JPH01169815A - 高臨界電流密度を有する超電導ケーブルの製造方法 - 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、Ｙを含む希土類元素、アルカリ土類金属、
銅および酸素からなるペロブスカイト構造を有する化合
物（以下、この化合物を超電導セラミックスという）粉
末をＡｇ製シースに複数個所充填してなる高臨界電流密
度を有する超１！導ケーブルの製造方法に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

一般に、上記超電導セラミックスは、液体窒素で冷却可
能なフ７°Ｋにおいて超電導現象を示すことが知られて
おり、上記超電導セラミックスとして代表的なものがＹ
Ｂａ２Ｃｕ３０．の組成を有するものであることも知ら
れている。

上記超電導セラミックスを用いて超電導ワイヤを製造す
るには、上記超電導セラミックスを平均粒径：１０μ寵
以下に粉砕した後、　Ａｇ製管に充填し、ついでこの充
填管材をスェージング加工や溝ロール加工、またはダイ
ス加工などの冷間加工を施して所定形状のワイヤに成形
されている。

このようＫして作製されたワイヤは、複数本束ねられて
、Ａｇ製パイプで被覆され、超電導ケーブルとして用い
られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来の技術で述べた方法によシ製造された超電導ケ
ーブルの臨界電流密度Ｊｃは、　　１０　Ａ／ｃｍ２の
オーダーでアシ、実用に供する超電導ワイヤの臨界電流
密度Ｊｃは、少くとも１０Ａ／ｃＷＬ２を必要としてい
る。

かかる要求をみたす超電導ケーブルは、ペロブスカイト
構造を有する超電導セラミックスの単結晶の繊維であっ
て、上記単結晶のＣ軸方向が繊維の長手方向に対して垂
直に配向している超を専セラξツクスの単結晶繊維なＡ
ｇシースに充填してなるワイヤを束ねてケーブルに作製
すれば製造可能であるけれども、かかる単結晶繊維を作
製することは現在のところ難しく、シたがって単結晶繊
維充填ワイヤを束ねた超電導ケーブルの作製も不可能で
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

ソコテ１本発明者等は、　Ｊｃ　、　ｌ　ＯＡ／ｃｒｌ
Ｌ２のオーダーの臨界電流密度を有する超電導ケーブル
を作製すべく研究を行なった結果、以下の事実を知見し
たのである。

（１）超電導セラミックス粉末を加圧成形して圧粉体に
成形すると、上記圧粉体の表層に、粉末の結晶のＣ軸が
プレス面に垂直に配向してなる層（以下、この層を圧縮
配向層という）が形成され。

上記圧縮配向層の厚さはプレス圧力に依存する。

（２）上記圧縮配向層の配向および厚さは、焼結熱処理
しても変らない。

（３）　　超電導セラミックス粉末を充填してなる従来
の超電導ワイヤには、超電導ワイヤのＡｇシース内面か
ら厚さ：５μ罵未滴の上記圧縮配向層が存在し七おシ、
上記超亀導ワイヤに流れる超電導電流は主に粉末の結晶
のＣ軸が超電導ワイヤの長手方向に対して垂直に配向し
て充填されている圧縮配向層を通して流れているものと
思われる。

かかる事実の知見をもとに、さらに研究を行なった結果
。

超電導セラミックス粉末を充填してなる超電導ワイヤで
あっても、上記充填された超電導セラミックス粉末の結
晶のＣ軸方向がワイヤの長手方向に垂直に配向している
十分な厚さの圧縮配向層を形成できれば、高臨界電流密
度を有する超１！専ワイヤ゛を作製することができるは
ずであシ、上記従来の超電導ワイヤを複数本、　Ａｇ製
管に充填し、再度伸線加工して超電導セラミックス粉末
が可及的に緻密に充填されているケーブルを作表し、上
記可及的に緻ｍＫ充填されている超１！導セラミックス
粉末を有するケーブルを、最終加工工程で圧下率：５０
４以上で１パス圧延することにより上記圧縮配向層は増
加し高臨界電流密度を有する超電導ケーブルを得ること
ができるという知見を得たのである。

この発明は、かかる知見にもとづいてなされたものであ
って。

超電導セラミックス粉末を充填してなる超電導ワイヤを
複数本Ａｇ１ｉｉ管に充填し、上記複数本の超電導ワイ
ヤを充填したＡｇ製管を伸線加工してケーブルとし。

上記ケーブルを、１パスの圧下率が５０−以上となるよ
うに最終平ロール圧延する高臨界−流密度を有する超電
導ケーブルの製造方法に特徴を有するものである。

ここで、圧下率とは、圧延前の超電導ケーブルの外径ま
たは断面偏平状超電導ケーブルの厚さをｈＯ，これらを
平ロール圧延した後の厚さをｈとすると。

ｈ、　−ｈ 圧下率−−Ｘ　Ｉ　ＯＯ（％） ｈ。

で表わすことができる。

上記圧下率：５０％以上、とじた理由は１次の通勺であ
る。

従来の超電導セラミックス粉末を充填し伸線加工してな
る超電導ワイヤを複数本Ａｇ製管に充填してなる超電導
ケーブルは、充填されている超電導ワイヤの圧縮配向層
の厚さが５μｍ未満であるために臨界電流密度Ｊｃは１
０Ａ／ｃＩＬ２のオーダーにしかならない。このため超
電導ワイヤに充填されている超電導セラミックスの圧縮
配向層を５μｍ以上にしなければならないが、上記圧縮
配向層の厚さを５μｍ以上とするためには、従来の超電
導ケーブルをさらに平ロールにより圧下率が５０％以上
になるように１パスで最終平ロール圧延する必要があシ
、かかる圧下率で圧延すると充填超電導セラミックスは
厚さ：５μ重以上にわたって結晶のＣ軸がワイヤの長手
方向に垂直に配向するのである。この最終平ロール圧延
は可及的に急激に１パスで５０％以−上の圧下率で圧延
することが望ましい。

〔実施例〕

つぎに、この発明を実施例にもとづいて具体的に説明す
る。

原料粉末として、いずれも平均粒径：６μｍのＹ２Ｏ３
粉末、　ＢａＣＯｘ粉末、およびＣｕ○粉末を用意し。

これら原料粉末を、Ｙ２Ｏ３：１５．１３　％、　Ｂａ
Ｃ’０５：５２．８９　％、　　Ｃｕｂ：　３１．９８
％（以上重量％）の割合で配合し、混合し、この混合粉
末を、大気中。

温度：９００℃、１０時間保持の条件で焼成し。

平均粒径：２．８μ重に粉砕してＹＢａ２Ｃｕ３０．の
組成を有するペロブスカイト構造の超電導セラミックス
を作製し、これを内径：フｍｘ肉厚：１．５＋ｏ＋のＡ
ｇ１ｌ！管に充填し、伸線加工して直径：２ｕｔの線材
とした。

第１〜４図は、上記線材を用いて超電導ケーブルを加工
する工程を示す。第１−４図において。

１はＡｇ農管、２はＡｇ製７−ス、３は超電導セラミッ
クス粉末を示す。

まず、上記線材を１１本用意し、内径二８Ｂ×肉厚：１
．２ｉｕａのＡｇ製管１に充填する（第１図）。

上記線材を充填したＡｇＭ管を伸線加工し、外径：３．
２鵡のケーブルとする（第２図）。

上記ケーブルを偏平に圧延加工する。この圧延加工は、
ケーブルを直接圧延するよシも圧延効率を向上させるこ
とができるために行なうものであるが省略してもよい（
第３図）。

ついで、上記圧延加工した偏平ケーブルを、圧延率：６
０％で１１５スの平ロール圧延する。上記平ロール圧延
によシ上記Ａｇ製管とＡｇシースとは圧接され一体とな
る（第４図）。

このようにして作製された超電導ケーブルを。

酸素雰囲気中、温度：９２０℃、１５時間保持の条件で
熱処理し、高臨界電流密度を有する超電導ケーブルを作
製した。

この超電導ケーブルの臨界電流密度Ｊｃを測定したとこ
ろ、　Ｊｃ　：　２．４　Ｘ　Ｉ　ＯＡ／ｃ！！Ｌ２で
あり、さらに上記超電導ケーブルを切断したところ、複
数の超電導セラミックス層が存在し上記超電導セラミッ
クス層の層厚を測定したところ１層厚：２０μｍであっ
た。上記断面に露出している超電導セラミックス層をＸ
線回折により配向テストを行なったところ、上記超電導
セラミックス層全面にわたシ粉末の結晶のＣ軸方向がワ
イヤの長手方向に対して垂直に配向していることが確認
された。

〔発明の効果〕

この発明の製造方法によると、従来の超電導セラミック
ス粉末を用いて高臨界電流密度を有する超電導ケーブル
を簡単に製造することができるという優れた効果を奏す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は、この発明の超電導ケーブルの加工工程を
示す。 ユ・・・Ａｇ友管。 ２・・・Ａｇ製シース。 ３・・・超電導セラミックス粉末。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｙを含む希土類元素、アルカリ土類金属、銅およ
   び酸素からなるペロブスカイト構造を有する化合物粉末
   を銀製シースに充填してなる超電導ワイヤを複数本、銀
   製管に充填し、 上記複数本の超電導ワイヤを充填した銀製管を伸線加工
   して超電導ケーブルを作製し、 上記伸線加工して作製した超電導ケーブルを、さらに１
   パスの圧下率が５０％以上となるように平ロール圧延し
   、 ついで、熱処理することを特徴とする高臨界電流密度を
   有する超電導ケーブルの製造方法。
2. （２）上記伸線加工して作製した超電導ケーブルを、軽
   く圧延して断面偏平状超電導ケーブルとし、ついで、上
   記断面偏平状超電導ケーブルを１パスの圧下率が５０％
   以上となるように平ロール圧延することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の高臨界電流密度を有する超電
   導ケーブルの製造方法。