JPH01144527A - セラミックス系超電導線の製造方法 - Google Patents

セラミックス系超電導線の製造方法

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JPH01144527A
JPH01144527A JP62301793A JP30179387A JPH01144527A JP H01144527 A JPH01144527 A JP H01144527A JP 62301793 A JP62301793 A JP 62301793A JP 30179387 A JP30179387 A JP 30179387A JP H01144527 A JPH01144527 A JP H01144527A
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JP
Japan
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ceramic
fiber
sintered layer
manufacturing
wire
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JP62301793A
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English (en)
Inventor
Etsuo Hosokawa
細川 悦雄
Takeo Shiono
武男 塩野
Takayo Hasegawa
隆代 長谷川
Toshio Kasahara
敏夫 笠原
Masatada Fukushima
福島 正忠
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SWCC Corp
Original Assignee
Showa Electric Wire and Cable Co
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

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] (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
系超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Nb3G
e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−3r
−Cu−Q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、超電導発電機等に使
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−Ti系やNbl Sn系超
電導線のように曲げたり、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、 0合金管(たとえばCu−Ni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。
[発明の構成コ (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
を生成する構成物質よりなる微粉末を溶媒中に分散させ
た混合溶液を被着する工程と、(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。
上記のセラミッ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繊維で、1000〜1300
℃以上の高い耐熱性と200〜250kq/−以上の引
張強さを有しており、その平均直径はたとえば10〜1
3μmφと極めて小さいものがあり、もちろんこれより
大径のものを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111ElerialChemical I
ndustries PLC−ICI製^12037フ
イバ商品名)等の他5i02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105ΩC1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4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。
セラミックス超電導物質としては、たとえばYBa2 
Cu30x (x <14;ペロブスカイト)やこれに
F等を添加したものがあり、一方、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としては炭酸
塩や酸化物、たとえばY2O1、BaC0,、CuO等
があげられる。
上記の物質は微粉末の状態で溶媒中に分散される。この
場合1、混合溶液中の各構成元素の原子数比はセラミッ
クス超電導物質を構成する原子数比に一致するように配
合することが好ましい、超電導物質の微粉末は固相反応
法で生成したものが好適する。すなわち、酸化物、炭酸
塩等を均一に混合後、空気中で加熱する工程を繰返し、
次いでこれを圧縮した後、酸化性雰囲気中で焼結後、粉
砕したものを用いることができる。
さらに混合溶液の溶媒としては、分解温度の低いエナメ
ルワニス、たとえばポリウレタンワニスやポリビニルア
ルコール樹脂溶液等が用いられる。
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100〜100
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
0μm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物質よりなる微粉末
を含む混合溶液を被着した後焼結するため、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張の差も小さく、
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。また混合溶液を用いることにより、エナメル線の製
造工程と同様の方法を採用することができる。
(実施例) 以下本発明の実施例について説明する。
図は本発明によるセラミックス超電導線を製造するため
の装置の概略を示したもので、セラミックファイバWを
巻回した送出しボビン1と巻取りボビン2との間に塗布
装置3および焼付炉4が順に配置され、ファイバWはガ
イドリール5〜8を介して塗布袋r!t3と焼付炉4を
所定回数通過することにより、塗布ロール3aを介して
塗布!fI3b内に収容された混合溶液りが複数層に亘
って塗布焼付けされる。なお9は絞りダイスである。
実施例1 ます固相反応法により次のようにして超電導物質の微粉
末を製造した。すなわちY2O3を225o。
eaco 1を467g、CuO9239(lを混合し
て、これを空気中で950℃×8時間加熱する工程を3
回繰返して得た粉末に1.5t/dの圧縮力を加えてプ
レスした1次いで空気中で950℃×12時間焼結した
後、400℃まで徐冷し、この温度で2時間保持した後
、粉末に粉砕した。このようにして製造した超電導微粉
末500gをポリウレタンワニス(クレゾール溶液、1
20°CX90分の固型分70% ) 100G(l中
に混合した。
この混合溶液を塗布WBb内に収容し、一方セラミック
ファイバWは外径10μIφのSiC系ファイバ(ニカ
17ンー日本カーボン株式会社製商品名)を用い、上記
の塗布装置および炉長5I、炉温30G〜400℃の焼
付炉4に6回通過せしめてセラミックファイバW上に膜
厚6.8μmの一次焼結層を形成した0次いでこのよう
にして得られた線材の1000本を集合撚りした後、9
50℃で2時間加熱し焼結眉を形成した。この焼結層の
膜17は3.5μlであった。さらにこの焼結層の外周
に銅を蒸着した線材の特性を測定した結果、臨界温度(
Tc )は88に、臨界電流密度(JC)は(o、5〜
1.0)x 10冨A/c7 (at77K)であった
なお上記の実施例では集合撚りした後、焼結および安定
化層を被覆したが、焼結および安定化層の被覆後に集合
撚りしてもよい。
実施例2 実施例1と同様に固相反応法で作成した′B電導!!?
1Mの微粉末500g5:ポリビニルアルコール樹脂の
20%エタノール溶液I Goo(l申に均一に混合し
、同様に外径10μ惜φのSiCファイバ上に塗布(J
?付けした。この時の膜Jgは6.7μmであった。こ
の線材の1000本を集合撚りした後、950℃で2時
間焼結した焼結層の厚さは2.8μmであった。さらに
この外周に胴を蒸着した線材の特性を測定した結果、’
I’c=83に、Jc =(0,3〜0.7)x10″
A/d(aL77K)であった。
[発明の効果] 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、エナメルワニスを含浸して
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】
図は本発明のセラミックス系超電導線の製造方法に用い
られる装置の一実施例を示す概略図である。 3・・・・・・・・・塗布装置 4・・・・・・・・・焼付炉 W・・・・・・・・・セラミックファイバL・・・・・
・・・・混合溶液

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
    よりそれを生成する構成物質よりなる微粉末を溶媒中に
    分散させた混合溶液を被着する工程と、 (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)超電導物質よりなる微粉末は、固相反応法により
    生成されてなる特許請求の範囲第1項ないしし第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)溶媒は、低分解温度のエナメルワニスよりなる特
    許請求の範囲第1項ないし第4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。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS63250017A (ja) * 1987-04-06 1988-10-17 Fujikura Ltd 超伝導線材及びその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS63250017A (ja) * 1987-04-06 1988-10-17 Fujikura Ltd 超伝導線材及びその製造方法

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