JPH08273451A - 酸化物超電導線材およびその製造方法 - Google Patents

酸化物超電導線材およびその製造方法

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JPH08273451A
JPH08273451A JP7078629A JP7862995A JPH08273451A JP H08273451 A JPH08273451 A JP H08273451A JP 7078629 A JP7078629 A JP 7078629A JP 7862995 A JP7862995 A JP 7862995A JP H08273451 A JPH08273451 A JP H08273451A
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JP
Japan
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superconducting wire
gold
oxide superconducting
metal sheath
silver alloy
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JP7078629A
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English (en)
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Takeshi Kato
武志 加藤
Kenichi Sato
謙一 佐藤
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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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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  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シースの抵抗を大きく、熱伝導を小さくする
ことができ、かつ、酸化物超電導体の臨界電流密度を低
下させない、金属シース材で覆われた酸化物超電導線材
およびその製造方法を提供する。 【構成】 Bi(2223)系酸化物超電導体1が被覆
材2により覆われてなる酸化物超電導線材において、被
覆材2が、0.1at%以上3at%以下の金を含む銀
合金であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高強度でかつ高抵抗
なシースを有する酸化物超電導線材およびその製造方法
に関するものであり、特に、ビスマス系酸化物超電導線
材の臨界電流密度の向上を図るとともに、電流リードや
交流応用に有利な酸化物超電導線材およびその製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】酸化物超電導線材の金属シースには、酸
化物超電導体の発見当初から、一般的に銀または銀合金
が用いられてきた。しかしながら、銀は、抵抗は小さい
が熱伝導が大きい特徴を有しており、電流リードに用い
た場合侵入熱が大きく、交流応用には交流損失が大きく
なるという問題があった。一方、銀合金を用いた場合に
は、抵抗は大きく、熱伝導は小さくなることが知られて
いたが、合金に用いた金属と超電導体との反応性の問題
から、臨界電流密度を低下させるという問題点があっ
た。
【0003】酸化物超電導体の中でも、特にBi(22
23)系酸化物超電導体は、最適生成温度領域が約2℃
と狭く、また、Bi(2223)相以外の非超電導相が
容易に生成しやすく、最適な組成比の範囲も小さい。ま
た、反応性も大きいため、構成相に含まれる以外のほと
んどの元素と激しく反応し、反応性が小さいのは唯一銀
のみであった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】酸化物超電導線材を電
流リードや交流用途に応用する際には、熱伝導を小さく
し、また、シースの抵抗を大きくする必要がある。この
ように金属シースの熱伝導を小さくし、抵抗を大きくす
るためには、銀を合金化すればよい。しかしながら、上
述のように酸化物超電導体等との反応性の面から、従来
銀の合金化は困難であった。
【0005】特に、Bi(2223)系酸化物超電導線
材は、臨界電流密度Jcの大きさおよび臨界温度Tcの
高さの点から、電流リードや液体窒素温度における交流
用途に有望と考えられている。そのため、特にBi(2
223)系酸化物超電導線材においては、金属シースの
熱伝導の低減および抵抗の増加が望まれていた。しかし
ながら、従来このBi(2223)系酸化物超電導線材
においては、一見X線回折測定等から反応していないよ
うに見えていても、臨界電流密度Jcの測定を行なうと
臨界電流密度Jcが低下しているのがわかり、非常に敏
感な超電導線材であることがわかっていた。
【0006】この発明の目的は、上述の問題点を解決
し、シースの抵抗を大きく、熱伝導を小さくすることが
でき、かつ、酸化物超電導体の臨界電流密度を低下させ
ない、金属シース材で覆われた酸化物超電導線材および
その製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明による酸
化物超電導線材は、Bi(2223)系酸化物超電導体
が被覆材により覆われてなる酸化物超電導線材におい
て、被覆材が、0.1at%以上3at%以下の金を含
む銀合金であることを特徴としている。
【0008】請求項2の発明による酸化物超電導線材
は、請求項1の発明において、被覆材が、0.1at%
以上1at%以下の金を含む銀合金であることを特徴と
している。
【0009】請求項3の発明による酸化物超電導線材
は、Bi(2223)系酸化物超電導体が被覆材により
覆われてなる酸化物超電導線材において、被覆材は金を
含む銀合金であり、銀合金中の金の濃度が、被覆材の内
側から外側にかけて高くなっていることを特徴としてい
る。
【0010】請求項4の発明による酸化物超電導線材
は、請求項3の発明において、被覆材の内側における銀
合金中の金の濃度が、0.1at%以上3at%以下で
あることを特徴としている。
【0011】請求項5の発明による酸化物超電導線材の
製造方法は、Bi(2223)系酸化物超電導体または
その原料を金属シースに充填した後塑性加工および熱処
理を施して酸化物超電導線材を製造する方法において、
金属シースは、0.1at%以上3at%以下の金を含
む銀合金からなることを特徴としている。
【0012】請求項6の発明による酸化物超電導線材の
製造方法は、請求項5の発明において、金属シースは、
0.1at%以上1at%以下の金を含む銀合金からな
ることを特徴としている。
【0013】請求項7の発明による酸化物超電導線材の
製造方法は、Bi(2223)系酸化物超電導体または
その原料を金属シースに充填した後塑性加工および熱処
理を施して酸化物超電導線材を製造する方法において、
金属シースは金を含む銀合金からなり、銀合金中の金の
濃度が、金属シースの内側から外側にかけて高くなって
いることを特徴としている。
【0014】請求項8の発明による酸化物超電導線材の
製造方法は、請求項7の発明において、金属シースの内
側における銀合金中の金の濃度が、0.1at%以上3
at%以下であることを特徴としている。
【0015】請求項9の発明による酸化物超電導線材の
製造方法は、Bi(2223)系酸化物超電導体または
その原料を金属シースに充填した後塑性加工および熱処
理を施して酸化物超電導線材を製造する方法において、
金属シースは、銀からなる第1の層と、第1の層の外側
に形成された金を含む銀合金からなる第2の層とを含む
2層構造からなることを特徴としている。
【0016】本発明の超電導線材は、テープ状線材の形
をしており、単芯または多芯構造が可能で、ケーブル、
パワーリード、コイルなどに使用可能である。
【0017】また、酸化物超電導体としては、たとえ
ば、イットリウム系、ビスマス系、タリウム系のものが
用いられるが、本発明においては、臨界温度が110K
と高く臨界電流密度も高い点、毒性が少ない点、ならび
に希土類元素を必要としない点で、ビスマス(Bi)
系、特にBi(2223)系酸化物超電導体が好まし
い。
【0018】
【作用】請求項1の発明によれば、被覆材が、0.1a
t%以上3at%以下の金を含む銀合金である。これ
は、3at%より多くの金を含むと、超電導体との反応
によって、臨界電流密度が低下してしまうからである。
【0019】請求項2の発明によれば、被覆材が、0.
1at%以上1at%以下の金を含む銀合金である。金
のコストを考えると、金の含有量はできるだけ少ない方
が好ましいからである。
【0020】これらの範囲の金含有量であれば、臨界電
流密度の低下を有効に防止することができる。
【0021】請求項3の発明によれば、被覆材は金を含
む銀合金であり、銀合金中の銀の濃度が被覆材の内側か
ら外側にかけて高くなっている。
【0022】請求項4の発明によれば、被覆材の内側に
おける銀合金中の金の濃度が、0.1at%以上3at
%以下である。
【0023】このように被覆材の内側、すなわち超電導
体と接する部分の金の濃度が0.1at%以上3at%
以下であれば、超電導体と被覆材との反応はほとんどな
い。そのため、被覆材の内側から外側にかけて金の濃度
を上げていくことが可能となる。
【0024】請求項5の発明によれば、酸化物超電導線
材の製造方法において、0.1at%以上3at%以下
の金を含む銀合金からなる金属シースが用いられる。
【0025】また、請求項6の発明によれば、0.1a
t%以上1at%以下の金を含む銀合金からなる金属シ
ースが用いられる。
【0026】これらの範囲の金含有量であれば、臨界電
流密度の低下を有効に防止することができる。
【0027】請求項7の発明によれば、銀合金中の金の
濃度が、シースの内側から外側にかけて高くなっている
金属シースが用いられる。
【0028】また、請求項8の発明によれば、金属シー
スの内側における銀合金中の金の濃度が、0.1at%
以上3at%以下である。
【0029】このように金属シースの内側、すなわち超
電導体と接する部分の金の濃度が0.1at%以上3a
t%以下であれば、超電導体と金属シースとの反応はほ
とんど起こらず、金属シースの内側から外側にかけて金
の濃度を上げていくことも可能となる。
【0030】請求項9の発明によれば、銀からなる第1
の層と、第1の層の外側に形成された金を含む銀合金か
らなる第2の層とを含む、2層構造の金属シースが用い
られる。
【0031】一般に、酸化物超電導線材の製造において
は、800℃以上の温度での焼結が必要である。そのた
め、金属シースとして内側に銀、外側に金を用いて、こ
れを線材焼結時に合金化させることができる。すなわ
ち、たとえば、内側に銀、外側に金または金を含む銀合
金を有する金属シースを用いることにより、焼結時に金
と銀の合金化が起こり、内側から外側にかけて金の濃度
が高くなるようにすることができる。
【0032】また、2層構造の金属シースを予め熱処理
して、金の濃度が内側から外側にかけて高くなっている
金属シースを形成した後、これを用いて線材の製造を行
なってもよい。
【0033】
【実施例】
(実施例1)まず、Bi2 3 、PbO、SrCO3
CaCO3 およびCuOを用いて、Bi:Pb:Sr:
Ca:Cu=1.8:0.4:2.0:2.2:3.0
の組成比になるように配合した。この粉末を大気中にて
750℃で12時間、800℃で8時間、さらに、減圧
雰囲気1Torrにて、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。
【0034】次に、このような熱処理および粉砕を経て
得られた粉末を、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の表1に示す5
種類の金添加量を有する銀合金パイプ中に充填した。
【0035】その後、これらを1mmまで伸線加工を施
した後、伸線加工後の線材を厚さ0.18mmになるよ
うに圧延加工した。このテープ線材を10cmに切断
し、845℃の1次熱処理を施した。続いて、この線材
を、厚さ0.15mmになるまで圧延加工を施し、84
5℃で2次熱処理を施した。
【0036】図1は、このようにして得られたBi(2
223)系酸化物超電導線材の一例の構成を示す断面図
である。図1を参照して、この線材は、Bi(222
3)系酸化物超電導体1が、金を含む銀合金からなる被
覆材2により覆われてなるテープ線材である。
【0037】また、このようにして得られたBi(22
23)系酸化物超電導線材について、臨界電流密度Jc
を液体窒素中にて測定した。その結果を、表1に併せて
示す。
【0038】
【表1】 (実施例2)まず、実施例1と同様な方法で、粉末を作
製した。次に、この粉末を、図2に示す4種の構成を有
する外径24mm、内径20mmの金属シースに充填し
た。
【0039】すなわち、(a)は銀Agのみからなる金
属シースであり、(b)は、内側が銀、外側が1at%
の金Auを含む銀合金からなる2層構造の金属シースで
あり、(c)は、内側が銀、外側が3at%の金を含む
銀合金からなる2層構造の金属シースであり、さらに
(d)は、内側が銀、外側が10at%の金を含む銀合
金からなる2層構造の金属シースである。
【0040】その後、これらを1mmまで伸線加工を施
した後、伸線加工後の線材を厚さ0.18mmになるよ
うに圧延加工した。このテープ線材を10cmに切断
し、845℃の1次熱処理を施した。続いて、この線材
を、厚さ0.15mmになるまで圧延加工を施し、84
5℃で2次熱処理を施した。
【0041】このようにして得られたBi(2223)
系酸化物超電導線材について、臨界電流密度Jcを液体
窒素中にて測定した。その結果を、表2に示す。
【0042】また、熱処理後、超電導体との界面におけ
る金属シースの金の濃度についても、測定を行なった。
その結果を、表2に併せて示す。
【0043】
【表2】
【0044】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、超電導体の臨界電流密度を低下させることなく、シ
ースの熱伝導を減少させ、抵抗を大きくすることができ
る。したがって、電流リードに用いれば、熱伝導が減少
するため侵入熱を小さくすることができ、交流用途に用
いれば、抵抗が大きくなるため交流損失の低減が図られ
る。
【0045】また、シース材を合金化すれば強度が大き
くなるので、臨界電流密度の上昇も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Bi(2223)系酸化物超電導線材の一例の
構成を示す断面図である。
【図2】実施例2で用いた金属シースの構成を示す断面
図である。
【符号の説明】
1 酸化物超電導体 2 被覆材

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Bi(2223)系酸化物超電導体が被
    覆材により覆われてなる酸化物超電導線材において、 前記被覆材が、0.1at%以上3at%以下の金を含
    む銀合金であることを特徴とする、酸化物超電導線材。
  2. 【請求項2】 前記被覆材が、0.1at%以上1at
    %以下の金を含む銀合金であることを特徴とする、請求
    項1記載の酸化物超電導線材。
  3. 【請求項3】 Bi(2223)系酸化物超電導体が被
    覆材により覆われてなる酸化物超電導線材において、 前記被覆材は、金を含む銀合金であり、 前記銀合金中の金の濃度が、前記被覆材の内側から外側
    にかけて高くなっていることを特徴とする、酸化物超電
    導線材。
  4. 【請求項4】 前記被覆材の内側における前記銀合金中
    の金の濃度が、0.1at%以上3at%以下であるこ
    とを特徴とする、請求項3記載の酸化物超電導線材。
  5. 【請求項5】 Bi(2223)系酸化物超電導体また
    はその原料を金属シースに充填した後塑性加工および熱
    処理を施して酸化物超電導線材を製造する方法におい
    て、 前記金属シースは、0.1at%以上3at%以下の金
    を含む銀合金からなることを特徴とする、酸化物超電導
    線材の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記金属シースは、0.1at%以上1
    at%以下の金を含む銀合金からなることを特徴とす
    る、請求項5記載の酸化物超電導線材の製造方法。
  7. 【請求項7】 Bi(2223)系酸化物超電導体また
    はその原料を金属シースに充填した後塑性加工および熱
    処理を施して酸化物超電導線材を製造する方法におい
    て、 前記金属シースは、金を含む銀合金からなり、 前記銀合金中の金の濃度が、前記金属シースの内側から
    外側にかけて高くなっていることを特徴とする、酸化物
    超電導線材の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記金属シースの内側における前記銀合
    金中の金の濃度が、0.1at%以上3at%以下であ
    ることを特徴とする、請求項7記載の酸化物超電導線材
    の製造方法。
  9. 【請求項9】 Bi(2223)系酸化物超電導体また
    はその原料を金属シースに充填した後塑性加工および熱
    処理を施して酸化物超電導線材を製造する方法におい
    て、 前記金属シースは、 銀からなる第1の層と、 前記第1の層の外側に形成された金を含む銀合金からな
    る第2の層とを含む2層構造からなることを特徴とす
    る、酸化物超電導線材の製造方法。
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