JPH02183919A - 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］ この発明は、セラミックス系超電導材料によって超電導
性が与えられる超電導線材の製造方法に関するもので、
特に、芯材とセラミックス系超電導材料とが複合された
超電導線材の製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 近年、より高い臨界温度を示す超電導材料として、セラ
ミックス系のものが注目されている。このようなセラミ
ックス系超電導材料から、所望の形状を有する超電導体
を得ようとする場合、原料のセラミックス粉末をプレス
成形した後に焼結する、といった焼結法が一般に採用さ
れている。

しかしながら、上述した焼結法では、超電導体の製造可
能な形状が限定されるという問題点かあった。また、焼
結後において、ボイドが残り、緻密なものを得にくいと
いう問題点もあった。さらに、焼結法では、超電導体の
結晶組織の制御が困難であるという問題点もあった。し
たがって、これらのことが起因して、焼結法により得ら
れた超電導体には、高い臨界電流密度を望むことができ
なかった。

ところで、超電導性が有効に生かされる分野の代表的な
ものとして、たとえばマグネットのコイルのように、超
電導体を長尺化した超電導線材の分野がある。セラミッ
クス系超電導材料によって超電導性を与える超電導線材
は、実用化のためには、低抵抗、高熱伝導度の常伝導金
属と複合化する必要かある。現在、そのような複合化の
手法としては、金属シースに、超電導体となるべきセラ
ミックス粉末を充填し、必要に応じて加工を施し、その
後、セラミックス粉末を焼結する方法以外には、適当な
方法がなかった。しかしながら、このように金属シース
を用いる場合であっても、圧延等を施してテープ形状に
した場合には比較的高い臨界電流密度が得られているか
、丸線では、高い臨界電流密度を得ることは困難であっ
た。

［発明が解決しようとする課＋８］ そこで、この発明は、たとえば液体窒素温度のような比
較的高い温度においても、比較的高い臨界電流密度を得
ることを可能にするため、緻密な超電導相を得ることが
できかつ超電導電流が流れやすい方向に結晶方位を配向
させることができる、超電導線材の製造方法を提供しよ
うとするものである。

また、この発明は、たとえばマグネットのコイルのよう
に、超電導が有効に生かされる長尺化を可能にするとと
もに、可撓性を有する、超電導線材の製造方法を提供し
ようとするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明は、セラミックス系超電導材料によって超電導
性が与えられた超電導線材の製造方法に向けられるもの
であって、上述した技術的課題を解決するため、次のよ
うなステップを備えることが特徴である。すなわち、こ
の発明にかかる超電導線材の製造方法は、 セラミックス系超電導材料を溶融して融液を準備するス
テップと、 前記融液中に芯材を通ずことにより前記芯材のまわりに
前記セラミックス系超電導材料からなる被覆層を形成す
るステップと、 ゾーンメルト法により前記被覆層に溶融帯を形成しなが
ら前記溶融帯を前記芯材の長手方向に移動させるステッ
プと、 を備えることが特徴である。

好ましい実施例では、用いられるセラミックス系超電導
材料として、Ｂ　ｉ−Ｓｒ−Ｃａ−ＣｕＯ系酸化物が選
ばれる。

また、芯材は、金または銀合金、あるいは可撓性セラミ
ックスをもって構成することが好ましい。

［作用］ この発明において、セラミックス系超電導材料の融液中
に芯材を通したとき、芯材上にセラミックス系超電導祠
料が溶融めっきされる。そして、ゾーンメルト法により
、めっき層すなわち被覆層のみが溶融する温度で加熱し
て、溶融帯を形成しながら溶融帯を芯材の長手方向に移
動させたとき、セラミックス系超電導材料からなる被覆
層に優れた結晶量同性か付与される。

［発明の効果］ この発明によれば、上述のように超電導電流が流れやす
い方向に結晶方位か配向され、したがって高い臨界電流
密度を与え得る超電導線材を能率的に製造することがで
きる。

また、セラミックス系超電導材料からなる被覆層を保持
する芯材に、可撓性を有するものを用いれば、可撓性を
有する長尺の超電導線材を容易に製造することができ、
このような超電導線材は、マグネットや電カケープルな
どへの応用が可能となる。

なお、芯祠として用いる祠料は、セラミックス系超電導
材料との間での反応が少ないものであることが望ましい
。その意味で、金または銀合金、あるいは可撓性セラミ
ックスによって芯材を構成することがよい。これら金ま
たは銀合金、あるいは可撓性セラミックスは、可撓性を
有しているので、前述したように、超電導線材に対して
可撓性を与えるのに有利に寄与する。特に、芯材を金ま
たは銀合金をもって構成した場合は、このような芯材は
、安定化材としての働きを兼ねることができる。

［実施例］ 第１図および第２図は、この発明の一実施例に含まれる
ステップを順次示している。すなわち、第１図は溶融め
っきステップを示し、第２図はゾーンメルトステップを
示している。

第１図を参照して、るつぼ１内には、セラミックス系超
電導材料を溶融して得られた融液２が用意される。

他方、長尺の線状体の形態をなす芯材３が、たとえばガ
イドローラ４，５，６．７によって矢印８および９で示
す方向に案内され、この案内経路の途中で、融液２中に
通される。したがって、融液２から出てきた芯材３のま
わりには、第２図に示すように、セラミックス系超電導
材料からなる被覆層１０が形成されている。

上述した溶融めっきステップにおいて、芯材３としては
、溶融したセラミックス系超電導材料との反応の少ない
たとえば金または銀合金あるいは可撓性セラミックスを
用いることが望ましい。金または銀合金としては、たと
えば、パラジウムとの合金が有利に用いられる。また、
可撓性セラミックスとしては、たとえばＹＳＺなどがあ
る。なお、芯材３として、金または銀合金を用いた場合
、芯材３は安定化材の役割も果たす。

芯材３の形状は、任意であり、たとえば、丸線、その他
の断面形状の線、またはテープの形態とすることができ
る。

融液２に用いられるセラミックス系超電導材料としては
、Ｂ　ｉ　−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ　−０系酸化物セラミツ
クス系材料が好ましい。なぜなら、めっき後において、
超電導相の割合が多いためである。

第２図を参照して、上述のようにして得られた芯材３の
まわりに形成されたセラミックス超電導材料からなる被
覆層１０には、ゾーンメルト法が適用される。すなわち
、被覆層１０のみが溶融する温度で加熱され、被覆層１
０に溶融帯１１が形成される。このような溶融帯１１は
、矢印１２で示すように、芯材３の長平方向に移動され
る。このように移動された溶融帯１１が通過した後には
、結晶配向性が付与された被覆層１３が生成される。

上述した溶融帯１１の形成は、ハロゲンランプ等による
集光加熱、抵抗加熱、等、芯材３が溶融しない方法であ
れば、いずれの方法によってもよい。

実施例１ 芯材として、直径０．２ｍｍのＡｕ−１０％Ｐｄ合金線
を用い、この芯材を、Ｂｉ６　Ｓｒｓ　Ｃａ５ＣＬＩ４
０Ｘの組成を有するセラミックス系材料の融液中に通し
、芯材のまわりに厚さ２０μｍの被覆層を形成するよう
に、溶融めっきした。

上述のようにめっきした線を、ハロゲンランプを用いて
集光加熱することにより、めっき層すなわち被覆層に溶
融帯を形成し、この溶融帯の移動速度を１０ｍｍ／ｈと
して、ゾーンメルト法を実施した。

比較例としてのめっきのみを施した線と実施例としての
ゾーンメルトを施した上述の線とを、それぞれ、８４０
℃で３時間、大気中でアニールした後、液体窒素温度で
の臨界電流密度（Ｊ　ｃ）測定、および断面の組織観察
を行なった。その結果、前者では、Ｊ　ｃ−３０ＯＡ−
７ｃｍ２で被覆層はランダムな多結晶体であったが、後
者では、Ｊｃ＝２００００Ａ／ａｍ２で被覆層は線材の
長平方向に結晶配向性を持つ組織となっていた。

実施例２ 芯材として、厚さ０．１ｍｍの可撓性を有するＹＳｚセ
ラミックステープを用い、これを、Ｂｉ２　Ｓ　ｒ２　
Ｃａ＋　Ｃｕ２０Ｘの組成を有するセラミックス系材料
の融液中に通し、テープ上に厚さ５μｍのめっき層すな
わち被覆層を形成した。

めっきしたテープに対して、抵抗加熱によるゾーンメル
ト法を適用して、溶融帯を５　ｔｎ　ｍ　／　ｈの速度
で移動させ、被覆層を、結晶配向性の有する組織にした
。

その後、８４０℃で１時間、大気中でアニールした後、
液体窒素中でＪｃを測定したところ、１００００Ａ／ｃ
ｍ２の値が得られた。また、このテープは、曲率半径５
ｍｍまで曲げても、Ｊｃの劣化は認められなかった。

実施例３ 芯材として、直径０．２ｍｍのＡｇ−３０％Ｐｄ合金線
を用い、実施例１と同じ方法で、溶融めっきステップお
よびゾーンメルトステップを実施した。

このようにして得られた線材を、８４０℃で３時間、大
気中でアニールした後、液体窒素中でのＪｃを測定した
ところ、１５０００Ａ／ｃｍ２の値が得られた。また、
通電電流が±２％変動しても、クエンチ（常電導転移）
を起こすことはなく、安定性に優れた線材であった。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、この発明の一実施例に含まれる
ステップを順次示すもので、第１図は溶融めっきステッ
プを示し、第２図はゾーンメルトステップを示している
。 図において、２は融液、３は芯材、１０は被覆層、１１
は溶融帯、１３は結晶配向性が付与された被覆層である
。 特許出願人　住友電気工業株式会社

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックス系超電導材料によって超電導性が与
   えられた超電導線材の製造方法であって、 セラミックス系超電導材料を溶融して融液を準備するス
   テップと、 前記融液中に芯材を通すことにより前記芯材のまわりに
   前記セラミックス系超電導材料からなる被覆層を形成す
   るステップと、 ゾーンメルト法により前記被覆層に溶融帯を形成しなが
   ら前記溶融帯を前記芯材の長手方向に移動させるステッ
   プと、 を備える、超電導線材の製造方法。
2. （２）前記セラミックス系超電導材料がＢｉ−Ｓｒ−Ｃ
   ａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物であることを特徴とする、請求項
   １記載の超電導線材の製造方法。
3. （３）前記芯材が金または銀合金からなることを特徴と
   する、請求項１または２記載の超電導線材の製造方法。
4. （４）前記芯材が可撓性セラミックスからなることを特
   徴とする、請求項１または２記載の超電導線材の製造方
   法。