JPH06302236A - 酸化物超電導線の製造方法 - Google Patents

酸化物超電導線の製造方法

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JPH06302236A
JPH06302236A JP5112213A JP11221393A JPH06302236A JP H06302236 A JPH06302236 A JP H06302236A JP 5112213 A JP5112213 A JP 5112213A JP 11221393 A JP11221393 A JP 11221393A JP H06302236 A JPH06302236 A JP H06302236A
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JP
Japan
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oxide superconductor
oxide
sintering
superconducting wire
powder
Prior art date
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Pending
Application number
JP5112213A
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English (en)
Inventor
Shigenori Suketani
重徳 祐谷
Makoto Hiraoka
誠 平岡
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Mitsubishi Cable Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
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Publication date
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    • 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)
  • Wire Processing (AREA)
  • Metal Extraction Processes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長尺体の場合にも膨れ等の発生なく焼結処理
でき、断面形状の均一性や超電導特性に優れる金属被覆
型の酸化物超電導線を得ること。 【構成】 酸化物超電導体の粉末からなる棒状成形体を
酸素ガス雰囲気下で仮焼処理し、得られた仮焼体を金属
チューブ(1)に充填して線材形態に加工したのち焼結
処理して内部の酸化物超電導体を一体化(2)させる酸
化物超電導線の製造方法。 【効果】 成形体方式による金属チューブへの充填作業
性に優れて酸化物超電導線が製造効率よく安定に得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、焼結膨れを防止した金
属被覆型の酸化物超電導線の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、酸化物超電導体の粉末を金属チュ
ーブに充填して丸線やテープ等の線材形態に加工後、加
熱処理して酸化物超電導体の粉末を焼結させ、図5に例
示の如き金属被覆層1の内部に焼結体2を有する超電導
線の製造方法が知られていた。しかしながら、焼結時に
膨れ11(膨張部)等を生じて均一形状の超電導線が形
成されない問題点があつた。かかる膨れ等の発生は、数
10cm以上の長尺体を得る場合に特に顕著で、超電導特
性の低下原因やコイル等に加工する際の障害となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、長尺体の場
合にも膨れ等の発生なく焼結処理できて、断面形状の均
一性や超電導特性に優れる金属被覆型の酸化物超電導線
の製造方法の開発を課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、酸化物超電導
体の粉末からなる棒状成形体を酸素ガス雰囲気下で仮焼
処理し、得られた仮焼体を金属チューブに充填して線材
形態に加工したのち焼結処理して内部の酸化物超電導体
を一体化させることを特徴とする酸化物超電導線の製造
方法を提供するものである。
【0005】
【作用】酸化物超電導体の粉末からなる成形体を酸素ガ
ス雰囲気下で仮焼後、その仮焼体を金属チューブに充填
して所定の処理を施す上記の方法により、長尺体の場合
にも膨れ等の発生なく焼結処理でき、断面形状の均一性
や超電導特性に優れる金属被覆型の酸化物超電導線が得
られる。
【0006】前記より、焼結膨れは酸化物超電導体の粉
末が含有する炭素や、かかる粉末に吸着された炭酸ガス
や水分、さらには充填時に混入した気体等が焼結処理時
にガス化ないし膨張することにより生じるものと考えら
れるが、本発明では当該粉末を棒状成形体とし、しかも
その酸素ガス雰囲気下での仮焼体として金属チューブに
充填するため、その効率的な充填作業性と共に個々の粉
末が焼結処理時のガス化成分を吸着する機会が低減さ
れ、また充填時に気体が混入することも抑制されること
に加えて、焼結膨れの原因物質が成形体の仮焼時に除去
されて再吸着も抑制されることから焼結膨れが防止され
るものと考えられる。
【0007】
【実施例】本発明の製造方法は、酸化物超電導体の粉末
からなる棒状成形体を酸素ガス雰囲気下で仮焼処理し、
得られた仮焼体を金属チューブに充填して線材形態に加
工したのち焼結処理し内部の酸化物超電導体を一体化さ
せて、金属被覆型の酸化物超電導線を得るものである。
図1、図2、図3にかかる酸化物超電導線を例示した。
1が金属被覆層、2が酸化物超電導体が一体化した焼結
体である。
【0008】酸化物超電導体の粉末からなる棒状成形体
は、例えば図4に例示の如き冷間静水圧加圧成形方式な
どの適宜な圧粉成形方式で得ることができる。なお図4
において、3はゴム等からなる成形型、21は酸化物超
電導体の粉末からなる棒状成形体である。棒状成形体
は、目的とする酸化物超電導線の断面形態等に応じて適
宜な形態とすることができる。
【0009】成形に供する粉末を形成する酸化物超電導
体の種類については特に限定はない。その例としては、
Bi2Sr2CaCu2yやBi2-xPbxSr2Ca2Cu3yの如
きBi系酸化物超電導体、YBa2Cu3yやYBa2Cu4
yの如きY系酸化物超電導体、Ba1-xxBiO3の如きB
a系酸化物超電導体、Nd2-xCexCuOyの如きNd系酸化
物超電導体、その他La系酸化物超電導体、Tl系酸化物
超電導体、Pb系酸化物超電導体などがあげられる。
【0010】また、前記のBi等の成分を他の希土類元
素で置換したもの、Sr等の成分を他のアルカリ土類金
属で置換したもの、あるいはO成分をFなどで置換した
ものなどもあげられる。さらに、ピンニングセンターを
含有させたものなどもあげられる。ピンニングセンター
含有の酸化物超電導体は、そのピンニングセンターによ
る磁束のピン止め効果により、高い磁場下においても大
きな臨界電流密度を示す利点を有する。ピンニングセン
ター含有の酸化物超電導体は、例えばMPMG法(Melt
Powdering Melt Growth)などにより得ることができ
る。
【0011】成形に用いる粉末の粒径は、100μm以
下、就中0.1〜10μmが適当である。その粉末は、例
えば酸化物超電導体の仮焼体ないし焼結体を粉砕するこ
とにより得ることができる。
【0012】本発明において酸化物超電導体の粉末から
なる棒状成形体は、酸素ガス雰囲気下で仮焼処理して仮
焼体とし、得られた仮焼体が金属チューブに充填され
る。かかる仮焼処理は、酸化物超電導体の粉末からなる
棒状成形体が含有するガス化成分を除去することを目的
とし、焼結膨れ防止の点より酸素ガス雰囲気下で行う。
空気雰囲気下での仮焼処理では、焼結膨れを防止するこ
とが困難である。
【0013】仮焼温度等の条件は、焼結条件等に応じた
重量減少曲線などより適宜に決定することができる。す
なわち例えば仮焼・粉砕を3回繰り返したBi2Sr2Ca
Cu2y系酸化物超電導体の粉末の場合、約70〜約5
00℃の範囲で0.5%程度の重量減少を示すと共に約
600〜約800℃の範囲で0.4%程度の再度の重量
減少を示すことから、後者の重量減少が現れる最高温度
で仮焼処理することが望ましい。
【0014】前記において、低温での重量減少は吸着水
分の蒸発に基づき、高温での重量減少は水和等の大きい
結合エネルギーで結合した成分に基づくと思われる。従
って、仮焼処理は、焼結温度ないしそれよりも若干低い
温度で行うことが一般的に好ましい。
【0015】仮焼体を充填するための金属チューブとし
ては、仮焼体を収容できる適宜な断面形態のものを用い
ることができ、半割等の分割形態とすることもできる。
金属チューブを形成する金属種としては、耐酸化性や加
工性に優れるものが好ましい。その例としては、銀、
金、白金、かかる金属を含有する合金、就中、銀・白金
合金、銀・パラジウム合金の如き高融点合金などがあげ
られる。
【0016】仮焼体を充填した金属チューブは、それを
目的の線材形態に加工したのち焼結処理に供される。所
定の線材形態への加工は、例えばダイス等を介した伸線
処理による細線化や、ピンチロール等を介した圧延処理
によるテープ状化などの適宜な方式で行ってよい。
【0017】従って前記の線材形態への加工で一般に、
金属チューブは目的の酸化物超電導線に対応した金属被
覆層(1)を形成するものの、チューブ内の仮焼体は砕
けた状態となる。なお本発明においては、線材形態への
加工時やその加工後(焼結処理前)にプレス処理を施し
てもよい。プレス処理は、品質の安定化、ないし向上に
有効である。また、プレス処理は複数回繰り返してもよ
く、その場合には前後のプレス処理間に加熱工程が設け
られる。
【0018】焼結処理は、金属被覆層中の酸化物超電導
体をバルク化して一体化させるためのものである。本発
明では、コイル等の二次形態としたものに対して焼結処
理を施してもよい。焼結温度は、酸化物超電導体の種類
に応じて適宜に決定される。一般には700〜1200
℃である。
【0019】焼結雰囲気は、例えば酸素ガス雰囲気、空
気雰囲気、窒素ガス雰囲気(酸素ガスの含有可)など
の、酸化物超電導体の種類に応じて適宜に決定してよ
い。乾燥雰囲気での焼結処理は、水分関与を防止できて
好ましいが、本発明においては必ずしも乾燥雰囲気とす
ることは要しない。また焼結処理に際し金属被覆層(金
属チューブ)の端部は、開口状態としてもよいし、封止
状態としてもよい。
【0020】一般には、混入空気等のガス排気を目的に
金属被覆層(金属チューブ)端の一方又は双方を開口し
た状態で焼結処理される。封止処理は、水分等を含む外
部雰囲気との接触を防止する目的等で行われ、圧着やプ
レス処理、密栓等の適宜な封止手段を採ることができ
る。なお焼結処理は、密閉系の耐熱耐圧容器に焼結対象
物を収容するなどして加圧雰囲気下に行ってもよい。加
圧雰囲気は、焼結膨れの発生を防止する外圧として作用
する。
【0021】実施例1 大気中、830℃で20時間仮焼し、それを粉砕する操
作を3回繰り返して得たBi2Sr2Ca2Cu3y系酸化物
超電導体の粒径0.1〜10μmの粉末を、ゴム型による
冷間静水圧加圧方式で直径6.0mm、長さ100mmの棒
状成形体に成形し、それを酸素ガス雰囲気下830℃で
20時間仮焼して仮焼体を得た。
【0022】次に前記の仮焼体を肉厚1.0mm、内径7.
0mmの銀チューブに充填し、それをダイスを介し外径3
mmに伸線処理した後、ピンチロールで圧延して幅3mm、
厚さ0.3mm(超電導部の厚さ100μm)、長さ約10
mのテープに加工し830℃で約160時間加熱処理し
て、それにプレス処理を施したのち830℃で約50時
間加熱して大気中で焼結処理し(両端開口)、酸化物超
電導線を得た。得られた酸化物超電導線に焼結膨れは認
められなかった。またその臨界温度は105Kであり、
臨界電流密度は12000A/cm2(77.3K)であ
った。
【0023】比較例1 大気中、830℃で20時間仮焼し、それを粉砕する操
作を3回繰り返して得たBi2Sr2Ca2Cu3y系酸化物
超電導体の粒径0.1〜10μmの粉末を、肉厚1.0m
m、内径7.0mm、長さ10mmの銀チューブに充填し、そ
れを実施例1に準じテープ化し焼結処理して長さ約1m
の酸化物超電導線を得た。しかし、得られた酸化物超電
導線には焼結膨れが多数の個所に認められた。また、そ
の臨界温度は102Kであり、臨界電流密度は2000
A/cm2(77.3K)であった。
【0024】比較例2 棒状成形体を仮焼処理することなく金属チューブに充填
してテープ化し焼結処理したほかは実施例1に準じて長
さ約10mの酸化物超電導線を得た。しかし、得られた
酸化物超電導線には焼結膨れが多数の個所に認められ
た。また、その臨界温度は103Kであり、臨界電流密
度は3000A/cm2(77.3K)であった。
【0025】比較例3 大気中に代えて酸素ガス雰囲気中で仮焼した粉末を用い
たほかは比較例2に準じて長さ約10mの酸化物超電導
線を得た。しかし、得られた酸化物超電導線には比較例
2よりも軽度の焼結膨れが多数の個所に認められた。ま
た、その臨界温度は103Kであり、臨界電流密度は4
000A/cm2(77.3K)であった。
【0026】なお前記において、臨界温度は0.1A/c
m2の電流密度下、液体窒素で冷却しながら4端子法で電
気抵抗の温度変化を測定し、電圧端子間の発生電圧が0
となったときの温度である。
【0027】また臨界電流密度は、パワーリードと共に
液体窒素中で減圧しながら77.3Kに冷却し、徐々に
電流値を上げて、4端子法により電圧端子間の電圧の印
加電流による変化を測定し、X−Yレコーダにおいて1
μv/cmの電圧が出現したときの電流値を超電導体の断
面積で除した値である。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、焼結膨れのない金属被
覆型の酸化物超電導線の長尺体を、断面形状の均一性及
び超電導特性に優れる状態で安定して得ることができ
る。また成形体方式による金属チューブへの充填作業性
に優れて酸化物超電導線の製造効率に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】酸化物超電導線を例示した断面図。
【図2】他の酸化物超電導線を例示した断面図。
【図3】さらに他の酸化物超電導線を例示した断面図。
【図4】製造工程例の断面説明図。
【図5】従来例の部分断面斜視図。
【符号の説明】
1:金属被覆層 2:酸化物超電導体の焼結体 21:
棒状成形体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // B21C 1/00 C 9347−4E 1/22 C 9347−4E

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化物超電導体の粉末からなる棒状成形
    体を酸素ガス雰囲気下で仮焼処理し、得られた仮焼体を
    金属チューブに充填して線材形態に加工したのち焼結処
    理して内部の酸化物超電導体を一体化させることを特徴
    とする酸化物超電導線の製造方法。
JP5112213A 1993-04-15 1993-04-15 酸化物超電導線の製造方法 Pending JPH06302236A (ja)

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