JPH01220307A - 高臨界電流密度を有する高強度超電導ワイヤおよびその製造方法 - Google Patents

高臨界電流密度を有する高強度超電導ワイヤおよびその製造方法

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JPH01220307A
JPH01220307A JP63043530A JP4353088A JPH01220307A JP H01220307 A JPH01220307 A JP H01220307A JP 63043530 A JP63043530 A JP 63043530A JP 4353088 A JP4353088 A JP 4353088A JP H01220307 A JPH01220307 A JP H01220307A
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JP
Japan
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wire
superconducting
filled
ceramic powder
silver
Prior art date
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Pending
Application number
JP63043530A
Other languages
English (en)
Inventor
Sadaaki Hagino
萩野 貞明
Genichi Suzuki
鈴木 元一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Metal Corp
Original Assignee
Mitsubishi Metal Corp
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Publication date
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Priority to DE89902962T priority patent/DE68905980T2/de
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Priority to US07/445,639 priority patent/US5068219A/en
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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〕 この発明は、Yを含む希土類元素(以下、これらの元素
をRで示す)、アルカリ土類金属(以下Aで示す)、鋼
(Cu )および酸素(0)からなるイロブスカイト構
造を有する化合物(以下、この化合物なMi電導セラミ
ックスという)を、複合管に充填してなる高強度と高臨
界電流密度を有する超電導ワイヤおよびその製造法に関
するものである。
〔従来の技術〕
一般に、超電導セラミックスを用いたワイヤの加工方法
としては。
(a)  原料粉末として、いずれも平均粒径:lOμ
寓以下のR2O3粉末、Aの炭酸塩粉末、CuO粉末を
用意し、これら原料粉末を所定の配合組成に配合し、混
合して大気中または酸素雰囲気中で温度=850〜95
0℃にて焼成し、イロブスカイト構造を有する超電導セ
ラミックスを作製し、これを平均粒径:lOμ冨以下に
粉砕する。
(b)  上記粉砕した粉末を銀(Ag)W管内に充填
し1両端を真空密封し、この充填Ag管材にスェージラ
ダ加工や溝ロール加工まなはダイス加工等の伸線加工を
施し、直径25M以下の充填ワイヤとし。
(C)  最終的に、充填線材に充填されている超電導
セラミックスを焼結し、その後、酸素吸収のために、上
記伸線加工された充填Agワイヤを、大気中または酸素
雰囲気中で、温度=900〜950℃にて熱処理し、製
品としている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来の技術1c)の工程において、超電導セラミッ
クスワイヤを熱処理することKよシ超[4セラミツクス
粉末の焼結とその後の酸素吸収を行なうのであるが、上
記伸線加工した直径:5鵡以下の充填Agワイヤの熱処
理温度は900〜950℃であり、この熱処理温度はA
gの融点(960,8℃)k近いために、超電導セラミ
ックスを被覆しているAgワイヤは軟化し1曲が)やす
くなシ、不注意な白けは、充填されている超電導セラミ
ックスに不連続または切断を生じせしめ、^温熱処理の
ためKAgワイヤ自身の強度も極めて低下しているので
断線することもあつな。
上記超電導セラミックスを被覆する材料としてAg以外
の金属5例えばN1合金、ステンレス鍋などの高温強度
がすぐれた材料が考えられるが、上記Ag以外の金属は
、酸素の拡散浸透および排出を行うことができないため
、上記Ag以外の金属によシ超電導ワイヤを作製すると
、加工中または加工後に超電導セラミックスより放出さ
れた酸素によりワイヤに膨らみが生じ、また上記大気中
または酸素雰囲気中にて行なわれる最終熱処理により、
充填されている超電導セラミックスに酸素を吸収させる
仁とができない。
したがって、現在のところ、超電導セラミックス粉末の
被覆材としてAg以外の金属は考えられない。ところが
、上記Agは高価であるとともに、高温熱処理中での扱
いが難しく、高温および常温における強度も弱いために
上述の如きトラブルを生じることが毎々あった。
さらに、上記従来の技術で述べた方法によt)H造した
超電導ワイヤの臨界電流密度Jcは、10sA/cII
L2のオーダーであシ、実用に供する超電導ワイヤの臨
界電流密度は、少くともlOA/cIL2を必要として
いる。上記4oプスカイト構造を有する超電導セラミッ
クスの結晶は、結晶異方性が大きく、結晶のC軸方向に
は電流が流れにくく、C軸方向に垂直な方向には電流が
流れやすいため、上記超電導ワイヤに充填されている超
電導セラミックス粉末の結晶のC軸方向がワイヤの長手
方向に対して垂直に配向するように充填し、その配向層
が十分な厚さを有すると、  10  A/ca2以上
の高臨界電流密度を有する超電導ワイヤが得られるはず
であるけれども、上記超電導ワイヤ中の超電導セラミッ
クス粉末のC軸方向がワイヤの長手方向に対して垂直に
配向している十分な厚さの配向層を得るための手段につ
いても知られてはいなかった。
〔課題を解決するための手段〕
そこで1本発明者等は、高価なAgの使用を減らし、さ
らに高温および室温強直がすぐれるとともに少なくとも
10 A/Cl12のオーダーの鍋臨界−流密度の電流
を流すことのできる超電導ワイヤを開発すべく研究を行
なったところ。
超′Rt導セラミックス粉末を、内層がAgで外層がA
g部分とAg以外の金属部分からなり、上記外層のAg
部分は上記内層のAgと一体であり、外面に露出してい
る複合管に充填し。
上記超電導セラミックス粉末を充填した複合管を伸線加
工して超14を導セラミックス粉末充填ワイヤとし。
上記伸線加工した超電導セラミックス粉末充填ワイヤを
、1パスの圧下率が50%以上の平ロール圧延を行ない
ついで、上記平ロール圧延した超を専セラミックス粉末
充填ワイヤを、温度:900〜950℃にて熱処理する
と。
上記高温および常温強度にすぐれるとともに高臨界電流
密度を有する超電導ワイヤが得られるという知見を得た
のである。
この発明は、かかる知見にもとづいてなされたものであ
って1次のような作用がある。
(1)上記複合管の外層のrAg以外の金属部分」K高
温および常温強度のすぐれた金属1例えばインコネル、
ハステロイ等のNi基合金、8US304等のオーステ
ナイトステンレス鋼などを用いると。
熱処理中の強度不足によるトラブルは解消され。
高温および常温強度のすぐれた超電導ワイヤを得ること
ができ、上記複合管の外層にrAg部分」を設けること
Kより、加工中または加工後に超電導セラミックス粉末
から放出された酸素によるワイヤの膨らみの発生が防止
され、大気または酸素雰囲気熱処理中の酸素の吸収も行
なわれる。
(2)  上記伸線加工した超電導セラミックス粉末充
填ワイヤを1パスの圧下率が50チ以上の平ロール圧延
を行なうと、ワイヤに充填されている超電導セラミック
ス粉末の結晶のC軸方向がワイヤの長手方向に対して垂
直に揃った配向層(以下。
圧縮配向l−という)が形成され、しかも上記圧縮配向
層の厚さは5μ冨以上となシ、臨界電流密反を10  
A/cX2以上にすることができる。
ここで圧下率とは、伸線加工した平ロール圧延前の超を
導セラミックス粉末充填ワイヤの外径なho、平ロール
圧延後の断面偏平な超電導セラミックス粉末充填ワイヤ
の厚さをhとすると。
ho−h 圧下率−−X I OO(@ O で表わすことができる。
この圧下率:50−以上の平ロールによる圧延はlバス
で行ない、しかも縁材の塑性加工工程の最終段階で行な
う必要がある。かかるl/々ス圧延は可及的に急激に行
なうことが望ましい。
上記圧縮配向層の層厚を5〜150μ諷に定めた理由#
i、5μm未満では、従来の超電導ワイヤのように臨界
ta密&JCは10A/cWL2のオーダーにしかなら
ないために実用にならず、上記圧縮配向層の層厚は大き
いほど^臨界寛流密反が得られるが、普通の圧延または
プレスによシ得られる圧動配向層の層厚は150μ票が
限界でるる。したがって、上記圧縮配向層の層厚は5〜
150μ風に定めた。
(3)上記方法によシ形成された圧縮配向層を有する超
電導セラミックス粉末充填ワイヤを、最後に大気中また
は酸素雰囲気中で熱処理しても圧縮配向層のC軸方向お
よび厚さに何ら変化は認められない。
(4)  複合管の内層をAg層とした理由はs Ag
以外の例えばN1基合金ま九はオーステナイト系ステン
レス鋼と超電導セラきツクス粉末が接触した状態で処理
されると、化学反応を起し、 NiO、FeO。
Fe2O3、Cr2O5等の酸化物が生成し、超電導特
性が大幅に劣化することによるものである。
〔実施例〕
つぎに、この発明を実施例にもとづいて具体的に説明す
る。
原料粉末として、いずれも平均粒径:6μ重のY2O3
粉末、 !3acO3粉末、およびCuO粉末を用意し
これら粉末をY2O3: l 5. l 3 転BaC
0,: 52.89% 、  CuO: 31.98 
’lk (以上重量s)の割合で配合し、混合し、この
混合粉末を、大気中、温度=910℃、lO時間保持の
条件で焼成し、平均粒径:2,5/JIIK粉砕して5
YBa2Cu307の組成を有しはロブスカイト構造を
有する超電廊セラミツクス粉末を作製した。     
′ 第1図は、この実施例で用いる複合管の概略図である。
上記複合管は、内層4がAgからなり、外層はAg部分
2とSUS 304のオーステナイトステンレス銅から
なるAg以外の金属部分lから構成されており、上記内
層4は肉厚:0.5mX内径:5、 ’Otxを有し、
上記外層は肉厚=0.5朋×外径ニア、0躊を有し、上
記外層のAg部分2は直径:1.8騙の円形で構成され
ている。
かかる複合管に上記超1!感セラミックス粉末3を充填
し1両端部を真空密封した後、ロータリースェージング
加工にて直径:3.Omとし、引き続いて溝ロール加工
により直径:2.0驕超電尋セラミツクス粉末充填ワイ
ヤとした。
第2図は、上記超電導セラミックス粉末充填ワイヤの概
略図である。上記超電導セラミックス充填ワイヤの外層
5のAg部分2は長円形になっていた。
上記第2図に示される超1!導セラミックス粉末充填ワ
イヤを2個の平ロールにより圧下率=80% 0) l
パス圧延し、厚さ:0.41cmの断面偏平な帯状超電
導セラミックス粉末充填ワイヤを作製した。
第3図には、上記帯状超電導セラミックス粉末充填ワイ
ヤの概略図を示し、第4図(a)および(1))には、
上記帯状超電導セラミックス粉末充填ワイヤの断面拡大
概略図を示す。
上記乎ロール圧延後の帯状超電導セラミックス粉末充填
ワイヤの充填粉末3には第4図(a)およびlb)に示
されるように圧縮配向層5が形成されており、第4図(
a)に示されるように、Ag内層番に沿って厚さ:5μ
寓以上の圧扁配向層5が形成されていることもあり、第
4図(b) K示されるように、コア全体が厚さ:5μ
観以上の圧動配向層5となっている場pもある。
上記帯状超電導セラミックス粉末充填ワイヤを。
大気中、温度=920℃、15時間保持の条件にて熱処
理を行ない、帯状超電導ワイヤを作製し。
この帯状超電導ワイヤの臨界電流密度を測定したところ
、 Jc : 1.6Xlo A/c!It2であった
上記帯状超電導ワイヤを切断し、超電導セラミックス粉
末充填層をX@回折により配向テストを行なったところ
、超電導セラミックス粉末の結晶のC軸方向が帯状超電
導ワイヤの長手方向に対して垂直に配向している圧縮配
向層が存在しておシ上記圧縮配向層の層厚は80μ諺で
あった。
なお、この実施例では、複合管として断面円形の複合円
筒管を用いたが、断面形状は円形に限定されることなく
長円またはその他の多角形であってもよく、さらに、伸
線力り工された超電導セラミックス粉末充填ワイヤの断
面は円形に限定されるものではない。
〔発明の効果〕
この発明によると、従来のAg被覆超msワイヤよ)も
Agの使用量が少なく、A温および常温における強度が
優れるとともに高臨界電流密度を有する超vL導ワイヤ
を簡単に製造することができるというすぐれた効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、超を導セラミックス粉末を充填するための複
合管の概略図。 第2図は、超電導セラミックス粉末を充填した複合管を
伸縮加工した超電導セラミックス粉末充填複合ワイヤの
概略図。 第3図は、平ロール圧延後の断面偏平な帯状超電導セラ
ミックス粉末充填ワイヤの概略図。 第4図(a)および(b)は、?!F状超電導セラミッ
クス粉末充填ワイヤの断面拡大概略図を示す。 1・・・外層のAg以外の金属部分。 2・・・外層のAg部分。 3・・・超電導セラミックス粉末。 4・・・内層。 5・・・圧縮配向J餉。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)内層が銀で、外層が銀部分と銀以外の金属部分か
    らなり、上記外層の銀部分は、上記内層の銀と一体であ
    りかつ外面に露出している断面偏平な複合管と、 上記断面偏平な複合管に充填されているYを含む希土類
    元素、アルカリ土類金属、銅および酸素からなるペロブ
    スカイト構造を有する化合物(以下、超電導セラミック
    スという)粉末とからなる超電導ワイヤであつて、 上記超電導セラミックス粉末は、上記ペロブスカイト構
    造のC軸方向が上記超電導ワイヤの長手方向に対して垂
    直に配向している配向層を有するように充填されており
    、上記配向層の厚さは、5〜150μmであることを特
    徴とする高臨界電流密度を有する高強度超電導ワイヤ。
  2. (2)上記超電導セラミックス粉末を、内層が銀で外層
    が銀部分と銀以外の金属部分からなり上記外層の銀部分
    は上記内層の銀と一体でありかつ外面に露出している複
    合管に充填し、 上記超電導セラミックス粉末を充填した複合管を伸線加
    工して超電導セラミックス粉末充填ワイヤとし、 上記伸線加工した超電導セラミックス粉末充填ワイヤを
    、1パスの圧下率が50%以上の平ロール圧延を行なつ
    て、断面偏平な超電導セラミックス粉末充填ワイヤとし
    、 ついで、上記断面偏平な超電導セラミックス粉末充填ワ
    イヤを、温度:900〜950℃にて熱処理することを
    特徴とする高臨界電流密度を有する高強度超電導ワイヤ
    の製造方法。
JP63043530A 1988-02-26 1988-02-26 高臨界電流密度を有する高強度超電導ワイヤおよびその製造方法 Pending JPH01220307A (ja)

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EP89902962A EP0358779B1 (en) 1988-02-26 1989-02-27 High-strength superconductive wire and cable having high current density, and method of producing them
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KR1019890701967A KR900701019A (ko) 1988-02-26 1989-02-27 고전류 밀도를 보유하는 고강도 초전도 와이어 및 케이블과 그 제조방법
US07/445,639 US5068219A (en) 1988-02-26 1989-02-27 High strength superconducting wires and cables each having high current density, and a process for fabricating them

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009539208A (ja) * 2006-06-02 2009-11-12 デンマークス テクニスケ ウニヴェルシテト 機械的強度を向上させた高臨界温度の超伝導物品
US10844479B2 (en) 2014-02-21 2020-11-24 Ut-Battelle, Llc Transparent omniphobic thin film articles

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