JPH04249812A - テープ状セラミックス超電導線材の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はケーブル，マグネット，
電流リード等に適用されるテープ状のセラミックス超電
導線材の製造方法に関するものである。

【従来の技術】近年、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系、
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系等の臨界温度（Ｔｃ）が液体窒素
温度を超えるセラミックス超電導体が見出され、種々分
野で応用研究が進められている。ところでこれらのセラ
ミックス超電導体は脆い為、これらを所定形状のセラミ
ックス超電導線材に加工するには、例えばセラミックス
超電導体となし得る原料物質を金属製パイプ内に充填し
て複合素材となし、次いでこれを伸延加工して所望形状
の複合線材となしたのち、この複合線材に所定の加熱処
理を施して前記原料物質をセラミックス超電導体に反応
せしめてセラミックス超電導線材となす方法が応用され
ている。而して、上記金属製パイプは内部の原料物質層
の加工性を改善するとともに、得られたセラミックス超
電導線材に機械的強度並びに電気的安定性を付与する作
用を果たす目的で用いるものであって、かかる金属製パ
イプ材料には、加工性並びに熱的，電気的伝導性に優れ
たＡｇ，Ａｇ合金，Ｃｕ，Ｃｕ合金等が用いられる。又
前記複合ビレットを加工する方法としては、押出し，圧
延，引抜き，スエージング等従来の加工方法が適用され
る。又複合ビレットを伸延加工して得られる複合線状体
の断面形状は円形，楕円形，四角形，テープ状等任意の
形状が適用される。又上記の原料物質をセラミックス超
電導体とならしめる為の加熱処理は、例えばＹ系セラミ
ックス超電導体の場合は８５０℃〜９００℃、Ｂｉ系の
場合は８００℃〜９００℃程度の温度で酸素含有雰囲気
中にて施され、原料物質のセラミックス超電導体への反
応がなされる。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の如き
加熱処理は、加熱温度が高い程、得られるセラミックス
超電導線材の超電導特性が向上する為、例えばＢｉ系で
は加熱処理は、図１に示したような原料物質の融点（Ｍ
ｐ）以上の温度（Ｔ１　）を通過するような温度パター
ンが主に適用されている。しかしながら、原料物質とし
てＢｉ系の原料物質を用い、線材の形状をテープ状にし
たものに前記したような条件で熱処理すると原料物質か
らの発生ガスによって、得られたテープ状線材は、図２
にその断面図を示したように、発生したガスの圧力によ
り、原料物質１を取巻く金属パイプ即ち金属シース２に
膨れ３が生じ、得られたテープ状セラミックス超電導線
材は形状不良となるばかりでなく、このような線材は、
使用中セラミックス超電導体層の冷却が十分になされな
い為、通電容量が制限されて、臨界電流密度（Ｊｃ）等
の超電導特性が著しく低下してしまうという問題があっ
た。

【０００３】

【課題を解決する為の手段及び作用】本発明はかかる状
況に鑑み鋭意研究を行った結果なされたもので、その目
的とするところは、膨れを生じたりせず、Ｊｃ等の特性
に優れたテープ状セラミックス超電導線材の製造方法を
提供することにある。即ち、本発明は、セラミックス超
電導体となし得る原料物質を金属製パイプ内に充填して
複合素材となし、次いで当該複合素材を伸延加工してテ
ープ状の複合線材となしたのち、当該テープ状複合線材
に加熱処理を施すテープ状セラミックス超電導線材の製
造方法において、伸延加工途中の複合線材に、８００℃
以上、用いた原料物質の融点以下の温度範囲での加熱処
理と引き続いての圧延加工の工程を少なくとも２回繰り
返し施したのち、前記原料物質が部分的に溶融する温度
に保持する加熱処理工程を施すことを特徴とするもので
ある。本発明方法は、セラミックス超電導体となし得る
原料物質を金属製パイプ内に充填した複合素材の伸延加
工材に、８００℃以上、用いたセラミックス超電導体と
なし得る原料物質（以下原料物質と略記）の融点未満の
温度範囲での加熱処理と引き続いての圧延加工の工程を
少なくとも２回繰り返し施して、原料物質内に含有され
たガスを金属シースを通して徐々に外部に拡散放出して
、ガス含有量の少ないテープ状複合線材を作製し、この
複合線材に、原料物質が部分的に溶融する温度以上の高
温で最終の加熱処理を施して、原料物質を超電導体に反
応せしめて、膨れのないテープ状セラミックス超電導線
材を得んとするものである。而して、本発明方法におい
て、伸延加工途中の複合線材に８００℃以上、用いた原
料物質の融点以下の温度範囲での加熱処理と引き続いて
の圧延加工の工程（以下、加熱圧延処理と称す）を少な
くとも２回繰り返し施す理由は、繰り返し回数が１回で
はガスが十分に放出されず、最終の加熱処理で膨れが生
じる為である。しかしながら、加熱圧延処理の回数が多
すぎると工程が長くなり生産性が低下するので、４回以
下が適当である。又、加熱圧延処理での加熱処理温度を
８００℃以上、用いた原料物質の融点未満の温度範囲に
限定した理由は、８００℃未満では十分にガスが放出さ
れず、又原料物質の融点以上では、多量のガスが放出さ
れて加熱圧延処理工程で金属シースに膨れを生じる為で
ある。而して、原料物質の融点未満の温度とは、例えば
Ｂｉ系セラミックス超電導体の場合では、８７０℃程度
未満の温度である。又加熱圧延処理は、複合線材をでき
るだけ細くまで加工して行う方が、金属シースの厚さが
薄くなる上、表面積が増加してガスが放出され易くなり
好ましい。又加熱圧延処理工程の加熱処理過程（以下中
間加熱処理と称す）で金属シースに微小膨れが生じたと
しても、次の圧延過程でもとに修復することが可能で、
修復に要する加工量は減面率で１０〜２０％程度である
。本発明方法で用いる原料物質としては、前述のＢｉ系
，Ｙ系等のセラミックス超電導体が広く適用されるに加
えて、上記セラミックス超電導体の前駆物質であるセラ
ミックス超電導体に合成されるまでの中間体、例えばセ
ラミックス超電導体構成元素の酸化物や炭酸塩等の混合
体又は共沈混合物又は酸素欠損型複合酸化物又は上記構
成元素の合金等粉末が使用可能で、これらの前駆物質は
酸素含有雰囲気中で加熱処理することによりセラミック
ス超電導体に反応するものである。本発明方法において
、原料物質を充填する金属製パイプ、即ち金属シースの
材料には、酸素透過性に優れたＡｇ又はＡｇ合金が適し
ている。又金属製パイプ内に充填する原料物質は粉体の
まま充填する以外に、圧粉体又はその焼結体を充填する
ようにしてもよい。又複合素材又は複合線材の加工には
前述の任意の伸延加工法が適用し得るが、できるだけ圧
延加工を施すのが内部の原料物質層の密度が向上して好
ましい。

【０００４】

【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明する
。Ｂｉ２　Ｏ３　ＳｒＣＯ３　ＣａＣＯ３　ＣｕＯの各
々の粉末をＢｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕが原子比で２：２：
１：２になるように配合し、混合したのち、大気中で８
２０℃×５０Ｈｒ加熱し、これを粉砕して平均粒径５μ
ｍ　の仮焼成粉を作製し、次いでこの仮焼成粉を外径２
０ｍｍ，内径１２ｍｍのＡｇ製パイプ内に充填して、複
合素材となした。次にこの複合素材を、スエージング加
工及び圧延加工により、０．１ｍｍ厚さのテープ状複合
線材に加工した。加熱圧延処理は、テープ状複合線材の
厚さが０．３ｍｍから０．１ｍｍの間で、種々条件で施
した。又比較の為、加熱圧延処理を施さない他は前記と
同じ方法により加工したテープ状複合線材も用意した。 このようにして得られた各々のテープ状複合線材に、図
１に示した温度パターンで最終加熱処理を施してテープ
状セラミックス超電導線材を製造した。尚、前記温度パ
ターンにおけるＴ１　は８９０℃、Ｔ２　は８５０℃で
、加熱時間はそれぞれ１５ｍｉｎ　及び３０Ｈｒとした
。而して得られたテープ状セラミックス超電導線材につ
いて、液体窒素中、零磁場にてＪｃを測定し、又膨れ状
況を観察した。結果は、加熱処理圧延工程での中間加熱
処理温度を併記して表１に示した。

【０００５】

【表１】

【０００６】表１より明らかなように、本発明方法品（
Ｎｏ１〜６）は、いずれもＪｃが高い値のものとなった
。Ｊｃは、中間加熱処理の回数が多い程、加熱温度が高
い程、中間加熱処理を施した時の複合線材の厚さが薄い
程向上する傾向が認められた。又外観はいずれも、膨れ
のない良好なものであった。これに対し、比較方法品の
Ｎｏ７は中間加熱処理温度が７７０℃と低かった為、ガ
スが十分に放出されず、最終の加熱処理工程で膨れを生
じてＪｃが低下した。又Ｎｏ８は中間加熱処理を２回行
ったものの、加熱温度が８８０℃を超えた為膨れが生じ
、この膨れは、後の圧延加工によっても修復されずに、
Ｊｃが低い値のものとなった。又Ｎｏ９〜１１は中間加
熱処理の回数が１回又は零回だった為、ガスが十分に又
は全く抜けず、その結果最終の加熱処理で膨れが生じて
、いずれもＪｃが低い値のものとなった。以上、Ｂｉ系
セラミックス超電導体の場合について説明したが、本発
明方法は、最終の加熱処理を原料物質の融点より高い温
度に加熱して施す場合は、他の系のセラミックス超電導
体に適用してもＢｉ系の場合と同様の効果が得られるも
のである。

【０００７】

【効果】以上述べたように本発明方法によれば、外観並
びにＪｃ等の超電導特性に優れたテープ状のセラミック
ス超電導線材が得られ、工業上顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｂｉ系セラミックス超電導線材の製造にて用い
る最終加熱処理の温度パターンの態様例を示す温度線図
である。

【図２】テープ状セラミックス超電導線材の膨れ欠陥を
示す断面図である。

【符号の説明】

１　　原料物質 ２　　金属シース ３　　膨れ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　セラミックス超電導体となし得る原料
   物質を金属製パイプ内に充填して複合素材となし、次い
   で当該複合素材を伸延加工してテープ状の複合線材とな
   したのち、当該テープ状複合線材に加熱処理を施すテー
   プ状セラミックス超電導線材の製造方法において、伸延
   加工途中の複合線材に８００℃以上、用いた原料物質の
   融点以下の温度範囲での加熱処理と引き続いての圧延加
   工の工程を少なくとも２回繰り返し施したのち、前記原
   料物質が部分的に溶融する温度に保持する加熱処理工程
   を施すことを特徴とするテープ状セラミックス超電導線
   材の製造方法。