JPH02181315A - 所定形状を有する超電導線材の製造方法 - 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〕 本発明は超電導線材の製造方法に係り、特にコイル状に
巻回されあるいは所定の形状に屈曲等された所定形状を
有する超電導線材の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

超電導線材の代表的な製造方法として、いわゆる銀シー
ス法がある。この製法においては、まず酸化物超電導材
料を構成する元素の酸化物、炭酸塩を混合して粉砕し、
焼成する。そして、得られた酸化物超電導材料の粉末を
銀バイブに充填する。

次に、これを伸線して超電導予備線材とした後に熱処理
し、超電導を示す結晶相（超電導相）を析出させること
で超電導線材を得ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の技術では下記のような解決すべき
課題があった。第１は、超電導相を析出するための熱処
理では、適度に酸素を供給することが必要になるが、従
来技術では酸化物超電導材料は銀で被覆されているので
、この供給を十分に行なえないことである。第２は、超
電導状態を生成するための冷媒（例えば冷却ヘリウムガ
ス、液体窒素）を、簡単に供給できる超電導線材が得ら
れないことである。特に、超電導線材を冷却するためこ
れを冷媒に浸漬するときには、効率が悪いだけでなく多
量の冷媒が必要になる。また、スペース効率も低下して
しまう。

そこで本発明は、超電導相の析出を効率よく行なうこと
ができ、使用に際しての冷却も容易に行なうことができ
、しかも用途に応じた所定形状を有する超電導線材の製
造方法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〕

本発明に係る所定形状を有する超電導線材の製造方法は
、酸化物超電導材料からなり、中心軸を含む位置に穴が
あけられた例えばアモルファス状態の穴あきロッドを作
製する第１の工程と、この穴あきロッドを硼硅酸塩系ガ
ラス等からなるガラス管に挿入して一端を加熱、溶融し
ながら線引きすることにより、軸方向に冷媒を流通させ
るための中空部を有し、外側がガラスで被覆された酸化
物超電導材料からなる超電導予備線材を作製する第２の
工程と、超電導予備線材を所定形状に屈曲加工して酸素
を含むガスの雰囲気中等で熱処理し、超電導相を析出さ
せて超電導現象を示す超電導線材とする第３の工程とを
備えることを特徴とする。

〔作用〕

本発明によれば、超電導予備線材は軸方向に中空部を有
しているので、超電導相の析出のための熱処理に際して
酸素を十分に供給できる。また、超電導相が析出された
超電導線材としての使用に際しては、この中空部に冷媒
を導入できるので、冷却を効率よく行なうことができる
。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。

本発明の第１工程では、穴あきロッドが作製される。ま
ず、酸化物超電導材料を構成する元素の酸化物、炭酸塩
を所定比率で混合し、十分に粉砕する。次に、仮焼の後
に再び十分に粉砕し、１２００℃程度の温度で酸化物超
電導材料を完全に溶融する。そして、この融液を鋳型に
流し込んで冷却し、棒状のロッドにする。ここで、成型
時の冷却を急速に行なうと組織がアモルファス状態とな
り、材料の強度が向上して後の加工（特に所定形状への
屈曲等）が容易になる。但し、ロッドがあまり太いと中
心部が急冷できないので、望ましくは外径が１０ｍｍ程
度以下とする。次に、このロッドの中心軸を含む位置に
穴をあけ、中空部を有する穴あきロッドとする。ここで
、鋳型の形状を工夫しておけば、成型の最初から中空部
を有する穴あきロッドとすることも可能である。

本発明の第２工程では、母材（プリフォーム）が形成さ
れて線引きされる。まず、第１図のように、穴あきロッ
ド１の外径よりも大きい内径を有するガラス管２を用意
し、このガラス管２の中空部３に穴あきロッド１を挿入
する。ここで、ガラス管２の材料は酸化物超電導材料の
結晶化温度とガラスの軟化温度との関係等に応じて選択
されるが、例えば硼硅酸塩系ガラスを用いることが可能
である。また、ガラス管２の内面に銀のような非反応性
の薄膜を形成しておいてもよい。次に、第１図のような
母材１０を線引き装置２０のアーム４にセットし、ヒー
タ５で母材１０の下端を加熱する。線引き装置２０はキ
ャプスタン６および巻取りドラム７を有しており、線引
きされた超電導予備線材８はドラム７に巻き取られる。

本発明の第３工程では、超電導予備線材８は所定形状に
屈曲加工されて熱処理される。ここで、所定形状とは目
的とする装置への用途に応じた形状であり、例えばマグ
ネットにするときはコイルとして巻回される。この所定
形状への加工時には、超電導予備線材８は所望の超電導
現象を示すには至っていないが、可撓性の点では優れて
おり、特にアモルファス状態のときには可撓性はより高
い。

従って、屈曲等の加工をするのに適している。次に、熱
処理によって超電導相が析出され、これによって超電導
予備線材８は所望の超電導現象を示しつる超電導線材９
となる。このとき、超電導予備線材８は軸方向に中空部
が形成されているので、ここに酸素を含むガスとして、
例えば純粋の酸素ガス、あるいはアルゴン、窒素、空気
などと酸素との混合ガスを導入し、あるいはその雰囲気
としておく。超電導相が析出された超電導線材９は可撓
性が劣り脆いものであるが、すでにコイル等の所定形状
にされているので改めて屈曲加工する必要はない。

上記のようにして作製された超電導線材は、例えば第３
図のように使用される。まず、同図（ａ）のように、磁
性体からなる磁芯５１を用意し、この磁芯５１を耐熱性
の断熱材５２で被覆し、この上に超電導予備線材８をコ
イル状に巻きつける。

そして、超電導相の析出のための熱処理の後（熱処理に
よって超電導予備線材８を超電導線材９に変えた後）に
、その上を別の断熱材５３で被覆する。ここで、超電導
線材９の詳細な構造は、第３図（ｂ）のようになってい
る。すなわち、超電導線材９は酸化物超電導材料からな
り超電導相が析出された超電導部９１と、その外側を被
覆するガラス部９２と、超電導部９１の内側の中空部９
３で構成される。

第３図のマグネット装置を使用するときには、超電導線
材９の中空部９３に冷媒として例えば、液体窒素や冷却
ヘリウムガスを導入し、臨界温度Ｔ０以下とする。する
と、冷媒の使用量は少なく抑えられる。また、冷媒にコ
イルを浸漬しなくてもよいので、小型化することも可能
である。

次に、本発明者が行なった具体的な実施例を説明する。

まず、原料としてＢ１　０　　、ＰｂＯ，ＳｒＧｏ　　
、ＣａＣ０、ＣｕＯの粉末を、元素個数比が Ｂｌ　　：Ｐｂ　　：Ｓｒ　　：Ｃａ　　：Ｃｕ−１，
６：０．４　　：２　　　：２　　　：３となるように
混合し、メノウ乳ばち中で十分に粉砕する。そして、得
られた粉末の適量を白金製るつぼに取り、炉に入れて８
００”Ｃで１２時間の仮焼をし、ＣＯ□を抜き出す。仮
焼後には原料は固まってしまうので、白金製るつぼから
取り出して再び十分に粉砕し、酸化物超電導材料の微粉
末とする。

次に、得られた酸化物超電導材料の微粉末の適量を白金
製るつぼに取り、１２５０”Ｃ程度の温度で十分に溶融
させる。そして、内径が１０ｍｍで深さが２０ｍｍ以上
の鋳型を用意し、この中に酸化物超電導材料の融液を流
し込んで急冷する。これにより、外径が１０ｍｍで長さ
が２０ｍｍのアモルファス状態となったロッドが得られ
る。

次に、このロッドの中心軸を含むように、内径が６ｍｍ
の穴をあけて穴あきロッドとする。この穴あけは、例え
ば公知の穿孔機を用いる。一方、内径が１１ｍｍで肉厚
が２ｍｍの一端が封じられた硼硅酸塩系ガラスからなる
ガラス管を用意し、この中に上記の穴あきロッドを挿入
して母材とする。そして、この母材を線引き装置にセッ
トし、一端を７５０〜８５０℃に加熱、溶融して線引き
する。ここで、７５０℃以上としたのは硼硅酸塩系ガラ
スを良好に軟化させて線引き可能とするためであり、８
５０℃以下としたのは酸化物超電導材料が結晶化して線
引き不能とならないようにするためである。これにより
、外径が２０μｍで中心軸方向に中空部を有する長尺の
超電導予備線材が得られた。

次に、上記の超電導予備線材を２０ｃｍの長さだけ切り
取り、鉄心に巻きつけて熱処理し、超電導相を十分に析
出させた超電導線材を得た。熱処理中は酸素とアルゴン
の混合ガスを炉中に送り込み、８５０℃で２４時間の熱
処理を行なった。十分に冷却させた後に、超電導線材の
超電導相の部分に銀ペーストで白金線を接続した。そし
て、カオウールからなる断熱材で全体を被覆し、定電流
源を両端の白金線に接続した。

次に、上記のマグネット装置を形成する超電導線材の中
空部に液体窒素を流して冷却したところ、流入量と流出
量に大きな差のない状態が得られ、超電導線材°の内部
が７７″に程度に保たれていることがわかった。また、
電流源からの電流を供給したときに、磁界の発生が全体
を冷媒に浸漬したときと同様にみられた。一方、上記の
超電導線材に含有される超電導相の体積分率を帯磁率測
定により求めたところ、体積分率は〜１１％であった。

これに対し、中心軸方向に中空部を有しない従来の超電
導線材では、体積分率は２％であった。これにより、体
積分率に大きな向上がみられることを確認できた。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明した通り本発明では、超電導予備線材
は軸方向に中空部を有しているので、超電導相の析出の
ための熱処理に際して酸素を十分に供給できる。また、
使用に際してはこの超電導線材の中空部に冷媒を導入で
きるので、冷却を効率よく行なうことができる。このた
め、超電導相の析出を効率よく行なうことができ、使用
に際しての冷却も容易に行なうことができ、しかも所定
形状を有する超電導線材を簡単に製造することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例における母材の構成を示す図
、１４２図は、超電導線材の線引き工程を示す図、第３
図は、本発明により作成されたマグネット装置の斜視図
である。 １・・・穴あきロッド、２・・・ガラス管、３・・・中
空部、８・・・超電導予備線材、９・・・超電導線材、
９１・・・超電導部、９２・・・ガラス部、９３・・・
中空部。 特許出願人　　住友電気工業株式会社 代理人弁理士　　　長谷用　　芳　　樹木発明の製品を
用いたマダイ・ット 第３図 母材の作製 第１図 線引き工程 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酸化物超電導材料からなり、中心軸を含む位置に穴
   があけられた穴あきロッドを作製する第１の工程と、 前記穴あきロッドをガラス管に挿入して一端を加熱、溶
   融しながら線引きすることにより、軸方向に冷媒を流通
   させるための中空部を有し、外側がガラスで被覆された
   酸化物超電導材料からなる超電導予備線材を作製する第
   ２の工程と、 前記超電導予備線材を所定形状に屈曲加工して酸素を含
   むガスを前記中空部に導入しながら、あるいは酸素を含
   むガス雰囲気中で熱処理し、超電導相を析出させて超電
   導線材とする第３の工程と、を備えることを特徴とする
   所定形状を有する超電導線材の製造方法。 ２、前記第１の工程は、酸化物超電導材料を溶融後に急
   冷することによりアモルファス状態のロッドを作成する
   工程を含む請求項１記載の所定形状を有する超電導線材
   の製造方法。 ３、前記第２の工程は、硼硅酸塩系ガラスからなる前記
   ガラス管に前記穴あきロッドを挿入し、７５０〜８５０
   ℃で加熱、溶融して線引きする工程を含む請求項１記載
   の所定形状を有する超電導線材の製造方法。 ４、前記第３の工程は、前記超電導予備線材を酸素とア
   ルゴン、酸素と窒素または酸素と空気の混合ガスもしく
   は酸素ガスまたは空気を前記中空部に導入しながら、あ
   るいはこれらの雰囲気で熱処理する工程を含む請求項１
   記載の所定形状を有する超電導線材の製造方法。