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

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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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JP
Japan
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substrate
powder
layer
powder layer
heating furnace
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Pending
Application number
JP63072089A
Other languages
English (en)
Inventor
Osami Ichiko
市古 修身
Masahito Murakami
雅人 村上
Shoichi Matsuda
松田 昭一
Akira Ishibashi
石橋 彰
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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    • 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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  • 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。

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。
[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。
[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。
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。
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。
[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。
[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。
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。
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。
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。
[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
[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。
【図面の簡単な説明】
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)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP63072089A 1988-03-28 1988-03-28 酸化物超電導材料テープの製造方法 Pending JPH01246718A (ja)

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