JPS63291322A - 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」 最近に至り、従来の金属間化合物系超電導材料や合金系
超電導材料に代わる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（Ｔｃ）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、この種の酸化物系超電導材料を用いて超電導
線を製造する方法の一例として、金属管の内部に酸化物
系の超電導粉末を充填し、この金属管に押出加工や線引
き加工等の縮径加工を施して線材化する方法が知られて
いる。また、金属管の内部に超電導材料の原料粉末を充
填して縮径した後に加熱処理を施し、原料粉末を超電導
材料とすることにより超電導線を製造する方法が知られ
ている。

［発明が解決しようとする問題点」 ところが、金属管の内部に超電導粉末を充填して縮径加
工を行う方法では、金属管を構成する金属元素と超電導
粉末の構成元素とか拡散反応を起こし、金属管と超電導
粉末との界面部分に絶縁層を生じるために、この超電導
線を電流リードにの他の導体と接続する場合、超電導線
の端部の金属管を所要長さ剥ぎ取って絶縁層を除去し、
超電導等部分を露出させた後に接続する必要があり、接
続作業か極めて煩雑になる欠点があった。

また、超電導材料の原料粉末を金属管に充填して縮径し
た後に加熱処理を行って超電導線を製造する方法にあっ
ては、原料粉末を反応させる際に、原料粉末に十分な量
の酸素を供給する必要があるために、加熱処理を酸化雰
囲気中で行うなどの手段を採用している。ところがこの
加熱処理時に、原料粉末の外方の金属管が酸素の供給を
阻害するために線材の長手方向に供給できる酸素量に差
異を生じ、結果的に線材の長手方向で超電導物質の生成
効率が変化して安定な超電導特性が得られない問題があ
った。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、超電導層
を生成させる場合に十分な量の酸素を供給することがで
き、超電導層を均一に生成できるとともに、他の導体と
の接続が容易にできる酸化物系超電導線を提供すること
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
周に加圧ロールで圧着して補強芯材の外周に圧粉層を形
成するとともに、この圧粉層に酸素雰囲気中で加熱処理
を施して補強芯材の周囲に超電導層を生成させるもので
ある。

「作用」 補強芯材の外周に形成した圧粉層に超電導層を生成させ
るので酸素雰囲気中で加熱処理を施して超電導層を生成
させる場合、十分な量の酸素が圧粉層に供給される。ま
た、補強芯材の外周に形成する圧粉層の厚さを調節する
ことにより所望の厚さの超電導層が生成される。なお、
本発明方法により製造された超電導線を他の導体と接続
する場合、超電導層どうしを直接接触させて接続するこ
とができる。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

第１図は、本発明方法を実施している状態を示すもので
、図において、ｌはホッパ、２は加圧ロール、３は加熱
炉、４はロール、５は仕上ダイス、６は巻き取り機を示
している。

前記ホッパｌは下端の投入部を加圧ロール２の近傍に位
置させて設置されたもので、その内部には超電導体を構
成する元素を含む原料粉末７が収納されている。この原
料粉末７は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｙ。

Ｓｃ、Ｙｂなどの周期律表ｎＩａ族元素の粉末あるいは
Ｉ［Ｉａ族の化合物粉末（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
金属元素粉末あるいはアルカリ土類元素化合物粉末の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、この混合粉末を仮焼きした
仮焼粉末である。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。

前記加圧ロール２は、上下一対の溝付きロールを配置し
た構成であり、溝付きロールの溝の間を通過する線材の
外周に、前記ホッパ１から排出される原料粉末７を所要
の厚さに圧粉成形するものである。また、前記加熱炉３
は高周波加熱装置あるいは電気炉等の加熱装置であり、
その内部は酸化雰囲気に維持できるように構成されてい
て、内部を通過する線材を酸化雰囲気中で７００〜１３
００℃に加熱できるように構成されている。

第１図に示す装置を用い、本発明方法を実施して超電導
線を製造するには、まず、金属製の補強芯材１０を用意
する。この補強芯材１０は、ステンレス鋼、銅、銅合金
等の良導電体からなる中実の棒体であり、必要に応じて
その表面に、Ａｇ。

Ａｕ、Ｐｔ、　Ｉ　ｒ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕなどの
貴金属から、あるいは、これら貴金属の合金からなる非
酸化層が形成される。

そして、前記補強芯材１０を加圧ロール２に引き込むと
ともに、ホッパｌから原料粉末７を補強芯材１０の周囲
に排出し、加圧ロール２によって補強芯材ＩＯの周囲に
圧粉して付着させ、補強芯材ｌＯの周囲に圧粉層を形成
する。

次にこの圧粉層付きの補強芯材１０を加熱炉３に送り、
加熱炉３において酸化雰囲気中で圧粉層を８５０〜９５
０℃に５〜１００時間加熱して焼結する。この加熱処理
において、圧粉層に含有される各元素が反応して酸化物
系の超電導層１１が生成され、第２図に示す断面構造を
存する超電導線Ａを得ることができる。なお、この加熱
処理を酸化雰囲気中で行う場合、圧粉層は補強芯材ｌＯ
の外周部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することができ、反応を効
率良く進行させて均一な超電導層１１を生成することが
できる。従って面性のように製造された超電導線Ａは安
定した超電導特性を発揮する。なお、この加熱処理にお
いて、補強芯材１０が酸化すると圧粉層中の酸素を奪い
、圧粉層中の酸素量が少なくなるおそれを生じるが、補
強芯材１０の表面に、前述した如く非酸化層を形成して
おくならば、補強芯材ｌＯの酸化を防止することができ
る。

前記超電導線Ａを加熱炉３から出したならば、ロール４
と仕上ダイス５を介して巻き取り機６に巻き取る。

以上の如く製造された超電導線Ａは、補強芯材ｌＯの周
囲に超電導層＋１が形成され、超電導層１１の外方にシ
ース材が設けられていないために、加熱処理時に超電導
層１１の外周部に絶縁層が形成されることはない。従っ
て前記超電導線Ａを他の導体と接続する場合には、超電
導層１１を他の導体と直接接触させて接続することがで
きる。また、酸化物系超電導物質からなる超電導層■１
は液体窒素で冷却することにより超電導状態にｉ！Ｈ％
するために、液体ヘリウムで冷却することが必要であっ
た従来の金属間化合物系超電導線や合金系超電導線に比
較して有利な冷却条件で使用することができる。

第３図は本発明方法を実施して製造される超電導線の他
の例を示すもので、この例の超電導線Ｂは補強芯材２０
が中空の管体から構成されている。

この超電導線Ｂを製造するには、第１図に示す装置に補
強芯材１０の代わりに中空の補強芯材２０をセットして
前述の場合と同様に加工を行えば良い。

第３図に示す補強芯材２０を用いて製造された超電導線
Ｂは前述の超電導線Ａと同等の効果を奏する。また、こ
の超電導線Ｂは、補強芯材２０の内部に冷媒を流して超
電導層１１を冷却することができる構成の強制冷却型の
超電導線であり、この種の強制冷却型超電導線を補強芯
材の変更によって容易に製造できる効果がある。

なお、前述した例にあっては、棒状と筒状の補強芯材を
用いたが、補強芯材は任意の断面形状のものを用いるこ
とができ、この場合は加圧ロール２の溝の形状を適宜変
更して対応すれば良い。

「実施例」 Ｙ、０３扮末と、Ｂ　ａＣＯｓ粉末と、ＣｕＯ粉末をＹ
　：Ｂａ＋Ｃｕ＝　Ｉ　：２　：３となるように混合し
て混合粉末とするとともに、この混合粉末を７００℃で
３〜ｌＯ時間加熱した後に８５０〜９５０℃で５〜１０
０時間加熱する仮焼成処理を行った。次に、この仮焼粉
末をステンレス／銀クラツド材からなる直径５ｍｍの補
強芯材の表面に第１図に示すホッパから供給し、加圧ロ
ールて１〜５　　ｔ／ｃｍ”の圧力で圧粉成形して補強
芯材の外面に厚さ５ｍｍの圧粉層を形成した。次いでこ
の線材を酸素雰囲気に保持した加熱炉に送り、９００℃
で２４時間加熱して圧粉層を焼結することにより超電導
線を製造した。

この方法により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（Ｔｅ）、　　９０に 臨界電流（Ｊ　ｃ）　　　１００　Ａ／ｃｍ”を示し、
優れた超電導特性を発揮することが判明した。

「発明の効果」 以上説明したように本発明は、超電導体を構成する元素
を含む原料粉末を補強芯材の外周に加圧ロールで加圧成
形して圧粉層を形成し、この圧粉層を酸素雰囲気中で加
熱処理して補強芯材の外周に超電導層を形成する方法で
あり、補強芯材の外方に露出した圧粉層に酸素を十分に
補給しつつ加熱処理ができるために、圧粉層の全長にわ
たり均一に超電導物質を生成させて特性の安定し１こ超
電導線を製造できる効果がある。また、超電導層の外方
にシース材を設けないために、加熱処理時に超電導層の
外周部に絶縁層が生成されることがない。従って本発明
方法により製造された超電導線は他の導体と接続する際
に超電導層を他の導体と直接接続することができる。更
に、補強芯材の外周に形成する圧粉層の厚さは加圧ロー
ルの圧下刃の調節と供給する原料粉末の量によって調節
できるために、圧粉層の厚さを調節することによって所
望の厚さの超電導層を形成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施している状態を示す側面図、
第２図は本発明方法を実施して製造された超電導線の横
断面図、第３図は本発明方法を実施して製造された超電
導線の他の例を示す横断面図である。 Ａ、Ｂ・・・・・・超電導線、 ！・・・・・・ホッパ、　　　２・・・・・・加圧ロー
ル、３・・・・・・加熱炉、　　４・・・・・・ロール
、５・・・・・・仕上ダイス、６・・・・・・巻き取り
機、７・・・・・・原料粉末、　　１０．２０・・・・
・・補強芯材、１１・・・・・・超電導層。

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
   補強芯材の外周に加圧ロールで圧着して補強芯材の外周
   に圧粉層を形成するとともに、この圧粉層を酸素雰囲気
   中で加熱処理して補強芯材の周囲に超電導層を生成させ
   ることを特徴とする酸化物系超電導線の製造方法。