JPS63310518A

JPS63310518A - 化合物超電導線の製造方法

Info

Publication number: JPS63310518A
Application number: JP62145714A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Nakayama; 茂雄中山; Minoru Yamada; 穣山田; Akira Murase; 村瀬　暁
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-06-11
Filing date: 1987-06-11
Publication date: 1988-12-19

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、化合物超電導線の製造方法に係り。

特に、酸化物系の化合物超電導線の製造方法に関する。

（従来の技術）最近９組成がＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０などで表わされる酸化
物系化合物超電導体が注目されている。

これら、酸化物系化合物超電導体の多くは、臨界温度が
液体窒素温度以上である。このため、冷媒として高価で
扱い難い液体ヘリウムを使用する必要がなく、また冷却
系も大幅に簡略化できるので。

超電導技術を飛躍的に発展させるものと期待されている
。

ところで、今まで公表されている酸化物系化合物超電導
体は、塊状の超電導体や薄膜状の超電導体が主である。

実回路に組み込むには９通常のリード線のような線材の
形が何かと応用性に富み好ましい。しかし、酸化物系化
合物超電導体は非常に脆いため線材の形にすることが困
難であった。

また線材の形を実現しても、この線材で、たとえば超電
導コイルのように複雑な形状の電気回路要素を構成しよ
うとすると９巻線時に化合物超電導層に割れなどが生じ
易く、このため高い臨界温度および高い臨界電流密度を
示す複雑な形状の電気回路要素を構成することは困難で
あった。

（発明が解決しようとする問題点）上述の如く、臨界温度が液体窒素温度以上で。

しかも臨界電流密度が高く、そのうえ超電導コイルのよ
うに複雑な形状の電気回路要素を構成可能な酸化物系化
合物超電導線の出現が望まれている。

そこで本発明は、複雑な工程を伴わずに上記要望を満た
す酸化物系の超電導線を製造できる化合物超電導線の製
造方法を提供することを目的としている。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明では、酸化物系の化合物超電導体を合成し得る元
素を含んだ複数種類の粉末体の混合物を銅、銀または銀
合金製の被覆管内に収容した状態で被覆管ごと線状に減
面加工する第１の工程と。

この工程によって形成された線材の外面をアルミナ繊維
製のスリーブで覆う第２の工程と、この工程を経た線材
に酸素ガス雰囲気中で熱処理を施す第３の工程とで実現
している。

さらに詳しく述べると、複数種類の粉末体は。

イツトリウム、エルビウム、ジスプロシウム、サマリウ
ム、ガドリニウム、ホルミウム、ネオジム。

イッテルビウム、ツリウム、ルテチウムの中から選ばれ
た少なくとも１種の酸化物粉末と、炭酸バリウム粉末と
、酸化銅粉末とである。また、第１の工程では、混合物
に対して、空気中で、８５０〜９５０℃、１〜５０時間
の仮焼処理を施すことが望ましく、さらに最終的に得ら
れる線材の臨界電流密度を向上させるために、混合物に
加圧成型加工を施してペレット化し、粉末母材の緻密化
を図ることが望ましい。また、第１の工程で線材化する
ときには被覆管の肉厚が銅製の場合には２００μｍ以下
、銀もしくは銀合金製の場合には５００μｍ以下となる
まで減面加工することが望ましい。これは第３の工程に
おいて内部への酸素の浸透量を増加させ、化合物超電導
体層の生成量の増大化に寄与する。第２の工程で設けら
れるスリーブは、最終的に得られる線材の電気絶縁性を
確保するためのものである。このスリーブは、第３の工
程において被覆管を通して内部に酸素を充分浸透させて
臨界温度特性および臨界電流密度特性を向上させるため
に、アルミナ長繊維の編物で形成されていることが望ま
しい。第３の工程では、８５０〜９５０℃。

７２時間以上の熱処理を施すことが望ましい。この温度
より高くても、低くても良い結果は得られない。

（作用）本発明製造方法では、酸化物系の化合物超電導体を合成
し得る元素を含んだ複数種類の粉末混合物を被覆管内に
収容した状態で被覆管ごと線状に減面加工し、この線材
の外面をアルミナ繊維製のスリーブで覆った後、酸素ガ
ス雰囲気中で熱処理を施して上記線材内に化合物超電導
層を形成させるようにしている。アルミナ製のスリーブ
は。

電気絶縁性および通気性に富み、しかも１３００℃にも
充分耐えるため熱処理時の温度で溶融するようなことは
ない。したがって、熱処理を行なう前に所望とする電気
回路要素の形状、たとえばコイル状に巻回し、その後に
熱処理を施せば、形成された化合物超電導層に割れや歪
みを与えることなく。

しかも外面が電気絶縁された化合物超電導線を形成でき
ることになる。この場合、アルミナ繊維製のスリーブは
、絶縁特性を阻害することなく内部への酸素ガスの浸透
を助け、化合物超電導層の生成量増大化に寄与する。

（実施例）実施例ｌＹ２Ｏ３（酸化イツトリウム）粉末と。

ＢａＣＯ３（炭酸バリウム）粉末と、Ｃｕｂ（酸化銅）
粉末とをモル比で０．５　：　２．０　：　３．０の割
合に混合して第１図（ａ）に孝子ような粉末混合物１を
得た。この粉末混合物１を空気中で９００℃。

２時間に亙って仮焼した後、粉砕し、さらにボールミル
で粉末化した。次に、この粉末混合物を第１図（ｂ）に
示すように、外径１４ｊＩＩＩ、内径１Ｏ０２顛。

長さ７０１ｍの銅製の被覆管２内に収容し、被覆管２の
両端開口を銅製の栓３ａ、３ｂで封止した後。

これに鍛造、線引き加工を施して第１図（ｃ）に示す如
き直径０．５　ｒｔｒｘの線材４を得た（以上が第１の
工程）。この線材４における銅製の被覆材５の肉厚は１
００μｍであった。

次に、第２図に示すように、線材４をアルミナ長繊維の
編物で形成された厚さ１００μｍのスリーブ６に通し、
このスリーブ６で線材４の表面を覆った（第２の工程）
。

次に、第３図に示すように、外面がアルミナ繊維製のス
リーブ６で覆われた線材４を巻枠７の外周に巻回し、コ
イル８としての形を整えた後、酸素ガスが通流する雰囲
気中で、９００℃、１２時間の熱処理を施して（第３の
工程）製造工程を終了した。

このようにして製造された線材についてＸ線分光分析し
たところ、銅製の被覆材５で囲まれた部分にＹＢ　ａ２
　Ｃｕ３０７−Ｙの組成式を持つ化合物超電導層が形成
されていることが確認された。また、上記のようにして
製造された超電導線の超電導特性を調べたところ、臨界
温度（Ｔｃ）は８７に、臨界電流密度（Ｊｃ）は７３０
　Ａ／ｄであった。さらに、アルミナ繊維製のスリーブ
６は溶融もせず、その絶縁特性も良好であった。

なお、被覆材５の肉厚と臨界電流密度との関係を調べた
ところ第４図に示す結果を得た。これは。

被覆管２として鋼管（図中実線）および鎖管（図中破線
）を使用し、第１の工程において空気中で。

９００℃、２時間の仮焼処理を行ない、第２の工程を省
略するとともに第３の工程において９００℃。

７２時間の熱処理を行ない、実施例と同一の冷却条件で
得られたデータである。この図から判かるように、被覆
材５の肉厚が増す程、臨界電流密度は低下する。これは
、酸素ガスを通流させながら行なう熱処理工程において
被覆材５の肉厚が厚い程。

酸素の浸透量が低下することに起因するものと思われる
。また１図から判かるように銀の方が銅より酸素の浸透
性に優れている。また、第３の工程における熱処理時間
と臨界電流密度との関係を調べたところ第５図に示す結
果を得た。この場合は被覆管として鋼管を使用し、第２
の工程を省略し。

実施例と同一の冷却条件にしたときのデータである。図
中Ａは被覆材の肉厚が５０μｍの場合を示し。

Ｂは被覆材の肉厚が１００μｍの場合を示し、Ｃは被覆
材の肉厚が２００μｍの場合を示している。この図から
判かるように熱処理時間が長い程、また被覆材の肉厚が
薄い程、臨界電流密度が向上する。

これはやはり、熱処理時における酸素の浸透量の影響を
大きく受けることを示唆している。一方。

第１の工程終了時点における被覆材５の肉厚と臨界温度
（Ｔｃ）との関係を調べたところ第６図に示す結果を得
た。この図から判かるように、被覆材５の肉厚は保持材
としての機能を損わない範囲で薄い程よく、これらの結
果から勘案すると被覆材５、の肉厚は銅の場合には２０
０μｍ以下、銀の場合には５００μｍ以下が望ましく、
また第３の工程における熱処理時間は７２時間以上が望
ましいことになる。

実施例２実施例１の場合と同じ粉末混合物を用いた。第１の工程
において前述したボールミルで粉末化したものに加圧成
型加工（加圧力５０００ｋｇ／　ｄ）を施して直径１０
．ｕ、長さ５０ａｕｙのペレットを作製し、このペレッ
トに酸素雰囲気中で、９００℃、２４時間の熱処理を施
し、このペレットを実施例１と同様に銅製の被覆管２内
に収容し、以下、実施例１と同じ手順でコイルを形作っ
た化合物超電導線を製造した。

この第２の実施例で得られた化合物超電導線について超
電導特性を調べたところ、臨界温度（Ｔｃ）は９５に、
臨界電流密度は９９８Ａ／　ｃｌＪであった。このよう
に特性が向上したのは、第１の工程においてペレット化
したことによって母材の緻密度が向上したことによるも
のと思われる。

なお１本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。すなわち、酸化イツトリウムに代えてエルビウム、
ジスプロシウム、サマリウム、ガドリニウム、ホルミウ
ム、ネオジム、イッテルビウム、ツリウム、ルテチウム
の中から選ばれた少なくとも１種の酸化物粉末を用いて
もよい。また。

第１の工程では、粉末混合物に対して、空気中で。

９００℃、２時間の仮焼処理を行なっているが、温度は
８５０〜９５０℃９時間は１〜５０時間であればよい。

また、第３の工程の熱処理温度および時間は。

８５０〜９５０℃、７２時間以上であればよい。なお。

上記温度より高くても、低くても良い結果は得られない
。さらに、第１の工程においてペレット化するときの加
圧成型圧力は、　５００　ｋｇ／ｃｄ以上、好ましくは
１０００ｋｇ／　ｄ以上が望ましい。もし、加圧成型圧
力が５００ｋｇ　／ｄ未満の場合には効果は少ない。ま
た、第１の工程において粉末混合物やペレットを収容す
る被覆管は、線材加工を容易化するとともに第３の工程
において内部に酸素を充分浸透させなければならない関
係上、延性に富みしかも酸素が透過し易い銅、銀もしく
は銀白金製であることが望ましい。また、第１の工程に
おいて線引き加工を高温雰囲気中で行なうようにしても
よい。

［発明の効果］以上述べたように９本発明によれば、酸化物系化合物超
電導体特有の高い臨界温度特性を持つとともに臨界電流
が大きく、シかも複雑な形状を持つ電気回路要素への適
用を可能化する化合物超電導線の製造方法を提供できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は本発明製造方法の一実施形態を説明
するための図、第４図は被覆材の肉厚と臨界電流密度と
の関係を説明するための図、第５図は熱処理時間と臨界
電流密度との関係を説明するための図、第６図は被覆材
の肉厚と臨界温度との関係を説明するための図である。１・・・粉末混合物、２・・・被覆管、４・・・線材、
５・・・被覆材、６・・・アルミナ繊維製のスリーブ、
８・・・コイル。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦（ｂ）第１図被８屑内工　（μｍ）第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）酸化物系の化合物超電導体を合成し得る元素を含
んだ複数種類の粉末体の混合物を銅、銀または銀合金製
の被覆管内に収容した状態で被覆管ごと線状に減面加工
する第１の工程と、この工程によって形成された線材の
外面をアルミナ繊維製のスリーブで覆う第２の工程と、
この工程を経た線材に酸素ガス雰囲気中で熱処理を施す
第３の工程とを具備してなることを特徴とする化合物超
電導線の製造方法。
（２）前記複数種類の粉末体は、イットリウム、エルビ
ウム、ジスプロシウム、サマリウム、ガドリニウム、ホ
ルミウム、ネオジム、イッテルビウム、ツリウム、ルテ
チウムの中から選ばれた少なくとも１種の酸化物粉末と
、炭酸バリウム粉末と、酸化銅粉末とであることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の化合物超電導線の製
造方法。
（３）前記第１の工程は、前記混合物に対して、空気中
で、８５０〜９５０℃、１〜５０時間の仮焼を行なう処
理を含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の化合物超電導線の製造方法。
（４）前記第１の工程は、前記混合物に加圧成型加工を
施して上記混合物をペレット化する処理を含んでいるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の化合物超電
導線の製造方法。
（５）前記第１の工程は、前記被覆管が銅製のときには
上記被覆管の肉厚が２００μｍ以下となるまで、また前
記被覆管が銀もしくは銀合金製のときには上記被覆管の
肉厚が５００μｍ以下となるまで減面加工することを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の化合物超電導線の
製造方法。
（６）前記スリーブは、アルミナ長繊維を編んだもので
形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の化合物超電導線の製造方法。
（７）前記第３の工程における熱処理条件は、８５０〜
９５０℃、７２時間以上であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の化合物超電導線の製造方法。
（８）前記第３の工程は、前記第２の工程を経た線材で
所望とする電気回路要素の形状に形作った後に行われる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の化合物超
電導線の製造方法。