JPS63281319A

JPS63281319A - 化合物超電導線の製造方法

Info

Publication number: JPS63281319A
Application number: JP62115356A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Nakayama; 茂雄中山; Minoru Yamada; 穣山田; Akira Murase; 村瀬　暁; Kazuo Shiraki; 白木　八男
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-05-12
Filing date: 1987-05-12
Publication date: 1988-11-17

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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は、化合物超電導線の製造方法に係り。

特に、酸化物系の化合物超電導線の製造方法に関する。

（従来の技術）最近１組成がＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０などて表わされる酸化
物系化合物超電導体が注目されている。

これら、酸化物系化合物超電導体の多くは、臨界温度が
液体窒素温度以上である。このため、冷媒として高価で
扱い難い液体ヘリウムを使用する必要がなく、また冷却
系も大幅に簡略化できるので。

超電導技術を飛躍的に発展させるものと期待されている
。

ところで、今まで公表されている酸化物系化合物超電導
体は、塊状の超電導体や薄膜状の超電導体が主である。

実回路に組み込むには１通常のリード線のような線材の
形が何かと応用性に富み好ましい。しかし、酸化物系化
合物超電導体は非常に脆いため線材の形にすることが困
難であった。

また線材の形を実現しても、この線材で、たとえば超電
導コイルのように複雑な形状の電気回路要素を構成しよ
うとすると２巻線時に化合物超電導層に割れなどが生じ
易く、このため高い臨界温度および高い臨界電流密度を
示す複雑な形状の電気回路要素を構成することは困難で
あった。

（発明が解決しようとする問題点）上述の如く、臨界温度が液体窒素温度以上で。

しかも臨界電流密度が高く、そのうえ超電導コイルのよ
うに複雑な形状の電気回路要素を構成可能な酸化物系化
合物超電導線の出現が望まれている。

そこで本発明は、＊雑な工程を伴わずに上記要望を満た
す酸化物系の超電導線を製造できる化合物超電導線の製
造方法を提供することを目的としている。

［発明の構成コ（問題点を解決するための手段）本発明では、酸化物系の化合物超電導体を合成し得る元
素を含んだ複数種類の粉末体の混合物を銅、銀または組
合金製の被覆管内に収容した状態で被覆管ごと線状に減
面加工する第１の工程と。

この工程によって形成された線材を外面が絶縁材で覆わ
れた酸素不透過性パイプ内に収容する第２の工程と、前
記酸素不透過性パイプと前記線材との間に酸素ガスを通
流させながら熱処理を施す第３の工程とで実現している
。

さらに詳しく述べると、複数種類の粉末体は。

イツトリウム、エルビウム、ジスプロシウム、サマリウ
ム、ガドリニウム、ホルミウム、ネオジム。

イッテルビウム、ツリウム、ルテチウムの中から選ばれ
た少なくとも１種の酸化物粉末と、炭酸バリウム粉末と
、酸化銅粉末とである。また、第１の工程では、混合物
に対して、空気中で、８５０〜９５０℃、１〜５０時間
の仮焼処理を施すことが望ましく、さらに最終的に得ら
れる線材の臨界電流密度を向上させるために、混合物に
加圧成型加工を施してペレット化し、粉末母材の緻密化
を図ることが望ましい。また、第１の工程で線材化する
ときには被覆管の肉厚が２００μｍ以下となるまで減面
加工するこ、とが望ましい。これは第３の工程において
内部への酸素の浸透量を増加させ、化合物超電導体層の
生成量の増大化に寄与する。第３の工程では、８５０〜
９５０℃、７２時間以上の熱処理を施すことが望ましい
。この温度より高くても、低くても良い結果は得られな
い。

−６＝（作用）本発明製造方法では、酸化物系の化合物超電導体を合成
し得る元素を含んだ複数種類の粉末混合物を被覆管内に
収容した状態で被覆管ごと線状に減面加工し、この線材
を外面が絶縁材で覆われた酸素不透過性パイプ内に収容
し、しかる後に酸素不透過性パイプと線材との間に酸素
ガスを通流させながら熱処理を施して上記線材内に化合
物超電導層を形成させるようにしているので、上記熱処
理を行なう前に所望とする電気回路要素の形状。

たとえばコイル状に巻回し、その後に熱処理を施せば、
形成された化合物超電導層に割れや歪みを与えることな
く、シかも外面が電気絶縁された化合物超電導線を形成
できることになる。

（実施例）実施例ｌＹ２Ｏ３（酸化イツトリウム）粉末と。

ＢａＣＯ３（炭酸バリウム）粉末と、Ｃｕｂ（酸化銅）
粉末とをモル比で０．２　：　０．ｆｉ　：　１．０の
割合に混合して第１図（ａ）に示すような粉末混合物１
を得た。この粉末混合物１を空気中で９００’Ｃ。

２時間に亙って仮焼した後、粉砕し、さらにボールミル
で粉末化した。次に、この粉末混合物を第１図（ｂ）に
示すように、外径１４ｍｍ、内径１０．２ＩＩＩｉ。

長さ’１０ｍｍの銅製の被覆管２内に収容し、被覆管２
の両端開口を銅製の栓３ａ、３ｂで封止した後。

これに鍛造、線引き加工を施して第１図（ｃ）に示す如
き直径０．５ｍｍの線材４を得た（以上が第１の工程）
。

次に、この線材４を第２図に示すように２本より合わせ
、このより線を外面に電気絶縁材としてのセラミック５
がコーテングされた酸素不透過性パイプ、すなわちステ
ンレス鋼バイブロに挿通した（第２の工程）。

次に、第３図に示すように、内部に線材４が２本より線
状態で挿通されているステンレス鋼バイブロを巻枠７の
外周に巻回し、コイル８としての形を整えた後、ステン
レス鋼バイブロと線材４との間の空間９に酸素ガスを通
流させながら９００’Ｃで、７２時間熱処理を施した後
、室温まで急冷して（第３の工程）製造工程を終了した
。

このようにして製造された線材についてＸ線分光分析し
たところ銅製の被覆管２で囲まれた部分にＹｏ、４　Ｂ
　ａ　Ｏ，６Ｃｕ　０３−Ｙの組成式を持つ化合物超電
導層が形成されていることが確認された。

また、上記のようにして製造された超電導線の超電導特
性を調べたところ、臨界温度（Ｔｃ）は８６Ｋ。

臨界電流密度（Ｊｃ）は１０Ａ／Ｃｌ１ｌであった。さ
らに、セラミック５の存在によって絶縁特性も良好であ
った。

なお、第１の工程終了時点における被覆管２の肉厚と臨
界電流密度との関係を調べたところ第４図に示す結果を
得た。これは、被覆管２として鋼管を使用し、第１の工
程において空気中で、　９００℃、２時間の仮焼処理を
行ない、第３の工程において９００℃、７２時間の熱処
理を行なった後、急冷して得られたデータである。この
図から判がるように、被覆管２の肉厚が増す程、臨界電
流密度は低下する。これは、酸素ガスを通流させながら
行なう熱処理工程において被覆管２の肉厚が厚い程。

酸素の浸透量が低下することに起因するものと思われる
。また、第３の工程における熱処理時間と臨界電流密度
との関係を調べたところ第５図に示す結果を得た。この
場合も被覆管として鋼管を使用し、熱処理後に急冷して
得られたデータである。

図中Ａは被覆管の肉厚が５０μｍの場合を示し、Ｂは被
覆管の肉厚が１００μｍの場合を示し８　Ｃは被覆管の
肉厚が２００μｍの場合を示している。この図から判か
るように熱処理時間が長い程、また被覆管の肉厚が薄い
程、臨界電流密度が向上する。

これはやはり、熱処理時における酸素の浸透量の影響を
大きく受けることを示唆している。一方。

第１の工程終了時点における被覆管２の肉厚と臨界温度
（Ｔｃ）との関係を調べたところ第６図に示す結果を得
た。この図から判かるように、被覆管２の肉厚は薄い程
よく、これらの結果から勘案すると被覆管２の肉厚は２
００μｍ以下、第３の工程における熱処理時間は７２時
間以上が望ましいことになる。

＝　１０− 実施例２実施例１の場合と同じ粉末混合物を用いた。第１の工程
において前述したボールミルで粉末化したものに加圧成
型加工（加圧力５ｏｏｏｋｇ／　ｃｒｊ）を施して直径
１０ｍｍ、長さ５０關のペレットを作製し、このペレッ
トに酸素雰囲気中で、９００℃、２４時間の熱処理を施
し、このペレットを実施例１と同様に被覆管２内に収容
し、以下、実施例１と同じ手順でコイルを形作った化合
物超電導線を製造した。

この第２の実施例で得られた化合物超電導線について超
電導特性を調べたところ、臨界温度（Ｔｃ）は９５に、
臨界電流密度は１００Ａ／　Ｃｄであった。このように
特性か向上したのは、第１の工程においてペレット化し
たことによって母料の緻密度が向上したことによるもの
と思われる。

なお１本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。すなわち、酸化イツトリウムに代えてエルビウム、
ジスプロシウム、サマリウム、ガドリニウム、ホルミウ
ム、ネオジム、イッテルビウム、ツリウム、ルテチウム
の中から選ばれた少なくとも１種の酸化物粉末を用いて
もよい。また。

第１の工程では、粉末混合物に対して、空気中で。

９００℃、２時間の仮焼処理を行なっているが、温度は
８５０〜９５０℃１時間は１〜５０時間であればよい。

また、第３の工程の熱処理温度および時間は。

８５０〜９５０℃、７２時間以上であればよい。なお。

上記温度より高くても、低くても良い結果は得られない
。また、熱処理後、徐冷すると臨界電流密度を飛躍的に
向上させることができる。さらに。

ｍｌの工程においてペレット化するときの加圧成型圧力
は、　５００　ｋｇ／Ｃｄ以上、好ましくは１０００ｋ
ｇ／ｃｒＡ以上が望ましい。もし、加圧成型圧力が５０
０ｋｇ／ｃＴｊ未満の場合には効果は少ない。また、第
１の工程において粉末混合物やペレットを収容する被覆
管は、線材加工を容易化するとともに第３の工程におい
て内部に酸素を充分浸透させなければならない関係上、
延性に富みしかも酸素が透過し易い銅、銀もしくは銀合
金製であることが望ましい。

また、第１の工程において線引き加工を高温雰囲気中で
行なうようにしてもよい。また、酸素不透　１２　一過性バイブとしてのステンレス鋼パイプは、前記線材を
包み込むように帯状のステンレス鋼板をパイプ状に折曲
げるとともに合わせ目を溶接して形成されたものでもよ
く、さらに前記セラミック絶縁材は上記溶接後のパイプ
表面にコーテングされたものでもよい。

［発明の効果コ以上述べたように１本発明によれば、酸化物系化合物超
電導体特有の高い臨界温度特性を持つとともに臨界電流
が大きく、シかも複雑な形状を持−ｒ電気回路要素への
適用を可能化する化合物超電導線の製造方法を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は本発明製造方法の一実施形態を説明
するための図、第４図は被覆管の肉厚と臨界電流密度と
の関係を説明するための図、第５図は熱処理時間と臨界
電流密度との関係を説明するための図、第６図は被覆管
の肉厚と臨界温度との関係を説明するための図である。１・・・粉末混合物、２・・・被覆管、４・・・線材、
５・・・セラミック、６・・・ステンレス鋼パイプ、８
・・・コイル。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）酸化物系の化合物超電導体を合成し得る元素を含
んだ複数種類の粉末体の混合物を銅、銀または銀合金製
の被覆管内に収容した状態で被覆管ごと線状に減面加工
する第１の工程と、この工程によって形成された線材を
外面が絶縁材で覆われた酸素不透過性パイプ内に収容す
る第２の工程と、前記酸素不透過性パイプと前記線材と
の間に酸素ガスを通流させながら熱処理を施す第３の工
程とを具備してなることを特徴とする化合物超電導線の
製造方法。
（２）前記複数種類の粉末体は、イットリウム、エルビ
ウム、ジスプロシウム、サマリウム、ガドリニウム、ホ
ルミウム、ネオジム、イッテルビウム、ツリウム、ルテ
チウムの中から選ばれた少なくとも１種の酸化物粉末と
、炭酸バリウム粉末と、酸化銅粉末とであることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の化合物超電導線の製
造方法。
（３）前記第１の工程は、前記混合物に対して、空気中
で、８５０〜９５０℃、１〜５０時間の仮焼を行なう処
理を含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の化合物、超電導線の製造方法。
（４）前記第１の工程は、前記混合物に加圧成型加工を
施して上記混合物をペレット化する処理を含んでいるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の化合物超電
導線の製造方法。
（５）前記第１の工程は、前記被覆管の肉厚が２００μ
ｍ以下となるまで減面加工することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の化合物超電導線の製造方法。
（６）前記酸素不透過性パイプはステンレス鋼パイプで
あり、前記絶縁材はセラミック絶縁材であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の化合物超電導線の製
造方法。
（７）前記ステンレス鋼パイプは前記線材を包み込むよ
うに帯状のステンレス鋼板をパイプ状に折曲げるととも
に合わせ目を溶接して形成されたものであり、前記セラ
ミック絶縁材は上記溶接後のパイプ表面にコーテングさ
れたものであることを特徴とする特許請求の範囲第６項
記載の化合物超電導線の製造方法。
（８）前記第２の工程では、前記線材を２本以上のより
線の形にして前記酸素不透過性パイプ内に収容すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の化合物超電導
線の製造方法。
（９）前記３の工程における熱処理条件は、８５０〜９
５０℃、７２時間以上であることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の化合物超電導線の製造方法。