JPH04315707A - 超電導セラミック伸線の作製方法 - Google Patents

超電導セラミック伸線の作製方法

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JPH04315707A
JPH04315707A JP3094829A JP9482991A JPH04315707A JP H04315707 A JPH04315707 A JP H04315707A JP 3094829 A JP3094829 A JP 3094829A JP 9482991 A JP9482991 A JP 9482991A JP H04315707 A JPH04315707 A JP H04315707A
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Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

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】本発明はセラミック系超電導材料
を応用した伸線の作製方法に関する。
【0002】本発明は例えば超電導マグネットまたは電
力蓄積装置に用いられるコイル等を構成させるための超
電導線の作製方法に関する。
【0003】
【従来の技術】従来、超電導材料はNb−Ge(例えば
Nb3Ge)等の金属材料が用いられている。この材料
は金属であるため、延性、展性または曲げ性を高く有し
、そのため有用な応用としては、超電導マグネット用コ
イル、また電力蓄積用コイルとして用いることが可能で
ある。
【0004】しかし、この金属の超電導材料はTc( 
超電導臨界温度を以下Tcという) オンセットが小さ
く、23K またはそれ以下でしかなかった。しかしそ
の工業的応用を考えるならば、このTcが100Kまた
はそれ以上を有し、Tco(電気抵抗が零となる温度)
 が77K またはそれ以上であることがきわめて重要
である。
【0005】最近、かかる超電導材料として、銅の酸化
物セラミック材料が注目されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この銅の酸化物セラミ
ックスは延性、展性および曲げ性が必ずしも十分ではな
い。加えて成型した後の加工がきわめて困難であるとい
う他の欠点を有する。そのため、銅の酸化物セラミック
スを用い、伸線とし、たとえば超電導コイルを作製する
方法は全く知られていなかった。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は金属または金属
化合物の中空支持体(パイプまたはシースともいう)を
用材として用いる。かかる中空支持体の内部に超電導セ
ラミック材料となるべき材料を混合または溶かした、ま
たはゲル状にした溶液、または超電導セラミックス材料
を溶媒を用いることなしに充填する。この充填は、中空
パイプの一方を一次的に塞いで他方より注入する。その
後加熱焼成することにより、この外側のセラミックスを
酸化して超電導材料に変成する。本発明における超電導
性を有するセラミック材料は、例えば銅の酸化物セラミ
ックスである(A1−x Bx)yCuzOw x=0
 〜1,y=2.0 〜4.0 好ましくは2.5 〜
3.5,z=1.0 〜4.0 好ましくは2.5 〜
3.5,w=4.0 〜10.0好ましくは6.0 〜
8.0 である。Aは元素周期表における3a族、例え
ばY(イットリュ−ム) またはGd( ガドリニュ−
ム),Yb( イッテルビュ−ム) の如きランタノイ
ド元素である。またBは元素周期表2a族、例えばBa
( バリュ−ム) またはSr  ( ストロンチュ−
ム),Ca( カルシュ−ム)より選ばれる。尚、本明
細書における元素周期表は理化学辞典(岩波書店  1
963年4月1日発行)による。
【0008】本発明で用いられるセラミックスは上記以
外の元素をA,Bに加えることが可能である。
【0009】本発明において、中空支持体の内部に超電
導セラミック材料となるべき材料を混合または溶かした
、またはゲル状にした溶液を充填した場合、内壁に第1
の層として超電導セラミック材料がコ−ティングされる
が、さらにその上側にこの第1の層のセラミック材料を
十分固化した後、第2層のセラミック材料をコ−ティン
グすべく、同一工程を繰り返しすることは有効である。 またその場合、AまたはBの種類、X,Y,Z,W の
値の一部を変更してもよい。本発明はかかるセラミック
スを加熱し、伸線(線状に引き伸ばすこと)化するため
、その外径を小さくしつつ一方より他方に伸ばし、細く
かつ長い構成とする。
【0010】本発明方法は金属またはその化合物のパイ
プの内側に形成したセラミックスを十分酸化し、超電導
を呈する(A1−x Bx)yCuzOwの一般式で示
される材料を変成し、かつ最適の結晶化をさせるには、
このセラミックスに十分酸素が加えられることが重要で
ある。本発明方法は外側を金属で多い、パイプ中のセラ
ミックに対しても十分雰囲気を制御を行い得る。
【0011】
【作用】本発明により、従来不可能と考えられていた超
電導セラミック伸線が得られるようになった。また、か
かる伸線をコイル状に巻くことにより、例えば超電導マ
グネットを作り得る。またこのコイル状の始点と終点を
互いに電気的に抵抗が零であるセラミックスで連結する
ことにより、エンドレスコイルとし得る。このコイルは
電流損失のないコイル、即ち電気エネルギの蓄積用装置
として用いることが可能となる。
【0012】以下図面に従って本発明の実施例を示す。
【0013】
【実施例】
「実施例1」この実施例では(A1−x Bx)yCu
zOw においてAとしてYを、Y2O3,BとしてB
aをBaCO3 またCuとしてCuO を用いた。そ
れぞれ高純度化学社製の99.95%以上のものを用い
た。これら用いてx,y,z,w を調整し(YBax
)Cu3O6 〜8 となるようにした。これらの元材
料をメノウ乳鉢で混合し、それを一度300Kg/cm
2 の圧力で加圧しタブレットとし700 ℃、3 時
間さらに1000℃10時間で大気中で仮焼成した。さ
らにこれらを再び粉砕した。そしてその平均粒径が10
0 μm以下、例えば10μm程度となるようにした。 この混合物をカプセル内に封入して再びこれを500K
g/cm2の圧力でプレスし、タブレット状とした。そ
してこれを800 〜1000℃、10時間酸化性雰囲
気例えば大気中で本焼成した。
【0014】次にこの本焼成したTcオンセットが95
K 以上、Tco が77K 以上あることを電圧−電
流−温度特性より確認する。
【0015】再びこのタブレットを微粉末とした。そし
てこの平均粒径が100 μm以下〜0.05μm例え
ば3μmになるようにした。この工程において、この粉
砕の際、その結晶構造が基本的に破壊しないように努め
た。
【0016】この粉末を液体、例えばフロン液またはア
ルコ−ル例えばエタノ−ルその他の液体中に混合、また
は溶かした。
【0017】この溶液を中空の支持体である第1図に示
した金属パイプ(2) 、例えば銅または銅の化合物(
例えばNiCu化合物) の内部に他方を塞いで注いだ
。このパイプをセラミック粒子が内壁に均一な厚さに付
着すべく、回転、上下振動をしつつ全体を100 〜4
00 ℃の温度に加熱した。
【0018】かくしてこの中空パイプの内部の溶媒を除
去することができ、その内壁にセラミック粒をコ−ティ
ング(3) した。
【0019】この時内壁とより密着させやすくするため
、プロピレングリコ−ル、オクチルアルコ−ル、ペプチ
ルアルコ−ル等と混合し、ペ−スト状としてもよい。 この後この内壁に付着し乾燥させたセラミックスに対し
て、その中空部に酸素または酸素とアルゴンの混合気体
を導入して、酸化させつつ500 〜1100℃、例え
ば600 ℃3時間さらに800 ℃15時間の加熱焼
成を行った。
【0020】かかる工程をさらに1〜5回繰り返すこと
により、このセラミック材を50μm〜1cm(代表的
には0.5 〜5mm)の平均厚さにパイプ内に付着さ
せることが可能となった。かくして第1図に示す如き中
空支持体(2) の内側に超電導セラミックス(3) 
を中空(4)を有して本発明の超電導セラミックスを用
いたパイプ(1) を作ることができた。
【0021】この実施例において、パイプは円環型中空
支持体を用いた。しかしその形状は角型中空支持体を用
いてもよい。また他の形とすることも可能である。
【0022】かかる超電導セラミックパイプにおいて、
Tcはタブレット等で作られた時のTcよりは5〜20
K 低い値が得らた。しかしこれは初期のタブレットで
のTcを向上させるとともにより改良が可能である。ま
たこの長さは数cm〜数十m にまでその設計により変
形が可能である。また太さも直径数mm〜数cmまで変
形が可能である。
【0023】「実施例2」この実施例は中空ハイプの中
にこの内径より小さい中空の有機材料のハイプを予めい
れておき、そしてその間に実施例1の途中工程で作られ
た焼成後の超電導材料を粉砕した材料を充填する。
【0024】さらにこの粉末を充填する。これら全体を
この有機材料のパイプの内径に酸素を流しつつ加熱して
いくと、この有機材料は約300 ℃で炭化し、さらに
昇温することにより炭酸ガスとして気化してしまい、完
全に除去した。さらにその後、充填したセラミックスを
酸化し、超電導材料とした。この場合は600 〜11
00℃例えば800 〜1000℃で10〜20時間行
うことにより成就した。
【0025】かくして中空を有し、かつ超電導セラミッ
クスを内部に設けた金属パイプを作ることができた。こ
の実施例において、中空支持体として中空補助体との間
に充填する超電導セラミックス材料に粉末または気化し
やすい有機物のペ−ストを流してペ−スト状として充填
することは有効である。その他記載のないことは実施例
1と同じである。
【0026】「実施例3」この実施例は実施例1または
2で形成された中空のパイプを出発物とした。これを8
00 〜1100℃例えば1000℃とした。パイプの
外側は軟銅を用いた。これは融点が1083℃と低く、
展性延性に富むためである。このため超電導セラミック
材料の熱処理に対して実施同時に残部応力を加えてクラ
ックを発生させないためである。
【0027】実際は銅のパイプ直径10mm( 外径)
,8mm φ( 内径) とし、セラミックスは厚さ平
均3mm とし、中空部は約2mm φである。これら
全体を外部より加熱し、全体を伸ばし、長線とするため
、しぼり棒ジグを加熱しつつ通した。するとこのパイプ
の直径は細くなり、中空部を完全になくすことができた
【0028】かくしてかかるパイプをして外径約6mm
 、長さを出発材料の約3倍にまで伸ばすことができた
。技術の発展とともにこの直径を1〜2mmと細くしさ
らに伸線化した後の長さを50〜5000倍にすること
が可能である。
【0029】「実施例4」この実施例は(A1−X B
x)yCuzOwにおいて、AとしてYb、BとしてB
aを用いた。また、本実施例においては原料粉末をその
まま使用し、金属パイプの内部に密に充填した。すると
パイプ形状とした後もTco を85K に保つことが
できた。その他は実施例1および実施例2と同様である
【0030】
【発明の効果】本発明により、従来不可能とされていた
超電導伸線を作製することが可能になった。かかる伸線
を用いることにより、例えば超電導マグネットや超電導
コイルを作製することが可能である。また、本発明の伸
線は、外側が金属または金属化合物で覆われ、内部が超
電導セラミック材料となっている。かかる構成により、
外部との溶接も可能であり、例えば電気装置の一部とし
て用いることが可能である。
【0031】上記の例以外にも本発明は応用が可能であ
り、産業の発展に大いに寄与すると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の超電導セラミックパイプを示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属または金属化合物の支持体の内部に超
    電導セラミック材料を充填したことを特徴とする超電導
    セラミック伸線の作製方法
  2. 【請求項2】金属または金属化合物の支持体の内部に超
    電導セラミック材料を充填する工程と、外側より加熱す
    る工程と、全体を伸ばし伸線とする工程を有することを
    特徴とする超電導セラミック伸線の作製方法【請求項3
    】金属または金属化合物の支持体の内部に超電導セラミ
    ック材料を充填する工程と、外側より500 ℃〜11
    00℃に加熱する工程と、全体を伸ばし伸線とする工程
    を有することを特徴とする超電導セラミック伸線の作製
    方法
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