JPH0451412A - 酸化物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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は高磁界を発生する超電導コイル及び磁気シール
ド材等に使用される酸化物超電導線材の製造方法に関す
る。

［従来の技術］ 最近、高エネルギー物理、磁気浮上列車、核磁気共鳴装
置、基礎物性研究などの・分野において、運転コストの
低い超電導コイル、磁気シールド材の必要性が高まって
いる。従来の超電導コイルは臨界温度の低い合金、ある
いは金属間化合物超電導体からなる超電導線によって作
製されている。

１９８７年になって、非常に高い臨界温度をもった酸化
物超電導体が発見され、それは液体窒素温度（７７Ｋ）
でも超電導性を示した。この酸化物超電導体は例えば（
Ｂ　１ｔ−ｘｐ　ｂＸ）Ｓ　ｒ、Ｃａ、ｙ＝Ｃｕｙｏ　
６の組成で代表される酸化物である。ここで、Ｘは０か
ら０．４、ｙ、ｚ、ｗは０．５から２である。これは通
常Ｂｉ２Ｏ５、Ｐｂ０、ＣｕＯ、Ｓ　ｒ　ＣＯ３、Ｃａ
ＣＯ２の各粉末を混合、成形後焼成して作製される。

なお、この分野の製造技術については、例えば雑誌［Ｊ
、Ｊ、＾、Ｐ、、２７（１９８Ｂ）Ｌ１０４１］に記載
されている。

すなわち、従来から高い臨界温度をもつ酸化物超電導線
材はＢ１−Ｐｂ−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系酸化物を例に
とれば、Ｂ　ｌ　２０３、Ｐ　ｂｏ　、　Ｓ　ｒＣ○３
、ＣａＣＯ２、ＣｕＯの各粉末を混合し、仮焼、成形し
た後、金属シースに挿入し、熱処理して作製される。

［発明が解決しようとする課題］ 」１記従来の方法で作製された酸化物超電導線材は、線
材自身にわずかな力が加わっただけで超電導特性が劣化
し、その７７Ｋにおける磁界下での臨界電流密度は非常
に低いという大きな問題点があった。これは、酸化物超
電導体は非常に脆い性質をもち、その７７Ｉ（における
ビンニングカが本質的に小さいことが原因である。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
ので、従来よりも高い線材強度をもち、磁界下において
良好な臨界電流密度をもつ酸化物超電導線材を得ること
を目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る酸化物超電導線材の製造方法は熱処理する
ことで超電導体になる酸化物粉末、あるいは酸化物超電
導体の粉末に、急冷処理したＡｕｙ＝ＣｕｙＡｇ−ｙ＝
ＣｕｙＡｕ−Ａｇ　Ｃｕの少なくとも１種以上の合金粉
末であって、その組成がＡｕＣｕｙ、Ａｇ１−−ｙ＝Ｃ
ｕｙ及びＡ　ｕ　＋　−Ａ　ｇ　ｌ−Ｃｕ　Ｘ　４　ｙ
とした場合に、Ｏ＜ｘ＜１、Ｏ＜ｙ＜０．２及び０．９
＜ｙ＜１の範囲にある時効硬化性をもつ合金粉末を混合
し、その混合粉末で作製したペレッ）〜を金属パイプに
挿入し、線材に加工する工程、及び加工した線材を熱処
理する工程を施すものである。

［作　　用］ 本発明における酸化物超電導線材の製造工程では、急冷
処理したＡｕ−ｙ＝ＣｕｙＡｇ−ｙ＝ＣｕｙＡｕ−Ａｇ
Ｃｕ合金粉末が線引きにより線材中に分散した数ｎｍ径
の長いフィラメントに加工され、す、なわち、超電導酸
化物中に長く伸びたＡｕ−ｙ＝Ｃｕｙ　Ａｔ？−ｙ＝Ｃ
ｕｙＡｕ−Ａｇ−Ｃｕの少なくとも１種以上の時効硬化
性をもつ合金ファイバーが存在し、熱処理を施すことで
、その合金ファイバーは規則−不規則変態により時効硬
化し、その結果、線材の強度は大きく向上する。

また、この合金ファイバーすなわち常電導合金ファイバ
ーは、磁束を１〜ラツプするピンニングセンターとして
働き、磁界下で高い磁界電流をもつ酸化物超電導線材を
製造できる。

［実　施　例］ 以下に、本発明の酸化物超電導線材の製造方法を実施例
により具体的に説明する。

熱処理して酸化物としたときに、 Ｂｉ＋、５Ｐｂ０．＜Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３０ｇ、１の組
成比になるように配合したＢｉｚＯ３、ｐｂ○、ＣｕＯ
の酸化物、Ｓ　ｒ　ＣＯｓ、ＣａＣ○、の炭酸塩の原料
粉末（純度９９．９９％、平均粒径〜５μＩｎ）をよく
混合した後、油圧プレスにより約５００　Ａｇ／　Ｃｍ
２の荷重を加えて、直径５０ｍｍ、厚さ３ｍｍのペレッ
トを作製し、これを７５０℃で２０時間空気中で仮焼し
た後、数μｍまで粉砕した。なお、仮焼は７００〜８０
０℃の温度範囲で５〜３０時間程度行うことができる。

次に、この粉末を油圧プレスによって約１、０００　Ａ
ｇ／　Ｃｍ２の荷重を加えて直径３０ｍｍ、厚さ３ｍ＋
ｎのペレットを作製し、これを空気中８４５℃で１．２
０時間焼成した後、再度数μｍまで粉砕し、超電導粉末
を得た。なお、焼成は８００〜８９０℃の温度範囲で１
０〜１２０時間程度行うことができる。

更に、この粉末に７５０℃から急冷処理した平均粒径〜
３μｍのＡｕ−５０原子％Ｃｕ合金粉末５重景％を混合
した。この混合酸化物超電導粉末を、油圧プレスによっ
て約１０００　Ａｇ／　Ｃｍ２の荷重を加えて、長さ５
０ｍｍ、直径５．８ｍｍの円柱状ペレットを作製した。

なお、本発明に使用する合金粉末は４５０℃ないし１０
００℃の温度から急冷処理したものが好ましい。また、
該合金粉末の添加配合量は前記酸化物粉末または酸化物
超電導体粉末の重量当たり２〜３０％程度である。

こうして得られたペレットをＡ［？パイプ（外径φ９ｍ
ｍＸ内径φ６　ｍｍ）に挿入し、線引によりＡｇパイプ
の外径を約２．５ｍｍまで細くしな。次に、得られたパ
イプを７本束ねてＡｇパイプ（外径φ１０ｍｍ×内径φ
８ｍｍ）に挿入し、更に線引することによリパイプの外
径を約２．５ｍｍまで細くした。更に、得られたパイプ
を７本束ねてＡｇパイプ（外径φ１０ｍｍＸ内径φ８　
ｍｍ）に挿入し、線引によりパイプの外径を約１ｍｍと
した。次に、得られたパイプに圧延による加工を施し、
厚さＱ、１ｍｍ、幅１ｍ＋ｎの本発明による多芯線材を
得たく線材Ａ）。なお、線引工程は適宜スウエージング
にて行うことができる。また、複合化の回数等は特に限
定されるものではない。

同時に比較のため、Ａｕ−Ｃｕ合金粉末を混合しない従
来法による線材も作製したく線材Ｂ）。

これらの線材を空気中、８４５℃で１２０時間熱処理し
た。

得られた線材に、液体窒素中で曲げ歪を加えながら臨界
電流を測定し、臨界電流密度を計算した。

各線材の曲げ歪に対する臨界電流密度の値を第１表及び
第１図に示す。

第１図二線材Ａ、Ｈの曲げ歪に対する臨界電流密度線材
Ｂの臨界電流密度は第１図に示すように、曲げ歪が０．
１％を超え低下するのに対して、本発明の製造法による
線材Ａのそれは０．３％と約２倍に向上し、Ａｕ−Ｃｕ
ファイバーが熱処理を施ずことで、規則−不規則変態に
より時効硬化し、線材の強化に硬化があることがわかっ
た。

次に、線材に、液体窒素中で磁界を加えた状態で臨界電
流を測定し、臨界電流密度を計算した。

各線材の外部磁界に対する臨界電流密度の値を第２表及
び第２図に示す。

このようにペレットにＡｕ−Ｃｕ合金粉末を混合し作製
した線材Ａにおいては、第２図に示すように、同条件で
熱処理、測定した線材Ｂに対して、磁界中の臨界電流密
度が向上し、特にＩＴ以上の磁界における臨界電流密度
に大きな差が見られることから、Ａ　ｕ　−Ｃｕ合金フ
ァイバーが磁束をトラ・ツブする有効なピンニング・セ
ンターとして機能していることがわかる。

なお、上記実施例では、Ｂ１−Ｐｂ−３ｒ−ＣａＣｕ−
０系酸化物について述べたが、それ以外の臨界温度の高
い超電導性を有する酸化物、例えばＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０
，Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−０、Ｂ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−０系酸化物に適用してもよい。

また、上記実施例において、線材の焼成は空気中、８０
０〜８９０℃て１０〜１２０時間行ったが、焼成雰囲気
の酸素を０％から１．　Ｏ０％まで変化させることで、
焼成温度範囲は必ずしもこの温度範囲に限定されず、７
５０〜１０００℃において、良好な臨界電流密度を得る
ことができる。

ところで、本発明で用いるＡｕ−ｙ＝Ｃｕｙ　Ａｇ−ｙ
＝ＣｕｙＡ　ｕ　−Ａ　ｇ−Ｃｕ合金は実施例で述べた
ように、時効硬化性を有するものであることが必要であ
る。

この点で組成は公知のように、Ａｕｌ−ｘ　Ｃｕ　Ｘ、
Ａ　ｇ　ｌ−ｙ　Ｃｕ　、及びＡ　ｕ　Ｉ−ｖ　Ａ　ｇ
　ｌ−ｙ　Ｃ１１ｙ　＋　ｙとした場合に、０＜ｘ＜１
、Ｏ＜ｙ＜０．２及び０．９＜ｙ＜１の範囲にあればよ
い。

組成がこの範囲にない合金を用いた場合、特に曲げ歪に
対する臨界電流密度特性は従来法による曲げ歪に対する
臨界電流密度特性は従来法による線材と比べて向上が見
られないことを実験により確認した。これは主として合
金に時効硬化性がないために線材の強度か向」ニしなか
ったことによるものと考えられる。なお、本発明では、
使用する合金粉末の粒径を特に限定するものではなく、
粉末状であれば用いることが可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、熱処理すること
で超電導体になる酸化物粉末あるいは酸化物超電導体の
粉末に、急冷処理したＡｕ−ｙ＝ＣｕｙＡ１１−ｙ＝Ｃ
ｕｙ　Ａｕ−Ａｇ−Ｃｕの少なくとも１種以上の時効硬
化性をもつ合金粉末を混合し、作製したペレットを金属
パイプに挿入し、線材に加工する工程、並びに上記線材
を熱処理する工程を施すことにより、磁界下で従来より
も高い臨界電流をもつ、高強度酸化物超電導線材が得ら
れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はＡｕ−Ｃｕ合金粉末をペレットに混合した本発
明の一実施例による線材Ａ、ペレットに何も添加してい
ない従来の方法による線材Ｂの液体窒素中（７７Ｋ）に
おける規格化した臨界電流密度と曲げ歪みの関係を示す
グラフであり、第２図はＡｕ−Ｃｕ合金粉末をペレット
に混合した本発明の一実施例による線材Ａ、ペレットに
何も添加していない従来の方法による線材Ｂの液体窒素
中（７７Ｋ＞における規格化した臨界電流密度と印加磁
界の関係を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、熱処理することで超電導体になる酸化物粉末、ある
   いは酸化物超電導体の粉末に、急冷処理したＡｕ−Ｃｕ
   、Ａｇ−Ｃｕ、Ａｕ−Ａｇ−Ｃｕの少なくとも１種以上
   の合金粉末であって、その組成がＡｕ＿１＿−＿ｘ−Ｃ
   ｕ＿ｘ、Ａｇ＿１＿−＿ｙ＝Ｃｕ＿ｙ及びＡｕ＿１＿−
   ＿ｘ−Ａｇ＿１＿−＿ｙ−Ｃｕ＿ｘ＿＋＿ｙとした場合
   に、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜０．２及び０．９＜ｙ＜１の
   範囲にあるものを混合し、その混合粉末で作製したペレ
   ットを金属パイプに挿入し、線材に加工する工程、及び
   加工した線材を熱処理する工程を含むことを特徴とする
   酸化物超電導線材の製造方法。