JPH01243314A - 酸化物系超電導多心線の製造方法 - 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」 本発明は、磁気浮上列車、核融合炉、単結晶引上装置、
磁気分離装置、医療装置、磁気推進船等に用いられる超
電導マグネットコイルや電力輸送用等に使用される酸化
物系超電導多心線の製造方法に関する。

「従来の技術」 最近に至り、常電導状態から超電導状態へ遷移する臨界
温度（Ｔ　ｃ）が液体窒素温度を超える値を示す酸化物
超電導体が種々発見されている。この種の酸化物超電導
体は、一般式Ａ　−Ｂ　−Ｃｕ−０（ただしＡは、Ｙ　
、Ｓ　ｃ、Ｌ　ａ、Ｙ　ｂ、Ｅ　ｒ、Ｅ　ｕ、Ｈｏ、Ｄ
　ｙ等の周期律表Ｔ［ａ族元素の１種以上を示し、Ｂは
、Ｍｇ。

Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等の周期律表■ａ族元素の１種以上を
示す。）で示される酸化物であり、液体ヘリウムで冷却
することが必要であった従来の合金系あるいは金属間化
合物系の超電導体と比較して格段に有利な冷却条件で使
用できることから、実用上極めて有望な超電導材料とし
て研究がなされている。

ところで従来、このような酸化物超電導体を備えた超電
導線の製造方法の一例として、以下に説明する方法が知
られている。

超電導線を製造するには、Ａ−Ｂ−Ｃｕ−０で示される
酸化物超電導体を構成する各元素を含む複数の原料粉末
を混合して混合粉末を作成し、次いでこの混合粉末を仮
焼して不要成分を除去し、この仮焼粉末を熱処理して超
電導粉末とした後に金属管に充填し、更に縮径して所望
の直径の線材に成形しＪこ後、熱処理を施して超電導線
を製造する方法である。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら前述の従来方法においては、原料粉末を完
全に均一に混合するこ−とが困難なことから、熱処理を
施しても酸化物超電導体の全体が完全に均一な結晶構造
とならず、臨界電流密度の高い高性能の超電導線を得る
ことができない問題があった。

また、前述の従来方法では、原料粉末を圧密した成形体
を焼結し、各元素を固相反応させて酸化物超電導体を生
成するが、この固相反応は反応速度が小さく、このため
酸化物超電導体の生成効率が悪い問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、機械強度
に優れ、しかも臨界電流密度の高い高性能の酸化物系超
電導多心線を製造する方法の提供を目的とする。

「課題を解決するための手段」 上記目的を達成するために、本発明は、一般式Ａ　−Ｂ
　−Ｃｕ−０（ただしＡは、Ｙ　、Ｓ　ｃ、Ｌ　ａ、Ｙ
　ｂ、Ｅ　ｒ。

Ｅｕ、Ｈｏ、Ｄｙ等の周期律表ＩＩＩａ族元索の１種以
上を示し、Ｂは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等の周期律表
Ｉｌａ族元素の１種以上を示す。）で示される組成の酸
化物超電導体を備えた酸化物系超電導多心線の製造方法
であって、Ａ　＊　Ｂ　ｔ　Ｃｕ　＋　Ｏｓなる組成比
の第１の酸化物と、Ｂ　ｓ　Ｃｕｓ　ＯＶ（ただしｙ＝
５〜１５）なる組成比の第２の酸化物を、　Ａ　＊Ｂ　
ＩＣｕｔｏ　ｓ　：Ｂ　ｓＣｕｓＯｙ＝　１　：ｔｔ　
（ただし５＞α＞１である）の組成比となるように混合
して混合材料とし、この混合材料を金属シース内に充填
して複合材を形成し、次いでこの複合材を多数本束ねた
後に縮径加工を施して素線を形成し、次いで熱処理を施
すものである。

「作用」 上記素線に熱処理を施すことにより、混合材料中の各元
素が相互に拡散反応して、この混合材料の部分にＡ　＋
Ｂ　ｔＣｕｓｏ　？−Ｘなる組成の酸化物超電導体が生
成する。

「実施例」 第１図ないし第４図は、本発明の製造方法をＹ−Ｂ　ａ
−Ｃｕ−０系の超電導多心線の製造方法に適用した一例
を説明するためのものである。

この例では、まず、Ｙ　ｔＦ３　ａｌ　ＣＬｌ、　ＯＳ
なる組成比の第１の酸化物粉末と、Ｂ　ａｓＣｕｓｏ　
ｙ　（ｙ＝　５〜１５）なる組成比の第２の酸化物粉末
を作成する。

このＹ　ｔ　Ｂ　ａ　ｔ　Ｃｕ　ｌＯｓなる組成比の第
１の酸化物粉末は、Ｙ　＊　Ｏｓ粉末とＢ　ａＣＯａ粉
末とＣｕＯ粉末を１　：１　：１　（モル比）となるよ
うに均一に混合し、これを大気中あるいは酸素気流中、
８００〜９５０℃で１〜数十時間加熱し、粉砕処理を施
すことにより作成される。また、Ｂａ３ＣｕａＯｙなる
組成比の第２の酸化物粉末は、Ｂ　ａＣＯ３粉末とＣｕ
Ｏ粉末またはＣｕ粉末を、Ｂａ：Ｃｕ＝　３　：５　（
モル比）となるように均一に混合し、これを大気中ある
いは酸素気流中、８００〜９５０℃で１〜数十時間加熱
し、粉砕処理を施すことにより作成される。

なお、この第２の酸化物粉末の融点は９５０℃以下であ
る。

次いで、第１の酸化物粉末と第２の酸化物粉末を、Ｙ　
＊Ｂａ＋Ｃｕ＋Ｏｓ　：　Ｂａ５ＣｕｓＯｙ＝　１　：
ＩＺ（ただし、５＞α＞１である）の組成比（モル比）
となるように均一に混合して混合材料ｌを作成する。

この混合材料ｌにおいてαの値を１以下とすると、熱処
理時に溶融状態となる第２の酸化物を第１の酸化物粉末
よりも多くすることによって、各酸化物間の反応を促進
させる効果が十分得られず、またαの値を５以上とする
と、第２の酸化物が過剰となってＹ　＋Ｂ　ａｒｃ　ｕ
ａｏ　？−Ｘの組成比を有する超電導体の比率が低下し
、高い臨界電流密度を有する超電導体がＩＩＩうれなく
なる。

続いて、上記混合材料１を、銀製のシース２内に充填し
、更にこのシース２に縮径加工を施して複合化を行い、
第１図に示す複合材３を作成する。

なお、上記シース２の材料としては、銀に限定されるこ
となく、混合材料１との反応性のない金属材料で代用す
ることができるが、銀製のシース２では、熱処理時にシ
ース２内の酸素不足発生を防止することができるので特
に好適に使用される。

また、上記縮径加工法としては、圧延加工あるいは鍛造
加工など複合材３中の混合材料ｌが高い圧密度となる縮
径加工が好適に用いられる。

次に、この複合材３を多数本束ね、これをシース４内に
挿入して多心線化した後、縮径加工を施して、第２図に
示す構成の素線５を作成する。このシース４の材料は、
ＡＬ　Ｃｕ、Ｔｉ％Ｎｉｘ　Ｚｒ。

Ｃｕ−Ｎ　ｉ合金、ステンレスなどの融点が８００℃以
上で耐酸化性が良好な種々の金属材料を使用することが
できる。

次に、この素線５を大気中あるいは酸素気流中において
、９００〜ｔ　ｏｏｏ℃程度の温度で１〜数十時間程度
加熱した後、室温まで徐冷する熱処理を施す。なお、こ
の徐冷に際し、加熱を終えたものを４００〜６００℃の
温度域に一定時間保持し、生成した超電導体の結晶構造
が斜方晶に変態するのを促進する操作を行っても良い。

上記熱処理により、混合材料１中の第１の酸化物粉末と
第２の酸化物粉末に含まれるＹとＢａとＣｕと０および
雰囲気ガス中の０が相互に拡散反応して、混合材料ｌの
部分に、Ｙ　＋Ｂ　ａｔｃ　ｕａｏ　？−Ｘの組成比で
表される超電導体６が生成し、第３図に示すように、シ
ース４内に多数の超電導細線７を備えた構成の超電導多
心線８が作成される。

このとき、第２の酸化物粉末は、融点が９５０℃以下で
あり、前記熱処理時の加熱によって溶融状態あるいは半
溶融状態とすることが可能である。

従って熱処理によって溶融状態となった第２の酸化物粉
末が第１の酸化物粉末に接触し、各酸化物粉末に含まれ
る元素が溶融拡散反応して、この部分にＹ　＋Ｂ　ａｔ
ＣｕｓＯ？−Ｘの組成比を有する超電導体６が生成する
。即ち、溶融拡散反応による反応速度の高い均一な反応
を生じさせることができるために、超電導体の原料粉末
を固相反応させていた従来の酸化物超電導体に比較して
、均一な結晶構造の緻密な超電導体６を生成させること
ができ、臨界電流密度の高い高性能の超電導多心線８を
製造することができる。

また、Ｙ　ｔＢａ＋ｃｕ１０　ｓ　：　Ｂａ３ＣｕｓＯ
ｙ＝　ｌ　：α（ただし、５＞α＞１である）の組成比
（モル比）の混合材料ｌを用いたことにより、熱処理に
おいては第２の酸化物の溶融物が第１の酸化物粉末より
ら多くなり、第１の酸化物粉末を溶融した第２の酸化物
が取り囲んだ状態で拡散反応を行うことができるので、
同相反応させて形成していた従来方法よりも超電導体６
の生成効率を向上させることができる。更に、第２の酸
化物粉末の量を第１の酸化物粉末よりも多くしたので、
第１の酸化物粉末の全てを第２の酸化物と反応させるこ
とにより、未反応の第１の酸化物粉末を含まない緻密な
超電導体６を生成することができ、臨界電流密度および
機械強度の高い超電導体６を生成することができる。

また、生成される超電導体６は、緻密に生成され、かつ
第４図に示すようにシース２に被覆されているので曲げ
などの外力に対して強く、高い機械強度を有する超電導
多心線８を製造することができる。

なお、前記各側においてはｓ　Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系の
酸化物系超電導多心線の製造方法について説明したが、
本発明はその他のＡ　−Ｂ　−Ｃｕ−０系の超電導多心
線の製造方法に適用できるのは勿論である。

（製造例） 本発明方法に基づいてＹ　−Ｂ　ａ−Ｃｕ−０系超電導
多心線の製造を実施した。

Ｙ、０．とＢ　ａ　００　ｓとＣｕＯの各粉末を１：１
：ｌ（モル比）となるように均一に粉砕混合した後、こ
の粉末を大気雰囲気中、９５０℃で２４時間加熱し、こ
の後粉砕処理を施して第１の酸化物粉末を作成した。一
方、Ｂ　ａＣＯａとＣｕＯの各粉末をＢａ：Ｃｕ＝３：
５（モル比）となるように均一に粉砕混合した後、この
粉末を大気雰囲気中、８５０℃で２４時間加熱し、この
後粉砕して第２の酸化物粉末を作成した。次いで第１の
酸化物粉末と第２の酸化物粉末を、Ｙ　ｔＢａ＋ｃｕｔ
ｏｓ　：　Ｂａ５Ｃｕ＋＋Ｏｙ＝　ｌ　：２（モル比）
となるように均一に混合して混合材料を作成した。

次いで、この混合粉末を、外径１０ｍｍ、内径７ｍ−の
銀製の円筒スリーブ内に充填し、更にロータリースウェ
ージング装置を用いて縮径加工を行って、直径１．０ａ
＋ｍの複合材を得た。

次いで多数本の複合材を第２図に示す状態に束ね、これ
を外径１０１１１１％内径６ｍ−の銀製のシースに挿入
し、更にこれを直径１．０ｍ＋ａまでロータリースウェ
ージング装置を用いて縮径加工を施して素線とした。次
いでこの素線を酸素気流中においそ、９００℃で１０時
間加熱し、その後室温まで一り００℃／時間で徐冷して
超電導多心線を得た。

得られた超電導多心線の臨界温度（Ｔｃ）および臨界電
流密度（Ｊｃ）を測定した結果、Ｔｃ＝９０Ｋ。

Ｊｃ＝　Ｉ　Ｘ　１０’　Ａ／ｃｓ＋１と優れた超電導
特性を示した。また、この超電導多心線の断面をＸ線回
折分析した結果、Ｙ　＋Ｂ　ａｒｃ　ｕｓｏ　７−Ｘな
る組成の斜方晶の生成が確認された。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明による酸化物系超電導多心
線の製造方法は、Ａ　＊　Ｂ　＋　Ｃｕ　ＩＯ＠なる組
成比の第１の酸化物と、［３ａｓＣｕｓｏ　’ｔなる組
成比の第２の酸化物を、ＡｔＢ＋Ｃｕ、Ｏｓ　：　Ｂｓ
Ｃｕ５Ｏｙ＝１：α（ただし５＞α＞１である）の組成
比となるように混合して混合材料とし、金属シース内に
この混合材料を充填して複合材を形成し、この複合材を
多心線化して素線とし、この後に熱処理を施すことによ
り、混合材料中の各酸化物中の元素を溶融拡散反応させ
て酸化物超電導体を生成させるので、各原料粉末を混合
した混合粉末に熱処理を施す従来方法と比較して、反応
速度が高く均一な反応を生じさせて酸化物超電導体を生
成させることができ、Ａ　ＩＢ　ｔｃ　ｕｓｏ　？−Ｘ
の組成を有する均質で緻密な酸化物超電導体を生成させ
ることができる効果がある。

また、上記組成比の混合材料を用いたことにより・、熱
処理においては第２の酸化物の溶融物が第１の酸化物よ
りも多くなり、第１の酸化物を溶融した第２の酸化物が
取り囲んだ状態で拡散反応を行うことができるので、固
相反応させて形成していた従来方法よりも酸化物超電導
体の生成効率を向上させることができる。更に、第２の
酸化物の量を第１の酸化物よりも多くしたので、第１の
酸化物の全てを第２の酸化物と反応させることにより、
未反応の第１の酸化物を含まない緻密な酸化物超電導体
を生成することができ、臨界電流密度および機械強度の
高い酸化物超電導体を生成することができる。

また、生成される酸化物超電導体は、緻密に形成され、
かつ金属シースにより被覆されているために曲げなどの
外力に対して強＜、シたがって高い機械強度を有する超
電導多心線を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明方法の一例を説明するため
の図であって、第１図は複、合材の断面図、第２図は素
線の断面図、第３図は超電導多心線の断面図、第４図は
超電導細線の断面図である。 １・・・混合材料、２・・・シース（金属シース）、３
・・・複合材、５・・・素線、６・・・超電導体（酸化
物系超電導体）、８・・・超電導多心線（酸化物系超電
導多心線）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一般式Ａ−Ｂ−Ｃｕ−Ｏ（ただしＡは、Ｙ，Ｓｃ，Ｌａ
   ，Ｙｂ，Ｅｒ，Ｅｕ，Ｈｏ，Ｄｙ等の周期律表IIIａ族
   元素の１種以上を示し、Ｂは、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ
   等の周期律表IIａ族元素の１種以上を示す。）で示され
   る組成の酸化物超電導体を備えた酸化物系超電導多心線
   の製造方法であって、 Ａ＿２Ｂ＿１Ｃｕ＿１Ｏ＿５なる組成比の第１の酸化物
   と、Ｂ＿３Ｃｕ＿５Ｏｙ（ただしｙ＝５〜１５）なる組
   成比の第２の酸化物を、Ａ＿２Ｂ＿１Ｃｕ＿１Ｏ＿５：
   Ｂ＿３Ｃｕ＿５Ｏｙ＝１：α（ただし５＞α＞１である
   。）の組成比となるように混合して混合材料とし、この
   混合材料を金属シース内に充填して複合材を形成し、次
   いでこの複合材を多数本束ねた後に縮径加工を施して素
   線を形成し、次いで熱処理を施すことを特徴とする酸化
   物系超電導多心線の製造方法。