JPS63274023A - 酸化物超電導線の製造方法 - 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〕 この発明は高い臨界温度を持つ酸化物超電導線の製造方
法に関するものである。

〔従来の技術〕

最近、送電などの電力分野、ｆｆｉ気浮上列車、核研気
共鳴装置、物性研究用などの分野において。

運転コストの低い超電導ケーブルが望まれている。

１９８７年になって、非常に高いＴ。を待った酸化物超
電導体が発見され、液体窒素温度（７７Ｋ）でも超電導
性を示すようになった。この超電導体Ｖｉ（Ｙ、Ｂ６）
　　　Ｏｕ　　Ｏで代表される組成の穀化物である。こ
れはＢ、　　、　　Ｃ！０３　、　Ｙ２Ｏ３、ｃｕｏ　
の各粉末を混合、成形後、プレス成形した後、熱処理し
て長さが数１０闘のブロック状に作成されている。

なお、この分野の技術については１例えば雑誌（Ｐｈｙ
ｓ　　、Ｒｅｖ　−Ｌｅｔｔ　　、　　５８（１９８７
）Ｐ９０８〜９１０）に記載されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

高い臨界温度を持つ酸化物超電導体は、　Ｙ　−Ｂ、　
−Ｃｕ−０系酸化物を例にとれば、　Ｂａｃｏ５゜Ｙ２
Ｏ５＊　ＣｕＯの各粉末を混合し、プレス成形した後。

熱処理して作成される。しかし、このような作成方法で
は長さがせいぜい数１０１Ｒ１Ｒのブロック状のものし
か作成できず、このため超電導マグネットやケーブルに
不可欠な長尺の線状にはできなかった。

この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、従来よりも高い温度で運転できる超電導マグ
ネットや送電用ケーブルに適用できる長尺の酸化物超電
導線を得ることを目的としている。

〔問題を解決するための手段〕

この発明に係る酸化物超電導線の製造方法は。

熱処理によって超電導性を有する酸化物を生成するよう
に配合された酸化物、硝酸塩、炭酸塩のうちいずれか一
種以上の原料粉末、あるいはすでに超電導性を有する酸
化物である原料粉末を金属材チューブに挿入して複合体
を形成し、この複合体に断面縮小加工を加えた後８これ
に通電して加熱することによって酸化物超電導線を形成
するものである。

〔作用〕

この発明における酸化物超電導線の製造工程では、原料
粉末を金属材チューブに挿入して複合体を形成して、こ
れを断面縮小加工し、さらに、これに通電して熱処理を
加えることによって高い温度で高い臨界電流ケ持つ長尺
の酸化物超電導線を製造できるので、高い温度で運転で
きる超電導マグネットや低損失の送電ケーブルが得られ
る。

〔実施例〕

以下、この発明の酸化物超電導線の製造方法を実施例に
より具体的に説明する。

実施例１゜ 熱処理によって超電導性を有する酸化物組成比が（Ｂａ
ｏ、６Ｙｏ、４）２０ｕｏ４の酸化物になるように配合
した’ＢａＣＯ５の炭酸塩並びにＹ２Ｏ５及びＣｕＯの
配化物の原料粉末（純度９９．９９％、平均粒径約１０
μｍ）をよく攪拌混合して、粉末混合体を得これをプレ
ス成形して外径１Ｇ、、、長さ４０朋の円筒状ベレット
１０個を作製した。次に、ペレットを長手方向に積み重
ね、さらにこれを金属材チューブ、この場合は外径１５
朋、長さ５００隨のニッケルクロム合金チューブ（室温
での電気抵抗率がＬＯＸＩＯΩ・ｍ）に挿入して、複合
体を形成した。図に複合体の断面構成を示す。図におい
て、（１）は超電導性を有する酸化物を生成するように
配合された原料粉末のヘレント、＋２１は金属材チュー
ブのニッケルクロム合金チューブである。

次に、この複合体をヌエージング加工、引抜加工によっ
て外径１龍（長さ５０ｍ）まで断面縮小加工を行なった
。加工は断線なくスムースに行なえた。さらに、この想
に石英ファイバーを巻き付け、セラミック製のボビンに
巻いた後、この森を空気中で約１０時間通電して加熱し
た。通電条件は平均して１００７，８Ａでめったが、線
の温度を熱電対で検知し、ｔｏｏｏ±２０℃の已度範囲
を逸脱しないように通電電流と電圧の制御を自動的に行
なった。

なお、熱処理温度及び時間はこの場合は１０００’Ｃ，
１０時間でアラたが、６００〜１５００”Ｃで１〜５０
時間程度、８００〜１３００℃で１〜１５時間程度酸累
な含む雰囲気中で行なうことが望ましい。

この熱処理時間は熱処理温度との兼合いで決る。

このようにして通電加熱処理して得られた酸化物超電導
線の一部（長さ約４０朋）を取り出し。

臨界温度と液体窒素温度（７７Ｋ）での臨界電流を測定
した。こねによると、臨界温度に９０Ｋ。

臨界電流は５Ａであったが、これは、従来法による長さ
２０龍９幅２朋、厚さ１朋のブロック状サンプルと比べ
、臨界温度で２に高く、臨界電流密度で約１０％高い獲
であり、超電導マグネットや送電ケーブルに不可欠な長
尺の紐で従来のブロック状と同等以上の超電導特性が得
られることがわかった。

実施例２゜ （Ｙｏ、５Ｂａｏ、４）５（！ｕ２０７　　になるよう
に配合したＢ、　、　Ｙ　、　Ｃｕの硝酸塩粉末を酸素
を含む雰囲気中６００〜１１００℃で熱処理して、酸化
物とした。

この状態で既に酸化物粉末は超電導性を示すことが磁化
測定によって確認できた。次に、このすでに超電導性を
有する酸化物の原料粉末を用いて上記実施例と同じサイ
ズのペレットを作成し、やはり同じサイズの金属相チュ
ーブ、この場合オーステナイト系のステンレススチール
チューブ（室温での電気抵抗率８Ｘ１００・ｍ）に挿入
後、断面縮小加工を施した。加工は同様に容易に行なう
ことができた。次に、この得られた酸化物超電導線を￥
施例１と同様に酸素雰囲気中で通電し、加熱処理を施し
た。今回の温度と時間はそれぞれ１１００℃、２時間で
あった。これについても同様に臨界温度と臨界電流を測
定した。この結果、この線も従来のブロック状サングル
と同等以上の臨界幅度と臨界電流を持つことがわかった
。

実施例３゜ （Ｙｂｏ、６Ｂａｏ、４）３ｃ！ｕｓｏａになるように
配合したＢａＣＯ３、Ｙｔ）２ｏ３　、　ＣｕＯの各粉
末（純度９９．９９％、平均径約１０μｍ）を８００〜
１１００℃で熱処理して酸化物粉末を得た。この状態で
縦に酸化物粉末は超電導性を示すことが磁化測定によっ
て確認できた。次に、上記した二つの実施例と同じサイ
ズの上記超電導性を有する酸化物の原料粉末からなるペ
レットを、やはり同じサイズの銅ニツケル合金チューブ
（室温での電気抵抗率は５　Ｘ　１０−’Ω・ｍ）に挿
入後、断面縮小加工を施した。加工は同様に容易に行な
うことができた。

この線を同様に酸素雰囲気中で通電し、加熱処理を施し
た。

今回の温度と時間はそれぞれ８００℃、５時間であった
。これについても同様に臨界温度と臨界電流を測定した
。この結果、やはり従来のブロック状サンプルと同等以
上の臨界温度と臨界電流を持つことがわかった。

なお、上記実施例ではｒ　Ｙ−Ｂａ　　’ｕ　　’　系
。

ｙｂ　　Ｂａ　　’ｕ　　Ｏ系酸化物について述べてき
たが、これ以外の臨界湿度の高い超電導体２例えば。

ｓｃ　−Ｂ、　−Ｃｕ−０系、　　Ｌａ−Ｂｒ−ａｕ−
ｏ　　系の酸化物にしてもよい。すなわち、この発明に
係わる酸化物超電導体はＭｌ　　がＩ８　族の元素、■
８　の元素のものである。冒、族元素としてはＬａ、　
Ｙ　。

Ｙｂ　ｌ　ＢＣ＊　Ｃｅ　＊　Ｐｒ　ｒ　ｓｍ　＋　Ｈ
Ｏ＊　Ｋｒ　及びＴｍのいずれか一種以上が用いられる
。また＋　　Ｈａ　族元素としてはＢａ、　Ｓｒ、　（
！、　及びＭｇ　のいずれか一種以上が用いられる。

また、この発明に係わる原料粉末は、酸化物。

炭酸塩、硝酸塩などの超電導性を示さないものだけでな
く、すでに超電導性を有する酸化物粉末でもよい。また
、これらを組み合わせたものでもよい。

なお、上記実施例では、原料粉末が酸化物と炭酸塩を組
合せたもの、及び硝酸塩だけのものを示したが、安定な
酸化物が得られれば酸化物のみの組合せでもよい。また
上記実施例では原料粉末を混合、成形してペレット状に
し、このペレットを金属相チューブに挿入して複合体を
形成する場合について示したが、原料粉末をそのまま挿
入しても良い。なお、この場合、ペレットのように密度
が高くないので、充填率を高くできず、得られた超電導
線の密度も少し低かった。

この発明に係わる金属チューブの相賀としては多大な電
流を通電せずとも効率的に必要な温度に加熱できる様、
電気抵抗率が室温で１０−８０・ｍ以上の高抵抗金属を
用いるのが望ましい。例えば高抵抗側斜として知られて
いるニッケルクロム合金、ステンレススチロール合金、
銅ニツケル合金。

ハステロイ合金、モリブデン合金、カンタル合金。

及び鉄クロム合金等が適当である。また、この金属相チ
ューブは上記単一金属相で形成されたものに限らず１例
えば二種以上の金属を複合した複数層で形成されていて
も良い。

さらに、この発明に係わる通電による加熱は酸素を含む
雰囲気中で行なう。また、加熱温度としてＦｉｓｏｏ℃
では炭酸塩が分解せず、１５００℃以上では酸化物が不
安定になるので６００〜１５００℃の温度範囲がよい。

なお、この通電加熱処理を５０気圧以上の圧力下で行な
うことは、さらに臨界電流を増加させるために有効であ
った。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、熱処理によっ
て酸化物超電導性を生成するように配合された酸化物、
硝酸塩及び炭酸塩のうちいずれか一種以上の粉末、ある
いはすでに超電導性を有する酸化物粉末を金属相チュー
ブに挿入して複合体を形成する工程、との複合体に断面
縮小加工を加える工程、断面縮小加工後の複合体に通電
し、加熱を行なう工程を施すことにより、従来よりも長
尺の酸化物超電導体が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例に係わる複合体の構成を示す
断面図である。図において、Ｃ１）は原料粉末のベレフ
ト、＋２１Ｆｉ金属相チューブ、この場合ニッケルクロ
ム合金チューブを示す。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱処理によって超電導性を有する酸化物を生成す
   るように配合された酸化物、硝酸塩及び炭酸塩のうちい
   ずれか一種以上の原料粉末、あるいはすでに超電導性を
   有する酸化物である原料粉末を金属材チューブに挿入し
   て複合体を形成する工程、この複合体に断面縮小加工を
   加える工程、及び断面縮小加工後の複合体に通電し、加
   熱を行なう工程を施す酸化物超電導線の製造方法。
2. （２）金属材チューブは電気抵抗率が室温で１０＾−＾
   ８Ω・ｍ以上の高抵抗金属で形成されている特許請求の
   範囲第１項記載の酸化物超電導線の製造方法。
3. （３）金属材チューブはニッケルクロム合金、銅ニッケ
   ル合金、モリブデン合金、ステンレススチロール、鉄ク
   ロム合金及びカンタル合金のいずれか一種以上の金属で
   形成されている特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   酸化物超電導線の製造方法。
4. （４）加熱は酸素を含む雰囲気中で６００〜１５００℃
   の温度範囲で行う特許請求の範囲第１項ないし第３項に
   記載の酸化物超電導線の製造方法。
5. （５）超電導体がＭ＿１、Ｍ＿２、Ｃ＿ｕ、Ｏを含む元
   素からなる酸化物で、Ｍ＿１は■＿ａ族元素、Ｍ＿２は
   II＿ａ族元素である特許請求の範囲第１項ないし第４項
   のいずれかに記載の酸化物超電導線の製造方法。
6. （６）■ａ族元素はＬ＿ａ、Ｙ、Ｙ＿ｂ、Ｃ＿ｅ、Ｐ＿
   ｒ、Ｈ＿ｏ、Ｅ＿ｒ、Ｓ＿ｍ及びＳ＿ｃのいずれか一種
   以上である特許請求の範囲第５項に記載の酸化物超電導
   線の製造方法。
7. （７）II＿ａ族元素はＳ＿ｒ、Ｂ＿ａ、Ｃ＿ａ及びＭｇ
   のいずれか一種以上である特許請求の範囲第５項及び第
   ６項に記載の酸化物超電導線の製造方法。