JPH06309967A - 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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JPH06309967A
JPH06309967A JP5119043A JP11904393A JPH06309967A JP H06309967 A JPH06309967 A JP H06309967A JP 5119043 A JP5119043 A JP 5119043A JP 11904393 A JP11904393 A JP 11904393A JP H06309967 A JPH06309967 A JP H06309967A
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JP
Japan
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oxide
superconducting wire
metal pipe
oxide superconductor
wire
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JP5119043A
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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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    • 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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  • Wire Processing (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (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
金属パイプ(1)内に200〜800℃の加熱下、1/
103Torr以下に減圧した状態で真空封入し、必要
に応じて縮径加工したのち線材形態に加工し、それを焼
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パイプへの充填作業性
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パイ
プ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った。かかる膨れ等の発生は、数1
0cm以上の長尺体を得る場合に特に顕著でコイル等に加
工する際の障害になると共に、その膨れが焼結体(超電
導層)でのクラックを誘起して臨界電流密度等の超電導
特性を低下させる問題点もあった。
【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金属パイプ内に200〜
800℃の加熱下、1/103Torr以下に減圧した
状態で真空封入し、必要に応じて縮径加工したのち線材
形態に加工し、それを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金属パ
イプ内に加熱真空封入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
それを金属パイプ内に加熱真空封入するためガス化成分
等が除去されて、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や混入気体を殆ど含まな
い状態で金属パイプ内に封入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金属パイプ内に加熱真空封入して
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(金属パイプ)、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。用いる粉末は、仮焼・粉砕
処理等を繰り返すなどして焼結時のガス化成分を可及的
に除去したものが好ましい。
【0012】前記のガス化成分を除去するための仮焼
は、例えばBi2Sr2CaCu2y系酸化物超電導体の粉末
の場合、約70〜約500℃の低温側で先ず重量減少を
示したのち約600〜約800℃の高温側でも再度の重
量減少を示すことから、焼結条件等に応じた重量減少曲
線などに基づき重量減少が現れる最高温度で処理するこ
とが望ましい。
【0013】なお前記において、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。また仮焼処理
は、酸素ガス雰囲気下で行うことが好ましい。空気雰囲
気下での仮焼処理では、ガス化成分の除去を充分に行え
ない場合がある。
【0014】また本発明においては焼結時のガス化成分
を可及的に除去する点より、酸化物超電導体の粉末から
なる棒状成形体を仮焼処理し、仮焼体とした状態で金属
パイプ内への充填封入に供してもよい。従って本発明に
おける酸化物超電導体の粉末からなる棒状成形体には、
前記の仮焼体も含まれる。なお棒状成形体の仮焼体化に
より、焼結処理時のガス化成分を吸着する機会が低減さ
れ、金属パイプへの充填時に気体が混入することも抑制
されると共に、焼結膨れの原因物質が仮焼時に成形体よ
り除去されて再吸着も抑制される。
【0015】酸化物超電導体の粉末からなる棒状成形体
を真空封入するための金属パイプとしては、棒状成形体
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。金属パイプ
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】前記において金属パイプは、例えばアルミ
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、酸化バナジウムの如き酸化物微粒子を分散含有さ
せた複合材料で形成されていてもよい。かかる複合化
は、金属パイプを粉末層ないし超電導層の被覆層として
加工した場合における強度等の機械的特性の改良や超電
導特性の向上に有効な場合がある。
【0017】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、200〜800℃の加熱下、1/1
3Torr以下、好ましくは1/105Torr以下に
減圧した状態で金属パイプ内に真空封入される。かかる
真空封入は、例えば当該棒状成形体を金属パイプに充填
後、所定温度に加熱すると共にパイプ内を真空引きして
パイプの開口端を密封する方式や、所定の温度と真空度
に調節した減圧雰囲気に当該棒状成形体を充填した金属
パイプを置いて真空封入条件としたのちパイプの開口端
を密封する方式などの適宜な方式で行ってよい。密封処
理は、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。
【0018】棒状成形体を封入した金属パイプは、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
が、本発明においては必要に応じて線材形態に加工する
前に縮径加工を施してもよい。この縮径加工は、棒状成
形体と金属パイプとの間の空隙をなくすことを目的と
し、線材形態への加工性の向上、ひいては超電導特性の
向上に有効である。なお縮径加工は、ダイス方式やサイ
ジング方式、あるいは鍛造方式などの適宜な方式で行っ
てよい。
【0019】棒状成形体を封入した金属パイプの所定の
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。この線材
形態への加工により金属パイプが、内部の酸化物超電導
体に対する金属被覆層へと変形させられる。
【0020】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。
【0021】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。また焼結処理は、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。
【0022】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
属パイプ)の端部は、封止状態のままでもよいし、開口
状態としてもよい。
【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Bi1.8Pb0.4Sr2Ca2Cu3y
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成形し、直径6.0mm、
長さ100mmの棒状成形体を得た。
【0024】次に前記の棒状成形体を肉厚1.0mm、内
径7.0mmの銀パイプに充填し、その一端を溶接して封
止した後、約500℃の加熱雰囲気下で1/106To
rr以下の減圧状態を安定に示すまで他端より真空引き
したのちこの開口端を圧着し、次いで溶接して封止しそ
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830℃
で約150時間加熱後、それにプレス処理を施して83
0℃で約50時間加熱して大気中で焼結処理し、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108Kであ
り、臨界電流密度は22000A/cm2(77K)であ
った。
【0025】実施例2 伸線処理前に、真空封入物を鍛造方式で外径約6.5mm
に縮径加工したほかは実施例1に準じて酸化物超電導線
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106であり、臨界電
流密度は19000A/cm2(77K)であった。
【0026】比較例1 棒状成形体を加熱真空処理することなく単に銀パイプに
充填してテープ化し、両端開口状態で焼結処理したほか
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105K
であり、臨界電流密度は5000A/cm2(77K)で
あった。
【0027】比較例2 酸化物超電導体の粉末を棒状成形体に加工することなく
そのまま金属パイプに充填したほかは比較例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105Kであり、臨界電流密
度は4000A/cm2(77K)であった。
【0028】なお前記において、臨界温度は10A/cm
2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。
【0029】また臨界電流密度は、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。
【0030】
【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パイプへの充填作業性に
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

Claims (2)

    【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
    体を金属パイプ内に200〜800℃の加熱下、1/1
    3Torr以下に減圧した状態で真空封入したのち線
    材形態に加工し、それを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。
  2. 【請求項2】 真空封入物を縮径加工したのち線材形態
    への加工に供する請求項1に記載の製造方法。
JP5119043A 1993-04-21 1993-04-21 酸化物超電導線の製造方法 Pending JPH06309967A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006228665A (ja) * 2005-02-21 2006-08-31 Sumitomo Electric Ind Ltd 酸化物超電導線材およびその製造方法ならびに超電導機器
US7293343B2 (en) 2002-08-05 2007-11-13 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of manufacturing superconducting wire

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7293343B2 (en) 2002-08-05 2007-11-13 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of manufacturing superconducting wire
JP2006228665A (ja) * 2005-02-21 2006-08-31 Sumitomo Electric Ind Ltd 酸化物超電導線材およびその製造方法ならびに超電導機器

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