JPH06227812A - 酸化物超電導導体の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導導体の製造方法Info
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- JPH06227812A JPH06227812A JP5042163A JP4216393A JPH06227812A JP H06227812 A JPH06227812 A JP H06227812A JP 5042163 A JP5042163 A JP 5042163A JP 4216393 A JP4216393 A JP 4216393A JP H06227812 A JPH06227812 A JP H06227812A
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- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高いJc値をもった、バルク状の酸化物超電
導体の製造方法を提供する。 【構成】 超電導体原料の仮焼成粉体を圧縮成形して成
形体となし、この圧縮成形体に熱処理を施して酸化物超
電導導体を製造する方法において、前記仮焼成粉体を1
00MPa以上の圧力(P1 )で保持するCIP成形工
程の途中で、少なくとも1回、圧力を(P1 −20)〜
20MPaの範囲内まで下げ、この後、再び100MP
a以上に昇圧する工程を行って圧縮成形体を製造するこ
とを特徴とする。 【効果】 高いJc値を持ったバルク状の酸化物超電導
導体が製造できる。
導体の製造方法を提供する。 【構成】 超電導体原料の仮焼成粉体を圧縮成形して成
形体となし、この圧縮成形体に熱処理を施して酸化物超
電導導体を製造する方法において、前記仮焼成粉体を1
00MPa以上の圧力(P1 )で保持するCIP成形工
程の途中で、少なくとも1回、圧力を(P1 −20)〜
20MPaの範囲内まで下げ、この後、再び100MP
a以上に昇圧する工程を行って圧縮成形体を製造するこ
とを特徴とする。 【効果】 高いJc値を持ったバルク状の酸化物超電導
導体が製造できる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高いJc値を具備した
バルク状の酸化物超電導導体の製造方法に関するもので
ある。
バルク状の酸化物超電導導体の製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】Y系、Bi系、Tl系などのような酸化
物超電導体は、臨界温度(Tc)が液体窒素温度以上で
あること、また熱伝導率が小さいことなどの特徴があ
り、この酸化物系超電導体について各種の応用・利用を
目的とした検討が鋭意行われている。中でも、2223
相のビスマス系酸化物超電導体(Bi2 Sr2 Ca2 C
u3O10)は、圧延、プレスなどの圧縮加工と熱処理を
繰り返し施すと、電流密度(Jc)の高いものが得られ
ることから、盛んにその応用、利用研究が行われてい
る。この酸化物超電導体は、銀シースを施して、圧延加
工、延伸加工などを繰り返し施して線材化して応用され
る他に、超電導体原料の仮焼成粉体を圧縮成形して成形
体となし、この圧縮成形体に熱処理を施して、例えば図
2の(a)の如き丸棒状や、(b)の如きパイプ状のバ
ルク状酸化物超電導導体となして応用されることがあ
る。
物超電導体は、臨界温度(Tc)が液体窒素温度以上で
あること、また熱伝導率が小さいことなどの特徴があ
り、この酸化物系超電導体について各種の応用・利用を
目的とした検討が鋭意行われている。中でも、2223
相のビスマス系酸化物超電導体(Bi2 Sr2 Ca2 C
u3O10)は、圧延、プレスなどの圧縮加工と熱処理を
繰り返し施すと、電流密度(Jc)の高いものが得られ
ることから、盛んにその応用、利用研究が行われてい
る。この酸化物超電導体は、銀シースを施して、圧延加
工、延伸加工などを繰り返し施して線材化して応用され
る他に、超電導体原料の仮焼成粉体を圧縮成形して成形
体となし、この圧縮成形体に熱処理を施して、例えば図
2の(a)の如き丸棒状や、(b)の如きパイプ状のバ
ルク状酸化物超電導導体となして応用されることがあ
る。
【0003】
【発明が解決すべき課題】しかしながら、従来、通常の
焼結法により作製したバルク状の酸化物超電導体は、一
般にそのJc値が200A/cm2 程度が限度であっ
た。そのため大電流を流すためには、極めて大きな断面
積を持つバルク状の酸化物超電導体が必要となる。とこ
ろがこのように断面積を大きくするとその冷却化が問題
となる。
焼結法により作製したバルク状の酸化物超電導体は、一
般にそのJc値が200A/cm2 程度が限度であっ
た。そのため大電流を流すためには、極めて大きな断面
積を持つバルク状の酸化物超電導体が必要となる。とこ
ろがこのように断面積を大きくするとその冷却化が問題
となる。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、超電導体原料
の仮焼成粉体を100MPa以上の圧力(P1 )で保持
するCIP成形(冷間静水圧圧縮成形)工程の途中で、
少なくとも1回、圧力を(P1 −20)〜20MPaの
範囲まで下げ、この後、再び100MPa以上に昇圧す
る工程を行って圧縮成形体を製造することを特徴とする
ものである。
の仮焼成粉体を100MPa以上の圧力(P1 )で保持
するCIP成形(冷間静水圧圧縮成形)工程の途中で、
少なくとも1回、圧力を(P1 −20)〜20MPaの
範囲まで下げ、この後、再び100MPa以上に昇圧す
る工程を行って圧縮成形体を製造することを特徴とする
ものである。
【0005】以下、本発明方法を具体的に説明する。本
発明において、超電導体となる原料仮焼成粉体を準備す
るには、従来の手段がそのまま適用できる。例えば酸化
物、炭酸塩などの一次原料粉体を所望組成となるように
配合・混合した後、所定の条件で仮焼成する。ついで、
この仮焼成物を粉砕して所望粒径の粉体に仕上げる。次
に、得られた仮焼成粉体をCIP成形する。この場合の
CIP成形時の圧力は、100MPa以上の圧力で保持
するCIP成形工程の途中で、少なくとも1回、圧力を
(P1 −20)〜20MPaの範囲まで下げ、この後、
再び100MPa以上の圧力に昇圧する成形圧力パター
ンにて行う(図1参照)。なお、前記CIP成形の圧力
を100MPa以上としたのは、CIP成形の圧力が1
00MPa未満であると得られる超電導体の成形密度が
上昇せず、従って得られた超電導導体のJc値は高く成
らないからである。また、100MPa以上の圧力で保
持するCIP成形工程の途中に、少なくとも1回、圧力
を(P1 −20)〜20MPaの範囲まで下げるとした
のは、下げる圧力が(P1 −20)〜20MPaの範囲
内でないと、得られる超電導導体の高密度化の効果が得
られないためである。なお、圧縮成形体の断面形状は、
制約はなく、丸形、楕円形、角形などいずれでもよい。
発明において、超電導体となる原料仮焼成粉体を準備す
るには、従来の手段がそのまま適用できる。例えば酸化
物、炭酸塩などの一次原料粉体を所望組成となるように
配合・混合した後、所定の条件で仮焼成する。ついで、
この仮焼成物を粉砕して所望粒径の粉体に仕上げる。次
に、得られた仮焼成粉体をCIP成形する。この場合の
CIP成形時の圧力は、100MPa以上の圧力で保持
するCIP成形工程の途中で、少なくとも1回、圧力を
(P1 −20)〜20MPaの範囲まで下げ、この後、
再び100MPa以上の圧力に昇圧する成形圧力パター
ンにて行う(図1参照)。なお、前記CIP成形の圧力
を100MPa以上としたのは、CIP成形の圧力が1
00MPa未満であると得られる超電導体の成形密度が
上昇せず、従って得られた超電導導体のJc値は高く成
らないからである。また、100MPa以上の圧力で保
持するCIP成形工程の途中に、少なくとも1回、圧力
を(P1 −20)〜20MPaの範囲まで下げるとした
のは、下げる圧力が(P1 −20)〜20MPaの範囲
内でないと、得られる超電導導体の高密度化の効果が得
られないためである。なお、圧縮成形体の断面形状は、
制約はなく、丸形、楕円形、角形などいずれでもよい。
【0006】本発明におけるCIP成形時の成形圧力の
パターンの一例を図1に示す。なお、常圧から100M
Pa以上の圧力(P1 )まで、100MPa以上の圧力
から少なくとも20MPa下げた圧力(P2 )まで、少
なくとも20MPa下げた圧力から100MPa以上の
圧力まで、100MPa以上の圧力から常圧までのごと
く圧力を変化させる際の昇圧速度、および減圧速度など
は、何ら制約はなく、設備に応じて任意に決めるとよ
い。また、それぞれの圧力下での保持時間は、何ら制約
はなく、例えば数秒〜数分程度に設定すればよい。ま
た、100MPa以上の圧力下のCIP成形工程の途中
に、圧力を(P1 −20)〜20MPaの範囲まで下げ
る回数は、少なくとも1回行えばその効果が認められ、
10回程度行うとその効果は顕著となる。しかし、あま
り多くても得られる効果は飽和するので、最大20〜3
0回程度が好ましい。なお、途中に組み込む、(P1 −
20)〜20MPaの範囲内の圧力とする工程を2回以
上行う場合、2回目以降における圧力の値は、1回目と
同一である必要はなく、下げた後の圧力が前記範囲内で
あれば異なっていても差し支えない。
パターンの一例を図1に示す。なお、常圧から100M
Pa以上の圧力(P1 )まで、100MPa以上の圧力
から少なくとも20MPa下げた圧力(P2 )まで、少
なくとも20MPa下げた圧力から100MPa以上の
圧力まで、100MPa以上の圧力から常圧までのごと
く圧力を変化させる際の昇圧速度、および減圧速度など
は、何ら制約はなく、設備に応じて任意に決めるとよ
い。また、それぞれの圧力下での保持時間は、何ら制約
はなく、例えば数秒〜数分程度に設定すればよい。ま
た、100MPa以上の圧力下のCIP成形工程の途中
に、圧力を(P1 −20)〜20MPaの範囲まで下げ
る回数は、少なくとも1回行えばその効果が認められ、
10回程度行うとその効果は顕著となる。しかし、あま
り多くても得られる効果は飽和するので、最大20〜3
0回程度が好ましい。なお、途中に組み込む、(P1 −
20)〜20MPaの範囲内の圧力とする工程を2回以
上行う場合、2回目以降における圧力の値は、1回目と
同一である必要はなく、下げた後の圧力が前記範囲内で
あれば異なっていても差し支えない。
【0007】上記のようにして仮焼成粉体をCIP成形
した後、得られた圧縮成形体に所定の熱処理を施すが、
その温度は、例えば2223相のビスマス系酸化物超電
導体の場合では、830〜850℃であることが望まし
い。本発明方法にて、製造の対象とする酸化物超電導体
は、圧縮成形加工と熱処理を繰り返し行うと超電導特性
が顕著に向上する2223相のビスマス系超電導体が最
適であるが、これに限定されるものではない。
した後、得られた圧縮成形体に所定の熱処理を施すが、
その温度は、例えば2223相のビスマス系酸化物超電
導体の場合では、830〜850℃であることが望まし
い。本発明方法にて、製造の対象とする酸化物超電導体
は、圧縮成形加工と熱処理を繰り返し行うと超電導特性
が顕著に向上する2223相のビスマス系超電導体が最
適であるが、これに限定されるものではない。
【0008】
【作用】このように本発明方法によれば、圧縮成形体中
の空孔が、原料の仮焼成粉体により埋められるので、高
密度の圧縮成形体を得ることができる。本発明方法にお
いて、原料の仮焼成粉体に施すCIP成形の圧力を、1
00MPa以上の圧力で保持するCIP成形工程の途中
で、少なくとも1回、圧力を(P1 −20)〜20MP
aの範囲内の圧力に下げた後、再び100MPa以上の
圧力に昇圧する成形圧力パターンとすることにより、圧
縮成形体の密度が高まるメカニズムは次のように考えら
れる。即ち、原料の仮焼成粉体を100MPa以上の高
圧力で圧縮したのち、その途中で、この圧力を(P1 −
20)〜20MPaの範囲内の圧力に下げると、圧縮成
形体を構成する個々の粉末粒子同士の密着度が緩んで粉
末粒子が相互に位置ズレを起こす。この位置ズレによ
り、既存の空孔の近くに適当な大きさの粉末粒子が移動
し、次の100MPa以上の圧力での圧縮で、前記粉末
粒子が空孔に入り込み密度が高まるというものである。
の空孔が、原料の仮焼成粉体により埋められるので、高
密度の圧縮成形体を得ることができる。本発明方法にお
いて、原料の仮焼成粉体に施すCIP成形の圧力を、1
00MPa以上の圧力で保持するCIP成形工程の途中
で、少なくとも1回、圧力を(P1 −20)〜20MP
aの範囲内の圧力に下げた後、再び100MPa以上の
圧力に昇圧する成形圧力パターンとすることにより、圧
縮成形体の密度が高まるメカニズムは次のように考えら
れる。即ち、原料の仮焼成粉体を100MPa以上の高
圧力で圧縮したのち、その途中で、この圧力を(P1 −
20)〜20MPaの範囲内の圧力に下げると、圧縮成
形体を構成する個々の粉末粒子同士の密着度が緩んで粉
末粒子が相互に位置ズレを起こす。この位置ズレによ
り、既存の空孔の近くに適当な大きさの粉末粒子が移動
し、次の100MPa以上の圧力での圧縮で、前記粉末
粒子が空孔に入り込み密度が高まるというものである。
【0009】
【実施例】以下に、本発明の実施例および比較例を示
す。 実施例1 Bi2 O3 、PbO、SrCO3 、CaCO3 、CuO
などの一次原料酸化物粉体を、モル比で、Bi:Pb:
Sr:Ca:Cu=1. 6:0. 4:2:2:3となる
ように配合、混合した後、この混合物を大気中で800
℃×50h仮焼成して原料の仮焼成粉体を作製した。こ
の原料の仮焼成粉体を図1に示すような成形圧力パター
ン、即ち、10MPa/minの昇圧速度で100MP
a(P1 )に昇圧した後、圧力を20MPa/minの
降圧速度で20MPa(P2 )まで下げ、ついで再び1
0MPa/minの昇圧速度で圧力を100MPa(P
1 )に昇圧してCIP成形し、しかるのち、圧力を20
MPa/minの降圧速度で常圧まで下げて外径9mm
φの棒状の圧縮成形体を作った。上記の如くしてCIP
成形して得られた棒状成形体を、大気中で845℃×5
0h、熱処理を施してビスマス系の酸化物超電導導体を
作製した。
す。 実施例1 Bi2 O3 、PbO、SrCO3 、CaCO3 、CuO
などの一次原料酸化物粉体を、モル比で、Bi:Pb:
Sr:Ca:Cu=1. 6:0. 4:2:2:3となる
ように配合、混合した後、この混合物を大気中で800
℃×50h仮焼成して原料の仮焼成粉体を作製した。こ
の原料の仮焼成粉体を図1に示すような成形圧力パター
ン、即ち、10MPa/minの昇圧速度で100MP
a(P1 )に昇圧した後、圧力を20MPa/minの
降圧速度で20MPa(P2 )まで下げ、ついで再び1
0MPa/minの昇圧速度で圧力を100MPa(P
1 )に昇圧してCIP成形し、しかるのち、圧力を20
MPa/minの降圧速度で常圧まで下げて外径9mm
φの棒状の圧縮成形体を作った。上記の如くしてCIP
成形して得られた棒状成形体を、大気中で845℃×5
0h、熱処理を施してビスマス系の酸化物超電導導体を
作製した。
【0010】実施例2〜8、比較例1〜4 CIP成形工程における圧力を、表1に示すような種々
の値の成形圧力パターンに設定し、途中に組み込む圧力
を(P1 −20)〜20MPaの範囲内の圧力に下げる
回数を最大30回とした以外は実施例1と同様にして実
施例1と同形のビスマス系の酸化物超電導導体を作製し
た。なお、いずれの工程においても、昇圧速度は10M
Pa/min、降圧速度は20MPa/minにて行っ
た。以上、実施例及び比較例にて得られたそれぞれのビ
スマス系の酸化物超電導導体について、液体窒素中にお
けるJc値を測定した。得られた結果を表1に纏めて示
す。
の値の成形圧力パターンに設定し、途中に組み込む圧力
を(P1 −20)〜20MPaの範囲内の圧力に下げる
回数を最大30回とした以外は実施例1と同様にして実
施例1と同形のビスマス系の酸化物超電導導体を作製し
た。なお、いずれの工程においても、昇圧速度は10M
Pa/min、降圧速度は20MPa/minにて行っ
た。以上、実施例及び比較例にて得られたそれぞれのビ
スマス系の酸化物超電導導体について、液体窒素中にお
けるJc値を測定した。得られた結果を表1に纏めて示
す。
【0011】
【表1】
【0012】表1から明らかなように、CIP成形工程
の成形圧力のパターンを100MPa以上の圧力で保持
するCIP成形工程の途中で、少なくとも1回、圧力を
(P1 −20)〜20MPaの範囲内の圧力に下げた
後、再び100MPa以上の圧力に昇圧する成形圧力パ
ターンを繰り返し行う本発明方法にて得られた超電導導
体のJc値は、いずれも300A/cm2 以上であっ
た。そして圧力を、(P1 −20)〜20MPaの範囲
内の圧力に下げた後、再び100MPa以上の圧力に昇
圧する成形圧力パターンを繰り返し施す回数が多い程
(実施例5〜8)、得られる超電導導体のJc値は高く
なった。これに対してCIP成形中の高圧力が100M
Pa未満(比較例1)で行って得た超電導導体のJc値
は100A/cm2 と低く、また、途中の下げる圧力が
20MPa未満である成形圧力のパターン(比較例
3)、および下げて保持する圧力が20MPa未満であ
る(比較例2、4)で得られた超電導導体のJc値は、
180、および200A/cm2 と、いずれも本発明方
法で得たものに比べて低いものであった。
の成形圧力のパターンを100MPa以上の圧力で保持
するCIP成形工程の途中で、少なくとも1回、圧力を
(P1 −20)〜20MPaの範囲内の圧力に下げた
後、再び100MPa以上の圧力に昇圧する成形圧力パ
ターンを繰り返し行う本発明方法にて得られた超電導導
体のJc値は、いずれも300A/cm2 以上であっ
た。そして圧力を、(P1 −20)〜20MPaの範囲
内の圧力に下げた後、再び100MPa以上の圧力に昇
圧する成形圧力パターンを繰り返し施す回数が多い程
(実施例5〜8)、得られる超電導導体のJc値は高く
なった。これに対してCIP成形中の高圧力が100M
Pa未満(比較例1)で行って得た超電導導体のJc値
は100A/cm2 と低く、また、途中の下げる圧力が
20MPa未満である成形圧力のパターン(比較例
3)、および下げて保持する圧力が20MPa未満であ
る(比較例2、4)で得られた超電導導体のJc値は、
180、および200A/cm2 と、いずれも本発明方
法で得たものに比べて低いものであった。
【0013】
【発明の効果】以上、説明した如く、本発明方法によれ
ば、高いJc値を持ったバルク状の酸化物超電導導体が
製造できるものであり、その工業的価値はきわめて大き
いものである。
ば、高いJc値を持ったバルク状の酸化物超電導導体が
製造できるものであり、その工業的価値はきわめて大き
いものである。
【図1】本発明方法におけるCIP成形工程の成形圧力
パターンの1例図である。
パターンの1例図である。
【図2】バルク状の酸化物超電導導体の一例を示す斜視
図で、(a)は、断面丸型の丸棒体、(b)は、断面丸
型のパイプ体である。
図で、(a)は、断面丸型の丸棒体、(b)は、断面丸
型のパイプ体である。
Claims (1)
- 【請求項1】 超電導体原料の仮焼成粉体を圧縮成形し
て成形体となし、この圧縮成形体に熱処理を施して酸化
物超電導導体を製造する方法において、前記仮焼成粉体
を100MPa以上の圧力(P1 )で保持するCIP成
形工程の途中で、少なくとも1回、圧力を(P1 −2
0)〜20MPaの範囲内まで下げ、この後、再び10
0MPa以上に昇圧する工程を行って圧縮成形体を製造
することを特徴とする酸化物超電導導体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5042163A JPH06227812A (ja) | 1993-02-05 | 1993-02-05 | 酸化物超電導導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5042163A JPH06227812A (ja) | 1993-02-05 | 1993-02-05 | 酸化物超電導導体の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06227812A true JPH06227812A (ja) | 1994-08-16 |
Family
ID=12628298
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5042163A Pending JPH06227812A (ja) | 1993-02-05 | 1993-02-05 | 酸化物超電導導体の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06227812A (ja) |
-
1993
- 1993-02-05 JP JP5042163A patent/JPH06227812A/ja active Pending
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