JPH01195616A - Manufacture of long oxide superconductive material - Google Patents

Manufacture of long oxide superconductive material

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JPH01195616A
JPH01195616A JP63018589A JP1858988A JPH01195616A JP H01195616 A JPH01195616 A JP H01195616A JP 63018589 A JP63018589 A JP 63018589A JP 1858988 A JP1858988 A JP 1858988A JP H01195616 A JPH01195616 A JP H01195616A
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JP
Japan
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metal
superconducting
powder
superconductor
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Application number
JP63018589A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsukasa Kono
河野 宰
Yoshimitsu Ikeno
池野 義光
Nobuyuki Sadakata
伸行 定方
Kenji Goto
謙次 後藤
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To produce a long superconductive material having excellent superconductive characteristics and to improve the productivity by charging a metal pipe with law material powder superconductor to form a long material with a metal coat layer and a core, melting the metal coat layer in a high frequency induction heating coil, and removing the same. CONSTITUTION:A metal pipe 1 is charged with a compact 2 of law powder for oxide superconductor to form a composite body 3, and this body 3 is applied with cold process to form a long material with a metal coat layer 4 made of the metal pipe 1 and a core 5 wire made of the compact 2. Next, it is introduced into a high frequency induction heating coil and heated therein, and the metal coat layer is fused and removed, thereby the core wire 5 is exposed. After that, heat process is applied so as to generate superconductive material. It is thus possible to prevent generation of defect in the core body from being such as cracks due to thermal expansion ratio difference with the metal coat layer. As a result, it is possible to have excellent superconductive characteristics and to enable continuous fusion-removal of the metal layer, and thereby to improve the productivity.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、超電導マグネットコイルや電力輸送線等の
超電導機器に用いられる超電導線などの長尺超電導材を
製造する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Field of Industrial Application" The present invention relates to a method for manufacturing a long superconducting material such as a superconducting wire used in superconducting equipment such as a superconducting magnet coil or a power transmission line.

「従来技術とその課題」 近時、常電導状態から超電導状態に遷移する臨界温度(
Tc)が液体窒素温度以上の高い値を示す酸化物系超電
導材料が種々発見されつつある。
"Prior art and its challenges" Recently, the critical temperature at which the normal conductive state transitions to the superconducting state (
Various oxide-based superconducting materials are being discovered that exhibit a high value of Tc) higher than the liquid nitrogen temperature.

そして、このような酸化物系超電導材料からなる超電導
体を製造するには、例えばY −B a−Cu−0系の
超電導体の場合、Y t O3粉末とBaO粉末とCu
O粉末とを混合した混合粉末を圧粉成形してコイン状の
バルクとし、次いでこのバルクに熱処理を施す方法が知
られている。
In order to manufacture a superconductor made of such an oxide-based superconducting material, for example, in the case of a Y-Ba-Cu-0-based superconductor, YtO3 powder, BaO powder, and Cu
A method is known in which a mixed powder mixed with O powder is compacted into a coin-shaped bulk, and then this bulk is heat-treated.

また、この種の酸化物系超?llt導体を線材化する試
みもなされており、その方法としては、例えば銅、ステ
ンレスなどの金属シース内に上記混合粉末などを充填し
、次いで縮径加工を行い、その後酸素雰囲気中にて焼結
処理を施して超電導線とする方法がある。
Also, this kind of oxide-based super? Attempts have also been made to make llt conductors into wire rods, such as by filling the above-mentioned mixed powder into a metal sheath made of copper, stainless steel, etc., then reducing the diameter, and then sintering in an oxygen atmosphere. There is a method of processing it to make it into a superconducting wire.

しかしながらこのような方法では、熱処理に際し、熱膨
張率の差に起因して金属シースとこの金属シース内の超
電導体との間に応力が発生し、この応力によって超電導
体内にクラックなどの欠陥部分が生じ易くなり、よって
長さ方向に沿って均一な超電導特性を示す超電導線が得
られにくくなるという問題がある。ちなみに、本発明者
らがこのようにして得られた超電導線の液体窒素温度に
おける臨界電流密度(Jc)を調べてみたところ、本来
10’A/am”程度の臨界電流密度を示すものが、I
O’A/cm”程度に低下してしまうものがあるとの結
果が得られた。
However, in this method, during heat treatment, stress is generated between the metal sheath and the superconductor within the metal sheath due to the difference in coefficient of thermal expansion, and this stress can cause defects such as cracks in the superconductor. Therefore, there is a problem in that it becomes difficult to obtain a superconducting wire exhibiting uniform superconducting characteristics along the length direction. Incidentally, when the present inventors investigated the critical current density (Jc) at liquid nitrogen temperature of the superconducting wires obtained in this way, it was found that the wires that originally had a critical current density of about 10'A/am'' I
The results showed that there were cases where the decrease was as low as 0'A/cm''.

また、上記方法にあっては、最後の酸素雰囲気中におけ
る焼結処理において、シース材の存在により超電導材料
である酸化物に十分な酸素が供給されないという問題が
ある。そして、このような問題に対処するため、シース
の材料として酸素透過性のある銀を用いることもなされ
ているが、これによっても十分な爪の酸素が酸化物に供
給されるまでには至らず、したがって銀シースを用いて
も十分な超電導特性を有する超電導線が得られない。
Further, in the above method, there is a problem in that sufficient oxygen is not supplied to the oxide, which is a superconducting material, due to the presence of the sheath material in the final sintering process in an oxygen atmosphere. In order to deal with this problem, oxygen-permeable silver has been used as a material for the sheath, but even with this, sufficient oxygen is not supplied to the oxide in the nail. Therefore, even if a silver sheath is used, a superconducting wire with sufficient superconducting properties cannot be obtained.

さらに、上記問題を解決するため、例えば縮径加工後、
酸、アルカリ等により金属シースを溶解除去せしめ、そ
の後熱処理を施すといった方法も考えられる。しかしな
がらこの方法にあっては、溶解除去後、得られた線状の
超電導体にさらに水洗処理あるいは中和処理を施さなく
てはならず、工程が複雑化し、生産の効率化が図れない
といった不都合がある。さらに、溶液による溶解の場合
には、内部の酸化物系超電導体自身も侵食されること、
内部の空隙に溶液が入り込んでなかなか抜けきらないこ
となど、本質的な欠点が多い。
Furthermore, in order to solve the above problem, for example, after diameter reduction processing,
Another possible method is to dissolve and remove the metal sheath using acid, alkali, etc., and then perform heat treatment. However, with this method, after dissolution and removal, the obtained linear superconductor must be further washed with water or neutralized, which complicates the process and makes production less efficient. There is. Furthermore, in the case of dissolution with a solution, the internal oxide-based superconductor itself is also eroded;
There are many inherent drawbacks, such as the fact that the solution gets into the internal voids and is difficult to escape.

この発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、優れた超電導特性を有する超電導線な
どの長尺超電導材を作製することができるとともに、生
産性の向上が図れる製造方法を提供することにある。
This invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to produce a long superconducting material such as a superconducting wire with excellent superconducting properties, and a manufacturing method that can improve productivity. Our goal is to provide the following.

「課題を解決するための手段」 この発明の酸化物系長尺超電導材の製造方法では、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つを金属管に充填
して複合体とし、次にこの複合体に冷間加工を施して上
記金属管からなる金属被覆層と上記粉末あるいは成形体
からなる芯体とを具備した長尺材とし、次いで高周波誘
導加熱コイル内に、その下方より上記長尺材を鉛直方向
上方に連続的に導入してこれを加熱し、金属被覆層を溶
融除去して芯線を露出せしめ、その後超電導物質を生成
さ什る熱処理を行うことを上記課題の解決手段とした。
"Means for Solving the Problems" In the method for producing an oxide-based long superconducting material of the present invention, at least one of the raw material powder of the oxide-based superconductor, the superconducting powder, or the molded body of these powders is A tube is filled to form a composite, and this composite is then subjected to cold working to form a long material having a metal coating layer made of the metal tube and a core made of the powder or compact, and then subjected to high frequency treatment. The long material is continuously introduced vertically upward into the induction heating coil from below and heated, the metal coating layer is melted and removed to expose the core wire, and then a superconducting material is generated. The solution to the above problem was to perform heat treatment.

以下、この発明の酸化物系長尺超電導材の製造方法を、
超電導線の製造に適用した場合を例にして詳しく説明す
る。
Hereinafter, the method for manufacturing the oxide-based long superconducting material of the present invention will be described.
A case in which the method is applied to the production of superconducting wires will be explained in detail as an example.

まず、第1図に示すように銀、銅、アルミニウムあるい
はこれらの合金、さらにはステンレス等からなる金属管
lを用意し、この金属管1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
図は金属管1中に超電導体粉末からなる成形体2を充填
して作製した複合体3を示すものである。そして、上記
酸化物系超電導体とは、A −B −C−D 系(ただ
し、AはY、Sc、La、Yb、Er、Ho、Dy等の
周期律表第1[Ia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1Ia族
元素のうち1種あるいは2種以上を表し、CはCu、A
g、Auの周期律表第1b族元索およびNbのうちCu
あるいはCuを含む2種以上を表し、DはO,S、Se
等の周期律表第■b族元素およびF、CI2.Br等の
周期律表第■b族元素のうち0あるいは0を含む2種以
上を表す。)として表される超電導体を示すものであり
、この酸化物系超電導体をなす原料粉末とは、上記へ元
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などである。またこの場合、各
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ものとする。さらに、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。さらにまた、成形体2は、上記超電導体
粉末に仮焼処理、圧扮処理等を施して棒状に成形したも
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700〜1000℃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。
First, as shown in FIG. 1, a metal tube 1 made of silver, copper, aluminum, or an alloy thereof, or stainless steel, etc. is prepared, and raw material powder of an oxide superconductor or superconductor powder, Alternatively, at least one of these molded powders is filled to form a composite. Here, the first
The figure shows a composite body 3 made by filling a molded body 2 made of superconductor powder into a metal tube 1. The above-mentioned oxide-based superconductor is an A-B-C-D system (where A is Y, Sc, La, Yb, Er, Ho, Dy, etc. from Group 1 [Ia] elements of the periodic table). B represents one or more elements of group 1Ia of the periodic table such as Sr, Ba, Ca, etc.; C represents Cu, A
g, Group 1b element of the periodic table of Au and Cu of Nb
Or represents two or more types including Cu, and D is O, S, Se
Elements of group Ⅰb of the periodic table such as F, CI2. Represents 0 or two or more types containing 0 among elements of group Ⅰb of the periodic table, such as Br. ), and the raw material powder forming this oxide-based superconductor is a mixture of an oxide of the above element and a carbonate of element B, or a mixture of an oxide and an oxide of element C. It may be a powder or a mixed powder that is calcined and then pulverized. Further, in this case, the mixing ratio of the compounds made of each element shall be appropriately determined depending on the composition of the intended superconductor. Further, the superconductor powder is obtained by subjecting the above-described raw material powder to heat treatment, etc. to form an oxide-based superconductor, and then pulverizing it into powder. Furthermore, the molded body 2 is formed by subjecting the superconductor powder to calcination treatment, pressing treatment, etc., and molding it into a rod shape. Here, the calcination treatment temperature is about 700 to 1000°C in the case of the above superconductor powder. Also,
For example, a rubber press method is used for the powder compaction treatment.

次に、この複合体3に冷間加工を施して第2図に示すよ
う上記金属管lからなる金属被覆層4と上記成形体2か
らなる芯線5とを具備した線材6を得、これを後述する
送り出しリールに巻き取る。
Next, this composite body 3 is subjected to cold working to obtain a wire rod 6 having a metal coating layer 4 made of the metal tube 1 and a core wire 5 made of the molded body 2, as shown in FIG. It is wound onto a feed-out reel which will be described later.

この場合に冷間加工方法としては、例えば線引き加工や
溝付きロールを用いて行う圧延加工などの公知の縮径加
工法が採用されるが、中でも以下に説明する鍛造法がよ
り好適に用いられる。
In this case, as a cold working method, a known diameter reduction method such as wire drawing or rolling using a grooved roll is adopted, but among them, the forging method described below is more preferably used. .

鍛造法により縮径加工を施すにあたっては、例えば第3
図に示すロータリースウェージング装置Aが用いられる
。このロータリースウエージング装置A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7・
・・を備えてなるものである。これらダイス7・・・は
、棒状の複合体3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3図中矢印B方
向)に移動自在に、かつ移動空間の周方向(第3図中矢
印C方向)に回転自在に保持されている。また、各ダイ
ス7の内面には、上記複合体3を縮径加工するためのテ
ーパ面7aが形成されており、各ダイス7のテーパ面7
aで囲む間隙が先窄まり状となるようになっている。
When performing diameter reduction using the forging method, for example, the third
A rotary swaging device A shown in the figure is used. This rotary swaging device A includes a plurality of dies 7 and
It is equipped with... These dice 7... are provided around the movement space when the rod-shaped composite body 3 is moved in its length direction so as to surround this movement space, and in the direction perpendicular to the movement space ( It is held movably in the direction of arrow B in FIG. 3) and rotatably in the circumferential direction of the movement space (direction of arrow C in FIG. 3). Further, a tapered surface 7a for reducing the diameter of the composite body 3 is formed on the inner surface of each die 7.
The gap surrounded by a has a tapered shape.

このようなロータリースウェージング装置Aによって上
記複合体3を縮径するには、該ロータリースウェージン
グ装置Aを作動させるとともに、第3図に示すように複
合体3の一端をダイス7・・・の間の間隙に押し込む。
In order to reduce the diameter of the composite body 3 using such a rotary swaging device A, the rotary swaging device A is operated and one end of the composite body 3 is inserted into the die 7 as shown in FIG. Push it into the gap between.

ここで上記ダイス7・・・は、第3図中矢印B方向に所
定間隔往復移動しつつ矢印C方向に回転しているため、
複合体3は一端側から順次鍛造されて縮径され、第3図
ウニ点鎖線に示す線径にまで縮径されて線材6となる。
Here, the dice 7 are rotating in the direction of arrow C while reciprocating at a predetermined interval in the direction of arrow B in FIG.
The composite body 3 is sequentially forged and reduced in diameter from one end side, and is reduced in diameter to the wire diameter shown by the dashed line in FIG. 3 to become the wire rod 6.

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7・・・によって複合体3を鍛造しつつ縮径す
るため、縮径加工中の複合体3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る。そしてこ
の場合、通常は1回の加工として5〜25%の減面率で
縮径加工される。
In this diameter reduction process, the composite body 3 is forged and reduced in diameter by a plurality of dies 7 that move reciprocatingly while rotating, so that large wires are not broken in the composite body 3 during the diameter reduction process. Diameter reduction processing can be performed at the processing rate. In this case, diameter reduction processing is usually performed at a reduction rate of 5 to 25% in one processing.

なお、この鍛造法による縮径加工は一回に限ることなく
、得られた線材6の線径が未だ所望する線径に達してい
ない場合には、上記ロータリースウエージング装置Aに
設けられたダイス7・・・よりもさらに小さい成形空隙
を有するダイスを備えたロータリースウェージング装置
により、線材6に加工を施して所望する線径にまで縮径
する。
Note that the diameter reduction process by this forging method is not limited to one time, and if the diameter of the obtained wire 6 has not yet reached the desired wire diameter, the die installed in the rotary swaging device A may be used. Using a rotary swaging device equipped with a die having a forming gap smaller than 7..., the wire 6 is processed to reduce its diameter to a desired wire diameter.

また、このようにして得られた線材6にあっては、内部
の成形体2がロータリースウェージング装置Aにより鍛
造がなされて縮径されたものであるので、十分に圧密化
された芯線5が得られる。
In addition, in the wire rod 6 obtained in this way, since the inner molded body 2 is forged and reduced in diameter by the rotary swaging device A, the core wire 5 is sufficiently consolidated. can get.

次いで、第4図に示すように、上記工程にて線材6を巻
き取ってなる送り出しり−ル8から線材6を送り出し、
ロール9を介して加熱管IO内にその下方から鉛直方向
上方に連続的に導入してこれを加熱し、さらにこれを加
熱管10から導出せしめ、ロール11を介して巻き取り
リールI2にクスガラス、石英ガラス等からなる内径l
O〜20n+m程度のガラス管13が、その軸線を鉛直
方向に一致させて配設されたもので、下側に配置された
複数の高周波誘導加熱コイルI4.14・・・を巻回し
てなる加熱部10aと、上側に配置された上記誘導加熱
コイルを巻回しない徐冷部10bとからなるものである
。また、この加熱管10には、ガラス管13の外周面に
該ガラス管13の内部に通じる複数の酸素供給管15.
15・・・が配設されている。高周波誘導加熱コイルI
4.14・・・は、電源16.16・・・により数kH
z〜数百kHz程度の高周波電流が通電され、これによ
りlkW〜100kW 程度の出力が得られるものとさ
れる。
Next, as shown in FIG. 4, the wire rod 6 is fed out from the feed-out roll 8 formed by winding the wire rod 6 in the above process,
The glass is continuously introduced into the heating tube IO from the bottom to the top in the vertical direction via the roll 9, heated, and further led out from the heating tube 10, and transferred to the take-up reel I2 via the roll 11. Inner diameter l made of quartz glass, etc.
A glass tube 13 of approximately 0 to 20n+m is arranged with its axes aligned vertically, and is heated by winding a plurality of high-frequency induction heating coils I4.14 arranged below. It consists of a portion 10a and a slow cooling portion 10b in which the induction heating coil disposed above is not wound. The heating tube 10 also includes a plurality of oxygen supply tubes 15 on the outer peripheral surface of the glass tube 13 that communicate with the inside of the glass tube 13.
15... are arranged. High frequency induction heating coil I
4.14... is several kHz due to power supply 16.16...
A high frequency current of about 100 kHz to several hundred kHz is applied, and an output of about 1 kW to 100 kW is thereby obtained.

そして線材6は、このような加熱管10の加熱部+Oa
内に導入されることにより金属被覆層4に渦?TIqが
生じ、この渦電流により金属被覆層4が発熱して溶融し
、線材6から除去せしめられて芯線5が露出する。また
、酸化物からなる芯線5は、その比抵抗(体積抵抗率)
が10−3〜1Ω・cffl失により緩やかに加熱され
る。そしてまた、線材6は鉛直方向上方に移送されつつ
加熱されるので、例えば横方向に移送される場合などに
比較し、線材6の両端などに引張力を与えてこれを張る
ことなく線材6のたるみが防止されて直線状となり、よ
ってたるみに起因する芯線5の加熱時におけるクラック
の発生などが防止される。さらに、焼結した芯線5は、
加熱管IOの徐冷部lObを通過することにより、50
〜b 宜な速度で冷却され、これにより急激な冷却に起因する
クラックの発生などが防止される。
The wire rod 6 is connected to the heating section +Oa of such a heating tube 10.
A vortex is formed in the metal coating layer 4 by being introduced into the metal coating layer 4? TIq is generated, and the metal coating layer 4 generates heat and melts due to the eddy current, and is removed from the wire 6 to expose the core wire 5. In addition, the core wire 5 made of oxide has a specific resistance (volume resistivity)
is heated slowly due to a loss of 10-3 to 1 Ω·cffl. Furthermore, since the wire rod 6 is heated while being transferred vertically upward, the wire rod 6 is heated without applying a tensile force to both ends of the wire rod 6, for example, compared to the case where the wire rod 6 is transferred laterally. The core wire 5 is prevented from sagging and becomes straight, thereby preventing cracks from occurring when the core wire 5 is heated due to sagging. Furthermore, the sintered core wire 5 is
By passing through the slow cooling section lOb of the heating tube IO, 50
~b It is cooled at an appropriate speed, thereby preventing the occurrence of cracks caused by rapid cooling.

また、この場合に高周波誘導加熱コイルI4.14・・
・による線材6への誘導加熱処理は、酸素雰囲気中にて
行なわれる。すなわち、酸素供給管15.15・・より
予め加熱し高温にした熱酸素をガラス管I3内に導入せ
しめ、これによりガラス管13内を酸素雰囲気とする。
In addition, in this case, high frequency induction heating coil I4.14...
The induction heating treatment on the wire 6 is performed in an oxygen atmosphere. That is, thermal oxygen that has been heated in advance to a high temperature is introduced into the glass tube I3 from the oxygen supply tubes 15, 15, etc., thereby creating an oxygen atmosphere in the glass tube 13.

すると、金属被覆層4が除去せしめられて露出した芯線
5は、酸素雰囲気中にてなおも高周波誘導加熱コイル1
4.14・・・による加熱を受けることにより、焼結し
て緻密な結晶構造を有する酸化物系超電導体となり、そ
の後徐冷部10bで徐冷され、加熱管10から導出され
る。なお、加熱管10より導出した芯線5にさらに熱処
理を施し、芯線5をアニールしてらよい。
Then, the core wire 5 exposed after the metal coating layer 4 is removed is still connected to the high frequency induction heating coil 1 in the oxygen atmosphere.
By being heated by 4.14..., it is sintered to become an oxide-based superconductor having a dense crystal structure, and then slowly cooled in the slow cooling section 10b and led out from the heating tube 10. Note that the core wire 5 drawn out from the heating tube 10 may be further subjected to heat treatment to anneal the core wire 5.

また、以上の操作において、ガラス管13内にて溶融し
た線材6の金属被覆層4を構成する金属は、ガラス管1
3が鉛直方向に配設されているので、ガラス管13内に
滞留することなく自重により容易に管外に排出される。
In addition, in the above operation, the metal constituting the metal coating layer 4 of the wire rod 6 melted in the glass tube 13 is
3 are arranged in the vertical direction, the glass tube 13 does not remain inside the glass tube 13 and is easily discharged out of the tube due to its own weight.

そしてこの場合、第5図に示すような受は皿17を加熱
管IOの下方に配置することにより、排出された溶融金
属を受け、これを回収するのが好ましい。ここで受は皿
17は、その底部中央に線材6を移送せしめるための線
材6より大径な孔18を有し、底部周辺部に回収した溶
融金属を図示しない回収容器に案内するための案内筒1
9を備えたもので、抵抗がかかることなく線材6を移動
可能とし、かつ加熱管10より落下排出される溶融金属
を回収するものである。
In this case, it is preferable that a tray 17 as shown in FIG. 5 be disposed below the heating tube IO to receive and recover the discharged molten metal. Here, the receiving tray 17 has a hole 18 with a larger diameter than the wire rod 6 for transferring the wire rod 6 in the center of its bottom, and a guide for guiding the collected molten metal to a recovery container (not shown) around the bottom. Cylinder 1
9, the wire rod 6 can be moved without being subjected to resistance, and the molten metal discharged from the heating tube 10 can be recovered.

その後、超電導体とされた芯線5にコーティング処理を
施し、第6図に示すように芯線5上にコーティング層2
0を形成してなる超電導線21を得、さらにこれをロー
ルIIを介して巻き取りリール12に巻き取る。ここで
、コーティング処理を行うには、デイツプフォーミング
方式が好適に採用される。そして、デイツプフォーミン
グ方式によりコーティング処理を行うには、例えば第4
図に示すように溶融半田りで満たした処理浴槽Eを加熱
管10の直上に配置し、この処理浴槽E中にその下方よ
り加熱管10から導出された熱処理直後の芯線5を連続
的に導入して順次浸漬せしめ、さらに連続的に引き上げ
これを冷却して半田Eを固化せしめ、所定厚のコーティ
ング層20を被覆した超電導線21とする。この場合、
コーティング処理に際して、予め処理浴槽Eに備えた超
音波発振器Fにより浸漬した芯線5に超音波を照射せし
め、芯線5の濡れ性(密着性)を向上せしめてコーティ
ングするのが、より強固に密着したコーティング層20
が得られるので望ましい。なお、この例ではコーティン
グ層20°とじて半田を用いたが、他に例えばスズ、ア
ルミニウム、亜鉛、鉛、ガリウム等の低融点金属あるい
は合金を用いてもよく、さらにはホルマール、ポリイミ
ドアミド、テフロン、ナイロン、塩化ビニル等の合成樹
脂などを用いてもよい。そして、これらの材料を用いて
コーティングを行う場合にも、芯線5に超音波を照射し
つつ処理することにより、芯線5上にコーティング層2
0を強固に畜骨せしめることができる。また、用いる超
音波の周波数としては、数kHz〜200kHz程度と
するのが好ましい。
Thereafter, the core wire 5 made into a superconductor is subjected to a coating treatment, and a coating layer 2 is placed on the core wire 5 as shown in FIG.
A superconducting wire 21 is obtained by forming 0, and this is further wound onto a take-up reel 12 via a roll II. Here, a dip forming method is suitably employed to perform the coating treatment. In order to perform the coating process using the dip forming method, for example, the fourth
As shown in the figure, a processing bath E filled with molten solder is placed directly above the heating tube 10, and the core wire 5 immediately after heat treatment led out from the heating tube 10 is continuously introduced into the processing bath E from below. The superconducting wire 21 is sequentially immersed in the superconducting wire, and is then continuously pulled up and cooled to solidify the solder E, thereby forming a superconducting wire 21 covered with a coating layer 20 of a predetermined thickness. in this case,
During the coating process, the immersed core wire 5 is irradiated with ultrasonic waves by an ultrasonic oscillator F provided in the treatment bath E in advance to improve the wettability (adhesion) of the core wire 5 and coat it to achieve a stronger adhesion. Coating layer 20
This is desirable because it provides the following. In this example, the coating layer was closed at 20° and solder was used, but other low melting point metals or alloys such as tin, aluminum, zinc, lead, gallium, etc. may also be used, and furthermore, formal, polyimide amide, Teflon, etc. , nylon, vinyl chloride, and other synthetic resins may also be used. Even when coating is performed using these materials, the coating layer 2 is formed on the core wire 5 by processing it while irradiating the core wire 5 with ultrasonic waves.
0 can be strongly strengthened. Further, the frequency of the ultrasonic waves used is preferably about several kHz to 200 kHz.

このような酸化物系超電導線の製造方法によれば、酸化
物系超電導材料からなる芯線5をシース等で覆うことな
く直接酸素雰囲気中にて熱処理するので、酸素が十分供
給されて芯線5が良好な酸素量を有する超電導体となり
、よって優れた超電導特性を呈する超電導線を得ること
ができる。また、芯線5と熱膨張率の異なる金属管Iを
取り除いて熱処理を施すので、熱膨張率の差に起因して
クラック等の欠陥が芯線5に発生することを防止するこ
とができる。さらに、高周波誘導加熱コイル14による
誘導加熱を用いたことにより、金属被覆層4の溶融除去
を連続的に行えるため、超電導線の製造を連続的に行う
ことができ、よって長尺な超電導線の製造を可能にする
ことができるとともに、生産性の向上を図ることができ
る。また、加熱管を鉛直方向に配置し、その下方より線
材6を鉛直方向上方に移送せしめてこれを加熱すること
により、例えば横方向に移送される場合などに比較し、
線材6の両端などに引張力を与えてこれを張ることなく
線材6のたるみが防止されて直線状となり、よってたる
みに起因する線材6の加熱時におけるクラックの発生な
どを防止することができる。
According to this method of manufacturing an oxide superconducting wire, the core wire 5 made of an oxide superconducting material is heat-treated directly in an oxygen atmosphere without covering it with a sheath or the like, so that sufficient oxygen is supplied and the core wire 5 is heated. A superconductor having a good oxygen content can be obtained, and therefore a superconducting wire exhibiting excellent superconducting properties can be obtained. Further, since the metal tube I having a different coefficient of thermal expansion from the core wire 5 is removed and subjected to heat treatment, it is possible to prevent defects such as cracks from occurring in the core wire 5 due to the difference in the coefficient of thermal expansion. Furthermore, by using induction heating using the high-frequency induction heating coil 14, the metal coating layer 4 can be continuously melted and removed, so that superconducting wires can be manufactured continuously. Not only can manufacturing be made possible, but also productivity can be improved. In addition, by arranging the heating tube in the vertical direction and transferring the wire rod 6 upward in the vertical direction from below and heating it, compared to the case where the wire rod 6 is transferred in the horizontal direction, for example,
The wire rod 6 is prevented from sagging and becomes straight without applying a tensile force to both ends of the wire rod 6, thereby preventing cracks from occurring when the wire rod 6 is heated due to slack.

なお、上記例では複合体3に冷間加工として鍛造加工を
施し、線材6としたが、他に例えば複合体3に圧延加工
を施してテープ状の長尺材とし、これを高周波誘導加熱
コイル内に導入して加熱し、長尺超電導材を得るように
してもよい。
In the above example, the composite 3 was cold-worked and forged to form the wire rod 6. Alternatively, for example, the composite 3 could be rolled to form a tape-shaped long material, and this could be used as a high-frequency induction heating coil. Alternatively, a long superconducting material may be obtained by introducing the superconducting material into a superconductor and heating it.

また、上記超電導線21にさらにメツキ処理等を施し、
コーティノグr!J20上に第6図ウニ点鎖線で示すよ
うにスズ、銅等からなる金属層22を形成して芯線5を
hli強し、全体の強度を高めるようにしてもよい。
In addition, the superconducting wire 21 is further subjected to plating treatment, etc.
Cortinogr! A metal layer 22 made of tin, copper, etc. may be formed on J20 as shown by the dotted line in FIG. 6 to strengthen the core wire 5 and increase the overall strength.

「実施例」 以下、長尺超電導材として超電導線を製造する実施例に
より、この発明をさらに具体的に説明する。
"Example" Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to an example in which a superconducting wire is manufactured as a long superconducting material.

まず、Y B atc uao x(ただし、X=7−
δとする。)の組成の超電導体からなる超電導体粉末を
作製した。ここで、上記超電導体粉末の作製は、Y 、
O、(純度9999%)、B aCO3(純度99゜9
%)、CaO(純度99.9%)の粉末を、Y:Ba:
Cu= l :2 :3 (モル比)となるように秤量
して混合し、大気中にて900℃で24時間仮焼しさら
にこれを粉砕して行った。
First, Y B atc uao x (where X=7−
Let it be δ. ) A superconductor powder consisting of a superconductor having a composition of Here, the production of the superconductor powder involves Y,
O, (purity 9999%), BaCO3 (purity 99°9
%), CaO (purity 99.9%) powder, Y:Ba:
They were weighed and mixed so that Cu=l:2:3 (molar ratio), calcined in the air at 900° C. for 24 hours, and then pulverized.

次に、この超電導体粉末をラバープレス法によって棒状
に成形し、さらにこの棒状の成形体を、2t2/min
の酸素気流中にて890℃で12時間焼成した。次いで
、この成形体を外径15am、内径8mmの銅パイプ中
に挿通して複合体とした。次いで、この複合体を鍛造し
線引きして縮径し、外径1.5mm、芯線の径が0 、
8 mm、長さ500mの線材を得、これを送り出しリ
ールに巻き取った。
Next, this superconductor powder is molded into a rod shape by a rubber press method, and this rod-shaped compact is further heated at 2t2/min.
It was baked at 890° C. for 12 hours in an oxygen stream. Next, this molded body was inserted into a copper pipe having an outer diameter of 15 am and an inner diameter of 8 mm to obtain a composite body. Next, this composite was forged and wire-drawn to reduce its diameter, so that the outer diameter was 1.5 mm and the core wire diameter was 0.
A wire with a diameter of 8 mm and a length of 500 m was obtained and wound on a delivery reel.

次いで、この線材を第4図に示した加熱管IOに20m
m/minの速度で導入してこれを誘導加熱し、金属被
覆層を溶融除去して芯線を露出せしめた。ここで加熱管
10は、高周波誘導コイルとしてその導入側の1個のみ
に第4図中L1で示したコイル長が0.5mのらのを用
い、続く他の4個に1− zで示したコイル長が3mの
らのを用いたもので、それぞれのコイルに周波数30〜
100kHzの交流電流を通電することにより、コイル
長0.5mのらのでは金属被覆層を構成する銅を溶融す
るため出力50kW が得られるよう、またコイル長3
mのらのでは露出した酸化物(芯線)h(890±5℃
に加熱されるように出力20〜100kWの出力が得ら
れるよう調整されたものである。また、徐冷部は、L、
で示す長さが5mのものであり、これによって加熱され
た芯線が急激に冷却されることなく徐々に冷却されるよ
うになっている。
Next, this wire was inserted into the heating tube IO shown in Fig. 4 for 20 m.
The core wire was introduced at a rate of m/min and induction heated to melt and remove the metal coating layer to expose the core wire. Here, in the heating tube 10, only one high-frequency induction coil on the introduction side has a coil length of 0.5 m, which is indicated by L1 in FIG. The coil length is 3m, and each coil has a frequency of 30~
By applying an alternating current of 100 kHz, the coil length of 3 m was set so that an output of 50 kW could be obtained in order to melt the copper that constitutes the metal coating layer.
The exposed oxide (core wire) h (890±5℃
It is adjusted so that an output of 20 to 100 kW can be obtained so as to heat up to 20 to 100 kW. In addition, the slow cooling section is L,
The length shown by is 5 m, so that the heated core wire is gradually cooled down without being cooled down suddenly.

また、ここでの誘導加熱は、酸素供給管15.15・・
・からそれぞれ212/minの流量でガラス管13内
に熱酸素を導入することにより、これら加熱部10a内
および徐冷部10b内を酸素雰囲気にして行った。さら
に、第5図に示した受は皿17を加熱管の下方に配置し
、線材より溶融した銅を回収するようにした。
In addition, the induction heating here is performed using the oxygen supply pipe 15.15...
By introducing hot oxygen into the glass tube 13 at a flow rate of 212/min, respectively, an oxygen atmosphere was created in the heating section 10a and the slow cooling section 10b. Further, in the receiver shown in FIG. 5, a plate 17 was placed below the heating tube to collect molten copper from the wire.

次いで、熱処理後の芯線を第4図に示した処理浴槽E中
にその下方より導入して溶融5n−Pb半田り中を移動
せしめ、芯線に超音波(発振周波数;60k)Iz、出
力、1OW)を照射しつつコーティング処理を施した。
Next, the core wire after the heat treatment was introduced from below into the treatment bath E shown in FIG. ) was applied during coating treatment.

その後、処理浴槽Eより芯線を導出して冷却し、厚さ約
50μmの半田製コーティング層を形成して超電導線を
得た。
Thereafter, the core wire was taken out from the treatment bath E, cooled, and a solder coating layer having a thickness of about 50 μm was formed to obtain a superconducting wire.

このようにして得た超電導線にあっては、全長に亙って
断線やクラックといった不都合が全く見られなかった。
In the superconducting wire thus obtained, no disadvantages such as disconnection or cracks were observed over the entire length.

また、この超電導線における超電導体(芯線)の超電導
特性を調べたところ、臨界温度(Tc)が91.0°C
1また臨界電流密度(Jc)が液体窒素中にて1500
0 A/cm”程度という結果が得られた。
In addition, when we investigated the superconducting properties of the superconductor (core wire) in this superconducting wire, we found that the critical temperature (Tc) was 91.0°C.
1 Also, the critical current density (Jc) is 1500 in liquid nitrogen.
A result of approximately 0 A/cm" was obtained.

「発明の効果」 以上説明したように、この発明の長尺超電導材の製造方
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
属管に充填して複合体とし、次にこの複合体に冷間加工
を施して上記金属管からなる金属被覆層と上記粉末ある
いは成形体からなる芯体とを具備した長尺材とし、次い
で高周波誘導加熱コイル内に、その下方より上記長尺材
を鉛直方向上方に連続的に導入してこれを加熱し、金属
被覆層を溶融除去して芯体を露出せしめ、その後超電導
物質を生成させる熱処理を行うものである。したがって
この方法によれば、金属被覆層との熱膨張率の差に起因
してクラック等の欠陥が芯体に発生することを防止する
ことができ、よってこの芯体から長尺超電導材を得るこ
とにより、特に高臨海電流密度が得られるなど優れた超
電導特性を有する超電導材を作成することができる。
"Effects of the Invention" As explained above, the method for producing a long superconducting material according to the present invention is such that at least one of the raw material powder of an oxide superconductor, the superconducting powder, or a compact of these powders is transferred into a metal tube. This composite is then cold-worked to form a long material having a metal coating layer made of the metal tube and a core made of the powder or compact, and then subjected to high-frequency induction. The long material is continuously introduced vertically upward into the heating coil from below and heated, the metal coating layer is melted and removed to expose the core body, and then heat treatment is performed to generate a superconducting substance. It is something to do. Therefore, according to this method, it is possible to prevent defects such as cracks from occurring in the core body due to the difference in thermal expansion coefficient with the metal coating layer, and therefore, a long superconducting material can be obtained from this core body. By doing so, it is possible to create a superconducting material having excellent superconducting properties such as a particularly high critical current density.

また、高周波誘導加熱コイルによる誘導加熱を用いたこ
とにより、金属被覆層の溶融除去を連続的に行えるため
、超電導線等の長尺超電導材の製造を容易にすることが
でき、よって生産性の向上を図ることができる。さらに
、高周波誘導加熱コイル内に、その下方より上記長尺材
を鉛直方向上方に連続的に導入してこれを加熱するよう
にしたので、例えば横方向に移送される場合などに比較
し、長尺材の両端などに引張力を与えてこれを張ること
なく長尺材のたるみを防止して直線状にすることができ
、よってたるみに起因する線材の加熱時におけるクラッ
クの発生などを防止することができる。
In addition, by using induction heating using a high-frequency induction heating coil, the metal coating layer can be continuously melted and removed, making it easier to manufacture long superconducting materials such as superconducting wires, thereby increasing productivity. You can improve your performance. Furthermore, since the long material is continuously introduced vertically upward into the high-frequency induction heating coil from below and heated, it is possible to It is possible to prevent the long material from sagging and make it straight without applying tension to both ends of the wire, thereby preventing the occurrence of cracks when the wire material is heated due to sagging. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図ないし第6図はこの発明の長尺超電導材の製造方
法を超電導線の製造に適用した場合の一例を説明するた
めのもので、第1図はこの発明に好適に用いられる複合
体を示す概略断面図、第2図は第1図に示した複合体を
縮径して得た線材を示す概略断面図、第3図は上記縮径
加工を説明するための概略断面図、第4図は上記線材か
ら金属被覆層を溶融除去し、さらにコーティング処理を
施す工程を説明するための概略構成図、第5図は溶融金
属の回収に好適に用いられる受は皿の側断面図、第6図
は芯線にコーティング処理を施して得た超電導線を示す
概略構成図である。 I・・・・・・金属管、2・・・・・・成形体、3・・
・・・・複合体、4・・・・・・金属被覆層、5・・・
・・・芯線、6・・・・・・線材、IO・・・・・・加
熱管、 14・・・・・・高周波誘導加熱コイル、21・・・・
・・超電導線。
1 to 6 are for explaining an example of the case where the method for producing a long superconducting material of the present invention is applied to the production of a superconducting wire, and FIG. 1 shows a composite material suitably used in the present invention. 2 is a schematic sectional view showing a wire rod obtained by reducing the diameter of the composite shown in FIG. Fig. 4 is a schematic configuration diagram for explaining the process of melting and removing the metal coating layer from the wire rod and further applying a coating treatment, Fig. 5 is a side sectional view of a tray suitable for collecting molten metal; FIG. 6 is a schematic diagram showing a superconducting wire obtained by coating a core wire. I...metal tube, 2...molded body, 3...
...Composite, 4...Metal coating layer, 5...
... Core wire, 6 ... Wire rod, IO ... Heating tube, 14 ... High frequency induction heating coil, 21 ...
...Superconducting wire.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 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つを金属管に
充填して複合体とし、次にこの複合体に冷間加工を施し
て上記金属管からなる金属被覆層と上記粉末あるいは成
形体からなる芯体とを具備した長尺材とし、次いで高周
波誘導加熱コイル内に、その下方より上記長尺材を鉛直
方向上方に連続的に導入してこれを加熱し、金属被覆層
を溶融除去して芯線を露出せしめ、その後超電導物質を
生成させる熱処理を行うことを特徴とする酸化物系長尺
超電導材の製造方法。
A metal tube is filled with at least one of the raw material powder of the oxide superconductor, the superconductor powder, or a compact of these powders to form a composite, and then this composite is subjected to cold working to form the metal tube. A long material comprising a metal coating layer consisting of a metal coating layer and a core body consisting of the above powder or compact is made, and then the long material is continuously introduced vertically upward from below into a high frequency induction heating coil. A method for producing an oxide-based long superconducting material, which comprises heating the material, melting and removing the metal coating layer to expose the core wire, and then performing heat treatment to generate a superconducting material.
JP63018589A 1987-10-02 1988-01-29 Manufacture of long oxide superconductive material Pending JPH01195616A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001023555A (en) * 1999-07-05 2001-01-26 Toshiba Corp Manufacture of rotating anode x-ray tube and manufacturing device thereof
EP3979264A4 (en) * 2019-05-31 2023-05-31 Furukawa Electric Co., Ltd. Resin-coated superconducting wire, superconducting coil, and shield coil

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