JPS63291311A - 超電導線 - 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」 本発明は、酸化物系超電導導体を金属の安定化層で被覆
してなり超電導マグネットなどの超電導機器に利用され
る超電導線に関する。

「従来の技術」 近来、常電導状態から超電導状態へａ序する臨界温度（
Ｔｃ）が液体窒素温度以上の高い値を示す酸化物系の超
電導材料が種々発見されつつある。

そして、従来、この種の超電導材料からなる超電導体の
中でもＹ　−Ｂ　ａ−Ｃｕ−０系、Ｌ　ａ−Ｓ　ｒ−Ｃ
ｕ−０系等のいわゆるＡ　−Ｂ　−Ｃｕ−０系（ただし
、ＡはＬａ。

Ｙ、Ｙｂ、Ｓｃ等のＩ［［ａ族金属元素を示し、ＢはＳ
ｒ。

Ｂａ等のアルカリ土類金属元素を示す）の超電導材料を
製造するには、上記ＩＩＩａ族金属元素の化合物粉末と
上記アルカリ土類金属元素の化合物粉末と酸化銅粉末を
混合して得ｆこ混合粉末を、所定形状に成形し、更に熱
処理して超電導材料を得みようにしている。

また、上記Ａ　−Ｂ　−Ｃｕ−０系超電導体などの酸化
物系超電導体を超電導マグネットなどの超電導機器に適
用させるために、酸化物系超電導材料を線材化する試み
らなされている。

「発明が解決しようとする問題点」 このような酸化物系超電導材料を用いた超電導線の製造
方法としては、例えば、銅などの金属ノース内に酸化物
系超電導体の原料粉末を充填し、この後仲線加工を施し
、更に熱処理を施して原料粉末の６成分元索間に反応を
起こさせて、超電導性を有する超電導導体を生成する方
法が試みられている。

ところで、酸化物系超電導体においては、熱処理時に原
料粉末と酸素との反応がその超電導特性に重要な影響を
与え、熱処理時に酸素が不足し之コ状態で生成された超
電導体はその超電導特性が劣化する傾向にある。例えば
原料粉末の熱処理時に金属ノースに酸化反応が起こると
、原料粉末中の酸素が消費されて酸素不足を生じる。一
方、原料粉末は金属ソースで被覆されているために大気
や酸素気流中などで熱処理を行っても雰囲気ガス中の酸
素と接触することができない。従って、このような状態
で作成された超電導材料は酸素不足となり、充分な超電
導特性が得られなくなる問題があった。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、超電導特
性の優れた超電導線の提供を目的としている。

「問題点を解決するための手段」 この発明は、酸化物系超電導導体を金属の安定化層で被
覆してなる超電導線において、前記安定化層には安定化
層の一部を除去して超電導導体を露出させた露出部を形
成し、問題解決の手段とした。

「作用　」 安定化層に超電導導体を露出させた露出部を形成したの
で、超電導導体の原料粉末に熱処理を施すとき、大気な
ど酸素を含む雰囲気ガスが露出部を通って原料粉末に接
触し、原料粉末に酸素が充分に供給される。

「実施例」 第１図はこの発明の一実施例を示す図であって、符号１
は超電導線である。

この超電導線ｌは、Ａ　−Ｂ　−Ｃｕ−０系（ただし、
ＡはＬａ、Ｙ、Ｙｂ、Ｓｃ等のＩＩＩａ族金属元素を示
し、ＢはＳｒ、Ｂａ等のアルカリ土類金属元素を示す）
の酸化物系超電導材料の１つであるＹ　−Ｂ　ａ−Ｃｕ
−０系の超電導材料からなる超電導導体２を、銅の安定
化層３で被覆してなるものである。なお、この実施例で
は、超電導導体２の材料としてＹ　−Ｂ　ａ−Ｃｕ−０
系の超電導材料を用いたが、これに限定されることなく
、超電導導体２の材料として、Ｙの代わりにＬａ、Ｃｅ
、Ｐｒ、　　Ｎｄ、Ｐｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ。

Ｓｍ、Ｄｙ、１−ｒｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｓｃ
等のｎｌａ族金属元素を用い、Ｂａの代わりにＳ　ｒ、
Ｍｇ、Ｃａ、Ｒａ、Ｂｅ等のアルカリ土類金属元素を用
いたＡ　−Ｂ　−Ｃｕ−０系超電導材料を用いても良く
、また、５ｒＴｉＯｓ、Ｂ　ａＰ　））Ｂ　ｉｏ　３、
　Ｅ　ａＴ　ｉｏ　ｓ、（Ｓ　ｒ、Ｂ　ａ）Ｔ　ｉｏ　
３、（Ｃａ、　Ｓ　ｒ）Ｔ　ｉｏ　３等のＡ　−Ｂ　−
０、型などの上記Ａ　−Ｂ　−Ｃｕ−０系以外の酸化物
系超電導体を用いても良い。また、この実施例では、安
定化層３の材料として銅を用いたが、銅合金、ステンレ
ス、銅−ステンレスクラッドなどの銅量外の金属を用い
ても良い。

この超電導線ｌにあっては、安定化層３の上部と下部を
研削除去して超電導導体２を露出させる露出部４．４が
形成されている。

この超電導線１は、超電導導体２を構成する酸化物系超
電導物質の臨界温度以下に冷却することによって、超電
導導体２に損失なく電流を流すことができる。また超電
導導体２の超電導状態が破られたときには安定化層３側
に電流が流れ、超電導線ｌの破損を防止する。

この超電導線ｌは、次のように製造される。まず、安定
化層３となる銅製のシース内に、超電導材料の原料粉末
あるいは原料粉末を仮焼成した状態の粉末を充填する。

この原料粉末は、例えばＹ、０３、Ｂ　ａ　ＣＯ３、Ｃ
ｕＯなどが好適に使用される。次に圧縮成形を施してシ
ース内の原料粉末を仮成形し、更に伸線加工を施して所
望の線径とする。次に、この線材表面の安定化層３を皮
剥きダイス等を用いて研削し、線材の上下両方にその長
さ方向に沿って超電導導体２が露出した露出部４．４を
形成する。次に、この線材を、例えばコイル状に巻回す
るなど目的とする形状に加工し、この後熱処理を施して
原料粉末中の各元素間に反応を起こさせ、Ｙ　−Ｂ　ａ
−Ｃｕ−０系の超電導材料を生成する。この熱処理は、
８００〜１１００℃の温度で１〜３００時間程度行なう
。また熱処理の際の雰囲気は、大気雰囲気中あるいは酸
素気流中とするのが望ましい。以上の操作によって超電
導線１が製造される。

この超電導線１は、安定化層３の一部を除去して超電導
導体２を露出させた露出部４を形成し、熱処理時に安定
化層３内の原料粉末に酸素を含む雰囲気ガスを接触させ
ながら超電導材料を生成することができるので、超電導
導体２を構成する超電導材料の酸素不足によって生じる
超電導特性の劣化を防ぎ、超電導線ｌの超電導特性を向
上させろことができる。

第２図ないし第４図は先の例の変形例を示す図である。

第２図に示す超電導線５は、安定化層６に一定間隔毎に
超電導導体２を露出させる円形の穴７・・・を形成した
ものである。また、第３図に示す超電導線８は、安定化
層６ａに一定の間隔をおいて放射状に配列された小孔９
・・・を形成した乙のである。この例の超電導線８は、
超電導線の全周に亙って設けられた多数の小孔９・・・
により、熱処理の際、安定化層６ａ内の原料粉末に均一
な状態で酸素を含む雰囲気ガスを接触させることができ
、超電導導体２の組成を均一化することができる。また
、第４図に示す超電導線１０は、安定化層１１に一定間
隔毎に楕円形の穴１２・・・を形成したものである。な
お、上記の穴７．１２あるいは小孔９のサイズや形状は
、安定化層６．６ａ、！ｌの長さ方向の電気抵抗値に影
響を及ぼさないように設定することが望ましい。

第５図はこの発明の他の実施例を示す図であって、符号
１３は超電導線である。先の実施例の超電導線ｌは超電
導導体２の断面が円形であったが、この例の超電導線１
３は、薄板状の超電導導体１４を金属の安定化層１５で
被覆し、全体としてテープ状に成形したものである。こ
の超電導導体１４の材料は、先の例による超電導導体２
と同様の酸化物系超電導材料が使用される。また安定化
層Ｉ５の材料も先の実施例と同様に銅などの金属が使用
される。この超電導線１３にあっては、安定化層１５の
両側部を研削除去して超電導導体Ｉ４を露出させる露出
部１６・・・が一定間隔毎に形成されている。

この超電導線１３は、先の例と同様に、超電導導体１４
を構成する酸化物系超電導材料の臨界温度以下に冷却す
ることによって、超電導導体＋４に損失なく電流を流す
ことができる。

この超電導線１３は、次のように製造される。

まず、安定化層１５となる銅などの金属製角形筒状体に
酸化物系超電導材料の原料粉末または仮焼粉末を充填し
、次にこれを圧縮し、更にテープ状に伸線加工を施す。

次に、このテープ状線材の両側部を一定間隔毎に研削し
て、安定化層１５が研削除去された露出部！６・・・を
形成する。次に、このテープ状線材をコイル状に巻回す
るなど所定形状に加工した後、熱処理を施して超電導性
を有する超電導導体１４を生成させる。以上の操作によ
りテープ状の超電導線１３が作成される。

この超電導線１３は、先の実施例による超電導線１３と
同様の効果がｉυられる他、線材形状をテープ状とした
ので安定化層１５の研削操作が機械式プレス等で簡単に
行うことかでき、製造を容易化することができる。

第６図は第５図に示す超電導線１３の変形例を示す図で
ある。第５図に示す超電導線１３はテープ状線材の両側
部を研削して露出部１６・・・を形成した構成であった
が、この図に示す超電導線１７は、テープ状線材の表裏
両面の安定化層１５を一定間隔毎に研削除去して露出部
１６・・・を形成したものである。

この例による超電導線１７は、第５図に示す超電導線１
３とほぼ同様の効果を得ることができる。

なお、前述の各側とも、露出部は熱処理終了後に種々の
方法によって埋めて用いても良い。

以下に実験例を示す。

（実験例） 超電導導体の原料として、Ｙ、０３とＢ　ａ　ＣＯｓと
ＣｕＯを用い、これらをＹ　：Ｂａ：Ｃｕ＝　１　：２
　：３　（原子比）の割合で混合し、原料粉末とした。

この原料粉末を７００℃で３〜ｌＧ時間加熱し、更に８
５０〜９５０℃で２４〜１００時間加熱して仮焼成を施
した。次に、この粉末を棒状に圧粉成形し、この圧粉成
形体を安定化層となる銅−ステンレスクラッドで作られ
た金属シースに充填し、更に圧延処理を施して圧粉成形
体と金属シースとを接合させ、この後伸線加工を施して
外径数ｍｍの線材とした。次に、この線材の上下両側の
安定化層を皮剥きダイスで研削除去して露出部を形成し
た。

次に、この線材および上記仮焼成済みの粉末を円柱状に
圧粉成形したペレットを８００〜１１００℃で１〜５０
時間熱処理し、第１図に示すものと同様の超電導線およ
び外径１０ｍｍ、厚さ５＋＋＋ｍの超電導材料からなる
ペレットを得た。こうして得られた超電導線およびペレ
ットの臨界温度および臨界電流（Ｊｃ）を測定した結果
、臨界温度は超電導線が９０にでありペレットが８９に
であった。また、超電導線およびペレットの臨界電流（
Ｊｃ）はいずれも１００　　Ａ／ｃｏ＋’（７７Ｋ）で
あった。

以上の結果、この超電導線は、金属の安定化層を持たな
いペレット状の材料と同程度の超電導特性が得られ、熱
処理時の酸素不足による超電導特性の劣化は認められな
かった。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明による超電導線は、安定
化層の一部を除去して超電導導体を露出さけた露出部を
形成し、熱処理時に安定化層内の原料粉末に酸素を含む
雰囲気ガスを接触させながら超電導材料を生成すること
ができるので、超電導導体を構成する超電導材料の酸素
不足によって生じる超電導特性の劣化を防ぎ、超電導線
の超電導特性を向上させることができる。

また、超電導材料の酸素不足によって生じる品質のバラ
ツキを防止することができるので、超電導線の品質を安
定化することができる。

また、熱処理において、超電導材料の酸素不足による超
電導特性の劣化を防ぐことができるので、熱処理時間を
短縮しても均一かつ高品質の超電導線を得ることができ
、したがって熱処理の所要時間を短縮して生産性を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す図であって、超電導
線の斜視図、第２図ないし第４図は第１図Ｊこ示す超電
導線の変形例を示す図であって、超電導線の斜視図、第
５図はこの発明の他の実施例を示す図であって、超電導
線の斜視図、第６図は第５図に示す超電導線の変形例を
示す図であって超電導線の斜視図である。 ！、５．８．１Ｏ１１３，１７・・・超電導線２．１４
・・・超電導導体 ３．６．６ａ、　　１１．　１５”・安定化層４．１６
・・・露出部 ７．１２・・・穴（露出部） ９・・・小孔（露出部）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 酸化物系超電導導体を金属の安定化層で被覆してなる超
   電導線において、 前記安定化層には安定化層の一部を除去して超電導導体
   を露出させた露出部が形成されてなることを特徴とする
   超電導線。