JPH0494019A - ビスマス系酸化物超電導体の製造方法 - 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］ この発明は、ビスマス系酸化物超電導体の製造方法に関
するもので、特に、臨界電流密度の向上を図ることがで
きるとともに、長尺線材の製造に適した、ビスマス系酸
化物超電導体の製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 近年、より高い臨界温度を示す超電導材料として、セラ
ミックス系のもの、すなわち酸化物超電導材料が注目さ
れている。たとえば、ビスマス系酸化物超電導材料は、
１１０に程度の高い臨界温度を有することから、その実
用化が期待されている。

ビスマス系酸化物超電導体には、臨界温度が１１０にの
ものと臨界温度が８０におよびＩＯＫのものとがあるこ
とが知られている。

また、ビスマス系酸化物超電導体において、１１０に相
は、Ｂ１−Ｓｒ−Ｃａ−ＣｕまたはＢｉの一部をｐｂで
置換した（Ｂｉ、Ｐｂ）−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕの組成にお
ける２２２３組成を有しており、他方、８０に相は、同
構成元素における２２１２組成を有していることが知ら
れている。

また、酸化物超電導体を製造する方法において、酸化物
超電導体の原料を金属シースに充填した状態で、塑性加
工および熱処理を施すことにより、金属シース内の原料
を超電導体化する方法がある。

この方法は、たとえば、長尺の超電導線材を製造すると
き、有利に適用される。

また、酸化物超電導体を製造する過程において、少なく
とも、熱処理することが行なわれるが、臨界電流密度を
高めるためには、このような熱処理において、酸素が十
分供給されることが必要であることがわかっている。

［発明が解決しようとする課題］ 超電導体を長尺化し、これをケーブルやマグネットに応
用しようとするには、高い臨界温度に加えて、高い臨界
電流密度を有していることが必要であり、さらに、長尺
にわたって線材の臨界電流密度ができるだけ均一である
ことが望ましい。

前述したように、長尺の超電導線材を製造しようとする
ときには、超電導体が金属シースで囲まれた構造をして
おり、外部雰囲気とは基本的に遮断された構造となって
いる。したがって、外部雰囲気に比較的影響されやすい
線材の端部では、高い臨界電流密度が得られ、他方、線
材の中央部では、臨界電流密度が低くなる傾向が見られ
た。

また、熱処理した際に原料粉末から発生するガスにより
、線材が膨張することがあり、これによっても、臨界電
流密度の低下を招いていた。このような線材の膨張によ
るダメージは、減圧熱処理することにより防止できるこ
とがわかっているものの、減圧による酸素欠乏により、
臨界電流密度の低下は、さらに顕著になる傾向が見られ
た。

それゆえに、この発明の目的は、長尺の線材における長
手方向にわたって臨界電流密度の均一性を向上させると
ともに、そのような臨界電流密度自身を向上させること
ができる、ビスマス系酸化物超電導体の製造方法を提供
しようとすることである。

［課題を解決するための手段］ この発明は、Ｂ　ｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕまたは（Ｂｉ、
Ｐｂ）−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕの構成元素を含むビスマス系
酸化物超電導体を、金属シース中で生成させる、ビスマ
ス系酸化物超電導体の製造方法に向けられるものであっ
て、上述した技術的課題を解決するため、次のようなス
テップを備えていることを特徴としている。

すなわち、この発明では、前記組成における２２１２組
成を有する２２１２相および非超電導相が混合された原
料粉末を準備するステップと、前記原料粉末を金属シー
ス中に充填する直前に、１気圧以下の減圧下で熱処理し
、その後、冷却する過程を酸素雰囲気下で実施するステ
ップと、前記原料粉末を金属シース中に充填した後に、
前記金属シースに対して、塑性加工および熱処理を施す
ステップとを備えている。

ここで言う酸素雰囲気下とは、通常の大気よりも酸素濃
度が高い状態を言い、好ましくは、大気圧近傍界上の酸
素気流中が用いられる。、また、酸素雰囲気下で、一定
温度で保持することは、本発明の目的から言って、何ら
差し支えない。

好ましくは、前期原料粉末を準備するステップにおいて
、原料粉末には、２２１２相を主体としながら前記組成
における２２２３組成を有する２２２３相が部分的に生
成されるようにされる。

また、原料粉末を金属シース中に充填した後に、金属シ
ースに対して、塑性加工および熱処理を施すステップは
、複数回繰返されるのが好ましい。

［作用コ 上述のように、減圧下で熱処理された原料粉末に対して
、酸素雰囲気中で熱処理を施すことによリ、金属シース
中における熱処理時にも、適度な酸素が原料粉末に対し
て付与されることになるので、得られたビスマス系酸化
物超電導体の臨界電流密度の低下を防止することができ
る。また、外部雰囲気とは基本的に遮断された金属シー
スの内部においても、適度な酸素の付与が可能になるの
で、長尺の超電導体の臨界電流密度を、その長平方向に
わたって実質的に均一にすることができる。

特に、この発明は、１ｍ以上の長尺線材に対して適用さ
れたとき、有効である。

［実施例］ Ｂｉ２０３、ＰｂＯＸＳｒＣＯ３、ＣｕＯを用いて、Ｂ
ｉ　：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝１．８：０．４：２：
２．２：３の組成比の粉末を準備した。

この粉末を、８００℃で８時間熱処理し、次いで、熱処
理して得られたものを、粉末状にするため、自動乳鉢を
用いて、２時間粉砕した。その後、粉砕して得られたも
のを、８６０℃で８時間熱処理し、次いで、再び上記と
同様に、熱処理されたものを粉末状に粉砕した。得られ
た粉末を２つに分け、それぞれについて以下に述べるよ
うな処理を行なった。

半分にされた粉末の一方（この発明の比較例）は、さら
に７６０℃で２時間、５Ｔｏ　ｒ　ｒの減圧下で加熱し
、そのまま、外径５ｍｍ、内径４ｍｍの銀パイプに充填
し、次いで、伸線および圧延の各加工を行ない、厚さ０
．２ｍｍのテープ状線材を作製した（線材１）。

他方、粉末の残りの半分（この発明の実施例）は、前記
と同様に、７６０℃で２時間、５Ｔｏ　ｒｒの減圧下で
加熱した後、１気圧の酸素雰囲気下で２時間熱処理し、
その後前記と同様の銀パイプに充填し、同様の手法を用
いて、線材化した（線材２）。

次いで、これら線材１および２を、それぞれ８４５℃で
５０時間、大気中において熱処理し、その後、厚さ０．
１５ｍｍになるまで圧延した後、８４０℃で５０時間熱
処理した。

このようにして得られた線材１および２について、液体
窒素温度で臨界電流密度を測定したところ、以下の表に
示すような結果が得られた。

上記表から、線材２の方が、線材１に比べて、より高い
臨界電流密度が得られていることがわがる。また、線材
２においては、その長さが長くされた場合でも、高い臨
界電流密度がほぼ維持され、したがって、銀パイプの特
に中央部における酸素欠乏による臨界電流密度の低下が
防止されていることがわかる。

［発明の効果コ このように、この発明によれば、たとえ長尺の線材の状
態であっても、高い臨界電流密度を示すビスマス系酸化
物超電導体を得ることができる。

なお、この発明において準備される原料粉末は、Ｂ　ｉ
−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕまたは（Ｂｉ、Ｐｂ）−Ｓｒ−Ｃａ
−Ｃｕの組成における２２１２組成を有する２２１２相
および非超電導相が混合されたものとされ、より好まし
くは、前記２２１２相を主体としながら前記組成におけ
る２２２３組成を有する２２２３相が部分的に生成され
たものとされる。このように原料粉末を選ぶことにより
、熱処理により、臨界温度がより高い１１０に相をより
容易に得ることができる。

また、原料粉末を金属シース中に充填した後に行なわれ
る塑性加工および熱処理を施すステップは、複数回繰返
されることにより、臨界電流密度をより向上させること
ができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕまたは（Ｂｉ，Ｐｂ）−
   Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕの組成における２２２３組成または２
   ２１２組成を有する超電導相を金属シース中で生成させ
   る、ビスマス系酸化物超電導体の製造方法において、 前記組成における２２１２組成を有する２２１２相およ
   び非超電導相が混合された原料粉末を準備し、 前記原料粉末を前記金属シース中に充填する直前に、１
   気圧以下の減圧下で熱処理し、その後、冷却する過程を
   酸素雰囲気下で実施し、 前記原料粉末を金属シース中に充填した後に、前記金属
   シースに対して、塑性加工および熱処理を施す、 各ステップを備えることを特徴とする、ビスマス系酸化
   物超電導体の製造方法。
2. （２）前記原料粉末を準備するステップにおいて、前記
   原料粉末は、前記２２１２相を主体としながら前記組成
   における２２２３組成を有する２２２３相が部分的に生
   成されている、請求項１に記載のビスマス系酸化物超電
   導体の製造方法。
3. （３）前記塑性加工および熱処理を施すステップは、複
   数回繰り返される、請求項１または２に記載のビスマス
   系酸化物超電導体の製造方法。