JPH01134819A - 酸化物系超電導線材の製造方法 - Google Patents

酸化物系超電導線材の製造方法

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JPH01134819A
JPH01134819A JP62291162A JP29116287A JPH01134819A JP H01134819 A JPH01134819 A JP H01134819A JP 62291162 A JP62291162 A JP 62291162A JP 29116287 A JP29116287 A JP 29116287A JP H01134819 A JPH01134819 A JP H01134819A
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JP
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wire
oxide
oxygen
superconducting
partial pressure
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JP62291162A
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English (en)
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Ryoji Sedaka
良司 瀬高
Toshiaki Shibata
柴田 俊昭
Wataru Komatsu
亘 小松
Shoji Shiga
志賀 章二
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
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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、酸化物系超電導線材の製造方法に関するもの
である。
〔従来の技術〕
Y−Ba−Cu−0等のアルカリ出金属、希土類元素、
銅及び酸素からなる酸化物系超電導物質は臨界温度(T
、)が高く、その応用が期待されているが、該酸化物系
超電導物質は一般に線状に加工する事が困難であって、
金属ワイヤー等に酸化物系超電導粉末をプラスマスプレ
ーにて溶射する方法や、酸化物系超電導物質の圧粉体を
大気圧下で溶融して紡糸する方法等が試みられている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
然しなから前記方法では、単に溶射或いは紡糸しただけ
では超電導物質とならなく、更に熱処理を行なって超電
導状態の発現に最適な組成及び構造にする必要があった
。而してこれらの熱処理は通常多くの時間を必要として
、生産性が極めて悪く、又材料特性を制御する面でも好
ましくないものであった。更に従来の方法で製造された
線材は、熱処理後に外気中の水分等と超電導物質が反応
して超電導特性が急速に低下すると言う問題があった。
〔問題点を解決する為の手段〕
本発明は上記の点に鑑み鋭意検討の結果なされたもので
あって、その目的とするところは成形加工後の熱処理工
程が必要なくて生産性が優れており、しかも長期間安定
して優れた超電導特性が得られる酸化物系超電導線材の
製造方法を提供する事である。
即ち本発明は、酸化物系超電導物質又はその前駆物質か
らなる物体(ブロック)を、酸素分圧が5〜400at
mの範囲内である酸素加圧雰囲気中で加熱溶解して線引
きし、これを900〜600℃の温度範囲内に5sec
以上保持した後、この様にして得られた線材の外側に直
ちに非超電導物質を被覆する事を特徴とする酸化物系超
電導線材の製造方法である。
本発明方法は、酸化物系超1f導物質又はその前駆物質
からなる物体(ブロック)を酸素加圧雰囲気中で加熱溶
解する事によって、前記加熱溶解時における酸素の欠損
を防止し、更に凝固後の線引き時における酸素の吸収を
促進しようとするものであって、酸素分圧が5atm未
溝の場合は前記酸素加圧の効果が不充分であり、酸素分
圧が400atmを越えると酸素が過剰となって、超電
導特性を低下させる場合があるので、酸素加圧雰囲気中
の酸素分圧は5〜400atm(より好ましくは10〜
10100atの範囲内とする必要がある。又前記酸素
加圧雰囲気としては、酸素ガス単独を使用しても良(、
或いはアルゴン、窒素等との混合ガスを使用しても差し
支えない。
又前記ブロックを加熱溶解するに際して、ブロックがる
つぼ等に接触した状態で溶解すると、該るつぼ等から不
純物が混入して特性が低下する場合があるので、ブロッ
クの少なく共一端を治具によって保持した後、溶融部の
全表面が直接酸素加圧雰囲気と接触する様にして加熱溶
解する事が望ましい、この様な加熱方法としては、例え
ば電磁波(赤外線、太陽光、炭酸ガスレーザー等)を用
いる方法、高周波誘導加熱を用いる方法等が挙げられる
が、これらは水分や炭酸ガスを発生しない加熱源を使用
するものであって、これら有害物の発生による酸化物系
超電導体の性能低下をひきおこす事がない。特に前者の
方法はブロックの一部のみを効率的に加熱する事が出来
、装置の大幅な簡易化が可能であるという利点を有して
いる。
以上の様にしてブロックを加熱溶解し、線引きして得ら
れる線材の結晶組織を均一にし、表面品質を安定化させ
る為には、ブロック溶融部の温度が1200℃以上にな
る様に加熱溶解した後、900″C迄30″(/see
以上の速度で冷却する事が望ましい、特にlOO℃以上
の速度で冷却すると、線引き状態は非常に安定化し、結
晶組織の均一化、有害な第2相の生成防止が可能で好ま
しい。
この様にして900℃迄冷却した線材は、正方晶の結晶
構造を有しており、これを斜方晶に転移させて超電導状
態の発現に必要な結晶構造にすると共に、酸素等の結晶
組成を均質化して、超電導特性、特に高磁界下での臨界
電流密度(J、)の向上を図る為には、得られた線材を
酸素加圧雰囲気中で冷却し、且つ900〜600℃の温
度範囲内に5sec以上保持する必要がある。又前記線
材上に該非超電導物質を被覆する際の線材温度は、室温
迄冷却した際に線材と非超電導物質との熱収縮率の差に
よって生じる熱歪みを防止する為に、600℃以下にす
る事が望ましい。
本発明方法は、この様にして600℃以下に冷却された
線材の外側に、直ちに非超電導物質を被覆して、線材と
外気(特に水分)との反応による線材の特性劣化を防止
し、該線材の長期安定化を図ろうきするものである。従
って被覆する非超電厚物質としては、水素等の小さい分
子の拡散を防ぐ緻密構造であるものが望ましく、又セラ
ミックス超電導体中の酸素原子との反応性に乏しい事も
必要であり、金、銀等の金属或いはポリ弗化ビニリデン
、ポリ塩化ビニル等のプラスチックを用いる事が望まし
い。
次に本発明の実施態様を図面を用いて具体的に説明する
。第1図は本発明の実施に使用した酸化物系超電導線材
製造装置の一例を示す説明図であって、1は加圧容器、
2はチャック、3は出発原料、4は加熱源、5は線引き
された線材、6はコーティング装置、7はキャプスタン
、8は巻取り機、9は加圧ポンプ、10は補助加熱源で
ある。
チャック2によって加圧容器1内に保持された出発原料
3を、加熱源4によって加熱溶解して線引きした後、こ
の様にして得られた線材5の外側にコーティング装置6
によって非超電導物質を被覆し、この様にして得られた
超電導線材はキャプスタン7を介して、巻取り機8に巻
取られる。尚補助加熱源lOは、線材に非超電導物質を
被覆する前に900〜600℃の温度範囲内に5sec
以上保持する為に必要に応じて使用される加熱源である
〔作用〕
本発明方法においては、酸素分圧が5〜400atmの
範囲内である酸素加圧雰囲気中で加熱溶解して線引きし
、且つ冷却途中で900〜600℃の温度範囲内に5s
ec以上保持して、正方晶から斜方晶に結晶構造を転移
させているので、而して得られた線材は、冷却後新たに
熱処理を行なわなくても、超電導状態の発現に最適な結
晶構造及び組成にする事が出来、優れた超電導特性を持
った線材が得られる。
更にこの様にして得られた超電導線材は600℃以下に
冷却された後、直ちに該超電導線材の外側に非超電導物
質を被覆しているので、線材と外気(特に水分)との反
応による該線材の特性劣化が防止され、長期間安定化し
た特性を具備している。
〔実施例1] 次に本発明を実施例により更に具体的に説明する。第1
図において、出発原料3としてYBa。
Cu5Ot−xなる組成の超電導粉体を800℃で仮焼
結したもの(外径10mm、長さ200mm)を用い、
加圧ポンプ9によって加圧容器1内の雰囲気ガス(体積
比でO*:Ar−1: 1)の圧力を150atmに調
整した。続いて前記出発原料3を高周波誘導加熱装置か
らなる加熱源4を用いて1350℃に加熱して溶融させ
、線材5が得られると同時にチャック2に付属する移動
装置を駆動して出発原料3を下方に移動させ、110m
m/ s e cの速度で線引きした。この様にして得
られた線材5を、900℃迄6sec (平均75℃/
 s e c )を要して冷却し、更に600℃迄10
SeCを要して冷却した後、アルミニウム溶解炉からな
るコーティング装置6によって前記線材5の上にアルミ
ニウムをコーティングし、これをキャプスタン7を介し
て巻取り機8に巻取った。而して得られた線材5は、超
電導特性を有する部分の外径が500μm1コーテイン
グ外径が1mmで、長さは10mであづた。
この線材について、臨界温度(TC) 、P界電流密度
(Jc)等の超電導特性を測定したところTC−92に
、JC−1390A/Cm”であって、引続き熱処理を
施さなくても超電導状態になっている事が分かった。
〔実施例2〕 出発原料としてYe、5Era、Jazcusot−x
なる組成の超電導粉体を800℃で仮焼結したもの(外
径IQmm、長さ200mm)を用い、実施例1で用い
たのと同じ加圧容器内に、30rpmの速度で回転させ
ながら保持し、雰囲気ガス(体積比でOt: N=67
2)の圧力を75atmに調整した。続いて前記出発原
料の下端から40mmの位置に、2方向から炭酸ガスレ
ーザーを照射して、約1300℃に加熱して溶融させ、
250mm/secの速度で線引きした。この様にして
得られた線材を、900℃迄2sec(平均200℃/
 s e c )を要して冷却し、更に600℃迄6、
5 s e cを要して冷却した後、その外側に実施例
1と同様にしてアルミニウムをコーティングした。而し
て得られた線材5の超電導特性を有する部分の外径は3
00μm1コーテイング外径は1mmであった。
この線材について、臨界温度(’rc) 、m界電流密
度(Jc)等の超電導特性を測定したところTc”94
 K、Jc−5900A/Cm”であった。
〔実施例3〕 実施例2において、出発原料としてY。、&E r 6
,4B a 1,9S r a、+ Cu 5ot−x
なる組成の焼結ブ07りを用い、雰囲気ガス(純0.)
の圧力を20a tmに調整した。続いて前記出発原料
を約1450℃に加熱して溶融させ、210mm/se
cの速度で線引きした。この様にして得られた線材を、
900″C迄4sec (平均135℃/ s e c
 )を要して冷却し、更に600℃迄10secを要し
て冷却した後、ポリ弗化ビニリデンの粉末を静電スプレ
ーし、これを加熱溶融してコーティングした。この線材
の超電導特性は、Tc= 92 K、 、Lc=330
0A/am”であつた。
〔比較例1〕 実施例2を大気中(酸素分圧−0,2atm)で行なっ
たところ、液体窒素温度(77°K)迄冷却しても超電
導特性を示さなかった。一部の線材(アルミニウムコー
ティング前)をとりだして、大気中で850℃X2 h
r加熱したところ、Tc=84KSJc−120A/c
m”の特性しか得られなく、酸素加圧雰囲気中での加熱
処理が必要である事が分かった。
〔比較例2〕 線引き時の900℃迄の冷却に15sec(23℃/5
ec)を要した以外は実施例2と同様にして線材を作っ
たところ、Tc” 92 K−J c= 940A/c
m”の特性しか得られなかった。この様にJ、が大幅に
低下したのは、冷却時に結晶の粗大化と共に該結晶の一
部分解が起こった為であると推定される。
〔比較例3〕 線引き後線材に酸素ガスの冷風を吹きつけて、600℃
迄1〜2secで冷却した以外は実施例2と同様にして
線材を作ったところ、TC−94に、 J c= 41
00 A/ c m”の特性となり、Jcが約30%低
下した。
〔発明の効果〕
以上の如く本発明方法は、酸化物系超電導線材の製造に
際して熱処理工程が必要なくて生産性が優れており、し
かも長期間安定して優れた超電導特性を有する線材が得
られる等工業上顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法による酸化物系超電導線材製造装置
の一例を示す説明図である。 1・・−加圧容器、2−チャック、3−・出発原料、4
・・・加熱源、5−・−・線材、6・・・−コーティン
グ装置、7・−キヤプスタン、8−・巻取り機、9・−
・−加圧ポンプ、10・・−補助加熱源。 特許出願人 古河電気工業株式会社 ガ 第1図  7

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)酸化物系超電導物質又はその前駆物質からなる物
    体(ブロック)を、酸素分圧が5〜400atmの範囲
    内である酸素加圧雰囲気中で加熱溶解して線引きし、こ
    れを900〜600℃の温度範囲内に5sec以上保持
    した後、この様にして得られた線材の外側に直ちに非超
    電導物質を被覆する事を特徴とする酸化物系超電導線材
    の製造方法。
  2. (2)少なく共その一端が治具により保持されているブ
    ロックを、溶融部の全表面が直接酸素加圧雰囲気と接触
    する様にして加熱溶解する事を特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の酸化物系超電導線材の製造方法。
  3. (3)加熱源として電磁波を用いる事を特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の酸化物系超電導線材の製造方法
  4. (4)ブロック溶融部の温度が1200℃以上になる様
    に加熱溶解した後、900℃迄30℃/sec以上の速
    度で冷却する事を特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の酸化物系超電導線材の製造方法。
  5. (5)線材が600℃以下に冷却されてから、該線材の
    外側に非超電導物質を被覆する事を特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の酸化物系超電導線材の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4975416A (en) * 1988-11-18 1990-12-04 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of producing superconducting ceramic wire
EP0445832A2 (en) * 1990-03-08 1991-09-11 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of producing superconducting ceramic wire having protective metal coating thereon
US5229357A (en) * 1988-11-18 1993-07-20 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of producing superconducting ceramic wire and product

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