加工が施されたものであり、上記複合材は、上記基材の一表面に上記酸化物超電導前駆体を付着させて構成され、上記超電導化熱処理は、上記酸化物超電導前駆体の少なくとも一部分が溶融された後、冷却速度が３℃／ｈ以下で凝固されたものであることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、酸化物超電導前駆体及び基材を備えて成る複合材が超電導化熱処理されて、上記酸化物超電導前駆体が酸化物超電導体となり製造される酸化物超電導線材において、上記複合材は、上記基材の一表面に上記酸化物超電導前駆体を付着させ、この酸化物超伝導前駆体において上記基材が存在していない表面に、さらに上記基材を装着して構成され、上記基材の減面加工の有無に拘わらず、上記複合材は、減面率が２０〜３０％となるように少なくとも一回減面加工されたものであり、上記超電導化熱処理は、上記酸化物超電導前駆体の少なくとも一部分が溶融された後、冷却速度が３℃／ｈ以下で凝固されたものであることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、上記酸化物超電導体が、Ｂｉ系酸化物超電導体であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、上記酸化物超電導体が、Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導体であることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、上記基材が、ＡｇまたはＡｇ合金から構成されたことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、上記酸化物超電導線材により酸化物超電導コイルが構成されたことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、酸化物超電導前駆体及び基材を備えて成る複合材に超電導化熱処理を施し、上記酸化物超電導前駆体を酸化物超電導体として酸化物超電導線材を製造する酸化物超電導線材の製造方法において、上記基材を少なくとも一回減面加工し、上記複合材を、上記基材の一表面に上記酸化物超電導前駆体を付着させて構成し、上記超電導化熱処理については、上記酸化物超電導前駆体の少なくとも一部分を溶融させた後、冷却速度を３℃／ｈ以下で凝固させることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、酸化物超電導前駆体及び基材を備えて成る複合材に超電導化熱処理を施し、上記酸化物超電導前駆体を酸化物超電導体として酸化物超電導線材を製造する酸化物超電導線材の製造方法において、上記複合材は、上記基材の一表面に上記酸化物超電導前駆体を付着させ、この酸化物超伝導前駆体において上記基材が存在していない表面に、さらに上記基材を装着して構成され、上記基材の減面加工の有無に拘わらず、上記複合材を減面率が２０〜３０％となるように少なくとも一回減面加工し、上記超電導化熱処理については、上記酸化物超電導前駆体の少なくとも一部分を溶融させた後、冷却速度を３℃／ｈ以下で凝固させることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、請求項７または８記載の発明において、上記酸化物超電導体が、Ｂｉ系酸化物超電導体であることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、上記酸化物超電導体が、Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導体であることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項１１に記載の発明は、請求項７乃至１０のいずれかに記載の発明において、上記基材が、ＡｇまたはＡｇ合金から構成されたことを特徴とするものである。
【００２１】
請求項１、３乃至６、７及び９乃至１１に記載の発明には、次の作用がある。
【００２２】
基材は少なくとも一回の減面加工が施され、超電導化熱処理は、酸化物超電導前駆体の少なくとも一部分が溶融された後、冷却速度が３℃／ｈ以下で凝固されたものであることから、酸化物超電導体の結晶をｃ軸配向させて当該結晶に１軸配向性を具備させる他、この酸化物超電導体の結晶をａｂ面内でも配向させて当該結晶に３軸配向性を具備させることができる。この結果、酸化物超電導体の結晶粒子の向きが揃い、これらの結晶粒子間の結合が強固となって、酸化物超電導線材において超電導電流が流れ易くなり、この酸化物超電導線材の臨界電流特性を向上させることができる。
【００２５】
請求項２、３乃至６、８及び９乃至１１に記載の発明には、次の作用がある。
【００２６】
基材の減面加工の有無に拘わらず、複合材は、減面率が２０〜３０％となるように少なくとも一回の減面加工が施され、超電導化熱処理は、酸化物超電導前駆体の少なくとも一部分が溶融された後、冷却速度が３℃／ｈ以下で凝固されたものであることから、条件が厳しい分、酸化物超電導体の結晶をｃ軸配向させて当該結晶に１軸配向性を具備させる他、この酸化物超電導体の結晶をａｂ面内でもより良好に配向させて、当該結晶に一層優れた３軸配向性を具備させることができる。この結果、酸化物超電導体の結晶粒子の向きが揃い、これらの結晶粒子間の結合が強固となって、酸化物超電導線材において超電導電流が流れ易くなり、この酸化物超電導線材の臨界電流特性をより一層向上させることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
【００２８】
［Ａ］第１及び第２の実施の形態
図１は、本発明に係る酸化物超電導線材の製造方法における第一の実施の形態を示す工程図である。図２は、本発明に係る酸化物超電導線材の製造方法における第二の実施の形態を示す工程図である。
【００２９】
ＭＲＩ（核磁気共鳴イメージング）医療診断装置やＮＭＲ（核磁気共鳴装置）などの超電導マグネットを構成する超電導コイル（ともに図示せず）は、図１に示す酸化物超電導線材１０、または図２に示す酸化物超電導線材２０を用いて、高精度安定磁場が得られるよう構成される。
【００３０】
図１に示す酸化物超電導線材１０は、Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導前駆体１１が、基材１２の一表面に固着されて構成された複合材１３を超電導化熱処理し、酸化物超電導前駆体１１をＢｉ系２２１２型酸化物超電導体１４に転化させて構成されたものである。ここで、上記基材１２は、Ａｇ材料から形成されている。
【００３１】
上述の酸化物超電導線材１０の製造方法を、以下に述べる。
【００３２】
（１）、まず、Ａｇ材料に減面加工としてのロール圧延を少なくとも一回施し、幅４ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚さ５０μｍの寸法の基材１２を作製する。
【００３３】
（２）、次に、Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導前駆体１１の粉末を製造する。つまり、Ｂｉ2Ｏ3、ＳｒＣＯ3、ＣａＣＯ3、ＣｕＯの各粉末をＢｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝２：２：１：２の組成比となるように混合し、約８２０℃で仮焼した後粉砕し、この仮焼・粉砕を２回繰り返して、Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導前駆体１１の粉末を形成する。
【００３４】
（３）、次に、このＢｉ系２２１２型酸化物超電導前駆体１１の粉末に有機溶剤（例えばエタノール）を加えて攪拌し、この攪拌により形成された懸濁液を、基材１２の一表面上にコーティングして複合材１３を作製する。
【００３５】
（４）、その後、酸化物超電導前駆体１１の少なくとも一部分を、図３に示すように、溶融させた後に凝固させて、この酸化物超電導前駆体１１の少なくと一部分を酸化物超電導体１４に転化させる超電導化熱処理を複合材１３に施し、酸化物超電導線材１０を製造する。この超電導化熱処理において、凝固過程における冷却速度は３℃／ｈに設定される。
【００３６】
この超電導化熱処理における冷却速度は、５℃／ｈ以下であればＢｉ系２２１２型酸化物超電導体１４の結晶が３軸配向性（後述）を有するが、３℃／ｈ以下とすれば上記３軸配向性が更に優れたものとなる。
【００３７】
一方、図２に示す酸化物超電導線材２０は、Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導前駆体２１の一表面に基材２２Ａが、他表面に基材２２Ｂがそれぞれ固着されて構成された複合材２３に超電導化熱処理を施し、酸化物超電導前駆体２１をＢｉ系２２１２型酸化物超電導体２４に転化させて構成されたものである。ここで、基材２２Ａ及び２２Ｂは、ともにＡｇ材料から形成されている。
【００３８】
上述の酸化物超電導線材２０の製造方法を、以下に述べる。
【００３９】
（１１）、まず、酸化物超電導線材１０の製造方法の（１）〜（３）の手順を用いて、基材２２Ａの一表面に酸化物超電導前駆体２１の懸濁液をコーティングして複合材２５を作製する。
【００４０】
（１２）、次に、この複合材２５の酸化物超電導前駆体２１において、基材２２Ａが存在していない表面に、基材２２Ａと同一寸法の基材２２Ｂを装着して複合材２３を作製する。
【００４１】
上述の基材２２Ａ及び２２Ｂは、ロール圧延などの減面加工が実行されたものであっても、実行されていないものであってもよい。
【００４２】
（１３）、次に、この複合材２３に、減面加工としてのロール圧延を４回施し、複合材２３の最終的な減面率が３０％となるようにする。
【００４３】
複合材２３の減面率は、２０〜９０％の範囲にあることが、Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導体２４の結晶の３軸配向性の観点から好ましい。複合材２３の減面率が１０〜２０％である場合にも上記３軸配向性は得られるが、この場合この３軸配向性がやや劣る。一方、複合材２３の減面率が９０〜９５％の場合にも上記３軸配向性は得られるが、この場合、減面加工の加工力が過大となるため、減面加工中に酸化物超電導体１４の結晶組織が破壊されることが極めて稀ではあるが存在する。
【００４４】
（１４）、その後、酸化物超電導前駆体２１の少なくとも一部分を、図３に示すように、溶融させた後に凝固させて、この酸化物超電導前駆体２１の少なくとも一部分を酸化物超電導体２４に転化させる超電導化熱処理を複合材２３に施して、酸化物超電導線材２０を製造する。この超電導化熱処理において、凝固過程における冷却速度は、８℃／ｈに設定される。
【００４５】
この超電導化熱処理における冷却速度は、上述の如く１０℃／ｈ以下であればＢｉ系２２１２型酸化物超電導体２４の結晶が３軸配向性を有するが、３℃／ｈ以下とすれば上記３軸配向性が更に優れたものとなる。
【００４６】
次に、第１実施の形態に対応する第１比較例と、第２実施の形態に対応する第２比較例とを説明する。
【００４７】
第１比較例の酸化物超電導線材Ａは、第１実施の形態の製造手順（１）〜（３）と同様な手順で複合材１３を作製し、次に、この複合材１３を超電導化熱処理する際に、その凝固過程における冷却速度を１０℃／ｈに設定して製造されたものである。
【００４８】
また、第２比較例の酸化物超電導線材Ｂは、第２実施の形態の製造手順（１１）及び（１２）と同様な手順で複合材２３を作製し、この複合材２３に減面加工としてのロール圧延を一回実行してこの複合材２３の減面率を５％とし、その後、この複合材２３を超電導化熱処理する際に、凝固過程における冷却速度を８℃／ｈに設定して製造されたものである。
【００４９】
以下、上述の酸化物超電導線材１０、２０、Ａ及びＢにおけるＢｉ系２２１２型酸化物超電導体の結晶の配向性について評価する。
【００５０】
まず、過酸化水素水とアンモニア水とを１：１の割合で混合した混合溶液を準備する。酸化物超電導線材１０、２０、Ａ及びＢの基材１２、２２Ａ及び２２Ｂなどの基材部分を上記混合溶液によってエッチング処理し、酸化物超電導体１４、２４などのＢｉ系２２１２型酸化物超電導体の層のみを得る。
【００５１】
次に、酸化物超電導体１４、２４などのＢｉ系２２１２型酸化物超電導体が基材１２、２２Ａ、２２Ｂなどの基材と接していた面に関し、（００１０）ピークについてＸ線回折法のロッキングカーブ測定を実行する。この結果、このロッキングカーブの半値幅は、酸化物超電導線材１０、２０、Ａ、Ｂの各Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導体について、いずれの場合も２．５〜３．５度の範囲内にあった。従って、酸化物超電導線材１０、２０、Ａ、Ｂにおける各Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導体の結晶は、いずれの場合もｃ軸配向しており、しかもそのｃ軸配向の程度はほぼ同一であると判定できる。
【００５２】
次に、ロッキングカーブを測定した酸化物超電導線材１０、２０、Ａ、Ｂの各Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導体について、Ｘ線回折法のポールフィギャー（Ｐｏｌｅ ｆｉｇｕｒｅ）測定を実行する。測定した結晶面は、いずれも上記各Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導体の結晶における（１１５）面である。
【００５３】
このポールフィギャー測定の結果を図４〜図７の極点図形に示す。
【００５４】
つまり、酸化物超電導線材１０に関する図４の極点図形と、酸化物超電導線材２０に関する図６の極点図形では、Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導体の結晶を、（１１５）結晶面において水平状態で３６０度回転したとき、９０度毎の各位置でＸ線の回折が生じ、矢印Ｐに示すように、強度の強いＸ線ピーク（等高線の強度が強いところ）が現れている。従って、これら酸化物超電導線材１０及び２０における各Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導体の結晶は、４回対称性を有していると判定でき、それぞれの結晶は、多数の結晶粒子の向きが揃って、ａｂ面内で配向しているものと判定できる。
【００５５】
これに対し、酸化物超電導線材Ａに関する図５の極点図形と、酸化物超電導線材Ｂに関する図７の極点図形では、Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導体の結晶を、（１１５）結晶面において水平状態で３６０度回転したとき、特定の角度で強いＸ線の回折は起こらず、全角度で同程度の強さのＸ線回折が起こり、Ｘ線ピークがリング状または略リング状になっている。従って、これら酸化物超電導線材Ａ及びＢにおけるＢｉ系２２１２型酸化物超電導体の結晶は対称性がなく、それぞれの結晶は、多数の結晶粒子の向きがバラバラで、ａｂ面内で配向していないものと判定できる。
【００５６】
上述の酸化物超電導線材１０、２０、Ａ及びＢにおける各Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導体の結晶に関する配向性の評価結果を表１に示す。
【００５７】
【表１】
【００５８】
これに対し、第１実施の形態の酸化物超電導線材１０と第２実施の形態の酸化物超電導線材２０については、それぞれのＢｉ系２２１２型酸化物超電導体の結晶は、ｃ軸配向とａｂ面内配向を有し、従って、これらの結晶の配向性はいずれの場合も３軸配向性を有するものと評価できる。
【００５９】
以上のことから、上記第１の実施の形態によれば、次の効果▲１▼を奏する。
【００６０】
▲１▼基材１２は少なくとも１回の減面加工が施され、超電導化熱処理は酸化物超電導前駆体１１の少なくとも一部分が溶融された後、冷却速度が５℃／ｈ以下の３℃／ｈで凝固されたものであることから、酸化物超電導体１４の結晶をｃ軸配向させて当該結晶に１軸配向性を具備させる他、この酸化物超電導体１４の結晶をａｂ面内でも配向させて当該結晶に３軸配向性を具備させることができる。この結果、酸化物超電導体１４の結晶粒子の向きが揃い、これらの結晶粒子間の結合が強固となって、酸化物超電導線材１０において超電導電流が流れ易くなり、この酸化物超電導線材１０の臨界電流特性を向上させることができる。
【００６１】
また、上記第２の実施の形態によれば、次の効果▲２▼を奏する。
【００６２】
▲２▼基材２２Ａ及び２２Ｂの減面加工の有無に拘わらず、複合材２３は、減面率が１０〜９５％の範囲内の３０％となるように少なくとも１回（４回）減面加工され、超電導化熱処理は、酸化物超電導前駆体２１の少なくとも一部分が溶融された後、冷却速度が１０℃／ｈ以下の８℃／ｈで凝固されたものであることから、酸化物超電導体２４の結晶をｃ軸配向させて当該結晶に１軸配向性を具備させる他、この酸化物超電導体２４の結晶をａｂ面内でも配向させて当該結晶に３軸配向性を具備させることができる。この結果、酸化物超電導体２４の結晶粒子の向きが揃い、これらの結晶粒子間の結合が強固となって、酸化物超電導線材２０において超電導電流が流れ易くなり、この酸化物超電導線材２０の臨界電流特性を向上させることができる。
【００６３】
［Ｂ］第３の実施の形態
さて、次に、本発明に係る酸化物超電導線材の製造方法における第３の実施の形態について述べる。
【００６４】
この第３の実施の形態では、まず、第２の実施の形態の手順（１１）〜（１３）と同様な手順で複合材２３を作製し、この複合材２３に減面加工を施す。このときの減面率も１０〜９５％の範囲にある３０％である。
【００６５】
次に、上述のように減面加工された複合材２３に超電導化熱処理を施して、酸化物超電導前駆体の少なくとも一部を溶融させた後凝固させて、この酸化物超電導前駆体の少なくとも一部分を酸化物超電導体として酸化物超電導線材Ｃを製造する。このとき、この超電導化熱処理における凝固過程の冷却速度を３℃／ｈに設定する。
【００６６】
従って、この第３の実施の形態の酸化物超電導線材Ｃ、及びこの酸化物超電導線材Ｃの製造方法によれば、次の効果▲３▼を奏する。
【００６７】
▲３▼基材の減面加工の有無に拘わらず、複合材２３は、減面率が１０〜９５％の範囲内の３０％となるように少なくとも１回（４回）の減面加工が施され、超電導化熱処理は、酸化物超電導前駆体の少なくとも一部分が溶融された後、冷却速度が５℃／ｈ以下の３℃／ｈで凝固されたものであることから、条件が厳しい分、酸化物超電導体の結晶をｃ軸配向させて当該結晶に１軸配向性を具備させる他、この酸化物超電導体の結晶をａｂ面内でより良好に配向させて、当該結晶に一層優れた３軸配向性を具備させることができる。この結果、酸化物超電導体の結晶粒子の向きが揃い、これらの結晶粒子間の結合が強固となって、酸化物超電導線材Ｃにおいて超電導電流が流れ易くなり、この酸化物超電導線材Ｃの臨界電流特性をより一層向上させることができる。
【００６８】
［Ｃ］その他
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７０】
また、第１の実施の形態における基材１２と第２の実施の形態における基材２２Ｂとを、Ａｇに０．０１５％のＭｇを混合させたＡｇ合金にて構成してもよい。更に、これらの基材１２、２２Ｂ及び２２Ａは、ＡｇまたはＡｇ合金に限らず、その他の金属（例えばＡｕ、Ｐｔ、ＰｄまたはＣｕ）を備えて構成されたものでよい。
【００７１】
また、複合材１３、２３、２５を製造する方法として、塗布法の他、パウダーインチューブ法、ディップコード法、ドクターブレード法、ジェリーロール法、溶射法、スクリーン印刷法、蒸着法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長）法、スパッタリング法、レーザーアブレーション法等を用いてもよい。
【００７２】
また、Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導線材に限らず、Ｂｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝２：２：２：３の組成比からなるＢｉ系２２２３型酸化物超電導線材に本発明を適用してもよく、更に、Ｙ系酸化物超電導線材またはＴｌ系酸化物超電導線材に本発明を適用してもよい。この場合、基材の減面率、複合材の減面率、または超電導化熱処理の凝固過程における冷却速度等の最適条件は、各酸化物超電導線材において異なる。
【００７３】
更に、酸化物超電導体を多層または多芯状態で配設した構造の酸化物超電導線材に本発明を適用してもよい。この場合、多層または多芯の酸化物超電導体は、異なった種類のもの（例えば、Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導体とＢｉ系２２２３型酸化物超電導体との組み合わせ）であってもよく、基材も異なった材料（ＡｇとＡｕ）の組み合わせであってもよい。
【００７４】
また、本発明に係る酸化物超電導線材及びその製造方法を超電導マグネットの他、伝送ケーブル、電流リード、磁気シールド、限流器または永久電流スイッチなどに適用してもよい。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明に係る酸化物超電導線材によれば、酸化物超電導前駆体及び基材を備えて成る複合材が超電導化熱処理されて、上記酸化物超電導前駆体が酸化物超電導体となり製造される酸化物超電導線材において、上記基材は少なくとも一回の減面加工が施されたものであり、上記複合材は、上記基材の一表面に上記酸化物超電導前駆体を付着させて構成され、上記超電導化熱処理は、上記酸化物超電導前駆体の少なくとも一部分が溶融された後、冷却速度が３℃／ｈ以下で凝固されたものであることから、臨界電流特性を向上させることができる。
【００７７】
請求項２に記載の発明に係る酸化物超電導線材によれば、酸化物超電導前駆体及び基材を備えて成る複合材が超電導化熱処理されて、上記酸化物超電導前駆体が酸化物超電導体となり製造される酸化物超電導線材において、上記複合材は、上記基材の一表面に上記酸化物超電導前駆体を付着させ、この酸化物超伝導前駆体において上記基材が存在していない表面に、さらに上記基材を装着して構成され、上記基材の減面加工の有無に拘わらず、上記複合材は、減面率が２０〜３０％となるように少なくとも一回の減面加工が施されたものであり、上記超電導化熱処理は、上記酸化物超電導前駆体の少なくとも一部分が溶融された後、冷却速度が３℃／ｈ以下で凝固されたものであることから、臨界電流特性をより一層向上させることができる。
【００７８】
請求項７に記載の酸化物超電導線材の製造方法によれば、酸化物超電導前駆体及び基材を備えて成る複合材に超電導化熱処理を施し、上記酸化物超電導前駆体を酸化物超電導体として酸化物超電導線材を製造する酸化物超電導線材の製造方法において、上記基材を少なくとも一回減面加工し、上記複合材を、上記基材の一表面に上記酸化物超電導前駆体を付着させて構成し、上記超電導化熱処理については、上記酸化物超電導前駆体の少なくとも一部分を溶融させた後、冷却速度を３℃／ｈ以下で凝固させることから、臨界電流特性を向上させることができる。
【００８０】
請求項８に記載の発明に係る酸化物超電導線材の製造方法によれば、酸化物超電導前駆体及び基材を備えて成る複合材に超電導化熱処理を施し、上記酸化物超電導前駆体を酸化物超電導体として酸化物超電導線材を製造する酸化物超電導線材の製造方法において、上記複合材は、上記基材の一表面に上記酸化物超電導前駆体を付着させ、この酸化物超伝導前駆体において上記基材が存在していない表面に、さらに上記基材を装着して構成され、上記基材の減面加工の有無に拘わらず、上記複合材を減面率が２０〜３０％となるように少なくとも一回減面加工し、上記超電導化熱処理については、上記酸化物超電導前駆体の少なくとも一部分を溶融させた後、冷却速度を３℃／ｈ以下で凝固させることから、臨界電流特性をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る酸化物超電導線材の製造方法における第１の実施の形態を示す工程図である。
【図２】本発明に係る酸化物超電導線材の製造方法における第２の実施の形態を示す工程図である。
【図３】超電導化熱処理工程における加熱温度と時間との関係を示すグラフである。
【図４】図１の酸化物超電導線材の製造方法により製造された酸化物超電導線材におけるＢｉ系２２１２型酸化物超電導体のポールフィギャー測定結果を示す極点図形である。
【図５】第１比較例における酸化物超電導線材の製造方法により製造された酸化物超電導線材におけるＢｉ系２２１２型酸化物超電導体のポールフィギャー測定結果を示す極点図形である。
【図６】図２の酸化物超電導線材の製造方法により製造された酸化物超電導線材におけるＢｉ系２２１２型酸化物超電導体のポールフィギャー測定結果を示す極点図形である。
【図７】第２比較例における酸化物超電導線材の製造方法により製造された酸化物超電導線材におけるＢｉ系２２１２型酸化物超電導体のポールフィギャー測定結果を示す極点図形である。
【符号の説明】
１０ 酸化物超電導線材
１１ 酸化物超電導前駆体
１２ 基材
１３ 複合材
１４ 酸化物超電導体
２０ 酸化物超電導線材
２１ 酸化物超電導前駆体
２２Ａ、２２Ｂ 基材
２３ 複合材
２４ 酸化物超電導体
Claims (11)
- 酸化物超電導前駆体及び基材を備えて成る複合材が超電導化熱処理されて、上記酸化物超電導前駆体が酸化物超電導体となり製造される酸化物超電導線材において、
上記基材は少なくとも一回の減面加工が施されたものであり、
上記複合材は、上記基材の一表面に上記酸化物超電導前駆体を付着させて構成され、
上記超電導化熱処理は、上記酸化物超電導前駆体の少なくとも一部分が溶融された後、冷却速度が３℃／ｈ以下で凝固されたものであることを特徴とする酸化物超電導線材。 - 酸化物超電導前駆体及び基材を備えて成る複合材が超電導化熱処理されて、上記酸化物超電導前駆体が酸化物超電導体となり製造される酸化物超電導線材において、
上記複合材は、上記基材の一表面に上記酸化物超電導前駆体を付着させ、この酸化物超伝導前駆体において上記基材が存在していない表面に、さらに上記基材を装着して構成され、
上記基材の減面加工の有無に拘わらず、上記複合材は、減面率が２０〜３０％となるように少なくとも一回減面加工されたものであり、
上記超電導化熱処理は、上記酸化物超電導前駆体の少なくとも一部分が溶融された後、冷却速度が３℃／ｈ以下で凝固されたものであることを特徴とする酸化物超電導線材。 - 上記酸化物超電導体が、Ｂｉ系酸化物超電導体であることを特徴とする請求項１または２記載の酸化物超電導線材。
- 上記酸化物超電導体が、Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導体であることを特徴とする請求項３に記載の酸化物超電導線材。
- 上記基材が、ＡｇまたはＡｇ合金から構成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の酸化物超電導線材。
- 上記酸化物超電導線材により酸化物超電導コイルが構成されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の酸化物超電導線材。
- 酸化物超電導前駆体及び基材を備えて成る複合材に超電導化熱処理を施し、上記酸化物超電導前駆体を酸化物超電導体として酸化物超電導線材を製造する酸化物超電導線材の製造方法において、
上記基材を少なくとも一回減面加工し、
上記複合材を、上記基材の一表面に上記酸化物超電導前駆体を付着させて構成し、
上記超電導化熱処理については、上記酸化物超電導前駆体の少なくとも一部分を溶融させた後、冷却速度を３℃／ｈ以下で凝固させることを特徴とする酸化物超電導線材の製造方法。 - 酸化物超電導前駆体及び基材を備えて成る複合材に超電導化熱処理を施し、上記酸化物超電導前駆体を酸化物超電導体として酸化物超電導線材を製造する酸化物超電導線材の製造方法において、
上記複合材は、上記基材の一表面に上記酸化物超電導前駆体を付着させ、この酸化物超伝導前駆体において上記基材が存在していない表面に、さらに上記基材を装着して構成され、
上記基材の減面加工の有無に拘わらず、上記複合材を減面率が２０〜３０％となるように少なくとも一回減面加工し、
上記超電導化熱処理については、上記酸化物超電導前駆体の少なくとも一部分を溶融させた後、冷却速度を３℃／ｈ以下で凝固させることを特徴とする酸化物超電導線材の製造方法。 - 上記酸化物超電導体が、Ｂｉ系酸化物超電導体であることを特徴とする請求項７または８のいずれかに記載の酸化物超電導線材の製造方法。
- 上記酸化物超電導体が、Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導体であることを特徴とする請求項９に記載の酸化物超電導線材の製造方法。
- 上記基材が、ＡｇまたはＡｇ合金から構成されたことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の酸化物超電導線材の製造方法。
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