JPH02162617A - 酸化物超電導線材の製造方法及び製造装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は酸化物超電導組成の焼結線材を出発原料として
この線材中の空隙を除去することにより、高い臨界電流
密度を有する酸化物超電導線材を製造する酸化物超電導
線材の製造方法及び製造装置に関し、特に細線径のＢ１
−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ　−０系超電導線材の製造に好適の
酸化物超電導線材の製造方法及び製造装置に関する。

［従来の技術］ 酸化物超電導材としては、Ｌａ−Ｂａ−Ｃｕ−０系、Ｙ
−Ｂａ−Ｃｕ−０系及びＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−○（
以下、Ｂ５ＣＣ０という）系のもの等がある。−最に、
これらの酸化物超電導材は下記に示す方法により線材に
加工されている。

先ず、酸化物超電導組成の粉末を加圧成形して成形体と
する。そして、この成形体を金属パイプに充填して封止
する０次に、これを所望の線径に伸線加工した後、酸に
より表層の金属パイプ部分を溶解して除去する０次いで
、酸化物線材を熱処理して焼結体にする。

このようにして形成された酸化物超電導線材は焼結体で
あるために多孔質であり、空隙が多数存在する。また、
結晶粒界（Ｇｒａｉｎ　Ｂｏｕｎｄａｒｙ）も極めて小
さい。このため、この線材を超電導化した場合に、得ら
れる臨界電流密度が小さいという難点がある。

ところで、酸化物超電導組成の焼結体を一旦溶融した後
、凝固させることにより超電導材を製造する方法もある
。この方法においては、超電導材中の空隙は除去するこ
とができるが、機械的に伸線加工することはできない。

このため、この方法では所望の形状の線材を得ることが
できないという欠点を有している。

そこで、前述した方法により所望形状の酸化物超電導線
材の焼結体を形成した後、この焼結線材を白金又はアル
ミナ（ＡＪｚＯ９）ボート上に載置して帯域溶融法によ
り局部的に溶融させ、得られた溶融帯を線材の長手方向
に連続的に移動させて空隙を除去する方法が試みられて
いる。

しかし、例えば、酸化雰囲気中のＢ５ＣＣ０系セラミッ
クスの融液は、その融点近傍において粘性が高くなり、
白金及びアルミナボート等の帯域溶融用器材と濡れやす
いため良好な溶融帯が得られないと共に、これらの器材
との間で化合物を形成しやすいという性質がある。従っ
て、このような酸化物超電導組成の原料線材の帯域溶融
は、浮遊帯溶融法により器材と非接触にして行う必要が
ある。

しかし、浮遊帯溶融法において通常使用される高周波誘
導加熱ではＢ５ＣＣ０系セラミックスの溶融帯を得るこ
とができない、このため、Ｂ５ＣＣ０系セラミックスに
ついては、レーザを使用した集光加熱法により浮遊溶融
帯を形成する方法が試みられている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の集光加熱による浮遊溶融帯の作製
方法においては、原料線材の直径が５韻以下のように原
料線材が細線の場合には、安定した溶融帯を形成できな
い。このため、直径が５１以下の細径の酸化物超電導線
材を製造することができない。従って、従来の集光加熱
による酸化物超電導線材の製造技術では、空隙がなく所
望の高い臨界電流密度を有する細線径の酸化物超電導線
材を得ることができないという問題点があった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
安定した溶融部を形成して空隙を除去することができる
と共に、細径の線材を安定して凝固させることができ、
所望の線径と高臨界電流密度を有する。酸化物超電導線
材を製造できる酸化物超電導線材の製造方法及び製造装
置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る酸化物超電導線材の製造方法は、焼結され
た酸化物超電導組成の原料線材を７００℃以上の温度に
予熱する工程と、この予熱された原料線材を酸化雰囲気
にてその融点以上の温度に局部的に加熱して溶融部を形
成する工程と、この溶融部を内径が５１１ｍ以下である
リング状の縮径部材の内部に通過させた後凝固させる工
程とを有することを特徴とする。

本発明に係る酸化物超電導線材の製造装置は、焼結され
た酸化物超電導組成の原料線材が相対的に移動する間に
これを７００℃以上の温度に加熱する第１の加熱手段と
、この第１の加熱手段の加熱領域内にて前記原料線材を
その融点以上の温度に局部的に加熱して溶融部を形成す
る第２の加熱手段上、この第２の加熱手段により形成さ
れた前記溶融部を酸化雰囲気にする手段と、前記溶融部
が相対的に通過する間にこれを縮径し通過後に直径が５
１１ＩＩ１１以下の線材に凝固させる縮径手段とを有す
ることを特徴とする。

［作用］ 本発明方法においては、酸化物超電導組成の焼結体線材
を７００℃以上の温度に予熱した後、この予熱された原
料線材を更に融点以上の温度に局部的に加熱して溶融部
を形成する。このなめ、線材の長手方向の温度差が小さ
くなると共に、前記溶融部は酸化雰囲気に保持されてい
るから、局部加圧時間を比較的長くすることができる。

これにより、溶融部の表層部と芯部との間の温度差を小
さくすることができて安定した溶融部を得ることができ
る。

また、溶融部は内径が５關以下のリング状の縮径部材の
内部を通過して外形が縮径成形された後凝固するから、
得られた酸化物超電導線材は線径が前記縮径部材の内径
よりも小さい細径のものとなる。この場合に、前記縮径
部材を前記原料線材の融点以上の温度に加熱しておくと
、前記溶融部は前記縮径部材を通過する際には凝固が進
行しないから、この溶融部は円滑に縮径部材を通過する
。

従って、断線は確実に防止され、所望の線径の酸化物超
電導線材を連続的に製造することができる。

原料線材を予熱する温度は７００℃以上である。

予熱温度が７００℃未満のときは、溶融部の温度と溶融
直前の原料線材との温度差が過大となり、安定した溶融
部が得られず、製造途中で断線が発生しやすくなる。こ
のため、線材の加熱温度は７００℃以上にする。

前記縮径部材の内径は’＞　ｍｍ以下である。この縮径
部材の内径が５市を超えると、溶融部における線材の芯
部と表層部との間の温度差が大きくなるため、断線が生
じやすくなる。従って、縮径部材の内径を５龍以下にす
る。

本発明装置においては、原料線材を第１の加熱手段によ
り７００℃以上の温度に予熱した後、第２の加熱手段に
より融点以上の温度に局部的に加熱して溶融部を形成す
る。

そして、縮径手段により前記溶融部を縮径した後凝固さ
せて所望の細径の酸化物超電導線材を得る。このため、
原料線材は大径であっても、また、溶融部の径が大きく
ても、線径が５朋以下の酸化物超電導線材を得ることが
できるから、安定した溶融部を形成しつつ、空隙が除去
された高臨界電流密度の酸化物超電導線材を製造できる
。

［実施例コ 次に、本発明の実施例について、添付の図面を参照して
説明する。

第１図は本実施例に係る酸化物超電導線材の製造装置を
示す断面図である。焼結体の原料線材１はその下端を原
料線材供給用駆動軸８に取付られな線材ホルダ６ａに、
また上端を引上げ用駆動軸７に取付られな線材ホルダ６
ｂに夫々固定されており、各駆動軸７．８間にその長手
方向を垂直にして支持されている。この供給用駆動軸８
及び引上げ用駆動軸７は夫々駆動装置（図示せず）によ
り所定の相対速度を有して連動して上下動する。

この原料線材１の通過域には、筒状の加熱炉９がその軸
方向を垂直にし、原料線材１を取囲むようにして設置さ
れている。この加熱炉９にはコイル状の発熱体１０が内
股されていて、この発熱体１０に適宜の電源から給電し
て発熱体１ｏを抵抗発熱させることにより、加熱炉９の
内側に存在する原料線材１等を７００℃以上の温度に加
熱する・ようになっている。

加熱炉９の内部には、溶融用抵抗発熱コイル４及び線径
調整用抵抗発熱コイル５が原料線材１及びその溶融部３
を嵌合して配設されている。この抵抗発熱コイル４．５
は、例えば直径が０．５乃至１．０ｍｍの白金線をコイ
ル状に成形したものである。抵抗発熱コイル４は適宜の
電源から給電されて発熱し、このコイル４に囲まれた部
分の原料線材１をその融点以上の温度に加熱する。これ
により、原料線材１が加熱されて溶融し、得られた溶融
物がコイル４に囲まれた領域内に溶融物の濡れの性質を
利用して表面張力により保持され、溶融部３が形成され
る。また、抵抗発熱コイル５はコイル４の直上に隣接し
て配置されており、５１以下の内径を有していて、溶融
部３がコイル５内を上方に通過する間に、コイル５は溶
融部３と接触してこれを縮径成形する。このコイル５は
適宜の電源から給電されて発熱し、原料線材１の融点以
上の温度に保持されている。

また、このコイル４，５の配設位置及びその周囲は酸化
性雰囲気に保持されるようになっている。

これは、例えば、加熱炉９の全体を酸化性ガスの雰囲気
においてもよいし、コイル４，５の周囲に酸化性ガスを
吹きつけることによってもよい。

なお、コイル４．５は前述の如く白金線から成形したも
のに限らないが、この酸化雰囲気中で使用できるもので
あることが必要である。

次に、上述した製造装置を使用した酸化物超電導線材の
製造方法について説明する。この実施例は、酸化物超電
導組成がＢ５ＣＣ０系の場合のものであるが、他の組成
の酸化物超電導材も同様にして製造することができる。

先ず、Ｂ　ｉ２　　Ｓｒ２　　Ｃａ　　Ｃｕ２−Ｏｘ組
成の粉末の成形体をＡｇパイプに充填封入した後、この
パイプをスウェージングにより、例えば直径が３Ｉｎ１
１になるように縮径加工して線材化する。その後、表層
のＡｇシースを硝酸メタノールで溶解する。

次に、残存した酸化物線材を温度が７８０℃の酸化雰囲
気中で１０時冊加熱処理することによりＢｉ２−９ｒ２
−Ｃａ−Ｃｕ２−○つ組成の焼結体からなる原料線材１
を得る。

次に、この原料線材１の両端を前述の線材ホルダ６ａ及
び６ｂに固定する。そして、コイル４゜５の周囲に酸化
性ガスを供給した後、発熱体１０に通電して加熱炉９内
の原料線材１を７００℃以上の温度に加熱する。また、
溶融用抵抗発熱コイル４に通電して原料線材１を局部的
に加熱し、溶融させる。これにより、コイル４に囲まれ
た領域に溶融部３が形成される。更に、線径調整用抵抗
発熱コイル５にも通電して原料線材１の融点以上の温度
に保持する。

次いで、供給駆動軸８及び引上げ用駆動軸７を夫々第１
図中矢印で示すように上昇駆動する。これにより、溶融
部３はコイル５を通過して線径成形され、更にコイル５
の外に出て降温し、凝固して酸化物超電導線材２が得ら
れる。この酸化物超電導線材２は引上げ用駆動軸７の上
昇により上昇して加熱炉９の上方へ搬出される。一方、
原料線材１は供給用駆動軸８の上昇により加熱炉９内へ
その下方から連続的に供給される。このようにして、原
料線材１がコイル４の配置位置を通過することにより溶
融し、更にコイル５の配置位置を通過することにより溶
融部３が縮径し、これにより空隙が除去された細径の酸
化物超電導線材２が連続的に製造される。この場合に、
溶融直前の原料線材１及び凝固直後の酸化物超電導線材
２は加熱炉９により７００℃以上の温度に加熱されてい
るから、この溶融部３の境界における線材の温度差が小
さく、安定して溶融部を形成することができる。

なお、本実施例装置においては、線材の供給及び引上げ
を供給用駆動軸８及び引上げ用駆動軸７により行ってい
るが、本発明はこれに限らず、例えばピンチロール等に
より線材の供給及び引上げを行っても同様の効果を得る
ことができる。

次に、本実施例方法及び装置により、実際に酸化物超電
導線材を製造した結果について説明する。

丸１鰺り 前述の如く作製したＢｉ２−９ｒ２−Ｃａ−Ｃｕ２−０
８焼結体原料線材１を加熱炉９により７００℃の温度に
加熱すると共に、抵抗発熱コイル４により融点以上の温
度に加熱して溶融部３を形成した。そして、内径が５０
１１１の抵抗発熱コイル５を９５０　’Ｃに保持し、溶
融部３をこのコイル５を通過させることにより、細径の
酸化物超電導線材を製造した。

火施１」工 加熱炉９による加熱温度を８００℃、抵抗発熱コイル５
の内径を３１としたこと以外は実施例１と同様にして、
Ｂ　ｉ２−３ｒ２−Ｃａ−Ｃｕ２−Ｏｘ酸化物超電導線
材を製造した。

ル１」Ｕ− 加熱炉９による加熱温度を５００℃としたこと以外は実
施例１と同様にして、Ｂｉ２−３ｒ２−Ｃａ　−Ｃｕ　
２　０　ｘ酸化物超電導線材を製造した。

＆艷鯰工 抵抗発熱コイル５の内径を７■としたこと以外は実施例
１と同様にして、Ｂｉ２−５ｒ２−Ｃａ−Ｃｕ２−Ｏｘ
酸化物超電導線材を製造した。

ル事Ｊｌ 実施例１と同様にして作製したＢｉ２−３ｒ２−Ｃａ−
Ｃｕ２−０焼結体原料線材１をＣ○２ガスレーザによる
集光加熱により加熱して浮遊溶融帯を形成し、酸化物超
電導線材を製造した。

比１１歿Ａ− 実施例１と同様にして作製したＢｉ２−３ｒ２−Ｃａ　
　Ｃｕ２　０ｘ焼結体原料線材１自体であり、空隙除去
のための溶融処理を施していない。

その結果、比較例１の場合は、原料線材の予熱温度が低
いため、安定した溶融部が得られず、この溶融部におい
て断線してしまった。また、比較例２及び３の場合は、
線径が５ＩＩ１１以下の線径の線材が得られない、しか
も比較例２の場合はコイル５の位置で断線してしまった
。更に、比較例３において、線径が５　ｍｍ以下のもの
を製造しようとすると、溶融帯で断線してしまった。従
って、比較例１乃至３の場合は酸化物超電導線材を製造
することはできなかった。

一方、実施例１及び２並びに比較例４について、電気抵
抗がＯ（μΩ・ｃｍ　）になる温度（Ｔｃ；以下臨界温
度という）及び液体窒素中での臨界電流密度を測定した
。この臨界電流密度を焼結体のままである比較例４に対
する比として下記第１表に示す。また、臨界温度も第１
表に併せて示す。

第１表 本発明の実施例１及び２はいずれも安定した溶融部が形
成されており、空隙が除去されていると共に、所望の細
線径の超電導線材を製造することができた。そして、第
１表に示すように、この実施例１及び２は、焼結体のま
まの比較９例４に比して臨界電流密度が７．８倍以上と
著しく向上した。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明方法によれば、酸化物超電導
組成の焼結線材を予め７００℃以上に予熱した後、局部
的に加熱することにより溶融部を形成し、この溶融部を
内径が５市以下のリング状の縮径部材に通して縮径成形
するから、安定した溶融帯を得ることができると共に、
凝固線材の径を細くすることができる。これにより、空
隙が除去され、臨界電流密度が著しく増大した所望の細
径の酸化物超電導線材を連続的に製造することができる
。

また、本発明装置によれば、縮径手段が第２の加熱手段
により形成された溶融部を縮径成形し、この縮径手段を
通過した後に前記溶融部を凝固させるから、安定した溶
融帯を形成することができると共に、細径の線材を得る
ことができる。これにより、空隙が除去されて臨界電流
密度が高いと共に、細径化した酸化物超電導線材を安定
して製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る酸化物超電導線材の製造
装置を示す断面図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）焼結された酸化物超電導組成の原料線材を７００
   ℃以上の温度に予熱する工程と、この予熱された原料線
   材を酸化雰囲気にてその融点以上の温度に局部的に加熱
   して溶融部を形成する工程と、この溶融部を内径が５ｍ
   ｍ以下であるリング状の縮径部材の内部に通過させた後
   凝固させる工程とを有することを特徴とする酸化物超電
   導線材の製造方法。
2. （２）前記縮径部材は前記原料線材の融点以上の温度を
   有することを特徴とする請求項１に記載の酸化物超電導
   線材の製造方法。
3. （３）焼結された酸化物超電導組成の原料線材が相対的
   に移動する間にこれを７００℃以上の温度に加熱する第
   １の加熱手段と、この第１の加熱手段の加熱領域内にて
   前記原料線材をその融点以上の温度に局部的に加熱して
   溶融部を形成する第２の加熱手段と、この第２の加熱手
   段により形成された前記溶融部を酸化雰囲気にする手段
   と、前記溶融部が相対的に通過する間にこれを縮径し通
   過後に直径が５ｍｍ以下の線材に凝固させる縮径手段と
   を有することを特徴とする酸化物超電導線材の製造装置
   。