JPS63266715A

JPS63266715A - 超電導線の製造方法

Info

Publication number: JPS63266715A
Application number: JP62101017A
Authority: JP
Inventors: Michio Takaoka; 道雄高岡; Tsukasa Kono; 河野　宰
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1987-04-23
Filing date: 1987-04-23
Publication date: 1988-11-02

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、例えば核磁気共鳴装置用マグネット、粒子
加速器用マグネット等の超電導応用機器などに使用可能
な超電導線の製造方法に関する。

（従来技術とその問題点）近時、常電導状態から超電導状態に遷移する臨界温度（
Ｔｃ）が極めて高い値を示す酸化物系の超電導体が種々
発見されつつある。そして、このような酸化物系の超電
導体は、従来の合金系あるいは金属間化合物系超電導体
に比べて臨界温度が高いことから、実用上極めて有望な
超電導材料とされている。

しかしながら、現在得られている酸化物超電導体は、す
べてブロック状であり、例えば超電導コイルを製造する
ために不可欠な長尺の線材とする方法は未だ開発されて
いないのが現状である。

（問題点を解決するための手段）この発明では、酸化物超電導体と酸化物超電導体を構成
する元素を含む材料のうち少なくとも一方からなる出発
物を溶融し、次いでこの溶融物を糸状体としたのち、金
属被覆層を設け、次いで熱処理することをその解決手段
とした。

以下、この発明の詳細な説明する。

この発明では、まず出発物を調製する。この出発物とし
ては、酸化物超電導体、酸化物超電導体を構成する元素
を含む材料あるいはこれらの混合物が用いられる。

上記の酸化物超電導体としては、Ａ　ｘＢ　ｙＣｕＯｚ（但し、ＡはＹ　ＳＬ　ａｌＳ　ｃｓ　Ｙ　ｂ等の周期
律表第■ａ族元素を表し、ＢはＢｅ、５ｒＳＢａ等のア
ルカリ土類金属元素を表す。また、Ｘ％　）’ＳＺが０
．１≦Ｘ≦２．　０．１≦ｙ≦３，１≦２≦８である。

）で示される層状ペロブスカイト型のものが好適に用い
られる。そして、この酸化物超電導体は、後工程の溶融
工程を考慮して熱溶融し易い粉末状であることが望まし
い。

また、酸化物超電導体を構成する元素を含む材料として
は、アルカリ土類金属元素粉末、周期律表第１［［ａ族
元素粉末および酸化銅粉末等からなる混合粉末などが用
いられる。ここでのアルカリ土類金属元素粉末としては
、Ｂｅ、Ｓ　ｒ、Ｍｇ、Ｂａ、ｒｔａの各元素の炭酸塩
粉末、酸化物粉末、塩化物粉末、硫化物粉末、フッ化物
粉末などの化合物粉末あるいは合金粉末などが用いられ
る。また、周期律表第１１１ａ族元素粉末としては、Ｓ
　ｃ、Ｙ　、Ｌ　ａ、Ｃｅ、Ｐ　ｒ。

Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓ＋Ｉｌ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ
、Ｅｒ、Ｔａ＋、Ｙｂ。

Ｌｕの各元素の酸化物粉末、炭酸塩粉末、塩化物粉末、
硫化物粉末、フッ化物粉末などの化合物粉末あるいは合
金粉末などが用いられる。さらに、酸化銅粉末としては
、ＣｕＯ１Ｃｕｔ’ｓ　ＣｕａＯｔ、ＣＬＩ４０３など
の酸化銅の粉末が用いられる。

そして、これらの粉末の混合比は、この混合粉末を熱処
理した際に、前述の酸化物超電導体が得られるように定
められる。また、この混合粉末を調製するにあたっては
、アルカリ土類金属元素粉末および周期律表第ｍａ族元
素粉末からそれぞれ１種ずつ選択してもよく、またアル
カリ土類金属元素粉末のみあるいは周期律表第１［Ｉａ
族元素のみから２種以上選択してもよい。前者の場合に
は、例えばＬ　ａ　−Ｓ　ｒ　−Ｃｕ　−０系の超電導
体の原料となる混合粉末（出発物）の調製が可能となり
、また後者の場合には、例えばＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系、
Ｌａ　−Ｓ　ｒ　−Ｃｕ　−０系等の超電導体の混合粉
末（出発物）の調製が可能となる。

さらに、このような混合粉末と前述の粉末状の酸化物超
電導体との混合物における混合比は、特に限定されるこ
となく、得られる超電導線の特性などを考慮して適宜決
められる。

次に、このようにして調製された出発物を、例えば第１
図に示すように、白金製等のルツボｌ内に収容したのち
、ルツボｌを加熱装置２により加熱することでルツボｌ
内の出発物を溶融し、次いでこの溶融物３をルツボ１の
底部に設けられたダイスから引出して心線４を得る。上
記の加熱装置２としては、高周波誘導加熱装置、電磁誘
導加熱装置などが用いられるが、これらに限定されるも
のではない。また、この加熱装置２による加熱温度は、
出発物中の材料の融点などに左右される。

そして、上記ルツボｌのダイス径は、最終的に得られる
超電導線の外径を考慮して決められるが、通常ｌＯμＲ
〜２Ｒｊ！程度の範囲とされる。

次に、このようにして得られた心線４を例えば金属被覆
槽５内に導いて、心線４の表面に金属溶融物６を塗布し
、次いで上記被覆＋！５の底部に設けられたダイスによ
り余剰の金属溶融物６を絞り取って金属被覆線７を得る
。ここで、上記金属被覆槽５内の金属溶融物６としては
、銅、アルミニウム等の金属などが用いられる。そして
、上記金属被覆線７に形成された金属被覆層の膜厚は、
心線４が超電導線となった際の超電導体の安定化を目安
に決められ、通常は５μｍ−１ｙｔ＊程度の範囲とされ
る。

次に、上記の金属被覆線７を加熱炉８に導いて金属被覆
層と共に金属被覆層の内部の心線４に対して酸化性雰囲
気中で熱処理を施す。この熱処理における処理条件は、
８００〜１１００℃程度の処理温度、１〜３００時間程
度の処理時間とされる。

このような熱処理により、上記の金属被覆線７は、その
心線４がアルカリ土類金属元素と周期律表第ｍａ族元素
と銅元素と酸素などが相互に反応して超電導体となりる
ことがら、優れた超電導特性を示す超電導線９となる。

そして、この超電導線９は、心線４の材料と金属被覆層
の材料とが互いに拡散し合うことから、心線４と金属被
覆層との結合が強固なものとなり、たとえコイリングし
ても心線４から金属被覆層が剥離するなどの不都合が生
じることがなく、優れた屈曲特性を示すものとなる。

次いで、このようにして得られた超電導線９は、キャプ
スタンｌＯを経て巻取りロール１１に巻取られる。この
巻取りロール１１による超電導線９の巻取り速度は、前
述の心線４、超電導線９の引張特性等の機械特性、経済
効率などを考慮して決められる。また、このような超電
導線９は、多数本束ねて安定化銅あるいはアルミニウム
等のマトリックス中に分散して、いわゆる極細多芯超電
導線とすることが可能である。

上記の例では、ルツボｌ内で出発物を溶融し、次いでこ
のルツボｌのダイスから溶融物３を糸状に引出して心線
４を得るようにしたが、ルツボ１内の溶融物３に高融点
材料からなる種線の一端を浸漬し、この種線を上方（他
端側）に引上げて種線の一端側に付着した溶融物３を糸
状体に成長させるようにしてもよい。上記の種線として
は、例えばタングステン（Ｗ）、白金（ｐ　ｔ）等の線
材が好適に用いられる。そして、この種線の外径は、得
られる超電導線の外径に応じて決められ、通常２〜１０
μｍ程度の範囲とされる。この場合、得られる超電導線
の外径を種線の外径により容易に決定できることから、
種線の外径を種々選択することにより、種々の外径を有
する超電導線の製造が可能となる。

また、上記の例では、出発物を溶融するのに白金製等の
ルツボ１を用いたが、出発物を圧粉成形等により成形加
工して例えば棒状の出発母材とした上で、この出発母材
の下端部を溶融紡糸して糸状体を得るようにしてもよい
。この場合、出発物に対する加熱溶融に際してルツボｌ
を用いないので、例えばルツボ１から超電導線８への不
純物の混入を防止できるとともに、ルツボｌを形成する
材料の融点に制限されずに、加熱温度を上げられるので
、出発物の材料が制限されないなどの効果が得られる。

さらに、上記の例では、心線４上に金属被覆層を設ける
のに溶融浴中に心線４を浸漬させる、いわゆるディップ
法を用いたが、ＣＶＤ法等の薄膜形成法を用いてもよい
。この場合、例えばＣＶＤ法では、前述のディップ法に
比べて金属被覆層を薄く形成できるので、より細径の超
電導線の製造が可能となる。

また、上記の例では、溶融物３から糸状体とする際に、
ルツボｌのダイスから溶融物３を引出して心線４を得る
ようにしたが、溶融物３を上記ダイスから圧力をかけて
押出すようにしてもよい。

この場合、心線４を高速でかつ効率良く製造できる効果
が得られる。

以下、実施例を示す。

（実施例１）出発物の原料として、酸化ランタン（Ｌａ＊Ｏｓ）粉末
、炭酸ストロンチウム（Ｓ　ｒＣＯｓ）粉末、酸化銅（
Ｃｕｏ　）粉末を用意した。そして、これら各粉末をＬ
　ａｓｓ　ｒ：ｃ　ｕ＝　１．８５：０．１５：　１　
（原子量比）となるように混合して混合粉末を作製した
。次いで、この混合粉末を第１図に示したルツボ内に収
容し、このルツボ内で溶融した。このときの溶融温度は
、約１５００℃であった。次いで、上記のルツボのｆｆ
１Ｊに投けられているダイスから溶融物を押出して約５
０μ翼程度の心線を得た。次に、この心線を銅溶融浴中
１こ通過させてその表面に鋼溶融物を所定量付着させ、
冷却工程を経たのち、熱処理を施し、外径約１００μ肩
の超電導線を得た。このときの熱処理は、約１０００℃
、２４時間の条件で行なった。

このようにして得られた超電導線は、その臨界温度が約
４０〜５０にであり、またコイリングしても銅金属被覆
層が剥離することなく屈曲特性に優れたものであった。

（実施例２）出発物の原料として、酸化イツトリウム（Ｙ　ｔｏ　３
）粉末、酸化バリウム（Ｂ　ａｏ　）粉末、酸化銅（Ｃ
ｕＯ）粉末を用意した。

そして、これら各粉末をＹ　：Ｂａ：Ｃｕ＝　ｌ　：２
　：３（原子量比）となるように混合して混合粉末を作
製した。次いで、この混合粉末を第１図に示したような
ルツボ内に収容し、このルツボ内で溶融した。

次に、ルツボ内の溶融物に外径約３０μ肩のタングステ
ン線（以下、Ｗ線と言う。）の一端を浸漬し、このＷ線
を上方（他端用こ引上げてＷ線の一端側に付着した溶融
物を心線に成長させた。次に、この心線の表面にＣＶＤ
法により銅からなる金属被覆層を形成したのち、上記実
施例１と同様に熱処理を施して外径約５０μ屑の超電導
線を得た。この超電導線の臨界温度は、約９０〜９５に
であった。

次いで、この超電導線を約５００本束ね、例えばハンダ
等の金属系接着剤で固めることで、大容量の極細多芯超
電導線を得た。

（発明の効果）以上説明したように、この発明によれば、酸化物超電導
体と酸化物超電導体を構成する元素を含む材料のうち少
なくとも一方からなる出発物を溶融し、次いでこの溶融
物を糸状体としたのち、金属被覆層を設け、次いで熱処
理するようにしたので、極めて高い臨界温度を示し、か
つ良好な超電導特性を発揮する細径の超電導線を製造す
ることができる。また、この方法において各工程を連続
して行なえば、優れた超電導線を長尺で得ることが可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の超電導線の製造方法を実施する上
で好適に用いられる製造装置の一例を示す概略構成図で
ある。３・・・溶融物（出発物の溶融物）、４・・・心線（糸
状体）、９・・・超電導線。

Claims

【特許請求の範囲】

酸化物超電導体と酸化物超電導体を構成する元素を含む
材料のうち少なくとも一方からなる出発物を溶融し、次
いでこの溶融物を糸状体としたのち、金属被覆層を設け
、次いで熱処理することを特徴とする超電導線の製造方
法。