JPH11126522A

JPH11126522A - 酸化物超電導線材及びその製造方法

Info

Publication number: JPH11126522A
Application number: JP9288586A
Authority: JP
Inventors: Kazuhide Tanaka; 和英田中; Michiya Okada; 道哉岡田; Keiji Fukushima; 敬二福島
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-10-21
Filing date: 1997-10-21
Publication date: 1999-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】ピンニングセンターを導入して超電導線材の
性能低下を低減させ、かつ、超電導線材の磁場特性を向
上させて、高い磁場中で高い臨界電流密度が得られる酸
化物超電導線材３及びその製造方法を提供する。【解決手段】（Ｂｉ_1-XＰｂ_X）_aＳｒ_bＣａ_cＣｕ
_dＯ_y（ただし、０．０５≦Ｘ≦０．４５、１．６≦ａ
≦２．４、１．６≦ｂ≦２．４、０．８≦ｃ≦１．２、
１．６≦ｄ≦２．４、７．０≦ｙ≦９．０）からなる組
成の酸化物超電導体を金属パイプに充填し、この金属パ
イプを伸線及び圧延加工を施して金属シーステープ線材
を形成する線材形成工程と、金属シーステープ線材を酸
化物超電導体の分解温度以上の温度で熱処理する第１熱
処理工程と、第１熱処理工程を行った金属シーステープ
線材を酸化物超電導体の分解温度以下の温度で熱処理す
る第２熱処理工程とを経て、酸化物超電導線材３を製造
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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係り、特に、液体窒素（Ｎ₂）の沸
点温度７７Ｋ以下の温度状態にして使用され、磁場中で
高密度の臨界電流を発生させることができる酸化物超電
導線材及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、超電導線材に用いられる超電導材
料としては、ＮｂＴｉ、Ｎｂ₃Ｓｎ等のニオブ（Ｎｂ）
金属系超電導材料が知られていた。ところが、ニオブ
（Ｎｂ）金属系超電導材料は、超電導臨界温度（Ｔｃ）
の最も高いＮｂ₃Ｓｎにおいても２３Ｋであるため、そ
の冷媒に高価な液体ヘリウム（Ｈｅ）を用いる必要があ
った。

【０００３】その後、１９８６年になって酸化物系超電
導体が発見され、続いて、超電導臨界温度（Ｔｃ）が液
体窒素の沸点温度（７７Ｋ）を超えるイットリウム
（Ｙ）酸化物系、ビスマス（Ｂｉ）酸化物系、タリウム
（Ｔｌ）酸化物系というような各酸化物系超電導体が相
次いで発見された。これらの酸化物超電導体は、冷媒に
安価で入手容易な液体窒素（Ｎ₂）を用いることができ
るため、超電導線材を使用する各種の技術分野に大きな
影響を与えることになった。

【０００４】これらの酸化物超電導体は、超電導臨界温
度（Ｔｃ）が高いだけでなく、超電導上部臨界磁界（Ｈ
ｃ₂）が高いという性質を兼ね備えている。特に、ビス
マス（Ｂｉ）酸化物系超電導体は、４．２Ｋ以下の極低
温における超電導上部臨界磁界（Ｈｃ₂）が５０Ｔ（テ
スラー）乃至１００Ｔ（テスラー）を超えるものである
ため、従来の金属系超電導材料では達成困難であった２
１Ｔ（テスラー）を超える高磁場を発生する超電導マグ
ネットの実現が可能となってきた。

【０００５】最近になって、超電導材料粉末を銀（Ａ
ｇ）等の金属シース内に充填した後、その金属シースを
伸線加工及び圧延加工を施すパウダー・イン・チューブ
法によって製造された長さ３０ｍｍの短尺超電導線材
が、「第５３回１９９５年春季低温工学・超電導学会講
演概要集」１５４頁に紹介された。この超電導線材は、
４．２Ｋの温度下で、２３Ｔ（テスラー）の印加磁場の
元で、実用的な臨界電流密度（Ｊｃ）として、１７１０
Ａ／ｍｍ² が得られている。

【０００６】さらに、超電導線材を用いる高磁場超電導
マグネットの分野においては、酸化物系超電導体と金属
系超電導体とで構成した複合マグネットを使用し、１Ｇ
Ｈｚ級の核磁気共鳴（ＮＭＲ）装置等の開発が行われて
いる。この場合、現実に、１ＧＨｚ級のＮＭＲ装置が開
発されれば、現存の７５０ＭＨｚ級のＮＭＲ装置に比べ
て、大幅に画像の解像度を向上させることが可能にな
る。この１ＧＨｚ級のＮＭＲ装置の実現には、２３．５
Ｔ（テスラー）の定常磁場を発生させる必要があるた
め、酸化物系超電導コイルを高性能化して、１ＧＨｚ級
のＮＭＲ装置の実現を図ることが必要である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】超電導線材を用いて、
より高い磁場を発生させる超電導コイルを実現するに
は、超電導線材の磁場発生機能を向上させる必要があ
る。

【０００８】従来、超電導線材の製造手段においては、
より高い磁場中において、高い臨界電流密度（Ｊｃ）を
得るために必要なピンニングセンターの導入が行われて
いないという問題がある。

【０００９】そして、そのピンニングセンターを導入す
る代わりに、超電導線材の中に第３の元素を添加させた
り、あるいは第３の元素を置換させたりする方法や、イ
オン照射等を行うことで、積極的に原子配列の欠陥を埋
めたり、原子配列の転移を行ったりする手段等が提案さ
れている。例えば、「第５６回１９９７年春季低温工学
・超電導学会講演概要集」２１頁において、ビスマス
（Ｂｉ）の２２１２単結晶に高濃度の鉛（Ｐｂ）を置換
することにより、特徴的な微細構造が現われ、臨界電流
密度（Ｊｃ）を改善するようにしている。

【００１０】しかるに、前記臨界電流密度（Ｊｃ）の改
善手段を採用した場合、多結晶体からなる超電導線材に
おいては、非超電導相が多く介在するようになって、超
電導線材の性能が大幅に低下するようになり、超電導線
材の磁場特性が向上したとしても、磁場中で実際に得ら
れる臨界電流密度（Ｊｃ）は、従来の製造手段により製
造した超電導線材の臨界電流密度（Ｊｃ）に及ばないと
いう問題がある。

【００１１】本発明は、これらの問題点を解決するもの
であって、その目的は、ピンニングセンターを導入して
超電導線材の性能低下を低減させ、かつ、超電導線材の
磁場特性を向上させて、高い磁場中で高い臨界電流密度
が得られる酸化物超電導線材及びその製造方法を提供す
ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明による酸化物超電導線材の製造方法は、（Ｂ
ｉ_1-XＰｂ_X）_aＳｒ_bＣａ_cＣｕ_dＯ_y（ただし、
０．０５≦Ｘ≦０．４５、１．６≦ａ≦２．４、１．６
≦ｂ≦２．４、０．８≦ｃ≦１．２、１．６≦ｄ≦２．
４、７．０≦ｙ≦９．０）からなる組成の酸化物超電導
体を金属パイプに充填し、この金属パイプを伸線及び圧
延加工を施して金属シーステープ線材を得る線材形成工
程、金属シーステープ線材を酸化物超電導体の分解温度
以上の温度で熱処理する第１熱処理工程、第１熱処理工
程を行った金属シーステープ線材を酸化物超電導体の分
解温度以下の温度で熱処理する第２熱処理工程とを経て
酸化物超電導線材を製造する第１の手段を具備する。

【００１３】また、前記目的を達成するために、本発明
による酸化物超電導線材は、前記第１の手段により製造
したものであって、４．２Ｋ以下の温度において、金属
シーステープ線材のテープ面に垂直に２０Ｔ（テスラ
ー）以上の磁場を印加したときの臨界電流密度が磁場を
印加しないときの１／３以上あり、２０Ｋ以下の温度に
おいて、前記テープ面に垂直に１０Ｔ（テスラー）以上
の磁場を印加したときの臨界電流密度が磁場を印加しな
いときの１／５以上あり、７７Ｋ以下の温度において、
前記テープ面に垂直に１Ｔ（テスラー）以上の磁場を印
加したときの臨界電流密度が磁場を印加しないときの１
／７以上ある特性を有するものである第２の手段を具備
する。

【００１４】前記第１の手段によれば、ビスマス（Ｂ
ｉ）系酸化物超電導材料であるＢｉ₂Ｓｒ₂Ｃａ₁Ｃｕ
₂Ｏ_y系超電導体の磁場特性を向上させるため、ビスマ
ス（Ｂｉ）サイトに鉛（Ｐｂ）を置換させた組成のも
の、即ち、（Ｂｉ_1-XＰｂ_X）_aＳｒ_bＣａ_cＣｕ_dＯ
_y超電導体を用い、（Ｂｉ_1-XＰｂ_X）_aＳｒ_bＣａ_c
Ｃｕ_dＯ_y超電導体の分解温度以上の温度で熱処理する
第１熱処理工程、それに続いて、（Ｂｉ_1-XＰｂ_X）_a
Ｓｒ_bＣａ_cＣｕ_dＯ_y超電導体の分解温度以下の温度
で熱処理する第２熱処理工程を経ることにより、得られ
た酸化物超電導線材の性能を、従来のこの種の酸化物超
電導線材の性能に比べて、大幅に向上させることを可能
にしている。そして、この酸化物超電導線材において
は、鉛（Ｐｂ）がピンニングセンターとして働くことに
より、７７Ｋ以下の温度領域において、従来のこの種の
酸化物超電導線材に比べ、磁場に対する臨界電流密度
（Ｊｃ）の劣化率が小さくなり、高い磁場中において、
高い臨界電流密度（Ｊｃ）が得られる酸化物超電導線材
を製造することできる。

【００１５】また、前記第２の手段によれば、酸化物超
電導線材を前記第１の手段によって製造したことによ
り、従来のこの種の酸化物超電導線材に比べて、磁場に
対する臨界電流密度（Ｊｃ）の劣化率を小さくし、高い
磁場中において、高い臨界電流密度（Ｊｃ）が得られる
酸化物超電導線材を提供することができるもので、例え
ば、液体ヘリウム（Ｈ₂）で冷却した場合、２０Ｔ（テ
スラー）を超えるような強い磁場中において、臨界電流
密度（Ｊｃ）を、従来のこの種の酸化物超電導線材の臨
界電流密度（Ｊｃ）に比べて約２倍にすることができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態におい
て、酸化物超電導線材の製造方法は、（Ｂｉ_1-XＰ
ｂ_X）_aＳｒ_bＣａ_cＣｕ_dＯ_y（ただし、０．０５≦
Ｘ≦０．４５、１．６≦ａ≦２．４、１．６≦ｂ≦２．
４、０．８≦ｃ≦１．２、１．６≦ｄ≦２．４、７．０
≦ｙ≦９．０）からなる組成の酸化物超電導体を金属パ
イプに充填し、この金属パイプを伸線及び圧延加工を施
して金属シーステープ線材を形成する線材形成工程と、
金属シーステープ線材を酸化物超電導体の分解温度以上
の温度で熱処理する第１熱処理工程と、第１熱処理工程
を行った金属シーステープ線材を酸化物超電導体の分解
温度以下の温度で熱処理する第２熱処理工程とを経て、
酸化物超電導線材を製造するものである。

【００１７】本発明の第１の実施の形態の１つにおい
て、酸化物超電導線材の製造方法は、第１熱処理工程を
０．５ａｔｍ以上の酸素分圧下において行い、第２熱処
理工程を０．５ａｔｍ以下の酸素分圧下において行って
いるものである。

【００１８】本発明の第１の実施の形態の他の１つにお
いて、酸化物超電導線材の製造方法は、第１熱処理工程
の後及び第２熱処理工程の後に、それぞれ、酸化物超電
導体を８００℃から室温に至るまで、１０℃乃至２０℃
／ｍｉｎの冷却速度で降温させる工程を有するものであ
る。

【００１９】本発明の第１の実施の形態の他の１つにお
いて、酸化物超電導線材の製造方法は、（Ｂｉ_1-XＰｂ
_X）_aＳｒ_bＣａ_cＣｕ_dＯ_yからなる組成の酸化物超
電導導体を金属パイプに充填する前に、この酸化物超電
導導体の平均粒径を５μｍ以下に粉砕する工程を有する
ものである。

【００２０】本発明の第１の実施の形態の他の１つにお
いて、酸化物超電導線材の製造方法は、金属パイプを純
銀（Ａｇ）あるいは銀（Ａｇ）を主成分とする銀合金か
らなる組成のものからなるものである。

【００２１】本発明の第１の実施の形態の他の１つにお
いて、酸化物超電導線材の製造方法は、金属シーステー
プ線材における断面部分の銀の含有比率を３．０乃至
４．５の範囲内にしているものである。

【００２２】本発明の第１の実施の形態の他の１つにお
いて、酸化物超電導線材の製造方法は、第２熱処理工程
後の金属シーステープ線材の臨界電流を、第１熱処理工
程後の金属シーステープ線材の臨界電流に比べて少なく
とも２倍以上にするようにしているものである。

【００２３】本発明の第２の実施の形態において、酸化
物超電導線材は、線材形成工程、第１熱処理工程及び第
２熱処理工程をそれぞれ経て製造されたものであって、
４．２Ｋ以下の温度において、金属シーステープ線材の
テープ面に垂直に２０Ｔ（テスラー）以上の磁場を印加
したときの臨界電流密度が磁場を印加しないときの１／
３以上あり、２０Ｋ以下の温度において、テープ面に垂
直に１０Ｔ（テスラー）以上の磁場を印加したときの臨
界電流密度が磁場を印加しないときの１／５以上あり、
７７Ｋ以下の温度において、テープ面に垂直に１Ｔ（テ
スラー）以上の磁場を印加したときの臨界電流密度が磁
場を印加しないときの１／７以上ある特性を有するもの
である。

【００２４】本発明の第１の実施の形態のそれぞれによ
れば、酸化物超電導体として、ビスマス（Ｂｉ）系酸化
物超電導材料であるＢｉ₂Ｓｒ₂Ｃａ₁Ｃｕ₂Ｏ_y系超
電導体においてビスマス（Ｂｉ）の一部を鉛（Ｐｂ）に
置換した、（Ｂｉ_1-XＰｂ_X）_aＳｒ_bＣａ_cＣｕ_dＯ
_y（ただし、０．０５≦Ｘ≦０．４５、１．６≦ａ≦
２．４、１．６≦ｂ≦２．４、０．８≦ｃ≦１．２、
１．６≦ｄ≦２．４、７．０≦ｙ≦９．０）の組成の酸
化物超電導体を用い、パウダー・イン・チューブ法等の
線材作成方法によって金属シーステープ線材を作成した
後、この金属シーステープ線材を（Ｂｉ_1-XＰｂ_X）_a
Ｓｒ_bＣａ_cＣｕ_dＯ_y超導電体の分解温度以上の温度
下において熱処理し、それに続いて、（Ｂｉ_1-XＰ
ｂ_X）_aＳｒ_bＣａ_cＣｕ_dＯ_y超電導体の分解温度以
下の温度下において熱処理し、酸化物超電導線材を製造
するようにした製造プロセスを経ているので、酸化物超
電導線材の性能を、従来のこの種の酸化物超電導線材の
性能に比べて大幅に向上させることが可能になる。そし
て、この製造プロセスにおいては、一部のビスマス（Ｂ
ｉ）と置換された鉛（Ｐｂ）がピンニングセンターとし
て働くので、製造された酸化物超電導線材は、７７Ｋ以
下の温度下において、従来のこの種の酸化物超電導線材
に比べて、磁場に対する臨界電流密度（Ｊｃ）の劣化率
が小さくなり、高い磁場中において、高い臨界電流密度
（Ｊｃ）を達成できるものになる。

【００２５】また、本発明の第２の実施の形態によれ
ば、本発明の第１の実施の形態に従った製造プロセスに
よって製造された酸化物超電導線材は、４．２Ｋ以下の
温度において金属シーステープ線材のテープ面に垂直に
２０Ｔ（テスラー）以上の磁場を印加したときの臨界電
流密度が磁場を印加しないときの１／３以上、２０Ｋ以
下の温度においてテープ面に垂直に１０Ｔ（テスラー）
以上の磁場を印加したときの臨界電流密度が磁場を印加
しないときの１／５以上、７７Ｋ以下の温度においてテ
ープ面に垂直に１Ｔ（テスラー）以上の磁場を印加した
ときの臨界電流密度が磁場を印加しないときの１／７以
上ある特性を有しているもので、従来のこの種の酸化物
超電導線材に比べ、磁場に対する臨界電流密度（Ｊｃ）
の劣化率が小さくなり、高い磁場中において高い臨界電
流密度（Ｊｃ）を達成可能な酸化物超電導線材を得るこ
とができる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００２７】図１は、本発明に係わる酸化物超電導線材
の一実施例の構成を示す斜視図である。

【００２８】図１において、１は金属シーステープ線
材、２は銀（Ａｇ）製被覆、３は酸化物超電導線材であ
る。

【００２９】そして、酸化物超電導線材３は、横長の偏
平な断面形状を有する線状体を構成しているもので、そ
の内部に同じく横長の偏平な断面形状を有する１９本の
金属シーステープ線材１が偏平方向を一致させた状態で
配置されており、１９本の金属シーステープ線材１の周
囲に銀（Ａｇ）製被覆２が充填され、かつ、外装に銀
（Ａｇ）製被覆２を備えた構造のものである。この場
合、１９本の金属シーステープ線材１は、酸化物超電導
線材３の断面の横長方向の中央部分に縦方向に並んで５
本が、その両端部分に同じく縦方向に並んでそれぞれ３
本が、中央部分と両端部分との間の中間部分に同じく縦
方向に並んでそれぞれ４本配置されている。

【００３０】ここで、金属シーステープ線材１は、（Ｂ
ｉ_1-XＰｂ_X）_aＳｒ_bＣａ_cＣｕ_dＯ_y（ただし、
０．０５≦Ｘ≦０．４５、１．６≦ａ≦２．４、１．６
≦ｂ≦２．４、０．８≦ｃ≦１．２、１．６≦ｄ≦２．
４、７．０≦ｙ≦９．０）からなる組成の酸化物超電導
体の粉末を、円形の断面形状を有する銀（Ａｇ）製のパ
イプに充填し、この銀（Ａｇ）製のパイプを伸線加工を
施すことによって縮径を行った後、以下に述べるような
伸線及び圧延加工を施すことによって、断面形状が偏平
になるように構成されたものである。また、酸化物超電
導線材３は、１９本の縮径した銀（Ａｇ）製のパイプ
を、図１に示すような本数分布になるような形態で、円
形の断面形状を有するさらに別の銀（Ａｇ）製のパイプ
に充填し、この別の銀（Ａｇ）製のパイプを伸線及び圧
延加工を施すことによって、断面形状が偏平な金属シー
ステープ線材１及び酸化物超電導線材３を構成するよう
にしているものである。

【００３１】次いで、断面形状が偏平にされた酸化物超
電導線材３は、まず、（Ｂｉ_1-XＰｂ_X）_aＳｒ_bＣａ
_cＣｕ_dＯ_yからなる組成の酸化物超電導体の分解温度
以上で、その分解温度に近い温度下において第１熱処理
を行い、次に、（Ｂｉ_1-XＰｂ_X）_aＳｒ_bＣａ_cＣｕ
_dＯ_yからなる組成の酸化物超電導体の分解温度以下
で、その分解温度に近い温度下において第２熱処理を行
うことによって、超導電特性が付与されるものである。

【００３２】前記構成の酸化物超電導線材は、次のよう
な手段によって製造される。

【００３３】この酸化物超電導線材の製造する製造方法
における一実施例においては、まず、純度が９９％以上
の酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化カルシウム（Ｃ
ａＯ）及び酸化銅（ＣｕＯ）の各酸化物を出発原料と
し、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）、銅
（Ｃｕ）の原子モル比がそれぞれ２．０：１．０：２．
０の組成になるように秤量し、それらの混合体を作成す
る。次に、この混合体を遠心ボールミルに入れ、２０分
間にわたって混合した後、大気中において、温度９００
℃で、２０時間にわたる熱処理を行う。次いで、熱処理
した混合体を室温まで冷却した後、再度、遠心ボールミ
ルに入れ、２０分間にわたって粉砕及び混合し、粉末状
態にする。続いて、得られた粉末に、ビスマス（Ｂ
ｉ）、鉛（Ｐｂ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウ
ム（Ｃａ）、銅（Ｃｕ）の原子モル比がそれぞれ１．
６：０．４：２．０：１．０：２．０の組成になるよう
に酸化ビスマス（Ｂｉ₂Ｏ₃）及び酸化鉛（ＰｂＯ）を
秤量して加え、それらの粉末を遠心ボールミルに入れ、
１時間にわたって混合する。そして、得られた混合粉末
を、大気中において、温度８３０乃至８５０℃で、１０
時間にわたる熱処理を行い、超電導材粉末を形成する。
この超電導材粉末は、Ｘ線回析の結果及び走査型電子顕
微鏡の観察結果によれば、超電導相以外に酸化ストロン
チウム（ＳｒＯ）、酸化銅（ＣｕＯ）及びＣａＰｂＯ₃
の異相も若干認めるものである。

【００３４】次に、この超電導材粉末を遠心ボールミル
に入れ、平均粒径が５μｍ以下になるように粉砕及び混
合し、超電導材微粉末を形成する。次いで、超電導材微
粉末を外径２１．０ｍｍ、内径１７．５ｍｍの円形の断
面形状を有する純銀（Ａｇ）パイプに充填する。続い
て、この純銀（Ａｇ）パイプを、ドローベンチを用い
て、断面減少率１１乃至１３％の伸線加工を施し、外径
が３．４０ｍｍになるまで縮径する。次に、縮径した純
銀（Ａｇ）パイプを長さ方向に１９等分になるように切
断し、１９本の切断純銀（Ａｇ）パイプを形成する。次
いで、この１９本の切断純銀（Ａｇ）パイプを、外径２
１．０ｍｍ、内径１８．２ｍｍの円形の断面形状を有す
る別の純銀（Ａｇ）パイプに組み込む。続いて、この別
の純銀（Ａｇ）パイプを、ドローベンチを用いて、断面
減少率１１〜１３％の伸線加工を施し、外径１．５２ｍ
ｍになるまで縮径する。次に、縮径した別の純銀（Ａ
ｇ）パイプに圧延加工を施すことによって、厚さが０．
１５乃至０．２０ｍｍの範囲内、幅が４．８乃至５．１
ｍｍの範囲内、長さが２００乃至３００ｍの範囲内の偏
平な断面形状を持つが銀（Ａｇ）シースビスマス（Ｂ
ｉ）−２２１２／１９芯の金属シーステープ線材１を構
成する。なお、この金属シーステープ線材１は、単芯及
び多芯線材の加工途中において、温度が３５０℃で、１
０分にわたる焼鈍を適宜１乃至３回程度行っている。

【００３５】この金属シーステープ線材１は、始めに、
第１熱処理工程として、純酸素（酸素分圧が１ａｔｍ）
中において、金属シーステープ線材１のコア部、即ち、
（Ｂｉ_1-XＰｂ_X）_aＳｒ_bＣａ_cＣｕ_dＯ_yからなる
組成の酸化物超電導体の分解温度より僅かに高い温度で
ある８６０乃至８６５℃の範囲内の温度で、１０乃至３
０分の範囲内にわたる熱処理を行い、前記酸化物超電導
体を部分溶融させ、その後で、温度８００℃に至るまで
０．０５乃至０．５℃／ｍｉｎの範囲内の速度で降温さ
せ、冷却する。次に、第２熱処理工程として、１乃至２
０％（酸素分圧が０．０１乃至０．２ａｔｍ）の酸素濃
度雰囲気中において、前記酸化物超電導体の分解温度よ
り僅かに低い温度である８００℃の温度で、１０乃至２
０時間の範囲内にわたるアニール処理を行い、このアニ
ール処理を行った後で、温度８００℃から常温に至るま
で１０乃至２０℃／ｍｉｎの範囲内の速度で降温冷却さ
せ、酸化物超電導線材３が得られる。

【００３６】前記製造方法の実施例において、（Ｂｉ
_1-XＰｂ_X）_aＳｒ_bＣａ_cＣｕ_dＯ_yからなる組成の
酸化物超電導体の原料化合物には、ビスマス（Ｂｉ）化
合物、ストロンチウム（Ｓｒ）化合物、カルシウム（Ｃ
ａ）化合物及び銅（Ｃｕ）化合物が用いられ、必要に応
じて、鉛（Ｐｂ）化合物やバリウム（Ｂａ）化合物が用
いられる。各原料化合物は、酸化物、水酸化物、炭酸
塩、硝酸塩、ほう酸塩、酢酸塩等の形のものが用いられ
る。

【００３７】また、前記製造方法の実施例において、酸
化物超電導粉末を合成したり、中間焼成を行ったりする
際の熱処理温度は、７００乃至１２００℃の範囲内の温
度が利用される。また、必要に応じて、（Ｂｉ_1-XＰｂ
_X）_aＳｒ_bＣａ_cＣｕ_dＯ_yからなる組成の酸化物超
電導体を部分溶融温度以上に加熱した後、これを冷却す
る過程おいて、超電導相の結晶粒内に非超電導相を分散
させ、ピンニング力を高める方法を用いてもよい。

【００３８】さらに、前記製造方法の実施例において
は、金属シーステープ線材１及び酸化物超電導線材３を
形成するために、パウダー・イン・チューブ法を利用し
ているが、本発明の酸化物超電導線材の製造方法におけ
る金属シーステープ線材１及び酸化物超電導線材３の形
成方法は、パウダー・イン・チューブ法に限られるもの
ではなく、他の方法、例えば、溶射法、ドクターブレー
ド法、デイップコート法、スプレーパイロリシス法ある
いはジェリーロール法等を用いてもよい。

【００３９】また、前記製造方法の実施例における金属
シーステープ線材１及び酸化物超電導線材３における伸
線加工を施す工程においては、金属シーステープ線材１
及び酸化物超電導線材の断面形状を所望のものにすると
同時に、金属シーステープ線材１のコア部に充填された
（Ｂｉ_1-XＰｂ_X）_aＳｒ_bＣａ_cＣｕ_dＯ_yからなる
組成の酸化物超電導粉末を高密度化する働きがある。

【００４０】さらに、前記製造方法の実施例における金
属シーステープ線材１及び酸化物超電導線材３における
圧延加工においては、金属シーステープ線材１及び酸化
物超電導線材の断面形状を所望のものにすると同時に、
金属シーステープ線材１のコア部に充填された前記酸化
物超電導粉末を一層高密度化する働きがある。なお、こ
の圧延加工時に、金属シーステープ線材１及び酸化物超
電導線材３の長手方向への伸びを最小限に抑え、横幅方
向への伸びを促進させることにより、前記酸化物超電導
粉末の高密度化を促進させることができる。この場合、
酸化物超電導線材の用途によっては、圧延加工を行わず
に、断面形状が円形の酸化物超電導線材を製造するよう
にしてもよい。

【００４１】この他に、前記製造方法の実施例において
は、シース材料や外装材料に純銀（Ａｇ）を用いら例を
挙げて説明したが、本発明の酸化物超電導線材の製造方
法におけるシース材料や外装材料は純銀（Ａｇ）である
場合に限られず、熱処理に際して腐食等を生じない金属
であれば他の金属でもよく、銀（Ａｇ）の他にも、金
（Ａｕ）、パラジウム（Ｐａ）、白金（Ｐｔ）、重量で
１乃至５０％の金（Ａｕ）を含む銀（Ａｇ）基合金、重
量で１乃至５０％のパラジウム（Ｐａ）、マグネシウム
（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケ
ル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）を含む銀（Ａｇ）または金（Ａ
ｕ）基合金等を用いることができる。この場合、必要に
応じて、構造補強のために最外層に非磁性の耐熱合金か
らなる層を設けるようにしてもよい。

【００４２】続く、図２は、本実施例の製造方法によっ
て製造された酸化物超電導線材における印加磁場と臨界
電流密度との関係を示す特性図であって、比較のため
に、Ｂｉ₂Ｓｒ₂Ｃａ₁Ｃｕ₂Ｏ_y系酸化物超電導体を
用い、その他は本実施例の製造方法とほぼ同一の製造プ
ロセスを用いて製造した酸化物超電導線材における印加
磁場と臨界電流密度との関係をあわせて示したものであ
る。

【００４３】図２において、縦軸はＡ／ｍｍ² で表す臨
界電流密度であり、横軸はＴ（テスラー）で表す印加磁
場である。また、実線は本実施例の製造方法によって製
造された酸化物超電導線材（以下、これを本実施例線材
という）の特性であり、点線はＢｉ₂Ｓｒ₂Ｃａ₁Ｃｕ
₂Ｏ_y系酸化物超電導体を用い、その他は本実施例の製
造方法とほぼ同一の製造プロセスを用いて製造した酸化
物超電導線材（以下、これを比較例線材という）の特性
である。

【００４４】この場合、本実施例線材と比較例線材につ
いて、電気抵抗がゼロになる超電導臨界温度（Ｔｃ）を
直流四端子法で測定したところ、本実施例線材は８５
Ｋ、比較例線材８９Ｋでそれぞれ超電導臨界温度（Ｔ
ｃ）に達したことが確認された。

【００４５】図２に示されるように、本実施例線材と比
較例線材の臨界電流密度（Ｊｃ）の磁場依存性を、温度
７７Ｋ、２０Ｋ、４．２Ｋのそれぞれで測定すると、い
ずれの温度７７Ｋ、２０Ｋ、４．２Ｋにおいても、印加
磁場が比較的小さい間は、本実施例線材の臨界電流密度
（Ｊｃ）より比較例線材の臨界電流密度（Ｊｃ）が高く
なっているが、印加磁場が増加するに伴って、本実施例
線材の臨界電流密度（Ｊｃ）が比較例線材の臨界電流密
度（Ｊｃ）よりも高くなっている。

【００４６】また、図２に示されるように、印加磁場に
対する臨界電流密度（Ｊｃ）の劣化の度合は、比較例線
材に比べて本実施例線材の方が明らかに小さいものであ
る。即ち、温度７７Ｋの場合、本実施例線材は、印加磁
場がゼロのときに臨界電流密度（Ｊｃ）が１５０Ａ／ｍ
ｍ² 、１Ｔ（テスラー）の磁場を金属シーステープ線材
のテープ面に垂直に印加したときに臨界電流密度（Ｊ
ｃ）が３００Ａ／ｍｍ²であるのに対し、比較例線材
は、印加磁場がゼロのときに臨界電流密度（Ｊｃ）が３
００Ａ／ｍｍ² 、１Ｔ（テスラー）の磁場を金属シース
テープ線材のテープ面に垂直に印加したときに臨界電流
密度（Ｊｃ）が１５Ａ／ｍｍ² である。また、温度２０
Ｋの場合、本実施例線材は、印加磁場がゼロのときに臨
界電流密度（Ｊｃ）が１４００Ａ／ｍｍ² 、１０Ｔ（テ
スラー）の磁場を金属シーステープ線材のテープ面に垂
直に印加したときに臨界電流密度（Ｊｃ）が５００Ａ／
ｍｍ²であるのに対し、比較例線材は、印加磁場がゼロ
のときに臨界電流密度（Ｊｃ）が１８００Ａ／ｍｍ² 、
１０Ｔ（テスラー）の磁場を金属シーステープ線材のテ
ープ面に垂直に印加したときに臨界電流密度（Ｊｃ）が
３００Ａ／ｍｍ² である。さらに、温度４．２Ｋの場
合、本実施例線材は、印加磁場がゼロのときに臨界電流
密度（Ｊｃ）が３５００Ａ／ｍｍ² 、２０Ｔ（テスラ
ー）の磁場を金属シーステープ線材のテープ面に垂直に
印加したときに臨界電流密度（Ｊｃ）が１８００Ａ／ｍ
ｍ² であるのに対し、比較例線材は、印加磁場がゼロの
ときに臨界電流密度（Ｊｃ）が４９００Ａ／ｍｍ² 、２
０Ｔ（テスラー）の磁場を金属シーステープ線材のテー
プ面に垂直に印加したときに臨界電流密度（Ｊｃ）が１
１００Ａ／ｍｍ² である。

【００４７】このように、本実施例の製造方法によって
製造した酸化物超電導線材（本実施例線材）は、比較の
ために製造した酸化物超電導線材（比較例線材）に比べ
て、印加磁場中において優れた超電導特性を有している
ものである。

【００４８】次に、本実施例の製造方法によって酸化物
超電導線材を製造する場合に、（Ｂｉ_1-XＰｂ_X）_aＳ
ｒ_bＣａ_cＣｕ_dＯ_y（ただし、０．０５≦Ｘ≦０．４
５、１．６≦ａ≦２．４、１．６≦ｂ≦２．４、０．８
≦ｃ≦１．２、１．６≦ｄ≦２．４、７．０≦ｙ≦９．
０）からなる組成の酸化物超電導体の組成範囲、即ち、
数値ｘ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｙを０．１刻みに変えた組み
合わせにより得られた酸化物超電導体を用いて各別に酸
化物超電導線材を製造した。このとき、製造された各別
の酸化物超電導線材のそれぞれについて、温度７７Ｋ、
２０Ｋ、４．２Ｋのそれぞれで、印加磁場と臨界電流密
度（Ｊｃ）との関係を測定したところ、温度７７Ｋの場
合、１Ｔ（テスラー）の磁場を金属シーステープ線材の
テープ面に垂直に印加したときの臨界電流密度（Ｊｃ）
は、磁場を印加しない場合の臨界電流密度（Ｊｃ）の１
／７以上の値を示すものであり、また、温度２０Ｋの場
合、１０Ｔ（テスラー）の磁場を金属シーステープ線材
のテープ面に垂直に印加したときの臨界電流密度（Ｊ
ｃ）は、磁場を印加しない場合の臨界電流密度（Ｊｃ）
の１／５以上の値を示すものであり、さらに、４．２Ｋ
の場合、２０Ｔ（テスラー）の磁場を金属シーステープ
線材のテープ面に垂直に印加したときの臨界電流密度
（Ｊｃ）は、磁場を印加しない場合の臨界電流密度（Ｊ
ｃ）の１／３以上の値を示すものであった。

【００４９】これに対し、（Ｂｉ_1-XＰｂ_X）_aＳｒ_b
Ｃａ_cＣｕ_dＯ_y（ただし、０．０５≦Ｘ≦０．４５、
１．６≦ａ≦２．４、１．６≦ｂ≦２．４、０．８≦ｃ
≦１．２、１．６≦ｄ≦２．４、７．０≦ｙ≦９．０）
からなる組成の酸化物超電導体の組成範囲において、そ
の数値ｘ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｙの中の少なくとも１つま
たはそれ以上を組成範囲外の値に選ぶことによって得ら
れた酸化物超電導体を用いて各別に酸化物超電導線材を
製造した。このときも前の場合と同様に、製造された各
別の酸化物超電導線材のそれぞれについて、温度７７
Ｋ、２０Ｋ、４．２Ｋのそれぞれで、印加磁場と臨界電
流密度（Ｊｃ）との関係を測定したところ、７７Ｋの場
合、１Ｔ（テスラー）の磁場を金属シーステープ線材の
テープ面に垂直に印加したときの臨界電流密度（Ｊｃ）
は、磁場を印加しない場合の臨界電流密度（Ｊｃ）の１
／７を超える値を示すものでなく、また、２０Ｋの場
合、１０Ｔ（テスラー）の磁場を金属シーステープ線材
のテープ面に垂直に印加したときの臨界電流密度（Ｊ
ｃ）は、磁場を印加しない場合の臨界電流密度（Ｊｃ）
の１／５を超える値を示すものでなく、さらに、４．２
Ｋの場合、２０Ｔ（テスラー）の磁場を金属シーステー
プ線材のテープ面に垂直に印加したときの臨界電流密度
（Ｊｃ）は、磁場を印加しない場合の臨界電流密度（Ｊ
ｃ）の１／３を超える値を示すものでなかった。

【００５０】このように、本発明による酸化物超電導線
材は、（Ｂｉ_1-XＰｂ_X）_aＳｒ_bＣａ_cＣｕ_dＯ
_y（ただし、０．０５≦Ｘ≦０．４５、１．６≦ａ≦
２．４、１．６≦ｂ≦２．４、０．８≦ｃ≦１．２、
１．６≦ｄ≦２．４、７．０≦ｙ≦９．０）からなる組
成の酸化物超電導体を用いることにより、印加磁場中に
おいて優れた超電導特性を示す酸化物超電導線材を得る
ことができる。

【００５１】次いで、図３は、本発明の酸化物超電導線
材の製造方法における第１熱処理工程の酸素分圧と酸化
物超電導線材の臨界電流密度と関係を示す特性図であ
る。

【００５２】図３において、縦軸はＡ／ｍｍ² で表す臨
界電流密度であり、横軸はａｔｍで表す酸素分圧であ
る。

【００５３】ここでは、純度が９９％以上の酸化ストロ
ンチウム（ＳｒＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）及び酸
化銅（ＣｕＯ）の各酸化物を出発原料とし、例えば、ビ
スマス（Ｂｉ）、鉛（Ｐｂ）、ストロンチウム（Ｓ
ｒ）、カルシウム（Ｃａ）、銅（Ｃｕ）の原子モル比が
それぞれ１．６：０．４：２．０：１．０：２．０の組
成となるように秤量し、それらの混合体を作成する。こ
の混合体を作成した後、前記実施例の製造方法と同様の
製造プロセスを経て酸化物超導電線材３を製造する際の
第１熱処理工程において、温度を酸化物超導電体の分解
温度よりもやや高い温度下で、酸素分圧を０乃至３ａｔ
ｍの範囲内の種々の値に選び、選んだそれぞれの酸素分
圧で第１熱処理工程を行い、各別に酸化物超導電体を製
造した。このとき得られたそれぞれの酸化物超導電線材
について、温度４．２Ｋにし、印加磁場をゼロにして、
臨界電流密度（Ｊｃ）を測定したのが図３に示される特
性図である。

【００５４】図３の特性図から判るように、第１熱処理
工程時の酸素分圧が０乃至１．０ａｔｍの範囲内におい
ては、酸素分圧が高い程、得られた酸化物超導電線材の
印加磁場ゼロ時の臨界電流密度（Ｊｃ）は高くなる傾向
を示すが、酸素分圧が０．５ａｔｍを超えると、得られ
た酸化物超導電線材の印加磁場ゼロ時の臨界電流密度
（Ｊｃ）はそれほど大きくならず、実際の臨界電流密度
（Ｊｃ）の最大値は、酸素分圧が１ａｔｍの場合に得ら
れた１２００Ａ／ｍｍ² である。

【００５５】これらのことから、本発明の酸化物超導電
線材の製造方法において、第１熱処理時における酸素分
圧を０．５ａｔｍ以上に選ぶことが効果的であって、臨
界電流密度（Ｊｃ）の高い酸化物超導電線材が得られる
ようになる。

【００５６】続く、図４は、本発明の酸化物超電導線材
の製造方法における第２熱処理工程の酸素分圧と酸化物
超電導線材の臨界電流密度と関係を示す特性図である。

【００５７】図４において、縦軸はＡ／ｍｍ² で表す臨
界電流密度であり、横軸はａｔｍで表す酸素分圧であ
る。

【００５８】ここでも、純度が９９％以上の酸化ストロ
ンチウム（ＳｒＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）及び酸
化銅（ＣｕＯ）の各酸化物を出発原料とし、例えば、ビ
スマス（Ｂｉ）、鉛（Ｐｂ）、ストロンチウム（Ｓ
ｒ）、カルシウム（Ｃａ）、銅（Ｃｕ）の原子モル比が
それぞれ１．６：０．４：２．０：１．０：２．０の組
成となるように秤量し、それらの混合体を作成する。こ
の混合体を作成した後、前記実施例の製造方法と同様の
製造プロセスを経て酸化物超導電線材３を製造する際の
第２熱処理工程において、温度を酸化物超導電体の分解
温度よりもやや低い温度下で、酸素分圧を０乃至３ａｔ
ｍの範囲内の種々の値に選び、選んだそれぞれの酸素分
圧で、２０時間にわたって第２熱処理工程を行い、各別
に酸化物超導電体を製造した。このとき得られたそれぞ
れの酸化物超導電線材について、温度４．２Ｋにし、印
加磁場がゼロの状態で、臨界電流密度（Ｊｃ）を測定し
たのが図４に示される特性図である。

【００５９】図４の特性図から判るように、第２熱処理
工程時の酸素分圧が０乃至０．５ａｔｍの範囲内におい
ては、得られた酸化物超導電線材の印加磁場ゼロ時の臨
界電流密度（Ｊｃ）はほぼ飽和した状態を示すが、酸素
分圧が０．５ａｔｍを超えると、得られた酸化物超導電
線材の印加磁場ゼロ時の臨界電流密度（Ｊｃ）は酸素分
圧の大きさに従って順次減少し、実際の臨界電流密度
（Ｊｃ）の最大値は、酸素分圧が０．２ａｔｍの場合に
得られた３５００Ａ／ｍｍ² である。

【００６０】これらのことから、本発明の酸化物超導電
線材の製造方法において、第２熱処理時における酸素分
圧を０．５ａｔｍ以下に選ぶことが効果的であって、臨
界電流密度（Ｊｃ）の高い酸化物超導電線材が得られる
ようになる。

【００６１】続いて、（Ｂｉ_1-XＰｂ_X）_aＳｒ_bＣａ
_cＣｕ_dＯ_y（ここで、０．０５≦ｘ≦０．４５、１．
６≦ａ≦２．４、１．６≦ｂ≦２．４、０．８≦ｃ≦
１．２、１．６≦ｄ≦２．４、７．０≦ｙ≦９．０）か
らなる組成の酸化物超電導体を用い、前記実施例の製造
方法と同様の製造プロセスを経て酸化物超導電線材を製
造する際に、第１熱処理工程として、純酸素（酸素分圧
が１ａｔｍ）中において、コア部を構成する前記酸化物
超導電材の分解温度より僅かに高い温度である８６０乃
至８６５℃の温度にし、１０乃至３０分の範囲内の時間
にわたる熱処理を行い、前記酸化物超導電材を部分溶融
させた後、温度８１５℃に至るまで、０．０５乃至０．
５℃／ｍｉｎの速度で降温させ、次に、室温に至るまで
１５℃／ｍｉｎの速度で降温冷却した。その後、一方の
酸化物超導電線材は、これ以上の熱処理（第２熱処理）
を行わず、もう一方の酸化物超導電線材は、第２熱処理
工程として、２０％（酸素分圧が０．２ａｔｍ）の酸素
濃度雰囲気中で、温度８００℃で、２０時間のアニール
処理を施し、その後、温度８００℃から室温に至るま
で、の冷却は、１０乃至１５℃／ｍｉｎの速度で降温冷
却させた。

【００６２】このとき得られた酸化物超導電線材につい
て、温度４．２Ｋで、印加磁場ゼロの状態で臨界電流密
度（Ｊｃ）を測定したところ、第１熱処理と第２熱処理
を行った酸化物超導電線材の臨界電流密度（Ｊｃ）は、
第１熱処理だけを行った酸化物超導電線材の臨界電流密
度（Ｊｃ）に比べて高い値になり、第１熱処理と第２熱
処理を行った酸化物超導電線材は、第１熱処理だけを行
った酸化物超導電線材よりも少なくとも臨界電流密度
（Ｊｃ）を２倍以上にすることができる。具体的には、
第１熱処理だけを行った酸化物超導電線材は、臨界電流
密度（Ｊｃ）が５５０乃至１２００Ａ／ｍｍ² の範囲内
であるのに対し、第１熱処理と第２熱処理を行った酸化
物超導電線材は、臨界電流密度（Ｊｃ）が２５００乃至
３５００Ａ／ｍｍ² の範囲内にまで増大している。この
場合、臨界電流密度（Ｊｃ）が増大した理由は、低い酸
素分圧中で第２熱処理を行ったことにより、酸化物超導
電材の結晶内で酸素欠損が進んだためであると考えられ
る。

【００６３】これに対して、本発明の酸化物超導電線材
の製造方法の製造プロセスと同じ製造プロセスで酸化物
超導電線材を製造する場合に、第２熱処理時の温度を第
１熱処理時の温度とほぼ同じ温度、即ち、酸化物超導電
材の分解温度よりやや高い温度で行って酸化物超導電線
材を製造したもの（前者）、または、第１熱処理時の温
度を第２熱処理の温度とほぼ同じ温度、即ち、酸化物超
導電材が分解する温度よりやや低い温度を行って酸化物
超導電線材を製造したもの（後者）について、温度４．
２Ｋで、印加磁場ゼロの状態で臨界電流密度（Ｊｃ）を
測定したところ、前者及び後者のそれぞれの臨界電流密
度（Ｊｃ）は、２００Ａ／ｍｍ² 程度の低い臨界電流密
度（Ｊｃ）が得られたに過ぎなかった。

【００６４】これらのことから、本発明の酸化物超導電
線材の製造方法においては、第１熱処理時の温度は酸化
物超導電材の分解温度よりもやや高い温度に選び、一
方、第２熱処理時の温度は酸化物超導電材の分解温度よ
りもやや低い温度に選ぶ必要がある。

【００６５】次に、（Ｂｉ_1-XＰｂ_X）_aＳｒ_bＣａ_c
Ｃｕ_dＯ_y（ここで、０．０５≦ｘ≦０．４５、１．６
≦ａ≦２．４、１．６≦ｂ≦２．４、０．８≦ｃ≦１．
２、１．６≦ｄ≦２．４、７．０≦ｙ≦９．０）からな
る組成の酸化物超電導体を用い、前記実施例の製造方法
と同様の製造プロセスを経て酸化物超導電線材を製造す
る際に、第１熱処理工程として、純酸素（酸素分圧が１
ａｔｍ）中において、コア部を構成する酸化物超導電材
の分解温度よりもやや高い温度である８６０乃至８６５
℃の温度で、１０乃至３０分の時間にわたり熱処理を行
い、酸化物超導電材を部分溶融させ、次いで、温度８０
０℃に至るまで、０．０５乃至０．５℃／ｍｉｎの速度
で降温させ、その後、温度８００℃から室温に至るま
で、２乃至８℃／ｍｉｎと前記実施例の製造方法よりも
１．２５乃至５倍程度遅い速度で降温冷却した。次に、
第２熱処理工程として、０．０５ａｔｍ以下の酸素分圧
下において、温度８００℃で、１０乃至２０時間にわた
るアニール処理を施し、次いで、温度８００℃から室温
に至るまで、１０乃至２０℃／ｍｉｎの速度で降温冷却
し、酸化物超電導線材を製造した。このとき得られた酸
化物超電導線材について、温度４．２Ｋで、印加磁場ゼ
ロの状態で臨界電流密度（Ｊｃ）を測定したところ、臨
界電流密度（Ｊｃ）は２０００Ａ／ｍｍ² で、前記実施
例の製造方法で得られた酸化物超電導線材の臨界電流密
度（Ｊｃ）の約１／２程度に低下していた。この場合、
臨界電流密度（Ｊｃ）が低下した原因は、第１熱処理時
の温度８００℃から室温に至るまでの降温速度によるも
のと考えて、走査型顕微鏡で酸化物超電導線材の横断面
の組織観察を行ったところ、前記降温速度を遅くしたこ
とにより、非超電導相が最大３０μｍまで粗大化してい
た。即ち、この非超電導相の結晶層が成長し、電流パス
を遮断しているものと考察される。

【００６６】一方、前記の場合とは逆に、第１熱処理時
における温度８００℃から室温に至るまでの降温速度を
１０℃／ｍｉｎより速くし、第２熱処理時における温度
８００℃からの降温速度を１０℃／ｍｉｎより遅くした
場合においても、得られた酸化物超電導線材の非超電導
相が粗大化しており、４．２Ｋの温度で、印加磁場ゼロ
の状態における臨界電流密度（Ｊｃ）は、１８００Ａ／
ｍｍ² で、前記実施例の製造方法で得られた酸化物超電
導線材の臨界電流密度（Ｊｃ）の約１／２程度に低下し
ていた。

【００６７】これらのことから、本実施例の製造方法に
おいて、第１熱処理工程の後及び記２熱処理工程の後
で、それぞれ、酸化物超電導体を温度８００℃から室温
に至るまで１０℃乃至２０℃／ｍｉｎの速度で降温冷却
させることが好ましい。

【００６８】次いで、（Ｂｉ_1-XＰｂ_X）_aＳｒ_bＣａ
_cＣｕ_dＯ_y（ここで、０．０５≦ｘ≦０．４５、１．
６≦ａ≦２．４、１．６≦ｂ≦２．４、０．８≦ｃ≦
１．２、１．６≦ｄ≦２．４、７．０≦ｙ≦９．０）か
らなる組成の酸化物超電導体を用い、前記実施例の製造
方法と同様の製造プロセスを経て酸化物超導電線材を製
造する際に、純銀（Ａｇ）パイプに充填する超電導体粉
末の平均粒径を５μｍから１０μｍに変更させた以外、
前記実施例の製造方法と全く同様にして酸化物超電導線
材を製造した。そして、第１熱処理及び第１熱処理を施
した長さ３ｍの酸化物超電導線材について、４．２Ｋの
温度、印加磁場ゼロの状態で臨界電流密度（Ｊｃ）を測
定し、ここでは酸化物超電導線材の長手方向における各
部の臨界電流密度（Ｊｃ）の分布状態を調べた。同時
に、純銀（Ａｇ）パイプに充填する超電導体粉末の平均
粒径を５μｍにした前記実施例の製造方法によって製造
した長さ３ｍの酸化物超電導線材についても、同様の臨
界電流密度（Ｊｃ）測定及び各部の臨界電流密度（Ｊ
ｃ）の分布状態の調査を行った。その結果、超電導体粉
末の平均粒径を１０μｍにした酸化物超電導線材は、各
部の臨界電流密度（Ｊｃ）が非常に不均質であって、最
も高い部分の臨界電流密度（Ｊｃ）は３４００Ａ／ｍｍ
² であったが、最も低い部分の臨界電流密度（Ｊｃ）は
その１／７以下の４５０Ａ／ｍｍ² に低下している。こ
れに対して、超電導体粉末の平均粒径を５μｍにした酸
化物超電導線材は、各部の臨界電流密度（Ｊｃ）が均質
であって、２９００乃至３５００Ａ／ｍｍ² の範囲内に
収まり、しかも、高い値の臨界電流密度（Ｊｃ）が得ら
れるものである。

【００６９】この臨界電流密度（Ｊｃ）のバラツキの原
因を調査するため、走査型電子顕微鏡で酸化物超電導線
材の横断面の組織を観察した。その結果、超電導体粉末
の平均粒径を１０μｍにした酸化物超電導線材には、超
電導体粉末の平均粒径を５μｍ以下にした酸化物超電導
線材で全く認められなかった２０μｍ以上に粗大化した
非超電導相が析出していることが判った。酸化物超電導
線材における臨界電流密度（Ｊｃ）が低い部分は、この
粗大化した非超電導相が析出しており、その非超電導相
が電流パスを遮断しているものと考察される。

【００７０】これらのことから、本実施例の製造方法に
おいて、超電導体粉末の平均粒径は５μｍ以下であるこ
とが好ましい。

【００７１】続いて、（Ｂｉ_1-XＰｂ_X）_aＳｒ_bＣａ
_cＣｕ_dＯ_y（ここで、０．０５≦ｘ≦０．４５、１．
６≦ａ≦２．４、１．６≦ｂ≦２．４、０．８≦ｃ≦
１．２、１．６≦ｄ≦２．４、７．０≦ｙ≦９．０）か
らなる組成の酸化物超電導体を用い、前記実施例の製造
方法と同様の製造プロセスを経て酸化物超導電線材を製
造する際に、酸化物超導電粉末を充填する純銀（Ａｇ）
パイプを用いる代わりに、それぞれ、銀−０．５重量％
金合金パイプ、金パイプ、金−５重量％のパラジウム合
金パイプを用いて各別に酸化物超導電線材を製造した。
このとき得られた酸化物超導電線材について、４．２Ｋ
の温度で、印加磁場ゼロの状態で臨界電流密度（Ｊｃ）
を測定したところ、銀−０．５重量％金合金パイプを使
用した酸化物超導電線材は臨界電流密度（Ｊｃ）として
３０００乃至３３００Ａ／ｍｍ² が得られるものの、金
パイプ及び金−５重量％のパラジウム合金パイプを使用
した酸化物超導電線材は臨界電流密度（Ｊｃ）として４
００乃至７００Ａ／ｍｍ² 程度の低い値の臨界電流密度
（Ｊｃ）が得られただけであった。

【００７２】これらのことから、本実施例の製造方法に
おいて、酸化物超導電粉末を充填するパイプの材料は、
純銀（Ａｇ）パイプまたは銀−０．５重量％金合金パイ
プであることが好ましい。

【００７３】引き続いて、本実施例の酸化物超導電線材
の製造方法において、圧延加工後の金属シーステープ線
材１の銀比が、それぞれ、２．５、３．０、４．５、
５．０になる４種類の酸化物超導電線材を本実施例の製
造方法に従って製造した。この場合、４種類の酸化物超
導電線材は、酸化物超導電粉末の充填密度に対する調整
銀比を変化させることによって得ている。

【００７４】ここで、図５は、金属シーステープ線材の
銀比と、酸化物超導電線材をコイル状に形成した際のコ
イルの発生磁場との関係を示す特性図である。

【００７５】この場合のコイルは、酸化物超導電線材を
巻回して内径が１５ｍｍ、外径が４５ｍｍ、高さが１０
ｍｍのダブルパンケーキ型コイルをそれぞれ３個づつ作
製したもので、左側の数値は金属シーステープ線材の銀
比であり、右側の数値は４．２Ｋの温度で、１５Ｔ（テ
スラー）の印加磁場の中においてそれぞれのコイルに通
電して得られた磁場の大きさをＴ（テスラー）で表した
ものである。

【００７６】図５に示されるように、金属シーステープ
線材の銀比が３．０及び４．５である酸化物超導電線材
を用いて作成したコイルは、金属シーステープ線材の銀
比が２．５及び５．０である酸化物超導電線材を用いて
作成したコイルよりも高い磁場を発生させることができ
る。そして、金属シーステープ線材の銀比が２．５であ
る酸化物超導電線材を用いて作成したコイルの破壊検査
を行ったところ、酸化物超導電線材の欠陥部から酸化物
超導電材のコアが大量に溶出していることが確認され
た。これは、金属シーステープ線材の銀比が小さいため
に生じたものと思われる。同様に、金属シーステープ線
材の銀比が５．０である酸化物超導電線材を用いて作成
したコイルの破壊検査を行ったところ、酸化物超導電材
のコアの溶出等は認められなかった。このことから、金
属シーステープ線材の銀比が５．０であるの酸化物超導
電線材を用いて作成したコイルは、単に、酸化物超電導
体の割合の減少に伴い発生磁場が低下したことによるも
のと考えられる。

【００７７】これらのことから、本実施例の製造方法に
おいて、金属シーステープ線材の銀比を３．０乃至４．
５の範囲内の値に選ぶことが好ましい。

【００７８】以上のように、本実施例の酸化物超導電線
材の製造方法によって得られた酸化物超導電線材は、高
い臨界電流密度（Ｊｃ）を有する酸化物超導電線材を得
ることができ、しかも、この酸化物超導電線材は、冷媒
としての液体窒素（Ｎ₂）や冷凍機を用いることが可能
でなるため、酸化物超導電線材を用いた装置の運転コス
トが低減し、クエンチの発生を防止のための措置が簡略
化され、そのためのコストを大幅に低減することが可能
になり、同時に、酸化物超導電線材の超電導特性の信頼
性が高められる。

【００７９】

【発明の効果】本発明の酸化物超電導線材の製造方法に
よれば、ビスマス（Ｂｉ）系酸化物超電導材料であるＢ
ｉ₂Ｓｒ₂Ｃａ₁Ｃｕ₂Ｏ_y系超電導体の磁場特性を向
上させるため、ビスマス（Ｂｉ）サイトに鉛（Ｐｂ）を
置換させた組成のもの、即ち、（Ｂｉ_1-XＰｂ_X）_aＳ
ｒ_bＣａ_cＣｕ_dＯ_y超電導体を用い、（Ｂｉ_1-XＰｂ
_X）_aＳｒ_bＣａ_cＣｕ_dＯ_y超電導体の分解温度以上
の温度で熱処理する第１熱処理工程、それに続いて、
（Ｂｉ_1-XＰｂ_X）_aＳｒ_bＣａ_cＣｕ_dＯ_y超電導体
の分解温度以下の温度で熱処理する第２熱処理工程を経
ることにより、得られた酸化物超電導線材の性能を、従
来のこの種の酸化物超電導線材の性能に比べて、大幅に
向上させることができるという効果がある。

【００８０】また、本発明の酸化物超電導線材の製造方
法によれば、この酸化物超電導線材において鉛（Ｐｂ）
がピンニングセンターとして働くことにより、７７Ｋ以
下の温度領域において、従来のこの種の酸化物超電導線
材に比べ、磁場に対する臨界電流密度（Ｊｃ）の劣化率
が小さくなり、高い磁場中において、高い臨界電流密度
（Ｊｃ）が得られる酸化物超電導線材を製造することが
できるという効果がある。

【００８１】本発明の酸化物超電導線材によれば、酸化
物超電導線材を前記製造方法によって製造したことによ
り、従来のこの種の酸化物超電導線材に比べて、磁場に
対する臨界電流密度（Ｊｃ）の劣化率を小さくし、高い
磁場中において、高い臨界電流密度（Ｊｃ）が得られる
酸化物超電導線材を提供することができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる酸化物超電導線材の一実施例の
構成を示す斜視図である。

【図２】本実施例の製造方法によって製造された酸化物
超電導線材における印加磁場と臨界電流密度との関係を
示す特性図である。

【図３】本発明の酸化物超電導線材の製造方法における
第１熱処理工程の酸素分圧と酸化物超電導線材の臨界電
流密度と関係を示す特性図である。

【図４】本発明の酸化物超電導線材の製造方法における
第２熱処理工程の酸素分圧と酸化物超電導線材の臨界電
流密度と関係を示す特性図である。

【図５】金属シーステープ線材の銀比と酸化物超導電線
材をコイル状に形成した際のコイルの発生磁場との関係
を示す特性図である。

【符号の説明】

１金属シーステープ線材２銀（Ａｇ）製被覆３酸化物超導電線材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ｂｉ_1-XＰｂ_X）_aＳｒ_bＣａ_cＣｕ
_dＯ_y（ただし、０．０５≦Ｘ≦０．４５、１．６≦ａ
≦２．４、１．６≦ｂ≦２．４、０．８≦ｃ≦１．２、
１．６≦ｄ≦２．４、７．０≦ｙ≦９．０）からなる組
成の酸化物超電導体を金属パイプに充填し、前記金属パ
イプを伸線及び圧延加工を施して金属シーステープ線材
を形成する線材形成工程と、前記金属シーステープ線材
を前記酸化物超電導体の分解温度以上の温度で熱処理す
る第１熱処理工程と、前記第１熱処理工程を行った金属
シーステープ線材を前記酸化物超電導体の分解温度以下
の温度で熱処理する第２熱処理工程とを経て、酸化物超
電導線材を製造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２】前記第１熱処理工程は０．５ａｔｍ以上
の酸素分圧下において行われ、前記第２熱処理工程は
０．５ａｔｍ以下の酸素分圧下において行われることを
特徴とする請求項１に記載の酸化物超電導線材の製造方
法。
【請求項３】前記第１熱処理工程の後及び前記第２熱
処理工程の後に、それぞれ、前記酸化物超電導体を８０
０℃から室温に至るまで１０℃乃至２０℃／ｍｉｎの冷
却速度で降温させる工程を有することを特徴とする請求
項１に記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項４】前記酸化物超電導導体を前記金属パイプ
に充填する前に、前記酸化物超電導導体の平均粒径が５
μｍ以下になるまで粉砕する工程を有することを特徴と
する請求項１に記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項５】前記金属パイプは、純銀あるいは銀を主
成分とする銀合金からなる組成のものであることを特徴
とする請求項１に記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項６】前記金属シーステープ線材における断面
部分の銀の含有比率は、３．０乃至４．５の範囲内にあ
ることを特徴とする請求項１に記載の酸化物超電導線材
の製造方法。
【請求項７】前記第２熱処理工程後の金属シーステー
プ線材の臨界電流は、前記第１熱処理工程後の金属シー
ステープ線材の臨界電流に比べて少なくとも２倍以上に
なっていることを特徴とする請求項１に記載の酸化物超
電導線材の製造方法。
【請求項８】線材形成工程、第１熱処理工程及び第２
熱処理工程をそれぞれ経て製造された酸化物超電導線材
であって、４．２Ｋ以下の温度において、金属シーステ
ープ線材のテープ面に垂直に２０Ｔ（テスラー）以上の
磁場を印加したときの臨界電流密度が磁場を印加しない
ときの１／３以上あり、２０Ｋ以下の温度において、前
記テープ面に垂直に１０Ｔ（テスラー）以上の磁場を印
加したときの臨界電流密度が磁場を印加しないときの１
／５以上あり、７７Ｋ以下の温度において、前記テープ
面に垂直に１Ｔ（テスラー）以上の磁場を印加したとき
の臨界電流密度が磁場を印加しないときの１／７以上あ
る特性を有するものであることを特徴とする酸化物超電
導線材。