JPH0528857A - セラミツクス超電導々体の製造方法 - Google Patents

セラミツクス超電導々体の製造方法

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JPH0528857A
JPH0528857A JP3206532A JP20653291A JPH0528857A JP H0528857 A JPH0528857 A JP H0528857A JP 3206532 A JP3206532 A JP 3206532A JP 20653291 A JP20653291 A JP 20653291A JP H0528857 A JPH0528857 A JP H0528857A
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JP
Japan
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composite
superconductor
ceramic
wire
tape
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Pending
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JP3206532A
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English (en)
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Sukeyuki Kikuchi
祐行 菊地
Kiyoshi Nemoto
清 根本
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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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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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 形状及び超電導特性に優れたセラミックス超
電導々体を提供する。 【構成】 セラミックス超電導体となし得る原料物質を
金属製容器に充填して複合ビレットとなし、次いでこの
複合ビレットを伸延加工して厚さの薄い所定形状の複合
線材となし、次いでこの複合線材に超音波振動を付与し
ながら圧延加工を施して、内部の原料物質層の流動性を
高めて不均一変形を防止し、次いで前記超音波圧延材に
20〜80%の減面率で通常の圧延加工を施して内部の
原料物質層の密度を高めたテープ状線材となし、次いで
このテープ状線材に所定の加熱処理を施して、形状及び
超電導特性に優れたセラミックス超電導々体を製造す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ケーブル、マグネッ
ト、磁気シールド、電流リード等の導体として好適なセ
ラミックス超電導々体を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、液体窒素温度で超電導を示すY−
Ba−Cu−O系,Bi−(Pb)−Sr−Ca−Cu
−O系,Tl−Ba−Ca−Cu−O系等のセラミック
ス超電導体が見出され、各分野で実用化研究が進められ
ている。ところでこれらのセラミックス超電導体は脆い
為、これを線材等に加工するには、例えば加工性に富ん
だAgやCu等の金属製パイプにセラミックス超電導体
となし得る原料物質を充填して複合ビレットを作製し、
次いでこの複合ビレットを伸延加工して所望形状の線材
となしたのち、この線材に所定の加熱処理を施して上記
原料物質を超電導体に反応せしめる複合加工法が用いら
れている。この複合加工法により製造されるセラミック
ス超電導々体の形状は、断面が円形,楕円形,四角形,
テープ状等の線状体で、更にこの線状体を複数本束ねた
多芯線、或いは金属層を介在させてセラミックス超電導
体層が同心状又は渦巻状に配置された多層線等が種々試
作検討されている。又伸延加工法としては押出し,圧
延,スエージング,引抜き等の従来の塑性加工法がその
まま適用されている。前記原料物質を充填する金属製パ
イプには熱及び電気伝導性に優れた銀系又は銅系材料が
用いられるが、特に銀系材料は酸素透過性に優れ多用さ
れている。テープ状セラミックス超電導々体の製造で
は、伸延加工を圧延加工にて行うのが一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記のよ
うな複合ビレットは、金属層とセラミックス超電導体層
との変形抵抗が著しく異なる為伸延加工の際に塑性変形
が均一になされず、その結果加工材の厚さがある程度薄
くなると、内部の原料物質層の厚さが不均一になり、形
状不良となるばかりでなく、これを加熱処理して得られ
るセラミックス超電導々体は、密度や結晶配向性に劣
り、超電導特性が低い値のものであった。そこで、加工
材の厚さがある程度薄くなったところで、加工材に超音
波振動をかけながら圧延加工して内部の原料物質層に流
動性を持たせて不均一変形を防止する方法を発明者等は
先に提案したが、このような加工法により製造されたセ
ラミックス超電導々体は形状は良好であるが、超電導体
層の密度が未だ十分には高くなく、その為、特に磁場を
掛けた状態での超電導特性に高い値を持つものが得られ
ないという問題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる状況に
鑑み鋭意研究を行った結果なされたものでその目的とす
るところは、超電導体層が均質に且つ高密度に加工され
た形状及び超電導特性が良好なセラミックス超電導々体
を製造し得る方法を提供することにある。即ち本発明
は、セラミックス超電導体となし得る原料物質を金属製
容器に充填して複合ビレットとなし、次いでこの複合ビ
レットを伸延加工して厚さの薄い所定形状の複合線材と
なしたのち、この複合線材に超音波振動を付与しながら
圧延加工を施し、次いで超音波振動を付与せずに20〜
80%の減面率で圧延加工を施して所望形状のテープ状
線材となし、しかるのちこのテープ状線材に所定の加熱
処理を施すことを特徴とするものである。
【0005】本発明方法は、セラミックス超電導々体の
複合加工法において、加工材の厚さが薄くなり均一加工
が困難になったところで、超音波振動を付与しながら圧
延加工を施して加工材の不均一変形を防止し、最後に前
記の超音波圧延材に不均一変形を起こさない程度の減面
率で通常の圧延加工を施して原料物質層の密度を向上さ
せ、依って形状並びに超電導特性が良好なセラミックス
超電導々体を得んとするものである。本発明方法におい
て、厚さの薄い所定形状の複合線材とは、不均一変形が
始まる前の厚さの複合線材のことで、その厚さは1mm
程度の厚さである。又圧延加工中に付与する超音波振動
は、圧延ロール又は加工材に付与されるが、圧延ロール
と加工材の両方に付与することによりその効果は一段と
発揮される。本発明方法において、超音波振動を付与し
ながら圧延した超音波圧延材に施す通常の圧延加工の減
面率を20〜80%の範囲とした理由は、20%未満で
はセラミックス超電導体層の密度が十分に高くならず、
又80%を超えると不均一変形が起きる為である。
【0006】本発明方法においてセラミックス超電導体
となし得る原料物質(以下、原料物質と略記する。)に
は、前記したような種々の系のセラミックス超電導体が
広く適用されるに加えて、酸素含有雰囲気中で加熱処理
することによりセラミックス超電導体に反応するセラミ
ックス超電導体に合成されるまでの中間体、例えばセラ
ミックス超電導体の構成元素の混合体又は共沈混合物又
は酸素欠損型複合酸化物又は上記構成元素の合金等が使
用可能である。又上記原料物質を充填する金属製容器の
材料には、Ag、Au、Cu等の金属材料が用いられる
が、中でもAg又はAg−Cu系、Ag−Sb系等のA
g系材料は酸素透過性が良好なので最終の加熱処理工程
においてセラミックス超電導体への酸素の供給が充分に
なされて高いJC をもつ超電導体が得られる上、熱伝導
性が高いので得られる超電導々体は耐クエンチ性に優
れ、従って通電量を高めることができて好適である。特
に金属製容器材料に高強度のAg合金材料を用いると複
合金属層、即ちシース材が変形し難い為、導体厚さが薄
くなった場合においても超音波振動の流動作用が有効に
発現され特性が一層向上する。本発明方法において、金
属製容器に原料物質を充填した複合ビレットを複合線材
にまで伸延加工する方法としては、押出、引抜き、スエ
ージング、圧延、鍛造、一軸プレス圧縮等の任意の方法
が適用できる。又前記伸延加工は冷間、熱間等任意の温
度で行うことができる。本発明方法において、テープ状
線材に施す加熱処理は、内部の原料物質を超電導体に反
応せしめる為に行うもので、通常酸素含有雰囲気中で8
00〜950℃の温度範囲で施される。
【0007】
【作用】本発明方法では、原料物質層を金属層で被覆し
た、厚さの薄い所定形状の複合線材を超音波振動を付与
しながら圧延加工するので、内部の原料物質層は、超音
波振動によって流動性が向上して塑性変形が均質になさ
れ、更に前記の超音波振動を付与しながら圧延加工した
複合線材を、超音波振動を付与しない通常の圧延加工法
にて所望形状のテープ状線材に仕上げるので、内部の原
料物質層の密度が向上した良好な形状の線材が製造でき
る。依ってこのテープ状線材を加熱処理して得られるセ
ラミックス超電導々体は形状及び超電導特性が共に優れ
たものとなる。
【0008】
【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。 実施例1 Bi23 ,PbO,SrCO3 、CaCO3 、CuO
等の原料粉体をそれぞれ所定量配合し混合したのち、こ
れを大気中で800℃×50時間仮焼成し、この仮焼成
体を粉砕して平均粒径約5μmのBi2-Sr2-Ca2-C
3-Ox組成の仮焼成粉体を作製した。次にこの仮焼成
粉体をCIP成形し、得られた成形体を外径25mm,
内径20mmのAg製パイプ内に充填して両端を電子ビ
ーム溶接により真空封止して複合ビレットとなした。次
いでこの複合ビレットをスエージング加工して5mmφ
の複合棒材となしたのち、この複合棒材を溝ロール圧延
により2.5mmφの複合棒材となし、次いでこの複合
棒材を通常の圧延加工法により厚さ1mmの複合線材と
なした。次にこの複合線材を圧延ロールに超音波振動を
付与しながら厚さ0.5mmにまで圧延加工したのち、
この超音波圧延材に20〜80%の減面率で通常の圧延
加工を施してテープ状線材を作製した。 比較例1 実施例1と同様にして得た厚さ0.5mmの超音波圧延
材を15%又は85%の減面率で圧延加工した他は、実
施例1と同じ方法によりテープ状線材を作製した。 比較例2 実施例1と同様にして得た厚さ1mmの複合線材を、圧
延ロールに超音波振動を付与しながら圧延して厚さ0.
4〜0.1mmのテープ状線材を作製した。
【0009】実施例2 Bi23 ,SrCO3 、CaCO3 、CuO等の原料
粉体をそれぞれ所定量配合し混合したのち、これを大気
中で800℃×50時間仮焼成し、この仮焼成体を粉砕
して平均粒径約5μmのBi2-Sr2-Ca- Cu2-Ox
組成の仮焼成粉を作製した。次にこの仮焼成粉体をCI
P成形し、得られた成形体を外径25mm,内径20m
mのAg製パイプ内に充填して両端を電子ビーム溶接に
より真空封止して複合ビレットとなした。次にこの複合
ビレットに実施例1と同じ方法・条件にて加工を施して
テープ状線材を作製した。 比較例3 実施例2と同様にして得た厚さ0.5mmの超音波圧延
材を15%又は85%の減面率で圧延加工した他は、実
施例2と同じ方法によりテープ状線材を作製した。 比較例4 実施例2と同様にして得た厚さ1mmの複合線材を、圧
延ロールに超音波振動を付与しながら圧延して厚さ0.
4〜0.1mmのテープ状線材を作製した。
【0010】このようにして得られた各々のテープ状線
材に、大気中で 850℃×50Hの加熱処理を施してテープ
状のセラミックス超電導々体を製造した。このセラミッ
クス超電導々体について、臨界電流密度(JC )を液体
窒素(77K)中で1000ガウスの磁場をかけて4端子
法により測定した。Jcは、長さ300mmのサンプル
について、電圧端子間隔を30mmにとって順次全長に
亘り測定した。結果は実施例1と比較例1,2は表1
に、実施例2と比較例3,4は表2に、それぞれ形状を
併記して示した。
【0011】
【表1】
【0012】
【表2】
【0013】表1及び表2より明らかなように、本発明
方法品(No1〜5,11〜15)は、形状が良好で、しかも
C 値が高く、又Jcのバラツキ(Range)が小さ
いものであった。本発明方法品において、通常圧延の減
面率が大きいもの程、Jc値が高く又Jc値のバラツキ
が大きくなる傾向が認められたが、これは減面率の増大
により内部の超電導体層の密度が向上したのと同時に不
均一変形が進行しはじめたことによるものである。他
方、比較例品のNo.6,16は通常圧延の減面率が大きす
ぎて形状不良を起こし、それに伴いJcのバラツキが極
めて大きくなった。又No.7,17は通常圧延の減面率が
小さすぎて、又No.8〜10,18 〜20は、通常圧延を施さ
なかった為、いずれも形状は良好であったが、Jcが低
く又Jcのバラツキの大きいものとなった。前記サンプ
ルの超電導体層について、密度を測定したところ、本発
明方法品は密度が88〜95%と高い値のものであった
が、比較例品は85%以下の低密度のもの(No.7〜1
7,17 〜20)か、高密度でもバラツキの大きいもの(N
o.6,16)であった。
【0014】
【効果】以上述べたように本発明方法では、超音波振動
をかけながら圧延加工して不均一変形を防止し、次いで
通常圧延により内部の原料物質層の密度を高め、しかる
のち所定の加熱処理を施すので、得られるセラミックス
超電導々体は形状及び超電導特性に優れたものとなり、
工業上顕著な効果を奏する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 セラミックス超電導体となし得る原料物
    質を金属製容器に充填して複合ビレットとなし、次いで
    この複合ビレットを伸延加工して厚さの薄い所定形状の
    複合線材となしたのち、この複合線材に超音波振動を付
    与しながら圧延加工を施し、次いで超音波振動を付与せ
    ずに20〜80%の減面率で圧延加工を施して所望形状
    のテープ状線材となし、しかるのちこのテープ状線材に
    所定の加熱処理を施すことを特徴とするセラミックス超
    電導々体の製造方法。
JP3206532A 1991-07-22 1991-07-22 セラミツクス超電導々体の製造方法 Pending JPH0528857A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7452171B2 (en) 2003-11-26 2008-11-18 Illinois Tool Works Inc. Welding stud

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7452171B2 (en) 2003-11-26 2008-11-18 Illinois Tool Works Inc. Welding stud

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