JPS63299012A - Superconductive fiber and its manufacture - Google Patents

Superconductive fiber and its manufacture

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JPS63299012A
JPS63299012A JP62134479A JP13447987A JPS63299012A JP S63299012 A JPS63299012 A JP S63299012A JP 62134479 A JP62134479 A JP 62134479A JP 13447987 A JP13447987 A JP 13447987A JP S63299012 A JPS63299012 A JP S63299012A
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JP
Japan
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fiber
superconducting
oxide ceramic
ceramic superconductor
binder
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JP62134479A
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Japanese (ja)
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Masahiro Kiyofuji
雅宏 清藤
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Hitachi Cable Ltd
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Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a high temperature superconductive fiber of a high critical current density value and critical temperature without deteriorating actual handling performance by forming a sintered covering layer consisting of an oxide ceramic superconductor and a binder around an inorganic fiber. CONSTITUTION:Over the periphery of an inorganic fiber 1 is formed a sintered covering layer 2 of an oxide ceramic superconductor, over which a protective film 3 is formed to constitute a fundamental body. To improve further the stability of superconductive condition of the superconductive fiber, a metallic layer 4 of normal good conductivity is preferably arranged between the sintered covering layer 2 and protective film 3. As the normal good conductivity metal, metals of good conductivity such as pure copper, silver, etc., are preferable for permitting a large superconductive critical current density. This makes it possible to obtain a superconductive fiber of a high critical current density value and critical temperature without deteriorating actual handling performance.

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は、超電導ケーブルとして使用する超電導ファイ
バ、特に、酸化物セラミックス系超電導体を用いた超電
導ファイバおよびその製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field The present invention relates to a superconducting fiber used as a superconducting cable, and particularly to a superconducting fiber using an oxide ceramic superconductor and a method for manufacturing the same.

〈従来技術〉 従来、超電導導体は、Nb−Ti、Nb−Zr、Nb−
Ti−Zr等の合金系、 Nb3Sn、(Nb−Ti)、Sn%V3Ga等の化合
物系が提案されているが、これらの超電導臨界温度(T
 c )は、何れも20に以下のものである。 また、
実用化に至っていないが、Tcの最も高いNb3 Ge
にしても高々24に以下である。 従ってこれらの超電
導導体は、冷媒としては、液体ヘリウムを使用せざるを
得ない。 この液体ヘリウムは沸点は低い<4.2K)
が非常に高価かつ、液体状態に保つ為には高度な断熱技
術を必要とする。
<Prior art> Conventionally, superconducting conductors are Nb-Ti, Nb-Zr, Nb-
Alloy systems such as Ti-Zr and compound systems such as Nb3Sn, (Nb-Ti), and Sn%V3Ga have been proposed, but these superconducting critical temperatures (T
c) are all below 20. Also,
Although it has not been put into practical use, Nb3 Ge has the highest Tc.
Even so, it is no more than 24. Therefore, these superconducting conductors have no choice but to use liquid helium as a coolant. This liquid helium has a low boiling point <4.2K)
is very expensive and requires advanced insulation technology to keep it in a liquid state.

最近、La−Ba−Cu−0系、La−5r−Cu−0
系Y−Ba−Cu−0系、5c−Ba−Cu−0系、等
の層状ペロブスカイト型セラミックスにおいて、臨界温
度(Tc)が35K 〜175にとイッた高温の酸化物
セラミックス系超電導体が発見されている。 しかし、
この酸化物セラミックス系超電導体の導体化は、いまだ
十分にはなされておらず、当然、臨界電流密度(Jc)
も低いレベルの状態にある。
Recently, La-Ba-Cu-0 series, La-5r-Cu-0
A high-temperature oxide ceramic superconductor with a critical temperature (Tc) of 35K to 175 was discovered in layered perovskite ceramics such as Y-Ba-Cu-0 and 5c-Ba-Cu-0. has been done. but,
This oxide ceramic superconductor has not yet been fully developed into a conductor, and naturally the critical current density (Jc)
is also at a low level.

線材化した例としては、第1に余材研での事例があり、
Cu−Ni管中にLa−5r−Cu−0・系粉末を入れ
、伸線し、線材化するもので、臨界温度(Tc)は35
K、臨界電流密度(Jc)は4.2に、IOT中でio
o’。
The first example of making wire rods is at Yozai Research Institute.
La-5r-Cu-0 powder is placed in a Cu-Ni tube and drawn to form a wire rod, with a critical temperature (Tc) of 35
K, critical current density (Jc) is 4.2, io
o'.

A / cm”が出ている。A/cm" is displayed.

第2の線材化例としては、東北大金属材料研の例があり
La−3r−Cu−0系の酸素を除いた金属成分のみを
、溶湯急冷法により、アモルファス合金゛テープとし、
その後酸素雰囲気中で加熱処理し、酸化物セラミ?クス
系超電導テープとするもので40にの臨界温度を示して
いる。
A second example of wire rod production is the one at Tohoku University's Institute of Materials Research, in which only the La-3r-Cu-0 metal component, excluding oxygen, is made into an amorphous alloy tape using a molten metal quenching method.
After that, heat treatment is performed in an oxygen atmosphere to form an oxide ceramic. It shows a critical temperature of 40°C for a polymer-based superconducting tape.

先の2種のテープ化の例は超電導状態になったとは言え
、臨界電流値は従来のNb−Ti今金系、あるいはNb
、Sn、 (Nb−Ti)、Sn化合物系の超電導材と比較すれば
1/100オーダであり臨界電流値を大きくしなければ
実用化には供しないなどの問題がある。
Although the above two types of tapes have become superconducting, the critical current value is higher than that of the conventional Nb-Ti metal type or Nb
, Sn, (Nb-Ti), and Sn compound-based superconducting materials are on the order of 1/100, and there is a problem that it cannot be put into practical use unless the critical current value is increased.

また、臨界温度(Tc)も液体窒素の沸点よりも低く、
十分とはいえない。
In addition, the critical temperature (Tc) is lower than the boiling point of liquid nitrogen,
Not enough.

一般に、臨界温度Tc、臨界磁場Hc2は超電導材料そ
のものによって決まる因子で層状ペロプスカイト型酸化
物セラミックス系超電導体では高い値を示すとのことで
あるが、臨界電流の方は、導体の構造因子が大きく影響
し、その材質のみでは決まらない。 従って、超電導特
有の磁気的不安定性を解除した安定化導体としな、けれ
ば、臨界電流値を向上させることができない。
In general, the critical temperature Tc and critical magnetic field Hc2 are factors determined by the superconducting material itself, and are said to show high values in layered perovskite oxide ceramic superconductors, but the critical current depends on the structural factors of the conductor. It has a big influence and cannot be determined by the material alone. Therefore, the critical current value cannot be improved unless a stabilized conductor is created that eliminates the magnetic instability peculiar to superconductors.

この点から前述の2種のテープ導体において、高い臨界
電流密度(Jc)が得られないのは、前述の2種のテー
プ導体の断面状況はかなり、ポーラスであり、長手方向
の導体としての均一性、及び磁気的、熱的安定性の点で
劣っていたからであると考えられる。
From this point of view, the reason why a high critical current density (Jc) cannot be obtained with the two types of tape conductors mentioned above is that the cross-sectional condition of the two types of tape conductors mentioned above is quite porous, and the conductor is uniform in the longitudinal direction. This is thought to be because it was inferior in terms of properties, magnetic stability, and thermal stability.

ところで、酸化物セラミックス系超電導体を用いる場合
、臨界温度(Tc)が高いので冷媒として、安価でかつ
高度な断熱技術を要しない液体窒素(沸点77K)を使
用することが可能なものもあり、全体的なコストは従来
の液体ヘリウムを使用した超電導導体に比べ激減する。
By the way, when using oxide ceramic superconductors, it is possible to use liquid nitrogen (boiling point 77K) as a refrigerant because it has a high critical temperature (Tc) and is inexpensive and does not require advanced insulation technology. The overall cost is dramatically reduced compared to conventional superconducting conductors using liquid helium.

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、臨界
電流値および臨海温度が高く、取扱い上性能を劣化させ
ることのない新規な高温超電導ファイバおよびその製造
方法を提供することにある。
<Problems to be Solved by the Invention> The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to provide a new high-temperature superconducting fiber with a high critical current value and critical temperature, and which does not deteriorate performance in handling. The object of the present invention is to provide a manufacturing method thereof.

また、本発明の他の目的は、臨界電流値および臨界温度
が高く、取扱い上性能を劣化させることがないばかりか
安定性にも優れた新規な高温超電導ファイバおよびその
製造方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a new high-temperature superconducting fiber that has a high critical current value and high critical temperature, does not deteriorate handling performance, and has excellent stability, and a method for manufacturing the same. be.

く問題を解決するための手段〉 本発明の第1の態様によれば、無機質ファイバの周囲に
酸化物セラミックス系超導体とバインダとの被覆焼結層
を形成してなることを特徴とする超電導ファイバが提供
される。
Means for Solving Problems> According to a first aspect of the present invention, there is provided a superconducting fiber characterized in that a coating sintered layer of an oxide ceramic superconductor and a binder is formed around an inorganic fiber. is provided.

また、本発明の第2の態様によれば、無機質ファイバの
周囲に酸化物セラミックス系超電導体粉末とバインダと
のペーストを塗布被覆した後に、乾燥・焼結することを
特徴とする超電導ファイバの製造方法が提供される。
According to a second aspect of the present invention, a superconducting fiber is manufactured by coating the inorganic fiber with a paste of oxide ceramic superconducting powder and a binder, followed by drying and sintering. A method is provided.

また、前記酸化物セラミックス系超電導体は、組成式M
M ’ 2Cu30t −(但し、MはY、δ ScおよびLa、Gd、Dy、Ho%Er。
Further, the oxide ceramic superconductor has a composition formula M
M'2Cu30t - (where M is Y, δSc and La, Gd, Dy, Ho%Er.

Yb、Lu、Eu等のランタニドからなる群より選ばれ
る少なくとも1種、M′はアルカリ土類金属の群より選
ばれる少なくとも1種、δは欠損酸素を表わす)を有す
るのが好ましい。
It is preferable to have at least one member selected from the group consisting of lanthanides such as Yb, Lu, and Eu; M' is at least one member selected from the group of alkaline earth metals; and δ represents deficient oxygen.

また、前記無機質ファイバはガラス状セラミックスであ
るのが好ましい。
Further, it is preferable that the inorganic fiber is made of glassy ceramics.

また、前記バインダは融点がt ooo℃以下の低融点
ガラスおよびプロピレングリコール、オクチルアルコー
ル、キシリルアルコールの1種以上を含むものが好まし
い。
Further, the binder preferably contains a low melting point glass having a melting point of 20° C. or less and one or more of propylene glycol, octyl alcohol, and xylyl alcohol.

以下に、本発明を添付の図面に示す好適実施例に基づい
て詳細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

本発明において、酸化物セラミックス系超電導体とバイ
ンダとの被覆焼結層の芯材として無機質ファイバが使用
されていることが重要である。 これにより曲げや衝軍
に対する機械的強度が向上し、取扱い上性能を劣化させ
ることがないので、酸化物セラミックス系超電導ファイ
バは実用に供されるようになる。 また、無機質ファイ
バを芯材とすることにより、該超電導ファイバに所望の
形状を付与すること、あるいは所望の形状を維持させる
ことが可能となる。
In the present invention, it is important that an inorganic fiber is used as the core material of the coating sintered layer of the oxide ceramic superconductor and the binder. As a result, the mechanical strength against bending and impact is improved, and handling performance is not deteriorated, so that oxide ceramic superconducting fibers are put into practical use. Moreover, by using an inorganic fiber as a core material, it becomes possible to give the superconducting fiber a desired shape or maintain a desired shape.

無機質ファイバの材質としては、融点が酸化物セラミッ
クス系超電導体被覆焼結層の形成のための焼結温度より
高いことが必要である。
The material of the inorganic fiber needs to have a melting point higher than the sintering temperature for forming the oxide ceramic superconductor coated sintered layer.

具体的には、融点が1200℃以上であることが好まし
い。
Specifically, it is preferable that the melting point is 1200°C or higher.

また、無機質ファイバの熱膨張率が酸化物セラミックス
系超電導体の熱膨張率に近い程好ましい。 これにより
酸化物セラミックス系超電導体被覆焼結層形成の焼結に
よる熱応力あるいはこれに起因する剥離を減少させるこ
とができる。
Further, it is preferable that the coefficient of thermal expansion of the inorganic fiber is closer to that of the oxide ceramic superconductor. This makes it possible to reduce thermal stress caused by sintering of the oxide ceramic superconductor coated sintered layer or peeling due to this.

このような無機質ファイバとしては、融点が1200℃
以上のガラス状セラミックス、例えば、石英ガラスが好
ましい。 この理由は、ガラス状セラミックスは当該酸
化物セラミックスとの熱膨張の整合性にとみ、かつ経済
性が良好だからである。
Such inorganic fibers have a melting point of 1200°C.
The above-mentioned glassy ceramics, such as quartz glass, are preferred. The reason for this is that glassy ceramics have good thermal expansion consistency with the oxide ceramics and are economical.

無機質ファイバの断面形状は、制限的でなく、円形、矩
形、異形等所望の形状とすることができる。 酸化物セ
ラミックス系超電導体のみでは所望の断面形状の線材、
条材を製造することは困難であるが、無機質ファイバを
予め所望の断面形状にしておくことにより、所望の断面
形状の酸化物セラミックス系超電導ファイバが容易に得
られるようになる。
The cross-sectional shape of the inorganic fiber is not limited, and can be any desired shape, such as circular, rectangular, or irregularly shaped. With only oxide ceramic superconductors, wire rods with desired cross-sectional shapes,
Although it is difficult to manufacture a strip, by forming the inorganic fiber into a desired cross-sectional shape in advance, an oxide ceramic superconducting fiber having a desired cross-sectional shape can be easily obtained.

また、無機質ファイバの線径は必要とする線材の材質、
最終の用途にもよるが、0.1〜1mmの線径を有する
ものを用いることができる。 本発明においては、この
ような無機質ファイバを芯材として酸化物セラミックス
系超電導体とバインダとの被覆焼結層2が第1図および
第2図に示すように無機質ファイバ表面1に直接形成さ
れる。
In addition, the wire diameter of the inorganic fiber is determined by the required wire material,
Depending on the final use, wires with a wire diameter of 0.1 to 1 mm can be used. In the present invention, using such an inorganic fiber as a core material, a covering sintered layer 2 of an oxide ceramic superconductor and a binder is formed directly on the inorganic fiber surface 1 as shown in FIGS. 1 and 2. .

本発明に用いられる酸化物セラミックス系超電導体とは
、セラミックス系の超電導体をいい、y%ScJよびL
a、Gd%Dy%Ho。
The oxide ceramic superconductor used in the present invention refers to a ceramic superconductor with y%ScJ and L
a, Gd%Dy%Ho.

Er% Lu、Eu等のランタニドからなる群より選ば
れる少なくとも1つの元素と、Ca、Sr、Ba等のア
ルカリ土類金属の群より選ばれる少なくとも1つの元素
と、Cu元素と、0元素とから構成されたものであって
臨界温度が従来の合金系超電導体よりも著しく高いこと
を特徴としている。 このような酸化物セラミックス系
超電導体としては、La−3r−Cu−0柔化合物、微
量のCaが混入したLa−5r−Cu−0柔化合物、M
 −B a −Cu −0柔化合物(但し、MはSc、
Y、およびLa、Gd%Dy、Ho、Er、Yb、Lu
、Eu等ランタニドからなる群より選ばれる少なくとも
1種を表わす)等が好ましく、このうち、特に、組成式
MM’ 2 (:u307−   (但し、M Lt同
上δ の元素、M′はアルカリ土類金属の群より選ばれる少な
くとも1種、δは欠損酸素をあられす)等をあげること
ができる。 ここで、アルカリ土類金属としては、Ca
、SrまたはBaが好ましく、特にBaが好ましい。
Er% At least one element selected from the group consisting of lanthanides such as Lu and Eu, at least one element selected from the group of alkaline earth metals such as Ca, Sr, and Ba, Cu element, and 0 element. It is characterized by a significantly higher critical temperature than conventional alloy-based superconductors. Examples of such oxide ceramic superconductors include La-3r-Cu-0 soft compounds, La-5r-Cu-0 soft compounds mixed with a trace amount of Ca, and M
-B a -Cu -0 soft compound (M is Sc,
Y, and La, Gd%Dy, Ho, Er, Yb, Lu
, represents at least one member selected from the group consisting of lanthanides such as Eu, etc.), and among these, composition formula MM' 2 (:u307- (However, M Lt ditto element δ, M' is alkaline earth At least one metal selected from the group of metals (δ represents deficient oxygen), etc. Here, as the alkaline earth metal, Ca
, Sr, or Ba are preferable, and Ba is particularly preferable.

これらは一般にその原料となる元素あるいはその酸化物
から焼結、電子ビーム蒸着、スパッタリング等の方法に
より製造される。
These are generally manufactured from elements or their oxides as raw materials by methods such as sintering, electron beam evaporation, and sputtering.

また、無機質ファイバの外周囲に酸化物セラミックス系
超電導体の被覆焼結層を形成する際に用いられるバイン
ダとしては焼結時に揮散しない無機バインダと焼結時に
輝散する有機バインダの混合物が好ましい。 ここで無
機バインダとしては低融点無機バインダであれば何でも
よいが、融点が1000℃以下の低融点ガラスが好まし
く、酸化物セラミックス系超電導体と無機質ファイバと
双方に密着性がよいように、双方の熱膨張係数と整合の
とれたものが使用される。 具体的には、ホウケイ酸ガ
ラス、鉛ガラス、ソーダライムガラス、亜鉛ガラス等を
あげることができるが、このうちB2O3を主成分とす
るホウケイ酸ガラスが熱膨張の整合性が良好なので特に
好ましい。 有機バインダとしては焼結時に輝散するも
のであれば何でもよいが、プロピレングリコール、オク
チルアルコール、キシリルアルコールおよびその混合物
などが好ましい。
Furthermore, the binder used when forming the sintered coating layer of oxide ceramic superconductor around the outer periphery of the inorganic fiber is preferably a mixture of an inorganic binder that does not volatilize during sintering and an organic binder that radiates during sintering. Any inorganic binder with a low melting point may be used as the inorganic binder, but a low melting point glass with a melting point of 1000°C or less is preferable. A material that matches the coefficient of thermal expansion is used. Specifically, borosilicate glass, lead glass, soda lime glass, zinc glass, etc. can be mentioned, and among these, borosilicate glass whose main component is B2O3 is particularly preferable because it has good thermal expansion consistency. Any organic binder may be used as long as it radiates during sintering, but propylene glycol, octyl alcohol, xylyl alcohol, and mixtures thereof are preferred.

この理由はまた、前記被覆焼結層の厚さは線材あるいは
条材の用途にもよるが一般に5〜100Jffiとする
のが好ましい。 この理由は必要厚で均一な超電導体層
ができるからである。
This is also because the thickness of the covering sintered layer is generally preferably 5 to 100 Jffi, although it depends on the use of the wire or strip. The reason for this is that a uniform superconductor layer with the required thickness can be obtained.

本発明の超電導ファイバは第1図に示すように、最外層
に、酸化物セラミックス系超電導体の被覆焼結層2を絶
縁し、保護する保護被膜3を有する。 保護被膜3は被
覆焼結層2を絶縁しかつ保護するもの、例えば、通常の
ケーブル等に用いられるものであれば何でもよく、特に
ナイロン等の樹脂やプラスチック材料の被膜が好ましい
As shown in FIG. 1, the superconducting fiber of the present invention has a protective coating 3 on the outermost layer that insulates and protects a coating sintered layer 2 of an oxide ceramic superconductor. The protective coating 3 may be anything that insulates and protects the sintered coating layer 2, for example, any coating used for ordinary cables, etc., and a coating made of resin or plastic material such as nylon is particularly preferred.

また保護液@3の厚さは特に限定されないが、被覆焼結
層2を絶縁することができ、耐外傷性を向上させること
ができる厚さを有していればよい。
Further, the thickness of the protective liquid @3 is not particularly limited, as long as it has a thickness that can insulate the covering sintered layer 2 and improve the resistance to external damage.

本発明の超電導ファイバは、以上のように、無機質ファ
イバの外周囲に酸化物セラミックス系超電導体の被覆焼
結層を形成し、該被覆焼結層上に保護被膜を形成したも
のを基本とするけれども、超電導ファイバの超電導状態
の安定化をより向上させる場合には、第2図に示すよう
に被覆焼結層2と保護被膜3との間に常電導良導体金属
層4を設けるのが好ましい。この時、常電導良導体金属
としては純銅、銀、アルミニウム、インジウム、錫およ
びそれらの合金などが好ましい。この理由は、これらの
金属は比抵抗が小さく、電気電導性が良いため、超電導
状態の安定性が向上し、超電導臨界電流密度を大きくと
ることができるからであり、さらに、ハンダ付性や銀ロ
ウ付性を付与することができるし、外傷の防止にも役立
つからである。
As described above, the superconducting fiber of the present invention is basically one in which a sintered coating layer of an oxide ceramic superconductor is formed around the outer periphery of an inorganic fiber, and a protective film is formed on the sintered coating layer. However, in order to further improve the stabilization of the superconducting state of the superconducting fiber, it is preferable to provide a normal-conducting, good-conductor metal layer 4 between the sintered covering layer 2 and the protective coating 3, as shown in FIG. At this time, pure copper, silver, aluminum, indium, tin, and alloys thereof are preferable as the normally conductive metal. The reason for this is that these metals have low resistivity and good electrical conductivity, which improves the stability of the superconducting state and allows for a large superconducting critical current density. This is because it can impart brazing properties and is also useful for preventing external damage.

本発明に係る超電導ファイバは基本的には以上のように
構成されるものであり、以下にその製造方法について詳
細に説明する。
The superconducting fiber according to the present invention is basically constructed as described above, and the manufacturing method thereof will be explained in detail below.

本発明の超電導ファイバの製造方法の一実施例のフロー
チャートを第3図に示す。
A flowchart of an embodiment of the method for manufacturing a superconducting fiber of the present invention is shown in FIG.

本発明に用いられる酸化物セラよツクス系超電導体粉末
は原料粉末を仮焼結して、粉砕した微粉末であればよい
が、本焼結し、た後に粉砕した微粉末を用いてもよい。
The oxide ceramic superconductor powder used in the present invention may be a fine powder obtained by preliminary sintering and pulverization of raw material powder, but fine powder obtained by main sintering and subsequent pulverization may also be used. .

前記原料粉末としては、Y、ScおよびLa%Gd、H
o、Er。
The raw material powders include Y, Sc and La%Gd, H
o, Er.

Yb、Lu、Eu等のランタニドからなる群より選ばれ
る少なくともII4、Ca、Sr、Baからなる群より
選ばれる少なくとも1種、Cu元素あるいはこれらの元
素の酸化物あるいは酸素を含む化合物の混合粉末であれ
ばよい。
A mixed powder of a compound containing at least II4 selected from the group consisting of lanthanides such as Yb, Lu, Eu, etc., at least one selected from the group consisting of Ca, Sr, and Ba, the Cu element, or oxides or oxygen of these elements. Good to have.

特に、(i)銅酸化物粉体、(ii)炭酸バリウム粉体
および(iii)ストロンチウム酸化物粉体、イツトリ
ウム酸化物粉体、ランタン酸化物粉体、およびスカンジ
ウム酸化物粉体の1種または2種以上、を含む混合粉末
を焼結することにより、酸化物セラミックス系超電導体
を形成するのが好ましい。この理由は、超電導特性に関
する再現性が良好で、かつ生産効率が良好だからである
In particular, one or more of (i) copper oxide powder, (ii) barium carbonate powder and (iii) strontium oxide powder, yttrium oxide powder, lanthanum oxide powder, and scandium oxide powder. It is preferable to form an oxide ceramic superconductor by sintering a mixed powder containing two or more types. The reason for this is that the reproducibility of superconducting properties is good and the production efficiency is good.

焼結を行うに際しては、原料粉末の粒子をできるだけ小
さくすることが好ましく、また、仮焼結温度は850〜
1000℃、仮焼結時間4〜20時間、本焼結温度は8
5ON12o。
When performing sintering, it is preferable to make the particles of the raw material powder as small as possible, and the preliminary sintering temperature is 850~850℃.
1000℃, preliminary sintering time 4 to 20 hours, main sintering temperature 8
5ON12o.

℃、本焼結時間2〜10時間とするのが好ましい、また
、本焼結も仮焼結も大気中で行フてもよい。
℃, and the main sintering time is preferably 2 to 10 hours, and both the main sintering and the preliminary sintering may be performed in the atmosphere.

酸化物セラミックス系超電導体粉末も粒子ができるだけ
小さいものが好ましく、原料粉末を焼結した後に円盤ミ
ル、ボールミル、ドラムミル、ジェットミル等の微粉砕
機により粉砕して微粉末とするのが好ましい。
The particles of the oxide ceramic superconductor powder are preferably as small as possible, and after sintering the raw material powder, it is preferable to grind it into a fine powder using a pulverizer such as a disk mill, ball mill, drum mill, or jet mill.

第3図に示すように、本発明法においてはまず、上記酸
化物セラミックス系超電導体粉末と、前述の低融点(i
ooo℃以下)ガラスなどの無機バインダおよび前述の
有機バインダとを混合し、ペースト状混合物とした。
As shown in FIG. 3, in the method of the present invention, the oxide ceramic superconductor powder and the low melting point (i
ooo°C or less) An inorganic binder such as glass and the above-mentioned organic binder were mixed to form a paste-like mixture.

こうして得られたペースト状混合物を前述の無機質ファ
イバの外周囲にコーティング(塗布)し、乾燥する。 
この外周コーティングを数回繰返して、所定の厚さに被
覆する。
The paste-like mixture thus obtained is coated (applied) around the outer periphery of the above-mentioned inorganic fiber and dried.
This outer periphery coating is repeated several times to obtain a predetermined thickness.

この後、十分に乾燥してから、300〜400℃に加熱
して、有機バインダ成分をバーンアウトさせた後、本焼
結を行って、酸化物セラミックス系超電導体と無機バイ
ンダーとの被覆焼結層を無機質ファイバの外周に形成す
る。
After this, after sufficiently drying and heating to 300 to 400°C to burn out the organic binder component, main sintering is performed to coat and sinter the oxide ceramic superconductor and inorganic binder. A layer is formed around the inorganic fiber.

ここで、本焼結は前述したように大気中で、温度850
〜1200℃で、2〜10時間行えばよい。
Here, as mentioned above, the main sintering is performed in the atmosphere at a temperature of 850°C.
What is necessary is just to carry out at 1200 degreeC for 2 to 10 hours.

この時、無機質ファイバが融点1200℃以上のガラス
状セラミックスであり、無機バインダが融点1000℃
以下の低融点ガラスであれば、本焼結において、該無機
バインダは溶融するので酸化物セラミックス系超電導体
は該無機バインダと充分に密着するし、かつ、該無機バ
インダーは該無機質ファイバとは極めてよく密着する。
At this time, the inorganic fiber is a glassy ceramic with a melting point of 1200°C or higher, and the inorganic binder is a glassy ceramic with a melting point of 1000°C or higher.
If the glass has a low melting point below, the inorganic binder will melt during main sintering, so the oxide ceramic superconductor will be in close contact with the inorganic binder, and the inorganic binder will be very different from the inorganic fiber. Adheres well.

 従って酸化物セラミックス系超電導体は無機バインダ
を介して無機質ファイバに密着させ、好適に線材化する
ことができる。 こうして、超電導特性の改善を計るこ
とができる。
Therefore, the oxide ceramic superconductor can be closely attached to an inorganic fiber via an inorganic binder and suitably made into a wire. In this way, it is possible to improve the superconducting properties.

この後、形成された被覆焼結層の外周囲に前述の絶縁保
護材料を被覆し、保護被膜を形成することにより、本発
明の超電導ファイバが製造される。 絶縁保護材料とし
ては前述したようにナイロン等の樹脂やプラスチック材
料が好ましく、被覆法としては通常の方法でよく、例え
ば、塗布焼付、押出し、テープ巻きなどがあげられる。
Thereafter, the superconducting fiber of the present invention is manufactured by covering the outer periphery of the formed sintered covering layer with the above-mentioned insulation protection material to form a protective film. As described above, the insulation protection material is preferably a resin such as nylon or a plastic material, and the coating method may be any conventional method, such as coating and baking, extrusion, tape wrapping, etc.

本発明の超電導ファイバの製造方法は基本的には上記の
ように構成されるが、超電導状態の安定性の向上と臨界
電流密度の向上を計るために被覆焼結層と保護被膜との
間に常電導良電導体金属層を形成する場合には、本焼結
した後に、前述の金属材料を酸化物セラミックス系超電
導体の被覆焼結層上に直接、無電解めっき、溶射、蒸着
、あるいは金属条のシーム溶接等を行なうことにより該
金属層形成が行なわれる。
The method for manufacturing a superconducting fiber of the present invention is basically configured as described above, but in order to improve the stability of the superconducting state and the critical current density, a method is added between the sintered coating layer and the protective film. When forming a normal-conducting, good-conducting metal layer, after main sintering, the above-mentioned metal material is applied directly onto the sintered coating layer of the oxide ceramic superconductor by electroless plating, thermal spraying, vapor deposition, or metal coating. The metal layer is formed by seam welding the strips or the like.

そして、この後、前述の保護被膜形成を行なって、本発
明の超電導ファイバが製造できる。
Thereafter, the above-described protective coating is formed to produce the superconducting fiber of the present invention.

本発明に係る超電導ファイバおよびその製造方法は基本
的には以上のように構成されるけれども、本発明はこれ
に限定されるわけではなく、本発明の要旨を通説しない
範囲において、改良並びに設計の変更が可能なことは勿
論である。
Although the superconducting fiber and the method for manufacturing the same according to the present invention are basically constructed as described above, the present invention is not limited thereto, and improvements and designs may be made without overcoming the gist of the present invention. Of course, changes are possible.

〈実施例〉 以下に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。<Example> The present invention will be specifically described below based on Examples.

(実−例1) 超電導体原料粉末としては、Y2O3、BaCO3、C
uO粉末(粒径5−以下)を用い、それを(Y r B
 B2) Cu307−6 (δは欠損酸素を表わす)
の構成比率となるように混合し、粉体のまま、焼結温度
850〜950℃、4〜20hr、大気中で仮焼結した
。 その後、粉砕・混合し、再度同条件で焼結し、粉砕
・混合したものを仮焼結酸化物セラミックス系超電導体
微粉末とした。 かかる酸化物セラミックス系超電導体
粉末と、有機バインダおよび無機バインダと混合し、ペ
ースト状とした後too#m径の石英ガラスファイバの
周囲に塗布・乾燥を繰返し257Jl厚に被覆した。 
その後乾燥し、300〜400℃で、有機バインダ成分
をバーン・アウトさせた後、焼結温度950〜1050
℃、2〜5 h r 、大気中で本焼結し、超電導特性
の改善を計った。 さらに周囲にナイロンの絶縁材を被
覆して300−径の超電導ファイバを得た。
(Example 1) Superconductor raw material powders include Y2O3, BaCO3, C
Use uO powder (particle size 5- or less) and convert it into (Y r B
B2) Cu307-6 (δ represents deficient oxygen)
The mixture was mixed in such a manner that the composition ratio was as follows, and the powder was pre-sintered in the atmosphere at a sintering temperature of 850 to 950°C for 4 to 20 hours. Thereafter, they were crushed and mixed, and sintered again under the same conditions, and the crushed and mixed mixture was used as a pre-sintered oxide ceramic superconductor fine powder. The oxide ceramic superconductor powder was mixed with an organic binder and an inorganic binder to form a paste, and the paste was repeatedly coated and dried around a quartz glass fiber having a diameter of too#m to a thickness of 257 Jl.
After that, it is dried at 300-400℃ to burn out the organic binder component, and then sintered at a temperature of 950-1050℃.
Main sintering was carried out in the atmosphere at ℃ for 2 to 5 hours in order to improve the superconducting properties. Furthermore, the periphery was coated with a nylon insulating material to obtain a 300-diameter superconducting fiber.

仮焼結酸化物セラミックス系超電導体微粉末を石英ガラ
スファイバに塗布するバインダとしては、有機バインダ
としてプロピレングリコール、オクチルアルコール、キ
シリルアルコールの混合物を、無機物バインダとしては
、B20.を主成分とする低融点ガラスを用いた。
As the binder for applying the pre-sintered oxide ceramic superconductor fine powder to the quartz glass fiber, the organic binder was a mixture of propylene glycol, octyl alcohol, and xylyl alcohol, and the inorganic binder was B20. A low melting point glass containing as the main component was used.

この時、コアの石英ガラスファイバの融点が1200℃
以上であるのに対し、バインダのガラスの融点は100
0℃以下の低融点であった。
At this time, the melting point of the core quartz glass fiber is 1200℃
In contrast, the melting point of the binder glass is 100
It had a low melting point of 0°C or less.

得られた超電導ファイバの特性を測定したところ、電気
抵抗が零になる臨界温度としては、83Kを示すことが
判った。
When the characteristics of the obtained superconducting fiber were measured, it was found that the critical temperature at which the electrical resistance becomes zero is 83K.

また、臨界電流密度値として4.2にで、2000 A
 / c m 2の値を示した。
Also, the critical current density value is 4.2 and 2000 A
/cm2 values were shown.

〈発明の効果〉 以上詳述したように、本発明によれば、酸化物セラミッ
クス系超電導体の線材化が容易に可能となり、導体とし
て使用可能で、臨界電流密度値および臨界温度が高く、
取扱い上性能劣化させることのない新規な超電導ファイ
バを提供できる。
<Effects of the Invention> As detailed above, according to the present invention, an oxide ceramic superconductor can be easily made into a wire, can be used as a conductor, has a high critical current density value and a high critical temperature,
It is possible to provide a new superconducting fiber whose performance does not deteriorate during handling.

また、本発明によれば、線材化された酸化物セラミック
ス系超電導体の被覆焼結層上に常電導良電導体金属層を
形成させることにより、上記効果に加えて、超電導状態
の安定性を向上させた超電導ファイバを提供できる。
Further, according to the present invention, in addition to the above-mentioned effects, the stability of the superconducting state is improved by forming a normal-conducting, good-conducting metal layer on the covering sintered layer of the wire-shaped oxide ceramic superconductor. An improved superconducting fiber can be provided.

また、本発明によれば、酸化物セラミックス系超電導体
粉末と低融点の無機バインダと有機バインダとをペース
トにして無機質ファイバに塗布・乾燥後、焼結したので
、酸化物セラミックス系超電導体の線材化が容易である
ばかりか、芯材である無機質ファイバとの密着性の高い
超電導ファイバを容易かつ安価に製造することができる
Further, according to the present invention, since the oxide ceramic superconductor powder, the low melting point inorganic binder, and the organic binder are made into a paste, applied to the inorganic fiber, dried, and then sintered, the wire of the oxide ceramic superconductor is It is possible to easily and inexpensively produce a superconducting fiber that is not only easy to fabricate, but also has high adhesion to the inorganic fiber that is the core material.

従って、高温域(液体窒素使用可能温度域)での酸化物
セラミックス系超電導体の使用が可能となり、パワーケ
ーブルとしての活用用途が拡がるという効果がある。
Therefore, it becomes possible to use the oxide ceramic superconductor in a high temperature range (temperature range where liquid nitrogen can be used), and it has the effect of expanding its use as a power cable.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る超電導ファイバーの一実施例の断
面図である。 第2図は本発明に係る超電導ファイバの別の実施例の断
面図である。 第3図は本発明に係る超電導フーアイバの製造方法の一
実施例を示すフローチャートである。 符号の説明 1・・・無機質ファイバ、   2・・・被覆焼結層、
3・・・保護被膜、     4・・・金属層特許出願
人  日立電線株式会社 代 理 人  弁理士 渡辺望稔、1′)FIG、I F I G、 2 第  3  図
FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of a superconducting fiber according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of another embodiment of the superconducting fiber according to the present invention. FIG. 3 is a flowchart showing an embodiment of the method for manufacturing a superconducting fiber according to the present invention. Explanation of symbols 1... Inorganic fiber, 2... Covering sintered layer,
3...Protective film, 4...Metal layer Patent applicant: Hitachi Cable Co., Ltd. Representative: Patent attorney Nobutoshi Watanabe, 1') FIG, IFIG, 2 Fig. 3

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)無機質ファイバの周囲に酸化物セラミックス系超
導体とバインダとの被覆焼結層を形成してなることを特
徴とする超電導ファイバ。
(1) A superconducting fiber characterized by forming a coating sintered layer of an oxide ceramic superconductor and a binder around an inorganic fiber.
(2)前記酸化物セラミックス系超電導体は、組成式M
M′_2Cu_3O_7_−_δ(但し、MはY、Sc
およびLa、Gd、Dy、Ho、Er、Yb、Lu、E
u等のランタニドからなる群より選ばれる少なくとも1
種、M′はアルカリ土類金属の群より選ばれる少なくと
も1種、δは欠損酸素を表わす)を有するものである特
許請求の範囲第1項に記載の超電導ファイバ。
(2) The oxide ceramic superconductor has a composition formula M
M'_2Cu_3O_7_-_δ (However, M is Y, Sc
and La, Gd, Dy, Ho, Er, Yb, Lu, E
At least one selected from the group consisting of lanthanides such as u
The superconducting fiber according to claim 1, wherein M' is at least one selected from the group of alkaline earth metals, and δ represents deficient oxygen.
(3)前記無機質ファイバがガラス状セラミックスであ
る特許請求の範囲第1項または第2項に記載の超電導フ
ァイバ。
(3) The superconducting fiber according to claim 1 or 2, wherein the inorganic fiber is a glassy ceramic.
(4)前記バインダは融点が1000℃以下の低融点ガ
ラスを含むものである特許請求の範囲第1項ないし第3
項のいずれかに記載の超電導ファイバ。
(4) Claims 1 to 3, wherein the binder contains a low melting point glass having a melting point of 1000°C or less.
The superconducting fiber according to any of paragraphs.
(5)無機質ファイバの周囲に酸化物セラミックス系超
電導体粉末とバインダとのペーストを塗布被覆した後に
、乾燥・焼結することを特徴とする超電導ファイバの製
造方法。
(5) A method for producing a superconducting fiber, which comprises coating the periphery of an inorganic fiber with a paste of oxide ceramic superconductor powder and a binder, followed by drying and sintering.
(6)前記酸化物セラミックス系超電導体は、組成式M
M′_2Cu_3O_7_−_δ(但し、MはY、Sc
およびLa、Gd、Dy、Ho、Er、Yb、Lu、E
u等のランタニドからなる群より選ばれる少なくとも1
種、M′はアルカリ土類金属の群より選ばれる少なくと
も1種、δは欠損酸素を表わす)を有するものである特
許請求の範囲第5項に記載の超電導ファイバの製造方法
(6) The oxide ceramic superconductor has a composition formula M
M'_2Cu_3O_7_-_δ (However, M is Y, Sc
and La, Gd, Dy, Ho, Er, Yb, Lu, E
At least one selected from the group consisting of lanthanides such as u
6. The method for producing a superconducting fiber according to claim 5, wherein M' is at least one selected from the group of alkaline earth metals, and δ represents deficient oxygen.
(7)前記無機質ファイバがガラス状セラミックスであ
る特許請求の範囲第5項または第6項に記載の超電導フ
ァイバの製造方法。
(7) The method for manufacturing a superconducting fiber according to claim 5 or 6, wherein the inorganic fiber is a glassy ceramic.
(8)前記バインダは融点が1000℃以下の低融点ガ
ラスおよびプロピレングリコール、オクチルアルコール
、キシリルアルコールの1種以上を含むものである特許
請求の範囲第5項ないし第7項のいずれかに記載の超電
導ファイバの製造方法。
(8) The superconductor according to any one of claims 5 to 7, wherein the binder contains a low-melting glass having a melting point of 1000°C or less and one or more of propylene glycol, octyl alcohol, and xylyl alcohol. Fiber manufacturing method.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH01143108A (en) * 1987-11-30 1989-06-05 Showa Electric Wire & Cable Co Ltd Manufacture of ceramics superconductive wire
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US20220077376A1 (en) * 2020-06-10 2022-03-10 Palo Alto Research Center Incorporated Superconducting stress-engineered micro-fabricated springs
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