JPH04138625A - 酸化物超電導線の製造方法 - 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 本発明は、熱膨脹差を利用した伸長力の作用下に長尺の
超電導線を巻線形態で得るようにした酸化物超電導線の
製造方法に関する。

従来の技術及び課題 従来、酸化物超電導線の製造方法としては、銀チューブ
に酸化物超電導体の粉末を充填したのち冷間加工して線
やテープ等の線材形態とし、それを加熱処理したのちプ
レス処理し、その後、再度加熱処理して酸化物超電導体
の粉末を焼結させる方法が知られていた。前記のプレス
処理は、得られる酸化物超電導線の臨界電流密度の向上
に必要な工程である。

しかしながら、プレス処理による制約のため得られる酸
化物超電導線が通常３〜５ｃＩｌ単位に区分され、長尺
体の形成が困難な問題点があった。

本発明は、臨界電流密度に優れる長尺の酸化物超電導線
が得られる方法の開発を課題とする。

課題を解決するための手段 本発明は、貴金属からなる外周層の内部に酸化物超電導
体の粉末を有してなる線材を、それよりも熱膨脹率が大
きい耐熱性芯体に巻回し、その巻回体を加熱処理して線
材と耐熱性芯体との熱膨脹差に基づく線材に対する伸長
力の作用下に超電導練を形成することを特徴とする酸化
物超電導線の製造方法を提供するものである。

また本発明は、前記の巻回体の外周に、線材よりも熱膨
脹率が小さい耐熱性被覆体を設けて加熱処理し、線材に
対する伸長力と圧縮力の作用下に超電導線を形成するこ
とを特徴とする前記した酸化物超電導線の製造方法も提
供するものである。

作用 貴金属層の内部に酸化物超電導体の粉末を有する線材を
それよりも熱膨脹率が大きい耐熱性芯体に巻回し、その
巻回体を加熱することにより、それらの熱膨脹差に基づ
いて線材に伸長力を作用させることができる。またその
際、加熱温度を周期的に変化させてかかる伸長力の付加
を周期化することも可能である。さらに、その加熱温度
を焼結温度まで高めることにより、伸長力の作用下に酸
化物超電導体の粉末をバルク化させて超電導線とするこ
とができる。前記において線材に対する伸長力は、従来
のプレス処理と同様の作用を及ぼして、臨界電流密度の
向上をはかることができる。

加えて前記した巻回体の外周に、線材よりも熱膨脹率が
小さい耐熱性被覆体を設けて加熱処理することにより、
それらの熱膨脹差に基づいて線材に対し伸長力と共に圧
縮力を作用させることができ、より臨界電流密度の向上
をはかることができる。

発明の構成要素の例示 本発明においては、貴金属からなる外周層の内部に酸化
物超電導体の粉末を有してなる線材を、それよりも熱膨
脹率が大きい耐熱性芯体に巻回して巻回体を形成し、そ
れを加熱処理する。加熱処理に際しては、必要に応じ前
記巻回体の外周に、線材よりも熱膨脹率が小さい耐熱性
被覆体を設けてもよい。かかる巻回体等の形態を図１、
図２に例示した。１が耐熱性芯体、２が線材、３が耐熱
性被覆体であり、２１が酸化物超電導体の粉末、２２が
貴金属からなる外周層である。なお、図中の矢印は加熱
処理時における膨脹力（伸長力）、ないし圧縮力を示し
ている。

本発明において用いる線材は、貴金属からなる外周層の
内部に酸化物超電導体の粉末を有するものである。その
形成は適宜な方式で行ってよい。

例えば、貴金属チューブに酸化物超電導体の粉末を充填
する方式、その充填体をピンチロール等で圧延する方式
、あるいは前記の充填体をダイス孔等を介して伸線処理
する方式などがあげられる。

従って、線材の形態は丸線やリボン状など、任意である
。

線材の外周層は、適宜な形態への加工性や、形成される
酸化物超電導体おける酸素含有量等の点より貴金属で形
成される。その貴金属としては、銀、金、白金などがあ
げられる。一般には銀が用いられる。

酸化物超電導体の粉末としては適宜なものを用いてよい
。その例としては、ＹＢａ２Ｃｕ３０．やＹｌ−ゎＢａ
ゎＣｕｂｃの如きＹ系酸化物超電導体、Ｂ　ａ　１−＋
ｄ　Ｋ　ｄＢ　Ｉ　Ｏ３の如きＢａ系酸化物超電導体、
Ｎｄ２−ｅ　Ｃｅｅ　Ｃｕ１ｆの如きＮｄ系酸化物超電
導体、Ｂｉ２−ｔ　Ｐｂｙ　Ｓｒ　２　Ｃａ２ＣＬＩ３
０ｈやＢｉ２５ｒ２Ｃａｌ−ｔ　Ｃｔ＋、ＯＪの如きＢ
ｉ系酸化物超電導体、その化Ｌａ系酸化物超電導体、Ｔ
Ｉ系酸化物超電導体、Ｐｂ系酸化物超電導体など、また
前記のＹ等の成分を他の希土類元素で置換したもの、な
いしＢａ等の成分を他のアルカリ土類金属で置換したも
の、あるいは○成分をＦなどで置換したもの、さらには
それらのピンニングセンター含有系のものなどからなる
粉末のいずれも用いうる。粉末の粒径は、１００μｍ以
下、就中０．１〜ＩＯμｍが適当であるが、これに限定
されない。

前記したピンニングセンター含有系の酸化物超電導体は
、そのピンニングセンターによる磁束のピン止め効果に
より高い磁場下においても大きな臨界電流密度を示す利
点をもつ。かかる酸化物超電導体の形成は、溶融方式例
えば、酸化物超電導体を部分溶融させたのち方向凝固さ
せるＭＴＧ法（Ｍｅｌｔ−Ｔｅｘｔｕｒｅｄ−Ｇｒｏｉ
ｙｔｈ　）や、酸化物超電導組成の原料粉末を溶融させ
たのち急冷し、ついで半溶融温度に加熱して部分溶融さ
せたのち徐冷するＱＭＧ法（Ｑｕｅｎｃｈ−ａｎｄ−Ｍ
ｅｌｔ−Ｇｒｏｗｔｈ）　、あるいは酸化物超電導体形
成用の原料粉末を適当な組成で仮焼抜、加熱溶融させて
急冷し、形成された凝固物を粉砕後その粉末を成形体と
して半溶融温度で部分溶融させて徐冷するＭＰＭＧ法（
Ｍｅｌｔ−Ｐｏｗｄｅｒｉｎｇ−Ｍｅｌｔ−Ｇｒｏｗｔ
ｈ　）などにより行うことができる。

前記のＭＰＭＧ法においては酸化物超電導体の粉末とピ
ンニングセンターとなる非酸化物超電導体の粉末を混合
し、これを仮焼してなるものに加熱溶融以下の措置を施
す方式などによってもピンニングセンター含有の酸化物
超電導体を形成することができる。本発明では、後者の
方式を含むＭＰＭＧ法などにより形成した、ピンニング
センターが超電導相中に微細な状態で均質に分散してい
るものが好ましく用いつる。

巻回体の形成に用いる耐熱性芯体（１）としては、線材
（２）よりも熱膨脹率が大きく、かつ加熱処理に耐える
ものが用いられる。従って耐熱性芯体の一般的な形成材
としては、銀、銀合金、マンガンなどがあげられる。耐
熱性芯体は、例えば筒体等の任意な形態であってよい。

巻回体の形成方式、就中、耐熱性芯体に対する線材の巻
回方式は任意である。螺旋巻方式等によりコイル形態、
ないし巻線形態の酸化物超電導線の形成も可能である。

巻回体の外周に必要に応じ設けられる耐熱性被覆体（３
）としては、線材（２）よりも熱膨級率が小さく、かつ
加熱処理に耐えるものが用いられる。従って耐熱性被覆
体の一般的な形成材としては、鉄、ステンレス、チタン
、それらの合金などがあげられる。

なお耐熱性被覆体は、加熱処理時にその熱膨脹差に基づ
いて線材に対し圧縮力が作用する寸法とされるが、その
範囲において線材との間に、巻回体の膨脹を許容する隙
間が形成される寸法であってもよい。

巻回体、ないしその外周に耐熱性被覆体を設けたものの
加熱処理の方式は適宜に決定してよい。

すなわち前記の加熱処理には、線材に伸長力を作用させ
る過程、ないし線材に伸長力と圧縮力を作用させる過程
と、酸化物超電導体の粉末をバルク化して一体化させる
焼結過程とを含むが、それらの過程を焼結温度まで一連
に加熱する処理方式で実現してもよいし、各過程を独立
に加熱処理する方式で実現してもよい。また、前記の必
要な過程が繰り返されるよう周期的に加熱温度を変化さ
せる方式としてもよく、適宜な加熱処理方式を採用して
よい。なお、酸化物超電導体の粉末の焼結温度は、耐熱
性芯体、貴金属製外周層、及び耐熱性被覆体の融点未満
の温度で行われ、酸化物超電導体の融点を越えてもよい
。

発明の効果 本発明によれば、熱膨脹差方式を採用したのでプレス処
理を回避でき、超電導特性の均質性に優れて臨界電流密
度に優れる長尺の酸化物超電導線を安定に、かつ効率的
に製造することができる。

また、焼結処理を通じてコイル形態等の巻回形態を直接
的に形成することができ、焼結処理後にコイル形態等に
加工する必要がなく、その加工によるヒビ割れ等の発生
を回避できて品質の安定性にも優れている。

実施例 実施例Ｉ Ｂ１０−ｂ　Ｐｂｂ　５ｒ２Ｃａ２　Ｃｕ：＋　Ｏｘ　
（ｂ　＝０．６）からなる粒径０．１〜ｌＯｕ網の粉末
を、肉厚０．２醜、直径５−の銀チューブに充填し、そ
れをピンチロールを介し冷間加工して圧延し、輻３０　
ｍ　、厚さ０．８ｍ（被覆銀層の厚さ１５０μ端）のテ
ープ形態とし、得られたテープ状線材を銀からなる外径
３０１１ｍｌのバイブ（肉厚：５ＩＩ１１）の外周に巻
回した。巻回長は約１ｍである。

次に、形成した巻回体を８００〜９００℃で１５０時間
焼結処理して酸化物超電導線を得た。

得られた酸化物超電導線の臨界温度は１０５にであり、
臨界電流密度はｉｏ、ｏｏＯＡ／ｃｄ　（７７，３Ｋ　
’）であった。この値は、従来のプレス処理する方式で
得た長さ約５０閣の酸化物超電導線に匹敵するものであ
る。

なお、臨界温度は０．１Ａ／−の電流密度下、液体ヘリ
ウムで冷却しなから４端子法により電気抵抗の温度によ
る変化を測定し、電圧端子間の発生電圧が０となったと
きの温度である。また、臨界電流密度はパワーリードと
共に液体窒素で冷却しながら徐々に電流値をあげて４端
子法により電圧端子間の電圧の印加電流による変化を測
定し、Ｘ−Ｙレコーダーにおいて１μＶ／ｃｍの電圧が
出現したときの電流値を超電導体の断面積で除した値で
ある（以下同じ）。

実施例２ 実施例１に準じ、巻回体を形成したのちそれをステンレ
スからなる内径３１＋ａのパイプ（肉厚、５ｍｍ）の内
部に装着し、それを焼結処理して酸化物超電導線を得た
。

得られた酸化物超電導線の臨界温度は１０５にであり、
臨界電流密度は１５，０ＯＯＡ　／ｃ−ｔｊ　（７７，
３Ｋ　’）であった。

実施例３ ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｘの粉末１００部（重量部、以下同じ
）とＹ２　ＢａＣｕ０ｙの粉末３０部を混合し、これを
仮焼後、その粉砕物を１２００〜１４００℃に加熱して
溶融させたのち銅製金型（常温）にて急冷し、形成され
た凝固物を粉砕してその粉末を１１００℃で加熱処理し
たのち徐冷してピンニングセンター含有の酸化物超電導
体からなるバルク体を得、それを粉砕して形成した粒径
０．１−１０μｍの粉末を肉厚０．２ｍ、直径５ｍｍの
銀チューブに充填したのちピンチロールを介し冷間加工
して圧延し、幅３０＋ｍｎ。

厚さ０．８ｍ５（被覆銀層の厚さ１５０μ１１１）のテ
ープ形態とした。

次に、前記のテープ状線材を用いて実施例１に準じて巻
回体を形成し、それを８７０〜９３０℃で１２時間焼結
したのち、５００℃で酸素アニールして酸化物超電導線
を得た。

得られた酸化物超電導線の臨界温度、及び種々の磁場の
下での臨界電流密度を表に示した。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明の方法を例示した部分断面説明斜視図、図
２は本発明の他の方法を例示した説明断面図である。 ｌ：耐熱性芯体 ２：線材 ２に酸化物超電導体の粉末 ２２：貴金属からなる外周層 ３：耐熱性被覆体 特許出願人　　三菱電線工業株式会社 代　理　　人　　　藤　　　　本　　　　　　動因１ 図２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、貴金属からなる外周層の内部に酸化物超電導体の粉
   末を有してなる線材を、それよりも熱膨脹率が大きい耐
   熱性芯体に巻回し、その巻回体を加熱処理して線材と耐
   熱性芯体との熱膨脹差に基づく線材に対する伸長力の作
   用下に超電導線を形成することを特徴とする酸化物超電
   導線の製造方法。 ２、巻回体の外周に、線材よりも熱膨脹率が小さい耐熱
   性被覆体を設けて加熱処理し、線材に対する伸長力と圧
   縮力の作用下に超電導線を形成することを特徴とする請
   求項１に記載の製造方法。