JPH05217437A - 長尺酸化物超電導体の製造法並びにこの方法に用いる装置 - Google Patents

長尺酸化物超電導体の製造法並びにこの方法に用いる装置

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JPH05217437A
JPH05217437A JP3089659A JP8965991A JPH05217437A JP H05217437 A JPH05217437 A JP H05217437A JP 3089659 A JP3089659 A JP 3089659A JP 8965991 A JP8965991 A JP 8965991A JP H05217437 A JPH05217437 A JP H05217437A
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JP
Japan
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tape
superconducting
superconducting layer
superconductor
sintering
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Pending
Application number
JP3089659A
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English (en)
Inventor
Keisuke Yamamoto
啓介 山本
Yoshinori Takada
善典 高田
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Mitsubishi Cable Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
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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

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  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】従来の各難点を有する銀パイプ法に代わってこ
れらの問題点のない新しい長尺の超電導体、就中テープ
材の製法を開発すること、これを換言すれば工業的実施
可能な長尺超電導テープ材等を連続的に製造しうる方
法、並びにこの方法において用いる製造装置を開発する
こと。 【構成】不活性金属テープに酸化物超電導体又は酸化物
超電導体を形成しうる構成元素の化合物の分散液或いは
溶液を施与して超電導用層を形成し、次いで該超電導用
層を乾燥後、その上に更に不活性金属テープを載置し、
必要に応じ上下テープの両端を溶着した後、圧延し、超
電導用層を焼結する方法において、焼結をガイドキャタ
ビラ20に沿ってテープ21を移送させつつ行うこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は長尺酸化物超電導体の製
造方法並びにこの製造方法に用いる製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】酸化物超電導線の従来の製造方法は、通
常酸化物超電導体粉末を銀製パイプ中に充填し、これを
焼結する方法で行われている。この所謂銀パイプ法では
パイプの長さにより得られる超電導線が制約され、短尺
ものしか製造できないという大きな難点がある。またそ
の他にもパイプ中に超電導体粉末を均一に充填すること
が難しく、更にこれを均一に焼結して均一な焼結体を収
得することは更に困難がある。このような理由により銀
パイプ製造法は実質的に工業化が困難な状況にある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は従来の上記各難点を有する銀パイプ法に代わ
ってこれらの問題点のない新しい長尺の超電導体、就中
テープ材の製法を開発することであり、これを換言すれ
ば工業的実施可能な長尺超電導テープ材等を連続的に製
造しうる方法、並びにこの方法において用いる製造装置
を開発することである。
【0004】本発明者は上記課題を解決する方法として
既に次のような新しい方法を提案し、出願している(特
願平1−219677号)。即ち不活性金属テープ上に
酸化物超電導体又は酸化物超電導体を形成しうる構成元
素の化合物の分散液或いは溶液を施与して超電導用層を
形成し、次いで該超電導用層を乾燥又は仮焼後、その上
に更に不活性金属テープを載置し、必要に応じ上下テー
プの両端を溶着した後、圧延し、超電導用層を焼結する
方法である。
【0005】この方法のフローシートは図1に示されて
おり、この図1に基づいて更に詳しく説明する。テープ
送出装置(1)よりテープを連続的に送出し、塗布装置
(2)によりテープ上に超電導体形成用化合物の分散液
又は溶液を塗布し、乾燥装置(3)で乾燥後、テープ送
出装置(4)により更にこの乾燥膜の上にテープを送り
出し、溶着装置(5)によりテープの両端を図2(A)
及び(B)に示すごとく溶着し、アキュムレーター
(6)を介して圧延装置(7)で圧延し、焼結炉(9)
で焼結し、巻取り装置(10)により巻き取るものであ
る。
【0006】この方法及び装置は長尺超電導体の製造に
は極めて好適な優れたものではあるが、更に本発明者の
研究によれば次のことが明らかとなった。即ち図1にお
ける焼結炉(9)では通常800〜900℃の高温で装
置の長さが1m以上にもなる(最も超電導体の組成によ
り若干異なるが、たとえばBi系超電導体では800〜
900℃で10〜200時間保持するものである)。加
えて不活性金属テープとしては通常銀が使用されること
が多く、高温強度に問題があり、張力により焼結炉
(9)中で破断する恐れもあることが判明した。従って
本発明の課題は本発明者が新しく開発した上記方法及び
装置における上記難点を解消することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この課題は上記図1に示
す方法並びに装置における焼結炉(9)内において、移
送されるテープをガイドキャタピラ上に沿わせて熱処理
を行いつつ移送することによって解決される。即ち焼結
炉(9)内に図3に示すようなガイドキャタピラ(2
0)を設け、このキャタピラ(20)に沿ってテープ
(21)を移送しつつ焼結する。この際キャタピラの走
行速度とテープの移送速度を同期させることにより、テ
ープが張力により破断するのを有効に防止できる。
【0008】
【発明の作用並びに構成】本発明で使用するガイドキャ
タピラは焼結炉(9)の高温帯(通常800〜900
℃)を通過するのでこの温度で耐熱性を有する材質のも
のが必要であり、また同温度で不活性金属と反応しない
材質のものである必要がある。上記二つの要求を満足す
るものであればよく、その代表的材質として各種セラミ
ックや耐熱合金を例示できる。キャタピラ(20)自体
の構造は特に限定されず、キャタピラとして作用する構
造であればよい。その代表的な構造の模擬図を図4に示
す。図4中(30)はキャタピラ、(31)はセラミッ
ク板、(32)は耐熱合金板であり、耐熱合金板(3
2)上にセラミック板(31)を適当な間をおいて形成
すればよい。
【0009】本発明法は原則的には次の工程からなるも
のである。 (イ)不活性金属テープ上に酸化物超伝導体粉末又は酸
化物超伝導体を形成しうる有機又は無機の金属化合物
(以下これら化合物を超電導用層という)を形成する工
程、 (ロ)形成された液状の超電導用層を乾燥する工程(な
おこの工程においては積極的に乾燥手段を施してもよい
が自然乾燥によってもよい)、 (ハ)乾燥した後、この上に不活性金属テープを載置
し、上下金属テープにより超電導用層がサンドイッチ状
となるようにする工程、 (ニ)上下の金属テープの両端を必要に応じて溶着する
工程(なおこの工程は必ずしも必要ではない)、 (ホ)サンドイッチ状物を圧延する工程、及び (ヘ)超電導用層を焼結する工程。
【0010】本発明法を図面を参照しつつ工程順に以下
に詳しく説明する。なお図1は既に述べたとおり本発明
法の工程を説明の便宜上模擬的に表したフローチャート
であり、図2は上下2枚のテープによりサンドイッチ状
に挟持された超電導用層及び上下2枚の金属テープの両
端を溶着した状態を示す図面である。
【0011】(イ)の工程においてはテープ送出装置
(1)からテープを送り出し、このテープ上に超電導体
粉末又は超電導用原料の液状物タンク(2)より供給し
て形成装置(3)により超電導用層を形成する。テープ
は不活性金属テープであり、この不活性金属とは形成す
べき超電導体の超電導特性に実質悪影響を与えない安定
な金属を意味する。このような金属であれば種々のもの
が使用可能であり、その代表例として銀、金、白金等ば
かりでなく、これら金属で被覆された他の金属でもよ
く、その例として銀、金又は白金でメッキされたステン
レス等を例示できる。テープの厚みは通常0.05〜5mm、
好ましくは 0.5〜 1.0mm程度である。テープ送出装置
(1)はテープを連続的に送り出すことができる限りい
かなる装置でもよい。
【0012】このテープ上に形成すべき酸化物系超電導
体の種類はなんら限定されず、酸化物系超電導体として
従来知られているものすべてが本発明に包含され、その
代表例としてイットリウム系、ビスマス系、タリウム系
等の超電導体を例示することができる。この超電導体粉
末の粒度は原則としてこれを媒体に均一に分散できると
共に焼結できる程度の粒度であればよく、通常は 0.1〜
100μm、好ましくは1〜50μm、特に1〜5μm
程度である。超電導体の粉末層を形成する場合には原則
として該粉末の分散乃至懸濁液を使用するが、この際の
媒体としても該粉末を分散乃至懸濁できるものでよく、
その代表例として水をはじめアルコール類就中メタノー
ル、エタノール、プロパノール等が例示できる。
【0013】超電導用原料を使用する場合には各種溶媒
の溶液が使用できる場合が多い。この際の超電導用原料
としては、所定の超電導体組成を与え得る各種金属化合
物が使用され、これら金属化合物の無機又は有機溶媒溶
液等が使用される。この原料溶媒溶液としては従来から
知られているものがいずれも使用され、その代表的なも
のを例示すれば下記のとおりである。 超電導用原料元素の有機カルボン酸塩のカルボン酸水
溶液、 上記原料元素のアルコキシドの有機溶媒溶液、 上記原料元素の無機酸塩の水溶液。
【0014】(イ)の工程で形成される超電導用層の厚
みは特に限定されるものではないが、乾燥状態での厚み
にして0.01〜2mm、好ましくは0.05■ 0.5mm程度であ
る。超電導用層を形成する手段は所定の膜厚で該層が形
成できる手段であれば適宜に使用する液状物の種類に合
わせて選択して使用することができる。例えば超電導体
粉末の分散液を使用する場合には噴霧法が、また超電導
用原料の溶液を使用する場合にはゾル−ゲル法が好まし
い。
【0015】次いで(ロ)の乾燥工程に供されるが、こ
の乾燥工程はテープ上に形成された超電導用層に含まれ
ている媒体を除去することが大きな目的であり、通常乾
燥装置(3)により乾燥されるが、必ずしも積極的に乾
燥装置(3)を使用する必要はなく、自然乾燥でもよ
い。
【0016】乾燥終了後は(ハ)の工程により、不活性
金属テープ(4)′が該テープ送出装置(4)により乾
燥した超電導用層に載置される。この状態を図2(A)
に示す。この際の不活性金属テープは、(イ)工程と同
じものが使用される。この工程は形成された超電導用層
の保護、並びに最終実用段階における超電導テープの実
用性のために行われる。即ち形成された超電導用層はそ
の後圧延されて焼結されるために該層を保護する必要が
あり、また超電導テープが被覆されていることが好まし
い場合が多いからである。
【0017】(ニ)の工程の溶着は必ずしも必要ではな
い。最終実用段階において超電導テープが不活性金属で
被覆されていなくてもよい場合には溶着が行われないこ
とが多い。しかし最終実用段階で被覆された形態が望ま
しい場合には、溶着しておくことがよい。溶着手段は特
に限定されず、要は溶着できればよく、好ましい手段と
してビーム溶接機による手段を例示できる。なお図1中
(5)は溶着装置を示し、図2(B)は溶着された一例
を示す。
【0018】(ホ)の圧延工程は、形成された超電導用
層と上下の金属テープとを密着せしめると同時に焼結後
の超電導特性(臨界電流密度等)向上の目的で行われ
る。この圧延には通常の圧延機(7)が用いられる。こ
の圧延工程(ホ)を行うに際し、圧延前後にアキュムレ
ータ(6)、及び(8)を用いて搬送を円滑にすること
もできる。
【0019】次いで焼結工程(ヘ)により超電導用層が
焼結され、超電導テープが形成される。この際の焼結も
従来公知の条件により行えばよく、使用する超電導体又
は原料の種類に応じて適宜に選択した条件が採用され、
通常焼結炉(9)が使用される。この焼結炉(9)にお
いては図3に示すごとく本発明においてはガイドキャタ
ピラ(20)を設置し、キャタピラの走行速度とテープ
の移送速度を同期させる。最後に巻取装置(10)等に
よる巻き取り、その他の後処理が行われる。本発明法に
よればテープの張力を低減できるために破断の心配がな
くなり、しかも焼結炉(9)を更に長くすることが可能
となりテープの移送速度を速くすることができ、工業的
に極めて好ましいものとなる。
【0020】
【実施例】
実施例1 図1に示すフローチャートに従って超電導体テープを製
造した。テープ送出装置(1)より銀テープ(厚み 0.5
mm、巾 2.0mm)を連続的に送り出し、超電導体粉末(B
2Sr2Ca2Cu3Ox、平均粒径2μm)のメタノー
ル溶液を塗布装置(2)により上記銀テープの上に膜厚
0.5μm(乾燥膜厚)で噴霧法により塗布し、乾燥装置
(3)により乾燥した。次いでこの塗布膜(超電導用
層)の上に上記と同様の銀テープをテープ送出装置
(4)より送り出して載置し、図2(A)に示すような
サンドイッチ構造となした。これを溶着することなく圧
延装置(7)に供給し、圧延サイズ 0.1mm(厚み)×3
mm(巾)となるように圧延し、アキュムレータ(8)を
通して図3及び図4に示す焼結炉(9)に移送し、次い
で840℃で焼結した。得られたテープは臨界温度10
8K、臨界電流密度8000A/cm2 (at77.3K)で
あった。なおこの例においてキャタピラの走行速度を2
5cm/hとし、これに合わせてテープを移送し、焼結炉
(9)の長さは10mとし、キャタピラのピッチは5cm
とした。焼結炉(9)での破断は全くなかった。
【0021】実施例2 図1に示すフローチャートに従って超電導体テープを製
造した。テープ送出装置(1)より銀テープ(厚み 0.2
mm、巾 3.0mm)を連続的に送り出し、この上に塗布装置
(2)により次の溶媒溶液を乾燥膜厚が 0.5mmとなるよ
うに塗布した。但し使用した溶液は酢酸イットリウム、
酢酸バリウム、及び酢酸銅のプロピオン酸溶液であり、
配合比はY:Ba:Cu=1:2:3である。塗布方法
は溶液(ゾル)を塗布し、乾燥してゲル化した。次いで
この塗布層の上に上記と同様の銀テープをテープ送出装
置(4)により送り出して載置し、図2(A)に示すよ
うなサンドイッチ構造となした。これを溶着装置(5)
により図2(B)に示す通り溶着した。次いでアキュム
レータ(8)を介して圧延装置(7)に供給し、圧延サ
イズ0.05mm(厚み)×5mm(巾)となるように圧延し、
アキュムレータ(8)を通して図3及び図4に示す焼結
炉(9)に移送し、ここで910℃で焼結した。得られ
たテープは臨界温度90K、臨界電流密度6000A/
cm2 (at77.3K)であった。焼結炉(9)は実施例1
と同様キャタピラを設けたものを使用し、走行速度1m
/hで操作した。テープの破断は全くなかった。
【0022】
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明法を説明するための基本方法の模
擬的なフローチャートを示す。
【図2】図2は本発明法における不活性金属テープによ
る超電導用層のサンドイッチ構造を示す図面である。
【図3】図3は本発明法で使用するガイドキャタピラの
模擬的な図面である。
【図4】図4は本発明で使用するガイドキャタピラの一
例の説明図である。
【符号の説明】
1…テープ送出装置 2…塗布装置 3…乾燥装置 4…テープ送出装置 5…溶着装置 6…アキュムレータ 7…圧延装置 8…アキュムレータ 9…焼結炉 10…巻取装置 20…ガイドキャタピラ 21…テープ 30…ガイドキャタピラ 31…セラミック板 32…耐熱合金

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】不活性金属テープに酸化物超電導体又は酸
    化物超電導体を形成し得る構成元素の化合物の分散液或
    いは溶液を施与して超電導用層を形成し、次いで該超電
    導用層を乾燥後、その上に更に不活性金属テープを載置
    し、必要に応じ上下テープの両端を溶着した後、圧延
    し、超電導用層を焼結して長尺超電導体を製造する方法
    において、焼結をガイドキャタピラに沿ってテープを移
    送させつつ行うことを特徴とする長尺超電導体の製造
    法。
  2. 【請求項2】不活性金属テープ上に形成された酸化物超
    電導用層を送り出すための送り出し装置、必要に応じて
    設けられる該超電導用装置を乾燥するための乾燥装置、
    乾燥された超電導用装置上に更に不活性金属テープを送
    り出して載置し、圧延する装置、この圧延物を移送させ
    つつ焼結する焼結装置からなり、上記焼結装置がガイド
    キャタピラ上に沿って圧延物が移送させつつ焼結できる
    ようになした長尺酸化物超電導体の製造装置。
JP3089659A 1991-03-27 1991-03-27 長尺酸化物超電導体の製造法並びにこの方法に用いる装置 Pending JPH05217437A (ja)

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