JPH0218816A - 高臨界電流密度を有する超電導線材およびコイルの製造法 - Google Patents

高臨界電流密度を有する超電導線材およびコイルの製造法

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JPH0218816A
JPH0218816A JP63168335A JP16833588A JPH0218816A JP H0218816 A JPH0218816 A JP H0218816A JP 63168335 A JP63168335 A JP 63168335A JP 16833588 A JP16833588 A JP 16833588A JP H0218816 A JPH0218816 A JP H0218816A
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  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (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〕 この発明は、安定した高臨界電流密度を有する超電導線
材およびコイルの製造法に関するものである。
〔従来の技術〕
一般に、Yを含む希土類元素(以下、この元素をRで示
す)、アルカリ土類金属、Cuおよび酸素からなるペロ
ブスカイト構造を有する化合物(以下、この化合物を超
電導セラミックスという)は、液体窒素で冷却可能な7
7’Kにおいて超電導現象を示すことが知られている。
上記超電導セラミックスの粉末を用いて超電導セラミッ
クス線材またはコイルを製造する方法としては、原料粉
末として、いずれも平均粒径:lO庫以下のR2O3粉
末、アルカリ土類金属の炭酸塩粉末、およびCuO粉末
を用意し、これら原料粉末を所定の配合組成に配合し、
混合し、大気中または酸素雰囲気中で、温度:850〜
950”Cにて焼成し、ペロブスカイト構造を有する超
電導セラミックスを製造し、これ を平均粒径:10−
以下に粉砕して超電導セラミックス粉末とし、この超電
導セラミックス粉末をAgチューブに充填し、このチュ
ーブの両端を封じたのち、スェージング加工、溝ロール
加工、またはダイス加工等の伸線加工を施して、直径:
5龍以下のAg複合ワイヤとし、さらに上記Ag複合ワ
イヤを巻いてコイルとし、最終的に上記伸線加工したA
g複合ワイヤまたはコイルを大気中または酸素雰囲気中
で、温度=900〜930℃で熱処理し、ついで徐冷す
ることにより超電導線材およびコイルを製造していた。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、上記伸線加工して得られたAg複合ワイヤま
たはコイルを大気中または酸素雰囲気中において温度=
900〜930℃の熱処理を施すと、上記Ag複合ワイ
ヤまたはコイルの外被のAgチューブは収縮しないが、
充填されている超電導セラミックス粉末は焼結収縮し、
得られた超電導線材またはコイルの外被のAgチューブ
と上記焼結収縮した充填超電導セラミックスの間に間隙
が生じ、さらに焼結収縮した充填超電導セラミックスに
も亀裂が発生することがあった。そのために、上記従来
法で得られた超電導線材は、臨界電流密度も低く同時に
電流の流れが安定しないという問題点が生じていた。上
記問題点を従来法により作成した超電導線材の一部断面
図である第2図にもとづいて一層具体的に説明する。伸
線加工されたAg複合ワイヤを大気中または酸素雰囲気
中、温度:900〜930℃で熱処理すると、上記Ag
チューブに充填されている超電導セラミックス粉末は焼
結収縮し、第2図に示されているように、Agチューブ
1と焼結収縮した超電導セラミックス2の間に間隙3が
発生する。上記間隙3はAgチューブ1から超電導セラ
ミックス2への電流の流れを不安定化させ、さらに上記
超電導セラミックス2の焼結収縮時に発生した亀裂4は
超電導セラミックス2における超電導電流の電流密度を
低下させる。すなわち、上記第2図の如き間隙3および
亀裂4を有する超電導線材は、安定した高臨界電流密度
が得られないという問題点があった。
〔課題を解決するための手段〕
そこで、本発明者等は、かかる問題点を解決すべく研究
を行なった結果、 上記伸線加工して得られたAg複合ワイヤまたは上記A
g複合ワイヤを巻いて得られたコイルを、酸素分圧: 
10’atts以下の不活性ガス雰囲気中で温度=93
0〜950℃に保持したのち、温度:930”Cまで降
温し、ついで温度:930℃から大気中または酸素雰囲
気中にて徐冷すると、 上記Ag複合ワイヤまたはコイルに充填されている超電
導セラミックス粉末は焼結されて超電導セラミックスと
なり、上記超電導セラミックスに亀裂が発生せず、また
Agチューブと超電導セラミックスの間に間隙が生じる
ことがなく、安定した高臨界電流密度を有する超電導線
材またはコイルを得ることができるという知見を得たの
である。
この発明は、かかる知見にもとづいてなされたものであ
って、 超電導セラミックス粉末を充填してなるAg複合ワイヤ
またはそのコイルを、 酸素分圧: lO’atm以下の不活性ガス雰囲気中で
温度:930〜950℃に保持したのち、温度:930
℃まで降温し、 ついで、温度:930℃から大気中または酸素雰囲気中
にて徐冷する高臨界電流密度を有する超電導線材および
コイルの製造法に特徴を有するものである。
この発明の製造法により得られた超電導線材は第1図の
一部断面図に示されるように、Agチューブ1内の超電
導セラミックス2には球状ボア5が発生するが、亀裂は
発生せず、さらにAgチューブ1と超電導セラミックス
2の間にも間隙は発生しないのである。
つぎに、この発明の製造法における条件限定理由につい
て述べる。
上記Ag複合ワイヤを温度=930〜950℃に保持す
ると上記Ag?ffi合ワイヤに充填されている超電導
セラミックス粉末は焼結され、さらに軟化すると同時に
球状ボアが発生する。上記球状ボアの発生により上記超
電導セラミックス粉末の見掛は上の焼結収縮率は小さく
なり、上記見掛は上の焼結収縮率が小さくなると、A4
チューブと超電導セラミックスの間の間隙は発生せず、
さらに上記超電導セラミックスの亀裂発生が防止される
ものと考えられる。上記保持温度が930℃未満では球
状ボアが発生せず、従来のように超電導線材に充填され
ている超電導セラミックスに亀裂が生じ、Agチューブ
との間に間隙が発生するので好ましくなく、一方、保持
温度が950℃を越えるとAgの融点に近ずくのでAg
チューブが溶鍛し、超電導線材の溶断が生じるので好ま
しくない。したがって、上記保持温度は930〜950
℃に定めた。
上記温度:930〜950℃でAg複合ワイヤを保持す
ることができるのは、Agチューブに酸素が固溶されて
いないことが必要である。すなわち、Agの融点は96
0.5℃であるが、酸素を固溶したAgの融点は980
.5℃より低下し、酸素の固溶量が多くなるほどAgの
融点は低下する。たとえば、大気中で上記Ag複合ワイ
ヤを処理するときのAgチューブの融点は酸素の固溶に
より約940℃となっており、酸素雰囲気中で上記Ag
複合ワイヤを処理する時のAgチューブの融点は一層多
口の酸素を固溶するために約930℃となっている。
すなわち、雰囲気に酸素があると上記930〜950℃
の温度範囲ではAgチューブは溶断するのである。
したがって、Agチューブの融点を低下させないために
雰囲気を不活性ガスとし、この不活性ガス雰囲気の酸素
分圧を110−2ar以下に可及的に低くする必要かあ
る。
一方、上記AC複合ワイヤまたはコイルを酸素分圧: 
10’atm以下の不活性ガス雰囲気中、温度:930
〜950℃に保持すると、上記Ag複合ワイヤに充填さ
れている超電導セラミックス粉末、例えばY B a 
2 Cu 307− a粉末の酸素は放出され、上記δ
は大きくなり、上記超電導セラミックス粉末は焼結し、
軟化すると同時に球状ボアが発生し第1図に示される超
電導セラミックス2となる。
すなわち、上記酸素分圧: IQ’atm以下の不活性
ガス雰囲気中、温度:930〜950℃に保持して得ら
れた超電導セラミックス2は球状ボア5の発生により収
縮は防止されるけれども酸素が不足するのである。その
ために不活性ガス雰囲気中で保持したのち、温度=93
0℃まで降温せしめ、温度:930℃になった時点で雰
囲気を大気または酸素雰囲気に変更し、この大気または
酸素雰囲気で930℃から室温まで徐冷する過程で酸素
を補給するのである。
上記酸素分圧: 10’at11以下の不活性ガス雰囲
気中、温度:930〜950℃に保持する時間は8〜2
4時間が好ましく、また大気中または酸素雰囲気中で温
度:930℃から徐冷するための冷却速度は50〜+0
0 ’C/時間が好ましい。
上記徐冷は、温度:930℃から連続的に室温まで徐冷
する必要はなく、途中で一定温度保持したのち室温まで
徐冷することもできる。
〔実 施 例〕
つぎに、この発明を実施例にもとづいて具体的に説明す
る。
原料粉末として、いずれも平均粒径:6ufnのYO粉
末、B a COa粉末、およびCu0粉末を用意し、
これら原料粉末を、Y20s :15.13%、B a
 COa : 52 、89%、Cu O:31.98
96(以上重量%)の割合で配合し、混合し、この混合
粉末を、大気中、温度:900℃、10時間保持の条件
で焼成し、平均粒径:2.8ZZITlに粉砕してY 
B a 2 CLJ 30 yの組成をHするペロブス
カイト構造の超電導セラミックス粉末を製造した。
一方、内径=81X肉厚=1關X長さ=200關のAg
チューブを用意し、上記超電導セラミックス粉末を上記
Agチューブに充填してAg複合チューブを作製し、こ
のAg?U合チューブの両端をプレス加工により封じた
のち伸線加工し、外径:211111の超電導セラミッ
クス粉末充填Ag複合ワイヤを4本作製した。
実施例 1 上記Ag複合ワイヤを、酸素分圧:5×lロー3atl
lのArガス雰囲気中、温度=940℃、12時間保持
したのち、温度=930℃まで冷却し、上記温度:93
0℃において、雰囲気を上記酸素分圧=5×10−3a
ta+のA「ガス雰囲気から1 atImの酸素雰囲気
に変更し、上記温度=930℃から冷却速度二60℃/
時間で温度:500℃まで徐冷し、上記500℃で12
時間保持したのち、冷却速度:lOO℃/時間で室温ま
で徐冷した。この熱処理パターンを第3図に示す。この
ようにして得られた超電導線材の超電導特性を測定し、
その結果を第1表に示した。
比較例 1 比較のために、上記Ag複合ワイヤを酸素雰囲気中、温
度:920℃、24時間保持の条件で熱処理し従来法に
よる超電導線材を作製し、上記従来法による超電導線材
の超電導特性を測定し、その結果を第1表に示した。
実施例 2 上記Ag複合ワイヤを巻線してAg複合ワイヤのコイル
を作製し、このコイルを、酸素分圧:2 X 10−3
atiのN ガス雰囲気中、温度=945℃、8時間保
持したのち、温度=930℃まで冷却し、上記温度=9
30℃において、雰囲気を上記酸素分圧:2 X 11
0−3arのN ガス雰囲気から大気雰囲気に変更し、
上記温度:930℃から冷却速度二60℃/時間で室温
まで徐冷した。この熱処理パターンを第4図に示す。
このようにして得られた超電導コイルの超電導特性を1
TII定し、その結果を第1表に示した。
比較例 2 比較のために、上記Ag複合ワイヤを巻線してAg複合
ワイヤのコイルを作製し、比較例1と同一の条件にて熱
処理して従来法による超電導コイルを作製し、この従来
法による超電導コイルの超電導特性を測定して、その結
果を第1表に示した。
したがって、この発明は、酸素を含有しない不活性ガス
雰囲気中、温度:930〜950℃に保持するという簡
11な工程を挿入することにより高臨界電流密度を有す
る超電導線材およびコイルを容易に製造することができ
、産業上すぐれた効果をもたらすものである。
〔発明の効果〕
第1表の結果から、本発明により作製された実施例の超
電導線材およびコイルの超電導特性は、従来法による比
較例の超電導線材およびコイルより優れていることがわ
かる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の方法により得られた超電導線材の
一部断面図、 第2図は、従来法により得られた超電導線材の一部断面
図、 第3図は、実施例1の熱処理パターン、第4図は、実施
例2の熱処理パターン、1:Agチューブ 2:超電導セラミックス 3;間 隙

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) Yを含む希土類元素、アルカリ土類金属、Cu
    および酸素からなるペロブスカイト構造を有する化合物
    (以下、超電導セラミックスという)粉末をAgチュー
    ブに充填し、このAgチューブの両端を封じたのち、伸
    線加工してAg複合ワイヤとし、上記Ag複合ワイヤを
    熱処理して超電導線材を製造する方法において、 上記Ag複合ワイヤを、酸素分圧:10^−^2気圧以
    下の不活性ガス雰囲気中、温度:930〜950℃に保
    持したのち、温度:930℃まで降温し、 ついで、大気中または酸素雰囲気中で温度:930℃か
    ら徐冷することを特徴とする高臨界電流密度を有する超
    電導線材の製造法。
  2. (2) 上記超電導セラミックス粉末をAgチューブに
    充填し、このAgチューブの両端を封じたのち、伸線加
    工してAg複合ワイヤとし、上記Ag複合ワイヤをコイ
    ルに加工し、上記コイルを熱処理して超電導コイルを製
    造する方法において、 上記Ag複合ワイヤのコイルを、酸素分圧:10^−^
    2気圧以下の不活性ガス雰囲気中、温度:930〜95
    0℃に保持したのち、温度:930℃まで降温し、つい
    で、大気中または酸素雰囲気中で温度:930℃から徐
    冷することを特徴とする高臨界電流密度を有する超電導
    コイルの製造法。
JP63168335A 1988-07-06 1988-07-06 高臨界電流密度を有する超電導線材およびコイルの製造法 Expired - Lifetime JP2564897B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011526072A (ja) * 2008-06-26 2011-09-29 オックスフォード スーパーコンダクティング テクノロジー、インコーポレイテッド 高温超伝導コイルの製造

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011526072A (ja) * 2008-06-26 2011-09-29 オックスフォード スーパーコンダクティング テクノロジー、インコーポレイテッド 高温超伝導コイルの製造

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