JPH05159645A - 酸化物超伝導線材の製造方法 - Google Patents
酸化物超伝導線材の製造方法Info
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- JPH05159645A JPH05159645A JP3326033A JP32603391A JPH05159645A JP H05159645 A JPH05159645 A JP H05159645A JP 3326033 A JP3326033 A JP 3326033A JP 32603391 A JP32603391 A JP 32603391A JP H05159645 A JPH05159645 A JP H05159645A
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- 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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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】磁場中においてもJc特性が優れた酸化物 (特に
Bi系酸化物) の超伝導線材を銀をシース管とするパウダ
ーインチューブ法によって製造する。 【構成】下記の〜を特徴とする酸化物超伝導線材の
製造方法。 銀チューブ３に酸化物超伝導原料粉末２とともに銀
線１を装入した素線を用いること、 上記の銀線は、その断面積の合計がチューブの内断
面積に占める割合（断面積率という）が20％以内となる
ように装入すること、 上記の素線を伸線もしくは圧延またはそれらの組合
せで所定形状の線材とすること。 【効果】配向性の高い組織をもち、特に磁場中でのJc特
性の優れた超伝導線材が得られる。
Bi系酸化物) の超伝導線材を銀をシース管とするパウダ
ーインチューブ法によって製造する。 【構成】下記の〜を特徴とする酸化物超伝導線材の
製造方法。 銀チューブ３に酸化物超伝導原料粉末２とともに銀
線１を装入した素線を用いること、 上記の銀線は、その断面積の合計がチューブの内断
面積に占める割合（断面積率という）が20％以内となる
ように装入すること、 上記の素線を伸線もしくは圧延またはそれらの組合
せで所定形状の線材とすること。 【効果】配向性の高い組織をもち、特に磁場中でのJc特
性の優れた超伝導線材が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、酸化物超伝導線材、
例えば、Bi系酸化物超伝導線材をいわゆるパウダーイン
チューブ法によって製造する方法であって、特に超伝導
臨界電流密度(Jc)が高く、磁場中においてもJc特性が優
れた線材を製造する方法に関する。
例えば、Bi系酸化物超伝導線材をいわゆるパウダーイン
チューブ法によって製造する方法であって、特に超伝導
臨界電流密度(Jc)が高く、磁場中においてもJc特性が優
れた線材を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、液体窒素温度以上の超伝導臨界温
度 (Tc) を持つ高温酸化物超伝導体が発見され、実用化
に向けて様々な研究が行われている。特にBi系超伝導体
は、銀チューブの中に超伝導粉末をつめてダイス伸線、
ロール圧延するパウダーインチューブ法により、比較的
容易に線材化が可能な物質であり、超伝導コイルなどへ
の応用が期待されている。
度 (Tc) を持つ高温酸化物超伝導体が発見され、実用化
に向けて様々な研究が行われている。特にBi系超伝導体
は、銀チューブの中に超伝導粉末をつめてダイス伸線、
ロール圧延するパウダーインチューブ法により、比較的
容易に線材化が可能な物質であり、超伝導コイルなどへ
の応用が期待されている。
【０００３】例えばJapanese Journal of Applied Phis
ics Vol.29, No.3(1990) L456-L458には、Bi2O3,PbO,Sr
CO3,CaCO3,CuO の原料粉末をBi:Pb:Sr:Ca:Cu＝1.84: 0.
34 :1.91 : 2.03 : 3.06の原子比に混合して仮焼した
後、銀チューブに詰めて伸線と圧延を行って銀シース線
とし、これを810〜830 ℃で100 時間熱処理して超伝導
線材を得たと報告されている。その線材のJcは、77K で
2.36×104A/cm2であったという。
ics Vol.29, No.3(1990) L456-L458には、Bi2O3,PbO,Sr
CO3,CaCO3,CuO の原料粉末をBi:Pb:Sr:Ca:Cu＝1.84: 0.
34 :1.91 : 2.03 : 3.06の原子比に混合して仮焼した
後、銀チューブに詰めて伸線と圧延を行って銀シース線
とし、これを810〜830 ℃で100 時間熱処理して超伝導
線材を得たと報告されている。その線材のJcは、77K で
2.36×104A/cm2であったという。
【０００４】Japanese Journal of Applied Phisics Vo
l.29, No.7(1990) L1066-L1068には、上記の原料粉末に
加えてAg2Oを用い、原子比Bi:Sr:Ca:Cu:Ag＝2:2:1:2:0.
8 に混合し、同様に、パウダーインチューブ法により超
伝導線材を作製したとあり、このAg2Oの添加により4.37
×104A/cm2(4.2 K、外部磁場12T)のJcを達成している。
l.29, No.7(1990) L1066-L1068には、上記の原料粉末に
加えてAg2Oを用い、原子比Bi:Sr:Ca:Cu:Ag＝2:2:1:2:0.
8 に混合し、同様に、パウダーインチューブ法により超
伝導線材を作製したとあり、このAg2Oの添加により4.37
×104A/cm2(4.2 K、外部磁場12T)のJcを達成している。
【０００５】しかしながら、パウダーインチューブ法に
よって製造したBi系酸化物超伝導体の銀シース線材は、
外部磁場がゼロの時は高いJc値を示すが、磁場を印加す
るとJcが急激に劣化し、特に77 Kでの劣化の度合いが大
きい。従って、現状では高磁場を発生させるための超伝
導コイルとしては使用できない。
よって製造したBi系酸化物超伝導体の銀シース線材は、
外部磁場がゼロの時は高いJc値を示すが、磁場を印加す
るとJcが急激に劣化し、特に77 Kでの劣化の度合いが大
きい。従って、現状では高磁場を発生させるための超伝
導コイルとしては使用できない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、磁場
中においてもJc特性が優れた酸化物 (特にBi系酸化物)
の超伝導線材を、銀をシース管とするパウダーインチュ
ーブ法によって製造する方法を提供することにある。
中においてもJc特性が優れた酸化物 (特にBi系酸化物)
の超伝導線材を、銀をシース管とするパウダーインチュ
ーブ法によって製造する方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、下記の〜
を特徴とする酸化物超伝導線材の製造方法を要旨とす
る。
を特徴とする酸化物超伝導線材の製造方法を要旨とす
る。
【０００８】 銀チューブに酸化物超伝導原料粉末と
ともに銀線を装入した素線を用いること、 上記の銀線は、１本でも複数本でもよいが、その断
面積の合計がチューブの内断面積に占める割合（断面積
率という）は20％以内であること、 上記の素線を伸線もしくは圧延、またはそれらの組
合せで所定形状の線材とすること。
ともに銀線を装入した素線を用いること、 上記の銀線は、１本でも複数本でもよいが、その断
面積の合計がチューブの内断面積に占める割合（断面積
率という）は20％以内であること、 上記の素線を伸線もしくは圧延、またはそれらの組
合せで所定形状の線材とすること。
【０００９】原料粉末としての酸化物超伝導体の中で
は、特にBi系酸化物の超伝導体が有効である。その理由
としては、Bi系超伝導体はａｂ面に配向し易く、更に伸
線、圧延の過程でａｂ面でへき開するので、線引が容易
であることが挙げられる。Bi系超伝導体には、高Tc相と
呼ばれる Bi2Sr2Ca2Cu3Oy (2223)相と、低Tc相と呼ばれ
る Bi2Sr2Ca1Cu2Oy (2212)相とがあるが、本発明方法で
使用するのはそのいずれでもよい。
は、特にBi系酸化物の超伝導体が有効である。その理由
としては、Bi系超伝導体はａｂ面に配向し易く、更に伸
線、圧延の過程でａｂ面でへき開するので、線引が容易
であることが挙げられる。Bi系超伝導体には、高Tc相と
呼ばれる Bi2Sr2Ca2Cu3Oy (2223)相と、低Tc相と呼ばれ
る Bi2Sr2Ca1Cu2Oy (2212)相とがあるが、本発明方法で
使用するのはそのいずれでもよい。
【００１０】超伝導原料粉末と同時に銀チューブに入れ
る銀線の数は、１本または複数本であり、その径および
本数は銀線の断面積の総和が、銀チューブの内断面積の
20％以内なるようにしなければならない。チューブ内に
充填する銀線が増すにつれて超伝導体の配向度は高くな
るが、銀シース線材全体に対する超伝導体の割合が減少
し、結果的には臨界電流 (Ic) を線材の全断面積で割っ
たJcが低下するからである。銀チューブの肉厚は、伸線
加工に耐えられる程度に薄くするのが望ましい。
る銀線の数は、１本または複数本であり、その径および
本数は銀線の断面積の総和が、銀チューブの内断面積の
20％以内なるようにしなければならない。チューブ内に
充填する銀線が増すにつれて超伝導体の配向度は高くな
るが、銀シース線材全体に対する超伝導体の割合が減少
し、結果的には臨界電流 (Ic) を線材の全断面積で割っ
たJcが低下するからである。銀チューブの肉厚は、伸線
加工に耐えられる程度に薄くするのが望ましい。
【００１１】
【作用】酸化物超伝導体、なかでもBi系酸化物超伝導体
は異方性の大きな構造を持ち、そのため超伝導電流の流
れ易い方向にも異方性が生じる。Bi系超伝導体は、特に
ａｂ面方向に電流が流れ易いという特性を示す。従っ
て、超伝導体の組織のａｂ面方向の配向度を高めると磁
場中のJc特性が向上する。本発明では、この配向度を高
める方法として、前記の銀線を利用するのである。
は異方性の大きな構造を持ち、そのため超伝導電流の流
れ易い方向にも異方性が生じる。Bi系超伝導体は、特に
ａｂ面方向に電流が流れ易いという特性を示す。従っ
て、超伝導体の組織のａｂ面方向の配向度を高めると磁
場中のJc特性が向上する。本発明では、この配向度を高
める方法として、前記の銀線を利用するのである。
【００１２】図１は、銀線１を４本、酸化物超伝導原料
粉末２とともに銀チューブ３に入れた状態を示す伸線前
の素線材の断面を示す図である。図示のように銀線１
は、チューブの長手方向に揃えてチューブ内の原料粉末
に埋めてある。入れる線材の断面積の和が等しければ、
用いる銀線の径を細くして本数を増す方が好ましい。径
の小さい銀線が多数あれば、それだけ超伝導体との接触
面積が増加し、配向度の向上につながるからである。
粉末２とともに銀チューブ３に入れた状態を示す伸線前
の素線材の断面を示す図である。図示のように銀線１
は、チューブの長手方向に揃えてチューブ内の原料粉末
に埋めてある。入れる線材の断面積の和が等しければ、
用いる銀線の径を細くして本数を増す方が好ましい。径
の小さい銀線が多数あれば、それだけ超伝導体との接触
面積が増加し、配向度の向上につながるからである。
【００１３】図１のような構造の素線は、ダイス伸線、
ロール圧延またはそれらの組合せで所定サイズの線材に
加工され、熱処理を施されて目的の超伝導線材となる。
ロール圧延またはそれらの組合せで所定サイズの線材に
加工され、熱処理を施されて目的の超伝導線材となる。
【００１４】熱処理は Bi2Sr2Ca2Cu3Oy (2223 相) の場
合は 830〜860 ℃で24時間以上の加熱、 Bi2Sr2Ca1Cu2O
y (2212 相) の場合は 850〜890 ℃で10分程度の加熱と
し、それぞれ徐冷すればよい。
合は 830〜860 ℃で24時間以上の加熱、 Bi2Sr2Ca1Cu2O
y (2212 相) の場合は 850〜890 ℃で10分程度の加熱と
し、それぞれ徐冷すればよい。
【００１５】
【実施例１】(2212)相のBi系酸化物超伝導体の銀シース
線材をパウダーインチューブ法で製造した。
線材をパウダーインチューブ法で製造した。
【００１６】原料粉としてBi2O3 、SrCO3 、CaCO3 、Cu
O （純度各99.9％以上）の４種類を用い、原子量比でB
i:Sr:Ca:Cu ＝2:2:1:2 となる様に秤量し、メノウ乳鉢
で混合した後、大気中で熱処理(800℃で12時間) を行っ
た。これを粉砕し、更にもう一度、同じ熱処理を施し粉
砕して原料粉末とした。
O （純度各99.9％以上）の４種類を用い、原子量比でB
i:Sr:Ca:Cu ＝2:2:1:2 となる様に秤量し、メノウ乳鉢
で混合した後、大気中で熱処理(800℃で12時間) を行っ
た。これを粉砕し、更にもう一度、同じ熱処理を施し粉
砕して原料粉末とした。
【００１７】上記の原料粉末と長さ80mmの銀線を銀チュ
ーブに装入した。銀チューブは、長さ 100mm、外径15m
m、内径10mm、深さ80mmの片側が閉じたものである。銀
線の直径と装入した本数は表１に示す。なお、比較例と
して銀線を装入しないものも準備した。
ーブに装入した。銀チューブは、長さ 100mm、外径15m
m、内径10mm、深さ80mmの片側が閉じたものである。銀
線の直径と装入した本数は表１に示す。なお、比較例と
して銀線を装入しないものも準備した。
【００１８】こうして準備した素線をダイス伸線とロー
ル圧延によって加工し、幅５mm、厚さ 0.1mmのテープ状
の銀シース線材を作製した。これを 885℃まで昇温、10
分間保持した後、徐冷するという熱処理を施しJcの測定
を行った。
ル圧延によって加工し、幅５mm、厚さ 0.1mmのテープ状
の銀シース線材を作製した。これを 885℃まで昇温、10
分間保持した後、徐冷するという熱処理を施しJcの測定
を行った。
【００１９】表１に装入した銀線の直径、本数およびこ
れらの銀線の総断面積が銀チューブの内断面積に占める
割合、ならびに作製した線材のゼロ磁場と４テスラの磁
場におけるJc、および超伝導体の配向度を示す。配向度
はＸ線ディフラクトパターンの (0010) 面と(115) 面の
反射強度の比で表した。完全にａｂ面に配向した場合に
は配向度は1.00になる。
れらの銀線の総断面積が銀チューブの内断面積に占める
割合、ならびに作製した線材のゼロ磁場と４テスラの磁
場におけるJc、および超伝導体の配向度を示す。配向度
はＸ線ディフラクトパターンの (0010) 面と(115) 面の
反射強度の比で表した。完全にａｂ面に配向した場合に
は配向度は1.00になる。
【００２０】表１に示すとおり、所定の断面積比になる
ように銀線を入れて製造した本発明の実施例の線材 (N
o.2〜8 、No.12 〜14) ではゼロ磁場および４テスラの
磁場の両方において、銀線を入れない比較例（No.1およ
びNo.11)よりもJcが大きくなっている。しかしながら25
本以上の銀線を入れた例 (No.9と10)および直径５mmの
銀線を入れたNo.15 では、銀線の断面積比が25％以上に
なり、そのためにJcは銀線を入れないNo.1およびNo.11
と同等、あるいはそれ以下である。
ように銀線を入れて製造した本発明の実施例の線材 (N
o.2〜8 、No.12 〜14) ではゼロ磁場および４テスラの
磁場の両方において、銀線を入れない比較例（No.1およ
びNo.11)よりもJcが大きくなっている。しかしながら25
本以上の銀線を入れた例 (No.9と10)および直径５mmの
銀線を入れたNo.15 では、銀線の断面積比が25％以上に
なり、そのためにJcは銀線を入れないNo.1およびNo.11
と同等、あるいはそれ以下である。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【実施例２】(2223)相のBi系酸化物超伝導体の銀シース
線材をパウダーインチューブ法で製造した。
線材をパウダーインチューブ法で製造した。
【００２３】原料粉として実施例１の原料の他に Pb2O3
を加え、原子量比をBi:Sr:Ca:Cu ＝1.8:0.2:2:2:3 とな
るように秤量し、メノウ乳鉢で混合した後、大気中で熱
処理(800℃で12時間) を行った。これを粉砕し、さらに
もう一度同じ熱処理を施し、粉砕して原料粉末とした。
を加え、原子量比をBi:Sr:Ca:Cu ＝1.8:0.2:2:2:3 とな
るように秤量し、メノウ乳鉢で混合した後、大気中で熱
処理(800℃で12時間) を行った。これを粉砕し、さらに
もう一度同じ熱処理を施し、粉砕して原料粉末とした。
【００２４】上記の原料粉末を使用し、以後、実施例１
の(2212)相の線材の作製と同じ工程で幅５mm、厚さ0.1
mmのテープ状の銀シース線材を作製した。これを大気中
で熱処理 (850 ℃で96時間加熱) し、冷却後10t/cm2 の
冷間プレスを施し、さらに、850 ℃で96時間加熱する熱
処理を施して、Jcの測定を行った。表２に製造条件と線
材の特性をまとめて示す。Jcの測定温度は 77 K であ
る。
の(2212)相の線材の作製と同じ工程で幅５mm、厚さ0.1
mmのテープ状の銀シース線材を作製した。これを大気中
で熱処理 (850 ℃で96時間加熱) し、冷却後10t/cm2 の
冷間プレスを施し、さらに、850 ℃で96時間加熱する熱
処理を施して、Jcの測定を行った。表２に製造条件と線
材の特性をまとめて示す。Jcの測定温度は 77 K であ
る。
【００２５】表２に示すとおり、銀線を所定の断面積比
で入れた本発明の実施例（No.17,18) は銀線を入れない
比較例 (No.16)よりも高いJc値を示している。
で入れた本発明の実施例（No.17,18) は銀線を入れない
比較例 (No.16)よりも高いJc値を示している。
【００２６】
【表２】
【００２７】
【発明の効果】本発明方法によれば、配向性の高い組織
をもち、Jcが高く、しかも磁場中でのJc特性も優れた超
伝導線材を比較的簡単に製造することができる。
をもち、Jcが高く、しかも磁場中でのJc特性も優れた超
伝導線材を比較的簡単に製造することができる。
【図１】銀チューブに超伝導原料粉末と銀線（４本) を
入れた素線の断面を示す図である。
入れた素線の断面を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福島 謙輔 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住 友金属工業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】銀チューブに、その内断面積の20％以内の
断面積率の銀線を酸化物超伝導原料粉末とともに装入し
た素線を伸線または／および圧延することを特徴とする
酸化物超伝導線材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3326033A JPH05159645A (ja) | 1991-12-10 | 1991-12-10 | 酸化物超伝導線材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3326033A JPH05159645A (ja) | 1991-12-10 | 1991-12-10 | 酸化物超伝導線材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05159645A true JPH05159645A (ja) | 1993-06-25 |
Family
ID=18183353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3326033A Pending JPH05159645A (ja) | 1991-12-10 | 1991-12-10 | 酸化物超伝導線材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05159645A (ja) |
-
1991
- 1991-12-10 JP JP3326033A patent/JPH05159645A/ja active Pending
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