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Info
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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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-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
．％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。
（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。
．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。
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。
（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。
．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)
- 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3099238A JPH04329222A (ja) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | 酸化物超電導線材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3099238A JPH04329222A (ja) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | 酸化物超電導線材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04329222A true JPH04329222A (ja) | 1992-11-18 |
Family
ID=14242113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3099238A Withdrawn JPH04329222A (ja) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | 酸化物超電導線材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04329222A (ja) |
-
1991
- 1991-04-30 JP JP3099238A patent/JPH04329222A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980711 |