JPS63291321A - 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適用可能
な酸化物系超電導線の製造方法に関する。

「従来の技術」 近来、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
発見されている。この種の超電導体は、従来の合金系超
電導体や金属間化合物系超電導体に比較して臨界温度が
高いことから、実用上極めて有望な超電導材料とされ、
その応用面で様々な研究と開発がなされている。

このような背景から本発明者らは、種々構造の超電導線
の研究と開発を進めたところ、補強芯材の外面に超電導
層を形成してなる超電導線を開発するに至り、その製造
方法について提案を行っている。

ところで、この種の超電導線を製造する方法の一例とし
て第２図に示すように、右側部にダイスｌを備え、左側
部に挿入孔２を備えたコンテナ３を設け、このコンテナ
３に付設されたホッパ３ａから超電導体を構成する元素
を含有する原料粉末４を投入し、ホッパ３の挿入孔２か
ら補強芯材５をホッパ３の内部に引き込み、次いでダイ
スｌを介して補強芯材５を引き出す際に補強芯材５の外
周に原料粉末の被覆層６を形成し、この後に被覆層６に
加熱処理を施して超電導層を生成させる方法が想定でき
る。

また、第３図に示すように、上下に圧延ロール７．８を
設け、圧延ロール７．８の後方側から補強芯材５を引き
込むとともに、圧延ロール７．８の後部側に供給ホッパ
９を設け、この供給ホッパ９に原料粉末４を投入して補
強芯材５の外周に原料粉末４を供給し、圧延ロール７．
８で圧粉して補強芯材５の外周部に被覆層ＩＯを形成し
、この被覆層１０に加熱処理を施して超電導層を生成さ
せる方法が想定できる。

「発明が解決しようとする問題点」 第２図を基に説明したダイス１を用いる方法においては
、補強芯材５の外面に被覆層６を成形する際に、十分な
圧下力が得られないために被覆層６を補強芯材５に十分
に密着できない問題があり、得られた超電導線にあって
は、密着後に被覆層６が剥離し易い欠点があった。また
、第３図を基に説明した上下ロール７．８を用いる方法
にあっては、補強芯材５の全面に均一に粉末を被覆する
ことが困難な問題があった。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、補強芯材
に対し十分に密着して剥離することのない超電導層を有
する超電導線を得ることができる製造方法を提供するこ
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補強芯材の外
周に付着させた後に加熱処理を施し、補強芯材の外周に
超電導層を形成して超電導線を製造する方法であって、
前記補強芯材の表面にショツトブラスト等の粗面処理方
法で微細な凹凸を形成した後に、この表面に原料粉末を
圧着させて圧粉層を形成し、その後に圧粉層に加熱処理
を施して超電導層を形成するものである。

「作用」 粗面処理によって微細な凹凸を形成した補強芯材の表面
に圧粉層を形成するために圧粉層が補強芯材に強く密着
する。また、圧粉層が補強芯材に強く密着するために加
熱処理を施して生成した超電導層も補強芯材に密着し、
剥離しない超電導層となる。

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図に示す１１はショツトブラスト装置等
の粗面処理装置、１２は４方向ロール、１３は誘導加熱
装置、１４は巻き取り機を示し、４方向ロール！２の側
部側にはホッパ１５が設けられている。

このホッパ１５の下端の排出部は、４方向ロール１２の
ロール部に接続されていて、ロール部を通過する線材の
外周面にホッパ１５内部の原料粉末を供給できるように
なっている。また、ホッパＩ５の内部には超電導体を構
成する元素を含有する原料粉末が投入されている。

この原料粉末としては、Ｌａ、Ｃｅ、Ｙ、Ｓｃ、Ｙｂな
どの周期律表ｍａ族元素の粉末、あるいは、Ｉ［ｌａ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などの酸化銅粉末とを所定の比
率で混合した混合粉末、あるいは、これらの粉末を５０
０〜７００℃に加熱処理した仮焼粉末を用いる。また、
前記原料粉末は、予め製造した酸化物系超電導材料を粉
末化したもの、あるいは、この酸化物系超電導粉末と前
記混合粉末との混合物でも差し支えない。

前述の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、銅、銅合金あるいはステンレス
鋼等の金属材料からなる中実、あるいは管状の補強芯材
Ｉ７を用意するとともに、その表面を粗面処理装置１１
にかけて荒く加工し、表面に微細な凹凸を形成して種線
１８を作成する。

この粗面処理においては、補強芯材１７の表面の金属光
沢が消失する程度まで処理するものとする。

次に種線１８を４方向ロール１２に送るとともに、ホッ
パ１５から原料粉末を種線１８の外周に供給し、４方向
ロール１２により種線１８の外周に圧粉して圧粉層を形
成し、被覆線２０を形成する。前記４方向ロール１２は
一対の溝付きロールを９０°傾けて並設して構成され、
ロール間を通過する線材を縦横両方から均一に加圧成形
する装置である。前記圧粉処理において、種線１８の表
面には微細な凹凸が形成されているために、圧粉層はこ
の凹凸によるアンカー効果によって種線１８の外面に強
く密着する。なお、このアンカー効果が十分効果を発揮
するのは、数μ〜数十μまでの大きさの凹凸を形成した
場合である。更に、前記圧粉処理は４方向ロール１２で
行うために圧粉層を種線１８の外周全面に均一に付着さ
せることができる。

原料粉末を種線１８に密着したならば、被覆線２０を誘
導加熱装置１７によって酸化雰囲気中で加熱する。加熱
処理は７００〜１３００℃に１〜３００時間程度加熱す
るものとする。この加熱処理によって圧粉層の内部の各
元素が反応して補強芯材１７の外周部には超電導層が生
成される。なお、誘導加熱装置１７の周波数を変更する
ことにより粉末部分を集中的に加熱することができる。

なお、この加熱処理を酸化雰囲気中で行う場合、圧粉層
は種線１８の外方にあって露出しているために、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
に超電導層を生成させることができる。

さらにまた、この被覆線２０上に超電導特性の安定化の
目的で、あるいは、補強用のために金属被覆層を形成す
ることがあるが、この金属被覆層を形成した後に加熱処
理する場合には、金属被覆層が酸化して圧粉層の酸素を
吸収するおそれがある。そこでこの場合には、圧粉層と
金属被覆層との間に貴金属などからなる非酸化層を形成
することが好ましい。なお、非酸化層を形成する貴金属
としては、Ａｇ、Ａｕ、ＰＬ、Ｉ　ｒ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｒ
ｈ、Ｒｕなどの単体金属、あるいは、これらの合金など
が好ましい。

前述の如く製造された酸化物系の超電導線は、液体窒素
で冷却することにより超電導状態に遷移するために、液
体ヘリウムで冷却する必要があった従来の化合物系超電
導線や合金系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、前述の超電導線は補強
芯材１７の外方に超電導層が生成されているために他の
導体と接続する際に、超電導層を直接他の導体に接触さ
せて接続することができる。

「実施例」 直径２ｍｍのステンレス製の補強芯材を用意するととも
に、Ｙ、０３粉末とＢ　ａ　ＣＯ３粉末とＣｕＯ粉末を
Ｙ　：Ｂａ：Ｃｕ＝　ｌ　：２　：３になるように配合
した粉末に７００℃×３時間と９００℃×３時間の仮焼
き処理を施して原料粉末を得た。次いでステンレス製の
補強芯材をショツトブラスト装置に連続的にかけてその
表面の光沢をなくした。次いで４方向ロールを用いて前
記原料粉末を補強芯材の表面に付着させ、圧粉して圧粉
層を形成した。この後に誘導加熱装置によって圧粉層を
９００℃に加熱して巻き取り機に巻き取った。前記誘導
加熱装置の加熱ゾーンは長さ５０ｍであって、補強芯材
は０．５ｍ／分の速度で回収した。この後に巻き取り機
に巻回した状態で線材を９００℃に５時間加熱する加熱
処理を施して超電導線を得た。

このように製造された超電導線の超電導特性を測定した
ところ、 臨界温度（Ｔｃ）　　　８８〜９０に 臨界電流（Ｊ　ｃ）　　　３０〜Ｂ　ＯＡ／ａｍ’（７
７Ｋ）を示し、優秀な超電導特性を発揮した。

「発明の効果」 以上説明したように本発明は、補強芯材の外面に粗面処
理を施して微細な凹凸を形成した後に原料粉末を補強芯
材の表面に４方向ロールで圧着して圧粉層を形成したた
めに、微細な凹凸のある補強芯材の表面に圧粉層を密着
させることができる。

このため圧粉層を加熱処理して製造される超電導層が補
強芯材に強く密着し、超電導層が剥離することのない超
電導線を得ることができる。また、４方向ロールを用い
て補強芯材の全周に原料粉末を均一に圧着するならば補
強芯材の外周部に均一に圧粉層を形成することができ、
均一な超電導層を備えた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図は、本発明の実施に使用する装置の−例を示す構
成図、第２図は超電導線を製造するために用いる装置の
一従来例を示す断面図、第３図は超電導線を製造するた
めに用いる装置の他の従来例を示す断面図である。 １２・・・・・・４方向ロール、１３・・・・・・誘導
加熱装置、１４・・・・・・巻き取り機、 １５・・・・・・ホッパ、 １７・・・・・・補強芯材、　　１８・・・・・・種線
、２′０・・・・・・被覆線。

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
   補強芯材の外周に付着させた後に加熱処理を施し、補強
   芯材の外周に超電導層を形成して超電導線を製造する方
   法であって、補強芯材の表面をショットブラスト等の粗
   面処理方法で荒した後に、この表面に原料粉末を圧着し
   て圧粉層を形成し、その後に圧粉層に加熱処理を施して
   超電導層を形成することを特徴とする酸化物系超電導線
   の製造方法。