JPH06342607A - 酸化物超電導線材の製造方法 - Google Patents

酸化物超電導線材の製造方法

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JPH06342607A JP5130221A JP13022193A JPH06342607A JP H06342607 A JPH06342607 A JP H06342607A JP 5130221 A JP5130221 A JP 5130221A JP 13022193 A JP13022193 A JP 13022193A JP H06342607 A JPH06342607 A JP H06342607A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 高い臨界電流密度を有する長尺の酸化物超電
導線材の製造方法を提供する。 【構成】 酸化物超電導材料を主成分とする粉末を熱処
理した後金属システムにて被覆し、伸線加工および圧延
加工を施した後、さらに熱処理する、酸化物超電導線材
の製造方法であって、伸線加工の工程において、減圧雰
囲気中550℃〜760℃の温度で熱処理を施すことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、酸化物超電導線材の
製造方法に関するものであり、特に、高い臨界電流密度
を有する酸化物超電導線材の製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、より高い臨界温度を示す超電導材
料として、セラミック系のもの、すなわち、酸化物超電
導材料が注目されている。その中で、イットリウム系は
90K、ビスマス系は110K、タリウム系は120K
程度の高い臨界温度を示し、実用化が期待されている。
【0003】これらの酸化物超電導材料においては、粉
末を熱処理した後金属シースにて被覆し、伸線加工およ
び圧延加工を施した後、さらに熱処理することにより、
高い臨界電流密度を有する単芯の酸化物超電導線材が得
られている。また、酸化物超電導材料を主成分とする粉
末を熱処理した後金属シースにて被覆し、伸線加工を施
した後嵌合して多芯線とし、伸線加工および圧延加工を
施した後、さらに熱処理することにより、同様に高い臨
界電流密度を有する酸化物超電導多芯線材が得られてい
る。さらに、従来、このような酸化物超電導線材の製造
において、圧延加工および熱処理のステップを複数回繰
り返すことにより、より高い臨界電流密度を有する酸化
物超電導線材が得られることが知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】酸化物超電導線材をケ
ーブルやマグネットに応用する際には、高い臨界温度に
加えて、高い臨界電流密度を有していることが必要であ
る。また、長い酸化物超電導線材においては、均一な特
性を持つことも必要である。
【0005】前述した従来の方法により作製された単芯
および多芯の酸化物超電導線材の臨界電流密度は、10
cm程度の短尺線材においては、3万A/cm2 以上の
高い値が得られている。
【0006】しかしながら、長尺線材の製造において
は、焼結のために行なわれる圧延後の熱処理の際に、線
材が膨れてしまうという現象が生じる。短尺線材の場合
には、焼結までの工程で原料粉末に吸着したガスは、熱
処理の際線材の両端から抜けていくが、長尺線材の場合
には、原料粉末に吸着したガスは、熱処理の際十分に抜
けることがなく、線材内で膨張してしまうためである。
そして、この線材の膨張により、線材の超電導特性が不
均一となってしまうという問題があった。また、線材の
膨張によって超電導体の組織が乱れるために、臨界電流
密度が低下してしまうという問題もあった。
【0007】これらのことから、従来の方法で製造され
た長尺線材、たとえば、100m級の酸化物超電導線材
の臨界電流密度は、1万A/cm2 程度の値しか得られ
なかった。
【0008】この発明の目的は、上述の問題点を解決
し、高い臨界電流密度を有する長尺の酸化物超電導線材
の製造方法を、提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明による酸
化物超電導線材の製造方法は、酸化物超電導材料を主成
分とする粉末を熱処理した後金属シースにて被覆し、伸
線加工および圧延加工を施した後、さらに熱処理する、
酸化物超電導線材の製造方法であって、伸線加工の工程
において、減圧雰囲気中550℃〜760℃の温度で熱
処理を施すことを特徴としている。
【0010】請求項2の発明による酸化物超電導線材の
製造方法は、酸化物超電導材料を主成分とする粉末を熱
処理した後金属シースにて被覆し、伸線加工を施した後
嵌合して多芯線とし、伸線加工および圧延加工を施した
後、さらに熱処理する、酸化物超電導線材の製造方法で
あって、嵌合して多芯線とした後の伸線加工の工程にお
いて、減圧雰囲気中550℃〜760℃の温度で熱処理
を施すことを特徴としている。
【0011】請求項3の発明による酸化物超電導線材の
製造方法は、請求項2の発明において、嵌合して多芯線
とする前の伸線加工の工程においても、減圧雰囲気中5
50℃〜760℃の温度で熱処理を施すことを特徴とし
ている。
【0012】
【作用】この発明によれば、伸線加工の工程において、
減圧雰囲気中熱処理が施される。この減圧雰囲気下での
熱処理によって、原料粉末の吸着ガスを取除くことがで
き、従来のように圧延後の熱処理の際に生じる線材の膨
張を防ぐことができる。
【0013】この脱ガスを目的とした熱処理は、原料粉
末を金属シースにて被覆した後の伸線加工の工程におい
て行なわれる。そのため、一旦取除かれたガスが、再び
原料粉末に吸着することがない。また、この脱ガスのた
めの熱処理は、圧延加工によって原料粉末の密度が高く
なる前に行なわれる。そのため、吸着ガスを効率よく取
除くことができる。
【0014】また、この発明によれば、この伸線加工の
工程における熱処理は、550℃〜760℃の温度で行
なわれる。そのため、原料粉末の特性に影響を及ぼすこ
となく、吸着ガスを効率よく取除くことができる。
【0015】一般に、原料粉末の真空雰囲気での融点は
約760℃であり、熱処理は融点以下で行なうことが好
ましい。一方、550℃より低い温度で熱処理を行なう
と、超電導相が分解して非超電導相ができることにより
臨界電流密度が減少してしまうため、熱処理は550℃
以上で行なうことが好ましい。
【0016】
【実施例】
(実施例1)Bi2 3 、PbO、SrCO3 、CaC
3 およびCuOを用いて、Bi:Pb:Sr:Ca:
Cu=1.81:0.40:1.98:2.21:3.
03の組成比になるように、これらを配合した。この配
合した粉末を、大気中において、750℃で12時間、
800℃で8時間、さらに、減圧雰囲気1Torrにお
いて、760℃で8時間、の順に熱処理を施した。な
お、各熱処理後において、粉砕を行なった。このような
熱処理および粉砕を経て得られた粉末を、さらに、ボー
ルミルにより粉砕し、サブミクロンの粉末を得た。この
粉末を800℃で2時間熱処理を施した後、外径12m
m、内径9mmの銀パイプ中に充填した。
【0017】この銀パイプ中に充填された粉末を、直径
9mmまで伸線した後、3Torrの減圧雰囲気中、4
00、500、550、600、650、700、75
0および800℃の各温度で、10時間の熱処理を施し
た。続いて、このようにして得られたものを、直径1.
0mmになるまでさらに伸線加工した。
【0018】次に、この伸線加工後の線材を、厚さ0.
17mmになるように圧延加工した後、850℃で50
時間の熱処理を施した。その後、さらに、厚さ0.14
mmになるまで圧延加工し、850℃で50時間の熱処
理を施した。
【0019】このようにして、長さ10mの長尺の酸化
物超電導線材を作製し、得られた線材の臨界電流密度を
測定した。その結果を図1に示す。図1において、横軸
は伸線加工の工程において行なった熱処理の際の温度
(℃)を示し、縦軸は得られた線材の臨界電流密度(×
104 A/cm2 )を示している。また、熱処理を施さ
なかった場合の結果を、熱処理温度が0℃のときとみな
して、併せて示している。
【0020】図1から明らかなように、減圧雰囲気中5
50℃〜760℃の温度で熱処理を施すことにより、酸
化物超電導線材の臨界電流密度が向上することがわか
る。
【0021】一方、伸線加工途中に熱処理を施さないほ
かは同様の条件で、長さ10cmの短尺の酸化物超電導
線材を作製した。得られた線材の臨界電流密度を測定し
たところ、2.7×104 A/cm2 であった。
【0022】このことから、長尺線材を製造する際、伸
線加工の工程において、減圧雰囲気中550℃〜760
℃の温度で熱処理を施すことにより、短尺線材とほぼ同
等の性能が得られることがわかる。
【0023】(実施例2)伸線加工の工程において行な
う熱処理について、熱処理時間が臨界電流密度の向上に
及ぼす影響について調べるため、以下の実験を行なっ
た。
【0024】伸線加工の工程において行なう熱処理条件
以外は実施例1と同様にして、長さが10mの酸化物超
電導線材を作製した。熱処理は、3Torrの減圧雰囲
気中650℃の温度で、それぞれ2.5、5、10、5
0および100時間の条件で行なった。
【0025】このようにして得られた線材の臨界電流密
度を測定した。その結果を図2に示す。図2において、
横軸は伸線加工の工程において行なった熱処理時間(h
r)を示し、縦軸は得られた線材の臨界電流密度(×1
4 A/cm2 )を示している。また、熱処理を施さな
かった場合の結果を、熱処理時間が0時間として、併せ
て示す。
【0026】図2から明らかなように、650℃での熱
処理は、約5時間以上行なえば臨界電流密度の向上に十
分な効果があり、それ以上熱処理時間が長くなっても、
効果に差はないことがわかる。
【0027】(実施例3)Bi2 3 、PbO、SrC
3 、CaCO3 およびCuOを用いて、Bi:Pb:
Sr:Ca:Cu=1.81:0.40:1.98:
2.21:3.03の組成比になるように、これらを配
合した。この配合した粉末を、大気中において、750
℃で12時間、800℃で8時間、さらに、減圧雰囲気
1Torrにおいて、760℃で8時間、の順に熱処理
を施した。なお、各熱処理後において、粉砕を行なっ
た。このような熱処理および粉砕を経て得られた粉末
を、さらに、ボールミルにより粉砕し、サブミクロンの
粉末を得た。この粉末を800℃で2時間熱処理を施し
た後、外径12mm、内径10mmの銀パイプ中に充填
した。
【0028】この銀パイプ中に充填された粉末を、1m
mまで伸線加工した後、外径12mm、内径9mmの銀
パイプに嵌合して、61芯の多芯線とした。その後、こ
の多芯線に対して、1Torrの減圧雰囲気中、40
0、500、550、600、650、700、750
および800℃の各温度で、10時間の熱処理を施し
た。続いて、このようにして得られたものを、直径1.
0mmになるまでさらに伸線加工した。
【0029】この伸線加工後の多芯線材を、厚さ0.2
2mmになるように圧延加工した後、850℃で50時
間の熱処理を施した。その後、さらに、厚さ0.20m
mになるまで圧延加工し、850℃で50時間の熱処理
を施した。
【0030】このようにして、長さ50mの長尺の酸化
物超電導多芯線材を作製し、得られた線材の臨界電流密
度を測定した。その結果を図3に示す。図3において、
横軸は伸線加工の工程において行なった熱処理の際の温
度(℃)を示し、縦軸は得られた線材の臨界電流密度
(×104 A/cm2 )を示している。また、熱処理を
施さなかった場合の結果を、熱処理温度が0℃のときと
して、併せて示している。
【0031】図3から明らかなように、減圧雰囲気中5
50℃〜760℃の温度で熱処理を施すことにより、酸
化物超電導線材の臨界電流密度が向上することがわか
る。
【0032】一方、伸線加工途中に熱処理を施さないほ
かは同様の条件で、長さ10cmの短尺の酸化物超電導
多芯線材を作製した。得られた線材の臨界電流密度を測
定したところ、2.3×104 A/cm2 であった。
【0033】このことから、長尺の多芯線材を製造する
際、嵌合して多芯線とした後の伸線加工の工程におい
て、減圧雰囲気中550℃〜760℃の温度で熱処理を
施すことにより、短尺の多芯線材に近い性能が得られる
ことがわかる。
【0034】(実施例4)実施例3において、銀パイプ
中に充填した粉末を嵌合して多芯線とする前の伸線加工
の工程においても、3Torrの減圧雰囲気中、650
℃で10時間の熱処理を施した。他の条件は実施例3と
同様にして、長さが50mの酸化物超電導多芯線材を作
製した。
【0035】このようにして得られた線材について、臨
界電流密度を測定した。その結果を図4に示す。図4に
おいて、横軸は伸線加工の工程において行なった熱処理
の際の温度(℃)を示し、縦軸は得られた線材の臨界電
流密度(×104 A/cm2)を示している。また、熱
処理を施さなかった場合の結果を、熱処理温度が0℃の
ときとみなして、併せて示している。
【0036】図4から明らかなように、嵌合して多芯線
とする前の伸線加工の工程においても熱処理を施すこと
により、酸化物超電導線材の臨界電流密度は、さらに向
上することがわかる。
【0037】なお、以上の実施例に関する開示は、本発
明の単なる具体例にすぎず、本発明の技術的範囲を何ら
制限するものではない。
【0038】本発明は、ビスマス系酸化物超電導線材の
製造に限られるものではなく、タリウム系およびイット
リウム系酸化物超電導線材の製造に対しても適用可能で
ある。しかしながら、イットリウム系酸化物超電導線材
の製造においては、熱処理による酸素の脱離の可能性が
あり、一方、タリウム系酸化物超電導線材の製造におい
ては、熱処理によるタリウムの蒸発の可能性がある。し
たがって、本発明は、ビスマス系酸化物超電導線材の製
造への適用が、最も効果がある。
【0039】また、本発明において、伸線加工の工程に
おける熱処理の際の真空度は、大気圧よりも減圧であれ
ば有効であるが、数Torr以下であれば、より効率よ
く脱ガスを行なうことができる。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、焼結のために行なわれる圧延後の熱処理の際に、線
材が膨張することがない。
【0041】そのため、超電導特性の均一な長尺の線材
を作製することができる。また、線材の膨張によって超
電導体の組織が乱されることもないために、臨界電流密
度の高い酸化物超電導線材が得られる。
【0042】したがって、この発明により製造された酸
化物超電導線材は、ケーブルやマグネットへの適用が可
能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】熱処理温度と得られる酸化物超電導線材の臨界
電流密度との関係を示す図である。
【図2】熱処理時間と得られる酸化物超電導線材の臨界
電流密度との関係を示す図である。
【図3】熱処理温度と得られる酸化物超電導線材の臨界
電流密度との関係を示す図である。
【図4】熱処理温度と得られる酸化物超電導線材の臨界
電流密度との関係を示す図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化物超電導材料を主成分とする粉末を
    熱処理した後金属シースにて被覆し、伸線加工および圧
    延加工を施した後、さらに熱処理する、酸化物超電導線
    材の製造方法であって、 前記伸線加工の工程において、減圧雰囲気中550℃〜
    760℃の温度で熱処理を施すことを特徴とする、酸化
    物超電導線材の製造方法。
  2. 【請求項2】 酸化物超電導材料を主成分とする粉末を
    熱処理した後金属シースにて被覆し、伸線加工を施した
    後嵌合して多芯線とし、伸線加工および圧延加工を施し
    た後、さらに熱処理する、酸化物超電導線材の製造方法
    であって、 前記嵌合して多芯線とした後の伸線加工の工程におい
    て、減圧雰囲気中550℃〜760℃の温度で熱処理を
    施すことを特徴とする、酸化物超電導線材の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記嵌合して多芯線とする前の伸線加工
    の工程において、減圧雰囲気中550℃〜760℃の温
    度で熱処理を施すことを特徴とする、請求項2記載の酸
    化物超電導線材の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005327551A (ja) * 2004-05-13 2005-11-24 Sumitomo Electric Ind Ltd 超電導線材の製造方法
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