JPH02230611A - 複合超電導条材 - 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］ 本発明はテープ状の金属又は合金製条材の表面に複数本
の酸化物超電導線部が設けられた可繞性を有する複合超
電導条材に関する。

［従来の技術］ 従、来、超電導酸化物の条材は以下に示すようにして製
造されている。先ず、銀製のバイブ内に超電導組成の粉
末を充填して封入し、このバイブにダイスを使用した引
抜き加工を施した後に圧延加王を行い、パイプ内の超電
導酸化物を圧粉成形して条材にする。次いで、この条材
を例えば８００乃至８５０℃の温度（ＢＳＣＣＯ系酸化
物の場合）で焼結して超電導酸化物条材を得る。

また、ドクターブレイドを使用してペースト状の超電導
組成の酸化物粉末を条材の表面に塗布した後、全体を熱
処理することにより超電導化して超電導酸化物条材を製
造する方法もある。

［発明が解決しようとする課題Ｊ しかしながら、上述の如く製造された超電導酸化物条材
は、可撓性を有しないという欠点がある。

即ち、前者のバイブ引抜き圧延法により製造した超電導
酸化物条材は圧粉成形焼結品であるため、粉体粒子間の
結合が弱く、脆性破壊しやすい。また、後者のドクター
プレイド法により製造した超電導酸化物条材は圧粉成形
されていないため、焼結後の粉体粒子の結合は前者に比
して一層弱いものとなる。いずれの方法により製造した
超電導条材も可撓性を有しないため、若干の変形を受け
ても超電導条材にクラックが発生しやすい。このため、
長尺の条材を製造することができない。

また、従来の超電導条材はその臨界電流密度が低いとい
う欠点も有する。即ち、前者のパイプ引抜き圧延法によ
り製造した超電導酸化物条材は圧粉成形焼結品であるの
で組織がボーラスであり、超電導バスのつながりが少な
い。このため、超電導バスの効率は良好とはいえず、電
流密度は約５　０　０　Ａ／ｃＪ程度と低い。一方、後
者のドクタ・一ブレイド法により製造した超電導酸化物
条材は、前者より更にボーラスなｔＩｌ織となり、超電
導バスのつながりが少ない。このため、電流密度は約１
０ＯＡ／ｃｊ程度と極めて低い。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
超電導バスのつながりが良好で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条祠を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための千段コ 本発明に係る複合超電導条材は、その長手力向に起長す
る複数本の溝を少なくとも一方の面の幅方向に適長間隔
をおいて設けたテーブ状の金属又は合金製基材と、前記
溝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、テープ状の金居又は合金製基材の少
なくとも一方の面に、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、この溝内に埋設し
て複数本の酸化物超電導線部を設けてある。そして、こ
の酸化物超電導線部の超電導相は前記溝の長平方向に配
向させてある。

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、基材の幅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、酸化物超電導線郎
の超電導相が前記溝の長手方向、即ち電流が流れる方向
に配向しているため、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条材を示す斜
視図である。金属又は合金製基Ｈ１はテープ状をなし、
銅、銀又は鋼条材の周囲に銅を被覆した銅被覆鋼等で成
形されている。基材１の−方の面に複数本（図示例は６
本）の溝２が刻設されている。この溝２は基材１の長平
方向に延長し、基材１の幅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はその表面がバ材１の而と而一
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ｍ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条材においては、各
酸化物超電導線部３が相互に分断されて独立したセグメ
ントになっており、細線化されているので、この酸化物
超電導線部３は可抗性が高い。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、この複合超電導冬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、その一方の面に長手方向
に延長する複数本の溝２が形成された基Ｉ１１に対し、
第３図に示す溶融浸漬装置を使用して、所謂ディップフ
ォーミング法により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、
例えば、Ｂ　ｉ−Ｐｂ−Ｓ　ｒ−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を容器４
内に溶解して保持する。そして、この融液５の温度を、
例えば、９５０℃に保持する。なお、この容器４の底壁
の中央には基材１の横断面の大きさよりも若干大きい孔
４ａが穿設されており、予め、基材１をこの孔４ａに液
密的に挿通ざせ、容器４内にその下部から挿入しておく
。

そして、融液５が所定温度に保持された後、容器４内の
融液５中を通過させて基材１を上方に弓き上げる。そう
すると、低温の基材１と高温の融液５との間で熱交換が
なされて基材１の周囲の融液が抜熱され、この融液が冷
却凝固して基材１の周囲に付着する。これにより、容器
４の上方に弓き上げられた基材１の周囲には所定の酸化
物超電導組成の被田層６が形成される。

この被覆層６は基材１の溝２内に充填されると共に、第
４図に示すように、基材１の周囲を連続的に被コしてい
るので、この被覆層６を溝２間の基材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、溝
２内にのみ被覆層６が残存して他の部分の波田層６が除
去され、この溝２内の被覆層６と基材１の溝２間の部分
とは略々而一になる。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５図に示すよ・うに、この溝２内の被田層６
を溶融凝固処理することにより超電導化する。即ちその
面を水平にして基材１を配置し、例えば細線状の白金発
熱体７をその長手方向を基材１の幅方向に一致させて水
平に配首する。そして、発熱体７に通電して抵抗発熱さ
せ、各溝２内の被覆層６を局部的に加熱する。そして、
図中、矢印で示すように、基材１をその長手方向に移動
させて発熱体７を溝２の長手方向に相対的に移動させる
。これにより、第６図に示すように、溝２内の超電導組
成の被覆層６が発熱体７の通過により溶融状態又は半溶
融状態になり、発熱体７の近傍に溶融又は半溶励部８が
形成される。

このようにして、溶融又は半溶融部８を形成した後、基
材１をそ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が基材１の長手方向に相対的に移動し、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の凝固部に向かって
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が溝２の長手力向へ延びており、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、超電導相が一方向に配向した複数本の
酸化物超電導線部３を有する複合超電導条材が得られる
。なお、被覆層６が前述のＢ　ｉ−Ｐｂ−Ｓ　ｒ−Ｃａ
　−Ｃｕ−０系酸化物の場合、超電導条材の臨界電流密
度を高くするためには、被覆層θを約８４５゜Ｃに加熱
し、半溶融状態で一方向凝固させることが好ましい。し
かし、融点より僅かに高い程度の温度であれば、被覆層
６を溶融状態にまで加熱しても、得られる超電導条材の
電流密度は半溶融状態の場合と略々同等である。

このようにして製造された超電導条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基材１の上
面に配置されるため、極めて可↑４性が優れている。ま
た、圧粉体を焼結して得た超電導条材はボーラスである
のに対し、上述の如くして製造された超電導条材は組織
が緻密であり、また、基材ｌの長手方向への一方向凝固
により超電導相が基材１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条材を実際に装造し、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
（るつぼ）４内に装入した。

Ｂ　Ｉ　２　０　３ｒ　０．３５モル ＰｂＯ　　　’０．３モル ＳｒＯ　　　’１　　モル ＣａＯ　　　ｌ　　モル ＣｕＯ　　　’２　　モル なお、この容器４は底壁に長さが２．２ｍｍ、幅が０．
７關の孔４ａを設けたものである。

また、基材１は幅が２．０ｍｍ、厚さが０．５ｍ＋ａの
銅覆鋼条材であり、一方の面には、この条材の長手力向
に延長すると共に、幅が０．０２５ｗ＋ｍの半円状溝２
が基材１の幅方向に５０本配列されている。

そして、この基材１を容器４の孔４ａを挿通させて３ｃ
ＩＩ／秒の移動速度で引き上げると共に、容器４の外部
から容器４内の酸化物粉末を９５０゜Ｃ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
られつつある基材１の周囲に凝固して付着し、被覆層６
を含めて幅が２．０１ｍｓ、厚さがｊ１．５１ｍｍの酸
化物被覆条材が得られた。この被覆条を濃度が２０体積
％の硝酸水溶液中に挿入し、その幅が２．Ｏｌｌｍ）厚
さが０．５ｍｍｌになるように被覆層６の一部を溶解除
去したところ、溝２内にのみ被覆層６が残存した条材が
得られた。この条材を直径が０．５ｍ＋ｉの細線状の白
金製発熱体７の直下に位置させ、この発熱体７に通電し
て前記条材を表面温度が８　４　５　’Ｃになるように
加熱して半溶融部８を形成した。そして、条材をその長
手力向に５０ｍｍ／時の速度で移動させ、半溶融部８を
条材の一方の端部から他方の端部まで相対的に移動させ
た。これにより、酸化物超電導線部３が得られた。

その後、この超電導条材に電極を取り付け、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、
３．０１１１Ａ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　，ＯＯＯＡ　／　ｃＪ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
、この条材に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
わりに、８７０℃と高くシ、被Ｎ層６を溶融状態にして
も臨界電流は２．９１Ａであり、同様の効果が得られた
。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明に係る複合超電導条材は、
基材の長手方向に延長する複数本の溝内に酸化物超電導
線部を埋設し、その超電導相を基材の長手方向に配向さ
せたから、極めて可視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条祠を示す斜
視図、第２図は同じくその製造に使用する基材を示す斜
視図、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途中の条材を示
す断面図、第５図は同じくその製造方法を説明するため
の斜視図、第θ図は超電導化過程を説明するための条材
の長手方向の模式的断面図である。

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少なくとも
   一方の面の幅方向に適長間隔をおいて設けたテープ状の
   金属又は合金製基材と、前記溝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条材
   。