JPS63241814A - 超電導線材の製造方法 - Google Patents

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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、超電導線材の製造方法に関し、より詳しく
は、高い臨界温度を有するセラミックス系の超電導線材
を得ることができる超電導線材の製造方法に関する。

〈従来の技術〉 従来より、超電導線材としては、金属系（ＮｂＴｉ等の
合金、Ｎｂ２　Ｓｎ、Ｖ３　Ｇａ等の金属間化合物）の
超電導材を線材化したものが用いられていた。しかし、
これらの臨界温度（Ｔ　ｃ）は、３０に以下であるため
、実用性が乏しく、高い臨界温度を有する超電導材が要
望されている。そして、近年では、３０に以上の臨界温
度を有する超電導材として、セラミックス系のものが開
発されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかし、上記セラミックス系の超電導材は、延性、可撓
性がないため、加工性が極めて乏しく、線材化が極めて
困難であるという問題がある。また、セラミックス系の
超電導材を得るためには、超電導材料を所望の形状に加
工した後、高温で焼結する必要があり、その際、周期律
表中のＩＩａ族元素、ＩＩＩａ族元素、銅、及び、酸素
以外の構成元素が不純物として超電導材料中に入り込ん
で臨界温度等の超電導特性に悪影響を与える可能性があ
るという問題もある。

〈発明の目的〉 この発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、超
電導特性に悪影響を与える可能性がなく、臨界温度の高
いセラミックス系の超電導線材を得ることができる超電
導線材の製造方法を提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、この発明の超電導線材の製造
方法は、セラミックス系の超電導原材料をＣｕ−Ｂｅ系
合金で被覆した後、減面加工により所定形状の線状素材
とし、その後上記線状素材を超電導層が生成される温度
領域で焼結して、超電導層が上記合金で被覆された超電
導線材を得る方法である。

く作用〉 上記の構成による超電導線材の製造方法によれば、Ｃｕ
−Ｂｅ系合金は、延性が大きく、減面加工を施し得る充
分な強度も有するので、減面加工の際、加工による外力
を被覆材としてのＣｕ−Ｂｅ系合金を通して、内部の超
電導原材料まで効率良く伝達させることができる結果、
所望の線状素材を得ることができる。さらに、Ｃｕ及び
Ｂｅは、共に超電導原材料を構成する元素となり得るの
で、線状素材を焼結する際、被覆材からＣｕ、Ｂｅの元
素が拡散して超電導原材料中に入り込んでも、得られた
超電導線材の超電導特性に悪影響を与える可能性もない
。

〈実施例〉 次いで、この発明の一実施例について図を参照しながら
以下に説明する。

第１図Ａ−Ｃは、超電導線材（１）が得られるまでの各
工程を示す断面図である。

まず、Ｃｕ−Ｂｅ系合金（３）からなる円筒状のパイプ
内に、混合粉体からなるセラミックス系の超電導原材料
（２）を充填して、第１図Ａに示すような、超電導原材
料（２）がＣｕ−Ｂｅ系合金（３）で被覆された復層体
（以下未加工線状素材という）を得る。

上記超電導原材料（２）とし、では、超電導物質を構成
する元素を含有するものであれば単体、化合物のいずれ
の形態でも使用しえる。該元素としては、周期律表１族
、■族、■族および酸素、窒素、フッ素、炭素、硫黄な
どが例示される。より詳細には、上記超電導原材料（２
）は、Ｉａ族元素、ＩＩａＩａ族元素びＩＩＩａ族元素
から選ばれた少なくとも一種の元素、Ｉｂ族元素、ｎｂ
族元素およびｍｂ族元素から選ばれた少なくとも一種の
元素、および酸素、窒素、フッ素、炭素、硫黄から選ば
れた少なくとも一種の元素を含有している。上記周期律
表Ｉ族元素のうち、Ｉａ族元素としては、Ｌｉ１Ｎａ、
に、、Ｒｂ、ＣｓおよびＦｒなどが挙げられ、Ｉｂ族元
素としては、Ｃｕ　ＳＡ　ｇおよびＡｕが挙げられる。

また、周期律表■族元素のうち、ＩＩａＩａ族元素ては
、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓ　ｒ、ＢａおよびＲａが挙げら
れ、ｎｂ族元素としては、Ｚ　ｎ　％　Ｃｄ等が挙げら
れる。周期律表■族元素のうち、Ｈａ族元素としては、
Ｓ　ｃ　−、Ｙやランクノイド系元素であるＬａ、Ｃｅ
、Ｐ　ｒ、Ｎｄ、Ｐｍ。

ＳｍＳ　Ｅｕｓ　　Ｇｄｓ　　Ｔｂ、　　Ｄ　　ｙ％　
　ＨＯｌ　Ｅｒ。

Ｔ　ｍ　ｓ　Ｙ　ｂ　ｓ　Ｌ　ｕ　ｓアクチノイド系元
素であるＡｃ等が挙げられる。また、ｍｂ族元素として
は、ＡＪｓ　０８％　Ｉ　ｎ−、ＴＪ等が挙げられる。

上記元素のうち、Ｉｂ族元素、ＩＩａＩａ族元素ａ族元
素、ランタノイド系元素および酸素から選ばれた元素が
好ましい。なお、周期律表１ｂ族元素のうちＣｕが特に
好ましい。また、上記周期律表ＩＩａＩａ族元素ち、Ｓ
ｒ、Ｂａ、Ｂｅが好ましく、周期律表ＩＩＩａ族元素の
うち、Ｓ　Ｃ％　ＹおよびＬａが好ましい。

上記の元素を含有する単体または化合物は、粉体の状態
で一種または二種以上用いられ、化合物として用いる場
合には、塩化物、窒化物、炭化物であってもよいが、酸
化物、炭酸化物、硫化物またはフッ化物が好ましく、特
に、酸素含有の酸化物または炭酸化物が好ましい。なお
、上記混合粉体は、上記元素の酸化物または炭酸化物に
より構成されてもよい。また、Ｃｕ−Ｂｅ系合金（３）
は、Ｂｅを０．０１〜５．０重量％含有するものである
。なお、Ｃｕ−Ｂｅ系合金は、Ｂｅが増すと延性が小さ
くなり、強度が大きくなるが、上記範囲内でＢｅを含む
ものであれば、減面加工によって、小径長尺の線状素材
が得られる程度の延性と強度を得ることができる。

その後、未加工線材に、押し出し加工、引き抜き加工、
スウエージング等の減面加工を施すことにより、第１図
Ｂに示すような長尺小径の線状素材を得ることができる
。

そして、これを超電導層が生成される温度領域で焼結す
ることにより、第１図Ｃに示すような超電導層（４）が
上記合金（３）で被覆されたセラミックス系の超電導線
材（１）が得られることとなる。この時、被覆材として
、Ｃｕ−Ｂｅ系合金（３）を用いているので、Ｃｕ５Ｂ
ｅ以外の元素が当該被覆材から拡散して、超電導材料中
に入り込むことがないので、得られた超電導線材（１）
に対して、臨界温度等の超電導特性に悪影響を及ぼす可
能性もない。

なお、一般的なＣｕ系合金において、Ｂｅ以外の元素を
添加して、Ｃｕ−Ｂｅ系合金（３）程度の強度を得よう
とすれば、１０重量％以上の添加元素が必要となる。例
えば、Ｃｕ−Ｂｅ２重量％合金の焼鈍材の引っ張り強さ
、延びは、それぞれ４８−一、３５％であるのに対して
、汎用的に用いられる１０重量％Ｎｉの引っ張り強さ、
延びは、それぞれ、３０に９Ｊ、４２％であり、しかも
、この合金は、■ａ族元素であるＮｉを含むため、超電
導特性に悪影響を及ぼす可能性がある。したがって、被
覆材としては、Ｃｕ−Ｂｅ系合金が好ましい。

また、超電導線材（１）は、通常絶縁材（５）により被
覆して使用される。第２図は、超電導線材（１）を複数
本束ねて、これを絶縁材（５）で被覆したー使用例を示
す断面図であり、同じ断面積を有する一本の超電導線材
（１）に比べ柔軟性を得ることができる。

なお、この発明の超電導線材（１）の製造方法は、上記
実施例に限定されるものでなく、例えば、未加工線状素
材を得る手段として、Ｃｕ−Ｂｅ系合金口）のパイプ内
に銅からなる長尺小径の棒状のものを挿入し、その周り
に混合粉体からなる超電導原材料（２）を充填してもよ
く、また、超電導原材料（２）からなる混合粉体を円柱
状に固め、その外周をＣｕ−Ｂｅ系合金（３）で被覆し
てもよい。また、パイプの内周及び外周の断面の形状と
して、円形以外に、楕円、矩形その他の形状のものを採
用してもよく、その他この発明の要旨を変更しない範囲
で種々の設計変更を施すことができる。

く実験例〉 次に、この方法により得られた超電導線材の実験例を示
す。

外径２０φｍｍ、内径１０φｍｍのパイプ中にＹ２０３
、ＢａＣＯ３及びＣｕＯの混合粉体を充填し、減面加工
を施した結果、外径が０，５φｍｍまで無断線で線材化
が可能であった。この線状素材を９００℃で焼結して得
られた超電導線材の臨界温度を測定したところ、Ｔｃ　
−４５にであった。

」１記のように一般に汎用されている線材の径と同程度
の超電導線材を得ることができる。

〈発明の効果〉 以上のように、この発明の超電導線材の製造方法によれ
ば、セラミクス系の超電導原材料が延性及び強度におい
て、減面加工に適したＣｕ−Ｂｅ系合金で被覆されてい
るので、これを減面加工して小径長尺な線状素材を得る
ことができ、これを焼結することにより、超電導線材を
容易に得ることができる。また、Ｃｕ−Ｂｅ系合金は、
超電導原材料を構成する元素となり得るので、超電導特
性に悪影響を与える可能性もなく、臨界温度の高いセラ
ミックス系の超電導線材を得ることがきるという特有の
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ−Ｃは、本発明の方法により超電導線材が得ら
れるまでの各工程を示す断面図、第２図は、超電導線材
の使用例を示す断面図。 （１）・・・超電導線材　　　　（２）・・・超電導原
材料（３）・・・Ｃｕ−Ｂｅ系合金　（４）・・・超電
導層手　続　補　正　書（自発） 昭和６２年９月８日 １、事件の表示 昭和６２年特許願第７４７８４号 ２、発明の名称 超電導線材の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　特許出願人 住所　　大阪市東区北浜５丁目１５番地名　称　　　（
２１３）住友電気工業株式会社代表者　　川　　上　　
哲　　部 ４、代理人 ５、補正命令の日付（自発） （１］　　明細豊中第２頁第７行「合金、Ｎ　ｂ　２　
Ｓ　ｎ　５ＶｓＧａ等の」の記載を「合金、Ｎ　ｂ　３
　Ｓ　ｎ　ｓＶ＠Ｇａ等の」と訂正する。 （２）同書第８頁第３行〜第６行の「例えば、・・・・
・・・・・１０重量％Ｎｉの」の記載を「例えば、Ｃｕ
−２重量％Ｂｅ合金の焼鈍材の引っ張り強さ、延びは、
それぞれ４８ｋｇ！、　３５％であるのに対して、汎用
的に用いられるＣｕ−１０重量％ＮＬの」と訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、セラミックス系の超電導原材料をＣｕ−Ｂｅ系合金
   で被覆した後、減面加工により所定形状の線状素材とし
   、その後上記線状素材を超電導層が生成される温度領域
   で焼結して、超電導層が上記合金で被覆された超電導線
   材を得ることを特徴とする超電導線材の製造方法。 ２、Ｃｕ−Ｂｅ系合金のＢｅ含有量が０．０１〜５．０
   重量％である上記特許請求の範囲第１項記載の超電導線
   材。 ３、超電導原材料が周期律表中のIIａ族元素、IIIａ族
   元素、銅、及び酸素を含む上記特許請求の範囲第１項記
   載の超電導線材。