JPS63231820A

JPS63231820A - 超電導体の製造方法

Info

Publication number: JPS63231820A
Application number: JP62064865A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kawamoto; 修河本; Makoto Furubayashi; 古林　眞; Takahiro Kodama; 隆博児玉; Shunjiro Saito; 斎藤　俊次郎
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1987-03-19
Filing date: 1987-03-19
Publication date: 1988-09-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ■　発明の背景技術分野本発明は超電導体の製造方法に関する。

先行技術とその問題点臨界温度以下での超電導現象が着目され、超電導磁石、
電力貯蔵システム、ジョセフソン素子、超高速コンピュ
ーター、医療断層診断、大型粒子加速器、磁気浮上列車
などへの実用化が試みられている。

従来、超電導現象を示す超電導物質としては、Ｎｂ等の
合金が一般的であった。　し　かし、これら合金では、
例えばＮｂ３Ｇｅでは２３にと超電導性を示す臨界温度
が低すぎ実用的ではない。　これに対しセラミクスの超
電導物質も知られているが、例えばＬｉＴｉＯ４ては超
電導性を示す臨界温度がやはり１５にと低い。

ところが、近年になり、後者のセラミクスに超電導性を
示す臨界温度が高いものが続々開発されてきており、実
用化に大きな道が開かれてきた。　例えば、ｔ−ａ２−
Ｘ　ＢａｘＣｕＯ４では４０Ｋ。

Ｂａｏ、　６’ｌ’０．４ＣＵＩ０３では１００ｋをこ
える（化学工業日報　昭和６２年３月１１日　第　１０
　面等）。

しかしながら、セラミクスの場合、金属や合金と比較し
て延性が格段と小さく、線状体とするのが困難であり、
コイルとして使用する超電導体として実用化できず、そ
の用途がきわめて狭いものに限定されてしまう。

これに対し、一部冷間圧延により線状体を得る旨も報道
されているが、合金のさやの中に入れて圧延をするので
、量産性に欠け、製造コストが高価となり、連続長尺状
の細線が得られにくい等の欠点がある。

ＩＩ　　発明の目的本発明の目的は、良好な超電導特性を示し、しかも生産
性の高い超電導体、特にその線状体やコイル等の製造方
法を提供することにある。

■　発明の開示このような目的は下記の本発明によって達成される。

すなわち第１の発明は、内壁内に液体冷媒を収納したド
ラムを回転し、遠心力によって液体冷媒の液体層を形成
し、この液体層表面に近接してノズルを設置し、希土類
金属元素、アルカリ土類金属元素および銅を含む溶湯な
このノズルから液体層に噴出して金属の線状体を作製し
、次いでこの線状体を酸化処理して超電導材料の線状体
を得ることを特徴とする超電導体の製造方法である。

また第２の発明は内壁内に液体冷媒を収納したドラムを
回転し、遠心力によって液体冷媒の液体層を形成し、こ
の液体層表面に近接してノズルを設置し、希土類金属元
素、アルカリ土類金属元素および銅を含む溶湯をこのノ
ズルから液体層に噴出して金属の線状体を作製し、次い
でこの線状体所定の形状とし、しかる後これを酸化処理
することを特徴とする超電導体の製造方法である。

■　発明の具体的構成以下、本発明の具体的構成を詳細に説明する。

本発明の超電導物質は、希土類金属元素、アルカリ土類
金属元素および銅の酸化物である。

この場合、希土類金属元素（Ｒ）としては、Ｌａ〜Ｓｍ
、Ｅｕ〜Ｌｕ、Ｙ、Ｓｃのいずれが１種以上であればよ
いが、特にＬａ、Ｙが好ましい。

また、アルカリ土類金属（Ｍ）としては特にＣａ、Ｓｒ
、Ｂａの１種以上が好ましい。

これらのうちではＬ　ａ　−Ｍ−Ｃｕ　−０系、Ｙ−Ｍ
−Ｃｕ−０系が好ましく、例えば（Ｌａ＋−ｘ　Ｍｘ　
）２　Ｃｕ０４−δ（Ｙ　１−ｘ　Ｍｘ　）　３　Ｃｕ
　２０　ｔ−６等、ＲＭ：Ｃｕが例えば１：１〜２：１
程度のものが好適である。

これらは耕起電導物質シンポジウムＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇ　　（東大山」二会館　１９８７
　年１月）、フィジカル　レヴユー　し　タ　−　ズ（
Ｐｈｙｓ、Ｒｅｖ、Ｌｅｔｔ、、）　５８　（１９８７
）　ｐ　４０５〜４０７、ｐ９１１〜９１２、ｐ１０２
４〜１０２７、ｐ１０２８〜１０３０．ｐ１０３５〜１
０３７、ジャパニーズ　ジャーナルオヴ　アプライド　
フィジクス（Ｊｐｎ、Ｊ、Ａｐｌ）Ｉ。

Ｐｈｙｓ、）２６　（１９８７）ｐＬｌ−Ｌ２、ｐｔ、
ｔ　２３−Ｌｌ　２４、ｐＬ１５１−１５２等に記載さ
れている。

このとき、３０に程度以上の臨界温度が得られるからで
ある。

この他、酸化物中には、他の酸化物等が含有されていて
もよい。

本発明では、まず、このような複合酸化物に含有される
金属成分を所定の高速急冷法により凝固し線状体とする
。

この場合、用いる金属成分は、予め好ましくは不活性雰
囲気中でアーク放電、高周波誘導加熱等により溶解しイ
ンゴットとしておく。

なお、原料インゴットは、一部酸化されていてもよい。

そして、このインゴットを用いて、これを粉砕し、好ま
しくは不活性雰囲気中で高速急冷法を行うものである。

　ノズル先端にＡｒガスをふきかけ局所的に非酸化性雰
囲気としてもよい。

この場合、不活性雰囲気としては、Ｎ２、Ｈｅ、Ａｒ等
の不活性ガス雰囲気が好適である。

本発明の高速急冷法の装置例が第１図に示される。

第１図に示される装置は、モーター５によって高速回転
するドラム３を有する。　　ドラム３の内壁内には液体
冷媒４が収納される。　そして、ドラム３が図示矢印方
向に回転すると、液体冷媒４は遠心力をうけ、ドラム３
内壁内に液体冷媒４の液体層が保有される。　なお、液
体冷媒４はドラム回転後にドラム内に収納してもよい。

この液体層はドラム３とは相対的に静止した状態で回転
するようにすることが好ましい。

一方、この液体層表面に近接しノズル１が設置される。

　ノズル１内には原料合金が収納され、例えばノズル１
に巻回されたワークコイル２により合金は加熱溶解され
溶湯とされる。

そして、液体層が安定し、しかも合金の溶湯が形成され
ると、ノズル上方から例えば不活性ガスにより溶湯を加
圧し、液体層に向けて溶湯ジェットが噴出される。

噴出されたジェットは液体層の中で直ちに超急冷凝固し
、通常、連続的に線状体が形成されていく。　この際、
線状体は遠心力の作用により、例えば、ドラム３の内壁
に巻取ることが可能である。　また、ノズルをドラムの
回転軸や液体層表面と平行に移動させる等により、線状
体を、かぜ状など種々の形態で巻取ることが可能である
。

あるいは線状体を外部の巻取機にて巻取ることも可能で
ある。

このような場合、非晶質磁性合金における超急冷法では
回転ドラム内壁にジェットを噴出したり、冷却ロールあ
るいは一対のロール間隙にジェットを噴出する遠心急冷
法、片ロール法、双ロール法等が知られているが、これ
らのように、本発明のように液体冷媒の液体層にジェッ
トを噴射しない場合には、均質な線状体がえられず薄帯
状となり、特性や寸法もバラついてしまう。

また、液体層にジェットを噴出する遠心急冷法による非
晶質磁性合金の線状体の製造は従来知られていたところ
のものである。　しかし、このような遠心急冷法によっ
て、本発明の超電導体の金属成分の線状化が可能である
ことは本発明によってはじめて見出されたものである。

この場合、本発明では、特にドラム３を水平もしくは若
干傾斜させて回転することが好ましい。　従来の高速急
冷法ではドラムは垂直に回転させるが、この場合には回
転始動・終了時の液体冷媒の保持ができないからである
。　この他、ドラム３を水平ないし傾斜させて回転する
ことにより、低速回転も可能であり、線径の制御が容易
となる等の利点が生じる。

なお、溶湯温度は融点以上〜融点より１５０℃上程度と
すればよい。

また、ノズル材質は石英等を用いればよく、ノズル口径
は通常５０声〜１０ｍｍ程度、噴出速度は１〜５０ｍ／
秒程度とすればよい。

ドラム回転速度は噴出速度と一定の比率になるように設
定すればよく、ドラム直径１００〜１０００ｍｍ程度、
液体層深さ５〜５０ｍｍ程度とすればよい。

また、ノズル孔−液体層の距離は１〜２０ｍｍ程度、液
体層の法線に対する入射角は０〜４０°程度とすればよ
い。

さらに、液体冷媒としては、各種有機溶媒や液体窒素等
の液化ガスの他、場合によっては水も使用可能である。

　温度は、通常、室温以下程度とする。

このように作製される線状体は一部酸化物を含むことの
ある合金の非晶質体ないし多結晶体である。　そして、
線径１０戸〜１０ｍｍ程度、長さ１０ｍｍ以上の長尺の
ものかえられる。

このような線状体には必要に応じダイスを用いて伸線加
工を施してもよい。　伸線加工は、次の酸化処理前が好
ましい。

なお、−に記の高速急冷の条件を適宜変更することによ
り、短繊維ないしフレークの作製も可能である。

線状体に施す酸化処理は、ペロブスカイト等の超電導発
現のための所定の構造の複合酸化物を形成するためのも
のである。　また、この処理により、急冷による歪も除
去される。

酸化処理は、酸素分圧１／４気圧以上の雰囲気で所定時
間加熱処理をすることによって行われる。

加熱温度は材質によって異なるが、一般に７００℃以上
融点以下の所定の温度とし、また加熱時間は１０分以上
とすればよい。

このようにして得られた酸化物超電導体の線状体は、そ
の後必要に応じ、より線としたりし、また絶縁被覆を施
し、例えば所定のコイル形状とされる。

この場合、この形状加工は、合金線状体を用いて行い、
その後酸化処理を施すことが好ましい。

これにより、線状体の磁性が少なくなり、製造歩留りが
向上するとともに特性が向上し、またそのバラツキが減
少する。

■　発明の具体的作用効果本発明によれば、良好な特性を有する超電導体の線状体
やそれを用いたコイル等が実現する。

しかも、その生産性および量産性はきわめて高く、製造
コストが低度となる。　また、線状体の寸法のバラツキ
が少なく、しかも精度よく各種寸法を制御することがで
きる。　さらには特性、特にＴｃ付近での抵抗変化のプ
ロファイルや臨界磁界や臨界電流等の電気磁気的特性も
良好で、しかもこれらのバラツキも少ない。

このような点において、高い臨界温度を示す酸化物系セ
ラミクスであって、このような良好な特性を示す線状体
は、本発明によって初めて実現したものである。

■　発明の具体的実施例以下、本発明の具体的実例を示し、本発明をさらに詳細
に説明する。

実施例１原子比でＬａｌ、　６５Ｓｒｏ、　＋５ＣＬＩ＋の合金
を作製した。

この合金を用い第１図に示される装置にて線状体を作製
した。　すなわち、第１図のノズル１内にて合金を溶解
し、口径１００戸のノズルより１０ｍ／秒の速度でジェ
ットを噴出した。

ドラム３は５００ｍｍ径とし、これを高速回転した。　
液体冷媒４としては液体窒素を用い、ノズル−液体層距
９２　ｍ　ｍ、入射角０°とした。

これにより、上記組成を有し、非晶質の５〇−±２ｐＸ
ｎφの長尺の線状体かえられた。

なお、上記はノズル先端にＡｒ気流を吹きつけながら行
った。

この線状体を、酸素中にて、１０００℃、２４時間酸化
処理した。

えられた線状体の組成はｌ　ａ　１．８５Ｓｒ　Ｏ，ｌ
５Ｃｕ、０４であり超電導性を示し、その臨界温度は３
０にであった。

このものを円筒外周に巻いてコイルにした。

また、コイルにしたのちに酸化処理をしたものも作製し
た。

この結果、酸化処理をコイル化したのち行ったサンプル
では電気・磁気特性のバラツキが減少した。

実施例２実施例１において、合金を（Ｙｏ、　５Ｂａｏ、　５）
　、、Ｃｕ２にかえ、酸化処理の条件を８５０℃にかえ
た他は実施例１と同様に（Ｙｏ、　５Ｂａｏ、　５）　
３Ｃｕ２０７の線状体およびコイルを作製した。　臨界
温度は８５にであフだ。　その他の特性は実施例１と同
等であった。

このように本発明によれば、酸化物セラミクスの線状超
電導体が作製可能であり、高い温度で使用可能な超電導
特性を示すコイル等が実現し、その応用範囲はきわめて
広いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いる製造装置を説明するための一部
を断面にて示す正面図である。符号の説明１・・・ノズル、　　　　　　３・・・ドラム、４・・
・液体冷媒

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内壁内に液体冷媒を収納したドラムを回転し、遠
心力によって液体冷媒の液体層を形成し、この液体層表
面に近接してノズルを設置し、希土類金属元素、アルカ
リ土類金属元素および銅を含む溶湯をこのノズルから液
体層に噴出して金属の線状体を作製し、次いでこの線状
体を酸化処理して超電導材料の線状体を得ることを特徴
とする超電導体の製造方法。
（２）内壁内に液体冷媒を収納したドラムを回転し、遠
心力によって液体冷媒の液体層を形成し、この液体層表
面に近接してノズルを設置し、希土類金属元素、アルカ
リ土類金属元素および銅を含む溶湯をこのノズルから液
体層に噴出して金属の線状体を作製し、次いでこの線状
体を所定の形状とし、しかる後これを酸化処理すること
を特徴とする超電導体の製造方法。