JPH02270222A - セラミックス系超電導線およびその製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は超電導線およびその製造方法に係り、特に可撓
性および巻付性に優れたセラミックス系超電導線および
その製造方法に関する。

［従来の技術］ 近年、セラミックス超電導体の開発が世界中で急ピッチ
で進められており、この超電導体は、従来の最高の臨界
温度を示すＮｂ３　Ｇｅの２３Ｋを大巾に越えるもので
、Ｌａ−８ｒ−Ｃｕ−０系、Ｌａ−Ｃａ−Ｃｕ−０系、
Ｙ＝Ｂａ−ＣＩ−０系、Ｂ１−９ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系
等のほか、２３３にあるいは３００に以上の臨界温度を
示すセラミックスも報告されている。

このようにセラミックス超電導材料は液体窒素温度以上
や室温付近で用いることができる可能性があり、この場
合、高価な液体ヘリウムを使用しなくて済むため、経済
的に極めて有利となるほか、超電導発電機等に使用され
ると構造がシンプルで熱機関の効率も向上する等の利点
をＨする。

しかしながら、セラミックスは硬くて、かつ脆いため、
現在実用化されているＮｂ−Ｔｌ系やＮｂ１Ｓｎ系超電
導線のように曲げたり、あるいはコイル巻きすることが
できず、この点を克服することが実用化への第１歩とな
る。

現在線材の製造方法として、 ■アモルファスのテープあるいは線材を酸素雰囲気下で
加熱処理する方法、 ■合金管（たとえばＣｕ−Ｎ１合金）の内部に原料の粉
末を充填し、両端を引張って線材やテープ状に成形する
方法、 ■銅系合金管内にセラミックスを充填し、熱処理および
圧延加工等を施して線材やテープ状に成形する方法、等
が提案されている。

しかしながら、上記■の方法においては、極めて急速な
冷却を必要とするため、実用線材を得る方法としては、
難点を有しており、上記■の方法では長尺の線材を連続
的に製造することが困難であり、上記■の方法では線材
の定長が当初の銅合金管の外径によって制限される上、
加工工程が複雑となる難点がある。この場合、セラミッ
クス超電導体生成の熱処理は、超電導特性向上の観点か
ら成形後、すなわち最終線径近傍で施すことが望ましい
が、銅系合金管で被覆されているため成形後に内部に酸
素を供給することが極めて困難であり、実際上不可能で
ある。

さらに、上記いずれの方法においても得られた線材の可
撓性や巻付性が低く、コイル成形時にセラミックスにク
ラックが生じ品いため、その超電導特性が低下するとい
う問題がある。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、上記の難点を解決するためになされたもので
、アモルファス化のための急速冷却を必要とせず、長尺
の線材を容易に製造することができる上、酸化性雰囲気
中で熱処理を長尺の線材の状態で施すことができるとと
もにセラミックス層の厚さの制御が容易であり、かつ高
い臨界電流密度を有する上、可撓性および巻付性に優れ
た実用線材を製造することが可能なセラミックス系超導
線およびその製造方法を提供することをその目的とする
。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明のセラミックス糸紐
１は導線は、金属ファイバあるいは金属テープの外周に
、セラミックス超電導物質の（Ｉ■構成元素含む金属塩
あるいは該金属塩を溶媒中に溶解あるいは分散させた溶
液の塗布焼結層および有機絶縁塗料の塗布焼付層を、順
に設けたものであり、−力木発明のセラミックス系超電
導線の製造方法は、 （イ）金属ファイバあるいは金属テープの外周に、セラ
ミックス超電導物質の構成元素を含む金属塩あるいは該
金属塩を溶媒中に溶解あるいは分散させた溶液を被着す
る工程と、 （ロ）次いで前記被着物質を焼結する工程と、（ハ）こ
の焼結層の外周に有機絶縁塗料を塗布焼付けする工程と
からなるものである。

本発明における金属ファイバあるいはテープとしては、
その融点がセラミックス超電導物質の焼成温度以上で、
かつこの焼成時に酸化し難い金属（その合金も含む。）
が適しており、このような金属として銀、ステンレス鋼
、インバー鋼、チタン、タングステン等が用いられる。

セラミックス超電導物質としては、たとえばＹＢａ　２
　Ｃｕ３０ＸやこれにＦ等を添加したもの、あるいは旧
５ｒＣａＣｕ２０ｙ　（一部をｐｂで置換したものも含
む。）等があり、この場合、酸素を除く超電導物質の構
成元素はＹ　ｓ　ＢａおよびＣｕ、あるいはＢ１．５ｒ
ＣａおよびＣｕである。

上記の構成元素を含む金属塩としては、脂肪酸、樹脂酸
、ナフテン酸等のアルカリ塩以外の金属塩、すなわち金
属石けんが適する。

この金属石けんは常態の液状で金属のファイバあるいは
テープの外周に被着するか、あるいはキシレン、トルエ
ン、ナフサ等の溶媒に均一に溶解するか分散せしめてこ
れを被告する。

金属のファイバあるいはテープの外周に被着せしめられ
る液状物質中の各構成元素の原子数比はセラミックス超
電導物質を構成する原子数比に−致するように配合され
る。

セラミックス超電導物質の焼結層の生成は、酸素気流中
あるいは酸素加圧下で酸化調整しながらあるいは空気中
で７００〜１０００℃に加熱して、特性の改善が図られ
る。

この外側に絶縁被膜が施される。絶縁被膜としては有機
材料が用いられ、この有機絶縁被膜としてはＵＶ硬化ウ
レタン樹脂やＰＶＦ、ポリエステル、シリコーン等のエ
ナメルワニス等をあげることができる。

（作用） 本発明の方法においては、金属ファイバあるいは金属テ
ープの外側に、セラミックス超電導物質の構成元素を含
む金属塩あるいはこのような金属塩を含む溶液を被着し
た後焼結し、この焼結層の外側に直接有機絶縁塗料の塗
布焼付層を設けるため、可撓性および巻付性（すべり性
、耐摩耗性等）に優れた長尺の線材を容易に製造するこ
とができる。

また液状の金属塩や金属塩を含む溶液および右進工程と
同様の方法を採用することができる。

（実施例） 以下本発明の実施例について説明する。

図は本発明によるセラミックス超電導線を製造するため
の装置の概略を示したもので、金属のファイバあるいは
テープからなる線材Ｗを巻回した送出しボビン１と巻取
りボビン２との間に塗布装置３および焼付炉４が順に配
置され、線材Ｗはガイドリール５〜８を介して塗布装置
３と焼付炉４を所定口数通過することにより、塗布ロー
ル３ａを介して塗布槽３ｂ内に収容された液状の金属塩
あるいは金属塩を含む溶液りが複数層に亘って塗布焼付
けされる。９は絞りダイスである。尚、有機絶縁塗料も
同様の装置を用いて塗布焼付けされる。

実施例１ オクチル酸イツトリウム（７９８ｗ１％）を　１００ｇ
１オクチル酸バリウム（Ｂａ分８ｖｔ％）を３１０ｇお
よびナフテン酸銅（Ｃｕ９５ｗｔ％）を３４２ｇを均一
に混合し塗布槽３ｂ内に収容した。線材Ｗは外径１）、
Ｉｍｍφの銀線を用い、上記の塗布装置および炉長５ｔ
ｘｓ炉温４００〜５００℃の焼付炉４に８回通過せしめ
て銀線Ｗ上に膜厚１０μｌの一次焼結層を形成した。次
いでこのようにして得られた線材を９００℃で２４時間
加熱し焼結層を形成した。この焼結層の膜厚は７μｍで
あった。さらにこの焼結層の外周にＴＳＲＩＩＢ（東芝
シリコーン社製シリコーン樹脂商品名）を５μｍの厚さ
に焼付けた。その特性を４端子法でＭＪ定した結果、臨
界温度（Ｔｃは８２に、臨界電流密度（」Ｃ）は４３０
＾／ｃｄ　（ａｔ７７にであった。

上記の線材の巻付倍径（亀裂の入らない巻付は時の内径
を線材の外径を１としてその倍率で表したもの。）は１
倍であったが、シリコーン樹脂を被膜しない場合は３倍
であった。

実施例２ オクチル酸ビスマス（１分２０，５ν【％）　　ｌ０２
Ｋ、オクチル酸鉛（鉛分１７ｖＬ％）８１ｇ、オクチル
酸ストロンチウム（Ｓｒ分２ｗＬ％）　　７３０ｓｒ、
オクチル酸カルシウム（Ｃａ分４ｖｔ％）　　１０７ｇ
、オクチル酸銅（Ｃｕ分５ｖｔ％）　　４２３ｇを均一
に混合して実施例１と同様の方法により銀線上に一次焼
結層を形成し、次いで８５０℃で４８時間の加熱処理を
施して焼結層を形成した。

この焼結層の膜厚は８μ四で、さらに焼結層の外側にホ
ルマール樹脂を３μ−の厚さに被膜した。

その特性を４端子法で測定した結果、Ｔｃ−９５Ｋ。

Ｊｃ−４５ＯＡ／ｃＪ　（ａＬ７７Ｋ　）の値が得られ
た。

）　　上記の線材の巻付倍径は２倍であったが、ホル）
　マール被膜を施さない場合は４倍であった。

実施例３〜５、比較例１〜３ 金属ファイバとしてステンレス鋼、インバー鋼、チタン
を用い、実施例１または２と同様に一次焼結層を形成し
た後、以下に示す条件で焼結し、次いで有機絶縁被膜を
施した線材の可撓性を次に示す。尚、各線材について有
機絶縁被膜を施さない場合を比較例として同時に示した
。

（以下余白） ［発明の効果］ 以上述べたように本発明のセラミックス系超電導線およ
びその製造方法によれば、金属のファイバあるいはテー
プの外側に金属塩を用いてセラミックス超電導物質の焼
結層を形成し、その外側に有機絶縁被膜を設けることに
より、長尺の機械的、特に可撓性および電気的に安定し
た線材を容易に製造することができるとともに、高い電
流密度の超電導線を得ることができる。

本発明に係る超電導線は可撓性に優れるため、これらの
複数本を用いて集合線、撚線あるいは編組線を容易に形
成することができ、このようにして゛得られた線材をコ
イル巻きした後、エポキシ樹脂゛を含浸して超電導マグ
ネットを製作することができる。

【図面の簡単な説明】 図は本発明のセラミックス系超電導線の製造に用いられ
る装置の一実施例を示す概略図である。 ３・・・・・・・・・塗布装置 ４・・・・・・・・・焼付炉 Ｗ・・・・・・・・・金属のファイバあるいはテープＬ
・・・・・・・・・液状の金属塩あるいは金属塩を含む
溶液 出願人　　　　　　昭和電線電纜株式会社代理人　弁理
士　　須　山　佐　− （ほか１名）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属ファイバあるいは金属テープの外周に、セラ
   ミックス超電導物質の構成元素を含む金属塩あるいは該
   金属塩を溶媒中に溶解あるいは分散させた溶液の塗布焼
   結層および有機絶縁塗料の塗布焼付層を、順に設けたこ
   とを特徴とするセラミックス系超電導線。
2. （２）（イ）金属ファイバあるいは金属テープの外周に
   、セラミックス超電導物質の構成元素を含む金属塩ある
   いは該金属塩を溶媒中に溶解あるいは分散させた溶液を
   被着する工程と、 （ロ）次いで前記被着物質を焼結する工程と、（ハ）こ
   の焼結層の外周に有機絶縁塗料を塗布焼付けする工程と
   からなることを特徴とするセラミックス系超電導線の製
   造方法。
3. （３）金属塩は、金属石けんである請求項１記載のセラ
   ミックス系超電導線。
4. （４）金属塩は、金属石けんである請求項２記載のセラ
   ミックス系超電導線の製造方法。