JPH0982147A - 酸化物超電導線材及びその製造方法 - Google Patents
酸化物超電導線材及びその製造方法Info
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- JPH0982147A JPH0982147A JP7231735A JP23173595A JPH0982147A JP H0982147 A JPH0982147 A JP H0982147A JP 7231735 A JP7231735 A JP 7231735A JP 23173595 A JP23173595 A JP 23173595A JP H0982147 A JPH0982147 A JP H0982147A
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 表面に絶縁被覆層が形成された酸化物超電導
線材であって、絶縁被覆層の密着性が高く、電気絶縁性
に優れると共に、コイル状に巻回して超電導マグネット
とした際に８５％以上の高い占積率を達成することがで
きる酸化物超電導線材とその製造方法を提供する。 【解決手段】 酸化物超電導体が充填されたＡｇシース
材の表面にＡｌの陽極酸化皮膜からなる絶縁被覆層が形
成されてなる酸化物超電導線材である。また本発明の酸
化物超電導線材を製造するにあたっては、Ａｇシース材
の外表面に金属Ａｌの薄膜層を形成し、該薄膜層に陽極
酸化処理を施すことにより絶縁被覆層を形成する方法を
採用すればよく、上記金属Ａｌは残存しない様に、前記
薄膜層に陽極酸化処理を施すことが推奨される。
線材であって、絶縁被覆層の密着性が高く、電気絶縁性
に優れると共に、コイル状に巻回して超電導マグネット
とした際に８５％以上の高い占積率を達成することがで
きる酸化物超電導線材とその製造方法を提供する。 【解決手段】 酸化物超電導体が充填されたＡｇシース
材の表面にＡｌの陽極酸化皮膜からなる絶縁被覆層が形
成されてなる酸化物超電導線材である。また本発明の酸
化物超電導線材を製造するにあたっては、Ａｇシース材
の外表面に金属Ａｌの薄膜層を形成し、該薄膜層に陽極
酸化処理を施すことにより絶縁被覆層を形成する方法を
採用すればよく、上記金属Ａｌは残存しない様に、前記
薄膜層に陽極酸化処理を施すことが推奨される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は酸化物超電導線材及
びその製造方法に関し、詳細には該酸化物超電導線材を
コイル状に巻回した超電導マグネットとすれば、ＮＭＲ
分析をはじめとする各種分析用マグネットや磁気浮上鉄
道用のマグネットに適用できる酸化物超電導線材及びそ
の製造方法に関するものである。
びその製造方法に関し、詳細には該酸化物超電導線材を
コイル状に巻回した超電導マグネットとすれば、ＮＭＲ
分析をはじめとする各種分析用マグネットや磁気浮上鉄
道用のマグネットに適用できる酸化物超電導線材及びそ
の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に超電導線材をコイル状に巻回して
超電導マグネットを製造する場合には、線材間を絶縁体
で隔てて各層を電気的に絶縁する必要がある。これを行
わなければ超電導マグネットを励磁することは不可能で
ある。ＡｇまたはＡｇ合金をシース材料とする酸化物超
電導線材に対しては、(a) 線材に熱処理を行ってからコ
イル状に巻線を行う方法（以下、Ｒ＆Ｗ法という）と、
(b) コイル状に巻線を行ってから熱処理を行う方法（以
下、Ｗ＆Ｒ法という）があり、夫々に用いられる絶縁材
の要求特性は異なっている。
超電導マグネットを製造する場合には、線材間を絶縁体
で隔てて各層を電気的に絶縁する必要がある。これを行
わなければ超電導マグネットを励磁することは不可能で
ある。ＡｇまたはＡｇ合金をシース材料とする酸化物超
電導線材に対しては、(a) 線材に熱処理を行ってからコ
イル状に巻線を行う方法（以下、Ｒ＆Ｗ法という）と、
(b) コイル状に巻線を行ってから熱処理を行う方法（以
下、Ｗ＆Ｒ法という）があり、夫々に用いられる絶縁材
の要求特性は異なっている。
【０００３】Ｒ＆Ｗ法の場合には、絶縁材に熱処理を施
す必要がないことから、従来の金属系超電導線材に適用
されてきた絶縁材料が転用できる。しかしながら、Ｒ＆
Ｗ法では酸化物超電導体として結晶化された後に巻線が
行われるので、曲げ加工による歪みに起因して臨界電流
が低くなるなど超電導特性が劣化しやすく、多芯線の開
発により曲げ歪み特性もかなり改善されてきてはいるも
のの、本質的に酸化物超電導材料の歪みによる超電導特
性の劣化が大きいという問題を有している。
す必要がないことから、従来の金属系超電導線材に適用
されてきた絶縁材料が転用できる。しかしながら、Ｒ＆
Ｗ法では酸化物超電導体として結晶化された後に巻線が
行われるので、曲げ加工による歪みに起因して臨界電流
が低くなるなど超電導特性が劣化しやすく、多芯線の開
発により曲げ歪み特性もかなり改善されてきてはいるも
のの、本質的に酸化物超電導材料の歪みによる超電導特
性の劣化が大きいという問題を有している。
【０００４】これに対してＷ＆Ｒ法は、熱処理後の超電
導線材に歪みを与えることはないので、超電導特性の劣
化はない。但し、絶縁材に対しても熱処理が施され、熱
処理温度も、例えばＢｉ−２２１２系酸化物が約９００
℃であり、またＢｉ−２２２３系酸化物が約８５０℃と
高く、しかも多くの場合、酸素を含む雰囲気であるの
で、Ｗ＆Ｒ法に用いられる絶縁材もこの様な熱処理条件
に耐えられることが必要である。さらに、シース材から
外部へ液相酸化物が漏出する場合に備えて、液相酸化物
との反応性を考慮する必要がある。このような要求特性
を満足し、しかも比較的安価に利用できる材料としてア
ルミナが多くの場合に用いられており、例えば、アル
ミナ繊維の組紐スリーブ加工による絶縁処理方法，ア
ルミナ不織紙による方法，アルミナゾルをシース表面
に塗布する方法等が提案されている。
導線材に歪みを与えることはないので、超電導特性の劣
化はない。但し、絶縁材に対しても熱処理が施され、熱
処理温度も、例えばＢｉ−２２１２系酸化物が約９００
℃であり、またＢｉ−２２２３系酸化物が約８５０℃と
高く、しかも多くの場合、酸素を含む雰囲気であるの
で、Ｗ＆Ｒ法に用いられる絶縁材もこの様な熱処理条件
に耐えられることが必要である。さらに、シース材から
外部へ液相酸化物が漏出する場合に備えて、液相酸化物
との反応性を考慮する必要がある。このような要求特性
を満足し、しかも比較的安価に利用できる材料としてア
ルミナが多くの場合に用いられており、例えば、アル
ミナ繊維の組紐スリーブ加工による絶縁処理方法，ア
ルミナ不織紙による方法，アルミナゾルをシース表面
に塗布する方法等が提案されている。
【０００５】ところで、超電導マグネットの発生磁場の
強弱は線材の臨界電流密度やマグネットの幾何学的形状
等に加えて、単位体積あたりにどれだけ有効な導体体積
を確保できるか、即ち線材の占積率をいかに高められる
かに大きく依存する。これはとりもなおさず、絶縁体の
体積をいかに小さくして実質的な絶縁状態をマグネット
全体にわたって確保できるかを意味する。
強弱は線材の臨界電流密度やマグネットの幾何学的形状
等に加えて、単位体積あたりにどれだけ有効な導体体積
を確保できるか、即ち線材の占積率をいかに高められる
かに大きく依存する。これはとりもなおさず、絶縁体の
体積をいかに小さくして実質的な絶縁状態をマグネット
全体にわたって確保できるかを意味する。
【０００６】しかしながら、組紐スリーブ加工による
方法では、得られる占積率がせいぜい６５％程度であ
り、アルミナ不織紙による場合、バインダーの脱離な
どによりせいぜい５０％程度とかなり低いことが問題で
あった。またアルミナゾルを塗布する方法の場合、湿
式プロセスであることからハンドリング（塗布、乾燥
等）に手間はかかるものの、７０〜８０％程度の占積率
は得られる。しかしながら、膜の密着強度が低く、しか
も均質な膜質に形成することが難しく、必ずしも良好な
絶縁材料とはならないという問題を有していた。
方法では、得られる占積率がせいぜい６５％程度であ
り、アルミナ不織紙による場合、バインダーの脱離な
どによりせいぜい５０％程度とかなり低いことが問題で
あった。またアルミナゾルを塗布する方法の場合、湿
式プロセスであることからハンドリング（塗布、乾燥
等）に手間はかかるものの、７０〜８０％程度の占積率
は得られる。しかしながら、膜の密着強度が低く、しか
も均質な膜質に形成することが難しく、必ずしも良好な
絶縁材料とはならないという問題を有していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであり、表面に絶縁被覆層が形成さ
れた酸化物超電導線材であって、絶縁被覆層の密着性が
高く、電気絶縁性に優れると共に、コイル状に巻回して
超電導マグネットとした際に８５％以上の高い占積率を
達成することができる酸化物超電導線材とその製造方法
を提供しようとするものである。
目してなされたものであり、表面に絶縁被覆層が形成さ
れた酸化物超電導線材であって、絶縁被覆層の密着性が
高く、電気絶縁性に優れると共に、コイル状に巻回して
超電導マグネットとした際に８５％以上の高い占積率を
達成することができる酸化物超電導線材とその製造方法
を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成した本発
明の酸化物超電導線材とは、酸化物超電導体が充填され
たＡｇシース材の表面にＡｌの陽極酸化皮膜からなる絶
縁被覆層が形成されてなることを要旨とするものであ
る。
明の酸化物超電導線材とは、酸化物超電導体が充填され
たＡｇシース材の表面にＡｌの陽極酸化皮膜からなる絶
縁被覆層が形成されてなることを要旨とするものであ
る。
【０００９】また本発明の酸化物超電導線材を製造する
にあたっては、Ａｇシース材の外表面に金属Ａｌの薄膜
層を形成し、該薄膜層に陽極酸化処理を施すことにより
絶縁被覆層を形成する方法を採用すればよく、上記金属
Ａｌは残存しない様に、前記薄膜層に陽極酸化処理を施
すことが推奨される。尚、上記Ａｇシース材に代え、耐
力向上を目的としてＮｉやＭｇ等を含有するＡｇ合金製
のシース材を用いても良い。
にあたっては、Ａｇシース材の外表面に金属Ａｌの薄膜
層を形成し、該薄膜層に陽極酸化処理を施すことにより
絶縁被覆層を形成する方法を採用すればよく、上記金属
Ａｌは残存しない様に、前記薄膜層に陽極酸化処理を施
すことが推奨される。尚、上記Ａｇシース材に代え、耐
力向上を目的としてＮｉやＭｇ等を含有するＡｇ合金製
のシース材を用いても良い。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明では、ＡｇまたはＡｇ合金
からなるシース材の表面に、まず金属Ａｌの薄膜層（以
下、Ａｌ薄膜層と言う）を形成し、該Ａｌ薄膜層に電気
化学的化成処理の一つである陽極酸化処理を施すことに
より、電気絶縁性と密着性に優れた緻密なアルミナ薄膜
層が外表面に形成された酸化物超電導線材を得ることが
でき、これをコイル状に巻回すれば、８５％以上の高い
占積率を有する超電導マグネットを得ることができる。
からなるシース材の表面に、まず金属Ａｌの薄膜層（以
下、Ａｌ薄膜層と言う）を形成し、該Ａｌ薄膜層に電気
化学的化成処理の一つである陽極酸化処理を施すことに
より、電気絶縁性と密着性に優れた緻密なアルミナ薄膜
層が外表面に形成された酸化物超電導線材を得ることが
でき、これをコイル状に巻回すれば、８５％以上の高い
占積率を有する超電導マグネットを得ることができる。
【００１１】尚、酸化物超電導体の結晶化を目的として
行われる熱処理の温度は、前述の通り８５０℃以上であ
るのに対して、金属Ａｌの融点は６６０℃と低い。従っ
て、シース材とアルミナ層の間にＡｌ薄膜層が残ってい
る場合には、熱処理を施すことにより残存している金属
Ａｌが溶出し、絶縁できなくなる。この様なＡｌ薄膜層
の残存は、Ｒ＆Ｗ法であれば問題にならないが、Ｗ＆Ｒ
法を採用する場合には、陽極酸化法によりアルミナ層を
形成するにあたり、上記Ａｌ薄膜層を全て酸化すること
が重要である。その為には、陽極酸化処理条件に応じ
て、Ａｌ薄膜層の膜厚が厚くなり過ぎない様に制御する
ことが必要である。
行われる熱処理の温度は、前述の通り８５０℃以上であ
るのに対して、金属Ａｌの融点は６６０℃と低い。従っ
て、シース材とアルミナ層の間にＡｌ薄膜層が残ってい
る場合には、熱処理を施すことにより残存している金属
Ａｌが溶出し、絶縁できなくなる。この様なＡｌ薄膜層
の残存は、Ｒ＆Ｗ法であれば問題にならないが、Ｗ＆Ｒ
法を採用する場合には、陽極酸化法によりアルミナ層を
形成するにあたり、上記Ａｌ薄膜層を全て酸化すること
が重要である。その為には、陽極酸化処理条件に応じ
て、Ａｌ薄膜層の膜厚が厚くなり過ぎない様に制御する
ことが必要である。
【００１２】尚、本発明は陽極酸化処理法の種類を限定
するものではなく、また公知の処理条件により陽極酸化
処理を行えばよいが、例えば、処理溶液としてシュウ酸
を用いる場合（濃度３％、液温２０℃、電流密度１．５
Ａ／ｄｍ2 ）には、Ａｌ薄膜層の厚さが１５０ｎｍを超
えると陽極酸化処理を施してもＡｌ薄膜層が残存するこ
とがあるので、１５０ｎｍ以下とすることが好ましく、
１００ｎｍ以下であればより好ましい。
するものではなく、また公知の処理条件により陽極酸化
処理を行えばよいが、例えば、処理溶液としてシュウ酸
を用いる場合（濃度３％、液温２０℃、電流密度１．５
Ａ／ｄｍ2 ）には、Ａｌ薄膜層の厚さが１５０ｎｍを超
えると陽極酸化処理を施してもＡｌ薄膜層が残存するこ
とがあるので、１５０ｎｍ以下とすることが好ましく、
１００ｎｍ以下であればより好ましい。
【００１３】上記の様にＡｌ薄膜層の膜厚を制御するに
は、スパッタリング法を用いることが推奨されるが、Ｒ
＆Ｗ法を採用する場合には、Ｗ＆Ｒ法程には、膜厚の制
御を必要とはしないので、スパッタリング法以外にも、
溶射法等を用いてＡｌ薄膜層を形成してもよい。
は、スパッタリング法を用いることが推奨されるが、Ｒ
＆Ｗ法を採用する場合には、Ｗ＆Ｒ法程には、膜厚の制
御を必要とはしないので、スパッタリング法以外にも、
溶射法等を用いてＡｌ薄膜層を形成してもよい。
【００１４】尚、アルミナは電気絶縁性に富むので、１
５０ｎｍ以下という非常に薄い皮膜であっても下地金属
と外部を電気的に遮断することができる。但し、十分な
絶縁性を発揮する上で、５０ｎｍ以上形成されているこ
とが好ましく、１００ｎｍ以上であればより好ましい。
５０ｎｍ以下という非常に薄い皮膜であっても下地金属
と外部を電気的に遮断することができる。但し、十分な
絶縁性を発揮する上で、５０ｎｍ以上形成されているこ
とが好ましく、１００ｎｍ以上であればより好ましい。
【００１５】ところで金属の酸化反応において、もとの
金属の容積と酸化物の容積の比を容積分率と称するが、
この値が１より小さいものは、一般に全面を覆い尽くす
皮膜とはならず、緻密性及び密着性に問題があると言わ
れている。一方、容積分率が１より大きい場合には全面
を覆い尽くすことができるが、１より著しく大きい場合
には、酸化皮膜に亀裂が入り易くなる。陽極酸化処理で
得られるアルミナ（α−またはγ−アルミナ）の容積比
率は１．３〜１．５であり、金属表面を緻密に覆うには
非常に適している。
金属の容積と酸化物の容積の比を容積分率と称するが、
この値が１より小さいものは、一般に全面を覆い尽くす
皮膜とはならず、緻密性及び密着性に問題があると言わ
れている。一方、容積分率が１より大きい場合には全面
を覆い尽くすことができるが、１より著しく大きい場合
には、酸化皮膜に亀裂が入り易くなる。陽極酸化処理で
得られるアルミナ（α−またはγ−アルミナ）の容積比
率は１．３〜１．５であり、金属表面を緻密に覆うには
非常に適している。
【００１６】また、Ａｌ薄膜層を形成するにあたって
は、上述の通り、スパッタリング法や溶射法等が採用さ
れるので、Ａｌ薄膜層とシース材との密着性が高く、Ｒ
＆Ｗ法においてＡｌ薄膜層が残存する場合は勿論のこ
と、Ｗ＆Ｒ法においてＡｌ薄膜層が全て酸化された場合
であっても優れた密着性を有するものである。
は、上述の通り、スパッタリング法や溶射法等が採用さ
れるので、Ａｌ薄膜層とシース材との密着性が高く、Ｒ
＆Ｗ法においてＡｌ薄膜層が残存する場合は勿論のこ
と、Ｗ＆Ｒ法においてＡｌ薄膜層が全て酸化された場合
であっても優れた密着性を有するものである。
【００１７】以下本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００１８】
【実施例】実施例１ まずＡｌ薄膜層の形成方法として溶射法を採用し、Ｒ＆
Ｗ法により酸化物超電導線材を製造した実施例について
説明する。
Ｗ法により酸化物超電導線材を製造した実施例について
説明する。
【００１９】用意した酸化物超電導線材は、Ｂｉ−２２
１２系酸化物超電導体をパウダーインチューブ法にて伸
線した４９芯の多芯線材である。シース材の材質として
は、静水圧押出法を２回繰り返して、酸化物層に直接接
触する部分には全ての場合３Ｎの純銀を、線材表面には
同じく３Ｎの純銀と耐力向上のためにＡｇ−Ｍｇ(0.3wt
%)−Ｎｉ(0.3wt%)を用いた２種類を用意した。用意した
線材種を表１に示す。
１２系酸化物超電導体をパウダーインチューブ法にて伸
線した４９芯の多芯線材である。シース材の材質として
は、静水圧押出法を２回繰り返して、酸化物層に直接接
触する部分には全ての場合３Ｎの純銀を、線材表面には
同じく３Ｎの純銀と耐力向上のためにＡｇ−Ｍｇ(0.3wt
%)−Ｎｉ(0.3wt%)を用いた２種類を用意した。用意した
線材種を表１に示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】これらの線材を各５０ｍずつガス溶線式溶
射法にて外表面にＡｌ薄膜層を形成した。用いた原料Ａ
ｌ粉末は４Ｎ−純Ａｌである。各線材ともアセトン洗浄
により脱脂処理した後、溶射装置のマガジンに約５０ｍ
巻いて、順次供給マガジンから巻取りマガジンに送っ
て、連続的に溶射処理を行った。どの線材もおよそ０．
０１ｍｍのＡｌ薄膜層が一様に形成された。
射法にて外表面にＡｌ薄膜層を形成した。用いた原料Ａ
ｌ粉末は４Ｎ−純Ａｌである。各線材ともアセトン洗浄
により脱脂処理した後、溶射装置のマガジンに約５０ｍ
巻いて、順次供給マガジンから巻取りマガジンに送っ
て、連続的に溶射処理を行った。どの線材もおよそ０．
０１ｍｍのＡｌ薄膜層が一様に形成された。
【００２２】次にこのＡｌ薄膜層を陽極酸化処理するた
めに、図１に示す連続陽極酸化装置の供給マガジン１に
各線材を取り付けて、順次陽極酸化処理２、巻取りマガ
ジン（テフロン製）３へと送り、連続的に陽極酸化処理
を行った。陽極酸化処理液４としては、３％シュウ酸を
用い、陽極酸化条件は液温２０℃、電流密度１．５Ａ／
ｄｍ2 で一定とした。さらに線材の送り速度を変化させ
ることで、各線材とも約５ｍずつ１５秒から３００秒ま
で５種類に酸化時間を変えて、絶縁層としての特性を液
体窒素温度で評価した。また、線材の断面を走査型電子
顕微鏡（ＳＥＭ）で観察して膜厚を測定した。結果は表
２に示す。
めに、図１に示す連続陽極酸化装置の供給マガジン１に
各線材を取り付けて、順次陽極酸化処理２、巻取りマガ
ジン（テフロン製）３へと送り、連続的に陽極酸化処理
を行った。陽極酸化処理液４としては、３％シュウ酸を
用い、陽極酸化条件は液温２０℃、電流密度１．５Ａ／
ｄｍ2 で一定とした。さらに線材の送り速度を変化させ
ることで、各線材とも約５ｍずつ１５秒から３００秒ま
で５種類に酸化時間を変えて、絶縁層としての特性を液
体窒素温度で評価した。また、線材の断面を走査型電子
顕微鏡（ＳＥＭ）で観察して膜厚を測定した。結果は表
２に示す。
【００２３】尚、絶縁抵抗は、各線種とも直径３０ｍｍ
のＦＲＰ（Ｇ−１０）製ボビンにおよそ２５ｍｍの幅に
巻回した１次コイルの上に、２次コイルを同じ２５ｍｍ
の幅に巻回し、両コイル間の抵抗を液体窒素中でメガ絶
縁抵抗計にて測定した。
のＦＲＰ（Ｇ−１０）製ボビンにおよそ２５ｍｍの幅に
巻回した１次コイルの上に、２次コイルを同じ２５ｍｍ
の幅に巻回し、両コイル間の抵抗を液体窒素中でメガ絶
縁抵抗計にて測定した。
【００２４】
【表２】
【００２５】上記いずれの場合も、膜の密着性も極めて
良好で、しかも実用上十分な絶縁抵抗を示した。また、
直径３０ｍｍのボビンへスパイラル状に５層（厚み方
向），８段（軸方向）巻回した場合を外観寸法を計測し
て算出した占積率は、いずれも８７〜９３％の範囲内に
あり、極めて高い値が得られた。
良好で、しかも実用上十分な絶縁抵抗を示した。また、
直径３０ｍｍのボビンへスパイラル状に５層（厚み方
向），８段（軸方向）巻回した場合を外観寸法を計測し
て算出した占積率は、いずれも８７〜９３％の範囲内に
あり、極めて高い値が得られた。
【００２６】実施例２ 次にＡｌ薄膜層の形成方法としてスパッタ法を採用し、
Ｗ＆Ｒ法により酸化物超電導線材を製造した実施例につ
いて説明する。用意した酸化物超電導線材は、Ｂｉ−２
２１２系酸化物超電導体をパウダーインチューブ法にて
伸線した単芯線材である。シース材は、全体が３Ｎの純
銀のものと、内層は３Ｎの純銀として、外層は耐力向上
のためにＡｇ−Ｍｇ(0.3wt%)−Ｎｉ(0.3wt%)とする二重
管構造としたものの２種類を準備した。用意した線材種
を表３に示す。
Ｗ＆Ｒ法により酸化物超電導線材を製造した実施例につ
いて説明する。用意した酸化物超電導線材は、Ｂｉ−２
２１２系酸化物超電導体をパウダーインチューブ法にて
伸線した単芯線材である。シース材は、全体が３Ｎの純
銀のものと、内層は３Ｎの純銀として、外層は耐力向上
のためにＡｇ−Ｍｇ(0.3wt%)−Ｎｉ(0.3wt%)とする二重
管構造としたものの２種類を準備した。用意した線材種
を表３に示す。
【００２７】
【表３】
【００２８】これらの線材を各５０ｍずつマグネトロン
スパッタ法にて外表面にＡｌ薄膜層を形成した。用いた
スパッタリングターゲットは４Ｎ−純Ａｌである。各線
材ともアセトン洗浄により脱脂処理した後、マグネトロ
ンスパッタ装置のマガジンに約５０ｍ巻いて、順次供給
マガジンから巻取りマガジンに送って、連続的に皮膜形
成処理を行った。この際、線材全面にＡｌ薄膜層が形成
される様に、線の供給マガジンと巻取りマガジンが一体
となって、線の送り方向軸を中心に回転する様にした。
線の送り速度（これに連動してマガジン系の回転速度も
比例して変化する）、スパッタガスであるアルゴンの圧
力、加速電圧の３つのパラメータを変化させることによ
り形成されるＡｌ薄膜層の膜厚を５０〜２５０ｎｍに調
節したサンプルを各５ｍずつ作製した。
スパッタ法にて外表面にＡｌ薄膜層を形成した。用いた
スパッタリングターゲットは４Ｎ−純Ａｌである。各線
材ともアセトン洗浄により脱脂処理した後、マグネトロ
ンスパッタ装置のマガジンに約５０ｍ巻いて、順次供給
マガジンから巻取りマガジンに送って、連続的に皮膜形
成処理を行った。この際、線材全面にＡｌ薄膜層が形成
される様に、線の供給マガジンと巻取りマガジンが一体
となって、線の送り方向軸を中心に回転する様にした。
線の送り速度（これに連動してマガジン系の回転速度も
比例して変化する）、スパッタガスであるアルゴンの圧
力、加速電圧の３つのパラメータを変化させることによ
り形成されるＡｌ薄膜層の膜厚を５０〜２５０ｎｍに調
節したサンプルを各５ｍずつ作製した。
【００２９】次にこのＡｌ薄膜層を陽極酸化処理するた
めに、図１に示す連続陽極酸化装置の供給マガジン１に
各線材を取り付けて、順次陽極酸化処理槽２、巻取りマ
ガジン（テフロン製）３へと送り、連続的に陽極酸化処
理を行った。陽極酸化処理液４としては、３％シュウ酸
を用い、陽極酸化条件は液温２０℃、電流密度１．５Ａ
／ｄｍ2 で一定とした。さらに線材の送り速度は、前記
実施例１の結果から、陽極酸化時間に対する膜厚依存性
がほとんどなくなる１２０秒に設定した。
めに、図１に示す連続陽極酸化装置の供給マガジン１に
各線材を取り付けて、順次陽極酸化処理槽２、巻取りマ
ガジン（テフロン製）３へと送り、連続的に陽極酸化処
理を行った。陽極酸化処理液４としては、３％シュウ酸
を用い、陽極酸化条件は液温２０℃、電流密度１．５Ａ
／ｄｍ2 で一定とした。さらに線材の送り速度は、前記
実施例１の結果から、陽極酸化時間に対する膜厚依存性
がほとんどなくなる１２０秒に設定した。
【００３０】こうして絶縁被覆加工を施した各種Ｂｉ−
２２１２線材を直径３０ｍｍのアルミナ製ボビンにおよ
そ２５ｍｍの幅に巻回した１次コイルの上に、２次コイ
ルを同じ２５ｍｍの幅に巻回し、酸素４０％、窒素６０
％、全圧６．０気圧（酸素分圧2.4 気圧）の雰囲気下に
おいて、図２に示す熱処理パターンで部分溶融熱処理
（酸素分圧制御部分溶融法；第５１回１９９４年度春期
低温工学・超電導学会講演予講集第３２頁）を施した。
２２１２線材を直径３０ｍｍのアルミナ製ボビンにおよ
そ２５ｍｍの幅に巻回した１次コイルの上に、２次コイ
ルを同じ２５ｍｍの幅に巻回し、酸素４０％、窒素６０
％、全圧６．０気圧（酸素分圧2.4 気圧）の雰囲気下に
おいて、図２に示す熱処理パターンで部分溶融熱処理
（酸素分圧制御部分溶融法；第５１回１９９４年度春期
低温工学・超電導学会講演予講集第３２頁）を施した。
【００３１】こうして、Ｗ＆Ｒ法による熱処理を行った
後の絶縁層としての特性を、液体窒素温度でメガ絶縁抵
抗計により評価した。また、線材の断面を走査型電子顕
微鏡（ＳＥＭ）で観察して膜厚を測定した。結果は表４
に併記する。
後の絶縁層としての特性を、液体窒素温度でメガ絶縁抵
抗計により評価した。また、線材の断面を走査型電子顕
微鏡（ＳＥＭ）で観察して膜厚を測定した。結果は表４
に併記する。
【００３２】尚、健全な仕上がり結果となったものにつ
いて、断面をＳＥＭにより観察したところ、Ａｇまたは
Ａｇ合金とアルミナ層の間にほとんどＡｌが残存してい
ないことが判明した。また、健全な絶縁性能を確認でき
たサンプルについて、約１ｍの間隔に形成した電圧測定
用タップを用い、臨界電流密度を液体ヘリウム中（４．
２Ｋ，０Ｔ）において０．５μＶ／ｃｍの電解基準で評
価した。結果は表４に示す。
いて、断面をＳＥＭにより観察したところ、Ａｇまたは
Ａｇ合金とアルミナ層の間にほとんどＡｌが残存してい
ないことが判明した。また、健全な絶縁性能を確認でき
たサンプルについて、約１ｍの間隔に形成した電圧測定
用タップを用い、臨界電流密度を液体ヘリウム中（４．
２Ｋ，０Ｔ）において０．５μＶ／ｃｍの電解基準で評
価した。結果は表４に示す。
【００３３】
【表４】
【００３４】金属Ａｌが残存していないと共に、陽極酸
化皮膜が形成された本発明の酸化物超電導線材は、絶縁
抵抗が高く、しかの占積率はいずれも８５％以上となっ
ている。
化皮膜が形成された本発明の酸化物超電導線材は、絶縁
抵抗が高く、しかの占積率はいずれも８５％以上となっ
ている。
【００３５】実施例３ 従来例として、前記線材番号２に相当する平角線に、ア
ルミナのスリーブ加工により絶縁被覆した従来例１と、
アルミナゾルを塗布する方法で絶縁被覆した従来例２の
線材を夫々約７０ｍ用意した。また、上記実施例２の線
材番号２−１，−２に相当する本発明例１，２の線材を
約７０ｍ用意した。
ルミナのスリーブ加工により絶縁被覆した従来例１と、
アルミナゾルを塗布する方法で絶縁被覆した従来例２の
線材を夫々約７０ｍ用意した。また、上記実施例２の線
材番号２−１，−２に相当する本発明例１，２の線材を
約７０ｍ用意した。
【００３６】上記４種の線材を用いて、巻線部のサイズ
が内径１３ｍｍ，外径５４ｍｍ，高さ４５ｍｍのコイル
を作製し、４．２ｋで外部磁場なしの条件で、コイル中
心に発生した磁場を、1.9 ×10-13 Ωｍの抵抗率基準で
測定した。結果は、占積率と共に表５に示す。また、上
記４種の線材の短尺材を用いて、４．２ｋで外部磁場な
しの条件で、臨界電流密度を測定した。結果は表５に併
記する。
が内径１３ｍｍ，外径５４ｍｍ，高さ４５ｍｍのコイル
を作製し、４．２ｋで外部磁場なしの条件で、コイル中
心に発生した磁場を、1.9 ×10-13 Ωｍの抵抗率基準で
測定した。結果は、占積率と共に表５に示す。また、上
記４種の線材の短尺材を用いて、４．２ｋで外部磁場な
しの条件で、臨界電流密度を測定した。結果は表５に併
記する。
【００３７】
【表５】
【００３８】本発明の線材を用いれば、従来例より大幅
に占積率が上がり、高い発生磁場が得られていることが
分かる。
に占積率が上がり、高い発生磁場が得られていることが
分かる。
【００３９】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、Ａ
ｇまたはＡｇ合金シース材の表面に陽極酸化処理皮膜で
あるアルミナ皮膜が形成されているので、Ｗ＆Ｒ法及び
Ｒ＆Ｗ法のいずれの方法であっても、８５％以上の占積
率が確保できる様になった。
ｇまたはＡｇ合金シース材の表面に陽極酸化処理皮膜で
あるアルミナ皮膜が形成されているので、Ｗ＆Ｒ法及び
Ｒ＆Ｗ法のいずれの方法であっても、８５％以上の占積
率が確保できる様になった。
【００４０】特に、Ｗ＆Ｒ法において、絶縁処理を施し
た後に酸化雰囲気の中で熱処理しても酸化物超電導体の
臨界電流密度を全く劣化させることなく得られる占積率
は、従来の技術においてはせいぜい６５％であったこと
からすれば、飛躍的な進歩と考えられる。また、Ａｌ薄
膜層の形成方法及び陽極酸化処理法のいずれも、連続プ
ロセスに適した方法であり、工業生産的見地からしても
実用上大変有効である。
た後に酸化雰囲気の中で熱処理しても酸化物超電導体の
臨界電流密度を全く劣化させることなく得られる占積率
は、従来の技術においてはせいぜい６５％であったこと
からすれば、飛躍的な進歩と考えられる。また、Ａｌ薄
膜層の形成方法及び陽極酸化処理法のいずれも、連続プ
ロセスに適した方法であり、工業生産的見地からしても
実用上大変有効である。
【図１】本発明を実施するにあたり用いた連続陽極酸化
処理装置を示す概略説明図である。
処理装置を示す概略説明図である。
【図２】実施例２において、Ｂｉ−２２１２系酸化物超
電導線材に施した熱処理のパターンを示す説明図であ
る。
電導線材に施した熱処理のパターンを示す説明図であ
る。
Claims (3)
- 【請求項１】 酸化物超電導体が充填されたＡｇシース
材の表面にＡｌの陽極酸化皮膜からなる絶縁被覆層が形
成されてなることを特徴とする酸化物超電導線材。 - 【請求項２】 Ａｇシース材の外表面に金属Ａｌの薄膜
層を形成し、該薄膜層に陽極酸化処理を施すことにより
絶縁被覆層を形成することを特徴とする酸化物超電導線
材の製造方法。 - 【請求項３】 金属Ａｌが残存しない様に、前記薄膜層
に陽極酸化処理を施す請求項２に記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7231735A JPH0982147A (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 酸化物超電導線材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7231735A JPH0982147A (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 酸化物超電導線材及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0982147A true JPH0982147A (ja) | 1997-03-28 |
Family
ID=16928223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7231735A Withdrawn JPH0982147A (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 酸化物超電導線材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0982147A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160071693A (ko) * | 2014-12-12 | 2016-06-22 | 한국전기연구원 | 양극산화 표면을 포함하는 다층 초전도 박막선재 및 그 제조방법 |
| WO2021100789A1 (ja) * | 2019-11-18 | 2021-05-27 | 古河電気工業株式会社 | 超電導コイルおよびその製造方法ならびに超電導コイル用超電導平角線材 |
-
1995
- 1995-09-08 JP JP7231735A patent/JPH0982147A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160071693A (ko) * | 2014-12-12 | 2016-06-22 | 한국전기연구원 | 양극산화 표면을 포함하는 다층 초전도 박막선재 및 그 제조방법 |
| WO2021100789A1 (ja) * | 2019-11-18 | 2021-05-27 | 古河電気工業株式会社 | 超電導コイルおよびその製造方法ならびに超電導コイル用超電導平角線材 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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