JPH01134822A - 酸化物系超電導線の製造方法 - 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」 この発明は、超電導ケーブルや極低温ケーブルの導体な
どとして好適に用いられる酸化物系超電導線の製造方法
に関する。

「従来の技術」 近時、常電導状態から超電導状態に遷移する臨界温度（
Ｔｃ）が極めて高い値を示す酸化物系超電導体が種々発
見されつつある。

このような酸化物系超電導体は、液体ヘリウムで冷却す
る必要があった従来の合金系あるいは金属間化合物系の
超電導体に比較して格段に有利な冷却条件で使用できる
ことから、実用」−極めてｆ丁望な超電導材として研究
かなされており、特に人界１ｉｔ送電線としての超電導
ケーブル、極低温ケーブルの導体への適用が望まれてい
る。

ところで、この種の酸化物系超電導体を上記ケーブルの
導体等に適用するにあたっては、該超電導体を有した超
電導線を作製する必要がある。そして、現在のところそ
の試みとしては、例えば銅、銀などの金属パイプ内に」
二足超電導体からなる粉末を充填し、縮径加工を施した
後、熱処理を施して超電導線を得るといった方法が知ら
れている。

［発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、上記の超電導線の製造方法にあっては、
金属パイプ内に充填された超電導体粉末が十分圧密化さ
れておらず、よって稠密な超電導体が得られないことか
ら、特にケーブルの導体として高い値が要求される臨界
電流（Ｉｃ）等の超電導特性が十分得られないといった
問題があった。

また、この方法により得られた超電導線にあっては、超
電導体が酸化物であることから金属等に比較して脆弱で
あり、曲げ等の機械的強度が十分でなく、よって可撓性
の要求される上記ケーブルの導体への適用が困難である
という問題もあった。

「問題点を解決するための手段」 この発明では、酸化物系超電導体の原料粉末または超電
導体粉末か、あるいはこれら粉末の成形体の少なくとも
１つを金属バイブに充填して複合体とし、次にこの複合
体を複数本集合して集合体とし、次いでこの集合体に圧
延加工を施して板状に成形したうえで、熱処理を施して
超電導線とすることを上記問題点の解決手段とした。

以下、この発明における超電導線の製造方法の一例を図
面を利用して詳しく説明する。

まず、第１図に示すように銀、アルミニウム、銅あるい
はこれらの合金などからなるパイプｌの外周上にＡｇｔ
Ｏ１ＡＬＯ３、ＣｕＯ等からなる絶縁層２を備えた金属
バイブ３を用意する。次に、この金属パイプ３内に酸化
物系超電導体の原料粉末または超電導体粉末、あるいは
これら粉末の成形体の少なくとも１つを充填して複合体
とする。ここで、第１図は金属バイブ３中に超電導体粉
末からなる成形体４を充填して作製した複合体５を示ず
らのであり、以下に説明する超電導線の製造方法はこの
成形体４を用いた方法とする。また、この場合の酸化物
系超電導体とは、Ａ−１１−Ｃ−Ｄ系（ただし、ＡはＹ
　、Ｓｃ、Ｌａ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｉｌｏ、Ｉ）ｙ等の周期
律表第１■ａ族元素のうち１種あるいは２種以上を表し
、ＢはＳｒ、Ｂａ、Ｃａ等の周期律表第ｎａ族元素のう
ち１種あるいは２種以上を表し、ＣはＣｕ。

Ａｇ、Ａｕの周期律表第１ｂ族元素およびＮｂのうちＣ
ｕあるいはＣｕを含む２種以上を表し、Ｄは０、Ｓ、Ｓ
ｅ等の周期律表第■ｂ族元元素よびＦ。

Ｃσ、　１１　ｒ等の周期律表第■ｂ族元素のうちＯあ
るいは０を含む２種以上を表す。）として表される酸化
物系のものであり、具体的にはＹ　ＩＢ　ａ２ｃ　ｕ３
−Ｏｘ（ただし、ｘ＝７−δ；０≦δ≦５　）などの組
成を有する乙のである。さらに、この酸化物系超電導体
の原料粉末とは、上記Ａ元素の酸化物とＢ元素の炭酸塩
または酸化物とＣ元素の酸化物との混合粉末か、あるい
はこの混合粉末を仮焼処理した後粉砕してなるものであ
る。そしてこの場合、３元素からなる化合物の混合比は
目的とする超電導体の組成に応じて適宜決定されるしの
とする。

また、超電導体粉末とは、上記した原料粉末に加熱処理
等を施し、これにより酸化物系超電導体とした後、粉砕
して粉末にしたものとする。そしてまた、成形体４は、
上記超電導体粉末に仮焼処理、圧粉処理等を施して小径
円柱状の焼結ロッドに成形したものとする。ここで、仮
焼処理温度としては、上記超電導体粉末の場合４００〜
９００℃程度とされる。また、圧粉処理には例えばラバ
ープレス法等が採用される。

次に、第２図に示すように上記複合体５を複数本集合し
、これらを銀、銅等の金属からなる大径の集合バイブロ
内に挿入して集合体７とする。ここで、複数本の複合体
５・・・を集合する場合、これら集合体５・・・を撚り
合わ仕て集合してもよく、また単に並列させて束ねるだ
けでもよい。

なお、この工程に先立ち、上記複合体５に’７１ｎ付き
ロールやダイスを用いて縮径加工を施し、金属バイブ３
を介して成形体４を加圧し、該成形体４を圧密化しても
よい。

次いで、上記集合体７に圧延加工を施す。ここで、圧延
加工としては、第３図に示４′ような圧延ロールＡを用
いて行う周知の方法が用いられ、特に加熱圧延ロールを
用いて加熱しつつ行う加ｆ法が、複合体５・・・中の３
成形体４・・・の結晶構造を安定化し得るので好ましい
。また、この場合に圧延加工は一段だけに限られず、所
望する早さ、すなわち１０〜１００００μｍ程度の厚さ
となるまで複数段行ってもよい。このような圧延加工を
施すことにより集合体７は、第４図に示すように圧潰せ
しめられた複数の複合体５・・・をｒｆするテープ状の
線材８となる。そして、圧潰せしめられたの複合体５・
・・中の成形体４・・・は、展延して薄板状となるとと
もに、十分加圧されて稠密化される。

その後、上記圧延加工を施してテープ状とした線材８に
熱処理を施し、複合体５・・・中の展延した成形体４・
・・を上述したＡ−Ｂ’−Ｃ−Ｄ　系の酸化物系超電導
体９・・・とじ、超電導線ｌＯを得る。この場合の処理
条件としては、酸素雰囲気中にて８００〜１０００℃程
度で数時間〜数百時間程度加熱する乙のとされ、またそ
の冷却に際しては５０〜ｂなお、この場合に熱処理を酸
素雰囲気中にて行ったが、これに限ることなく、例えば
Ｓ、Ｓｅ等の０以外の周期律表第■ｂ族元素を含むガス
や、Ｆ。

Ｃ（！等の周期律表第■ｂ族元素を含むガスの雰囲気に
て処理してもよく、このようなガスを用いろことにより
、ガスを構成する元素を超電導体の構成元素の一部とす
ることができ、よって超電導特性の向上を図ることがで
きる。

このような超電導線ｌＯの製造方法によれば、圧延加工
により圧潰せしめられた複合体５・・・中の成形体４・
・・が、展延されて薄板状となるので、熱処理が施され
て作製された超電導体９・・・も可撓性をａし曲げ強度
に優れたものとなり、したかってこのような超電導体９
・・・を有する超電心線１０ら、可撓性を（Ｔ　Ｌ曲げ
に対して超電導体９・・・が断線するといった不都合の
ないものとなる。また、上記超電導線ＩＯは、超電導体
９かそれぞれ十分加圧され稠密化されて高い臨界電流密
度（Ｊｃ）を呈するものとなっており、しかもこの超電
導体９が複数本集合されているので、全体として優れた
臨界電流値を示す乙のとなる。

なお、上記製造例においては、焼結〔！ツトからなる成
形体４を用いた例について説明したか、超７′［を導体
の原料粉末または超電導体粉末を用いた場合には、これ
ら粉末を金属パイプに充填して複合体とし、さらに熱間
静水圧成形（＋１１１’）や冷間静水圧成形（Ｃ１ｒ’
）にて粉末の充填密度を高め、次いで集合し、圧延加工
を行った後、熱処理を施すようにする。そして、超電導
体粉末を用いた場合には、圧延加工後の熱処理が超電導
体の結晶摺造の安定化を図るためなどのアニール処理と
なるので、その処理温度は６００〜９００°Ｃ程度とさ
れる。

次に、この発明の超電導線の製造方法の他の例を説明す
る。

ここで説明する例が先の例と異なるところは、金属パイ
プ３内に成形体４（あるいは超電導体の原料粉末か超電
導体粉末）を充填し複合体５とした後、この複合体５を
複数本集合するに先立ち、複合体５にそれぞれ圧延加工
を施す点である。

そして、複合体５を圧延するにあたっては、さらにこの
圧延加工に先立って縮径加工を施すのか望ましく、その
場合第５図に示すようなロータリースウェージング装置
Ｂによる鍛造法によって行うのが好ましい。

このロータリースウエージング装置Ｂは、図示路の駆動
装置によって移動自在に設けられた複数のダイス１１・
・・を備えてなるものである。これらダイス＋１・・・
は、複合体５をその長さ方向に移動させる際の移動空間
の周囲に、この移動空間を囲むように設けられたもので
、上記移動空間と直交する方向（第５図中矢印Ｃ方向）
に移動自在に、かつｔ多動空間の周方向（第５図中矢印
り方向）に回転自在に保持されている。また、谷ダイス
１！の内面には、上記複合体５を縮径加工するためのテ
ーバ而１１ａが形成されており、各ダイス１１のテーパ
而１１ａで囲む間隙か先窄まり状となるようになってい
る。

このようなロータリースウエージング装置■３によって
上記複合体５を縮径するには、該〔Ｊ−タリースウェー
ジング装置Ｂを作動させろとと乙に、第５図に示４゛よ
うに複合体５の一端をダイス１１・・・の間の間隙に押
し込む。ここで上記ダイス１１・・・は、第５図中矢印
Ｃ方向に所定間隔ＩＬ復移動しつつ矢印り方向に回転し
ているため、複合体５は一端側から順次鍛造されて縮径
され、第５図ウニ点鎖線に示４゛線径にまで縮径される
。この縮径加工にあっては、回転しつつ往復運動する複
数のダイス１１・・・によって複合体５を鍛造しっつ縮
径ずろため、複合体５に断線をもたらすことなく大きな
加工率で縮径加工することができ、さらに成形体４（あ
るいは超電導体の原料粉末か超電導体扮末）をより高度
に圧密化することができる。

そして、この上うな縮径加工を施した複合体５に、さら
に第３図に示した圧延ロールＡにより圧延加工を施して
第６図に示すようなテープ状の圧延体１２とし、この圧
延体１２を複数積層し集合して集合体Ｉ３とする。ここ
で、圧延体Ｉ２を複数集合するにあたっては、第６図ウ
ニ点鎖線で示すような断面口字状の金属パイプ１４内に
挿入してらよい。

次いで、先に示した例と同様にして集合体１３にさらに
圧延加工を施し、その後熱処理を施して第７図に示すよ
うに圧密化された薄板状の超電導体１５・・・を有する
超電導線１６を得る。

このようにして得られた超電導線Ｉ６は、長さ方向や第
７図中矢印Ｅで示す幅方向への可撓性に富むテープ状の
ものとなることなどから、フラットケーブルなどに特に
好適に用いられるものとなる。

また、上記例においては、第４図あるいは第７図に示し
た超電導線１０（１６）を最終製品とじたか、これら超
電導１０（１Ｇ）をさらに複数本集合し撚り合わせて第
８図に示すような多芯線１７とし、これに金属シース１
８を被覆して多芯超電導線１９としてもよく、その場合
に得られた多芯超電導線は、臨界電流が格段に大きな値
を示すものとなり、極低温ケーブル、超電導ケーブル等
により好適に用いられるものとなる。

［発明の効果」 以ト説明したように、この発明の超電導線の製造ツノ法
は、酸化物系超電導体の原料粉末または超電導体粉末か
、あるいはこれら粉末の成形体の少なくとも１つを金属
パイプに充填してト（合体とし、次にこの複合体を複数
本集合して集合体とし、次いでこの集合体に圧延加工を
施して板状に成形したうえで、熱処理を施すものである
から、圧延加工を施すなどにより可撓性を有し曲げ強度
に優れた超電導体を得ることができ、よってこのような
超電導体を備えた超電導線も可撓性を有し、かつ曲げに
対して上記超電導体が断線するといった不都合のないも
のとなり、したがって得られた超電導線を超電導ケーブ
ル、極低温ケーブル等の導体に十分適用可能なものとす
ることができる。

また、この発明により得られた超電導線は、その超電導
体が十分圧密化され稠密化されて高い臨界電流密度（Ｊ
ｃ）を呈するものとなっており、しかしこの超電導体が
複数備えられていることから、全体として優れた臨界電
流値を示すしのとなり、よって超電導ケーブル、極低温
ケーブル等の導体に十分適用可能なのはもちろん、各種
超電導機器にも好適に用いられるものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はいずれもこの発明の超電導線の製
造方法の一例を説明するための図であって、第１図は複
合体の横断面図、第２図は集合体の横断面図、第３図は
圧延加工を説明するための概略断面図、第４図は得られ
た超電導線の横断面図、第５図ないし第７図はこの発明
の超電導線の製造方法の他の例を説明するための図であ
って、第５図は鍛造法を用いて縮径加工を行った場合の
例を説明ケるための概略断面図、第６図は圧延体の横断
面図、第７図は得られた超電導線の横断面図、第８図は
この発明の超７１１導線の製造方法の変形例を示４−図
であって、多芯超電導線の横断面図である。 ３・・・・・・金属パイプ、４・・・・・・成形体、５
・・・・・・複合体、７．１３・・・・・・集合体、９
、Ｉ５・・・・・・超電導体、 １０．１（３，１９・・・・・・超電導線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 酸化物系超電導体の原料粉末または超電導体粉末か、あ
   るいはこれら粉末の成形体の少なくとも１つを金属パイ
   プに充填して複合体とし、次にこの複合体を複数本集合
   して集合体とし、次いでこの集合体に圧延加工を施して
   板状に成形したうえで、熱処理を施すことを特徴とする
   酸化物系超電導線の製造方法。