JPH05159928A - 電流リード及びその製造方法 - Google Patents

電流リード及びその製造方法

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JPH05159928A
JPH05159928A JP3321723A JP32172391A JPH05159928A JP H05159928 A JPH05159928 A JP H05159928A JP 3321723 A JP3321723 A JP 3321723A JP 32172391 A JP32172391 A JP 32172391A JP H05159928 A JPH05159928 A JP H05159928A
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JP
Japan
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oxide
noble metal
metal element
superconducting
superconductor
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Application number
JP3321723A
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English (en)
Inventor
Kunihiko Egawa
邦彦 江川
Toshio Umemura
敏夫 梅村
Shinichi Kinouchi
伸一 木ノ内
Ayumi Nozaki
歩 野崎
Makoto Utsunomiya
真 宇都宮
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 良好な超電導特性を保持し、長尺で低抵抗、
低熱伝導特性を有する電流リードを得る。 【構成】 酸化物超電導体1a,1b同士を接合部に貴
金属元素2を分散させて接合形成する。即ち貴金属元素
を介し複数の超電導導体を接合、熱処理することによ
り、接合部での結晶同士の結合力を高め、接合による特
性の低下を最小限に抑え、電流リードに適した長尺導体
を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、低抵抗で低熱伝導性
の、超電導体を含む電流リード及びその製造方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】1986年4月、IBMチューリッヒ研
究所のミューラーとベドノルツにより臨界温度が30K
を上回る酸化物超電導体が発見されて以来、より高い臨
界温度、臨界電流密度を有する酸化物超電導体を得るた
めの研究努力がなされている。このことは電気抵抗が消
失する性質を利用した超電導送電、リニアモーターカ
ー、地下蓄電装置、MRI装置などや、マイスナー効果
ないしは強い反磁性を利用した磁気シ ールドなどへの
高い潜在利用価値が認められているためである。特に液
体チッ素を冷媒とすることができる77K以上の臨界温
度を有する超電導体は有益で、Y-Ba-Cu-O、Bi-Sr
-Ca-Cu-O、Tl-Ba-Ca-Cu-O などが発見されてい
る。
【0003】一方、超電導体が実用化されるには充分な
臨界電流密度を有することが必須であり、よく知られて
いるように、薄膜での測定結果はこれらの超電導体が充
分な臨界電流密度を有していることを示している。しか
し、超電導送電、超電導発電機、超電導エネルギー貯
蔵、超電導マグネット、超電導電流リードなどへの超電
導導体の応用のためにはより長い導体を得ることが必要
である。ところが、現状の超電導体の寸法は期待される
ものよりはるかに短く、また超電導磁石に用いられる電
流リードではより小さい熱伝導が要求され、高温超電導
体の利用が期待されている。
【0004】例えば、Bi系酸化物超電導長尺導体の製
法を例にとると、粉末焼結法では金属シース内に超電導
仮焼粉を詰め込み、断面減少加工を行ったのち、熱処理
およびプレス加工を行って作製する方法が一般的であ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の粉末焼
結法では均質特性を有する酸化物超電導長尺導体が得ら
れにくいこと、金属シースを用いた線材では熱伝導率が
大きすぎるために電流リードとして利用できないという
問題点があった。
【0006】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、長尺で低抵抗、低熱伝導特性を有す
る超電導体を含む電流リード及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の電流リードは酸
化物超電導体同士を接合部に貴金属元素を分散させて接
合形成したもの、即ち良好な特性を有する超電導導体が
貴金属を含む界面で連結した構造を有するものである。
【0008】また、上記電流リードの製造方法は、超電
導体を生成するように調製された組成物からなる成形酸
化物を作製する工程、この成形酸化物に貴金属元素を含
む物質を含浸させる工程、上記成形酸化物を連結接続す
る工程、及び上記貴金属元素を含浸させ連結接続した成
形酸化物を熱処理して超電導体となす工程を施すもので
ある。
【0009】
【作用】本発明における電流リードは、超電導体で構成
しているので低熱伝導が実現できる。また接合部に貴金
属を分散させており、接合面での超電導粒子同士の接合
が良好となり低抵抗が実現できる。
【0010】
【実施例】実施例1.図1(a)〜(c)は本発明の一実施
例の電流リードの接合部を示すもので、(a)は模式斜視
図、(b)は(a)のIb−Ib線模式断面図、(c)は(a)
のIc−Ic線模式断面図である。図中、1a,1bは
それぞれ連結接合された酸化物超電導体、2は接合部の
貴金属元素を含む部分、10は電流リードである。ま
た、図2はこの電流リードの製造工程図である。まず、
この実施例の製造方法について説明する。Bi23,Pb
O,SrCO3,CaCO3,CuO を(Bi-Pb)2Sr2Ca2
Cu3y 酸化物超電導体の含有モル比となるように混合
した後、空気中845℃で50時間熱処理した。これを
粉砕、成形した後同様な熱処理を行ったものを粉砕し、
原料粉末を作製した。この原料粉末を2mmt×10mmw×
200mml の形状に、プレス圧0.7ton/cm2で成形し、
これを空気中845℃で100時間熱処理した。この時
の焼結した成形酸化物の密度は理論密度の約5割であっ
た。焼成後、この成形酸化物の一端を図1に示すように
欠き取り加工し、同様に加工したもう1つの試料と重ね
合わせ、長軸に平行な面で連結し、これを静水圧加圧機
(CIP)を用いて2.0ton/cm2の圧力で10分保持
し、全長390mmの接合体を得た。次に、接合部を除い
て気密質な粘着シートを試料に貼った。一方、成形酸化
物に含浸させる貴金属元素として酸化銀を含むコロイド
溶液は、イソプロピルアルコールと酸化銀を重量比で
1:x(X=0.25,0.50,0.75,1.0
0,1.50,2.00)の割合で秤量し、ボールミル
で混合することで作製した。次に、生ゴム製の容器に接
合体(連結接合した成形酸化物)とコロイド溶液を密封
し、これをCIPを用いて1.0ton/cm2の圧力で10
分保持し含浸させた。取り出した試料は粘着シートを剥
し、150℃でアルコールを乾燥させた後、4.0ton
/cm2で加圧し高密度化し、更に、空気中845℃で1
00時間熱処理し、超電導体の一体導体とし、電流リー
ドを形成した。
【0011】この試料の超電導特性(臨界温度Tc、臨
界電流密度Jc)を測定するために図3の模式斜視図に
示すように電流用電極を1組(5a,5b)、電圧測定
用電極を接合部をまたぐ部分、即ち一方の超電導体1a
と他方の超電導体1bに1組(3a,3b)、またがな
い部分、他方の超電導体1bのみに1組(4b,4
b’)の合計3組形成し、電流計5、電圧計3,4で、
それぞれ電圧と電流を測定した。測定結果を図4、5に
示す。
【0012】実施例2.実施例1とほぼ同様な方法によ
り接合し超電導体の一体導体、即ち電流リードを作製し
た。ただし、接合部に貴金属元素として白金を分散させ
た。従って成形酸化物に含浸させるコロイド溶液とし
て、イソプロピルアルコールと酸化白金の混合溶液を用
いた。イソプロピルアルコールと銀の重量比は実施例
1.と同様で1:x(X=0.25,0.50,0.7
5,1.00,1.50,2.00)の割合である。
【0013】この試料の超電導特性(臨界温度Tc、臨
界電流密度Jc)を実施例1と同様な方法により測定し
た。測定結果を図4、5に示す。
【0014】比較例.実施例1とほぼ同様な方法により
接合一体導体を作製した。ただし、接合部に貴金属のア
ルコール溶液を含浸させる工程は行わなかった。従っ
て、接合部に貴金属元素は含まれない。
【0015】この試料の超電導特性(臨界温度Tc、臨
界電流密度Jc)を実施例1と同様な方法により測定し
た。測定結果を図4、図5に示す。
【0016】図4は臨界温度Tcを示すグラフで、縦軸
に臨界温度Tc(K)、横軸に添加した貴金属の溶液に対
する重量比をとっている。○印は実施例1の接合部を跨
ぐ図3の3a,3b間の、□印は実施例2の接合部を跨
ぐ3a,3b間の、△印は実施例1,2の接合部を跨が
ない4b,4b’間の、●印は比較例の接合部を跨ぐ部
分、黒四角印は比較例の接合部を跨がない部分の値を示
している。図4に示すようにTcは比較例の場合、接合
部を跨ぐ部分3a,3b間の値が跨がない部分4b,4
b’間の値に比べやや低下しているが、実施例1及び2
の場合はアルコール溶液中の添加元素の量に関わらず、
それらの値に違いがないことが判る。このことは超電導
特性を劣化させずに2個以上の試料を接合しうることを
示している。
【0017】図5は臨界電流密度Jc を示すグラフで、
縦軸に臨界電流密度Jc(A/cm2)、横軸に添加した貴金属
の溶液に対する重量比をとっている。○印は実施例1の
接合部を跨ぐ図3の3a,3b間の、□印は実施例2の
接合部を跨ぐ3a,3b間の、△印は実施例1,2の接
合部を跨がない4b,4b’間の、●印は比較例の接合
部を跨ぐ部分、黒四角印は比較例の接合部を跨がない部
分の値を示している。図5に示すようにJcは比較例の
場合、接合部をまたぐ部分3a,3b間の値がまたがな
い部分4b,4b’間の値に比べ1/100以下と大幅
に低下している。しかし、実施例1及び2の場合はアル
コール溶液中の添加元素の量が増加するにしたがい接合
部を跨ぐ3a,3b間のJcの値が増加し、接合部を跨
がない4b,4b’間のJcの値に近づいている。特に
実施例1の場合、酸化銀の重量比が1.0以上で接合部
を跨ぐ3a,3b間のJcの値が跨がない4b,4b’
間のJcの値の約1/2にまで増加している。このこと
は、2個以上の試料を接合する際に貴金属元素を添加す
ることで、接合後の試料全体、即ち本実施例の電流リー
ドの超電導特性の低下を最小限に抑えられることを示し
ている。
【0018】実施例1及び2の試料、電流リードの接合
部の断面をSEM、及びEPMAにより分析した結果、
接合部付近の酸化物同士の整合性、結晶性、配向性が比
較例の試料に比べ良好であることが観察された。この結
果、接合後の試料全体の超電導特性の低下を最小限に抑
えられた。
【0019】以上、本実施例においては、貴金属元素
(酸化銀、酸化白金)を介し複数の良好な超電導特性を
有する超電導導体を接合、熱処理することにより、接合
部での結晶同士の結合力を高め、接合による特性の低下
を最小限に抑え、電流リードに適した低抵抗、低熱伝導
性の長尺導体がを得られた。即ち、接合部に貴金属元素
を分散させ、貴金属を介すことにより接合面の低抵抗が
実現できた。また、酸化物同士を接続する工程で電流経
路となる有効断面における長軸(a)と単軸(b)の比が1
(=a/b)以上とする構造とし、長軸に平行な面で連結
したのでプレス工程により容易に接合できた。さらに、
接合部の構造は、貴金属を介するだけでなく、接合部の
接触面積を大きくすること、接合の際及び後熱処理の際
に、静水圧プレス処理を行なうことにより、さらに特性
が向上すると考えられる。
【0020】なお、上記実施例においては、酸化物超電
導体接続部に分散、含ませる物質として酸化銀及び酸化
白金を用いたが、貴金属元素を含むものであればよく、
例えば銀、金、パラジウムの単金属、またはそれらの内
一種以上の元素が含まれている合金、あるいは酸化物等
の化合物であっても同様の効果が期待できる。
【0021】また、上記実施例においては貴金属元素を
含浸させる工程を成形酸化物を連結接合した後に行なう
場合について示したが、接合部に貴金属元素を含ませた
後、連結接合するようにしてもよい。
【0022】尚、抵抗特性として臨界電流値を示すが、
従来の電流リードと比較するならば、当該電流リードの
抵抗が従来材料の抵抗値を上回らない値であるならば良
いのは言うまでもない。
【0023】
【発明の効果】本発明においては、以上説明したよう
に、酸化物超電導体同士を接合部に貴金属元素を分散さ
せて接合形成したので、良好な超電導特性を保持し、長
尺で低抵抗、低熱伝導特性を有する電流リードが得られ
る効果がある。
【0024】そして、その電流リードは、超電導体を生
成するように調製された組成物からなる成形酸化物を作
製する工程、この成形酸化物に貴金属元素を含む物質を
含浸させる工程、上記成形酸化物を連結接続する工程、
及び上記貴金属元素を含浸させ連結接続した成形酸化物
を熱処理して超電導体となす工程を施すことにより得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の電流リードの接合部を示す
模式図である。
【図2】本発明の一実施例の電流リードの製造工程を示
す工程図である。
【図3】本発明の実施例に係わる超電導特性測定用電極
の取付位置を示す模式斜視図である。
【図4】本発明の実施例、及び比較例の臨界温度の値を
示すグラフである。
【図5】本発明の実施例、及び比較例の臨界電流密度の
値を示すグラフである。
【符号の説明】
1a,1b 酸化物超電導体 2 貴金属粉末を含む部分 10 電流リード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野崎 歩 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機 株式会社材料デバイス研究所内 (72)発明者 宇都宮 真 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機 株式会社材料デバイス研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化物超電導体同士を接合部に貴金属元
    素を分散させて接合形成した電流リード。
  2. 【請求項2】 超電導体を生成するように調製された組
    成物からなる成形酸化物を作製する工程、この成形酸化
    物に貴金属元素を含む物質を含浸させる工程、上記成形
    酸化物を連結接続する工程、及び上記貴金属元素を含浸
    させ連結接続した成形酸化物を熱処理して超電導体とな
    す工程を施す電流リードの製造方法。
JP3321723A 1991-12-05 1991-12-05 電流リード及びその製造方法 Pending JPH05159928A (ja)

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