JPH01124918A - 超電導テープの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は原料混合物から製造したスラリーをテープキャ
スティング法でつくる酸化物系超電導テープの製造方法
に間する。

【従来の技術】

超電導性テープを作製しコイル状に巻いて超電導電磁石
をつくることができれば、その電磁石は常電導電磁石に
比し、士数倍の磁界を得ることができ電気エネル゛ギー
貯蔵、電磁推進船等々広範囲に利用できる。 そのテープを超電導性の単元素金属や合金から製造する
のは、それらが展性を有しているため比較的簡単にでき
るが、素材自身の臨界温度（以下単にｒＴｃＪと言う）
が低く実用的でない。 最近、Ｔｃが著しく高い、たとえば９０に以上の酸化物
系超電導体が開発され、前記用途への道が聞けた。しか
し、その酸化物系超電導体は脆性であるため、そのまま
では金属のように加工ができない、そこで従来は、銅シ
ースの中に超電導体粉末を充填し、圧延引き伸ばして（
以下「圧延伸線加工」という）テープとし熱処理してつ
くる複合加工法がとられていた。 ［発明が解決しようとする問題点］ 前記従来法に用いる銅シースは外径が十数ｌ、内径が１
０■−程度、長さは人力による充填作業の関係から数Ｃ
−〜数十ｃｍであった。 そのためシースを圧延伸線加工してもせいぜい数〜数十
−のテープしか得られず実機に利用するには短か過ぎた
。 また超電導体の細かさあるいは粒度分布、充填密度の不
均一性、圧延伸線加工方法等が影響してテープ内の該粉
末が不均一、場合によっては断線状態になる等不良品が
生じた。 しかも、充填作業が人手によるため生産性もきわめて低
かった。 以上のように、従来の複合加工法には多くの欠点があり
たため、得られたテープも実験室的規模のＨ置に利用で
きる程度であった。そのため業界では実機に使用可能な
テープの出現とその製法の開発が切望されていた。 ［問題を解決するための手段］ 前記のように複合加工法は、多くの欠点を有しているた
め、本発明者は別の観点に立って、酸化物系超電導テー
プを製造する方法について研究した結果、適当量のバイ
ンダーを混ぜた超電導体原料スラリーをテープキャステ
ィング法でテープ状にすることにより、従来法の欠点を
解消できることを知見して、以下に詳述する発明を完成
させた。 すなわち、本発明の要旨はアルカリ土類金属元素を含む
化合物、希土類元素を含む化合物、銅化合物および有機
系バインダーとを混合して、適当な粘性を有するスラリ
ーをつくり、次いで該スラリーをテープキャスティング
法、たとえば、ドクターブレード法で所要厚さになるよ
うにシートを作製したのち乾燥し、適当な巾に裁断し、
焼成してつくる超電導テープを製造する方法を提供する
ものである。 本発明で製造される超電導テープの巾および長さは用途
に応じて適宜に決めればよく特に限定しない、厚さも同
様であるが超電導コイルに用いる場合には５〜１０００
μｍにするのが望ましい。 該テープの材質は酸化物であるができるだけＴｃの高い
、たとえば一般式ＲＡ　２Ｃｕｓｏ　１１−Ｉ＋の化学
組成で表わされる超電導体がＴｃが９０Ｋを超え、コイ
ル用として最も好ましい、上記化学式において、Ｒは希
土類元素（Ｓ　ｃ、Ｙ　、Ｌ　ａ、Ｎ　ｄ、Ｓ　−１Ｅ
　ｕ　ｓ　Ｇ　ｄ　％Ｄ　ｙ、Ｈｏ、Ｅ　ｒ、Ｔｍ、Ｙ
　ｂ　％Ｌ　ｕ等）を１種または２種以上、Ａはアルカ
リ土類金属元素（Ｃ為、Ｓ「、Ｂａ等）を１種または２
種以上である。Ｘは製造条件によ）て酸素欠損を生じる
ことを示すもので、少数を含む最大４以下の数である。 該当する化合物としてはＹ　Ｂ　ａ２Ｃｕｓｏ　＠−＋
＋、　Ｌ　ａＢ　ａ２Ｃｕｏ　＠−Ｘ、Ｓ　ｃＢ　ａｒ
ｃ　ｕｓｏ　ｓ−＋＋、　Ｌ　ａＳ　ｒ２Ｃｕｓｏ　１
−１等が例示される。 次に上記超電導テープをつくるための原料について説明
する。 アルカリ土類金属元素を含む化合物および希土類元素を
含む化合物は前記一般式ＲおよびＡで示した元素をそれ
ぞれ含む化合物を原料として用いる。 アルカリ土類金属元素を含む化合物、希土類元素を含む
化合物および銅化合物の形態としては、酸化物、炭酸塩
、硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩等がある。たとえば、Ｙ　２
０　ｓ、Ｇ　ｄｚＯａ、Ｂ　ａＣＯ３、Ｂ　ａｏ　。 ＣａＣＯ＠、Ｃａｏ　、Ｃｕｏなどが示される。なお、
この場合各化合物ともＲ，Ａのそれぞれに該当する元素
を２種含んでいてもよく、また別の化合物、たとえばへ
元素供給原料としてＢａＣＯ５とＣａＯのように組合せ
て用いてもよい。 これら原料を、前記Ｒ，ＡおよびＣｕが所望の元素比に
なるように配合する。 この配合粉末と有機系バインダーに適宜に水その他の溶
媒（トルエン、メチルエチルケトン、キシレン、エタノ
ール等）を加え混合して適当な粘性のスラリーをつくる
。ここで冑機系バインダーとしではたとえば、エチルセ
ルロース、アビエチン酸レジン、酢酸ビニル、ポリビニ
ルブチラール等が挙げられる。該バインダーの配合量は
下達のテープキャスティングしやすい粘性になる程度に
配合すればよいが、目安として配合粉末に対し１．０〜
ＩＯ，ＯｗｔＸである。 その他慣用の解こう剤（たとえばオレイン酸等）可塑剤
（たとえばポリエチレングリコール等）、１滑剤（たと
えばポリアルキレングリコール等）を適宜に加えること
はさしっかいない。 薄膜生シートの形成は、前記スラリーをテープキャステ
ィング法、たとえばドクターブレード装置を用いて作製
する。装置は慣用のものが使われ、シートの長さは自由
に調節可能である。 該シートは、乾燥後必要な巾にカッティングしてテープ
状にし、次いで、空気中または酸素雰囲気中、３００〜
４００℃で脱脂処理を行ったのち８５０〜１０５０℃で
電気炉等慣用の装置を用いて焼成し、超電導体の連続テ
ープが得られる。 また、得たテープ状の焼成体を冷却したのち、空気中ま
たは酸素雰囲気中、３００〜９００℃でアニール処理す
ることは超電導体の安定性を増すため好ましい。 以下、本発明を実施例によって説明する。 ［実施例］ 下記要領によってＹ　Ｂ　ａ２ｃ　ｕａｏ　＊−いの超
電導テープを製造した。 原料として、ＢａＣ０５（純度９９．９ｖｔＸ）　、Ｙ
　２０　ｍ（純度９９．９９ｗｔＸ）およびＣｕｂ（純
度９９．９９ｗｔ＄）を用い、それぞれ２モル、ｌ／２
モル、３モルの割ノ。 合で混合して、配合物を準備した。 得られた配合粉末１００ｇにポリビニルブチラール５ｇ
およびエタノール４０８、ポリエチレングリコール３ｇ
、オレイン酸エチルＩｇを加えボールミルで混合してス
ラリーを得た。 該スラリーをドクターブレード法で長さ１０００ｍの薄
膜生シートをつくり、１００℃の乾燥器を通してエタノ
ールを揮散させた。 乾燥した該シートを巾ｌＯＩ■にカッティングしたのち
、４００℃に加熱された電気炉中を通過させ、その後９
００℃の電気炉中を５ｃｉ＋／分の速度で移動させなが
ら焼成した。 得られた焼結体を８００℃の電気炉中を５ｃｍ／分の速
度で通過させたあと、冷却した。かくして巾１０＋ｕ＋
、厚さ６０μｍの長尺の超電導テープが得られた。 得たテープからランダムに３ケ所、長さ２０−ｍの試験
片３個を切取り、四端子法でＴｃを測定したところ９３
に±０．３にとほぼ均質であった。又、その試験片の一
つを液体窒素温度（７７Ｋ　）で臨界電流密度を測定し
たところ４００Ａ　１ｃｍ２であった。 ［発明の効果］ 本発明は酸化物系超電導テープをテープキャスティング
法で製造する方法であり、最大でも数十−程度のテープ
しか製造できなかった従来法に比して、比較にならない
程長尺のテープの製造ができ、しかも巾や厚さも自在で
あり、材質の不均一性もなく生産性も著しく向上できる
。そのため、高磁界を発生させる超電導電磁石がつくれ
る目途がついた。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルカリ土類金属元素を含む化合物、希土類元素
   を含む化合物、銅化合物および有機系バインダーを混合
   してスラリーをつくり、該スラリーをテープキャスティ
   ング法で生シートを作製したのち、乾燥し、焼成するこ
   とを特徴とする超電導テープの製造方法。
2. （２）超電導テープの材質が一般式ＲＡ＿２Ｃｕ＿３Ｏ
   ＿９＿−＿ｘ（ＲはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ
   、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、ＥｒＴｍ、Ｙｂ、Ｌｕの希土類元
   素、ＡはＣａ、Ｓｒ、Ｂａのアルカリ土類金属元素、ｘ
   は４以下の数）で示される化学組成である特許請求の範
   囲第１項記載の超電導テープの製造方法。
3. （３）テープキャスティング法がドクターブレード法で
   ある特許請求の範囲第１項記載の超電導テープの製造方
   法。