JPS63291320A - 酸化物系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」 本発明は超電導マグネット等の超電導機器に用いられる
とともに臨界電流を高めた酸化物系超電導線の製造方法
に関する。

「従来の技術」 最近に至り、従来の金属間化合物系超電導材料や合金系
超電導材料とは別種の新規な超電導材料として、酸化物
系のセラミック超電導材料が開発されている。この種の
酸化物系超電導材料は常電導状態から超電導状態に遷移
する臨界温度（Ｔ　ｃ）が、従来の超電導材料に比較し
て極めて高く、液体窒素による冷却によって超電導状態
を維持することが可能な材料であるために、その応用面
で様々な研究と開発がなされている。

ところで、この種の超電導線にあっては、超電導導体が
セラミックスからなり、極めて脆く、クラックを生じ易
いなどの問題があるために、本発明者らは、超電導導体
部分の補強や保護などの目的で、導体の内部に芯材を複
合する技術、あるいは、導体の外部に補強管を複合する
技術などを開発している。

ここで前記超電導導体の内部に芯材を複合した構造の超
電導線を製造する方法の一例として、第４図に示すよう
に芯材ｌの外周に超電導体の原料粉末を圧粉して圧粉層
２を形成し、この圧粉層２を８００〜１１００℃に数時
間〜１００時間程度加熱して第５図に示す超電導層３を
有する超電導線Ａを製造する方法がある。

「発明が解決しようとする問題点」 ところで、前記芯材ｌは、通常ＣｕやＣｕ合金、または
、Ｎｂ、　Ｔａ、　Ｍｏ等の高融点金属、あるいは、ス
テンレス鋼などから構成されるが、これらの金属材料は
いずれも酸素と化合する材料であるために、曲述のよう
に圧粉層′２に加熱処理を施した場合、補強芯材ｌも酸
化反応を起こす傾向がある。このように補強芯材ｌが酸
化すると圧粉層２から酸素が奪われて圧粉層２の内部の
酸素が不足するために、圧粉層２を酸化物系超電導体と
する際の反応が十分に行なわれなくなる問題がある。

なお、酸化物系超電導体を生成させる際には、酸素量の
大小が超電導体の特性に大きく影響するために、反応に
必要な酸素量を確保しないと、製造された超電導線の臨
界電流が低下するとともに、場合によっては第５図に示
すように芯材１の外周部に絶縁層５が形成されてしまう
問題がある。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、超電導体
を生成させる加熱処理時に、超電導体の原料粉末から補
強体側に酸素が奪われることを阻止できるようにするこ
とによって、優れた特性を有する超電導線を製造するこ
とができる方法を提供することを目的とする。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、前記問題点を解決するために、酸化物系超電
導体を構成する元素を含有する原料粉末を芯状の補強体
の外部あるいは管状の補強体の内部に設けた後に加熱処
理を施して酸化物系超電導線を製造する方法であって、
前記補強体の外面あるいは内面の少なくとも一方におい
て前記超電導導体と接触する面に、貴金属等の非酸化性
材料からなる非酸化層を形成し、非酸化層を形成した補
強体を用いて超電導線を製造するものである。

「作用」 補強体と超電導体の原料粉末との間に設けた非酸化層が
補強体と原料粉末を区画するために、加熱処理を施した
場合、原料粉末から酸素が奪われることを阻止する。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

第１図は、本発明方法の実施に使用する装置の一例を示
すもので、第１図において、１０は４方向ロール、１１
は誘導加熱装置、１２は巻き取り機を示し、４方向ロー
ルｌＯの側部側にはホッパ１３が設けられている。

このホッパ１３の下端の排出部は、４方向ロール１２の
ロール部の近傍に配置されていて、ロール部を通過する
線材の外周面にホッパ１３内部に収納された原料粉末１
５を供給できるようになっている。

前記原料粉末１５は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｙ、Ｓｃ、Ｙｂなど
の周期律表ｍａ族元素の粉末、あるいはｎＩａ族元素の
化合物粉末（酸化物粉末、塩化物粉末、炭酸塩等）の１
種以上と、Ｓｒ、Ｂａなどのアルカリ土類金属元素の粉
末、あるいは、アルカリ土類金属元素の化合物粉末の１
種以上と、ＣｕＯなどの酸化銅粉末を所定の比率で混合
した混合粉末、あるいは、これらの粉末を５００〜７０
０℃に加熱処理した仮焼粉末を用いる。また、原料粉末
は、予め製造しておいた酸化物系超電導粉末と前記粉末
との混合物でも良い。

第１図に示す装置を用いて本発明方法を実施することに
より超電導線を製造するには、Ｃｕ、Ｃｕ合金、ＴａＳ
ＮｂＳＭｏ等の高融点金属、あるいは、ステンレス鋼か
らなる棒状の補強芯材（補強体）２０を用意するととも
に、その表面にＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ。

Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、　Ｉ　ｒなどの貴金属、ある
いは、Ａｇ合金、Ａｕ合金等からなる非酸化層２１をメ
ッキ法などの表面処理方法で形成する。なお、この非酸
化層２１を形成する方法は、ＣＶＤや蒸着法、あるいは
スパッタリング等の成膜技術、あるいは、貴金属テープ
を巻き付ける方法や貴金属パイプを複合する方法を用い
ても良い。

非酸化層２１を形成した補強芯材２０を４方向ロール１
２に送るとともに、ホッパ１３から原料粉末１５を非酸
化層２１の周囲に供給して４方向ロール１２で圧着し、
非酸化層２１の外方に圧粉層を形成する。

次にこの線材を誘導加熱装置１１に送る。この誘導加熱
装置１１は、内部を酸化雰囲気に維持できる構成にされ
ていて、内部を通過する線材を酸化雰囲気中で加熱処理
できるようになっている。

この誘導加熱装置１１において、圧粉層を酸化雰囲気中
で７００−１１００℃の温度に１−１００時間程度加熱
する加熱処理を施して圧粉層の内部に超電導層２２を生
成させて超電導線Ｂを製造する。この加熱処理において
は、補強芯材２０と超電導体の原料粉末１５との間に非
酸化層２１があるために、原料粉末１５の酸素が補強芯
材２０側に吸収されることがなく、原料粉末１５は所定
の成分比のまま反応して超電導層２２が生成される。

そして所定時間の加熱処理が終了したならば、超電導線
Ｂを巻き取り機１２に巻き取る。

以上のように製造された超電導線Ｂは補強芯材２０が非
酸化層２１により覆われ、加熱処理時に原料粉末内の酸
素が超電導物質の生成に十分に寄与するために、目的の
組成の超電導層２２を十分な量生成することができる。

このため臨界電流が高く、品質の安定した超電導線Ｂを
得ることができる。なお、圧粉層は補強芯材２０の外方
にあって露出しているために、誘導加熱装置１１におい
て加熱処理時に全長にわたり均一に酸素を供給して効率
良く均一に超電導層２２を生成させることができる。

前述のように製造された酸化物系超電導線Ｂは、液体窒
素で冷却することにより超電導状態に遷移するために、
液体ヘリウムで冷却する必要があった従来の超電導線に
比較して遥かに有利な冷却条件で使用することができる
。また、前記構成の超電導線Ｂは、補強芯材２０の外方
に超電導層２２が生成されているために、他の導体と接
続する際に、超電導層２２を直接能の導体と接続するこ
とができる。

なお、この実施例においては、棒状の補強芯材２０を用
いたが補強芯材２０は管状であっても差し支えない。管
状の補強芯材を用い、その外周側に超電導層を生成させ
て超電導線を製造Ｕた場合には、管状の補強芯材の内部
に冷媒を流すことによって補強芯材の外方の超電導体を
内部側から冷却することができる構造の超電導線を得る
ことができる。

第３図は本発明を適用して製造された超電導線の池の例
を示すものである。

本実施例の超電導線Ｃは、前記実施例の超電導線Ｂに、
非酸化層２５を介して安定化材を兼ねる補強管（補強体
）２６を被覆した構造をなしている。

この補強管２６は前記超電導線Ａの補強芯材２０と同等
の材料からなり、非酸化層２５は超電導線Ａの非酸化層
２１と同等の材料から構成されている。

前記構造の超電導線Ｃを製造するには、外周面に非酸化
層２１を形成した補強芯材２０と内周面に非酸化層２５
を形成した補強管２６を用意するとともに、補強芯材２
０を補強管２６の内部に挿入し、補強管２６の内部に原
料粉末を充填した後に縮径加工を施し、その後に加熱処
理を施して原料粉末を超電導体とすることにより製造す
れば良い。この加熱処理の際に、補強芯材２０に加えて
補強管２６も酸化して原料粉末内の酸素を吸収するおそ
れを生じるが、補強芯材２０の外周面と補強管２６の内
周面にいずれも非酸化層２１．２５が形成されているた
めに、原料粉末内の酸素が不足することはなく、十分な
量の超電導層２２を生成させることができる。

なお、この実施例では、補強管２６の内部に補強芯材２
０を設けた構成であるが、補強管２６を用いた構成を採
用する場合には補強芯材２０を省略することも可能であ
る。即ち、補強管２６の内部に原料粉末のみを充填して
加熱処理することにより超電導線を得ることができる。

「実施例」 直径５＋ｎｎ＋のＣｕ−Ｎｉ合金線の表面に厚さ５μｍ
のＡｇメッキ層を形成した補強芯材を用意する。

また、Ｙ、０３粉末とＢ　ａ　Ｃ０３粉末とＣｕＯ粉末
をＹ　Ｂ　ａｔＣｕａｏ　７の組成となるように混合し
、この混合粉末を７００℃で３時間加熱するとと６に９
００℃で１２時間加熱する加熱処理を施して仮焼き処理
を行った。この仮焼体を粉砕して原料粉末を得た。この
原料粉末を第１図に示すホッパと同等の構成のホッパに
投入するとともに、前記補強芯材を４方向ロールに引き
込み、補強芯材の周囲に供給して圧粉成形して圧粉層を
形成した。この線材を誘導加熱装置に送り、誘導加熱装
置の内部に５００　ｃｃ／分の割合で酸素を吹き込んで
、圧粉層の外方に連続的に酸素気流を生じさせ、更に、
９００℃で１．５時間加熱する処理を施して圧粉層内に
超電導層を形成し、超電導線を得た。

この超電導線は、液体窒素で冷却することにより超電導
状態に遷移するとともに、液体窒素で冷却した場合の臨
界電流は５００Ａ／ｃｍ”を示した。

「発明の効果」 以上説明したように本発明は、補強体と超電導体の原料
粉末との間に非酸化層を形成して加熱処理する方法であ
り、超電導粉末内の酸素が補強体側に吸収されることが
ないために、十分な量の酸素を超電導物質の生成用に使
用することができ、所望量の超電導層を生成できるため
に、品質の安定した臨界電流の高い超電導線を製造でき
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図本発明の一実施例を説明するため工程図、第２図
は本発明方法によって製造された超電導線の横断面図、
第３図は本発明方法を適用して製造された超電導線の他
の例を示す横断面図、第４図と第５図は従来の超電導線
の製造方法を説明するためのもので、第４図は芯材の周
囲に圧粉層を形成した状態を示す横断面図、第５図は、
従来の超電導線の横断面図である。 Ｂ、Ｃ・・・・・・超電導線、 １１・・・・・・誘導加熱装置、　　１５・・・・・・
原料粉末、２０・・・・・・補強芯材（補強体）、２１
．２５・・・・・・非酸化層、２２・・・・・・超電導
層、２６・・・・・・補強管（補強体）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 酸化物系超電導体を構成する元素を含有する原料粉末を
   芯状の補強体の外部または管状の補強体の内部に設けた
   後に加熱処理を施して酸化物系超電導線を製造する方法
   であって、前記補強体の外面あるいは内面の少なくとも
   一方において前記原料粉末と接触する面に、貴金属等の
   非酸化性材料からなる非酸化層を形成し、この非酸化層
   を形成した補強体を用いて超電導線を製造することを特
   徴とする酸化物系超電導線の製造方法。