JPH01246718A - 酸化物超電導材料テープの製造方法 - Google Patents
酸化物超電導材料テープの製造方法Info
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- JPH01246718A JPH01246718A JP63072089A JP7208988A JPH01246718A JP H01246718 A JPH01246718 A JP H01246718A JP 63072089 A JP63072089 A JP 63072089A JP 7208988 A JP7208988 A JP 7208988A JP H01246718 A JPH01246718 A JP H01246718A
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
本発明は酸化物超電導材料テープの製造法において、高
密度エネルギービームであるレーザな用いた方法に関す
るものである。
密度エネルギービームであるレーザな用いた方法に関す
るものである。
[従来の技術]
超電導材料のテープ化へのレーザビーム応用の取り組み
としては、金属系超電導材料Nb、Aiへの東芝・金材
研の研究(低温工学vo121.No、6.1986゜
P339〜342°゛C02レーザビーム照射により作
製したNb5A9.超電導体の微細組織”)が報告され
ている。これ1/マ平衡状態では合金を作りにくいNb
、八2を粉末の状態で混合しテープ状に成形後、レーザ
ビームを照射することにより急速に溶解し、その後の熱
の自己拡散による急冷によって非平衡相のまま凝固せし
めて、所望の成分比のテープ状超電導材料を作製するも
のである。レーザにより高密度エネルギーを表層部に集
中させることにより、可能となった方法である。一方高
温Teを有する酸化物超電導材料は金属系に比べて脆い
ために上記方法によるテープの作製は難しく、報告はな
されていない。レーザではないがプラズマを応用したテ
ープ化研究として、東海大・日本鋼管の研究(昭和62
年度秋期低温工学学予稿集Al−22)が報告されてい
る。これは酸化物超電導材料の粉末をプラズマ溶射によ
って基板上に溶着せしめて、テープ状の超電導材料を作
製するものである。溶射法の欠点である未溶融層、気孔
等の完全除去が高品位のM電導チープ作製には不可欠で
ある。
としては、金属系超電導材料Nb、Aiへの東芝・金材
研の研究(低温工学vo121.No、6.1986゜
P339〜342°゛C02レーザビーム照射により作
製したNb5A9.超電導体の微細組織”)が報告され
ている。これ1/マ平衡状態では合金を作りにくいNb
、八2を粉末の状態で混合しテープ状に成形後、レーザ
ビームを照射することにより急速に溶解し、その後の熱
の自己拡散による急冷によって非平衡相のまま凝固せし
めて、所望の成分比のテープ状超電導材料を作製するも
のである。レーザにより高密度エネルギーを表層部に集
中させることにより、可能となった方法である。一方高
温Teを有する酸化物超電導材料は金属系に比べて脆い
ために上記方法によるテープの作製は難しく、報告はな
されていない。レーザではないがプラズマを応用したテ
ープ化研究として、東海大・日本鋼管の研究(昭和62
年度秋期低温工学学予稿集Al−22)が報告されてい
る。これは酸化物超電導材料の粉末をプラズマ溶射によ
って基板上に溶着せしめて、テープ状の超電導材料を作
製するものである。溶射法の欠点である未溶融層、気孔
等の完全除去が高品位のM電導チープ作製には不可欠で
ある。
[発明が解決しようとする課題]
本発明は、これまで困難であった酸化物超電導材料のテ
ープ製造をレーザビームを用いることにより可能にする
もので、具体的にはレーザクラツデイング手法の応用で
ある。すなわち、M電導材料の粉末を、脆さを補うため
に用いる基板材の上に供給し、レーザビームを照射する
ことにより、溶融させ基板に密着させる方法である。
ープ製造をレーザビームを用いることにより可能にする
もので、具体的にはレーザクラツデイング手法の応用で
ある。すなわち、M電導材料の粉末を、脆さを補うため
に用いる基板材の上に供給し、レーザビームを照射する
ことにより、溶融させ基板に密着させる方法である。
このようにして基板によって補強された酸化物超電導材
料のテープができるわけであるが、この際、克服すべき
課題は、 1)酸化物超電導材料の脆さを補うために用いる基板と
の密着強度の向上 2)高品位の酸化物超電導テープを得るための超電導層
内の未溶融粒子、気孔等の除去および、基板との混合の
抑制 である。一般にレーザクラツデイングにおいて、照射す
るレーザパワーを十分に強くすれば、被覆層は完全溶融
し、基板との融合も十分に行なわれるため未溶融粒子、
気孔等は完全に除去され、基板との密着強度も十分高い
ものが得られるが、基板成分が超電導層に過度に混入し
好ましくない。
料のテープができるわけであるが、この際、克服すべき
課題は、 1)酸化物超電導材料の脆さを補うために用いる基板と
の密着強度の向上 2)高品位の酸化物超電導テープを得るための超電導層
内の未溶融粒子、気孔等の除去および、基板との混合の
抑制 である。一般にレーザクラツデイングにおいて、照射す
るレーザパワーを十分に強くすれば、被覆層は完全溶融
し、基板との融合も十分に行なわれるため未溶融粒子、
気孔等は完全に除去され、基板との密着強度も十分高い
ものが得られるが、基板成分が超電導層に過度に混入し
好ましくない。
逆に基板の溶解を抑えるためレーザパワーを落すと密着
強度か落ちる、未溶融粒子が残る等望ましくない結果を
生ずる。特に酸化物超電導材料のように特殊な結晶構造
を有する材料を、補強用基板として適当なCu、 Ni
等の金属材料に密着強度高く接合することは特に難しく
、レーザパワーの制御のみで実現することはほとんど期
待できない。本発明は、かかる問題点を解決して、高品
位の酸化物M電導テープを製造する方法を提供するもの
である。
強度か落ちる、未溶融粒子が残る等望ましくない結果を
生ずる。特に酸化物超電導材料のように特殊な結晶構造
を有する材料を、補強用基板として適当なCu、 Ni
等の金属材料に密着強度高く接合することは特に難しく
、レーザパワーの制御のみで実現することはほとんど期
待できない。本発明は、かかる問題点を解決して、高品
位の酸化物M電導テープを製造する方法を提供するもの
である。
[課題を解決するための手段]
本発明の要旨は、帯状金属材料よりなる基板上に、酸化
物系超電導材料組成より成る粉末を層状に載置し、基板
の温度が100℃以上の状態で、レーザビームを前記粉
末層に照射・溶融せしめることにより、基板に密着した
酸化物超電導テープを製造する方法にある。
物系超電導材料組成より成る粉末を層状に載置し、基板
の温度が100℃以上の状態で、レーザビームを前記粉
末層に照射・溶融せしめることにより、基板に密着した
酸化物超電導テープを製造する方法にある。
[作用]
本発明の構成を示す第1図を用いて、その作用を説明す
る。
る。
図において1は基板となる帯状の金属材料で、矢印の方
向に走行する。2は酸化物超電導材料の粉末3を、基板
の移動速度に合わせて一定量供給し続けるためのホッパ
ーおよび供給装置であり、所定の層厚のM電導材料の粉
末が基板上に載置される。必要に応じてプレスロール4
を作動させることにより、粉末層の層厚、かさ密度をよ
り精度よく調整することができる。5は予熱のための加
熱炉で、上下のヒーター列6.6−aにより粉末層とも
ども基板が中を通過しなから予熱される。7は加熱炉上
部に設けられた開口で、ここを通して、図示されていな
いレーザ発振器から出射したレーザビーム8が、集光ミ
ラー9によって集光されて、基板上の粉末層に照射され
る。レーザビームのパワーは基板の走行速度、粉末層厚
、予熱温度に見合って調整されているので、粉末層に十
分溶融し、基板との界面のごく薄い層で融合し、基板と
強固に密着した被覆層となってレーザ照射域から出てく
る。その後更に炉内を通って炉冷されながら炉外へ出て
、基板に密着した超電導材料テープの状態で巻き取られ
る。
向に走行する。2は酸化物超電導材料の粉末3を、基板
の移動速度に合わせて一定量供給し続けるためのホッパ
ーおよび供給装置であり、所定の層厚のM電導材料の粉
末が基板上に載置される。必要に応じてプレスロール4
を作動させることにより、粉末層の層厚、かさ密度をよ
り精度よく調整することができる。5は予熱のための加
熱炉で、上下のヒーター列6.6−aにより粉末層とも
ども基板が中を通過しなから予熱される。7は加熱炉上
部に設けられた開口で、ここを通して、図示されていな
いレーザ発振器から出射したレーザビーム8が、集光ミ
ラー9によって集光されて、基板上の粉末層に照射され
る。レーザビームのパワーは基板の走行速度、粉末層厚
、予熱温度に見合って調整されているので、粉末層に十
分溶融し、基板との界面のごく薄い層で融合し、基板と
強固に密着した被覆層となってレーザ照射域から出てく
る。その後更に炉内を通って炉冷されながら炉外へ出て
、基板に密着した超電導材料テープの状態で巻き取られ
る。
本発明の別の態様として超/、l)導材料テープをコイ
ル形状に成形する方法かある。第3図はその構成を示す
図で、基板1は弧を描いた状態で加熱炉5の中に入って
くる。この場合、粉末供給装置2は、粉末の落下を避け
るため弧の1面近傍に粉末を供給する必要がある。かつ
直ちにレーザビームでJ、(板に溶着させる必要がある
ため、集光ミラー9に隣接して設置している。従って加
熱炉にはレーザパーム用の開ロアの他に、粉末供給装置
用の開ロアーaを設けている。弧の半径が小さくなると
、このような加熱炉による予熱が難しくなるので第4図
に示す誘導加熱コイルIOおよびその電源11による方
法、第5図に示す別のレーザビームを用いる方法が有効
となる。第5図は特に、粉末溶融用のレーザビーム8と
同じ発振器から出る元ビーム12からビームスプリッタ
−13によって分けられたビームの一方を予熱用の集光
ミラー14に導くことによって予熱ビーム15を基板に
照射できるようにしたもので、レーザ発振器1台のみで
予熱と溶融を可能とするものである。
ル形状に成形する方法かある。第3図はその構成を示す
図で、基板1は弧を描いた状態で加熱炉5の中に入って
くる。この場合、粉末供給装置2は、粉末の落下を避け
るため弧の1面近傍に粉末を供給する必要がある。かつ
直ちにレーザビームでJ、(板に溶着させる必要がある
ため、集光ミラー9に隣接して設置している。従って加
熱炉にはレーザパーム用の開ロアの他に、粉末供給装置
用の開ロアーaを設けている。弧の半径が小さくなると
、このような加熱炉による予熱が難しくなるので第4図
に示す誘導加熱コイルIOおよびその電源11による方
法、第5図に示す別のレーザビームを用いる方法が有効
となる。第5図は特に、粉末溶融用のレーザビーム8と
同じ発振器から出る元ビーム12からビームスプリッタ
−13によって分けられたビームの一方を予熱用の集光
ミラー14に導くことによって予熱ビーム15を基板に
照射できるようにしたもので、レーザ発振器1台のみで
予熱と溶融を可能とするものである。
以上説明したように、レーザビーム照射前に基板が10
0℃以上に予熱されていること、換言すれば、基板が1
00℃以上の状態でレーザビーム照射を実行することが
本発明の要諦である。基板温度が100℃未満では、超
電導材料組成粉末と基板との密着強度を充分高いものと
することができない。また、レーザビーム照射時の基板
温度は400℃以上とすることが一層好ましい。
0℃以上に予熱されていること、換言すれば、基板が1
00℃以上の状態でレーザビーム照射を実行することが
本発明の要諦である。基板温度が100℃未満では、超
電導材料組成粉末と基板との密着強度を充分高いものと
することができない。また、レーザビーム照射時の基板
温度は400℃以上とすることが一層好ましい。
[実施例コ
第1図で示した構成において実施した酸化物超電導材料
テープの製造例を次に述べる。基板として厚さ1 mm
、幅10mmの帯状の銅板を用い、酸化物超電導材料と
してY2O3と口acO3とCuOを1:4:6で混合
した粉末を空気中で950℃×8時間仮焼した後、粉砕
して得たYBa2Cu30.−、の粉末を用いた。銅基
板を速度2 m/minで走行させながら、超電導粉末
をその上に供給し、層厚が1mmとなるように粉末供給
速度を調整した。加熱炉は、基板温度がレーザ照射位置
で400℃になるように炉の温度を保持しておいた。レ
ーザは連続出力の炭酸ガスレーザを使用し、集光ミラー
として焦点面でlOlommXloの集光スポットの得
られるインチグレーシミ1ンミラーな用いた。上記2
m/minで走行する基板の上に乗った粉末層に出力3
kwの集光されたレーザビームを照射して粉末層を溶融
させ基板に密着させた。得られた超電導材料テープは、
完全溶融接急速に凝固した結果、表面が滑らかで緻密な
層となって、銅基板に強固に密着していた。
テープの製造例を次に述べる。基板として厚さ1 mm
、幅10mmの帯状の銅板を用い、酸化物超電導材料と
してY2O3と口acO3とCuOを1:4:6で混合
した粉末を空気中で950℃×8時間仮焼した後、粉砕
して得たYBa2Cu30.−、の粉末を用いた。銅基
板を速度2 m/minで走行させながら、超電導粉末
をその上に供給し、層厚が1mmとなるように粉末供給
速度を調整した。加熱炉は、基板温度がレーザ照射位置
で400℃になるように炉の温度を保持しておいた。レ
ーザは連続出力の炭酸ガスレーザを使用し、集光ミラー
として焦点面でlOlommXloの集光スポットの得
られるインチグレーシミ1ンミラーな用いた。上記2
m/minで走行する基板の上に乗った粉末層に出力3
kwの集光されたレーザビームを照射して粉末層を溶融
させ基板に密着させた。得られた超電導材料テープは、
完全溶融接急速に凝固した結果、表面が滑らかで緻密な
層となって、銅基板に強固に密着していた。
テープの一部を切り取り、900℃×8時間の焼鈍処理
後液体窒素温度まで冷却して超電導性能を調べた結果、
第2図に見るように絶対温度90度でシャープな超電導
遷移を示す高品位の超電導テープとなっていることが確
認された。本実施例は基板に超電導粉末を載せたまま予
熱を行なったものであるか、基板のみ400℃に予熱を
行ない、その後、直ちに予熱された基板の上に超電導粉
末を載置し、出力3kwの集光されたレーザビームを照
射して得られた試料についても、同様の特性が得られた
。
後液体窒素温度まで冷却して超電導性能を調べた結果、
第2図に見るように絶対温度90度でシャープな超電導
遷移を示す高品位の超電導テープとなっていることが確
認された。本実施例は基板に超電導粉末を載せたまま予
熱を行なったものであるか、基板のみ400℃に予熱を
行ない、その後、直ちに予熱された基板の上に超電導粉
末を載置し、出力3kwの集光されたレーザビームを照
射して得られた試料についても、同様の特性が得られた
。
[発明の効果]
以上詳述したとごく、本発明はこれまで不可能であった
酸化物超電導材料の高品質のテープ製造を可能とするも
ので、しかも成形品としてコイル形状のものを作ること
ができ、高性能超電導モーターの製作等に応用でき極め
て工業的効果が大きい。
酸化物超電導材料の高品質のテープ製造を可能とするも
ので、しかも成形品としてコイル形状のものを作ること
ができ、高性能超電導モーターの製作等に応用でき極め
て工業的効果が大きい。
第1図は本発明の構成を示す模式図、第2図は本発明に
よフて製造された超電導テープの特性の1例を示す図、
第3図、第4図および第5図は、それぞれ本発明の別の
実施態様を示す説明図である。 1・・・帯状金属基板、2・・・粉末供給ホッパーおよ
び供給装置、3・・・酸化物超電導材料粉末、4・・・
プレスロール、5・・・加熱炉、6.6−a・・・ヒー
ター列、7.7−a・・・開口、8・・・レーザビーム
、9・・・集光ミラー、IO・・・誘導加熱コイル、1
1・・・誘導加熱電源、12・・・元ビーム、13・・
・ビームスプリッタ−114・・・予熱用集光ミラー、
15・・・予熱用レーザビーム第1図 第2図 温 度 (°バ)
よフて製造された超電導テープの特性の1例を示す図、
第3図、第4図および第5図は、それぞれ本発明の別の
実施態様を示す説明図である。 1・・・帯状金属基板、2・・・粉末供給ホッパーおよ
び供給装置、3・・・酸化物超電導材料粉末、4・・・
プレスロール、5・・・加熱炉、6.6−a・・・ヒー
ター列、7.7−a・・・開口、8・・・レーザビーム
、9・・・集光ミラー、IO・・・誘導加熱コイル、1
1・・・誘導加熱電源、12・・・元ビーム、13・・
・ビームスプリッタ−114・・・予熱用集光ミラー、
15・・・予熱用レーザビーム第1図 第2図 温 度 (°バ)
Claims (1)
- 帯状金属材料よりなる基板上に、酸化物系超電導材料組
成より成る粉末を層状に載置し、基板の温度が100℃
以上の状態で、レーザビームを前記粉末層に照射溶融せ
しめることを特徴とする酸化物超電導材料テープの製造
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63072089A JPH01246718A (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | 酸化物超電導材料テープの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63072089A JPH01246718A (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | 酸化物超電導材料テープの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01246718A true JPH01246718A (ja) | 1989-10-02 |
Family
ID=13479330
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63072089A Pending JPH01246718A (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | 酸化物超電導材料テープの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01246718A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02279507A (ja) * | 1989-04-20 | 1990-11-15 | Chiyoudendou Hatsuden Kanren Kiki Zairyo Gijutsu Kenkyu Kumiai | 酸化物超電導導体の製造方法 |
JPH03159012A (ja) * | 1989-11-16 | 1991-07-09 | Asahi Glass Co Ltd | 酸化物超電導体テープ材料の製造方法 |
US5312804A (en) * | 1991-10-29 | 1994-05-17 | Alcatel Cable | Method of fabricating a superconductive flexible ceramic conductor having a high critical temperature |
WO2012015772A1 (en) * | 2010-07-27 | 2012-02-02 | Husky Injection Molding Systems Ltd | Process including converting resistive powder to fused heater element using laser metal deposition apparatus |
CN112599300A (zh) * | 2021-03-04 | 2021-04-02 | 上海超导科技股份有限公司 | 镀制超导带材的装置和方法以及超导带材 |
-
1988
- 1988-03-28 JP JP63072089A patent/JPH01246718A/ja active Pending
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