JPH1167523A - 酸化物超電導線材の接続方法、酸化物超電導コイル装置およびそれを用いた超電導装置 - Google Patents
酸化物超電導線材の接続方法、酸化物超電導コイル装置およびそれを用いた超電導装置Info
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- JPH1167523A JPH1167523A JP9224538A JP22453897A JPH1167523A JP H1167523 A JPH1167523 A JP H1167523A JP 9224538 A JP9224538 A JP 9224538A JP 22453897 A JP22453897 A JP 22453897A JP H1167523 A JPH1167523 A JP H1167523A
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- oxide
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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】
【課題】酸化物超電導線材どうしを臨界電流値を低下さ
せることなく、十分な低抵抗接続を固相反応によって形
成する方法の提供を目的とする。 【解決手段】銀または銀合金で被覆された酸化物超電導
線どうしを接合する方法において、接合する２本の線材
の端部を処理して超電導体を露出させる第１の工程と、
それらの面どうしを重ねあわせ、加圧と加熱をほぼ同時
に行い保持することにより接続部を一体化させる第２の
工程と、酸化物超電導体の結晶化温度で熱処理する第３
の工程とからなることを特徴とする。
せることなく、十分な低抵抗接続を固相反応によって形
成する方法の提供を目的とする。 【解決手段】銀または銀合金で被覆された酸化物超電導
線どうしを接合する方法において、接合する２本の線材
の端部を処理して超電導体を露出させる第１の工程と、
それらの面どうしを重ねあわせ、加圧と加熱をほぼ同時
に行い保持することにより接続部を一体化させる第２の
工程と、酸化物超電導体の結晶化温度で熱処理する第３
の工程とからなることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は酸化物超電導線材ど
うしの良好な超電導接続を形成する酸化物超電導線材の
接続方法、酸化物超電導コイル装置およびそれを用いた
超電導装置に関するものである。
うしの良好な超電導接続を形成する酸化物超電導線材の
接続方法、酸化物超電導コイル装置およびそれを用いた
超電導装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】酸化物超電導体は、NbTi、Nb 3Snなどの
金属系超電導体に比べて臨界温度（Tc）と上部臨界磁場
（Hc2 ）が高いため、マグネットやケーブルなどへの実
用化が期待されている。実用化のためにはセラミックス
である酸化物超電導体を線材に加工する技術が必要とさ
れる。
金属系超電導体に比べて臨界温度（Tc）と上部臨界磁場
（Hc2 ）が高いため、マグネットやケーブルなどへの実
用化が期待されている。実用化のためにはセラミックス
である酸化物超電導体を線材に加工する技術が必要とさ
れる。
【０００３】1986年のLa-Ba-Sr-Cu 系の酸化物超電導体
の発見以来、Y 系、Bi系、Tl系、Hg系など次々とTcの高
い酸化物超電導体が発見されてきた。中でもBi系超電導
体はTl系、Hg系に比べて毒性も低く、しかも線材への加
工が比較的容易であるため、線材化の研究が最も進んで
いる。
の発見以来、Y 系、Bi系、Tl系、Hg系など次々とTcの高
い酸化物超電導体が発見されてきた。中でもBi系超電導
体はTl系、Hg系に比べて毒性も低く、しかも線材への加
工が比較的容易であるため、線材化の研究が最も進んで
いる。
【０００４】Bi系超電導体には主にBi:Sr:Ca:Cu の組成
比が2 ：2 ：1 ：2 で、Tcが80K である低温相（2212
相）と、Bi:Sr:Ca:Cu の組成比が2 ：2 ：2 ：3 でTcが
110Kである高温相（2223相）がある。20K 以下の低温で
の臨界電流密度（Jc）は2212相の方が優れているが、20
K よりも高温領域では2223相の特性が上回る。
比が2 ：2 ：1 ：2 で、Tcが80K である低温相（2212
相）と、Bi:Sr:Ca:Cu の組成比が2 ：2 ：2 ：3 でTcが
110Kである高温相（2223相）がある。20K 以下の低温で
の臨界電流密度（Jc）は2212相の方が優れているが、20
K よりも高温領域では2223相の特性が上回る。
【０００５】これらは、一般にパウダーインチューブ法
と呼ばれる方法で線材に加工される。この方法では酸化
物超電導体原料粉末を銀または銀合金などのパイプに充
填したものをスウエージングおよび線引き加工し、さら
に圧延と熱処理を施しテープ状の線材を作製する。高い
Jcを得るためには酸化物超電導体の結晶をテープ面に平
行に配向させることが重要である。
と呼ばれる方法で線材に加工される。この方法では酸化
物超電導体原料粉末を銀または銀合金などのパイプに充
填したものをスウエージングおよび線引き加工し、さら
に圧延と熱処理を施しテープ状の線材を作製する。高い
Jcを得るためには酸化物超電導体の結晶をテープ面に平
行に配向させることが重要である。
【０００６】2212相は、テープ状に圧延加工した線材を
熱処理時に部分溶融させてから徐冷させることにより、
2212相の結晶を配向させる。2212の特性は、熱処理時の
酸素分圧に強く依存するので、酸素分圧の正確な制御を
余儀なくされる。したがって、大型の炉を用いる長尺線
の作製に難点がある。
熱処理時に部分溶融させてから徐冷させることにより、
2212相の結晶を配向させる。2212の特性は、熱処理時の
酸素分圧に強く依存するので、酸素分圧の正確な制御を
余儀なくされる。したがって、大型の炉を用いる長尺線
の作製に難点がある。
【０００７】これに対し2223相は、冷間圧延と熱処理を
繰り返すことにより、結晶を配向させる。熱処理は大気
中でも可能であり、長尺線の製造に適している。最近22
23相で長さ1km 、 20000A/cm2 程度のJcを有する線材が
作製されるようになってきた。
繰り返すことにより、結晶を配向させる。熱処理は大気
中でも可能であり、長尺線の製造に適している。最近22
23相で長さ1km 、 20000A/cm2 程度のJcを有する線材が
作製されるようになってきた。
【０００８】酸化物超電導線材の実用化が近づくにつれ
て、これをコイル状に巻いて酸化物超電導マグネットを
作製する研究も活発になってきた。酸化物超電導マグネ
ットを発生磁場の減衰なしに、つまり永久電流モードで
運転するためには、酸化物超電導線材どうしをJcの低下
なしに、低抵抗で接続する技術が不可欠である。MRI や
NMR のような高感度な装置に応用する場合は10-11Ω程
度の低い接続抵抗が要求されている。
て、これをコイル状に巻いて酸化物超電導マグネットを
作製する研究も活発になってきた。酸化物超電導マグネ
ットを発生磁場の減衰なしに、つまり永久電流モードで
運転するためには、酸化物超電導線材どうしをJcの低下
なしに、低抵抗で接続する技術が不可欠である。MRI や
NMR のような高感度な装置に応用する場合は10-11Ω程
度の低い接続抵抗が要求されている。
【０００９】これまで酸化物超電導線材の接続法とし
て、( １) はんだ接続、( ２) 溶融法（例えば特開平7-
254473号公報参照）、( ３) プレス−熱処理法（例えば
特開平5-234626号公報参照）などの方法が用いられてき
た。
て、( １) はんだ接続、( ２) 溶融法（例えば特開平7-
254473号公報参照）、( ３) プレス−熱処理法（例えば
特開平5-234626号公報参照）などの方法が用いられてき
た。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記の( １)
の方法では、はんだおよびシース材を介して接続するた
めに、77K で2.2 ×10-8Ω程度と低抵抗接続が実現でき
なかった。上記( ２) の方法は、接続する線材の端部片
面のシースを除去して酸化物超電導仮焼体を露出させた
ところに、Bi2212原料粉末を介在させて接続部分を形成
して部分溶融熱処理するものである。この方法は2212相
には有効であるが、2223相のように固相反応で結晶化さ
せる超電導体には適用できない。
の方法では、はんだおよびシース材を介して接続するた
めに、77K で2.2 ×10-8Ω程度と低抵抗接続が実現でき
なかった。上記( ２) の方法は、接続する線材の端部片
面のシースを除去して酸化物超電導仮焼体を露出させた
ところに、Bi2212原料粉末を介在させて接続部分を形成
して部分溶融熱処理するものである。この方法は2212相
には有効であるが、2223相のように固相反応で結晶化さ
せる超電導体には適用できない。
【００１１】また上記( ３) の方法は、線材端部片面の
シースを除去して、酸化物超電導体を露出させた面どう
しを重ね合せた後、プレスして熱処理を行うものであ
る。しかしプレスのように高い圧力をかけた場合、超電
導体に入ったクラックをその後の熱処理によって修復す
ることができず、臨界電流値が低下するという問題点が
ある。
シースを除去して、酸化物超電導体を露出させた面どう
しを重ね合せた後、プレスして熱処理を行うものであ
る。しかしプレスのように高い圧力をかけた場合、超電
導体に入ったクラックをその後の熱処理によって修復す
ることができず、臨界電流値が低下するという問題点が
ある。
【００１２】この発明は、上記事情を考慮してなされた
もので、その目的は酸化物超電導線材どうしを臨界電流
値を低下させることなく、永久電流モードを達成するの
に十分な低抵抗接続を固相反応によって形成する方法を
提供するものである。
もので、その目的は酸化物超電導線材どうしを臨界電流
値を低下させることなく、永久電流モードを達成するの
に十分な低抵抗接続を固相反応によって形成する方法を
提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得た本
発明とは、銀または銀合金で被覆された酸化物超電導線
どうしを接合する方法において、接合する２本の線材の
端部を処理して超電導体を露出させる第１の工程と、そ
れらの面どうしを重ねあわせ、加圧と加熱をほぼ同時に
行い保持することにより接続部を一体化させる第２の工
程と、酸化物超電導体の結晶化温度で熱処理する第３の
工程とからなることを特徴とする酸化物超電導線材の接
続方法である。
発明とは、銀または銀合金で被覆された酸化物超電導線
どうしを接合する方法において、接合する２本の線材の
端部を処理して超電導体を露出させる第１の工程と、そ
れらの面どうしを重ねあわせ、加圧と加熱をほぼ同時に
行い保持することにより接続部を一体化させる第２の工
程と、酸化物超電導体の結晶化温度で熱処理する第３の
工程とからなることを特徴とする酸化物超電導線材の接
続方法である。
【００１４】本発明において、銀または銀合金で被覆さ
れた酸化物超電導線は単芯線であっても多芯線であって
もかまわない。多芯線のほうが曲げ歪みを加えても臨界
電流値が低下しにくいので、一般にコイルを作製すると
きには多芯線が用いられている。
れた酸化物超電導線は単芯線であっても多芯線であって
もかまわない。多芯線のほうが曲げ歪みを加えても臨界
電流値が低下しにくいので、一般にコイルを作製すると
きには多芯線が用いられている。
【００１５】第１の工程において、接合する２本の線材
の端部を処理する方法として、銀または銀合金の被覆材
（以下シース材と称す）の片面を研磨する方法、剥離す
る方法、またはエッチングする方法がある。これらの方
法によって図１のように銀シース２から酸化物超電導フ
ィラメント１を露出させる。
の端部を処理する方法として、銀または銀合金の被覆材
（以下シース材と称す）の片面を研磨する方法、剥離す
る方法、またはエッチングする方法がある。これらの方
法によって図１のように銀シース２から酸化物超電導フ
ィラメント１を露出させる。
【００１６】研磨によりフィラメントを露出させる場合
には研磨面全体にわたって平均に、できるだけ露出する
面積を大きくする。研磨する厚みは必要最小限にする方
が接合部分での臨界電流の低下が少ない。また、研磨面
は表面粗さをほぼ0.01〜25μm 、さらに望ましくはほぼ
0.01〜１μm に仕上げて、できるだけ平滑な面にする。
には研磨面全体にわたって平均に、できるだけ露出する
面積を大きくする。研磨する厚みは必要最小限にする方
が接合部分での臨界電流の低下が少ない。また、研磨面
は表面粗さをほぼ0.01〜25μm 、さらに望ましくはほぼ
0.01〜１μm に仕上げて、できるだけ平滑な面にする。
【００１７】このことにより接合のときに接触面積が広
くなり、良好な接合が形成できる。剥離によりフィラメ
ントを露出させる場合にはテープの両端にカッターナイ
フなどでスリットを入れて、テープの先端からシース材
をはがす。
くなり、良好な接合が形成できる。剥離によりフィラメ
ントを露出させる場合にはテープの両端にカッターナイ
フなどでスリットを入れて、テープの先端からシース材
をはがす。
【００１８】エッチングによりフィラメントを露出させ
る場合には、テープ片面をテフロンシートなどでマスキ
ングした後、硝酸水溶液、あるいはアンモニア−過酸化
水素混合水溶液等でエッチングする。
る場合には、テープ片面をテフロンシートなどでマスキ
ングした後、硝酸水溶液、あるいはアンモニア−過酸化
水素混合水溶液等でエッチングする。
【００１９】第２の工程では、フィラメントが露出した
面どうしを重ね合せる。重ね合わせ部分の長さは接触面
積を十分にとるために、断面積20mm2 以上であることが
望ましい。酸化物超電導線材３の研磨面４を重ね合わせ
る方法は、図２に示すようなラップ形でも、また図３に
示すようなスイッチバック形でもよい。フィラメントが
露出した面を直接重ね合わせた場合、すべてのフィラメ
ントをもう一方の露出面のフィラメントと接触させるこ
とは難しい。
面どうしを重ね合せる。重ね合わせ部分の長さは接触面
積を十分にとるために、断面積20mm2 以上であることが
望ましい。酸化物超電導線材３の研磨面４を重ね合わせ
る方法は、図２に示すようなラップ形でも、また図３に
示すようなスイッチバック形でもよい。フィラメントが
露出した面を直接重ね合わせた場合、すべてのフィラメ
ントをもう一方の露出面のフィラメントと接触させるこ
とは難しい。
【００２０】そこで超電導接続の面積を広くするため
に、図４のように酸化物超電導線材３の研磨面４同士の
中間に例えば線材と同一組成の酸化物超電導体５を介在
させてもよい。挿入する超電導体は原料粉末、または原
料粉末を有機溶剤に溶かしてペースト状にしたもの、あ
るいは原料粉末をドクターブレード法でシート状に成形
したもの等を用いることができる。これらはいずれも10
〜50μm の厚さであることが望ましい。これよりも厚く
なると、接合後および後熱処理後もテープ面に配向した
組織が得られないからである。
に、図４のように酸化物超電導線材３の研磨面４同士の
中間に例えば線材と同一組成の酸化物超電導体５を介在
させてもよい。挿入する超電導体は原料粉末、または原
料粉末を有機溶剤に溶かしてペースト状にしたもの、あ
るいは原料粉末をドクターブレード法でシート状に成形
したもの等を用いることができる。これらはいずれも10
〜50μm の厚さであることが望ましい。これよりも厚く
なると、接合後および後熱処理後もテープ面に配向した
組織が得られないからである。
【００２１】酸化物超電導フィラメントの露出面を直接
または中間に酸化物超電導体を介在させて、図５に示す
ように凹部が形成された受け治具７上に酸化物超電導線
材３の接続部が配設されるように設定し、この凹部内に
配置された酸化物超電導線材３を押さえ治具６により重
ね合わせた面に垂直方向に加圧と加熱をほぼ同時に行
い、保持することにより接合部を一体化させる。このと
き酸化物超電導体にクラックが入らないように最小限の
圧力にする。圧力はほぼ0.1 〜20kgf/mm2 の範囲である
ことが望ましい。
または中間に酸化物超電導体を介在させて、図５に示す
ように凹部が形成された受け治具７上に酸化物超電導線
材３の接続部が配設されるように設定し、この凹部内に
配置された酸化物超電導線材３を押さえ治具６により重
ね合わせた面に垂直方向に加圧と加熱をほぼ同時に行
い、保持することにより接合部を一体化させる。このと
き酸化物超電導体にクラックが入らないように最小限の
圧力にする。圧力はほぼ0.1 〜20kgf/mm2 の範囲である
ことが望ましい。
【００２２】加圧と加熱を同時に行い保持する方法とし
ては、拡散接合、超音波接合、熱間圧延等がある。拡散
接合は、接合面の凹凸が変形する程度の圧力を加えなが
ら加熱して、接合面内に金属原子を自由拡散させて接合
する方法である。接合面の酸化を防ぐため真空中または
アルゴンなどの不活性ガス雰囲気中で加熱することが多
い。
ては、拡散接合、超音波接合、熱間圧延等がある。拡散
接合は、接合面の凹凸が変形する程度の圧力を加えなが
ら加熱して、接合面内に金属原子を自由拡散させて接合
する方法である。接合面の酸化を防ぐため真空中または
アルゴンなどの不活性ガス雰囲気中で加熱することが多
い。
【００２３】本発明において、拡散接合の条件は真空中
または不活性ガス雰囲気中、温度はほぼ300 ℃〜950
℃、圧力はほぼ0.1 〜20kgf/mm2 の範囲、時間はほぼ1
分〜10時間であることが望ましい。なおこの条件は、対
象とする酸化物超電導体の種類にはさほど影響を受けず
に、Bi系以外の超電導体についてもほとんど同様の条件
である。
または不活性ガス雰囲気中、温度はほぼ300 ℃〜950
℃、圧力はほぼ0.1 〜20kgf/mm2 の範囲、時間はほぼ1
分〜10時間であることが望ましい。なおこの条件は、対
象とする酸化物超電導体の種類にはさほど影響を受けず
に、Bi系以外の超電導体についてもほとんど同様の条件
である。
【００２４】真空中または不活性ガス中では酸化物超電
導体の融点が下がるので、酸化雰囲気中での結晶化温度
よりも低温で加熱する。真空中または不活性ガス中で、
酸化雰囲気中での結晶化温度（例えばBi2223の場合約84
0 ℃）で加熱すると、酸化物超電導体が溶融し、異相が
析出するため、超電導特性が低下してしまうからであ
る。保持時間は1 分よりも短いと拡散がほとんど進行せ
ず、10時間より長くしてもあまり変化がない。
導体の融点が下がるので、酸化雰囲気中での結晶化温度
よりも低温で加熱する。真空中または不活性ガス中で、
酸化雰囲気中での結晶化温度（例えばBi2223の場合約84
0 ℃）で加熱すると、酸化物超電導体が溶融し、異相が
析出するため、超電導特性が低下してしまうからであ
る。保持時間は1 分よりも短いと拡散がほとんど進行せ
ず、10時間より長くしてもあまり変化がない。
【００２５】超音波接合は超音波によって接合面に微小
の振動を与えて、摩擦熱により両物質の相互移着が生じ
て接合する方法である。本発明において超音波接合の条
件は、接合面積当たり出力はほぼ10〜 100W/mm2、超音
波印加時間はほぼ0.1 秒〜10分、接合加圧力はほぼ0.1
〜20kgf/mm2 が望ましい。これらの条件は接合界面での
拡散反応が進行して、酸化物超電導体およびシース材は
溶融しない範囲である。なおこの条件は、対象とする酸
化物超電導体の種類にはさほど影響を受けずに、Bi系以
外の超電導体についてもほとんど同様の条件である。
の振動を与えて、摩擦熱により両物質の相互移着が生じ
て接合する方法である。本発明において超音波接合の条
件は、接合面積当たり出力はほぼ10〜 100W/mm2、超音
波印加時間はほぼ0.1 秒〜10分、接合加圧力はほぼ0.1
〜20kgf/mm2 が望ましい。これらの条件は接合界面での
拡散反応が進行して、酸化物超電導体およびシース材は
溶融しない範囲である。なおこの条件は、対象とする酸
化物超電導体の種類にはさほど影響を受けずに、Bi系以
外の超電導体についてもほとんど同様の条件である。
【００２６】超音波接合は通常、振動により摩擦熱が発
生するので加熱源を入れる必要はない。ところが摩擦熱
のみで接合に必要な温度まで上昇させるには強加圧が必
要で、線材を劣化させやすい。この場合接合部をヒータ
ーで予熱し、あらかじめ温度を上げておけば接合時の加
圧力を低くでき、線材の劣化を抑えられる。
生するので加熱源を入れる必要はない。ところが摩擦熱
のみで接合に必要な温度まで上昇させるには強加圧が必
要で、線材を劣化させやすい。この場合接合部をヒータ
ーで予熱し、あらかじめ温度を上げておけば接合時の加
圧力を低くでき、線材の劣化を抑えられる。
【００２７】この超音波接合を行うためには、例えば図
９に示すようにヒータ１０を搭載した受圧台１１上に酸
化物超電導線材３同士の接続部が配置されるように設置
し、高周波発振器１３から振動子１２を介して超音波を
印可するための超音波伝達バー１４を酸化物超電導線材
３同士の接続部に当接させるように構成すれば良い。
９に示すようにヒータ１０を搭載した受圧台１１上に酸
化物超電導線材３同士の接続部が配置されるように設置
し、高周波発振器１３から振動子１２を介して超音波を
印可するための超音波伝達バー１４を酸化物超電導線材
３同士の接続部に当接させるように構成すれば良い。
【００２８】熱間圧延接合では、接合材を加熱しながら
圧延することで、接合面の原子運動が活発化し、拡散す
るため接合が形成される。本発明において熱間圧延接合
の条件は、温度はほぼ300 〜950 ℃、圧下率はほぼ5 〜
30％が望ましい。圧下率が5 ％より小さいと拡散が進行
せず、30％よりも大きいと酸化物超電導体にクラックが
入り、その後結晶化温度で熱処理しても修復されないか
らである。なおこの条件は、対象とする酸化物超電導体
の種類にはさほど影響を受けずに、Bi系以外の超電導体
についてもほとんど同様の条件である。
圧延することで、接合面の原子運動が活発化し、拡散す
るため接合が形成される。本発明において熱間圧延接合
の条件は、温度はほぼ300 〜950 ℃、圧下率はほぼ5 〜
30％が望ましい。圧下率が5 ％より小さいと拡散が進行
せず、30％よりも大きいと酸化物超電導体にクラックが
入り、その後結晶化温度で熱処理しても修復されないか
らである。なおこの条件は、対象とする酸化物超電導体
の種類にはさほど影響を受けずに、Bi系以外の超電導体
についてもほとんど同様の条件である。
【００２９】このような熱間圧延接合を行うためには、
例えば図１０に示すようなそれぞれヒータ１６を内蔵し
た対向するロール１５の間に酸化物超電導線材３の接続
部が配置されるように構成すれば良い。この場合ロール
１５の回転速度はできるだけ遅くして、接合部（接続
部）を圧力がかかった状態で所定時間保持することが望
ましい。
例えば図１０に示すようなそれぞれヒータ１６を内蔵し
た対向するロール１５の間に酸化物超電導線材３の接続
部が配置されるように構成すれば良い。この場合ロール
１５の回転速度はできるだけ遅くして、接合部（接続
部）を圧力がかかった状態で所定時間保持することが望
ましい。
【００３０】第２の工程において、拡散接合、超音波接
合、熱間圧延いずれの方法でも接合（接続部）は形成さ
れるが、線材の臨界電流値はもとの超電導線材よりも大
幅に低下してしまう。
合、熱間圧延いずれの方法でも接合（接続部）は形成さ
れるが、線材の臨界電流値はもとの超電導線材よりも大
幅に低下してしまう。
【００３１】そこで、第３の工程で酸化物超電導体の結
晶化温度領域で後熱処理することにより臨界電流値を回
復させる。後熱処理の条件は、大気中または減圧酸素雰
囲気中、または酸素雰囲気中において、温度はほぼ650
℃〜950 ℃、時間はほぼ1 〜200 時間が望ましい。後熱
処理では接続部分だけを選択的に加熱できるような装
置、例えば高周波加熱炉や扉に超電導線材を通すことの
できる穴を開けた小型炉などを用いる。
晶化温度領域で後熱処理することにより臨界電流値を回
復させる。後熱処理の条件は、大気中または減圧酸素雰
囲気中、または酸素雰囲気中において、温度はほぼ650
℃〜950 ℃、時間はほぼ1 〜200 時間が望ましい。後熱
処理では接続部分だけを選択的に加熱できるような装
置、例えば高周波加熱炉や扉に超電導線材を通すことの
できる穴を開けた小型炉などを用いる。
【００３２】上記後熱処理の温度、時間の条件は、対象
とする酸化物超電導体によって、望ましい範囲が多少異
なる。例えば、Bi2223超電導体であれば、結晶化温度は
およそ840 ℃であり、時間は1 〜200 時間が望ましい
が、Bi2212超電導体では、結晶化温度は830 ℃〜900
℃、時間は1 〜200 時間が望ましく、またTl系超電導体
は、結晶化温度は800 ℃〜900 ℃、時間は1 〜200 時間
が望ましく、またHg系超電導体は、結晶化温度は650 ℃
〜700 ℃、時間は1 〜200 時間が望ましく、RE123 超電
導体（REはY を含む希土類元素）は、結晶化温度は880
℃〜950 ℃、時間は1 〜200 時間が望ましい。
とする酸化物超電導体によって、望ましい範囲が多少異
なる。例えば、Bi2223超電導体であれば、結晶化温度は
およそ840 ℃であり、時間は1 〜200 時間が望ましい
が、Bi2212超電導体では、結晶化温度は830 ℃〜900
℃、時間は1 〜200 時間が望ましく、またTl系超電導体
は、結晶化温度は800 ℃〜900 ℃、時間は1 〜200 時間
が望ましく、またHg系超電導体は、結晶化温度は650 ℃
〜700 ℃、時間は1 〜200 時間が望ましく、RE123 超電
導体（REはY を含む希土類元素）は、結晶化温度は880
℃〜950 ℃、時間は1 〜200 時間が望ましい。
【００３３】このような酸化物超電導線材の接続方法に
より形成された長尺な酸化物超電導線材を巻回して超電
導コイル装置を作製することにより、永久電流モードで
運転を行うことが可能な超電導コイル装置を実現でき
る。
より形成された長尺な酸化物超電導線材を巻回して超電
導コイル装置を作製することにより、永久電流モードで
運転を行うことが可能な超電導コイル装置を実現でき
る。
【００３４】またこれらの超電導コイル装置を、MRI 、
NMR 、SMES、磁気浮上式列車などのリニアモーターカー
に適用することによりこれらの装置を永久電流モードで
運転することが可能となる。
NMR 、SMES、磁気浮上式列車などのリニアモーターカー
に適用することによりこれらの装置を永久電流モードで
運転することが可能となる。
【００３５】（作用）本発明の接続方法によれば、露出
した酸化物超電導体どうしを直接接合するので、超電導
接続が可能になる。また加圧と加熱を同時に行い保持し
て接合を形成した後、酸化物超電導体の結晶化温度領域
で後熱処理するので、酸化物超電導体を溶融させずに固
相反応で接合ができる。
した酸化物超電導体どうしを直接接合するので、超電導
接続が可能になる。また加圧と加熱を同時に行い保持し
て接合を形成した後、酸化物超電導体の結晶化温度領域
で後熱処理するので、酸化物超電導体を溶融させずに固
相反応で接合ができる。
【００３６】特にBi2223超電導線材の接合に有効であ
る。この方法により臨界電流値を低下させることなく、
低抵抗な接続部を形成できて、永久電流モードで運転可
能なコイルが作製可能である。
る。この方法により臨界電流値を低下させることなく、
低抵抗な接続部を形成できて、永久電流モードで運転可
能なコイルが作製可能である。
【００３７】第２の工程における接合の圧力は、プレス
のように高い圧力ではない。拡散が進行し、しかも線材
を劣化させない程度の圧力ででなければならない。高い
圧力をかけたときに生じたクラックはこの後、第３の工
程で後熱処理を行っても修復されないからである。
のように高い圧力ではない。拡散が進行し、しかも線材
を劣化させない程度の圧力ででなければならない。高い
圧力をかけたときに生じたクラックはこの後、第３の工
程で後熱処理を行っても修復されないからである。
【００３８】第２工程の接合温度をほぼ300 ℃〜950 ℃
にしたのは、300 ℃よりも低いと拡散が進行せず、950
℃より高いと主相以外の副生成物が析出して、臨界電流
値が低下するからである。いったん副生成物が析出する
と、この後に熱処理を行っても消失しない。
にしたのは、300 ℃よりも低いと拡散が進行せず、950
℃より高いと主相以外の副生成物が析出して、臨界電流
値が低下するからである。いったん副生成物が析出する
と、この後に熱処理を行っても消失しない。
【００３９】第３工程で酸化物超電導体の結晶化温度領
域での後熱処理は、第２工程で低下した臨界電流値を回
復させるためである。その超電導体の結晶化温度領域で
の後熱処理により、酸化物超電導フィラメント相互の拡
散を完全にして接合境界面を消滅させることができる。
時間は1 時間より短くては効果がなく、200 時間より長
くしても臨界電流値および接続抵抗はほとんど変化しな
い。
域での後熱処理は、第２工程で低下した臨界電流値を回
復させるためである。その超電導体の結晶化温度領域で
の後熱処理により、酸化物超電導フィラメント相互の拡
散を完全にして接合境界面を消滅させることができる。
時間は1 時間より短くては効果がなく、200 時間より長
くしても臨界電流値および接続抵抗はほとんど変化しな
い。
【００４０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明を行う。なお、以下に順次説明する実施の形態１、
参考例および実施の形態２〜１７については後述する表
１にその結果まとめて示した。
説明を行う。なお、以下に順次説明する実施の形態１、
参考例および実施の形態２〜１７については後述する表
１にその結果まとめて示した。
【００４１】（実施の形態１）Bi:Pb:Sr:Ca:Cu=1.80:0.
35:1.95:2.0:3.05の組成となるように酸化物または炭酸
塩を混合し、大気中800 ℃で10時間焼成した。この粉末
を粉砕してペレット状に成型、プレスした後、さらに大
気中800 ℃で10時間焼成して粉砕したものを原料粉末と
した。
35:1.95:2.0:3.05の組成となるように酸化物または炭酸
塩を混合し、大気中800 ℃で10時間焼成した。この粉末
を粉砕してペレット状に成型、プレスした後、さらに大
気中800 ℃で10時間焼成して粉砕したものを原料粉末と
した。
【００４２】この粉末を大気中800 ℃で5 時間脱ガス処
理を行い、外径13mm、内径11mmの銀パイプに充填し、外
径1.3mm まで伸線加工して素線とした。これらの素線61
本を束ねて外径13mm、内径11mmの銀パイプに組み込んだ
ものを外径1mm まで伸線加工した後、さらに厚さ0.2mm
まで圧延してテープ状に加工した。これを大気中840 ℃
で50時間熱処理した後、冷間圧延してさらに大気中840
℃で100 時間熱処理して、多芯線材を作製した。
理を行い、外径13mm、内径11mmの銀パイプに充填し、外
径1.3mm まで伸線加工して素線とした。これらの素線61
本を束ねて外径13mm、内径11mmの銀パイプに組み込んだ
ものを外径1mm まで伸線加工した後、さらに厚さ0.2mm
まで圧延してテープ状に加工した。これを大気中840 ℃
で50時間熱処理した後、冷間圧延してさらに大気中840
℃で100 時間熱処理して、多芯線材を作製した。
【００４３】線材のサイズは幅2.5mm 、厚さ0.22mmであ
った。液体窒素中で、４端子法で臨界電流値を測定した
ところ20A であった。この酸化物超電導多芯線材２本を
各々の端部5cm 長を研磨して図１に示すように酸化物超
電導多芯線材の銀シース２から酸化物フィラメント１を
露出させた。このときの研磨は、表面粗さRa=1.0μm に
仕上げた。研磨面４どうしを図２のようにラップ形に重
ね合わせて真空中450 ℃、 5kgf/mm2 で10分間拡散接合
した。さらに大気中840 ℃で50時間、後熱処理した。
った。液体窒素中で、４端子法で臨界電流値を測定した
ところ20A であった。この酸化物超電導多芯線材２本を
各々の端部5cm 長を研磨して図１に示すように酸化物超
電導多芯線材の銀シース２から酸化物フィラメント１を
露出させた。このときの研磨は、表面粗さRa=1.0μm に
仕上げた。研磨面４どうしを図２のようにラップ形に重
ね合わせて真空中450 ℃、 5kgf/mm2 で10分間拡散接合
した。さらに大気中840 ℃で50時間、後熱処理した。
【００４４】接続した超電導線材を液体窒素中で、図６
に示すように４端子法で、臨界電流値を測定したところ
20A で、接合前の線材の臨界電流値と比べて劣化はなか
った。また電流−電圧曲線の傾きから求めた接続抵抗は
10-8Ω以下と測定感度以下であることがわかった。
に示すように４端子法で、臨界電流値を測定したところ
20A で、接合前の線材の臨界電流値と比べて劣化はなか
った。また電流−電圧曲線の傾きから求めた接続抵抗は
10-8Ω以下と測定感度以下であることがわかった。
【００４５】そこで本発明の接続方法によって作製され
た酸化物超電導線材の接続抵抗を評価するために、実際
に上記の本発明の実施の形態１の方法で接続した酸化物
超電導線材を用いて、図７に示すように酸化物超電導コ
イル８を作製し、この超電導コイル８を永久電流モード
で運転して、発生磁場の減衰を測定した。
た酸化物超電導線材の接続抵抗を評価するために、実際
に上記の本発明の実施の形態１の方法で接続した酸化物
超電導線材を用いて、図７に示すように酸化物超電導コ
イル８を作製し、この超電導コイル８を永久電流モード
で運転して、発生磁場の減衰を測定した。
【００４６】コイルは内径50mm、外径60mm、高さ7mm 、
ターン数40のダブルパンケーキコイルである。両端30cm
のうちの先端5cm 長を表面粗さRa=1.0μm に研磨してフ
ィラメントを露出させた。これらの面をスイッチバック
に重ね合わせて、接続部９として上記と同じ条件で拡散
接合と後熱処理を行い接続した。
ターン数40のダブルパンケーキコイルである。両端30cm
のうちの先端5cm 長を表面粗さRa=1.0μm に研磨してフ
ィラメントを露出させた。これらの面をスイッチバック
に重ね合わせて、接続部９として上記と同じ条件で拡散
接合と後熱処理を行い接続した。
【００４７】最初にコイル部分のみを液体窒素中に入れ
て励磁してから、接続部分まで全体を液体窒素中に入れ
て電源を切った。この時間を0 秒として磁場の減衰を測
定した。その測定結果は、図８に示すように磁場は非常
に小さい傾きで指数関数的に減衰していき、その傾きか
らコイルの接続抵抗は3.0 ×10-11 Ωと求められた。こ
の値は永久電流モードで運転可能なコイルを作製するこ
とが可能なレベルである。
て励磁してから、接続部分まで全体を液体窒素中に入れ
て電源を切った。この時間を0 秒として磁場の減衰を測
定した。その測定結果は、図８に示すように磁場は非常
に小さい傾きで指数関数的に減衰していき、その傾きか
らコイルの接続抵抗は3.0 ×10-11 Ωと求められた。こ
の値は永久電流モードで運転可能なコイルを作製するこ
とが可能なレベルである。
【００４８】（比較例）上記の実施の形態１において、
拡散接合後に第3 の工程の熱処理（大気中840℃で50時
間）を行わなかった以外は実施の形態１と全く同様にし
て、Bi2223銀シース線材どうしを拡散接合した。
拡散接合後に第3 の工程の熱処理（大気中840℃で50時
間）を行わなかった以外は実施の形態１と全く同様にし
て、Bi2223銀シース線材どうしを拡散接合した。
【００４９】液体窒素中で、４端子法で臨界電流値と接
続抵抗を測定した。その結果、臨界電流値は10A でもと
の線材の1/2 に低下した。接続抵抗は8.4 ×10-7Ωと高
かった。この比較例のように第２の工程の拡散接合だけ
では、臨界電流値も接続抵抗も良い特性が得られなかっ
た。この比較例の実験結果から、本発明の第３工程にお
ける結晶化温度領域での後熱処理が必要であることが理
解できる。
続抵抗を測定した。その結果、臨界電流値は10A でもと
の線材の1/2 に低下した。接続抵抗は8.4 ×10-7Ωと高
かった。この比較例のように第２の工程の拡散接合だけ
では、臨界電流値も接続抵抗も良い特性が得られなかっ
た。この比較例の実験結果から、本発明の第３工程にお
ける結晶化温度領域での後熱処理が必要であることが理
解できる。
【００５０】（実施の形態２〜５）拡散接合の圧力を0.
1 〜50kgf/mm2 の間で４通りに変化させた以外は、実施
の形態１と全く同様の方法で線材を接続した。
1 〜50kgf/mm2 の間で４通りに変化させた以外は、実施
の形態１と全く同様の方法で線材を接続した。
【００５１】実施の形態１と同じBi2223Agシース線材を
２本ずつ４組み用意して、それぞれ線材の端部5cm 長を
表面粗さRa=1.0μm にそれぞれ研磨することにより酸化
物超電導フィラメントを露出させた。研磨面どうしをラ
ップ形に重ね合わせて真空中450 ℃、そして加圧力をそ
れぞれ 0.1kgf/mm2 、1 kgf/mm2 、20kgf/mm2 、50kgf/
mm2 の４種類の条件で10分間拡散接合した。
２本ずつ４組み用意して、それぞれ線材の端部5cm 長を
表面粗さRa=1.0μm にそれぞれ研磨することにより酸化
物超電導フィラメントを露出させた。研磨面どうしをラ
ップ形に重ね合わせて真空中450 ℃、そして加圧力をそ
れぞれ 0.1kgf/mm2 、1 kgf/mm2 、20kgf/mm2 、50kgf/
mm2 の４種類の条件で10分間拡散接合した。
【００５２】さらに大気中840 ℃でそれぞれ50時間、後
熱処理した。臨界電流値と接続抵抗は、実施の形態１と
同様に測定した。その結果は、後に示す表１にまとめた
ように、接続抵抗はいずれの圧力においても10-11 Ωオ
ーダーと低い値であったが、臨界電流値は圧力が50kgf/
mm2 のときに5.0Aに低下した。この低下の理由は、高い
圧力で酸化物超電導フィラメントが破壊され、その後に
結晶化温度領域で後熱処理しても回復しなかったためで
ある。
熱処理した。臨界電流値と接続抵抗は、実施の形態１と
同様に測定した。その結果は、後に示す表１にまとめた
ように、接続抵抗はいずれの圧力においても10-11 Ωオ
ーダーと低い値であったが、臨界電流値は圧力が50kgf/
mm2 のときに5.0Aに低下した。この低下の理由は、高い
圧力で酸化物超電導フィラメントが破壊され、その後に
結晶化温度領域で後熱処理しても回復しなかったためで
ある。
【００５３】（実施の形態６〜９）拡散接合の温度を20
0 ℃〜800 ℃の間で４通りに変化させた以外は、実施の
形態１と全く同様の方法で線材を拡散接合した。
0 ℃〜800 ℃の間で４通りに変化させた以外は、実施の
形態１と全く同様の方法で線材を拡散接合した。
【００５４】実施の形態１と同じBi2223銀シース線材を
２本ずつ４組み用意して、それぞれ線材の端部5cm 長を
表面粗さRa=1.0μm に研磨して酸化物超電導フィラメン
トを露出させた。研磨面どうしをラップ形に重ね合わせ
て真空中で、それぞれ200 ℃、300 ℃、600 ℃、800 ℃
の温度に保持し、それぞれ5 kgf/mm2 で10分間拡散接合
した。
２本ずつ４組み用意して、それぞれ線材の端部5cm 長を
表面粗さRa=1.0μm に研磨して酸化物超電導フィラメン
トを露出させた。研磨面どうしをラップ形に重ね合わせ
て真空中で、それぞれ200 ℃、300 ℃、600 ℃、800 ℃
の温度に保持し、それぞれ5 kgf/mm2 で10分間拡散接合
した。
【００５５】その後さらに大気中840 ℃で50時間、後熱
処理した。臨界電流値と接続抵抗は、実施の形態１と同
様に測定した。後に示す表１に結果をまとめたように、
200 ℃で拡散接合すると臨界電流値は10.3A と低く、接
続抵抗は1.5 ×10-8Ωと高かった。300 ℃以上で拡散接
合したときにはもとの線材に比べて臨界電流値の低下は
小さく、接続抵抗は10-11 Ωオーダーの低い値が得られ
た。
処理した。臨界電流値と接続抵抗は、実施の形態１と同
様に測定した。後に示す表１に結果をまとめたように、
200 ℃で拡散接合すると臨界電流値は10.3A と低く、接
続抵抗は1.5 ×10-8Ωと高かった。300 ℃以上で拡散接
合したときにはもとの線材に比べて臨界電流値の低下は
小さく、接続抵抗は10-11 Ωオーダーの低い値が得られ
た。
【００５６】（実施の形態１０〜１３）拡散接合の時間
を30秒〜20時間の間で４通りに変化させた以外は、実施
の形態１と全く同様の方法で線材を接続した。
を30秒〜20時間の間で４通りに変化させた以外は、実施
の形態１と全く同様の方法で線材を接続した。
【００５７】実施の形態１と同じBi2223銀シース線材を
２本ずつ４組み用意して、それぞれ線材の端部5cm 長を
表面粗さRa=1.0μm に研磨して酸化物超電導フィラメン
トを露出させた。研磨面どうしをラップ形に重ね合わせ
て真空中450 ℃、5 kgf/mm2でそれぞれ30秒、1 分、10
時間、20時間拡散接合した。
２本ずつ４組み用意して、それぞれ線材の端部5cm 長を
表面粗さRa=1.0μm に研磨して酸化物超電導フィラメン
トを露出させた。研磨面どうしをラップ形に重ね合わせ
て真空中450 ℃、5 kgf/mm2でそれぞれ30秒、1 分、10
時間、20時間拡散接合した。
【００５８】その後さらに大気中840 ℃で50時間、後熱
処理した。臨界電流値と接続抵抗を実施の形態１と同様
の方法で測定した。後に示す表１に結果をまとめたよう
に、拡散接合の時間が30秒では臨界電流値は11.2A と低
く、接続抵抗は4.0 ×10-8Ωと高かった。
処理した。臨界電流値と接続抵抗を実施の形態１と同様
の方法で測定した。後に示す表１に結果をまとめたよう
に、拡散接合の時間が30秒では臨界電流値は11.2A と低
く、接続抵抗は4.0 ×10-8Ωと高かった。
【００５９】拡散接合の時間を1 分以上にすると臨界電
流値も接続抵抗も改善された。しかし10時間より長くし
ても大きな変化はなかった。したがって拡散接合の時間
は1分〜10時間が適当である。
流値も接続抵抗も改善された。しかし10時間より長くし
ても大きな変化はなかった。したがって拡散接合の時間
は1分〜10時間が適当である。
【００６０】（実施の形態１４〜１７）拡散接合後の結
晶化温度領域での後熱処理の時間を30分〜300 時間の間
で４通りに変化させた以外は、実施の形態１と全く同様
の方法で線材を接続した。
晶化温度領域での後熱処理の時間を30分〜300 時間の間
で４通りに変化させた以外は、実施の形態１と全く同様
の方法で線材を接続した。
【００６１】実施の形態１と同じBi2223銀シース線材を
２本ずつ４組み用意して、それぞれ線材の端部5cm 長を
表面粗さRa=1.0μm に研磨して酸化物超電導フィラメン
トを露出させた。研磨面どうしをラップ形に重ね合わせ
て真空中450 ℃、5 kgf/mm2で10分間拡散接合した。
２本ずつ４組み用意して、それぞれ線材の端部5cm 長を
表面粗さRa=1.0μm に研磨して酸化物超電導フィラメン
トを露出させた。研磨面どうしをラップ形に重ね合わせ
て真空中450 ℃、5 kgf/mm2で10分間拡散接合した。
【００６２】その後さらに大気中840 ℃でそれぞれ30
分、1 時間、200 時間、300 時間、後熱処理した。臨界
電流値と接続抵抗を実施の形態１と同様に測定した。後
に示す表１に結果をまとめたように、後熱処理時間が30
分では臨界電流値が10.5A と低く、接続抵抗は9.7 ×10
-9Ωと高かった。30分の後熱処理では酸化物超電導フィ
ラメント相互の拡散が十分でなかった。後熱処理時間が
長くなるにつれて臨界電流値は回復し、接続抵抗も低く
なったが、200 時間以上では大きな変化はなかった。
分、1 時間、200 時間、300 時間、後熱処理した。臨界
電流値と接続抵抗を実施の形態１と同様に測定した。後
に示す表１に結果をまとめたように、後熱処理時間が30
分では臨界電流値が10.5A と低く、接続抵抗は9.7 ×10
-9Ωと高かった。30分の後熱処理では酸化物超電導フィ
ラメント相互の拡散が十分でなかった。後熱処理時間が
長くなるにつれて臨界電流値は回復し、接続抵抗も低く
なったが、200 時間以上では大きな変化はなかった。
【００６３】以上に説明した、実施の形態１、参考例、
実施の形態２〜５、実施の形態６〜９、実施の形態１０
〜１３、実施の形態１４〜１７について、次に示す表１
に、拡散接合の条件、後熱処理条件、臨界電流値
（Ａ）、接続抵抗（Ω）についてまとめた。
実施の形態２〜５、実施の形態６〜９、実施の形態１０
〜１３、実施の形態１４〜１７について、次に示す表１
に、拡散接合の条件、後熱処理条件、臨界電流値
（Ａ）、接続抵抗（Ω）についてまとめた。
【００６４】
【表１】
【００６５】（実施の形態１８）実施の形態１と同じBi
2223銀シース線材を２本用意して、線材の端部5cm 長を
表面粗さRa=1.0μm に研磨して酸化物超電導フィラメン
トを露出させた。実施の形態１のBi2223原料粉末を有機
バインダーおよび希釈剤（ブチルカルビトールアセテー
ト）と混合してペースト状にした。このペーストを線材
の研磨した面の一方に20μm の厚さで塗布した。この面
にもう一方の線材の研磨面をラップ形に重ねて、200 ℃
で30分乾燥させた後、真空中450 ℃、5 kgf/mm2 で10分
間拡散接合した。さらに大気中840 ℃で50時間、後熱処
理した。
2223銀シース線材を２本用意して、線材の端部5cm 長を
表面粗さRa=1.0μm に研磨して酸化物超電導フィラメン
トを露出させた。実施の形態１のBi2223原料粉末を有機
バインダーおよび希釈剤（ブチルカルビトールアセテー
ト）と混合してペースト状にした。このペーストを線材
の研磨した面の一方に20μm の厚さで塗布した。この面
にもう一方の線材の研磨面をラップ形に重ねて、200 ℃
で30分乾燥させた後、真空中450 ℃、5 kgf/mm2 で10分
間拡散接合した。さらに大気中840 ℃で50時間、後熱処
理した。
【００６６】なお、この場合拡散接合のみではペースト
の焼結が十分でなく、その後の熱処理時に割れ、剥離が
発生することがある。これは熱処理時に接合部を加圧固
定することで防止できる。実施の形態１と同様に接続部
の臨界電流値と接続抵抗を測定したところ、それぞれ1
9.2A 、6.5 ×10-11 Ω（77Ｋ）であった。
の焼結が十分でなく、その後の熱処理時に割れ、剥離が
発生することがある。これは熱処理時に接合部を加圧固
定することで防止できる。実施の形態１と同様に接続部
の臨界電流値と接続抵抗を測定したところ、それぞれ1
9.2A 、6.5 ×10-11 Ω（77Ｋ）であった。
【００６７】（実施の形態１９）実施の形態１と同じBi
2223銀シース線材を２本用意し、線材の端部2cm を表面
粗さRa=1.0μm に研磨して酸化物超電導フィラメントを
露出させた。研磨面をラップ形に重ね合わせて図９のよ
うに超音波接合機で出力600W、加圧力1 kgf/mm2で5 秒
間接合した。
2223銀シース線材を２本用意し、線材の端部2cm を表面
粗さRa=1.0μm に研磨して酸化物超電導フィラメントを
露出させた。研磨面をラップ形に重ね合わせて図９のよ
うに超音波接合機で出力600W、加圧力1 kgf/mm2で5 秒
間接合した。
【００６８】また、このとき試料台をヒーターで加熱し
て試料温度を300 ℃とした。さらに大気中840 ℃で50時
間、後熱処理した。実施の形態１と同様に接続部の臨界
電流値と接続抵抗を測定したところ、それぞれ18.7A 、
7.4 ×10-11 Ω（77Ｋ）であった。
て試料温度を300 ℃とした。さらに大気中840 ℃で50時
間、後熱処理した。実施の形態１と同様に接続部の臨界
電流値と接続抵抗を測定したところ、それぞれ18.7A 、
7.4 ×10-11 Ω（77Ｋ）であった。
【００６９】（実施の形態２０）実施の形態１と同じBi
2223銀シース線材を２本用意して、線材の端部10cmを表
面粗さRa=1.0μm に研磨して酸化物超電導フィラメント
を露出させた。研磨面をスイッチバック形に重ね合わせ
て図１０のように熱間圧延をした。圧延の条件は温度40
0 ℃、圧下率10％であった。さらに大気中840 ℃で50時
間、後熱処理した。
2223銀シース線材を２本用意して、線材の端部10cmを表
面粗さRa=1.0μm に研磨して酸化物超電導フィラメント
を露出させた。研磨面をスイッチバック形に重ね合わせ
て図１０のように熱間圧延をした。圧延の条件は温度40
0 ℃、圧下率10％であった。さらに大気中840 ℃で50時
間、後熱処理した。
【００７０】実施の形態１と同様に接続部の臨界電流値
と接続抵抗を測定したところ、それぞれ17.5A 、5.1 ×
10-11 Ω（77Ｋ）であった。なお、上記実施の形態１〜
２０については、 Bi2223 超電導体についてのものであ
るが、本発明はこのBi2223超電導体に限定されるもので
はない。すなわち、酸化物超電導体として、本発明の接
続方法を採用し得るのは、Bi系、Tl系、Hg系、RE123 系
（REはY を含む希土類元素）等あり、これらの酸化物超
電導体については、後熱処理の温度条件などをその超電
導体に適した範囲で実施することにより、基本的な接続
方法は本発明の技術思想を適用し得る。
と接続抵抗を測定したところ、それぞれ17.5A 、5.1 ×
10-11 Ω（77Ｋ）であった。なお、上記実施の形態１〜
２０については、 Bi2223 超電導体についてのものであ
るが、本発明はこのBi2223超電導体に限定されるもので
はない。すなわち、酸化物超電導体として、本発明の接
続方法を採用し得るのは、Bi系、Tl系、Hg系、RE123 系
（REはY を含む希土類元素）等あり、これらの酸化物超
電導体については、後熱処理の温度条件などをその超電
導体に適した範囲で実施することにより、基本的な接続
方法は本発明の技術思想を適用し得る。
【００７１】このような酸化物超電導線材の接続方法に
より形成された長尺な酸化物超電導線材を巻回して超電
導コイル装置を作製することにより、永久電流モードで
運転を行うことが可能な超電導コイル装置を実現でき
る。
より形成された長尺な酸化物超電導線材を巻回して超電
導コイル装置を作製することにより、永久電流モードで
運転を行うことが可能な超電導コイル装置を実現でき
る。
【００７２】またこれらの超電導コイル装置を、例えば
医療分野のMRI （磁気共鳴イメージング装置）、理化学
分析用のNMR （Nuclear Magnetic Resonance）、電力・
エネルギー分野のSMES（超電導電力貯蔵装置）、交通分
野のリニアモーターカー等に適用することによりこれら
の装置を永久電流モードで運転することが可能となる。
医療分野のMRI （磁気共鳴イメージング装置）、理化学
分析用のNMR （Nuclear Magnetic Resonance）、電力・
エネルギー分野のSMES（超電導電力貯蔵装置）、交通分
野のリニアモーターカー等に適用することによりこれら
の装置を永久電流モードで運転することが可能となる。
【００７３】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、酸化
物超電導線材どうしを臨界電流値の低下なく、しかも超
電導コイル装置を永久電流モードを達成できるほど十分
低抵抗に接続することができる。したがって酸化物超電
導線材をMRI やNMR などの様々な超電導装置に応用する
ことが可能になる。
物超電導線材どうしを臨界電流値の低下なく、しかも超
電導コイル装置を永久電流モードを達成できるほど十分
低抵抗に接続することができる。したがって酸化物超電
導線材をMRI やNMR などの様々な超電導装置に応用する
ことが可能になる。
【図１】 本発明に係る酸化物超電導多芯線材の端部を
研磨して、フィラメントを露出させた図である。
研磨して、フィラメントを露出させた図である。
【図２】 本発明に係る酸化物超電導線材の端部を研磨
して、フィラメントを露出させた面をラップ形に接続し
た部分を横から見た図である。
して、フィラメントを露出させた面をラップ形に接続し
た部分を横から見た図である。
【図３】 酸化物超電導線材の端部を研磨して、フィラ
メントを露出させた面をスイッチバック形に接続した部
分を横から見た図である。
メントを露出させた面をスイッチバック形に接続した部
分を横から見た図である。
【図４】 ラップ形に重ね合わせた酸化物超電導線材の
中間に酸化物超電導ペーストを挿入した接合部を横から
見た図である。
中間に酸化物超電導ペーストを挿入した接合部を横から
見た図である。
【図５】 酸化物超電導線材を拡散接合している様子を
表した図である。
表した図である。
【図６】 ラップ形に接続した酸化物超電導線材を４端
子法で測定した際の回路図である。
子法で測定した際の回路図である。
【図７】 酸化物超電導コイルを永久電流モードで運転
した際の回路図である。
した際の回路図である。
【図８】 酸化物超電導コイルを永久電流モードで運転
した際の磁場の減衰を表した図である。
した際の磁場の減衰を表した図である。
【図９】 酸化物超電導線材を超音波接合している様子
を表した図である。
を表した図である。
【図１０】 ラップ形に重ね合わせた酸化物超電導線材
を熱間圧延で接合している様子を表した図である。
を熱間圧延で接合している様子を表した図である。
１ 酸化物超電導フィラメント ２ 銀シース ３ 酸化物超電導線材 ４ 研磨面 ５ 酸化物超電導ペースト ６ 押さえ治具 ７ 受け治具 ８ 酸化物超電導コイル ９ 接合部 １０ ヒーター １１ 受圧台 １２ 振動子 １３ 高周波発信器 １４ 超音波伝達バー １５ ロール １６ ヒーター
フロントページの続き (72)発明者 村瀬 暁 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 山田 穣 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内
Claims (12)
- 【請求項１】銀または銀合金で被覆された酸化物超電導
線どうしを接合するための酸化物超電導線材の接続方法
において、 接合する２本の線材の端部をそれぞれ処理して酸化物超
電導体を露出させる第１の工程と、 前記酸化物超電導体が露出した面どうしを重ね合わせて
接続部を形成し、加圧と加熱をほぼ同時に行い保持する
ことにより前記接続部を一体化させる第２の工程と、 前記酸化物超電導体の結晶化温度領域で熱処理する第３
の工程とからなることを特徴とする酸化物超電導線材の
接続方法。 - 【請求項２】前記第２の工程の接続部を一体化させる方
法が、少なくとも拡散接合、超音波接合、熱間圧延のい
ずれかの方法を含んでいることを特徴とする請求項１記
載の酸化物超電導線材の接合方法。 - 【請求項３】前記第２の工程は、露出した酸化物超電導
体の面どうしを直接、または中間に線材とほぼ同一組成
の粉末、ペースト、あるいは厚膜状の酸化物超電導体の
少なくともいずれか介して接続することを特徴とする請
求項１記載の酸化物超電導線材の接合方法。 - 【請求項４】前記第１の工程において線材の端部を処理
して酸化物超電導体を露出させるときに、表面粗さRa=
0.01 〜25μm に仕上げることを特徴とする請求項１記
載の酸化物超電導線材の接合方法。 - 【請求項５】前記第３の工程の熱処理条件は、大気中ま
たは減圧酸素雰囲気中、または酸素雰囲気中において、
温度はほぼ650 ℃〜950 ℃、時間はほぼ1 時間〜200 時
間であることを特徴とする請求項１記載の酸化物超電導
線材の接合方法。 - 【請求項６】前記第２の工程で拡散接合を行う場合の条
件は、真空中または不活性ガス中において、温度はほぼ
300 ℃〜950 ℃、圧力はほぼ0.1 〜20kgf/mm2 、時間は
ほぼ1 分以上10時間以下であることを特徴とする請求項
２記載の酸化物超電導線材の接合方法。 - 【請求項７】前記第２の工程で超音波接合を行う場合の
条件は、接合面積当たりの出力はほぼ10〜100W/ mm2 、
超音波印加時間はほぼ0.1 秒〜10分、接合加圧力は0.1
〜20kgf/mm2 であることを特徴とする請求項２記載の酸
化物超電導線材の接合方法。 - 【請求項８】前記第２の工程で熱間圧延を行う場合の条
件は、温度はほぼ300 ℃〜950 ℃、圧下率はほぼ5 〜30
％であることを特徴とする請求項２記載の酸化物超電導
線材の接合方法。 - 【請求項９】前記酸化物超電導線材は、Bi系酸化物超電
導線材であることを特徴とする酸化物超電導線材の接合
方法。 - 【請求項１０】前記酸化物超電導線材は、Bi2223超電導
線材であることを特徴とする酸化物超電導線材の接合方
法。 - 【請求項１１】請求項１乃至請求項１０のいずれかに記
載の前記酸化物超電導線材の接合方法により形成された
酸化物超電導線材を巻回して酸化物超電導コイルを構成
したことを特徴とする酸化物超電導コイル装置。 - 【請求項１２】請求項１１に記載の酸化物超電導コイル
装置をMRI 、NMR 、SMES、リニアモーターカーなど永久
電流モードで運転される超電導装置に組込んで構成した
ことを特徴とする超電導装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9224538A JPH1167523A (ja) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | 酸化物超電導線材の接続方法、酸化物超電導コイル装置およびそれを用いた超電導装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9224538A JPH1167523A (ja) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | 酸化物超電導線材の接続方法、酸化物超電導コイル装置およびそれを用いた超電導装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1167523A true JPH1167523A (ja) | 1999-03-09 |
Family
ID=16815379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9224538A Pending JPH1167523A (ja) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | 酸化物超電導線材の接続方法、酸化物超電導コイル装置およびそれを用いた超電導装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1167523A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000277322A (ja) * | 1999-03-26 | 2000-10-06 | Toshiba Corp | 高温超電導コイル、これを用いた高温超電導マグネットおよび高温超電導マグネットシステム |
| JP2007012582A (ja) * | 2005-05-30 | 2007-01-18 | Internatl Superconductivity Technology Center | Ｒｅ系酸化物超電導線材の接合方法 |
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-
1997
- 1997-08-21 JP JP9224538A patent/JPH1167523A/ja active Pending
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