JPH01143108A - セラミックス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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は超電導線の製造方法に係り、特にセラミックス
系Ｂ電導線の製造方法に関する。

（従来の技術） 近年、特に昨年の秋以降、セラミックス超電導体の開発
が世界中で急ピッチで進められている。

この超電導体は、従来の最高の臨界温度を示すＮｂ３　
Ｇｅの２３にを大巾に越えるもので、Ｂａ−Ｌａ−Ｃｕ
−０系セラミックス（臨界温度３５Ｋ　）　、Ｌａ−５
ｒ−Ｃｕ−０系セラミックス（超電導開始温度３７に以
上）、Ｌａ−Ｃａ−Ｃｕ−０系セラミックス、Ｙ−Ｂａ
−Ｃｕ−０系セラミックス（ゼロ抵抗温度９３Ｋ）等の
ほか、本年に入って２３３にあるいは３００に以上の臨
界温度を示すセラミックスも報告されている。

このようにセラミックス超電導材料は臨界温度が液体窒
素温度以上や室温で用いることができる可能性があり、
この場合、高価な液体ヘリウムを使用しなくて済むため
、経済的に極めて有利となるほか、超電連発を機等に使
用されると構造がシンプルで熱機関の効率も向上する等
の利点を有する。

しかしながら、セラミックスは硬くて、かつ脆いため、
現在実用化されているＮｂ−Ｔ　ｉ系やＮｂ３Ｓｎ系超
電導線のように曲げなり、あるいはコイル巻きすること
ができず、この点を克服することが実用化への第１歩と
なる。

現在線材の製造方法として、 ■アモルファスのテープあるいは線材を酸素雰囲気下で
加熱処理する方法、 ■合金管（たとえばＣｕ−Ｎ　ｉ合金）の内部に原料の
粉末を充填し、両端を引張って線材やテープ状に成形す
る方法、 ■銅系合金管内にセラミックスを充填し、熱処理および
圧延加工等を施して線材やテープ状に成形する方法、等
が提案されている。

しかしながら、上記■の方法においては、極めて急速な
冷却を必要とする上、極めて細い線材や薄膜のテープし
か得られず、実用線材を得る方法としては、難点を有し
ており、上記■の方法では長尺の線材を連続的に製造す
ることが困難であり、上記■の方法では線材の定長が当
初の銅合金管の外径によって制限される上、加工工程が
複雑となる難点がある。この場合、セラミックス超電導
体生成の熱処理は、超電導特性向上の観点から成形後、
すなわち最終線径近傍で施すことが望ましいが、銅系合
金管で被覆されているため成形後に内部に酸素を供給す
ることが極めて困難であり、実際上不可能である。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記の難点を解決するためになされたもので
、アモルファス化のための急速冷却を必要とせず、長尺
の線材を容易に製造することができる上、酸化性雰囲気
中での熱処理を長尺の線材の状態で施すことができ、か
つ高い臨界電流密度の実用線材を製造することが可能な
セラミックス系超電導線の製造方法を提供することをそ
の目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明のセラミックス系超電導線の製造方法は、 （イ）セラミックファイバの外周にセラミックス！！！
電導物質あるいは酸化性雰囲気中で加熱することにより
それを生成する構成物質を被着する工程と、 （ロ）次いで前記被着物質を焼結する工程と、（ハ）こ
の焼結層の外周に金属またはその合金よりなる安定化材
を被覆する工程とからなることを特徴としている。

上記のセラミンクファイバとしては炭化ケイ素（ＳｉＣ
）系あるいは酸化物系のものを用いることができる。

これらのファイバは連続長＃ｌ維で、１０００〜１３０
０°Ｃ以上の高い耐熱性と２００〜２５０ｋｇ／−以上
の引張強さを有しており、その平均直径はたとえば１０
〜１３μｍφと極めて小さいものがあり、もちろんこれ
より大径のもの？用いることもできる。前者のＳｉＣ系
ファイバとしては、たとえばチラノ繊維（宇部興産株式
会社製５ｉ−Ｔｉ−Ｃ−０系ファイバ商品名）やニカロ
ン（日本カーボン株式会社製ＳｉＣ系ファイバ商品名）
をあげることができ、後者の酸化物系ファイバとしては
サフィル（英国１１ｐｅｒｉａｌＣｈｅｍｉｃａｌ　Ｉ
ｎｄｕｓｔｒｉｅｓ　ＰＬＣ−ＩＣＩ製＾１２０，７フ
イバ商品名）等の他５１０２系ファイバを用いることが
できる。

上記のファイバはその体積固有抵抗が１０５ΩＣ１１以
下であることが好ましい０体積固有抵抗が上記の範囲で
あると臨界温度以上に超電゛導線の温度が上昇したとき
に、電流がファイバ内を流れ易くなり破壊し難くなるた
めである。体積固有抵抗が高いと臨界温度以上になった
ときに端子電圧が上昇し破壊し易くなる０体積固有抵抗
が小さければロスの発生も少なく好都合である。

ファイバの外周に被着される超電導物質としては、たと
えばＹＢａ　２　Ｃｕ３０ｘ　（ｘ　＜１４：ペロブス
カイト）やこれにＦ等を添加したものが、一方、酸化性
雰囲気中での熱処理によりセラミックス超電導物質を生
成する構成物質としては、たとえばＹ−Ｂａ−Ｃｕ系合
金（Ｙ：Ｂａ：Ｃｕ　＝１：２：３　、原子数比）やＹ
、　Ｂａ、　Ｃｕあるいはこれらの酸化物、炭酸塩等の
混合粉末が用いられ、これらの融液中にセラミックファ
イバを浸漬することによりその外周に、たとえば０．１
〜２０μｌ程度に被着される。もちろん、他のセラミッ
クス系の超電導物質やそれを生成する構成物質を用いる
こともできる。

なお上記の融液状態からの被着の他、気相あるいはイオ
ン状態で被着させることもできる。このような方法とし
てはプラズマ放電、蒸着、溶射やスパッタリング法等が
あげられる。

セラミックス超電導物質の焼結層の生成は、酸素気流中
あるいは酸素加圧下で酸化調整しながら７００〜１００
０℃に加熱して、特性の改善が図られる。

この焼結層の外側に安定化材が被覆されるが、この安定
化材としては、たとえば銀、銅、アルミニウムまたはこ
れらの合金をメツキや蒸着により、たとえば０．１〜１
０μｌの厚さに施すことができ、この外側に通常絶縁被
膜が施される。絶縁被膜としては有機あるいは無機材料
が用いられ、前者の有機絶縁被膜としてはｕｖ硬化ウレ
タン樹脂やＰＶＦエナメルを、−左後者の無機絶縁被膜
としてはアルミナやポリボロシロキサン樹脂等をあげる
ことができる。

（作用） 本発明の方法においては、セラミックファイバの外側に
、セラミックス超電導物質あるいは酸化性雰囲気中で加
熱することによりそれを生成する構成材料が被着された
後焼結するため、長尺の線材を容易に製造することがで
き、かつファイバがセラミックスよりなるため超電導物
質との熱膨脹の差も小さく、かつ密着性も良好である。

すなわち上記の良好な密着性の達成とセラミックスの加
工を不要としたことにより、長尺線材の製造を可能にす
る。

（実施例） 以下本発明の実施例について説明する。

実施例１ 外径１２μｍφのＳｉＣ系セラミックファイバ（千ラノ
繊維；宇部興産株式会社製５ｉ−Ｔｉ−Ｃ−０系ファイ
バ西品名）を、第３図に示すように白金または石英より
なる溶融ルツボ１中に通過せしめてその外周にＹＢａ２
　Ｃｕ３合金を被着する。このルツボ１は外部ヒータ２
により加熱されており、内部に収容されたＹＢａ２　Ｃ
ｕ３合金３を溶融状態に保持する。

被着層の厚さは５〜６μｌである。

上記のセラミックファイバ４は下部ガイドリール５を介
してルツボ１の下部に配置されたインサート６の通孔を
通ってルツボ内を通過せしめられ、ダイス７によりその
外周に所定厚さの融液が被着される。上記のインサート
６およびダイス７はＨｏまたはＮｉ−Ｃｒ−＾１系合金
等で作成されている。

次いで２ｋｇｆ／ｃ（以下の酸素気流中で７００〜１０
００℃に加熱してセラミックス超電導物質の焼結層を形
成する。この焼結工程は上記の被着工程に続いて連続的
に行うことも可能である。

焼結後の線材はその外周に銀あるいは銅がメツキされた
後、最後にこのメツキ層の外側に有機絶縁塗料、たとえ
ばホルマールワニスの塗布焼付層が形成される。上記の
メツキ層は安定化材として機能させるためと機械的保護
および端子付けを容易にする目的で施されるものである
。

このようにして製造されたセラミックス超電導線１０は
第１図に示すように、セラミックファイバ１１の外周に
セラミックス超電導物質の焼結層１２、安定化Ｒ１３お
よび絶縁Ｒ１４が順次形成された構造を宥する。

実施例２ 外径１０μｍφのＳｉＣファイバにカロン；日本カーボ
ン株式会社製商品名）の外周に、ＹＢａ２　Ｃｕ３０ｘ
　（ｘ　＜　１４）からなるセラミックスをスパッタリ
ング法により５〜６μｍの厚さに被覆した０次いで９５
０°Ｃの酸化性雰囲気中で加熱して上記のセラミックス
を焼結した後、この外周に銅を蒸着した。このようにし
て得られた線材を１０００本束ねた集合線の臨界温度（
Ｔｃ　）を測定した結果を第２図に示す。

さらに上記の集合線の臨界電流密度（ＪＣ）を測定した
結果はＪＣ＝２０００＾／ｃｉ（７７Ｋ）を示しな。

［発明の効果コ 以上述べたように本発明のセラミックス系超電導線の製
造方法によれば、セラミックファイバの外側にセラミッ
クス超電導物質の焼結層を形成することにより、長尺の
機械的および電気的に安定した線材を容易に製造するこ
とができるとともに、高い電流密度の超電導線を得るこ
とができる。

本発明によって製造された超電導線は可撓性に優れるた
め、これらの複数本を用いて集合線、撚線あるいは編組
線を容易に形成することができ、このようにして得られ
た線材をコイル巻きした後、エナメルフェスを含浸して
超電導マグネットを製作することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法によって製造されたセラミックス
超′Ｓ導線の一実施例を示す断面図、第２図はその臨界
温度を示すグラフ、第３図はその製造装置の概略図であ
る。 １・・・・・・・・・溶融ルツボ ３・・・・・・・・・ＹＢａ２　ＣＵ３合金融液４．１
１・・・セラミックファイバ ７・・・・・・・・・ダイス １０・・・・・・・・・セラミックス超電導線１２・・
・・・・・・・セラミックス超電導物質の焼結層１３・
・・・・・・・・安定化層 １４・・・・・・・・・絶縁層 出願人　　　　　昭和電線電纜株式会社代理人　弁理士
　須　山　佐　− （ほか１名） 第１図 ｆｆｉ＊ＴｔＫ） 第２図 第３図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）（イ）セラミックファイバの外周にセラミックス
   超電導物質あるいは酸化性雰囲気中で加熱することによ
   つそれを生成する構成物質を被着する工程と、 （ロ）次いで前記被着物質を焼結する工程と、（ハ）こ
   の焼結層の外周に金属またはその合金よりなる安定化材
   を被覆する工程とからなることを特徴とするセラミック
   ス系超電導線の製造方法。
2. （２）セラミックファイバは、炭化ケイ素系あるいは酸
   化物系ファイバである特許請求の範囲第１項記載のセラ
   ミックス系超電導線の製造方法。
3. （３）超電導物質は、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系セラミック
   スである特許請求の範囲第１項あるいは第２項記載のセ
   ラミックス系超電導線の製造方法。
4. （４）超電導物質あるいはその構成物質の被着は、溶融
   状態で施される特許請求の範囲第１項ないし第３項のい
   ずれか１項記載のセラミックス系超電導線の製造方法。
5. （５）超電導物質あるいはその構成物質の被着は、気相
   あるいはイオン状態で施される特許請求の範囲第１項な
   いし第３項のいずれか１項記載のセラミックス系超電導
   線の製造方法。
6. （６）セラミックファイバは、その体積固有抵抗が１０
   ＾５Ωｃｍ以下である特許請求の範囲第２項記載のセラ
   ミックス系超電導線の製造方法。