JPH07114836A - 超電導線材及びその製造方法 - Google Patents
超電導線材及びその製造方法Info
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- JPH07114836A JPH07114836A JP5262048A JP26204893A JPH07114836A JP H07114836 A JPH07114836 A JP H07114836A JP 5262048 A JP5262048 A JP 5262048A JP 26204893 A JP26204893 A JP 26204893A JP H07114836 A JPH07114836 A JP H07114836A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Wire Processing (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 熱処理時にＨｇが散逸せず、実用温度で臨界
電流密度Ｊcが比較的大きく、かつ線材にするまでの加
工性及び線材にした後での加工性に優れる。 【構成】 超電導線材１０はＨｇＢａ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ8+y
の酸化物超電導材料からなる１本又は２本以上の線状体
１１と、この線状体１１を被覆したＡｇ又はＣｕからな
る外皮１２とを備える。外皮１２の内部で線状体１１が
Ａｇ−Ｈｇアアマルガム層１３又はＡｕ−Ｈｇアマルガ
ム層１４とＡｕ−Ｈｇ金属間化合物層１５により包囲さ
れる。
電流密度Ｊcが比較的大きく、かつ線材にするまでの加
工性及び線材にした後での加工性に優れる。 【構成】 超電導線材１０はＨｇＢａ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ8+y
の酸化物超電導材料からなる１本又は２本以上の線状体
１１と、この線状体１１を被覆したＡｇ又はＣｕからな
る外皮１２とを備える。外皮１２の内部で線状体１１が
Ａｇ−Ｈｇアアマルガム層１３又はＡｕ−Ｈｇアマルガ
ム層１４とＡｕ−Ｈｇ金属間化合物層１５により包囲さ
れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＨｇＢａ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ
8+y（以下、Ｈｇ１２２３系という）の酸化物超電導材
料からなる線状体がＡｇ又はＣｕの外皮により被覆され
た超電導線材及びその製造方法に関する。更に詳しくは
超電導体材料の線状体と外皮との間にアマルガム層が介
在する超電導線材及びその製造方法に関するものであ
る。
8+y（以下、Ｈｇ１２２３系という）の酸化物超電導材
料からなる線状体がＡｇ又はＣｕの外皮により被覆され
た超電導線材及びその製造方法に関する。更に詳しくは
超電導体材料の線状体と外皮との間にアマルガム層が介
在する超電導線材及びその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】Ｂｉ系（例えばＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ
−Ｏ）又はＴｌ系（例えばＴｌ−Ｂａ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−Ｏ）のようなＢｉ−Ｏ面やＴｌ−Ｏ面を含む超電導
化合物では結晶粒子に異方性があるため、実用温度で臨
界電流密度Ｊcを高くするためには結晶粒子の配向度を
高める必要があった。最近、揮発性の高いＨｇを含むＨ
ｇ系の酸化物超電導材料が A.Schilling らにより発見
され、Nature 363(1993)56 に報告されている。その結
晶構造はＨｇ１２２３系と推定されている。このＨｇ系
の超電導化合物はＢｉ系やＴｌ系の超電導化合物に比較
して異方性が弱いことが見い出されている（Nature 364
(1993)129, A.Umezawa, et.al）。このため、Ｈｇ系の
酸化物超電導材料の結晶粒子の結合を強固にすれば、そ
の結晶粒子の配合度を高めなくても実用温度で高い臨界
電流密度Ｊcが期待される。これまで、揮発性の高いＨ
ｇを含むＨｇ系の酸化物超電導材料から線材を製造する
技術は開示されていない。
−Ｏ）又はＴｌ系（例えばＴｌ−Ｂａ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−Ｏ）のようなＢｉ−Ｏ面やＴｌ−Ｏ面を含む超電導
化合物では結晶粒子に異方性があるため、実用温度で臨
界電流密度Ｊcを高くするためには結晶粒子の配向度を
高める必要があった。最近、揮発性の高いＨｇを含むＨ
ｇ系の酸化物超電導材料が A.Schilling らにより発見
され、Nature 363(1993)56 に報告されている。その結
晶構造はＨｇ１２２３系と推定されている。このＨｇ系
の超電導化合物はＢｉ系やＴｌ系の超電導化合物に比較
して異方性が弱いことが見い出されている（Nature 364
(1993)129, A.Umezawa, et.al）。このため、Ｈｇ系の
酸化物超電導材料の結晶粒子の結合を強固にすれば、そ
の結晶粒子の配合度を高めなくても実用温度で高い臨界
電流密度Ｊcが期待される。これまで、揮発性の高いＨ
ｇを含むＨｇ系の酸化物超電導材料から線材を製造する
技術は開示されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に酸化物超電導材
料から超電導線材を作るときには熱処理工程が不可欠で
あるが、酸化物超電導材料にＨｇのような揮発性の高い
金属を含む場合には、熱処理時に如何にこの金属を散逸
させないようにし、同時に結晶粒子の結合を如何に強固
にするのかが課題であった。本発明の目的は、熱処理時
にＨｇが散逸せず、実用温度で臨界電流密度Ｊcが比較
的大きく、かつ線材にするまでの加工性及び線材にした
後での加工性に優れた超電導線材及びその製造方法を提
供することにある。
料から超電導線材を作るときには熱処理工程が不可欠で
あるが、酸化物超電導材料にＨｇのような揮発性の高い
金属を含む場合には、熱処理時に如何にこの金属を散逸
させないようにし、同時に結晶粒子の結合を如何に強固
にするのかが課題であった。本発明の目的は、熱処理時
にＨｇが散逸せず、実用温度で臨界電流密度Ｊcが比較
的大きく、かつ線材にするまでの加工性及び線材にした
後での加工性に優れた超電導線材及びその製造方法を提
供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】図１（ａ）,（ｂ）に示
すように、本発明の第１の超電導線材１０は、酸化物超
電導材料からなる線状体１１と、この線状体１１を被覆
したＡｇ又はＣｕからなる外皮１２とを備え、前記酸化
物超電導材料がＨｇ１２２３系の酸化物超電導化合物か
らなり、外皮１２の内部で線状体１１がＡｇ−Ｈｇアマ
ルガム層１３により包囲されたことを特徴とする。第１
の超電導線材１０は３つの構成要素からなる。
すように、本発明の第１の超電導線材１０は、酸化物超
電導材料からなる線状体１１と、この線状体１１を被覆
したＡｇ又はＣｕからなる外皮１２とを備え、前記酸化
物超電導材料がＨｇ１２２３系の酸化物超電導化合物か
らなり、外皮１２の内部で線状体１１がＡｇ−Ｈｇアマ
ルガム層１３により包囲されたことを特徴とする。第１
の超電導線材１０は３つの構成要素からなる。
【０００５】図２（ａ）,（ｂ）に示すように、本発明
の第２の超電導線材２０は、第１の超電導線材１０にお
いてその外皮１２の内部で線状体１１を包囲するＡｇ−
Ｈｇアマルガム層１３がセレン化水銀層又はテルル化水
銀層１６により更に包囲されたことを特徴とする。図３
（ａ）,（ｂ）に示すように、本発明の第３の超電導線
材３０は、第１の超電導線材１０においてその外皮１２
の内部で線状体１１を包囲するＡｇ−Ｈｇアマルガム層
１３がＡｇ層又はＡｇを主成分とする層１７により包囲
されたことを特徴とする。図４（ａ）,（ｂ）に示すよ
うに、本発明の第４の超電導線材４０は、第１の超電導
線材１０において外皮１２の内部で線状体１１がＡｇ−
Ｈｇアマルガム層１３の代わりにＡｕ−Ｈｇアマルガム
層１４とＡｕ−Ｈｇ金属間化合物層１５により包囲され
たことを特徴とする。第２、第３及び第４の超電導線材
２０，３０，４０はそれぞれ４つの構成要素からなる。
の第２の超電導線材２０は、第１の超電導線材１０にお
いてその外皮１２の内部で線状体１１を包囲するＡｇ−
Ｈｇアマルガム層１３がセレン化水銀層又はテルル化水
銀層１６により更に包囲されたことを特徴とする。図３
（ａ）,（ｂ）に示すように、本発明の第３の超電導線
材３０は、第１の超電導線材１０においてその外皮１２
の内部で線状体１１を包囲するＡｇ−Ｈｇアマルガム層
１３がＡｇ層又はＡｇを主成分とする層１７により包囲
されたことを特徴とする。図４（ａ）,（ｂ）に示すよ
うに、本発明の第４の超電導線材４０は、第１の超電導
線材１０において外皮１２の内部で線状体１１がＡｇ−
Ｈｇアマルガム層１３の代わりにＡｕ−Ｈｇアマルガム
層１４とＡｕ−Ｈｇ金属間化合物層１５により包囲され
たことを特徴とする。第２、第３及び第４の超電導線材
２０，３０，４０はそれぞれ４つの構成要素からなる。
【０００６】図５（ａ）,（ｂ）に示すように、本発明
の第５の超電導線材５０は、第４の超電導線材４０にお
いてその外皮１２の内部で線状体１１を包囲するＡｕ−
Ｈｇアマルガム層１４とＡｕ−Ｈｇ金属間化合物層１５
が更にＡｕ層又はＡｕを主成分とする層１８により更に
包囲されたことを特徴とする。第５の超電導線材５０は
５つの構成要素からなる。
の第５の超電導線材５０は、第４の超電導線材４０にお
いてその外皮１２の内部で線状体１１を包囲するＡｕ−
Ｈｇアマルガム層１４とＡｕ−Ｈｇ金属間化合物層１５
が更にＡｕ層又はＡｕを主成分とする層１８により更に
包囲されたことを特徴とする。第５の超電導線材５０は
５つの構成要素からなる。
【０００７】図６に示すように、本発明の超電導線材は
線状体１１が１芯に限らず、２本以上の多芯構造の超電
導線材６０でもよい。なお、この多芯構造の超電導線材
６０は実際は縮径加工により空隙を作ることなく線材化
されるが、図６では理解を容易にするために、模式的に
その断面構造を示している。
線状体１１が１芯に限らず、２本以上の多芯構造の超電
導線材６０でもよい。なお、この多芯構造の超電導線材
６０は実際は縮径加工により空隙を作ることなく線材化
されるが、図６では理解を容易にするために、模式的に
その断面構造を示している。
【０００８】次にこれらの超電導線材の製造方法につい
て述べる。 (a) 第１、第２及び第３の超電導線材の製造方法 この方法は、Ａｇ又はＣｕからなる外パイプの中にこの
外パイプより小径の貴金属からなる１本又は２本以上の
内パイプを挿入し、内パイプの中に内パイプの挿入前又
は挿入後に酸化物超電導体粉末を充填し、この粉末を充
填した内パイプと外パイプを等方的に縮径し、熱処理す
る超電導線材の製造方法である。その方法では、酸化物
超電導体粉末がＨｇ１２２３系の超電導化合物の化学量
論量より過剰なＨｇを含むＨｇ1+xＢａ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ
8+yからなり、内パイプがＡｇ又はその合金からなり、
過剰なＨｇが内パイプを構成するＡｇ成分と全て反応し
切る量のときには、内パイプの外周面に予め金属Ｓｅ又
は金属Ｔｅをスパッタリング法、真空蒸着法等により被
着しておくことが好ましい。過剰なＨｇが内パイプを構
成するＡｇ成分と全て反応し切らない量のときには、内
パイプの外周面には何も被着しなくてもよい。上記熱処
理は３００〜４００℃で行われる。Ａｇの合金として
は、例えばＡｇ／Ａｕが挙げられる。
て述べる。 (a) 第１、第２及び第３の超電導線材の製造方法 この方法は、Ａｇ又はＣｕからなる外パイプの中にこの
外パイプより小径の貴金属からなる１本又は２本以上の
内パイプを挿入し、内パイプの中に内パイプの挿入前又
は挿入後に酸化物超電導体粉末を充填し、この粉末を充
填した内パイプと外パイプを等方的に縮径し、熱処理す
る超電導線材の製造方法である。その方法では、酸化物
超電導体粉末がＨｇ１２２３系の超電導化合物の化学量
論量より過剰なＨｇを含むＨｇ1+xＢａ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ
8+yからなり、内パイプがＡｇ又はその合金からなり、
過剰なＨｇが内パイプを構成するＡｇ成分と全て反応し
切る量のときには、内パイプの外周面に予め金属Ｓｅ又
は金属Ｔｅをスパッタリング法、真空蒸着法等により被
着しておくことが好ましい。過剰なＨｇが内パイプを構
成するＡｇ成分と全て反応し切らない量のときには、内
パイプの外周面には何も被着しなくてもよい。上記熱処
理は３００〜４００℃で行われる。Ａｇの合金として
は、例えばＡｇ／Ａｕが挙げられる。
【０００９】上記温度範囲の熱処理により、過剰なＨｇ
が内パイプのＡｇ成分と反応し、Ａｇ−Ｈｇアマルガム
が線状体１１を包囲するように形成される。３００℃未
満ではＨｇとＡｇ成分の反応が乏しく、４００℃を越え
るとＨｇが蒸気となって散逸する。この過剰なＨｇが内
パイプを構成するＡｇ成分と全て反応し切るときには、
内パイプが全てＡｇ−Ｈｇアマルガム層となり、図１に
示す第１の超電導線材１０が得られる。内パイプの外周
面に金属Ｓｅ又は金属Ｔｅが被着してあるときには、Ｈ
ｇがこの金属と反応してセレン化水銀（ＨｇＳｅ）層又
はテルル化水銀（ＨｇＴｅ）層となり、図２に示す第２
の超電導線材２０が得られる。内パイプの厚さが過剰な
Ｈｇの量に対して厚く、Ａｇ量が余剰となれば、内パイ
プの内面部分にＡｇ−Ｈｇアマルガム層が形成され、そ
の外側にＡｇ層が形成され、図３に示す超電導線材３０
が得られる。
が内パイプのＡｇ成分と反応し、Ａｇ−Ｈｇアマルガム
が線状体１１を包囲するように形成される。３００℃未
満ではＨｇとＡｇ成分の反応が乏しく、４００℃を越え
るとＨｇが蒸気となって散逸する。この過剰なＨｇが内
パイプを構成するＡｇ成分と全て反応し切るときには、
内パイプが全てＡｇ−Ｈｇアマルガム層となり、図１に
示す第１の超電導線材１０が得られる。内パイプの外周
面に金属Ｓｅ又は金属Ｔｅが被着してあるときには、Ｈ
ｇがこの金属と反応してセレン化水銀（ＨｇＳｅ）層又
はテルル化水銀（ＨｇＴｅ）層となり、図２に示す第２
の超電導線材２０が得られる。内パイプの厚さが過剰な
Ｈｇの量に対して厚く、Ａｇ量が余剰となれば、内パイ
プの内面部分にＡｇ−Ｈｇアマルガム層が形成され、そ
の外側にＡｇ層が形成され、図３に示す超電導線材３０
が得られる。
【００１０】(b) 第４及び第５の超電導線材の製造方法 この方法は、Ａｇ又はＣｕからなる外パイプの中にこの
外パイプより小径の貴金属からなる１本又は２本以上の
内パイプを挿入し、内パイプの中に内パイプの挿入前又
は挿入後に酸化物超電導体粉末を充填し、この粉末を充
填した内パイプと外パイプを等方的に縮径し、熱処理す
る超電導線材の製造方法である。その方法では、酸化物
超電導体粉末がＨｇ１２２３系の超電導化合物の化学量
論量より過剰なＨｇを含むＨｇ1+xＢａ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ
8+yからなり、内パイプがＡｕ又はその合金からなり、
上記熱処理が３００〜４００℃で行われる。
外パイプより小径の貴金属からなる１本又は２本以上の
内パイプを挿入し、内パイプの中に内パイプの挿入前又
は挿入後に酸化物超電導体粉末を充填し、この粉末を充
填した内パイプと外パイプを等方的に縮径し、熱処理す
る超電導線材の製造方法である。その方法では、酸化物
超電導体粉末がＨｇ１２２３系の超電導化合物の化学量
論量より過剰なＨｇを含むＨｇ1+xＢａ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ
8+yからなり、内パイプがＡｕ又はその合金からなり、
上記熱処理が３００〜４００℃で行われる。
【００１１】上記温度範囲の熱処理により、過剰なＨｇ
が内パイプのＡｕ成分と反応し、先ずＡｕ−Ｈｇアマル
ガムが線状体１１を包囲するように形成され、次いでこ
のアマルガム層を包囲するようにＡｕ−Ｈｇ金属間化合
物が形成される。３００℃未満ではＨｇとＡｕ成分の反
応が乏しく、４００℃を越えるとＨｇが蒸気となって散
逸する。この過剰なＨｇの量と内パイプの厚さ、即ちＡ
ｕ量とが相均衡すれば、内パイプが全てＡｕ−Ｈｇアマ
ルガム層とＡｕ−Ｈｇ金属間化合物層となり、図４に示
す第４の超電導線材４０が得られる。内パイプの厚さが
過剰なＨｇの量に対して厚く、Ａｕ量が余剰となれば、
内パイプの内面部分にＡｕ−Ｈｇアマルガム層とＡｕ−
Ｈｇ金属間化合物層が形成され、更にその外側にＡｕ層
が形成され、図５に示す超電導線材５０が得られる。
が内パイプのＡｕ成分と反応し、先ずＡｕ−Ｈｇアマル
ガムが線状体１１を包囲するように形成され、次いでこ
のアマルガム層を包囲するようにＡｕ−Ｈｇ金属間化合
物が形成される。３００℃未満ではＨｇとＡｕ成分の反
応が乏しく、４００℃を越えるとＨｇが蒸気となって散
逸する。この過剰なＨｇの量と内パイプの厚さ、即ちＡ
ｕ量とが相均衡すれば、内パイプが全てＡｕ−Ｈｇアマ
ルガム層とＡｕ−Ｈｇ金属間化合物層となり、図４に示
す第４の超電導線材４０が得られる。内パイプの厚さが
過剰なＨｇの量に対して厚く、Ａｕ量が余剰となれば、
内パイプの内面部分にＡｕ−Ｈｇアマルガム層とＡｕ−
Ｈｇ金属間化合物層が形成され、更にその外側にＡｕ層
が形成され、図５に示す超電導線材５０が得られる。
【００１２】本発明のＨｇ1+xＢａ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ8+y粉
末はＨｇＯ、ＢａＯ、ＢａＯ2、ＣａＯ、ＣａＯ2、Ｃｕ
Ｏ等の酸化物及び過酸化物を所定の組成比で混合し、仮
焼と粉砕を繰返して作られる。この超電導材料の被覆材
となる外パイプとしては、Ａｇ又はＣｕが用いられる。
Ａｇは耐酸化性、超電導材料との不反応性、酸素透過
性、低電気抵抗等の特性を有するため、またＣｕは製造
コストをより低減し、また低電気抵抗特性を有するため
用いられる。上記粉末において、Ｈｇ１２２３系の超電
導化合物の化学量論量より過剰に含ませるＨｇの量は、
内パイプの肉厚、即ちこのパイプを構成するＡｇ，Ａｕ
等の貴金属成分量に応じて決められる。
末はＨｇＯ、ＢａＯ、ＢａＯ2、ＣａＯ、ＣａＯ2、Ｃｕ
Ｏ等の酸化物及び過酸化物を所定の組成比で混合し、仮
焼と粉砕を繰返して作られる。この超電導材料の被覆材
となる外パイプとしては、Ａｇ又はＣｕが用いられる。
Ａｇは耐酸化性、超電導材料との不反応性、酸素透過
性、低電気抵抗等の特性を有するため、またＣｕは製造
コストをより低減し、また低電気抵抗特性を有するため
用いられる。上記粉末において、Ｈｇ１２２３系の超電
導化合物の化学量論量より過剰に含ませるＨｇの量は、
内パイプの肉厚、即ちこのパイプを構成するＡｇ，Ａｕ
等の貴金属成分量に応じて決められる。
【００１３】本発明の内パイプとその中に充填する酸化
物超電導材料との関係は、アマルガム層を所定量生成さ
せ、これにより臨界電流密度を高めるために、内パイプ
の断面積を酸化物超電導体粉末が充填される断面積で除
算した値αが少なくとも２であることが好ましい。内パ
イプに上記超電導材料を充填するには、粉末の形態でパ
イプ内に充填する方法以外に、粉末をペレット化して充
填する方法も採ることができる。またＡｇ、Ａｕ又はこ
れらの合金からなる帯状体を用意し、この帯状体を樋状
に湾曲させながらその上に上記超電導体粉末又は超電導
体ペレットを均一に配列した後、粉末やペレットを帯状
体で包み込んで内パイプを形成してもよい。
物超電導材料との関係は、アマルガム層を所定量生成さ
せ、これにより臨界電流密度を高めるために、内パイプ
の断面積を酸化物超電導体粉末が充填される断面積で除
算した値αが少なくとも２であることが好ましい。内パ
イプに上記超電導材料を充填するには、粉末の形態でパ
イプ内に充填する方法以外に、粉末をペレット化して充
填する方法も採ることができる。またＡｇ、Ａｕ又はこ
れらの合金からなる帯状体を用意し、この帯状体を樋状
に湾曲させながらその上に上記超電導体粉末又は超電導
体ペレットを均一に配列した後、粉末やペレットを帯状
体で包み込んで内パイプを形成してもよい。
【００１４】本発明の縮径加工には、スエージング、ロ
ールダイス圧延、溝ロール圧延、ダイス引抜き等の種々
の加工が挙げられる。製品となる超電導線材の径に応じ
て、上記種々の加工法の中から所望の加工法が単独で或
いは組合せて採用される。この加工は過剰なＨｇを内パ
イプと反応させながら行うことが好ましく、従って３０
０〜４００℃の温度範囲の熱間加工が望ましい。この縮
径と熱処理は超電導材料の結晶粒を十分にｃ軸に配向さ
せるために繰返し行うことが好ましい。この繰返し数は
生産性及び過度の圧延による配向率の低下を避けるため
２回程度が好ましい。
ールダイス圧延、溝ロール圧延、ダイス引抜き等の種々
の加工が挙げられる。製品となる超電導線材の径に応じ
て、上記種々の加工法の中から所望の加工法が単独で或
いは組合せて採用される。この加工は過剰なＨｇを内パ
イプと反応させながら行うことが好ましく、従って３０
０〜４００℃の温度範囲の熱間加工が望ましい。この縮
径と熱処理は超電導材料の結晶粒を十分にｃ軸に配向さ
せるために繰返し行うことが好ましい。この繰返し数は
生産性及び過度の圧延による配向率の低下を避けるため
２回程度が好ましい。
【００１５】
【作用】第１〜第５の超電導線材のいずれの場合も、ア
マルガム層の形成により外皮内部で静水圧が生じて、こ
の圧力が芯材であるＨｇ１２２３系超電導化合物の結晶
粒子の結合を強固にし、実用温度での臨界電流密度Ｊc
を大きくする。縮径と熱処理を繰返すことにより、最初
の熱処理で生じたアマルガム層が超電導線材を可撓性の
あるものにし、その後の縮径加工を容易にするととも
に、製品となった後の超電導線材の加工を容易にする。
マルガム層の形成により外皮内部で静水圧が生じて、こ
の圧力が芯材であるＨｇ１２２３系超電導化合物の結晶
粒子の結合を強固にし、実用温度での臨界電流密度Ｊc
を大きくする。縮径と熱処理を繰返すことにより、最初
の熱処理で生じたアマルガム層が超電導線材を可撓性の
あるものにし、その後の縮径加工を容易にするととも
に、製品となった後の超電導線材の加工を容易にする。
【００１６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、Ｈ
ｇを含有する酸化物超電導材料をパウダーインチューブ
法により線材化する際に、外パイプ及び内パイプの２重
のシースを用い、外皮となる外パイプに上記超電導材料
が直接充填され包囲される内パイプを挿入した後、これ
を縮径加工、望ましくは熱間加工し、熱処理することに
より、アマルガム層が形成される。その結果、アマルガ
ム層の静水圧による内圧上昇で超電導化合物の結晶粒子
の結合が強固になり、実用温度で臨界電流密度Ｊcが比
較的大きく、かつ線材にするまでの加工性及び線材にし
た後での加工性に優れた超電導線材が得られる。特に従
来のＢｉ系又はＴｌ系の超電導化合物と異なり、本発明
のＨｇ１２２３系超電導化合物は結晶粒子に異方性がな
いため、結晶粒子の配向度を高める必要がなく、熱処理
工程の数を低減できる。また揮発性の高いＨｇが外皮で
被包されるため、製造中にＨｇが散逸しない。更に過剰
なＨｇは貴金属の固溶体として固定されるため、本発明
の超電導線材が廃材になった後のＨｇのリサイクル時に
その取扱いが容易になる利点もある。
ｇを含有する酸化物超電導材料をパウダーインチューブ
法により線材化する際に、外パイプ及び内パイプの２重
のシースを用い、外皮となる外パイプに上記超電導材料
が直接充填され包囲される内パイプを挿入した後、これ
を縮径加工、望ましくは熱間加工し、熱処理することに
より、アマルガム層が形成される。その結果、アマルガ
ム層の静水圧による内圧上昇で超電導化合物の結晶粒子
の結合が強固になり、実用温度で臨界電流密度Ｊcが比
較的大きく、かつ線材にするまでの加工性及び線材にし
た後での加工性に優れた超電導線材が得られる。特に従
来のＢｉ系又はＴｌ系の超電導化合物と異なり、本発明
のＨｇ１２２３系超電導化合物は結晶粒子に異方性がな
いため、結晶粒子の配向度を高める必要がなく、熱処理
工程の数を低減できる。また揮発性の高いＨｇが外皮で
被包されるため、製造中にＨｇが散逸しない。更に過剰
なＨｇは貴金属の固溶体として固定されるため、本発明
の超電導線材が廃材になった後のＨｇのリサイクル時に
その取扱いが容易になる利点もある。
【００１７】
【実施例】次に本発明の実施例を比較例とともに説明す
る。 ＜実施例１〜８及び比較例１〜３＞表１に示す内径及
び外径を有するＡｇからなる内パイプの中に予め表１
に示すセラミック組成の酸化物超電導体粉末を３ｇ／ｃ
ｍ3の密度になるように充填した。この粉末を充填した
内パイプを内径及び外径を有するＡｇからなる外パ
イプに挿入し、この粉末を充填した内パイプと外パイプ
を４００℃の温度下、溝ロール圧延機及びスエージング
マシンにより等方的に縮径して丸線加工した。丸線加工
後、この線状体をマッフル炉に入れ、大気圧下、４００
℃で５０時間加熱した。次に熱処理した線状体を再び押
し出しにより等方的に更に縮径して丸線加工し、マッフ
ル炉に入れ、同様に加熱した。
る。 ＜実施例１〜８及び比較例１〜３＞表１に示す内径及
び外径を有するＡｇからなる内パイプの中に予め表１
に示すセラミック組成の酸化物超電導体粉末を３ｇ／ｃ
ｍ3の密度になるように充填した。この粉末を充填した
内パイプを内径及び外径を有するＡｇからなる外パ
イプに挿入し、この粉末を充填した内パイプと外パイプ
を４００℃の温度下、溝ロール圧延機及びスエージング
マシンにより等方的に縮径して丸線加工した。丸線加工
後、この線状体をマッフル炉に入れ、大気圧下、４００
℃で５０時間加熱した。次に熱処理した線状体を再び押
し出しにより等方的に更に縮径して丸線加工し、マッフ
ル炉に入れ、同様に加熱した。
【００１８】セラミック組成、内パイプ及び外パイプの
内外径をそれぞれ変えて１１種類の超電導線材を得た。
内パイプの断面積を酸化物超電導体粉末が充填される断
面積で除算してその除算値αをアマルガム層の生成率の
目安とした。得られた超電導線材の液体窒素（７７Ｋ）
中における超電導特性である臨界電流密度Ｊc（Ａ／ｃ
ｍ2）を直流四端子法により測定した。
内外径をそれぞれ変えて１１種類の超電導線材を得た。
内パイプの断面積を酸化物超電導体粉末が充填される断
面積で除算してその除算値αをアマルガム層の生成率の
目安とした。得られた超電導線材の液体窒素（７７Ｋ）
中における超電導特性である臨界電流密度Ｊc（Ａ／ｃ
ｍ2）を直流四端子法により測定した。
【００１９】
【表１】
【００２０】表１から明らかなように、除算値αが１未
満の比較例１〜３の超電導線材は臨界電流密度Ｊcが２
０Ａ／ｃｍ2以下の低い値を示したのに対して、除算値
αが２以上の実施例１〜８の超電導線材は臨界電流密度
Ｊcが１１０〜２５０Ａ／ｃｍ2の高い値を示した。
満の比較例１〜３の超電導線材は臨界電流密度Ｊcが２
０Ａ／ｃｍ2以下の低い値を示したのに対して、除算値
αが２以上の実施例１〜８の超電導線材は臨界電流密度
Ｊcが１１０〜２５０Ａ／ｃｍ2の高い値を示した。
【００２１】＜実施例９〜１６及び比較例４〜６＞内径
及び外径を有するＡｕからなる内パイプを用いた以
外は表１の各実施例及び比較例と同様にして表２に示す
１１種類の超電導線材を得て、これらの超電導線材の臨
界電流密度Ｊc（Ａ／ｃｍ2）を実施例１と同様に測定し
た。
及び外径を有するＡｕからなる内パイプを用いた以
外は表１の各実施例及び比較例と同様にして表２に示す
１１種類の超電導線材を得て、これらの超電導線材の臨
界電流密度Ｊc（Ａ／ｃｍ2）を実施例１と同様に測定し
た。
【００２２】
【表２】
【００２３】表２から明らかなように、除算値αが１未
満の比較例４〜６の超電導線材は臨界電流密度Ｊcが２
０Ａ／ｃｍ2以下の低い値を示したのに対して、実施例
９〜１６の超電導線材は除算値αが２未満であるにも拘
わらず、臨界電流密度Ｊcが１４０〜２１０Ａ／ｃｍ2の
高い値を示した。
満の比較例４〜６の超電導線材は臨界電流密度Ｊcが２
０Ａ／ｃｍ2以下の低い値を示したのに対して、実施例
９〜１６の超電導線材は除算値αが２未満であるにも拘
わらず、臨界電流密度Ｊcが１４０〜２１０Ａ／ｃｍ2の
高い値を示した。
【００２４】＜実施例１７〜２８及び比較例７〜１２＞
表３に示す内径及び外径を有するＡｇからなる内パ
イプの外面に予め金属Ｓｅ又は金属Ｔｅをスパッタリン
グ法により被着した。この内パイプの中に実施例１と同
じ密度で表３に示すセラミック組成の酸化物超電導体粉
末を充填した。この粉末を充填した内パイプを内径及
び外径を有する３種類のＣｕ，Ｃｕ−Ａｇ又はＡｇか
らなる外パイプに挿入し、この粉末を充填した内パイプ
と外パイプを実施例１と同様に縮径して丸線加工した。
丸線加工後、この線状体を実施例１と同様に再度縮径し
て丸線加工し、熱処理した。
表３に示す内径及び外径を有するＡｇからなる内パ
イプの外面に予め金属Ｓｅ又は金属Ｔｅをスパッタリン
グ法により被着した。この内パイプの中に実施例１と同
じ密度で表３に示すセラミック組成の酸化物超電導体粉
末を充填した。この粉末を充填した内パイプを内径及
び外径を有する３種類のＣｕ，Ｃｕ−Ａｇ又はＡｇか
らなる外パイプに挿入し、この粉末を充填した内パイプ
と外パイプを実施例１と同様に縮径して丸線加工した。
丸線加工後、この線状体を実施例１と同様に再度縮径し
て丸線加工し、熱処理した。
【００２５】セラミック組成、内パイプ及び外パイプの
内外径をそれぞれ変えて１８種類の超電導線材を得た。
これらの超電導線材の臨界電流密度Ｊc（Ａ／ｃｍ2）を
実施例１と同様に測定した。表３においては外パイプ
の材質を示す。は内パイプの外面に被着する金属を示
す。予め金属Ｓｅ又は金属Ｔｅを被着しないものを比較
例７〜１２とした。
内外径をそれぞれ変えて１８種類の超電導線材を得た。
これらの超電導線材の臨界電流密度Ｊc（Ａ／ｃｍ2）を
実施例１と同様に測定した。表３においては外パイプ
の材質を示す。は内パイプの外面に被着する金属を示
す。予め金属Ｓｅ又は金属Ｔｅを被着しないものを比較
例７〜１２とした。
【００２６】
【表３】
【００２７】表３から明らかなように、除算値αが２未
満で内パイプの外面にＳｅ又はＴｅを被着しない比較例
７〜１２の超電導線材は臨界電流密度Ｊcが１５Ａ／ｃ
ｍ2以下の極めて低い値を示したのに対して、内パイプ
の外面にＳｅ又はＴｅを被着した実施例１７〜２８の超
電導線材は除算値αが２未満であるにも拘わらず、臨界
電流密度Ｊcが９０〜２００Ａ／ｃｍ2の高い値を示し
た。
満で内パイプの外面にＳｅ又はＴｅを被着しない比較例
７〜１２の超電導線材は臨界電流密度Ｊcが１５Ａ／ｃ
ｍ2以下の極めて低い値を示したのに対して、内パイプ
の外面にＳｅ又はＴｅを被着した実施例１７〜２８の超
電導線材は除算値αが２未満であるにも拘わらず、臨界
電流密度Ｊcが９０〜２００Ａ／ｃｍ2の高い値を示し
た。
【００２８】＜実施例２９〜４０及び比較例１３〜１８
＞内径及び外径を有するＡｇとＡｕの合金からなる
内パイプを用いた以外は表３の各実施例及び比較例と同
様にして表４に示す１８種類の超電導線材を得て、これ
らの超電導線材の臨界電流密度Ｊc（Ａ／ｃｍ2）を実施
例１と同様に測定した。
＞内径及び外径を有するＡｇとＡｕの合金からなる
内パイプを用いた以外は表３の各実施例及び比較例と同
様にして表４に示す１８種類の超電導線材を得て、これ
らの超電導線材の臨界電流密度Ｊc（Ａ／ｃｍ2）を実施
例１と同様に測定した。
【００２９】
【表４】
【００３０】表４から明らかなように、除算値αが２未
満で内パイプの外面にＳｅ又はＴｅを被着しない比較例
１３〜１８の超電導線材は臨界電流密度Ｊcが１０Ａ／
ｃｍ２以下の極めて低い値を示したのに対して、内パイ
プの外面にＳｅ又はＴｅを被着した実施例２９〜４０の
超電導線材は除算値αが２未満であるにも拘わらず、臨
界電流密度Ｊｃが１００〜２４０Ａ／ｃｍ2の高い値を
示した。
満で内パイプの外面にＳｅ又はＴｅを被着しない比較例
１３〜１８の超電導線材は臨界電流密度Ｊcが１０Ａ／
ｃｍ２以下の極めて低い値を示したのに対して、内パイ
プの外面にＳｅ又はＴｅを被着した実施例２９〜４０の
超電導線材は除算値αが２未満であるにも拘わらず、臨
界電流密度Ｊｃが１００〜２４０Ａ／ｃｍ2の高い値を
示した。
【００３１】＜実施例４１〜４６及び比較例１９〜２２
＞内径及び外径を有するＡｇからなる内パイプの中
に予め表５に示すセラミック組成の酸化物超電導体粉末
を実施例１と同じ密度で表５に示すセラミック組成の酸
化物超電導体粉末を充填した。この粉末を充填した内パ
イプを内径及び外径を有する３種類のＣｕ，Ｃｕ−
Ａｇ又はＡｇからなる外パイプに挿入し、この粉末を充
填した内パイプと外パイプを実施例１と同様に縮径して
丸線加工した。丸線加工後、この線状体を実施例１と同
様に再度縮径して丸線加工し、熱処理した。セラミック
組成、内パイプ及び外パイプの内外径をそれぞれ変えて
１０種類の超電導線材を得た。これらの超電導線材の臨
界電流密度Ｊc（Ａ／ｃｍ2）を実施例１と同様に測定し
た。
＞内径及び外径を有するＡｇからなる内パイプの中
に予め表５に示すセラミック組成の酸化物超電導体粉末
を実施例１と同じ密度で表５に示すセラミック組成の酸
化物超電導体粉末を充填した。この粉末を充填した内パ
イプを内径及び外径を有する３種類のＣｕ，Ｃｕ−
Ａｇ又はＡｇからなる外パイプに挿入し、この粉末を充
填した内パイプと外パイプを実施例１と同様に縮径して
丸線加工した。丸線加工後、この線状体を実施例１と同
様に再度縮径して丸線加工し、熱処理した。セラミック
組成、内パイプ及び外パイプの内外径をそれぞれ変えて
１０種類の超電導線材を得た。これらの超電導線材の臨
界電流密度Ｊc（Ａ／ｃｍ2）を実施例１と同様に測定し
た。
【００３２】
【表５】
【００３３】表５から明らかなように、除算値αが２未
満の比較例１９〜２２の超電導線材は臨界電流密度Ｊc
が５Ａ／ｃｍ2以下の極めて低い値を示したのに対し
て、除算値αが３以上の実施例４１〜４６の超電導線材
は臨界電流密度Ｊcが２１０〜２９０Ａ／ｃｍ2の極めて
高い値を示した。
満の比較例１９〜２２の超電導線材は臨界電流密度Ｊc
が５Ａ／ｃｍ2以下の極めて低い値を示したのに対し
て、除算値αが３以上の実施例４１〜４６の超電導線材
は臨界電流密度Ｊcが２１０〜２９０Ａ／ｃｍ2の極めて
高い値を示した。
【００３４】＜実施例４７〜５２及び比較例２３〜２６
＞内径及び外径を有するＡｇとＡｕの合金からなる
内パイプを用いた以外は表５の各実施例及び比較例と同
様にして表６に示す１０種類の超電導線材を得て、これ
らの超電導線材の臨界電流密度Ｊc（Ａ／ｃｍ2）を実施
例１と同様に測定した。
＞内径及び外径を有するＡｇとＡｕの合金からなる
内パイプを用いた以外は表５の各実施例及び比較例と同
様にして表６に示す１０種類の超電導線材を得て、これ
らの超電導線材の臨界電流密度Ｊc（Ａ／ｃｍ2）を実施
例１と同様に測定した。
【００３５】
【表６】
【００３６】表６から明らかなように、除算値αが２未
満の比較例２３〜２６の超電導線材は臨界電流密度Ｊc
が１０Ａ／ｃｍ2以下の極めて低い値を示したのに対し
て、除算値αが２．２以上の実施例４７〜５２の超電導
線材は臨界電流密度Ｊcが２００〜３００Ａ／ｃｍ2の極
めて高い値を示した。
満の比較例２３〜２６の超電導線材は臨界電流密度Ｊc
が１０Ａ／ｃｍ2以下の極めて低い値を示したのに対し
て、除算値αが２．２以上の実施例４７〜５２の超電導
線材は臨界電流密度Ｊcが２００〜３００Ａ／ｃｍ2の極
めて高い値を示した。
【００３７】＜実施例５３〜５８及び比較例２７〜３２
＞内径及び外径を有するＡｕからなる内パイプを用
いた以外は表５の各実施例及び比較例と同様にして表７
に示す１２種類の超電導線材を得て、これらの超電導線
材の臨界電流密度Ｊc（Ａ／ｃｍ2）を実施例１と同様に
測定した。
＞内径及び外径を有するＡｕからなる内パイプを用
いた以外は表５の各実施例及び比較例と同様にして表７
に示す１２種類の超電導線材を得て、これらの超電導線
材の臨界電流密度Ｊc（Ａ／ｃｍ2）を実施例１と同様に
測定した。
【００３８】
【表７】
【００３９】表７から明らかなように、除算値αが２未
満の比較例２７〜３２の超電導線材は臨界電流密度Ｊc
が１２Ａ／ｃｍ2以下の極めて低い値を示したのに対し
て、除算値αが２．２以上の実施例５３〜５８の超電導
線材は臨界電流密度Ｊcが１５０〜２９０Ａ／ｃｍ2の極
めて高い値を示した。
満の比較例２７〜３２の超電導線材は臨界電流密度Ｊc
が１２Ａ／ｃｍ2以下の極めて低い値を示したのに対し
て、除算値αが２．２以上の実施例５３〜５８の超電導
線材は臨界電流密度Ｊcが１５０〜２９０Ａ／ｃｍ2の極
めて高い値を示した。
【図１】（ａ）本発明の第１の超電導線材の斜視図。 （ｂ）その断面図。
【図２】（ａ）本発明の第２の超電導線材の斜視図。 （ｂ）その断面図。
【図３】（ａ）本発明の第３の超電導線材の斜視図。 （ｂ）その断面図。
【図４】（ａ）本発明の第４の超電導線材の斜視図。 （ｂ）その断面図。
【図５】（ａ）本発明の第５の超電導線材の斜視図。 （ｂ）その断面図。
【図６】本発明の多芯構造の超電導線材を模式的に示す
断面図。
断面図。
１０，２０，３０，４０，５０，６０ 超電導線材 １１ 線状体 １２ 外皮 １３ Ａｇ−Ｈｇアマルガム層 １４ Ａｕ−Ｈｇアマルガム層 １５ Ａｕ−Ｈｇ金属間化合物層 １６ セレン化水銀層又はテルル化水銀層 １７ Ａｇ層又はＡｇを主成分とする層 １８ Ａｕ層又はＡｕを主成分とする層
Claims (11)
- 【請求項１】 酸化物超電導材料からなる１本又は２本
以上の線状体(11)と、前記線状体(11)を被覆したＡｇ又
はＣｕからなる外皮(12)とを備えた超電導線材(10)であ
って、 前記酸化物超電導材料がＨｇＢａ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ8+y（以
下、Ｈｇ１２２３系という）からなり、前記外皮(12)の
内部で前記線状体(11)がＡｇ−Ｈｇアマルガム層(13)又
はＡｕ−Ｈｇアマルガム層(14)とＡｕ−Ｈｇ金属間化合
物層(15)により包囲されたことを特徴とする超電導線
材。 - 【請求項２】 外皮(12)の内部でＡｇ−Ｈｇアマルガム
層(13)がセレン化水銀層又はテルル化水銀層(16)により
包囲された請求項１記載の超電導線材。 - 【請求項３】 外皮(12)の内部でＡｇ−Ｈｇアマルガム
層(13)がＡｇ層又はＡｇを主成分とする層(17)により包
囲された請求項１記載の超電導線材。 - 【請求項４】 外皮(12)の内部でＡｕ−Ｈｇ金属間化合
物層(15)がＡｕ層又はＡｕを主成分とする層(18)により
包囲された請求項１記載の超電導線材。 - 【請求項５】 Ａｇ又はＣｕからなる外パイプの中に前
記外パイプより小径の貴金属からなる１本又は２本以上
の内パイプを挿入し、前記内パイプの中に前記内パイプ
の挿入前又は挿入後に酸化物超電導体粉末を充填し、前
記粉末を充填した内パイプと外パイプを等方的に縮径
し、熱処理する超電導線材の製造方法であって、 前記酸化物超電導体粉末がＨｇ１２２３系の超電導化合
物の化学量論量より過剰なＨｇを含むＨｇ1+xＢａ2Ｃａ
2Ｃｕ3Ｏ8+yからなり、前記内パイプがＡｇ又はその合
金からなり、前記熱処理が３００〜４００℃で行われる
ことを特徴とする超電導線材の製造方法。 - 【請求項６】 内パイプの断面積を酸化物超電導体粉末
が充填される断面積で除算した値が少なくとも２である
請求項５記載の超電導線材の製造方法。 - 【請求項７】 外パイプに挿入する前に内パイプの外周
面に金属Ｓｅ又は金属Ｔｅが被着される請求項５記載の
超電導線材の製造方法。 - 【請求項８】 縮径と熱処理を繰返し行う請求項５記載
の超電導線材の製造方法。 - 【請求項９】 Ａｇ又はＣｕからなる外パイプの中に前
記外パイプより小径の貴金属からなる１本又は２本以上
の内パイプを挿入し、前記内パイプの中に前記内パイプ
の挿入前又は挿入後に酸化物超電導体粉末を充填し、前
記粉末を充填した内パイプと外パイプを等方的に縮径
し、熱処理する超電導線材の製造方法であって、 前記酸化物超電導体粉末がＨｇ１２２３系の超電導化合
物の化学量論量より過剰なＨｇを含むＨｇ1+xＢａ2Ｃａ
2Ｃｕ3Ｏ8+yからなり、前記内パイプがＡｕ又はその合
金からなり、前記熱処理が３００〜４００℃で行われる
ことを特徴とする超電導線材の製造方法。 - 【請求項１０】 内パイプの断面積を酸化物超電導体粉
末が充填される断面積で除算した値が少なくとも２であ
る請求項５記載の超電導線材の製造方法。 - 【請求項１１】 縮径と熱処理を繰返し行う請求項９記
載の超電導線材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5262048A JPH07114836A (ja) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | 超電導線材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5262048A JPH07114836A (ja) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | 超電導線材及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07114836A true JPH07114836A (ja) | 1995-05-02 |
Family
ID=17370313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5262048A Withdrawn JPH07114836A (ja) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | 超電導線材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07114836A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997034328A3 (en) * | 1996-03-13 | 1997-12-11 | Ind Res Ltd | Separated reactants processing of high tc superconductors |
-
1993
- 1993-10-20 JP JP5262048A patent/JPH07114836A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997034328A3 (en) * | 1996-03-13 | 1997-12-11 | Ind Res Ltd | Separated reactants processing of high tc superconductors |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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