JPH0745140A - 超伝導線材の作製方法及び作製装置 - Google Patents
超伝導線材の作製方法及び作製装置Info
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- JPH0745140A JPH0745140A JP5188119A JP18811993A JPH0745140A JP H0745140 A JPH0745140 A JP H0745140A JP 5188119 A JP5188119 A JP 5188119A JP 18811993 A JP18811993 A JP 18811993A JP H0745140 A JPH0745140 A JP H0745140A
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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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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 効果的なピン止め中心を制御性良く形成し
て、高い臨界電流密度を実現することのできる超伝導線
材の作製方法及び作製装置を提供する。 【構成】 Ｂｉ2 Ｏ2 、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＣｕＯの混合
粉末を坩堝に入れ、酸素気流中において仮焼し、これを
取り出して粉砕した後、再び坩堝中で焼結する。これを
取り出して再び粉砕し、真空槽内のカソード平板上に広
げ、約１５０℃まで加熱してイオン化した水素を２ｋＶ
に加速して照射し、原料粉末とする。この原料粉末を外
径１０ｍｍ、肉厚０．５ｍｍの銀パイプに約３ｇ／ｃｍ
2 の密度で充填して複合体を作り、機械加工によって細
線化し、酸素雰囲気中において８１０℃の加熱処理を施
して超伝導線材を作製する。
て、高い臨界電流密度を実現することのできる超伝導線
材の作製方法及び作製装置を提供する。 【構成】 Ｂｉ2 Ｏ2 、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＣｕＯの混合
粉末を坩堝に入れ、酸素気流中において仮焼し、これを
取り出して粉砕した後、再び坩堝中で焼結する。これを
取り出して再び粉砕し、真空槽内のカソード平板上に広
げ、約１５０℃まで加熱してイオン化した水素を２ｋＶ
に加速して照射し、原料粉末とする。この原料粉末を外
径１０ｍｍ、肉厚０．５ｍｍの銀パイプに約３ｇ／ｃｍ
2 の密度で充填して複合体を作り、機械加工によって細
線化し、酸素雰囲気中において８１０℃の加熱処理を施
して超伝導線材を作製する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超伝導線材の作製方法
及び作製装置に関し、特に高い臨界電流密度を有する酸
化物高温超伝導線材の作製方法及び作製装置に関する。
及び作製装置に関し、特に高い臨界電流密度を有する酸
化物高温超伝導線材の作製方法及び作製装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系（以下「Ｙ系」と
いう）に代表される酸化物超伝導材料は、超伝導機構の
詳細は明かではないが、臨界温度（Ｔc ）が液体窒素温
度以上と高く、各種エレクトロニクス分野での応用が期
待されている。特に、液体窒素温度以上で使用できる超
伝導線材を実現することができれば、その応用が促進さ
れることが期待される。
いう）に代表される酸化物超伝導材料は、超伝導機構の
詳細は明かではないが、臨界温度（Ｔc ）が液体窒素温
度以上と高く、各種エレクトロニクス分野での応用が期
待されている。特に、液体窒素温度以上で使用できる超
伝導線材を実現することができれば、その応用が促進さ
れることが期待される。
【０００３】また、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系（以
下「Ｂｉ系」という）の超伝導線材は、Ｙ系に比して安
定であり、高い自己磁場の下で高い電流密度を実現する
ことができるため、この線材を利用した高磁場マグネッ
トとしての可能性が期待されている。
下「Ｂｉ系」という）の超伝導線材は、Ｙ系に比して安
定であり、高い自己磁場の下で高い電流密度を実現する
ことができるため、この線材を利用した高磁場マグネッ
トとしての可能性が期待されている。
【０００４】超伝導体の線材化は、通常、図３に示すよ
うに、焼結した超伝導体の素材を粉砕して得られる原料
粉末を金属パイプの中に充填し、これをスウェージャー
１２によって伸線し、さらに一対のローラ１３、１３に
よって圧延することによってなされる。一般的にはこれ
らの工程が複数回繰り返される。尚、図３中、１１は超
伝導線材である。
うに、焼結した超伝導体の素材を粉砕して得られる原料
粉末を金属パイプの中に充填し、これをスウェージャー
１２によって伸線し、さらに一対のローラ１３、１３に
よって圧延することによってなされる。一般的にはこれ
らの工程が複数回繰り返される。尚、図３中、１１は超
伝導線材である。
【０００５】線材の種類としては、この細線をさらに束
ね金属パイプ中に再び充填して作製される多芯線やテー
プ状の線材などが開発されている。超伝導体の素材は、
結晶中に含まれる酸素原子の量や焼結条件によって、絶
縁体（半導体）−超伝導体の変化を示すため、良好な超
伝導線材を得るには、伸線した場合の結晶性の向上並び
に焼結条件の制御が必要である。これまでに得られてい
る線材の作製方法においては、焼結体と同様、作製され
た線材に対する熱処理高温プロセスと徐冷プロセスとに
よって、その超伝導特性を実現していた。
ね金属パイプ中に再び充填して作製される多芯線やテー
プ状の線材などが開発されている。超伝導体の素材は、
結晶中に含まれる酸素原子の量や焼結条件によって、絶
縁体（半導体）−超伝導体の変化を示すため、良好な超
伝導線材を得るには、伸線した場合の結晶性の向上並び
に焼結条件の制御が必要である。これまでに得られてい
る線材の作製方法においては、焼結体と同様、作製され
た線材に対する熱処理高温プロセスと徐冷プロセスとに
よって、その超伝導特性を実現していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】超伝導線材に要求され
る最も重要な要素である臨界電流密度に関しては、その
作製方法が基本的に焼結体と同じであるため、焼結体と
同様に小さな値しか得られていないのが現状である。こ
のため、ピン止め中心の形成によってこの超伝導特性を
改善することが望まれていた。
る最も重要な要素である臨界電流密度に関しては、その
作製方法が基本的に焼結体と同じであるため、焼結体と
同様に小さな値しか得られていないのが現状である。こ
のため、ピン止め中心の形成によってこの超伝導特性を
改善することが望まれていた。
【０００７】しかし、新しく発見された酸化物高温超伝
導体における磁束に対するピン止めの機構は、現在のと
ころほとんど解明されておらず、効果的なピン止め中心
を制御性良く形成することは困難であるため、臨界電流
密度もなかなか改善の見通しが得られていなかった。特
に、Ｂｉ系の超伝導線材はピン止め力が弱く、ピン止め
中心を効果的に形成する手段は無かった。
導体における磁束に対するピン止めの機構は、現在のと
ころほとんど解明されておらず、効果的なピン止め中心
を制御性良く形成することは困難であるため、臨界電流
密度もなかなか改善の見通しが得られていなかった。特
に、Ｂｉ系の超伝導線材はピン止め力が弱く、ピン止め
中心を効果的に形成する手段は無かった。
【０００８】本発明は、前記従来技術の課題を解決する
ため、効果的なピン止め中心を制御性良く形成して、高
い臨界電流密度を実現することができる超伝導線材の作
製方法及び作製装置を提供することを目的とする。
ため、効果的なピン止め中心を制御性良く形成して、高
い臨界電流密度を実現することができる超伝導線材の作
製方法及び作製装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を解決するた
め、本発明に係る超伝導線材の第１の作製方法は、Ａ−
Ｂ−Ｃｕ−Ｏで表わされる酸化物超伝導原料粉末を圧縮
細線化する超伝導線材の作製方法であって、その作製時
又は作製後に、反応性水素処理を施し、その後に酸素処
理を施すことを特徴とする。但し、ＡはＴｌ、Ｂｉ及び
ランタン系列元素（原子番号６３〜７１）から選ばれる
少なくとも１種の元素、Ｂはアルカリ土類族元素から選
ばれる少なくとも１種の元素である。
め、本発明に係る超伝導線材の第１の作製方法は、Ａ−
Ｂ−Ｃｕ−Ｏで表わされる酸化物超伝導原料粉末を圧縮
細線化する超伝導線材の作製方法であって、その作製時
又は作製後に、反応性水素処理を施し、その後に酸素処
理を施すことを特徴とする。但し、ＡはＴｌ、Ｂｉ及び
ランタン系列元素（原子番号６３〜７１）から選ばれる
少なくとも１種の元素、Ｂはアルカリ土類族元素から選
ばれる少なくとも１種の元素である。
【００１０】また、前記本発明の第１の作製方法におい
ては、酸化物超伝導原料粉末を圧縮細線化するために銀
シースに充填するものとし、酸素処理工程における加熱
温度を４００〜９００℃の範囲に保持するのが好まし
い。
ては、酸化物超伝導原料粉末を圧縮細線化するために銀
シースに充填するものとし、酸素処理工程における加熱
温度を４００〜９００℃の範囲に保持するのが好まし
い。
【００１１】また、前記本発明の第１の作製方法におい
ては、酸化物超伝導原料粉末をシース材に充填して圧縮
細線化し、水素イオンを照射した後に、これを少なくと
も酸素を含むガス中で加熱処理して多芯線を作製するの
が好ましい。
ては、酸化物超伝導原料粉末をシース材に充填して圧縮
細線化し、水素イオンを照射した後に、これを少なくと
も酸素を含むガス中で加熱処理して多芯線を作製するの
が好ましい。
【００１２】また、本発明に係る超伝導線材の第２の作
製方法は、Ａ−Ｂ−Ｃｕ−Ｏで表わされる酸化物超伝導
原料粉末を反応性水素中で加熱処理し、この粉末をシー
ス材に充填して圧縮伸線し、その後少なくとも酸素を含
むガス中で加熱処理を施すことを特徴とする。
製方法は、Ａ−Ｂ−Ｃｕ−Ｏで表わされる酸化物超伝導
原料粉末を反応性水素中で加熱処理し、この粉末をシー
ス材に充填して圧縮伸線し、その後少なくとも酸素を含
むガス中で加熱処理を施すことを特徴とする。
【００１３】但し、ＡはＴｌ、Ｂｉ及びランタン系列元
素（原子番号６３〜７１）から選ばれる少なくとも１種
の元素、Ｂはアルカリ土類族元素から選ばれる少なくと
も１種の元素である。
素（原子番号６３〜７１）から選ばれる少なくとも１種
の元素、Ｂはアルカリ土類族元素から選ばれる少なくと
も１種の元素である。
【００１４】また、本発明に係る超伝導線材の作製装置
は、線材を処理するための反応槽と、前記反応槽におい
て線材を移動させるための線材移動機構と、前記反応槽
にガスを導入するためのガス導入口と、前記ガス導入口
から導入されたガスを活性化する手段と、試料を加熱す
るための加熱手段とを少なくとも備えたものである。
は、線材を処理するための反応槽と、前記反応槽におい
て線材を移動させるための線材移動機構と、前記反応槽
にガスを導入するためのガス導入口と、前記ガス導入口
から導入されたガスを活性化する手段と、試料を加熱す
るための加熱手段とを少なくとも備えたものである。
【００１５】
【作用】本発明は上記の手段によって得られる以下の作
用に基づくものと考えられる。反応性水素処理によって
Ｃｕ−Ｏ結合軌道の価電子が励起され、Ｏ2-が中性化さ
れて結晶中から離脱し、Ｃｕ酸化物が還元される結果、
超伝導特性の劣化した欠陥領域がピン止め中心として働
く。すなわち、反応性水素処理によって非超伝導領域を
形成した後、酸素処理を施し、超伝導特性を支配してい
る平面Ｃｕ−Ｏ部分の欠陥に酸素を導入して超伝導化す
ることにより、材料中の平面Ｃｕ−Ｏ以外の酸素原子の
位置に制御性良くピン止めのための結晶欠陥が導入さ
れ、これが磁束に対するピン止め中心となる。従って、
従来、Ｙ系でしか効果が得られていなかったピン止め中
心の形成が、Ｂｉ系やＴｌ系でも可能となる。そして、
これを超伝導線材の作製に応用すれば、高い臨界電流密
度を有する高性能な超伝導線材を実現することができ
る。また、本作製方法においては、酸素処理を施す際に
材料を高温で処理するため、安定な材料を供給すること
ができる。また、多芯線を作製する際において、極細線
に反応性水素処理を施した後に、酸素処理を施すことに
より、線材全体に容易に反応性水素を供給することがで
きる。特に、極細線作製中に反応性水素処理を施せば、
水素イオンなどの反応性水素の照射が可能となるので、
均一性、再現性、制御性、信頼性に優れた特性改善を図
ることができる。
用に基づくものと考えられる。反応性水素処理によって
Ｃｕ−Ｏ結合軌道の価電子が励起され、Ｏ2-が中性化さ
れて結晶中から離脱し、Ｃｕ酸化物が還元される結果、
超伝導特性の劣化した欠陥領域がピン止め中心として働
く。すなわち、反応性水素処理によって非超伝導領域を
形成した後、酸素処理を施し、超伝導特性を支配してい
る平面Ｃｕ−Ｏ部分の欠陥に酸素を導入して超伝導化す
ることにより、材料中の平面Ｃｕ−Ｏ以外の酸素原子の
位置に制御性良くピン止めのための結晶欠陥が導入さ
れ、これが磁束に対するピン止め中心となる。従って、
従来、Ｙ系でしか効果が得られていなかったピン止め中
心の形成が、Ｂｉ系やＴｌ系でも可能となる。そして、
これを超伝導線材の作製に応用すれば、高い臨界電流密
度を有する高性能な超伝導線材を実現することができ
る。また、本作製方法においては、酸素処理を施す際に
材料を高温で処理するため、安定な材料を供給すること
ができる。また、多芯線を作製する際において、極細線
に反応性水素処理を施した後に、酸素処理を施すことに
より、線材全体に容易に反応性水素を供給することがで
きる。特に、極細線作製中に反応性水素処理を施せば、
水素イオンなどの反応性水素の照射が可能となるので、
均一性、再現性、制御性、信頼性に優れた特性改善を図
ることができる。
【００１６】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的
に説明する。超伝導線材に反応性水素処理と酸素処理と
を施すには、図１に示すように、超伝導線材１１を処理
中に移動させるための線材巻き取り装置２３と、反応性
水素発生源２４と、この反応性水素によって線材を処理
するための反応槽２５と、線材を加熱するための加熱装
置２１と、酸素処理装置とが必要である。
に説明する。超伝導線材に反応性水素処理と酸素処理と
を施すには、図１に示すように、超伝導線材１１を処理
中に移動させるための線材巻き取り装置２３と、反応性
水素発生源２４と、この反応性水素によって線材を処理
するための反応槽２５と、線材を加熱するための加熱装
置２１と、酸素処理装置とが必要である。
【００１７】そして、ガス導入口２２から水素ガスを導
入して活性化することにより、加熱された超伝導線材１
１に連続的に反応性水素処理を施すことができる。ま
た、この工程に引き続いて、例えば、酸素ガスを導入し
て活性化し、同様のプロセスによって酸素処理を施せ
ば、超伝導線材の臨界電流密度を改善することができ
る。このようなプロセスは、通常の線材プロセスに反応
性水素処理工程を付加しただけのものであるため、簡便
に臨界電流密度の改善を図ることができる。
入して活性化することにより、加熱された超伝導線材１
１に連続的に反応性水素処理を施すことができる。ま
た、この工程に引き続いて、例えば、酸素ガスを導入し
て活性化し、同様のプロセスによって酸素処理を施せ
ば、超伝導線材の臨界電流密度を改善することができ
る。このようなプロセスは、通常の線材プロセスに反応
性水素処理工程を付加しただけのものであるため、簡便
に臨界電流密度の改善を図ることができる。
【００１８】反応性水素処理を施すための装置としては
様々なものが考えられるが、基本的には、活性水素を利
用するものと、水素イオンを利用するものとに区別でき
る。これらは紫外線照射、高周波励起、高周波放電、又
は高熱フィラメントでの熱分解などによって効率的に得
られるため、このような機能を有する反応性水素発生源
を使用することができる。尚、水素イオンを用いる場合
には、水素イオンを加速して照射する方法も利用するこ
とができる。もちろん水素ガスを含む雰囲気中での加熱
により、基本的な効果は得られる。
様々なものが考えられるが、基本的には、活性水素を利
用するものと、水素イオンを利用するものとに区別でき
る。これらは紫外線照射、高周波励起、高周波放電、又
は高熱フィラメントでの熱分解などによって効率的に得
られるため、このような機能を有する反応性水素発生源
を使用することができる。尚、水素イオンを用いる場合
には、水素イオンを加速して照射する方法も利用するこ
とができる。もちろん水素ガスを含む雰囲気中での加熱
により、基本的な効果は得られる。
【００１９】酸素処理を施すための装置としては、通
常、酸素を含むガスを導入することのできる加熱炉を用
いるのが一般的であるが、図１に示す上記装置におい
て、水素の代わりに酸素ガスを導入してイオン化し、こ
れを加速して照射するようにすれば、同一の装置を用い
て酸素処理を施すこともできる。
常、酸素を含むガスを導入することのできる加熱炉を用
いるのが一般的であるが、図１に示す上記装置におい
て、水素の代わりに酸素ガスを導入してイオン化し、こ
れを加速して照射するようにすれば、同一の装置を用い
て酸素処理を施すこともできる。
【００２０】本発明者等は、Ｂｉ系の超伝導体の場合、
超伝導特性を有する結晶構造を得るためには、温度範囲
として４００〜９００℃が適当であることを確認した。
結晶性、組成を最適なものとするための最適温度はこの
範囲に存在する。このような作製条件によって酸化物超
伝導体としての結晶構造を構築し、例えば水素イオン照
射装置内に薄膜状に加工した試料を設置し、加速電圧１
ｋＶ、電流密度０．６ｍＡ／ｃｍ2 の条件の下で１５分
間にわたって水素イオンを照射する。この水素イオン照
射により、抵抗率は温度変化に対して半導体的な応答を
示し、水素イオンを照射する前においては超伝導オンセ
ット臨界温度で１０-4Ω・ｃｍ程度の値であったもの
が、水素イオンを照射することによって０．１Ω・ｃｍ
程度の値となり、超伝導ゼロ抵抗を示さなくなった。こ
の試料を酸素ガスを導入した加熱炉に移行し、８４０℃
の温度で５０時間にわたって高温処理を施した後、８０
℃／時の徐冷プロセスによって酸素の供給と超伝導特性
の改善を行った。図３は、この効果を明らかにするため
の実験結果の一例である。
超伝導特性を有する結晶構造を得るためには、温度範囲
として４００〜９００℃が適当であることを確認した。
結晶性、組成を最適なものとするための最適温度はこの
範囲に存在する。このような作製条件によって酸化物超
伝導体としての結晶構造を構築し、例えば水素イオン照
射装置内に薄膜状に加工した試料を設置し、加速電圧１
ｋＶ、電流密度０．６ｍＡ／ｃｍ2 の条件の下で１５分
間にわたって水素イオンを照射する。この水素イオン照
射により、抵抗率は温度変化に対して半導体的な応答を
示し、水素イオンを照射する前においては超伝導オンセ
ット臨界温度で１０-4Ω・ｃｍ程度の値であったもの
が、水素イオンを照射することによって０．１Ω・ｃｍ
程度の値となり、超伝導ゼロ抵抗を示さなくなった。こ
の試料を酸素ガスを導入した加熱炉に移行し、８４０℃
の温度で５０時間にわたって高温処理を施した後、８０
℃／時の徐冷プロセスによって酸素の供給と超伝導特性
の改善を行った。図３は、この効果を明らかにするため
の実験結果の一例である。
【００２１】本発明者等は、超伝導特性を有する結晶構
造を得るためには、上記のような最適の作製温度範囲が
存在し、この温度範囲で結晶性、組成を最適なものにす
ることができることを確認した。このようにして反応性
水素処理と酸素処理の双方を施した試料と、酸素処理の
みを施した試料とで、臨界温度（Ｔc ）にはほとんど変
化はなかったが、臨界電流密度は７７ケルビンにおいて
１０倍程度改善された。この改善の度合いは作製の条件
に左右されるが、試料の結晶性が良好であるほど反応性
水素処理の効果が安定に発現することを本発明者等は確
認した。
造を得るためには、上記のような最適の作製温度範囲が
存在し、この温度範囲で結晶性、組成を最適なものにす
ることができることを確認した。このようにして反応性
水素処理と酸素処理の双方を施した試料と、酸素処理の
みを施した試料とで、臨界温度（Ｔc ）にはほとんど変
化はなかったが、臨界電流密度は７７ケルビンにおいて
１０倍程度改善された。この改善の度合いは作製の条件
に左右されるが、試料の結晶性が良好であるほど反応性
水素処理の効果が安定に発現することを本発明者等は確
認した。
【００２２】この効果を線材に応用するためには、反応
性水素処理と酸素処理とを酸化物超伝導線材の作製工程
の一部として組み入れる必要がある。このことから、本
発明者等は、超伝導線材の作製において、臨界電流密度
を向上させるための反応性水素処理の仕方として、シー
ス材に超伝導酸化物粉末を充填し、圧延により伸線して
形成した線材に対して処理する方法と、充填する前の超
伝導酸化物粉末に対して処理する方法との二通りの方法
を試み、いずれの場合にも反応性水素処理を施さない場
合に比して特性の優れた超伝導線材を得ることができる
ことを確認した。また、反応性水素処理としては、線材
を伸線した後、又は伸線と同時に水素イオンを照射する
方法も可能であることを確認した。
性水素処理と酸素処理とを酸化物超伝導線材の作製工程
の一部として組み入れる必要がある。このことから、本
発明者等は、超伝導線材の作製において、臨界電流密度
を向上させるための反応性水素処理の仕方として、シー
ス材に超伝導酸化物粉末を充填し、圧延により伸線して
形成した線材に対して処理する方法と、充填する前の超
伝導酸化物粉末に対して処理する方法との二通りの方法
を試み、いずれの場合にも反応性水素処理を施さない場
合に比して特性の優れた超伝導線材を得ることができる
ことを確認した。また、反応性水素処理としては、線材
を伸線した後、又は伸線と同時に水素イオンを照射する
方法も可能であることを確認した。
【００２３】ところで、高温超伝導酸化物においては、
酸化物超伝導原料粉末を金属パイプに充填して伸線加工
するが、結晶粒は板状であるため、図３に示すような線
材作製槽中において圧延ロールやプレス装置によってテ
ープ状に伸線加工する場合に、一方向に圧縮することに
より、その結晶面を揃えることが可能となる。そして、
このようにして作製された線材は、良好な結晶性を有
し、薄膜ほどではないが、その超伝導特性において改善
された特性を示す。すなわち、多結晶状態の線材ではあ
るが、その一つ一つの結晶粒の結晶性が改善されている
ものと考えられる。反応性水素処理の効果は、試料の結
晶性が良好であるほど大きくなることが確認されてお
り、線材においてもこのような工程との複合によってそ
の特性改善がさらに効果的になることが確認された。
酸化物超伝導原料粉末を金属パイプに充填して伸線加工
するが、結晶粒は板状であるため、図３に示すような線
材作製槽中において圧延ロールやプレス装置によってテ
ープ状に伸線加工する場合に、一方向に圧縮することに
より、その結晶面を揃えることが可能となる。そして、
このようにして作製された線材は、良好な結晶性を有
し、薄膜ほどではないが、その超伝導特性において改善
された特性を示す。すなわち、多結晶状態の線材ではあ
るが、その一つ一つの結晶粒の結晶性が改善されている
ものと考えられる。反応性水素処理の効果は、試料の結
晶性が良好であるほど大きくなることが確認されてお
り、線材においてもこのような工程との複合によってそ
の特性改善がさらに効果的になることが確認された。
【００２４】以下に、Ｂｉ系酸化物超伝導線材を作製す
る場合を例に挙げて、本発明をより詳細に説明する。ま
ず、Ｂｉ2 Ｏ2 、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＣｕＯの混合粉末を
坩堝に入れ、酸素気流中において８６０℃の温度で１０
時間にわたって仮焼し、これを取り出して粉砕した後、
再び坩堝中で焼結する。この焼結の条件は、８００〜９
００℃、１〜５時間である。次いで、これを取り出して
再び粉砕し、真空槽内のカソード平板上に広げ、約１５
０℃に加熱してイオン化した水素を２ｋＶに加速して照
射し、原料粉末とする。
る場合を例に挙げて、本発明をより詳細に説明する。ま
ず、Ｂｉ2 Ｏ2 、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＣｕＯの混合粉末を
坩堝に入れ、酸素気流中において８６０℃の温度で１０
時間にわたって仮焼し、これを取り出して粉砕した後、
再び坩堝中で焼結する。この焼結の条件は、８００〜９
００℃、１〜５時間である。次いで、これを取り出して
再び粉砕し、真空槽内のカソード平板上に広げ、約１５
０℃に加熱してイオン化した水素を２ｋＶに加速して照
射し、原料粉末とする。
【００２５】この原料粉末を金属パイプに充填して複合
体を作り、それを機械加工によって細線化し、加熱処理
を施して超伝導線材を作製する。この方法はＫｕｎｚｌ
ｅｒ法と呼ばれ、Ｎｂ3 ＳｎやＮｂ3 Ａｌなどの金属間
化合物超伝導体を線材化する場合の代表的な手法であ
る。具体的には、外径１０ｍｍ、肉厚０．５ｍｍの銀パ
イプに、反応性水素処理を施した上記原料粉末を約３ｇ
／ｃｍ2 の密度で充填し、スウェージ伸線によって直径
３．０ｍｍまで縮径した後、ロール圧延によって厚さ
０．１ｍｍ以下のテープ状に加工する。このようにして
加工された細線を酸素雰囲気中で８１０℃に加熱するこ
とにより、酸素処理を施して超伝導線材を作製する。
体を作り、それを機械加工によって細線化し、加熱処理
を施して超伝導線材を作製する。この方法はＫｕｎｚｌ
ｅｒ法と呼ばれ、Ｎｂ3 ＳｎやＮｂ3 Ａｌなどの金属間
化合物超伝導体を線材化する場合の代表的な手法であ
る。具体的には、外径１０ｍｍ、肉厚０．５ｍｍの銀パ
イプに、反応性水素処理を施した上記原料粉末を約３ｇ
／ｃｍ2 の密度で充填し、スウェージ伸線によって直径
３．０ｍｍまで縮径した後、ロール圧延によって厚さ
０．１ｍｍ以下のテープ状に加工する。このようにして
加工された細線を酸素雰囲気中で８１０℃に加熱するこ
とにより、酸素処理を施して超伝導線材を作製する。
【００２６】また、本発明者等は、線材の作製中、すな
わち酸化物超伝導原料粉末を水素処理することなく金属
パイプに充填し、これをスウェージ伸線によって縮径す
る際に反応性水素処理を施し、線材を作製した後に、酸
素雰囲気中において後処理として加熱処理を施すことに
よっても良好な超伝導特性を有する超伝導線材を得るこ
とができることを確認した。これには、伸線工程を水素
雰囲気中で行う方法と、縮径された細線を水素照射装置
に導入して反応性水素を照射する方法との二通りがあ
る。さらに、本発明者等は、反応性水素処理と酸素処理
とを、粉末に対する処理条件と同様の、常温以上のある
限られた温度範囲で一定時間行うことにより、最も効率
的かつ簡便に行えることを見い出した。これらの加熱処
理を施すべき温度は、線材の構成元素の種類によっても
異なるため、各場合について最適なものを選ぶ必要があ
るが、複合酸化物超伝導体で線材を作製する場合には、
４００〜９００℃の温度範囲にある。尚、処理時間につ
いても、素材の種類、線径に応じて必要最小限の値が存
在する。
わち酸化物超伝導原料粉末を水素処理することなく金属
パイプに充填し、これをスウェージ伸線によって縮径す
る際に反応性水素処理を施し、線材を作製した後に、酸
素雰囲気中において後処理として加熱処理を施すことに
よっても良好な超伝導特性を有する超伝導線材を得るこ
とができることを確認した。これには、伸線工程を水素
雰囲気中で行う方法と、縮径された細線を水素照射装置
に導入して反応性水素を照射する方法との二通りがあ
る。さらに、本発明者等は、反応性水素処理と酸素処理
とを、粉末に対する処理条件と同様の、常温以上のある
限られた温度範囲で一定時間行うことにより、最も効率
的かつ簡便に行えることを見い出した。これらの加熱処
理を施すべき温度は、線材の構成元素の種類によっても
異なるため、各場合について最適なものを選ぶ必要があ
るが、複合酸化物超伝導体で線材を作製する場合には、
４００〜９００℃の温度範囲にある。尚、処理時間につ
いても、素材の種類、線径に応じて必要最小限の値が存
在する。
【００２７】多芯線の場合には、数１０〜１００本の芯
線を上記と同様の方法によって作製して予め用意し、こ
れらをまとめて銀シースに詰めて同様の縮径、伸線を行
うことにより、テープ状の線材を得ることができる。こ
の場合、それぞれ水素処理を施した芯線を使用し、これ
らを束ねて多芯線を作製した後に、さらに同様の酸素処
理を施して超伝導多芯線を作製すれば、線材全体に容易
に反応性水素を供給することができ、その結果、高性能
な超伝導線材を実現することができる。もちろん、この
酸素処理を多芯線を形成する前に行い、それを銀シース
に詰め、ロール圧延によってテープ状の線材を作製して
も、同様の効果を得ることができる。また、この多芯線
の場合、それぞれの芯線はかなり細くなるため、反応性
水素処理としてイオン照射法などの短時間処理法を採用
すれば、大きな効果を得ることができる。
線を上記と同様の方法によって作製して予め用意し、こ
れらをまとめて銀シースに詰めて同様の縮径、伸線を行
うことにより、テープ状の線材を得ることができる。こ
の場合、それぞれ水素処理を施した芯線を使用し、これ
らを束ねて多芯線を作製した後に、さらに同様の酸素処
理を施して超伝導多芯線を作製すれば、線材全体に容易
に反応性水素を供給することができ、その結果、高性能
な超伝導線材を実現することができる。もちろん、この
酸素処理を多芯線を形成する前に行い、それを銀シース
に詰め、ロール圧延によってテープ状の線材を作製して
も、同様の効果を得ることができる。また、この多芯線
の場合、それぞれの芯線はかなり細くなるため、反応性
水素処理としてイオン照射法などの短時間処理法を採用
すれば、大きな効果を得ることができる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る超伝
導線材の作製方法によれば、ピン止め中心を制御性よく
形成することができると共に、酸素含有量の制御も可能
となるので、高い臨界電流密度を有する高性能な超伝導
線材を実現することができる。このため、酸化物高温超
伝導体を用いる線材の高性能信頼性、長期安定性を確保
することができ、工業上極めて大きな価値を有する。
導線材の作製方法によれば、ピン止め中心を制御性よく
形成することができると共に、酸素含有量の制御も可能
となるので、高い臨界電流密度を有する高性能な超伝導
線材を実現することができる。このため、酸化物高温超
伝導体を用いる線材の高性能信頼性、長期安定性を確保
することができ、工業上極めて大きな価値を有する。
【００２９】また、本発明に係る超伝導線材の作製装置
によれば、高い臨界電流密度を有する高性能な超伝導線
材を効率良く合理的に作製することができる。
によれば、高い臨界電流密度を有する高性能な超伝導線
材を効率良く合理的に作製することができる。
【図１】本発明の一実施例の反応性水素処理と加熱処理
に基づく超伝導線材の作製装置の基本構成図である。
に基づく超伝導線材の作製装置の基本構成図である。
【図２】本発明の一実施例の反応性水素処理と酸素処理
に基づく超伝導線材の臨界電流密度の温度依存性を示す
図である。
に基づく超伝導線材の臨界電流密度の温度依存性を示す
図である。
【図３】超伝導線材の作製のために通常用いられる線材
作製装置の基本構成図である。
作製装置の基本構成図である。
１１ 超伝導線材 １２ スウェージャー １３ ローラ ２１ 加熱装置 ２２ ガス導入口 ２３ 線材巻き取り装置 ２４ 反応性水素発生源 ２５ 反応糟
Claims (5)
- 【請求項１】 Ａ−Ｂ−Ｃｕ−Ｏで表わされる酸化物超
伝導原料粉末を圧縮細線化する超伝導線材の作製方法で
あって、その作製時又は作製後に、反応性水素処理を施
し、その後に酸素処理を施すことを特徴とする超伝導線
材の作製方法。但し、ＡはＴｌ、Ｂｉ及びランタン系列
元素（原子番号６３〜７１）から選ばれる少なくとも１
種の元素、Ｂはアルカリ土類族元素から選ばれる少なく
とも１種の元素である。 - 【請求項２】 酸化物超伝導原料粉末を圧縮細線化する
ために銀シースに充填するものとし、酸素処理工程にお
ける加熱温度を４００〜９００℃の範囲に保持する請求
項１に記載の超伝導線材の作製方法。 - 【請求項３】 酸化物超伝導原料粉末をシース材に充填
して圧縮細線化し、水素イオンを照射した後に、これを
少なくとも酸素を含むガス中で加熱処理して多芯線を作
製する請求項１に記載の超伝導線材の作製方法。 - 【請求項４】 Ａ−Ｂ−Ｃｕ−Ｏで表わされる酸化物超
伝導原料粉末を反応性水素中で加熱処理し、この粉末を
シース材に充填して圧縮伸線し、その後少なくとも酸素
を含むガス中で加熱処理を施す超伝導線材の作製方法。
但し、ＡはＴｌ、Ｂｉ及びランタン系列元素（原子番号
６３〜７１）から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｂは
アルカリ土類族元素から選ばれる少なくとも１種の元素
である。 - 【請求項５】 線材を処理するための反応槽と、前記反
応槽において線材を移動させるための線材移動機構と、
前記反応槽にガスを導入するためのガス導入口と、前記
ガス導入口から導入されたガスを活性化する手段と、試
料を加熱するための加熱手段とを少なくとも備えた超伝
導線材の作製装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05188119A JP3091350B2 (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | 超伝導線材の作製方法及び作製装置 |
| DE69415846T DE69415846T2 (de) | 1993-03-26 | 1994-03-24 | Verfahren zur Herstellung eines Oxid-Supraleiters |
| EP94302135A EP0617473B1 (en) | 1993-03-26 | 1994-03-24 | Method of fabricating an oxide superconductor |
| US08/688,687 US5731270A (en) | 1993-03-26 | 1996-07-29 | Oxide superconductor and method and apparatus for fabricating the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05188119A JP3091350B2 (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | 超伝導線材の作製方法及び作製装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0745140A true JPH0745140A (ja) | 1995-02-14 |
| JP3091350B2 JP3091350B2 (ja) | 2000-09-25 |
Family
ID=16218046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05188119A Expired - Fee Related JP3091350B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-07-29 | 超伝導線材の作製方法及び作製装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3091350B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100730408B1 (ko) * | 2006-03-21 | 2007-06-19 | (주)도솔 | 삼중절연전선용 동선 연화장치 및 그 방법 |
-
1993
- 1993-07-29 JP JP05188119A patent/JP3091350B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100730408B1 (ko) * | 2006-03-21 | 2007-06-19 | (주)도솔 | 삼중절연전선용 동선 연화장치 및 그 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3091350B2 (ja) | 2000-09-25 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |