JPH04329222A - 酸化物超電導線材の製造方法 - Google Patents

酸化物超電導線材の製造方法

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JPH04329222A
JPH04329222A JP3099238A JP9923891A JPH04329222A JP H04329222 A JPH04329222 A JP H04329222A JP 3099238 A JP3099238 A JP 3099238A JP 9923891 A JP9923891 A JP 9923891A JP H04329222 A JPH04329222 A JP H04329222A
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JP
Japan
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heat treatment
superconducting
raw material
temperature
current density
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Withdrawn
Application number
JP3099238A
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English (en)
Inventor
Toshihiro Kotani
敏弘 小谷
Mutsumi Ito
睦 伊藤
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (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】この発明は、酸化物超電導線材を
製造する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】その中で、Bi(ビスマス)系は110K
、Tl(タリウム)系は120K程度の高い臨界温度を
示しており、その実用化が期待されている。
【0004】Tl系超電導材料は、Tl−Ca−Ba/
Sr−Cu−Oの成分またはこの成分の一部をPb、B
iもしくは希土類元素で置換した成分であり、Bi系超
電導材料は、Bi−Ca−Sr−Cu−Oの成分または
この成分の一部をPb、Tlもしくは希土類元素で置換
した成分を有している。
【0005】このような超電導材料においては、異なる
結晶構造および臨界温度を有する複数の超電導相が存在
することが知られている。また、原料粉末を熱処理して
これらの超電導材料を製造しようとする際に、いくつか
の超電導相が混在しやすいこと、および非超電導相が一
部において現れることが知られている。
【0006】このような超電導材料を用い、長尺の超電
導線材を製造する方法として、原料粉末を金属シースで
被覆する方法、基板上に酸化物超電導材料をコーティン
グする方法、および原料粉末をファイバ化する方法など
が知られており、これらの方法は、いずれも熱処理する
ことにより、原料粉末を超電導化して、超電導線材とし
ている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、超電導
線材をケーブルやマグネットに応用する場合には高い臨
界温度に加えて、高い臨界電流密度を有していることが
必要であり、さらに臨界電流密度の高い酸化物超電導線
材の製造方法が要望されている。
【0008】この発明の目的は、高い臨界電流密度を得
ることができる酸化物超電導線材の製造方法を提供する
ことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、臨界電流
密度の向上を目的として、超電導相の結晶粒の接合を向
上させる熱処理条件について、特に、所望の超電導相か
らなる原料粉末を超電導相の分解を抑制しつつ、結晶粒
間の接合状態を改善する熱処理条件について実験を重ね
た。その結果、原材料が部分的に溶融する温度で第1の
熱処理を施し、さらにこの第1の熱処理より低い温度で
第2の熱処理を施すことにより、臨界電流密度が向上す
ることを見い出した。この発明は、このような知見に基
づくものである。
【0010】すなわち、この発明は、加工により線材化
した、酸化物超電導材料の原材料に対し、この原材料が
部分的に溶融する温度で第1の熱処理を施す工程と、第
1の熱処理の後、第1の熱処理よりも低い温度で第2の
熱処理を施す工程とを備えている。
【0011】Bi系超電導材料およびTl系超電導材料
の場合には、原材料の超電導相が部分的に溶融する温度
は、850〜950℃の温度範囲である。したがって、
このような超電導材料の場合には、第1の熱処理は、8
50〜950℃の温度範囲内で施される。
【0012】
【作用】加工により線材化した直後の酸化物超電導材料
の原材料においては、微結晶粒は互いに接合しておらず
、しかも微結晶粒間には空隙が多く存在しており、超電
導電流が流れにくい状態となっている。この原材料に対
し、原材料が部分的に溶融する温度で第1の熱処理を施
すと、微結晶粒同士の接合が進行し、空隙が少なくなる
。しかしながら、この状態では、原材料の部分的な溶融
により、一部の原材料がTcの低い超電導相または非超
電導相に変化し、これが粒間に存在しているため、臨界
電流密度は極めて低いものとなる。
【0013】そこで、この発明では、第1の熱処理後に
、第1の熱処理の温度よりも低い温度で第2の熱処理を
施している。この第2の熱処理によって、第1の熱処理
で生成した低いTcの超電導相および非超電導相は、包
晶反応により、再びもとの高いTcを有する超電導相に
回復する。
【0014】以上のように、第1の熱処理および第2の
熱処理により、低いTcの超電導相および非超電導相を
残存させずに、原材料の結晶粒同士の接合を進行させる
ことができ、高い臨界電流密度を得ることができる。
【0015】上述のようにBi系超電導材料およびTl
系超電導材料を用いた場合には、第1の熱処理温度とし
て850〜950℃の温度範囲が選ばれるが、第2の熱
処理は、このような超電導材料の場合には700〜85
0℃の温度範囲が好ましい。
【0016】
【発明の効果】以上のように、この発明に従えば、加工
により線材化した酸化物超電導材料の原材料において、
超電導相の各結晶粒間に良好な接合状態を形成すること
ができ、これによって臨界電流密度の高い酸化物超電導
線材を得ることができる。
【0017】したがって、この発明に従い製造される酸
化物超電導線材は、ケーブルおよびマグネット等への用
途に有効に利用され得るものである。
【0018】
【実施例】実施例1 この実施例では、Bi系超電導線材を作成した。まず、
Bi2 O3 、SrCO3 、CaCO3 、および
CuOの各粉末を、Bi:Sr:Ca:Cu=2.2:
2:2:3の配合比となるように秤量し、さらにこれに
5wt.%のPbOを添加して混合し、ペレットを成形
した。このペレットを、840℃で150時間焼成し、
Bi系超電導材料のための原料を得た。
【0019】この焼結した原料を粉砕して、原料粉末と
し、銀シース内に充填した後、テープ状に加工した。こ
のようにして線材化した酸化物超電導材料の原材料に対
し、以下の表1に示す条件で第1熱処理を施した。第1
熱処理の後、表1に示すように840℃で200時間の
条件で第2熱処理を施した。
【0020】このようにして得られたBi系超電導線材
の液体窒素温度(77.3K)における臨界電流密度を
測定した。この結果を表1に示す。No.1〜3はこの
発明に従う実施例であり、No.4および5は比較例で
ある。
【0021】
【表1】 表1の結果から明らかなように、この発明に従うNo.
1〜3の実施例においては、比較例のNo.4および5
の線材よりも高い臨界電流密度が得られている。
【0022】実施例2 この実施例では、Tl系超電導線材を作成した。まず、
Tl2 O3 、BaO2 、CaO、およびCuOの
各粉末を、Tl:Ba:Ca:Cu=2.4:2:2:
3の配合比に秤量して混合し、ペレットに成形した。成
形後870℃で10時間焼成して、超電導材料のための
原料を得た。
【0023】この原料を粉砕して原料粉末とし、銀シー
ス内に充填した後、テープ状に加工した。次に、このテ
ープ状の線材を銀製の容器内に酸化タリウムとともに密
閉して第1熱処理を施した。この第1熱処理の条件は、
表2に示すような条件とした。この第1熱処理の後に、
表2に示すように840℃で10時間の条件で第2の熱
処理を施した。
【0024】このようにして得られたTl系超電導線材
の液体窒素温度(77.3K)における臨界電流密度を
測定した。この結果を表2に示す。No.1〜3はこの
発明に従う実施例であり、No.4および5は比較例で
ある。
【0025】
【表2】 表2から明らかなように、この発明に従うNo.1〜3
は、比較例のNo.4および5に比べ、高い臨界電流密
度を示している。
【0026】実施例3 この実施例では、Tl系超電導線材を作成した。まず、
Tl2 O3 、BaCO3 、CaCO3 、および
CuOの各粉末を原料として、Tl:Ba:Ca:Cu
=1.6:2:3:4の配合比とし、これにさらに5w
t.%のPbOを添加して混合しペレットを成形した。 成形後880℃で12時間焼成し、酸化物超電導材料の
ための原料を得た。次に、この原料を粉砕して、原料粉
末とし、銀シース内に充填した後、テープ状に加工した
。次に、このテープ状の線材を銀製の容器内に酸化タリ
ウムとともに密閉して、第1熱処理を施した。第1熱処
理の条件は、表3に示すような条件とした。第1熱処理
後、表3に示すように820℃で8時間の条件で第2熱
処理を施した。
【0027】以上のようにして得られたTl系超電導線
材の液体窒素温度(77.3K)における臨界電流密度
を測定した。この結果を表3に示す。No.1〜3はこ
の発明に従う実施例であり、No.4および5は比較例
である。
【0028】
【表3】 表3から明らかなように、この発明に従うNo.1〜3
の実施例は、No.4および5の比較例に比べ、高い臨
界電流密度を示している。
【0029】実施例4 この実施例では、Tl系超電導線材を作成した。まず、
Tl2 O3 、SrCO3 、CaCO3 、および
CuOの各粉末を原料とし、Tl:Sr:Ca:Cu=
1.4:2:2:3の配合比とし、これに、さらに、8
wt.%のPbOを添加して混合し、ペレットに成形し
た。成形後860℃で8時間焼成し、酸化物超電導材料
のための原料を得た。
【0030】得られたこの原料を粉砕して、原料粉末と
し、銀シース内に充填した後、テープ状に加工した。次
に、このテープ状の線材を銀製の容器内に酸化タリウム
とともに密閉して、第1熱処理を施した。第1熱処理の
条件は、表4に示す条件とした。次に表4に示すように
800℃12時間で第2熱処理を施した。
【0031】このようにして得られた酸化物超電導線材
の液体窒素温度(77.3K)における臨界電流密度を
測定した。測定結果を表4に示す。表4においてNo.
1〜3はこの発明に従う実施例であり、No.4および
5は比較例である。
【0032】
【表4】 表4から明らかなように、この発明に従うNo.1〜3
は、比較例のNo.4および5よりも、高い臨界電流密
度を示している。
【0033】実施例5 原料粉末への添加物として、PbOの代わりに、8wt
.%のBi2 O3 を添加する以外は、上記の実施例
4と同様にして酸化物超電導線材を作成した。
【0034】得られた酸化物超電導線材の液体窒素温度
(77.3K)における臨界電流密度を測定し、表5に
その結果を示す。表5において、No.1〜3はこの発
明に従う実施例であり、No.4および5は比較例であ
る。
【0035】
【表5】 表5から明らかなように、この発明に従う実施例のNo
.1〜3は、比較例のNo.4および5に比べ、高い臨
界電流密度を示している。
【0036】実施例6 原料に添加するものとして、実施例4のPbOの代わり
に、4wt.%のBi2 O3 および4wt.%のP
bOを添加する以外は、実施例4と同様にして酸化物超
電導線材を作成した。
【0037】得られた酸化物超電導線材の液体窒素温度
(77.3K)における臨界電流密度を測定し、表6に
その結果を示す。表6において、No.1〜3はこの発
明に従う実施例であり、No.4および5は比較例であ
る。
【0038】
【表6】 表6から明らかなように、この発明に従う実施例のNo
.1〜3は、比較例のNo.4および5に比べ、高い臨
界電流密度を示している。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  加工により線材化した、酸化物超電導
    材料の原材料に対し、この原材料が部分的に溶融する温
    度で第1の熱処理を施す工程と、前記第1の熱処理の後
    、前記第1の熱処理よりも低い温度で第2の熱処理を施
    す工程とを備える、酸化物超電導線材の製造方法。
JP3099238A 1991-04-30 1991-04-30 酸化物超電導線材の製造方法 Withdrawn JPH04329222A (ja)

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