JPH0465034A - 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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JPH0465034A
JPH0465034A JP2177028A JP17702890A JPH0465034A JP H0465034 A JPH0465034 A JP H0465034A JP 2177028 A JP2177028 A JP 2177028A JP 17702890 A JP17702890 A JP 17702890A JP H0465034 A JPH0465034 A JP H0465034A
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JP
Japan
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wire
oxide
longitudinal direction
composite
critical current
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Pending
Application number
JP2177028A
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English (en)
Inventor
Shoji Miyashita
章志 宮下
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • 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

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  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (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】 [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および磁気シ
ールド材等に用いられる酸化#y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、a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
M電導コイル、磁り、シールドH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製作
されている。
1987年になって、非常に高い臨界温度を持った酸化
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
(Bi+−xPbx)SpvCazCuwOuの組成で
代表される酸化物である。ここでXは0〜0.4.Y、
ZJは0.5〜2である。これは通常Bi20a、l’
bO,CuO,SrCO3およびCaC0a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、例えば刊行物(
J、J−A−P、、vol、27(1988)L104
1)に記載されている。即ち、従来から高い臨界温度を
持つ酸化物超電導線材は、B1−Pb−5r−Ca−C
u−0系酸化物を例にとれば、B、1203.PbO,
SrCO3,CaC0aおよびCuOの各粉末を混合し
、仮焼、成形した後、金属パイプに挿入し、線材に加工
した後、熱処理して作製される、[発明が解決しようと
する課題] 上記従来の方法で作製された酸化物超電導線材において
、コイル等を巻くために数m以上の長尺化した線材を熱
処理すると、酸化物が金属シースにくるまれているため
に、線材端部から遠い部分において熱処理雰囲気に十分
さらされず、短尺な線材と同等な臨界電流が得られず、
その結果、作製したコイル等は、十分な磁界を発生する
ことができなかった。
また一般に、線材は酸化雰囲気中で熱処理されるため、
鎖管等の貴金属管を金属シースとして用いるが、そのた
めに、線材のコストが非常に高いものとなっている。
本発明は、このような課題を解決するためになされたも
ので、低コストで、長尺な線材でも、従来より均一で、
ばらつきの減少した臨界電流密度を持つ酸化物超電導線
材の製造方法を得ることを目的としている。
本発明の別の発明は上記目的に加えて、より強固である
酸化物超電導線材の製造方法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] 本発明の酸化物超電導線材の製造方法は、熱処理により
超電導性を示す酸化物、硝酸塩、炭酸塩および酢酸塩の
内の少なくとも一種または酸化物超電導体に、これが長
手方向に沿って露出するように常電導体層を被覆した複
合体を得る工程、上記複合体の長手方向に線材化加工す
る工程、並びに熱処理する工程を施すものである。
本発明の別の発明の酸化物超電導線材の製造方法は、上
記複合体が、W1化物超電導体の内部に金属材を含有す
るものである。
[作用] 本発明において、複合体は、長手方向に沿って酸化物が
露出するように、常電導層で被覆されているので、焼成
時に酸化物が線材の全長に渡って焼成雰囲気にさらされ
、その結果、長尺な線材の全長に渡って、均一で、ばら
つきの少ない臨界電流密度を持つ、低コストな酸化物超
電導線材が得られる。
また、本発明の別の発明においては、複合体が酸化物の
内部に金属線を複合することにより、さらに強固な酸化
物超電導線材が得られる。
[実施例] 実施例1 熱処理して酸化物としたときに、Bi+、5Pbla4
Sr2Ca2Cu309. aの組成比になるように配
合したB12(h。
pbo、CuOの酸化物、SrCO3,CaCO3の炭
酸塩の原料粉末(純度99.99%、平均粒径〜5μm
)をよく混合した後。
油圧プレスにより約500Kg/cII2の荷重を加え
て、直径50履履、厚さ3m麿のペレットを作成し、こ
れを700〜800℃で5〜30時間空気中で仮焼した
後、粒径数μmまで粉砕した。この酸化物超電導粉末を
、油圧プレスによって約1000Kg/c+a2の荷重
を加えて、長さ50mm、直径5.8mmの円柱状ペレ
ットを作成した。
こうして得られたペレットを外径中心と内径中心の位置
が異なる銀パイプ(φ9m+exφ6mm、肉厚最大部
分2履厘、最小部分1璽璽)に挿入し、スウェージング
と線引きにより直径(L5+amの線材を得、塩酸中に
浸漬し銀シースを部分除去することで、第1図の本発明
の一実施例に係わる線材化加工された複合体の斜視図に
示すような、長手方向に幅約0.1mmの酸化物がこの
実施例においては、一部露出したスリットを持つ線材化
複合体を得た(線材A)0図において、(1)は常電導
体層である銀シースの除去部分、(2)は常電導体層で
ある銀シース、(3)は酸化物、(4)は酸化物(3)
の長手方向の露出部である。
比較例 実施例1において、銀シースの部分除去を行なわない他
は実施例1と同様に従来の製造方法により線材を作製し
た(線材B)。
臨界電流密度測定 これら線材化複合体(A、B)を約100co+切取り
、空気中、800〜900℃で10〜120時間熱処理
して1本発明の一実施例および従来例による酸化物超電
導線材を得た(線材AA) (線材BB)、得られた線
材の長手方向に10cmごとに9点の電圧端子をつけ、
液体窒素中で臨界電流を測定し、各点における臨界電流
密度を計算し、線材の長手方向におけるばらつきを見た
。各線材の長手方向における臨界電流密度の値を表およ
び本発明と従来法を比較する液体窒素温度(77K)に
おける線材端部からの距離による臨界電流密度の変化を
示す特性図である第2図に示す5図中(AA)、(BB
)は各々線材AAおよびBHの特性である。それにより
明らかなように、線材BBの臨界電流密度は、第2図に
示すように、線材端部から30CI11離れた部分では
、@部に近い部分の約70%に低下し、 50em離れ
ツ一部分では約41%に低下した。それに対して、本発
明の一実施例による線材AAは線材全長に渡って、均一
で、ばらつきが少ない臨界電流密度が得られた、実施例
2 熱処理して酸化物としたときに、 Bi25r2Ca+
 Cu2O[lの組成比になるように配合したBi2O
3,CuOの酸化物、 5rC(h 、 CaCO3の
炭酸塩の原料粉末(純度99.99%、平均粒径〜5μ
Ilりをよく混合した後、油圧プレスにより約500K
g/c+m2の荷重を加えて、直径50mm、厚さ3I
IIIl+のペレットを作成、これを700−800℃
で5〜:30時間空気中で仮焼した後、粒径数μmまで
粉砕した。次に、この粉末を油圧プ1/スによって約1
000Kg/cm2の荷重を加えて直径30mm、厚さ
3+amのペレットを作成しこれを空気中、800〜9
00℃で120時間焼成I7た後再度数μmまで粉砕し
、超電導粉末を得た。
この酸化物超電導粉末を、油圧プレスによって約100
0に4/am2の荷重を加えて、長さ50mm、直径4
 、 OI!1mの円柱状ペレットを作成した。
こうして得られたペレットと直径1.8mmの銀縁数本
を一緒に銀パイプ(φ9a+mxφ6+++m)に挿入
し、さらにすきまには、細い銀縁を詰めて、スウェージ
ングと線引き、圧延により断面寸法0.2x3mmの線
材を得た、次に850℃で30時間、鎖管と銀縁間の拡
散接合を行った後、電解溶出により銀シースを部分除去
し、本発明の他の実施例に係わる線材化複合体の斜視図
である第3図に示すような、長手方向に補的0.05m
rnの酸化物がこの実施例においては、一部霧出したス
リットを持つ線材化複合体を得た、(線材C)臨界電流
密度測定 この線材化複合体(線材C)を約100cm切取り、空
気中、 goo〜950℃で10〜120時間熱処理し
、本発明の他の実施例による酸化物超電導線材を得た(
線材CC)。
得られた線材の長手方向に10cmごとに9点の電圧端
子をつけ、液体ヘリウム中で臨界電流を測定し。
各点における臨界電流密度を計算し、線材の長手方向に
おけるばらつきを見た。線材の長手方向における臨界電
流密度の値を表および線材端部からの距離による臨界電
流密度の変化を示す特性図である第4図に示す。それに
より明らかなように、本発明の他の実施例による線材C
Cは、実施例1における本発明一実施例による線材AA
と同様に、従来法による線材BBと比較すると、線材全
長に渡って、均一で、ばらつきの少ない臨界電流密度を
持−つ長尺な酸化物超電導線材が得られることがわかっ
た。
実施例3 熱処理して酸化物としたときに、Bi+、ePbe 4
sr2Ca2Cu、J9. sの組成比になるように配
合したB、1203゜PbO,CuOの酸化物、 5r
CO:+ −CaC0:+の炭酸塩の原料粉末(純度9
9.99%、平均粒径〜5μ+m)をよく混合した後、
油圧プレスにより約500Kz/cm2の荷重を加えて
、直径50mm、厚さ3mmのペレットを作成し、これ
を700〜800℃で5〜30時間空気中で仮焼した後
、粒径数μ罠まで粉砕した。
次に、この粉末を油圧プレスによって約1000Kg/
C@2の荷重を加えて直径30mm、厚さ3mmのべ!
ノットを作成しこれを空気中7800〜900℃で12
0時間焼成した後、再度数μ園まで粉砕し、超電導粉末
を得た。
この酸化物超電導粉末を、油圧プレスによって約100
0Kz/cm2の荷重を加えて、長さ50!11111
.外径5.8I、内径3mmの円筒状ペレットを作成し
た。
こうして得られたべ1ノツトの中心に直径2 、8mm
の銀の棒を挿入、さらにその金属酸化物複合体を銅パイ
プ(φ9IllII+xφ8mm+ )に挿入し、スウ
エージングと線引き、圧延により断面寸法が0.3x3
+onの線材を得、塩酸中に浸漬し銅シースを除去する
ことで、本発明の別の発明の一実施例に係わる線材化複
合体の斜視図である第5図に示すように、銀縁を内部に
複合する線材化複合体を得た、(線材D) 臨界電流密度測定 上記線材化複合体を約100e+m切取り、空気中80
0−900℃で10−120時間熱処理し、本発明別の
発明の一実施例による酸化物超電導線材を得た(線材D
D)。
得られた線材の長手方向に10cmごとに9点の電圧端
子をつけ、液体窒素中で臨界電流を測定し、各点におけ
る臨界電流密度を計算し、線材の長手方向におけるばら
つきを見た。各線材の長手方向における臨界電流密度の
値を表および線材端部からの距離による臨界電流密度の
変化を示す特性図である第6図に示す、それにより明ら
かなように、本発明の別の発明の一実施例による線材D
Dは、実施例1における本発明一実施例による線材AA
と同様に、従来法による線材BBと比較すると、線材全
長に渡って、均一で、ばらつきが少なく、この実施例に
おける金属シースを持たず、酸化物粉が全部露出してい
るので。
長尺な線材の全長に渡って焼成雰囲気にさらされ、その
結果、線材の全長に渡って、均一で、ばらつきの少ない
、短尺な線材と同様な臨界電流密度を持つ長尺で、低コ
ストな酸化物超電導線材が得られることがわかった。
なお上記実施例では、B1−Pb−5r−Ca−Cu−
0、B1−3r−Ca−Cu−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YBa−Cu−0,Tl−Ba−Ca−Cu
−0w!化物に適用してもよい。
さらに上記実施例では、焼成は空気中、800〜950
℃で10〜120時間行ったが、焼成雰囲気の酸素を0
%から100%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、750〜1000
℃において、良好な臨界電流密度を得ることができる。
また上記実施例では常電導体用金属として、銀、銅を用
いたが、キュプロ・ニッケル等の合金を用いてもよい。
また上記実施例では、酸化物内部に複合する金属材とし
て銀棒を用いたが、酸化物と反応しにくい耐酸化性の貴
金属やその合金、およびステンレス等の金属を用いても
問題ない。
本発明に係わる常電導層の全体もしくは一部を除去する
方法としては、実施例のように、酸を用いる方法や電解
溶出法を用いることができるが、その他の方法として、
例えば、融解法やスパッタ法による除去も用いることが
可能である。
[発明の効果] 以上説明した通り、本発明は熱処理により超電導性を示
す酸化物、硝酸塩、炭酸塩および#ll塩の内の少なく
とも一種または酸化物超電導体に、これが長手方向に沿
って一部露出するように常電導体層を被覆した複合体を
得る工程、上記複合体の長手方向に線材化加工する工程
、並びに熱処理する工程を施すことにより、低コストで
、長尺な線材でも、従来より均一で、ばらつきの減少し
た臨界電流密度を持つ酸化物超電導線材の製造方法を得
ることができる。
本発明の別の発明は、上記複合体が、酸化物超電導体の
内部に金属材を含有することを特徴とすることにより、
上記効果に加えて、さらに強固な酸化物超電導線材の製
造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係わる線材化複合体の斜視
図、第2図は本発明と従来法を比較する液体窒素中(7
7K)における線材端部からの距離による臨界電流密度
の変化を示す特性図、第3図は本発明の他の実施例に係
わる線材化複合体の斜視図、第4図は本発明の他の実施
例による線材の液体ヘリウム中(4,2K)における線
材端部からの距離による臨界電流密度の変化を示す特性
図、95図は本発明の別の発明の実施例に係わる線材化
複合体の斜視図、第6図は本発明の別の発明の実施例に
よる線材の液体窒素中(77K)における、線材端部か
らの距離による臨界電流密度の変化を示す特性図である
。 図において、(1)は常電導体層の除去部分、(2)は
常電導体層、(3)は酸化物、(4)は露出部である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)熱処理により超電導性を示す酸化物、硝酸塩、炭
    酸塩および酢酸塩の内の少なくとも一種または酸化物超
    電導体に、これが長手方向に沿つて露出するように常電
    導体層を被覆した複合体を得る工程、上記複合体の長手
    方向に線材化加工する工程。 並びに熱処理する工程を施す酸化物超電導線材の製造方
    法。
  2. (2)特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、複合
    体は、酸化物超電導体の内部に金属材を含有することを
    特徴とする酸化物超電導線材の製造方法。
JP2177028A 1990-07-02 1990-07-02 酸化物超電導線材の製造方法 Pending JPH0465034A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993002460A1 (fr) * 1991-07-24 1993-02-04 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Procede de fabrication d'un materiau supraconducteur filaire en oxyde a base de bismuth
JP2007119502A (ja) * 1993-09-30 2007-05-17 Merck Patent Gmbh ピペリジン類およびピペラジン類

Cited By (2)

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WO1993002460A1 (fr) * 1991-07-24 1993-02-04 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Procede de fabrication d'un materiau supraconducteur filaire en oxyde a base de bismuth
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