JPH03222214A - Manufacture of ceramic base superconductive wire-rod - Google Patents

Manufacture of ceramic base superconductive wire-rod

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JPH03222214A
JPH03222214A JP2017021A JP1702190A JPH03222214A JP H03222214 A JPH03222214 A JP H03222214A JP 2017021 A JP2017021 A JP 2017021A JP 1702190 A JP1702190 A JP 1702190A JP H03222214 A JPH03222214 A JP H03222214A
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JP
Japan
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ceramic
ceramic material
metal sheath
superconducting wire
manufacturing
Prior art date
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Application number
JP2017021A
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Japanese (ja)
Inventor
Hisao Nonoyama
野々山 久夫
Kazuhiko Hayashi
和彦 林
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a ceramic base superconductive wire-rod of high critical current density and of excellent crystal-orienting property by applying plural alternate repetitions of a diameter-reducing process and a unidirectional solidifying process to a ceramic material coated with a metal sheath and then heat- treating the material. CONSTITUTION:A superconductive wire-rod 1 obtained by coating a ceramic material having its superconductivity or its precursory ceramic material with a metal sheath is moved while being taken out from a feed reel 2 and wound round a take-up reel 3. An infrared ray-converging heating-furnace 5 is arranged in the middle of this moving route. After plural alternate repetitions of a diameter-reducing process and a unidirectional solidifying process are then applied to the wire-rod, heat treatment is given to the wire-rod. Processing at this time is carried out preferably at a temperature of not less than 800 degrees centigrade and of less than the melting point of the ceramic material. Thus, a superconductive wire-rod can be obtained with its further excellent crystal-orienting property and its high critical current density.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、セラミック系超電導材料を用いたセラミッ
ク系超電導線材の製造方法に関するもので、たとえば、
超電導マグネット、超電導ケーブルなどに用いることが
できるセラミック系超電導線材の製造方法に関するもの
である。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic superconducting wire using a ceramic superconducting material.
The present invention relates to a method of manufacturing a ceramic superconducting wire that can be used for superconducting magnets, superconducting cables, etc.

[従来の技術] セラミック系超電導材料を線材の形態をなすようにする
ため、長尺化が可能な別の材料を用意し、これと超電導
材料とを複合化することが行なわれている。このような
複合化の典型例としては、金属シース、たとえば金属パ
イプに、超電導特性を有する、または熱処理によって超
電導特性を有するようになるセラミック材料を充填する
方法がある。
[Prior Art] In order to form a ceramic superconducting material into a wire rod, another material that can be made into a long length is prepared and this and the superconducting material are combined into a composite. A typical example of such compositing is the filling of a metal sheath, for example a metal pipe, with a ceramic material that has superconducting properties or becomes, upon heat treatment, superconducting properties.

このような方法においては、しばしば焼結法が採用され
る。すなわち、セラミック焼結粉を金属パイプに充填し
、縮径加工およびその後の熱処理を施して、所望のセラ
ミック系超電導線材が製造される。
In such methods, a sintering method is often employed. That is, a desired ceramic superconducting wire is manufactured by filling a metal pipe with ceramic sintered powder, performing diameter reduction processing and subsequent heat treatment.

また、上述した焼結法に代えて溶融法を採用したものも
提案されている(ISS’89学会、 Michiya
Okada et al、)。この溶融法では、セラミ
ック材料粉末をたとえば金バイブに詰め、縮径加工を施
したものに対して、赤外線集中加熱を適用して、加熱帯
を線材に沿って通過させることにより、セラミック材料
の溶融および凝固が行なわれる。ここでは、セラミック
材料に対して、1回の溶融および1回の凝固しか適用さ
れない。
In addition, a method using a melting method instead of the sintering method described above has been proposed (ISS '89 Society, Michiya
Okada et al.). In this melting method, ceramic material powder is packed in a gold vibrator, which has been subjected to diameter reduction processing, and then concentrated infrared heating is applied to pass a heating zone along a wire to melt the ceramic material. and coagulation. Here, only one melting and one solidification process is applied to the ceramic material.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上述した焼結法および溶融法のいずれで
あっても、セラミック材料粉末を金属パイプに充填した
状態で縮径加工を行なっているので、線材の内部にボイ
ドが残り、得られた超電導線材における超電導材料部分
の緻密性に欠けるという問題があった。このことが原因
となって、得られた超電導線材の臨界電流密度は、それ
ほど高いものではなかった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in both the sintering method and the melting method described above, the diameter reduction process is performed with the metal pipe filled with ceramic material powder, so that the inside of the wire is There was a problem in that voids remained and the superconducting material portion of the obtained superconducting wire lacked density. Because of this, the critical current density of the obtained superconducting wire was not so high.

また、溶融法においては、縮径加工後に、セラミック材
料が、その融点以上に加熱され、それによって溶融およ
び凝固される。しかしながら、このような工程を経たと
き、上述のボイドはさらに大きくなり、したがって、高
い臨界電流密度は望めない。また、金属パイプが有する
高熱伝導のため、集中加熱による高温度勾配が生かされ
ず、得られた超電導線材の超電導材料部分において、優
れた結晶配向性を得ることができない。
In addition, in the melting method, after the diameter reduction process, the ceramic material is heated above its melting point, thereby melting and solidifying. However, when such a process is carried out, the above-mentioned voids become even larger, and therefore a high critical current density cannot be expected. Further, due to the high thermal conductivity of the metal pipe, the high temperature gradient caused by concentrated heating is not utilized, and excellent crystal orientation cannot be obtained in the superconducting material portion of the obtained superconducting wire.

それゆえに、この発明の目的は、上述のような問題を解
消し得る、セラミック系超電導線材の製造方法を提供し
ようとすることである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a ceramic superconducting wire that can solve the above-mentioned problems.

[課題を解決するための手段] この発明は、セラミック系超電導材料を用いた超電導線
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、 超電導特性を有する、またはその前駆体セラミック材料
を準備するステップと、 前記セラミック材料を金属シースにて被覆するステップ
と、 前記金属シースにて被覆された前記セラミック材料に対
して、縮径加工と一方向凝固とを交互に複数回繰返すス
テップと、 次いで、前記金属シースにて被覆されたセラミック材料
を熱処理するステップと、 を備えることが特徴である。
[Means for Solving the Problem] The present invention is directed to a method for manufacturing a superconducting wire using a ceramic superconducting material, and in order to solve the above-mentioned technical problem, a step of preparing a precursor ceramic material; a step of covering the ceramic material with a metal sheath; and a plurality of alternating diameter reduction processes and unidirectional solidification of the ceramic material covered with the metal sheath. It is characterized by comprising the steps of: repeating the process several times; and then heat-treating the ceramic material coated with the metal sheath.

上述した一方向凝固の過程において、加熱帯を通過する
線材は水平方向であることが好ましい。
In the above-described unidirectional solidification process, it is preferable that the wire passing through the heating zone be horizontal.

また、金属シースにて被覆されるセラミック材料は、予
め、一方向凝固法によって作製されたバルクの状態とさ
れていることが好ましい。
Further, it is preferable that the ceramic material covered with the metal sheath is in a bulk state previously produced by a unidirectional solidification method.

また、一方向凝固の過程における加熱部の温度Tは、 A≦TUB (但し、Aはセラミック材料の融解温度、Bは金属シー
スの融解温度) に選ばれることが好ましい。
Further, the temperature T of the heating part during the unidirectional solidification process is preferably selected as follows: A≦TUB (where A is the melting temperature of the ceramic material and B is the melting temperature of the metal sheath).

また、好ましくは、一方向凝固の過程における加熱帯の
端部の温度勾配が10Kdeg/Cm以上、かつ、加熱
帯の通過速度が1mm/h以上とされる。このような温
度勾配を得るため、一方向凝固の過程における加熱帯の
通過終了場所付近において線材を積極的に冷却してもよ
い。冷却のため、たとえば、窒素または空気のようなガ
スを吹き付ける方法、または液体窒素のような液体に含
浸させる方法が採用されることができる。
Preferably, the temperature gradient at the end of the heating zone during the unidirectional solidification process is 10 Kdeg/Cm or more, and the passing speed of the heating zone is 1 mm/h or more. In order to obtain such a temperature gradient, the wire may be actively cooled near the end of passing through the heating zone during the unidirectional solidification process. For cooling, for example, a method of blowing a gas such as nitrogen or air, or a method of impregnating with a liquid such as liquid nitrogen can be adopted.

また、金属シースは、金もしくは金合金または銀もしく
は銀合金から構成されることが好ましい。
Further, the metal sheath is preferably composed of gold or a gold alloy, or silver or a silver alloy.

さらに、金合金を用いる場合、これは、Au−5〜40
重量%Pd合金であることが望ましい。銀合金を用いる
場合、これは、Ag−3〜30重量%Pd合金であるこ
とが望ましい。
Furthermore, when using a gold alloy, this may be Au-5~40
Preferably, it is a weight percent Pd alloy. If a silver alloy is used, it is preferably an Ag-3 to 30% by weight Pd alloy.

[発明の作用および効果コ この発明では、超電導特性を与え得るセラミック材料を
、金属シースにて被覆し、縮径加工を行なうことにより
、セラミック系超電導材料と金属シースとの複合化が達
成される。さらに、集中加熱による一方向凝固の工程に
おいて、金属シース内のセラミック材料の結晶配向性を
良くすることができる。このとき、集中加熱部の温度が
、セラミック材料の融解温度未満であると、一方向凝固
が達成されず、他方、金属シースの融解温度以上である
と、セラミック材料と金属シースを構成する材料とが混
合または反応し、金属シースの機能が果たせなくなるば
かりでなく、セラミック材料の結晶の配向性が大きく崩
れる。
[Operations and Effects of the Invention] In this invention, a ceramic material capable of imparting superconducting properties is covered with a metal sheath, and the diameter of the ceramic material is reduced, thereby achieving a composite of the ceramic superconducting material and the metal sheath. . Furthermore, in the unidirectional solidification process using concentrated heating, the crystal orientation of the ceramic material within the metal sheath can be improved. At this time, if the temperature of the concentrated heating part is lower than the melting temperature of the ceramic material, unidirectional solidification will not be achieved, while if it is higher than the melting temperature of the metal sheath, the ceramic material and the materials constituting the metal sheath will not be able to solidify. Not only will the metal sheath be unable to perform its function, but the crystal orientation of the ceramic material will be greatly disrupted.

上述した一方向凝固の過程において、集中加熱帯の通過
終了場所付近に、たとえば、液体窒素、77に近くの窒
素ガス、または大気を噴射し、線材を冷却すると、加熱
帯の端部の温度勾配がさらに大きくなり、セラミック材
料の結晶配向性が一層優れたものとなる。
In the above-mentioned unidirectional solidification process, when the wire is cooled by injecting, for example, liquid nitrogen, nitrogen gas near 77, or atmospheric air near the end of passage of the concentrated heating zone, the temperature gradient at the end of the heating zone is reduced. becomes even larger, and the crystal orientation of the ceramic material becomes even more excellent.

ところが、上述のように、ただ1回の一方向凝固を行な
うだけでは、金属シース内に空隙が多く存在し、また、
そのために、部分的に見ると結晶の配向性は良いが、全
体的に見ると、結晶の配向性がかなり悪いことが確認さ
れている。したがって、再び縮径加工を行ない、それに
よって空隙をなくすようにし、次いで、少なくとも2回
目の一方向凝固処理が行なわれる。このように、縮径加
工および一方向凝固とを交互に少なくとも2回繰返すこ
とによって、セラミック材料部分がより緻密になり、高
い結晶配向性を得ることができる。
However, as mentioned above, if unidirectional solidification is performed only once, many voids will exist within the metal sheath, and
For this reason, it has been confirmed that although the crystal orientation is good when viewed partially, the crystal orientation is quite poor when viewed as a whole. Therefore, a diameter reduction process is performed again to eliminate the voids, and then at least a second unidirectional solidification process is performed. In this way, by alternately repeating diameter reduction processing and unidirectional solidification at least twice, the ceramic material portion becomes more dense and high crystal orientation can be obtained.

この繰返し回数は、多いほど良いが、金属シース内での
セラミック材料の充填率が100%に達すると、次の溶
融時において、金属シースに膨らみを生じるので、この
繰返し回数には好ましい上限がある。実用的には、3回
の繰返しが望ましく、また、それで十分である。
The higher the number of repetitions, the better; however, when the filling rate of the ceramic material in the metal sheath reaches 100%, the metal sheath will bulge during the next melting process, so there is a preferable upper limit to the number of repetitions. . In practice, three repetitions are desirable and sufficient.

また、一方向凝固の過程において、加熱帯を通過する線
材は、水平方向に向けられことが好ましい。もし、線材
を垂直方向に向けると、セラミック材料部分に生じた空
隙に溶融液が落ち込み、結晶配向性が崩れることがある
からである。
Moreover, in the process of unidirectional solidification, it is preferable that the wire passing through the heating zone be oriented in a horizontal direction. This is because if the wire is oriented vertically, the molten liquid may fall into the voids created in the ceramic material portion, causing the crystal orientation to collapse.

また、一方向凝固の過程において、加熱帯の通過速度は
、遅い方が好ましいが、1mm/h未満であると、生産
性が低く、工業的には適当でない。
Further, in the process of unidirectional solidification, the passing speed of the heating zone is preferably slow, but if it is less than 1 mm/h, the productivity is low and it is not suitable for industrial use.

また、金属シースにて被覆されるセラミック材料は、予
め溶融および凝固させたもの、特に一方向凝固法によっ
て作製されたバルクの状態であれば、最初から高充填率
が得られ、縮径加工および一方向凝固の繰返し回数を少
なくすることができるばかりでなく、バルクが本来有す
る高い配向性が金属シース内でもそのまま生かされるの
で、より一層結晶配同性に優れた、臨界電流密度の高い
超電導線材を得ることができる。
In addition, if the ceramic material to be covered with the metal sheath is previously melted and solidified, especially in the bulk state produced by the unidirectional solidification method, a high filling rate can be obtained from the beginning, and diameter reduction processing and Not only can the number of unidirectional solidification cycles be reduced, but the inherent high orientation of the bulk can be utilized as is within the metal sheath, making it possible to create superconducting wires with even better crystal orientation and higher critical current density. Obtainable.

上述したように、縮径加工および一方向凝固を複数回繰
返した後に、熱処理が実施される。このときの温度は、
800℃以上かつセラミック材料の融点未満で行なわれ
るのが望ましい。なお、熱処理の雰囲気や冷却速度は、
用いられるセラミッり材料によって異なる。
As described above, heat treatment is performed after diameter reduction processing and unidirectional solidification are repeated multiple times. The temperature at this time is
Preferably, the temperature is 800° C. or higher and lower than the melting point of the ceramic material. The heat treatment atmosphere and cooling rate are
It varies depending on the ceramic material used.

金属シースを構成する材料として、金もしくは金合金ま
たは銀もしくは銀合金を用いると、セラミック材料と反
応しに<<、特に、Y−Ba−Cu−0系材料をセラミ
ック材料として用いる場合には、最終熱処理時に酸素が
透過しやすいという利点がある。さらに、線材となった
後、金もしくは金合金または銀もしくは銀合金からなる
金属シースは、電気抵抗が低く、熱伝導に優れることか
ら、安定化材としての役割も果たし得る。なお、縮径加
工の際の強度の向上、熱処理の際の耐熱性の向上のため
、合金を用いる場合には、金または銀を合金化するため
の金属として、金または銀と全率固溶し、融点を上昇さ
せる効果のあるパラジウムを用いるのが好ましい。この
場合、特にAu−5〜40重量%Pd合金またはAg−
3〜30重量%Pd合金が優れている。なぜなら、パラ
ジウムの添加が、金合金の場合、5重量%未満、銀合金
の場合、3重量%未満では、強度と融点の上昇率が少な
く、他方、金合金の場合、40重量%を越える場合、銀
合金の場合、30重量%を越える場合には、パラジウム
とセラミック材料との反応が起こりやすくなるためであ
る。
If gold or gold alloy or silver or silver alloy is used as the material constituting the metal sheath, it will react with the ceramic material. In particular, if a Y-Ba-Cu-0 based material is used as the ceramic material, It has the advantage that oxygen can easily permeate during the final heat treatment. Further, after being made into a wire, the metal sheath made of gold or gold alloy, silver or silver alloy has low electrical resistance and excellent heat conduction, and therefore can also serve as a stabilizing material. In addition, in order to improve the strength during diameter reduction processing and the heat resistance during heat treatment, when using an alloy, it is necessary to use a complete solid solution with gold or silver as the metal for alloying gold or silver. However, it is preferable to use palladium, which has the effect of raising the melting point. In this case, in particular Au-5 to 40% by weight Pd alloy or Ag-
3-30% by weight Pd alloys are superior. This is because if the addition of palladium is less than 5% by weight in the case of gold alloys and less than 3% by weight in the case of silver alloys, the rate of increase in strength and melting point will be small; on the other hand, if the addition of palladium exceeds 40% by weight in the case of gold alloys In the case of a silver alloy, if the content exceeds 30% by weight, a reaction between palladium and the ceramic material tends to occur.

このように、この発明によれば、金属シース内でのセラ
ミック系超電導材料が、はぼ100%の充填率をもって
充填され、かつ高い結晶配向性が与えられた、セラミッ
ク系超電導線材を製造することができる。したがって、
このような超電導線材は、高い臨界電流密度を与えるこ
とができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to manufacture a ceramic superconducting wire in which the metal sheath is filled with ceramic superconducting material at a filling rate of almost 100% and is given high crystal orientation. I can do it. therefore,
Such a superconducting wire can provide a high critical current density.

したがって、このようにして得られた超電導線材は、超
電導マグネットや超電導ケーブル等に利用すると、効果
的である。
Therefore, the superconducting wire obtained in this way is effective when used in superconducting magnets, superconducting cables, and the like.

[実施例] 第1図は、この発明によるセラミック系超電導線材の製
造方法に含まれる一方向凝固を実施している状態を示す
正面図であり、併せて、得ようとする超電導線材の長手
方向に与えられる温度分布を示している。
[Example] Fig. 1 is a front view showing a state in which unidirectional solidification included in the method for manufacturing a ceramic superconducting wire according to the present invention is performed, and also shows a state in which unidirectional solidification is performed in the longitudinal direction of the superconducting wire to be obtained. shows the temperature distribution given by

超電導特性を有する、またはその前駆体セラミック材料
を金属シースにて被覆することによって得られた超電導
線材1は、供給リール2から引出されかつ巻取り−ル3
に巻取られながら、矢印4方向に移動される。この移動
の経路の途中に、赤外線集中加熱炉5が配置される。
A superconducting wire 1 obtained by coating a ceramic material having superconducting properties or its precursor with a metal sheath is drawn out from a supply reel 2 and taken up by a winding reel 3.
It is moved in the four directions of arrows while being wound up. An infrared concentrated heating furnace 5 is placed in the middle of this movement route.

なお、超電導線材1は、そこに含まれるセラミック材料
が未だ超電導特性を有していない場合もあるが、説明の
便宜上、このような場合も含めて、「超電導線材」と言
うことにする。
Note that the superconducting wire 1 may include ceramic materials that do not yet have superconducting properties, but for convenience of explanation, the term "superconducting wire" will be used to include such cases.

赤外線集中加熱炉5は、光?yi、6および反射鏡7を
備え、これによって、超電導線材1の特定の部分を集中
加熱し、加熱帯8を形成する。第1図かられかるように
、加熱帯8を通過する超電導線材1は、水平方向に向け
られている。
Is the infrared central heating furnace 5 light? yi, 6 and a reflecting mirror 7, thereby centrally heating a specific portion of the superconducting wire 1 to form a heating zone 8. As can be seen from FIG. 1, the superconducting wire 1 passing through the heating zone 8 is oriented in the horizontal direction.

加熱帯8の通過終了場所付近には、超電導線材1を冷却
するため、冷却ガス9を導入しかつこれを超電導線材1
の進行方向に向かって吹き付けるための導管10が配置
される。
In order to cool the superconducting wire 1, a cooling gas 9 is introduced near the end of the passage of the heating zone 8, and this is used to cool the superconducting wire 1.
A conduit 10 is arranged for spraying in the direction of travel of the vehicle.

超電導線材1が加熱炉5を通過するとき、第1図の下方
に示すような温度分布がその長手方向に与えられる。す
なわち、加熱帯8を通過するときには、最高の温度たと
えば970℃にまで達するが、その直後、冷却ガス9が
吹き付けられることによって、急激に冷却される。
When the superconducting wire 1 passes through the heating furnace 5, a temperature distribution as shown in the lower part of FIG. 1 is given to the superconducting wire 1 in its longitudinal direction. That is, when passing through the heating zone 8, the temperature reaches the highest temperature, for example, 970° C., but immediately after that, the cooling gas 9 is blown onto the material and the material is rapidly cooled down.

次に、この発明を完成させるにあたり、実施したいくつ
かの実験例を紹介する。
Next, we will introduce some experimental examples carried out in completing this invention.

実験例1 フローティングゾーンメルト法によって作製した、直径
5mmのBi2 Sr2 Ca、Cu20Xの組成を有
する、長手方向がC軸に垂直に配向したバルク材料を、
内径4.5mm、外径7mmのAu−10重量%Pd合
金バイブに装入し、スェージングと伸線加工と圧延加工
により、幅5mm。
Experimental Example 1 A bulk material having a diameter of 5 mm and having a composition of Bi2 Sr2 Ca, Cu20X and whose longitudinal direction was oriented perpendicular to the C axis was prepared by the floating zone melt method.
It was charged into an Au-10 wt% Pd alloy vibrator with an inner diameter of 4.5 mm and an outer diameter of 7 mm, and was swaged, wire drawn, and rolled to a width of 5 mm.

厚さ0.2mmのテープ状の線材とした。It was made into a tape-shaped wire rod with a thickness of 0.2 mm.

この線材に対して、第1図に示すような赤外線集中加熱
を適用した。すなわち、この線材の一部を、赤外線集中
加熱によって、上述の金合金バイブの融点以下、バルク
材料の融点以上に加熱し、3 m m / hの速度で
線材を水平方向に移動して、バルク材料の一方向凝固を
行なった。このとき、バルク材料の凝固場所から加熱帯
と逆方向に5mmの距離の位置において、線材の進行方
向に向かって、約100にの窒素ガスを吹付けた。この
ようにして、縮径加工、より特定的には圧延加工と一方
向凝固との繰返し回数が「1回」の試料を得た。以後、
圧延加工と一方向凝固とを交互に繰返し、その繰返し回
数が「2回」ないし「4回」の試料をそれぞれ得た。こ
れら試料のそれぞれについて、最終的に、840℃で2
4時間の熱処理を行ない、目的とする超電導線材を得た
Infrared concentrated heating as shown in FIG. 1 was applied to this wire. That is, a part of this wire is heated by concentrated infrared heating to a temperature below the melting point of the above-mentioned gold alloy vibrator and above the melting point of the bulk material, and the wire is moved horizontally at a speed of 3 mm/h to form a bulk material. Unidirectional solidification of the material was performed. At this time, about 100 ml of nitrogen gas was blown in the direction of movement of the wire at a distance of 5 mm from the solidification location of the bulk material in the opposite direction to the heating zone. In this way, a sample was obtained in which the diameter reduction process, more specifically, the rolling process and the unidirectional solidification were repeated "one time". From then on,
The rolling process and the unidirectional solidification were alternately repeated, and samples were obtained in which the number of repetitions was "2" to "4". For each of these samples, a final
Heat treatment was performed for 4 hours to obtain the desired superconducting wire.

このようにして得られた超電導線材のそれぞれについて
、断面寸法および液体窒素温度における零磁場での臨界
電流密度を測定したところ、以下の第1表に示すような
結果が得られた。
For each of the superconducting wires thus obtained, the cross-sectional dimensions and critical current density in a zero magnetic field at liquid nitrogen temperature were measured, and the results shown in Table 1 below were obtained.

第1表 実験例2 一方向凝固の過程において、3 m m / hの速度
で線材を垂直方向に移動させたことを除いて、実験例1
と同様の実験を行なった。
Table 1 Experimental Example 2 Experimental Example 1 except that during the unidirectional solidification process, the wire was moved vertically at a speed of 3 m m / h.
A similar experiment was conducted.

この実験において得られた線材の液体窒素温度における
零磁場での臨界電流密度は、以下の第2表のとおりであ
った。なお、各試料の断面寸法は、実験例1における断
面寸法と同じである。
The critical current densities of the wires obtained in this experiment in a zero magnetic field at liquid nitrogen temperature are as shown in Table 2 below. Note that the cross-sectional dimensions of each sample are the same as those in Experimental Example 1.

第2表 実験例3 実験例1と同様の実験を、一方向凝固時における線材の
加熱帯端部の温度勾配を変えて行なった。
Table 2 Experimental Example 3 An experiment similar to Experimental Example 1 was conducted by changing the temperature gradient at the end of the heating zone of the wire during unidirectional solidification.

なお、温度分布は、赤外線放射温度計にて測定した。Note that the temperature distribution was measured using an infrared radiation thermometer.

各々3回の縮径加工と一方向凝固とを繰返した後に熱処
理して得られた試料の、液体窒素温度における零磁場で
の臨界電流密度は、以下の第3表に示される。
The critical current densities in zero magnetic field at liquid nitrogen temperature of samples obtained by heat treatment after repeating diameter reduction and unidirectional solidification three times are shown in Table 3 below.

第3表 なお、温度勾配r8に/cmJ 〜r500に/cmJ
については、積極的な冷却を行なっていない。この場合
において、温度勾配r500に/cm」は、使用した加
熱炉で達成される温度勾配の上限である。温度勾配r1
000に/cmJについては、窒素ガスで冷却を行なっ
たものである。
Table 3: Temperature gradient r8/cmJ ~ r500/cmJ
, no active cooling is performed. In this case, the temperature gradient r500/cm'' is the upper limit of the temperature gradient achieved in the heating furnace used. temperature gradient r1
000/cmJ, cooling was performed with nitrogen gas.

実験例4 実験例1と同様の実験を、用いた金属パイプを構成する
材料を変えることによって行なった。すなわち、Au−
Pd合金におけるPdの重量パーセントを変えたもの、
およびAg−Pd合金におけるPdの重量パーセントを
変えたものをそれぞれ金属パイプとして用い、一方向凝
固において生じる挙動を調査した。その結果が、以下の
第4表に示されている。
Experimental Example 4 An experiment similar to Experimental Example 1 was conducted by changing the material constituting the metal pipe used. That is, Au-
Pd alloys with different weight percentages of Pd;
and Ag-Pd alloys with different weight percentages of Pd were used as metal pipes to investigate the behavior that occurs during unidirectional solidification. The results are shown in Table 4 below.

第4表 Pdvt%Table 4 Pdvt%

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、この発明に係るセラミック系超電導線材の製
造方法に含まれる一方向凝固の過程を示す正面図であり
、併せて、超電導線材1の長手方向に与えられる温度分
布が示されている。 図において、1は超電導線材、5は赤外線集中加熱炉、
8は加熱帯、9は冷却ガスである。
FIG. 1 is a front view showing the unidirectional solidification process included in the method for manufacturing a ceramic superconducting wire according to the present invention, and also shows the temperature distribution given in the longitudinal direction of the superconducting wire 1. . In the figure, 1 is a superconducting wire, 5 is an infrared concentrated heating furnace,
8 is a heating zone, and 9 is a cooling gas.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] (1) セラミック系超電導材料を用いた超電導線材の
製造方法であって、 超電導特性を有する、またはその前駆体セラミック材料
を準備するステップと、 前記セラミック材料を金属シースにて被覆するステップ
と、 前記金属シースにて被覆された前記セラミック材料に対
して、縮径加工と一方向凝固とを交互に複数回繰返すス
テップと、 次いで、前記金属シースにて被覆されたセラミック材料
を熱処理するステップと、 を備える、セラミック系超電導線材の製造方法。
(1) A method for producing a superconducting wire using a ceramic superconducting material, comprising: preparing a ceramic material having superconducting properties or a precursor thereof; covering the ceramic material with a metal sheath; Alternately repeating diameter reduction processing and unidirectional solidification multiple times on the ceramic material covered with a metal sheath, and then heat-treating the ceramic material covered with the metal sheath. A method for manufacturing a ceramic superconducting wire.
(2) 前記一方向凝固の過程において、加熱帯を通過
する線材が水平方向である、請求項1に記載のセラミッ
ク系超電導線材の製造方法。
(2) The method for manufacturing a ceramic superconducting wire according to claim 1, wherein in the unidirectional solidification process, the wire passes through the heating zone in a horizontal direction.
(3) 前記セラミック材料を準備するステップにおい
て、前記セラミック材料は、一方向凝固法によって作製
されたバルクとされる、請求項1または2に記載のセラ
ミック系超電導線材の製造方法。
(3) The method for manufacturing a ceramic superconducting wire according to claim 1 or 2, wherein in the step of preparing the ceramic material, the ceramic material is a bulk produced by a unidirectional solidification method.
(4) 前記一方向凝固の過程における加熱部の温度T
は、 A≦T<B (但し、Aはセラミック材料の融解温度、Bは金属シー
スの融解温度) に選ばれる、請求項1ないし3のいずれかに記載のセラ
ミック系超電導線材の製造方法。
(4) Temperature T of the heating section during the unidirectional solidification process
The method for manufacturing a ceramic superconducting wire according to any one of claims 1 to 3, wherein A≦T<B (where A is the melting temperature of the ceramic material and B is the melting temperature of the metal sheath).
(5) 前記一方向凝固の過程における加熱帯の端部の
温度勾配が10Kdeg/cm以上、かつ、加熱帯の通
過速度が1mm/h以上である、請求項1ないし4のい
ずれかに記載のセラミック系超電導線材の製造方法。
(5) The temperature gradient at the end of the heating zone during the unidirectional solidification process is 10 Kdeg/cm or more, and the heating zone passing speed is 1 mm/h or more. A method for manufacturing ceramic superconducting wire.
(6) 前記一方向凝固の過程における加熱帯の通過終
了場所付近において線材を冷却するステップをさらに備
える、請求項1ないし5のいずれかに記載のセラミック
系超電導線材の製造方法。
(6) The method for manufacturing a ceramic superconducting wire according to any one of claims 1 to 5, further comprising the step of cooling the wire near a place where the heating zone ends in the unidirectional solidification process.
(7) 前記金属シースが、金もしくは金合金または銀
もしくは銀合金からなる、請求項1ないし6のいずれか
に記載のセラミック系超電導線材の製造方法。
(7) The method for manufacturing a ceramic superconducting wire according to any one of claims 1 to 6, wherein the metal sheath is made of gold or a gold alloy, or silver or a silver alloy.
(8) 前記金属シースが、金と5〜40重量%パラジ
ウムの合金からなる、請求項7に記載のセラミック系超
電導線材の製造方法。
(8) The method for manufacturing a ceramic superconducting wire according to claim 7, wherein the metal sheath is made of an alloy of gold and 5 to 40% by weight palladium.
(9) 前記金属シースが、銀と3〜30重量%パラジ
ウムの合金からなる、請求項7に記載のセラミック系超
電導線材の製造方法。
(9) The method for manufacturing a ceramic superconducting wire according to claim 7, wherein the metal sheath is made of an alloy of silver and 3 to 30% by weight palladium.
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