JPH02174010A - 複合超電導線材 - 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 本発明は金属又は合金製芯線の周囲に複数本の酸化物超
電導線部が設けられた可撓性を有する複合超電導線材に
関する。

［従来の技術］ 従来、超電導酸化物の線材は以下に示すようにして製造
されている。先ず、銀製のパイプ内に超電導酸化物組成
の粉末を充填して封入し、この粉末が充填されたパイプ
をダイスにより引き抜き加工することにより圧粉成形し
、次いで例えば８００乃至８５０℃の温度で焼成するこ
とにより銀パイプ内の粉末を超電導化させる。その後、
銀パイプを酸により溶解して超電導線材を得る。

又は、超電導酸化物組成の融液中に金属線材を通過させ
ることにより、前記金属線材と融液との間の熱交換によ
って金属線材の表面に超電導酸化物組成の層を凝固させ
、その後全体を熱処理することにより金属線材の表面を
被覆する前記凝固層を超電導化させて超電導線材を得る
。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述の如く製造された超電導線材は、可
撓性を有しないという欠点がある。即ち、パイプ引抜法
により製造した超電導線材は圧粉成形焼結晶であるため
、粉体粒子間の結合が弱く、脆性破壊しやすい。また、
溶融浸漬法により金属線材の被覆層として形成された超
電導線材は形状的に可撓性を有しない。いずれの方法に
より製造した超電導線材も可撓性を有しないため、若干
の変形を受けても超電導線材にクラックが発生しやすい
。このため、長尺の線材を製造することができない。

また、従来の超電導線材はその臨界電流密度が低いとい
う欠点も有する。即ち、パイプ引抜法により製造した超
電導線材は圧粉成形焼結晶であるので、ポーラスである
ため超電導パスが短いと共に、配向性を有しないため、
多数の超電導パスが得られない。一方、溶融浸漬法によ
り形成された超電導線材は、緻密な組織を有するものの
、超電導相が線材の半径方向に配向した組織であるため
、臨界電流密度が低い。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
十分な超電導パスを有すると共に緻密な組織を有してお
り、また超電導相がその長手方向に配向していて臨界電
流密度が高く、更に可撓性が優れた複合超電導線材を提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る複合超電導線材は、その長手方向に延長す
る複数本の溝をその周方向に相互間に適長間隔をおいて
設けた金属又は合金製芯線と、前記各溝内に埋設されそ
の超電導相が前記溝の長手方向に配向して存在する複数
本の酸化物超電導線部とを有することを特徴とする。

［作用］ 本発明においては、金属又は合金製芯線の周面に、その
長手方向に延長する複数本の溝を相互間に適長間隔をお
いて設け、この構内に埋設して複数本の酸化物超電導線
部を設けである。そして、この酸化物超電導線部の超電
導相は前記溝の長手方向に配向させである。

このように、各酸化物超電導線部は前記溝内に埋設され
ているから、芯線の周方向に分断されて細線化されてい
るため、可視性が優れている。また、酸化物超電導線部
の超電導相が配向しているため、臨界電流密度が高い。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について添付の図面を参照して具
体的に説明する。

第１図は本発明の実施例に係る複合超電導線材を示す側
面図、第２図は同じくその長手方向に直交する方向の断
面図である。金属又は合金製芯線１は銅線、銀線又は鋼
線の周囲に銅を被覆した銅被覆鋼線であり、その周囲に
複数本（図示例は１２本）の溝２が刻設されている。こ
の溝２は芯線１の長手方向に延長し、芯線１の周方向に
相互間に適長間隔をおいて配置されている。溝２は断面
が例えば半円形をなし、この溝２内に酸化物超電導線部
３が埋設されている。この酸化物超電導線部３はその表
面が芯線１の周面と面一であり、従って各酸化物超電導
線部３は相互間が物理的及び電気的に分離されている。

また、この酸化物超電導線部３の組織は超電導相が溝２
の長手方向、即ち酸化物超電導線部３の長手方向に延び
ており、この長手方向に配向性を有するものになってい
る。

このように構成された酸化物超電導線材においては、各
酸化物超電導線部３が相互に分断されて独立したものに
なっており、細線化されているので、この酸化物超電導
線部３は可撓性が高い。また、その超電導相は酸化物超
電導線部３の長手方向に配向しているため、臨界電流密
度が高い。

次に、この複合超電導線材の製造方法について説明する
。先ず第２図に示すように、その周面に長手方向に延長
する複数本の溝２が形成された芯線１に対し、第３図に
示す溶融浸漬装置を使用してその周囲に酸化物超電導組
成の融液を被着させて凝固させる。即ち、第３図に示す
ように、容器４内にＢ１−Ｐｂ−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０
系のように超電導特性を示す所定組成の酸化物融液５を
溶解して保持する。そして、この融液５の温度を例えば
９５０℃の温度に保持する。

この容器４の底壁の中央には、芯線１の径よりも若干大
きい径を有する孔４ａが穿設されており、芯線１をこの
孔４ａに液密的に挿通させ、容器４内にその下部から挿
入する。そして、容器４内の融液５中を通過させて芯線
１を上方に引き上げる。

そうすると、低温の芯線１と高温の融液５との間で熱交
換がなされて芯線１の周囲の融液が抜熱され、この融液
が冷却凝固して芯線１の周囲に付着する。これにより、
容器４の上方に引き上げられた芯線１の周囲には所定の
酸化物超電導組成の被覆層６が形成される。

この被覆層６は芯線１の溝２内に充填されると共に、芯
線１の周面の全体を連続的に被覆しているので、この被
覆層６を溝２間の芯線１部分が露出するまで、硝酸等の
酸を利用して溶解する。これにより、満２内にのみ被覆
層６が残存し、この講２内の被覆層６と芯線１の講２間
の部分とは略々面一になる。従って、溝２内に残存した
被覆層６は相互に物理的及び電気的に分断された複数本
の細線になる。

次いで、第４図に示すように、この被覆層６を溶融凝固
処理することにより、超電導化する。即ち、被覆層６が
被着された芯線１を取囲むようにして、例えば白金製の
コイル状の抵抗発熱体７を芯線１に対して同軸的に嵌合
し、発熱体７に通電することにより抵抗発熱させて被覆
層６を局部的に加熱する。これにより、被覆層６が溶融
して溶融状態又は半溶融状態になり、発熱体７の近傍に
溶融又は半溶融部８が形成される。この場合に、被覆層
６が前述の組成の場合には、被覆層６を約８４５℃に加
熱することにより被覆層６が半溶融状態になる。なお、
液滴となって落下しない程度の溶融状態であれば、被覆
層６を溶融状態にまで加熱してもよい。

このようにして、溶融又は半溶融部８を形成した後、発
熱体７を芯線１の長手方向に移動させる。

そうすると、溶融又は半溶融部８が発熱体７と共に芯線
１の長手方向に移動し、この溶融又は半溶融部８の通過
により、酸化物超電導組成の被覆層６は一旦溶融又は半
溶融した後、凝固する。これにより、被覆層６が超電導
化されて酸化物超電導線部３が得られる。この場合に溶
融又は半溶融部８の凝固界面においては、酸化物超電導
線部３の凝固部に向って熱が流れ、この長手方向への一
方向凝固により凝固反応が生じるので、凝固して得られ
た酸化物超電導部３はその超電導相９が長手方向へ延び
ており、超電導相９がその長手方向に配向した繊維状組
織となっている。

このようにして製造された超電導線材は酸化物超電導線
部３が相互に分断された複数本の細線として芯線１の周
面に配置されるため、極めて可撓性が優れている。また
、圧粉体を焼結して得た超電導線材はポーラスであるの
に対し、上述の如くして製造された超電導線材は組織が
緻密であり、また芯線の長手方向への一方向凝固により
超電導相が芯線の長手方向に配向しているので、臨界電
流密度が極めて高い。

次に、本実施例に係る超電導線材を実際に製造し、その
特性を評価した結果について説明する。

粉末状の酸化物を下記モル比で配合して得た原料を容器
４内に装入した。

Ｂｉ２０．．０．３５モル Ｐｂ０　　・０．３モル Ｓｒ０　　・１　モル Ｃａ０　　　・１　モル Ｃｕ０　　・２　モル なお、この容器４は底壁に直径が０．２＋ｎｍの孔４ａ
を設けたものである。

また、芯線１は直径が０．１ｍｍの銅被覆鋼線であり、
幅が０．０２５　ｍｍの断面半円状溝３が芯線１の長手
方向に延長するようにして形成されており、この溝３が
芯線１の周方向に１２本配列されている。

そして、この芯線１を容器４の孔４ａを挿通させて３　
ｃｍ　／秒の移動速度で引き上げ、容器４の外部から容
器４内の酸化物粉末を９５０℃に加熱保持した。これに
より、この酸化物は溶融状態となり、引き上げられつつ
ある芯線１の周囲に凝固して付着し、被覆層６を含めて
直径が０　、１１　ｍｍの酸化物被覆線が得られた。こ
の被覆線を濃度が２０体積％の硝酸水溶液中に挿入し、
その直径が０．１ｍｍになるように被覆層６の一部を溶
解除去したところ、溝３内にのみ被覆層６が残存した線
材が得られた。

この線材を内径が２ｍｍのコイル状の白金製発熱体７の
中心に位置させ、この発熱体７に通電して前記線材を表
面温度が８４５℃になるように加熱して半溶融部８を形
成した。そして、発熱体７を線材の一端部から他端部に
向けて５０關／時の速度で移動させた。これにより、酸
化物超電導線部３が得られた。

その後、この超電導線材に電極を取りつけ、液体窒素中
に浸漬して酸化物超電導線部３に電流を流したところ、
０．７４Ａという高電流を流しても超電導特性を示した
。これは、約２５　、０００　Ａ　／　ｃｎ！の電流密
度に相当し、極めて高い臨界電流密度が得られた。また
、この線材に０．２％の曲げ歪みを与えても、臨界電流
密度への影響はなかった。

なお、前述の発熱体７による加熱温度を８４５°Ｃの替
りに、８７０°Ｃと高くし、被覆層６を溶融状態にして
も臨界電流は０．７０Ａであり、同様の効果が得られた
。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る複合超電導線材は、
芯線の長手方向に延長する複数個の溝内に酸化物超電導
線部を埋設し、その超電導相を芯線の長手方向に配向さ
せたから、極めて可撓性が優れていると共に、臨界電流
密度が著しく高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る複合超電導線材を示す側
面図、第２図は同じくその芯線の長手方向に直交する方
向の断面図、第３図は同じくその製造に使用する溶融浸
漬装置を示す断面図、第４図は同じくその製造方法を説
明するための線材の長手方向断面図である。 １；芯線、２；溝、３；酸化物超電導線部、５；融液、
６；被覆層、７；発熱体、８；溶融又は半溶融部、９；
超電導相

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）その長手方向に延長する複数本の溝をその周方向
   に相互間に適長間隔をおいて設けた金属又は合金製芯線
   と、前記各溝内に埋設されその超電導相が前記溝の長手
   方向に配向して存在する複数本の酸化物超電導線部とを
   有することを特徴とする複合超電導線材。