JPH04292818A - 高温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】この発明は、ビスマス系酸化物超
電導体の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、より高い臨界温度を示す超電導材
料として、セラミックス系のもの、すなわち酸化物超電
導材料が注目されている。

【０００３】たとえば、ビスマス系酸化物超電導材料は
、１１０Ｋ程度の高い臨界温度を有することから、その
実用化が期待されている。

【０００４】ビスマス系超電導体には、臨界温度が１１
０Ｋのものと、臨界温度が８０Ｋおよび１０Ｋのものと
があることが知られている。

【０００５】また、ビスマス系酸化物超電導体において
、１１０Ｋ相、Ｂｉ：Ｓｒ：Ｃａ：ＣｕまたはＢｉの一
部をＰｂで置換した（Ｂｉ，Ｐｂ）−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ
の組成における２２２３組成を有しており、他方８０Ｋ
相は、同じ構成元素による２２１２組成を有しているこ
とが知られている。

【０００６】また、酸化物超電導体を製造する方法にお
いて、酸化物超電導体の原料を金属シースに充填した状
態で、塑性加工および熱処理を施すことにより、金属シ
ース内の原料を超電導体化する方法がある。この方法は
、たとえば長尺の超電導線材を製造するときに有利に適
用することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】超電導体を、ケーブル
およびマグネット等に応用しようとする場合には、高い
臨界温度および高い臨界電流密度を有していることとと
もに、長尺にわたって線材の臨界電流密度が均一である
ことが必要である。

【０００８】前述のように、製造工程においては、塑性
加工および熱処理が施されるが、この熱処理の際、金属
シースに充填された原料からガスが発生し、これによっ
て線材が膨張する。この膨張により、超電導体の部分に
クラックが入り、線材の臨界電流密度が低下するという
問題を生じた。

【０００９】また、加熱の分布の均一な範囲が限られて
いる炉内において長尺の線材を熱処理するためには、長
尺の線材をよりコンパクトな状態で熱処理する必要があ
る。

【００１０】この発明の目的は、長尺の超電導線材にお
いて、長手方向にわたって均一な臨界電流密度を得るこ
とができるとともに、熱処理の際の線材の膨張を防止す
ることができ、かつコンパクトな状態で長尺の線材を熱
処理することのできる高温超電導線材の製造方法を提供
することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の高温超電導線
材の製造方法では、高温超電導体またはその原料に熱処
理およびその後の粉砕を複数回繰返して準備した粉末を
金属パイプに充填ステップと、粉末を充填した金属パイ
プに第１の塑性加工を施し、金属パイプから形成される
金属被覆を有した線材を作製するステップと、熱処理の
際に線材の金属被覆と接合しない材質の第１のテープ材
を介在させて、線材を螺旋状に巻いて積層するとともに
、金属被覆より小さな熱膨張率を有する第２のテープ材
を積層した線材の熱膨張を抑制する状態で線材に取り付
けて第１の熱処理を施すステップと、第１の熱処理後の
線材に第２の塑性加工を施すステップと、第２の塑性加
工後の線材に第２の熱処理を施すステップとを備えてい
る。

【００１２】この発明において、第１の熱処理の際に、
線材を螺旋状に巻いて積層する際に介在させる第１のテ
ープ材としては、熱処理の際に線材の金属被覆と接合し
ない材質が用いられる。このような材質としては、Ｓｉ
を主成分とするガラステープなどを用いることができる
。

【００１３】また、第１の熱処理の際に、積層した線材
の熱膨張を抑制する状態で前記線材に取り付けられるテ
ープ材は、金属被覆より小さな熱膨張率を有する材質の
テープ材が用いられる。ここでいう熱膨張率は、たとえ
ば、０℃から９００℃の温度範囲における熱膨張率であ
る。

【００１４】このような第２のテープ材としては、Ｓｉ
を主成分とするガラステープなどを挙げることができる
。したがって、この発明においては、第１のテープ材と
第２のテープ材とが同じ材質のものであってもよい。

【００１５】また、この発明において金属パイプとして
は、たとえば、銀または銀合金を用いることができる。

【００１６】

【作用】この発明においては、第１の熱処理を施す際、
第１のテープ材を介在させて線材を螺旋状に巻いて積層
するとともに、第２のテープ材を積層した線材の外周に
巻き付けている。従来の製造方法の第１の熱処理におい
ては、充填した粉末よりガスが部分的に発生し、充填粉
末を囲む金属被覆が、数十ｃｍごとに数ｃｍずつ膨張す
る現象がみられた。この部分的な膨張のため、引き続き
なされる第２の塑性加工において、不均一な加工となり
、臨界電流密度が低下した。

【００１７】この発明においては、第１のテープ材を介
在させるとともに、第２のテープ材により積層した線材
の外周を巻き付けているので、このような膨張は線材全
体に平均化し、線材膨張による劣化を防ぐことができる
。

【００１８】この発明においては、第１のテープ材を介
在させて線材を積層し第１の熱処理を施しているため、
線材同志が接合することはなく、長尺の線材をよりコン
パクトな状態で熱処理することができる。

【００１９】

【発明の効果】この発明に従えば、高い臨界電流密度を
有する高温超電導線材を製造することができ、かつコン
パクトな状態で熱処理炉中で長尺の線材を熱処理するこ
とができる。

【００２０】

【実施例】Ｂｉ２　Ｏ３　、ＰｂＯ、ＳｒＣＯ３　、お
よびＣｕＯを用いて、Ｂｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝
１．８：０．４：２：２．２：３の組成比の粉末を準備
した。

【００２１】この粉末を、８００℃で８時間熱処理し、
これを粉末状にするため自動乳鉢を用いて、２時間粉砕
した。粉砕して得られた粉末を、８６０℃で８時間熱処
理し、再び上記と同様にして粉末状に粉砕した。

【００２２】減圧下で加熱しながら、外径１５ｍｍ、内
径１０ｍｍの銀パイプに粉末を充填した後、伸線加工お
よび圧延加工して、厚さ０．１８ｍｍのテープ状線材と
した。

【００２３】図１は、この発明における第１の熱処理の
際の線材状態を示す斜視図である。図１を参照して、線
材１は、超電導体層２の周りに銀被覆３を設けることに
より構成されている。このような線材１を第１のテープ
材４を介して複数層積み重ね、この積み重ねた線材１の
外周を第２のテープ材５で巻付け、この状態で第１の熱
処理を施す。

【００２４】上述のようにして得られたテープ状の線材
を第１のテープ材としてのガラステープを介在させて螺
旋状に複数層巻付け、図２に示すように、線材束１０と
した。この線材束１０の外周を、第２のテープ材１１と
してのガラステープで巻付け、この状態で第１の熱処理
を施した。これを実施例１とする。

【００２５】また、テープ状線材を第１のテープ材とし
てのガラステープを介在させて複数層積み重ね、図３に
示すように、この周りを第２のテープ材２１としてのガ
ラステープで巻付けて線材束２０とし、この線材束２０
を螺旋状に積層させた。このような図３に示すような状
態で、第１の熱処理を施した。これを実施例２とする。

【００２６】図４はさらに、比較例として、第１のテー
プ材を介在させて積層することなしに、図４に示すよう
な線材３０を、図５に示すように積み重ねることなく螺
旋状に配置し、この状態で第１の熱処理を施した。これ
を比較例とする。

【００２７】以上の実施例１および２ならびに比較例の
状態で、第１の熱処理を施した。第１の熱処理は、８４
５℃５０時間大気中で熱処理し、その後徐冷した。

【００２８】第１の熱処理後、線材を取出し、この線材
を０．１４ｍｍまで圧延した後、８４０℃で５０時間第
２の熱処理を施した。

【００２９】得られた線材について臨界電流密度を線材
の長さを変化させて測定した。この結果を表１に示す。 また第１の熱処理の際に線材の膨張があったか否かにつ
いても表１に示す。また第１の熱処理の際の占有体積も
表１に併せて示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】比較例の線材の場合、約５０ｃｍに対し１
〜２ｃｍ程度の膨張が認められたのに対し、実施例１お
よび２の線材では、第１の熱処理において膨張現象は認
められなかった。

【００３２】またこの発明に従い製造された実施例１お
よび２のものは、比較例のものに比べ、臨界電流密度が
高く、かつ長さ方向にわたって均一性の高い良好な線材
が得られた。

【００３３】また、熱処理の際の線材束の体積、すなわ
ち占有体積は、比較例のものに比べ実施例１および２の
ものが大幅に小さいことがわかる。

【００３４】上記の実施例では、積層した線材の外周に
第２のテープ材を巻き付けて第１の熱処理の際の熱膨張
を抑制しているが、その他の方法で熱膨張を抑制させて
もよい。例えば、第１のテープ材として、熱膨張率の小
さなものを用いた場合には、第１の熱処理の際に、束ね
た線材が膨張しないように第１のテープ材の端を固定し
ておくことにより、第２のテープ材として機能させても
よい。この場合、第２のテープ材と第１のテープ材とは
同一のものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明における第１の熱処理の際の線材状態
を示す斜視図である。

【図２】この発明に従う実施例１を示す平面図である。

【図３】この発明に従う実施例２を示す平面図である。

【図４】比較例における第１の熱処理の際の線材の状態
を示す斜視図である。

【図５】比較例を示す平面図である。

【符号の説明】

１　　線材 ２　　超電導体層 ３　　銀被覆 ４　　第１のテープ材 ５　　第２のテープ材 １０　　線材束 １１　　第２のテープ材 ２０　　線材束 ２１　　第２のテープ材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　高温超電導体またはその原料に熱処理
   およびその後の粉砕を複数回繰返して準備した粉末を金
   属パイプに充填するステップと、前記粉末を充填した金
   属パイプに第１の塑性加工を施し、前記金属パイプから
   形成される金属被覆を有した線材を作製するステップと
   、熱処理の際に前記線材の金属被覆と接合しない材質の
   第１のテープ材を介在させて、前記線材を螺旋状に巻い
   て積層するとともに、前記金属被覆より小さな熱膨張率
   を有する第２のテープ材を前記積層した線材の熱膨張を
   抑制する状態で前記線材に取り付けて第１の熱処理を施
   すステップと、前記第１の熱処理後の線材に第２の塑性
   加工を施すステップと、前記第２の塑性加工後の線材に
   第２の熱処理を施すステップとを備える、高温超電導線
   材の製造方法。