JPH06309966A - 酸化物超電導線素材及び酸化物超電導線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐酸化性や加工性に加えて機械的特性にも優
れて良好な取扱性を有し、超電導特性に優れる線材が得
られる酸化物超電導線素材及び酸化物超電導線を得るこ
と。 【構成】 酸化物超電導体の粉末層（２）の外周に、酸
化物微粒子を分散含有する銀系被覆層（１）を有する酸
化物超電導線素材、及び線材形態の酸化物超電導層の外
周に、酸化物微粒子を分散含有する銀系被覆層を有する
酸化物超電導線。 【効果】 大きい電磁力が作用する例えば核融合炉等の
大型システム等にも使用できる丈夫な酸化物超電導線が
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、耐酸化性や加工性に加
えて機械的強度にも優れる銀系被覆層を有する酸化物超
電導線素材及びその酸化物超電導線に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、酸化物超電導体の粉末を銀パイプ
に充填し必要に応じてそれを丸線やテープ等の線材形態
に加工してなる酸化物超電導線素材、及びかかる線材形
態に加工後の素材を加熱処理して酸化物超電導体の粉末
を焼結させてなる酸化物超電導線が知られていた。

【０００３】しかしながら、銀パイプ、ないしその銀被
覆層では、耐酸化性や加工性に優れて線材形態の酸化物
超電導線の形成に有利であるものの強度等の機械的特性
に乏しく、前記素材を線材形態に加工する際や、得られ
た酸化物超電導線を取扱う際などに破損しやすい問題点
があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、耐酸化性や
加工性に加えて機械的特性にも優れて良好な取扱性を有
し、しかも超電導特性に優れる線材を得ることができる
酸化物超電導線素材ないし酸化物超電導線の開発を課題
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、酸化物超電導
体の粉末層の外周に、酸化物微粒子を分散含有する銀系
被覆層を有することを特徴とする酸化物超電導線素材、
及び線材形態の酸化物超電導層の外周に、酸化物微粒子
を分散含有する銀系被覆層を有することを特徴とする酸
化物超電導線を提供するものである。

【０００６】

【作用】銀又はその合金に酸化物微粒子を分散含有させ
て被覆層を形成することにより、銀又はその合金が有す
る耐酸化性や加工性を良好に維持しつつ強度等の機械的
特性を向上させることができ、しかも銀被覆層の場合に
比べて遜色のない超電導特性を示す酸化物超電導線を得
ることができる。

【０００７】

【実施例】本発明の酸化物超電導線素材は、酸化物超電
導体の粉末層の外周に、酸化物微粒子を分散含有する銀
系被覆層を有するものであり、最終目的物の酸化物超電
導線は、線材形態とした当該素材を加熱処理して銀系被
覆層内部の酸化物超電導体の粉末層を焼結することによ
り得ることができる。

【０００８】従って本発明において酸化物超電導線素材
は、最終目的物の酸化物超電導線と同じ線材形態の状態
にあってもよいし、線材形態に加工する前、あるいは加
工途中の適宜な形態状態にあってよい。当該素材の形態
例を図１、図２、図３に示した。１が銀系被覆層、２が
酸化物超電導体の粉末層である。

【０００９】酸化物超電導線素材の製造は例えば、銀系
被覆層となる酸化物微粒子を分散含有する銀系パイプに
酸化物超電導体の粉末を充填し、必要に応じてそれを適
宜な線材形態に加工する方法などにより行うことができ
る。なお銀系パイプは、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、半割等
の分割形態とすることもできる。

【００１０】また前記の銀系パイプへの酸化物超電導体
の粉末の充填に際しては、当該粉末を冷間静水圧加圧成
形方式等の適宜な圧粉成形方式で棒状成形体としそれを
パイプ内に装填する方式なども採ることができる。この
方式は、作業効率等に優れる利点を有している。なお酸
化物超電導線素材における銀系被覆層の厚さは、最終目
的物の酸化物超電導線における銀系被覆層の目的厚さに
応じて適宜に決定される。酸化物超電導線における銀系
被覆層の一般的な厚さは、１０μm〜１mm、就中５０〜
５００μmである。

【００１１】前記の銀系パイプ等としての酸化物微粒子
を分散含有する銀系被覆層は、例えば銀、又は銀・白金
合金、銀・パラジウム合金等の銀合金の溶融液に酸化物
微粒子を混合分散させてパイプ等の適宜な形態に成形す
る方法などにより得ることができる。また当該混合分散
溶融液を薄層展開してシートや箔などとし、酸化物超電
導体の粉末層を包装被覆する方式で銀系被覆層を形成す
るタイプのものとすることもできる。

【００１２】銀系被覆層の形成に用いる酸化物微粒子
は、その配合が複合材料化による機械的特性の改良にあ
り、また微粒子の配合による耐歪特性の改良にあること
からその化学種については特に限定はない。ただし、銀
系被覆層の耐酸化性を低下させず、また酸化物超電導層
における含有酸素の安定をはかる点などより酸化物が用
いられる。

【００１３】なお、前記の微粒子の配合による耐歪特性
の改良が、曲げ歪や引張り歪等の内部応力の残留を軽減
して酸化物超電導体の粉末層を焼結処理した際の結晶の
配向を高め、これが超電導特性の向上に有効なものと考
えられる。

【００１４】一般に用いられる酸化物微粒子は、粒子と
して存続させる点より銀又は銀合金よりも融点の高いも
のである。その例としては、アルミナ、酸化クロム、シ
リカ、ジルコニア、チタニア、亜鉛華、酸化カルシウ
ム、酸化マンガン、酸化鉄、酸化コバルト、酸化バナジ
ウムなどがあげられる。

【００１５】加工性等を良好に維持しつつ機械的特性を
向上させる点より、用いる酸化物微粒子の粒径は、１０
０μm以下が適当であり、就中３０μm以下、特に０．０
０５〜１０μmが好ましい。また銀系被覆層における酸
化物微粒子の一般的な含有量は、銀又は銀合金１００重
量部あたり、５０重量部以下、就中２０重量部以下、特
に１〜１５重量部である。その含有量が５０重量部を超
えると加工性等が低下する場合があり、１重量部未満で
は配合効果に乏しい場合がある。

【００１６】銀系被覆層の内部の粉末層を形成する酸化
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、Ｂi₂Ｓr₂ＣaＣu₂Ｏ_yやＢi_2-xＰb_xＳr₂Ｃa₂Ｃu₃
Ｏ_yの如きＢi系酸化物超電導体、ＹＢa₂Ｃu₃Ｏ_yやＹＢa
₂Ｃu₄Ｏ_yの如きＹ系酸化物超電導体、Ｂa_1-xＫ_xＢiＯ₃
の如きＢa系酸化物超電導体、Ｎd_2-xＣe_xＣuＯ_yの如き
Ｎd系酸化物超電導体、その他Ｔl-Ｂa-Ｃa-Ｃu-Ｏ系の
如きＴl系酸化物超電導体やＬa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。

【００１７】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。

【００１８】用いる酸化物超電導体の粉末の粒径は、１
００μm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。用いる酸化物超
電導体の粉末は、焼結膨れの原因となる炭素や炭酸ガ
ス、水分等のガス化成分を充分に除去したものが好まし
い。焼結膨れは超電導特性を低下させる原因となる。

【００１９】酸化物超電導線素材の必要に応じての線材
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うことができる。その加
工時や加工後（焼結処理前）においてはプレス処理を施
すこともできる。プレス処理は、得られる酸化物超電導
線の品質の安定化、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。

【００２０】本発明の酸化物超電導線は、最終目的とす
る線材形態に加工した酸化物超電導線素材を加熱処理し
て、銀系被覆層の内部の酸化物超電導体の粉末層を焼結
させたものである。この酸化物超電導体の粉末層をバル
ク化して一体化させるための焼結処理は、コイル等の二
次形態としたものに対して施してもよい。

【００２１】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。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銀系被覆層の端部は、開
口状態としてもよいし、封止状態としてもよい。

【００２２】一般には、混入空気等のガス排気を目的に
銀系被覆層の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。

【００２３】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Ｂi_1.8Ｐb_0.4Ｓr₂Ｃa₂Ｃu₃Ｏ_y
系酸化物超電導体からなる粒径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、それを肉厚１.０m
m、内径７.０mmの銀系パイプに充填し、それをダイスを
介し外径３mm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１０ｍのテープに加工して酸化物超電導線素材を
得、次いで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。

【００２４】前記の銀系パイプは、銀の溶融液１００重
量部に平均粒径３μmのアルミナ粉末１５重量部を混合
分散させた液を用いて注形方式で形成したものである。

【００２５】実施例２ Ｂi_1.8Ｐb_0.4Ｓr₂Ｃa₂Ｃu₃Ｏ_y系に代えてＹＢa₂Ｃu₃Ｏ_y
系酸化物超電導体の粉末を用いたほかは実施例１に準じ
て酸化物超電導線素材及び酸化物超電導線を得た。ただ
し用いたＹＢa₂Ｃu₃Ｏ_y系酸化物超電導体の粉末は、酸
素気流中、９００℃で１０時間仮焼し、それを粉砕する
操作を３回繰り返して得たものであり、焼結条件は酸素
気流中、９１０℃で１０時間とした。また用いた銀系パ
イプは、銀１００重量部あたり平均粒径５μmの酸化ク
ロム粉末を１０重量部含有するものである。

【００２６】比較例１ 銀系パイプに代えて銀パイプを用いたほかは実施例１に
準じて酸化物超電導線素材及び酸化物超電導線を得た。

【００２７】比較例２ 銀系パイプに代えて銀パイプを用いたほかは実施例２に
準じて酸化物超電導線素材及び酸化物超電導線を得た。

【００２８】評価試験 引張り強度 実施例、比較例で得た酸化物超電導線素材の引張り強度
（長さ２０cm）をテンシロン試験機により調べた。

【００２９】臨界温度 実施例、比較例で得た酸化物超電導線の臨界温度を調べ
た。その臨界温度は、１０Ａ／cm²の電流密度下、冷凍
機で冷却しながら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。

【００３０】臨界電流密度 実施例、比較例で得た酸化物超電導線の臨界電流密度を
調べた。その臨界電流密度は、パワーリードと共に液体
窒素中で７７Ｋ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１μv／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。

【００３１】前記の結果を表１に示した。

【表１】

【００３２】なお実施例１，２において、酸化物超電導
線素材及び酸化物超電導線の加工時に銀系パイプからな
る銀系被覆層は、銀パイプの場合と同様に良好な加工性
を示した。むしろ比較例１，２の場合に、実施例１，２
の場合には生じなかった銀系被覆層の破れが発生した。
また耐酸化性については、実施例１，２の銀系パイプか
らなる銀系被覆層と、比較例１，２の銀パイプからなる
銀系被覆層に実質的な相違は認められなかった。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、耐酸化性や加工性に加
えて強度等の機械的特性にも優れる銀系被覆層を有する
酸化物超電導線素材ないし酸化物超電導線を得ることが
でき、銀系被覆層が破損しにくくて取扱性に優れてい
る。また銀からなる被覆層の場合に匹敵する優れた超電
導特性を示す酸化物超電導線を得ることができる。前記
の結果、大きい電磁力が作用する例えば核融合炉等の大
型システムなどにも使用できる丈夫な酸化物超電導線を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】酸化物超電導線素材を例示した断面図。

【図２】他の酸化物超電導線素材を例示した断面図。

【図３】さらに他の酸化物超電導線素材を例示した断面
図。

【符号の説明】

１：銀系被覆層 ２：酸化物超電導体の粉末層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸化物超電導体の粉末層の外周に、酸化
   物微粒子を分散含有する銀系被覆層を有することを特徴
   とする酸化物超電導線素材。
2. 【請求項２】 線材形態の酸化物超電導層の外周に、酸
   化物微粒子を分散含有する銀系被覆層を有することを特
   徴とする酸化物超電導線。