JPH03105810A - 超電導体円筒の製造法 - 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） 本発明は超電導体円筒の製造法に関する。

（従来の技術） 従来セラミック円筒を製造するには．セラミック粉末の
表面に有機質バインダを付着させた後，これを中心に芯
金を配設したゴムパイプ中に充填し．さらにゴムパイプ
の両端を，水が浸入しないようにホースバンド等で止め
た後水中に投入し，水圧を加えて成形し，次いで成形体
をゴムパイプから取シ出し，芯金を抜き，焼或するとい
う方法がとられている。

超電導体円筒は．セラミック粉末の代わりに超電導体材
料用原料粉を使用し．上記の方法を利用したものである
。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記の方法で得られた円筒状焼結体は，超
電導特性における臨界温度は高いが，龜界電流密度が低
く．必らずしもその１１で実用化されるレベルではなか
った。

具体的にはイットリウム，ホルミウム，エルビウム等の
稀土類化合物とバリウム化合物及び銅化合物を主成分と
し，この比率が１：２：３とした酸化物系超電導体は，
超電導状態が発現する温度（Ｔ￥ＩＳｅｔ　）は９６Ｋ
で，抵抗が零になる温度＜　Ｔ　：ｅｒＯ　）は９１Ｋ
と良好である。しかし臨界電流密度が１．　２　０　Ｘ
　１　０’　Ａ／ｍ”で一般に報告されてーるレベルに
比較し．低いレベルＫとと１つている。

またゴムパイプを用いて加工するため加圧成形後の肉厚
が必ずしも均一ではないという欠点も生じ，加圧成形後
に切削加工するなどして肉厚をー・定化しなければなら
ないという問題がある。

本発明はかかる欠点を解決し，臨界電流密度が改善され
，かつ肉厚の一定な超電導体円筒の製造法を提供するこ
とを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは超電導体円筒の臨界電流密度を上げるため
，超電導体の性質について種々検討を行なった結果，超
電導体材料は，超電導電流の流れる方向（結晶の面方位
）によって流れ易さが異なう，例えばイットリウム．ホ
ルミウム，エルビウムなどの稀土類化合物とバリウム化
合物及び銅化合物を主或分とし稀土類元素：Ｂａ：Ｃｕ
＝１：２：３からなる組成物を混合．焼成して得られる
酸化物系超電導体の場合，結晶の（００７３面の方向に
超電導電流が流れ易いという性質を旦し，１た超電導体
粒子は（　００ｌ！）面方向に発達し．Ｃ軸方向かうす
く，比較的偏平形状になることが知られている。

そこでかかる偏平形状を示す超電導粒子を表面方向に（
００Ｉ！）向を配向させた状態で円筒状に或形し，さら
にこれをち密化することができれば．特性は大幅に向上
できるものと考えた。

また圧延加工して厚さの均一なシートを芯金の回勺に巻
き付けることによｂ肉厚が一定になシ．またパイプ状成
形体の端子をふさぐために接合する円板も同じ圧延加工
したシートを用いるので肉厚が一定になるものと考え，
本発明を完成するに至った。

本発明は超電導体材料用原料粉を焼成して粉砕した後，
溶液に分散してスラリーとし，該スラリーをシート状と
した後圧延加工し，つーで圧延加た エしたシートを芯金ｏ，ｍ，ｂに巻き付け，加ヱして一
体化した後芯金を取シ除いて形威されたパイプ状〆或形
体と上記圧延加工したシートを表面の形状が円形状に打
ち抜いた円板とを接合後，ｍｇＬてバイブ状成形体と円
板とを一体化する超電導体円筒の製造法に関する。

本発明にかいて用いられる超電導体材料用原料粉は特に
制限はないが，イットリウム，ホルミウム，エルビウム
等の稀土類酸化物とバリウム化合物かよび銅化合物を稀
士類元素：バリウム：銅が１：２：３となるような比率
で混合したもの又はこれらを成分とした組成物を用いる
ことが好ましい。なお混合および焼成については特に制
限はなく従来公知の方法で行なうものとする。筐た粉砕
方法についても制限はないが．例えばアルミナ，シルコ
ニア，炭化珪素，タングステンカーバイト，めのう等で
作られた乳鉢，ボールミルなどを用いて粉砕することが
好１しい。

粉砕物を分散する溶液は，バラフィン，ポリイソブチル
メタクリレート．ポリビニルビロリドリン，ポリビニル
ブチラール等の有機質のバインダーをアルコール類，ケ
トン，芳香族系又は脂肪族系の炭化水素等の溶剤に溶解
した有機溶液でも良く特に制限はない。分散してスラリ
ーとする方法については特に制限はない。

スラリーをシート状にする方法についても特に制限はな
く．例えばドクターブレード法でテープキャスティング
してシート状にすることが好ましい。得られたシートを
圧延加工する方法についても制限はないが，圧延ロール
で圧延すれば，長尺化に対応するので好ましい。

シートを芯金の周シに巻き付け，加圧して一体化する方
法についても制限はないが，シートを加熱することによ
シ一体化が促進され易いので，シートを芯金の周υに巻
き付けた後湯中で加圧するか又は予め加熱しておしたシ
ートを芯金の周りに巻き付け，その後加圧して一体化す
ることが好璽しい。

パイプの端部に接合する円板は．所定の厚みを有するも
のであれば１枚でもよいが．もし所定の厚みに達しない
ような場合は．複数枚積層した後金型などで加圧し，一
体化して所定の厚さにして用いられる。なシ複数枚積層
．加圧して一体化して所定の厚さにしても．得られる円
板はパイプ状成形体との密度が類似しているため焼成収
縮に差がな〈不具合は生じ危い。

ｔた外径が相違する２種類の円板を積眉．加圧し，外径
の大きい方の円板をノくイブ状成形体の外径に合致させ
．そして外径の小さい方の円板を／くイプ状成形体の内
側に挿入するようにすれば．ノ＜イブ状成形体と円板と
の接合が容易であるので好ましい。

パイプ状成形体と円板との接合は，例えば超電導体材料
用粉末をシ一ト或形するときに用いた有機質のバインダ
ー溶液を加えてペースト状に加工し，このペーストを用
いて接合することが好ましい。

（実施例） 以下本発明の実施例を説明する。

実施例１ イツ｝　ＩＪウム，バリウム及び銅の比率が原子比で１
：２：３となるように純度９　９．　９　％以上の酸化
イットリウム（信越化学工業製）　１　１　１９　１　
９，炭酸バリウム（和光純薬製．試薬特級）３９４６８
９及び濠化鋼２　３　８．　６　４　９を秤量し，超電
導体材料用原料粉とした。

次に上記の超電導体材料用原料粉をジルコニア製ポット
内にジルコニアボール及びメタノールと共に充填し，毎
分６０回転の条件で１０時間湿式混合，粉砕した。乾燥
後粉砕物をアルミナ焼板にのせ大気中で９５０℃壇で５
０℃／時間の速度で昇温し，９５０℃で１０時間焼成後
５０℃／時間の速度で冷却し，ついでアルミナ乳鉢で粉
砕した後．粉砕物をジルコニア製ポット内にジルコニア
ボールと共に充填して再粉砕して平均粒径が４．８μｍ
の超電導体用粉末を得た。

誼超電導体用粉末ｉｏｏｇにポリビニルブチラール樹脂
（和光純薬製．試薬）６ｇ，フタル酸エステル（和光純
薬製．試薬）３９及びブタノール（和光純薬製，試薬一
級）４５ｇを加え良く混合して分散した後，脱気，脱溶
媒を行ない粘度を２０℃ｆｌ００００ｅｐにｖ！４ｕし
ｆｃ．　７　５　１）一を得た。この後このスラリーを
厚さが１００μｍのポリエステル＃ｉ！フイルム（東レ
製，商標名ルミラー）上に供給し，ドクターブレード法
でテープキャステイングし，これを乾燥して厚さ０．６
ｍのシート（４）を得た。

次にシートを双ロール間にはさみ，ｌｉｌｃｍ当勺１０
３Ｎの力で圧延を繰シ返し，厚さ０．２＋＋ｍのシート
（Ｂ）とした。ついでこれを直径が２０ｍの芯金に１０
回巻き付けた後，内径が２５閣，厚みが２ｍｍのゴムパ
イプに入れ，さらにゴムノくイブの両端をホームバンド
で止めた後．８０℃の湯中で５０ＭＰａの圧力を加えて
一体化してノくイプ状成形体を得た。ついで該ノくイプ
状成形体をゴムノくイプ力・ら取勺出し，さらに芯金を
抜いた。一方上記で得たシー｝　（Ｂ）を表面の形状が
円形状に打ち抜いて直径が２４ＩＩＩｌ及び２０口の円
板を得た。

この後上記で得た同寸法の円板を５枚ずつ積層し，つい
で異なる寸法の円板を２種重ね合わせ，さらに８０℃に
加熱した金型で２５ＭＰａの圧力を加えて一体化し，段
差のある円板を得た。

次に第１図に示すように段差のある円板１とノくイブ状
成形体２とを接合する部分に上記で得た超電導体用粉末
を含むスラリーを亀布した後，円板１の直径が２０ａ＋
ａの部分をパイプ状成形体２の内側に嵌合し，ついで乾
燥して一体化した。

さらに一体化したものをジルコニア製の焼板にのせ酸素
雰囲気中で９５０℃！で１０℃／時間の速度で昇温し，
９５０℃で５時間焼成後５０℃／時関の速度で冷却して
超電導体円筒を得た。

腋超電導体円筒の臨界電流密度を四端子法で測定したと
ころ，７７Ｋにおいて（液体窒素中）１．　２　５　Ｘ
　１　０’Ａ／ｍ”であった。筐た肉淳は１．　Ｂ　：
ｊ．０．１ｍで均一であった。

比較例１ 実施例１で得たスラリーを乾燥し，ついでこの乾燥物１
００ｇにバインダー溶液（中京油脂製，商品名８Ｅ６０
４）２０９をエタノール２０９と共に添加して混合し，
さらに９０℃で乾燥，粉砕して超電導体用粉末を得た。

訳超電導体用粉末を中心に芯金を配設したゴムパイプ（
実施例１で用いたものと同じもの）中に充填し，さらに
ゴムパイプの両端をホースノくンドで止めた後．水中で
５　０　ＭＰａの圧力を加えて一体化してバづプ状成形
体を得，以下実施例１と同様の工程を経て超電導体円筒
を得た。

以下実施例１と同様の方法で臨界電流密度を測定した。

その結果７７Ｋにおいて１。Ｉ　Ｘ　１　０’Ａ／ｍ２
であった。また肉厚のバラツキは１．　８　”３ｍｍで
あった。

（発明の効果） 本発明によって製造される超電導体円筒は臨界電流密度
が改善され．筐た肉厚も一定であるなど工業的に極めて
好適な超電導体円筒である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例になる超電導体円筒の断面図で
ある。 符号の説明 １・・・円板　　　　　　　２・・・バイブ状成形体第 １再板 第工頁の続き ＠発明者 住 谷 圭二 茨城県日立市東町４丁目１３番１号 茨城研究所内 日立化成工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、超電導体材料用原料粉を焼成して粉砕した後、溶液
   に分散してスラリーとし、該スラリーをシート状とした
   後圧延加工し、ついで圧延加工したシートを芯金の周り
   に巻き付け、加圧して一体化した後芯金を取り除いて形
   成されたパイプ状成形体と上記圧廷加工したシートを表
   面の形状が円形状に打ち抜いた円板とを接合後、焼成し
   てパイプ状成形体と円板とを一体化することを特徴とす
   る超電導体円筒の製造法。