JPH05258625A - 超伝導線材の製造方法 - Google Patents
超伝導線材の製造方法Info
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- JPH05258625A JPH05258625A JP4055655A JP5565592A JPH05258625A JP H05258625 A JPH05258625 A JP H05258625A JP 4055655 A JP4055655 A JP 4055655A JP 5565592 A JP5565592 A JP 5565592A JP H05258625 A JPH05258625 A JP H05258625A
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- silver sheath
- bi2sr2ca1
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- cuo
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】Bi2Sr2CaCu2Oz の組成を基本とし、高い臨界電
流をもつ線材を製造すること。 【構成】 Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz の組成をもつ材料を
銀シース管に充填し、帯溶融法により銀シース管内の B
i2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz を部分的に順次溶融させ、結晶軸
のＣ軸が銀シース管の長手方向に垂直な方向に配向した
Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz の結晶を銀シース管の内部に成
長させることを特徴とする超伝導線材の製造方法。上記
Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz のＸは 0.01 ≦Ｘ≦0.07 を満
足する値である。 【効果】 溶融状態から冷却する際に Bi2Sr2CuOz 相を
生成させず、緻密で不純物相の無い構造をもつ線材を得
ることができる。
流をもつ線材を製造すること。 【構成】 Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz の組成をもつ材料を
銀シース管に充填し、帯溶融法により銀シース管内の B
i2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz を部分的に順次溶融させ、結晶軸
のＣ軸が銀シース管の長手方向に垂直な方向に配向した
Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz の結晶を銀シース管の内部に成
長させることを特徴とする超伝導線材の製造方法。上記
Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz のＸは 0.01 ≦Ｘ≦0.07 を満
足する値である。 【効果】 溶融状態から冷却する際に Bi2Sr2CuOz 相を
生成させず、緻密で不純物相の無い構造をもつ線材を得
ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超伝導送電線、超伝導
磁石等に利用される超伝導線材、特に銀シース管内に B
i2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz の構造をもつ酸化物超伝導材料が
充填された線材の製造方法に関するものである。
磁石等に利用される超伝導線材、特に銀シース管内に B
i2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz の構造をもつ酸化物超伝導材料が
充填された線材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】Bi系超伝導体には、超伝導転移温度(Tc)
が約 110 Kの Bi2Sr2Ca2Cu3Oz とTcが90 KのBi2Sr2CaCu
2Oz が存在することが明らかになっている (例えば、J.
M.Tarascon et.al., Phys. Rev.B38(1988)8885) 。
が約 110 Kの Bi2Sr2Ca2Cu3Oz とTcが90 KのBi2Sr2CaCu
2Oz が存在することが明らかになっている (例えば、J.
M.Tarascon et.al., Phys. Rev.B38(1988)8885) 。
【０００３】これらの物質を用いて送電線、あるいは磁
石もコイル等を作製するためには、一度、溶融させ、そ
の後、再結晶させることによって緻密な材料を作り、超
伝導状態を保ったままで流すことができる最大の電流
（臨界電流）を増加させることが必要である。しかし、
Bi2Sr2Ca2Cu3Oz およびBi2Sr2CaCu2Oz は、溶融状態か
ら冷却すると、まず Bi2Sr2CuOz が生成してしまう。そ
して Bi2Sr2CuOz が CaO、CuO 或いはCa2CuO3 等と反応
することによって Bi2Sr2Ca2Cu3Oz 或いはBi2Sr2CaCu2O
z が生成する。そのために大きな Bi2Sr2Ca2Cu3Oz また
はＢｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏｚの結晶を得ることは困難
であり、また、結晶と結晶の間にＢｉ２Ｓｒ２Ｃｕや C
aO、 CuO、Ca2CuO3 等が残存するために、臨界電流が小
さくなる。
石もコイル等を作製するためには、一度、溶融させ、そ
の後、再結晶させることによって緻密な材料を作り、超
伝導状態を保ったままで流すことができる最大の電流
（臨界電流）を増加させることが必要である。しかし、
Bi2Sr2Ca2Cu3Oz およびBi2Sr2CaCu2Oz は、溶融状態か
ら冷却すると、まず Bi2Sr2CuOz が生成してしまう。そ
して Bi2Sr2CuOz が CaO、CuO 或いはCa2CuO3 等と反応
することによって Bi2Sr2Ca2Cu3Oz 或いはBi2Sr2CaCu2O
z が生成する。そのために大きな Bi2Sr2Ca2Cu3Oz また
はＢｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏｚの結晶を得ることは困難
であり、また、結晶と結晶の間にＢｉ２Ｓｒ２Ｃｕや C
aO、 CuO、Ca2CuO3 等が残存するために、臨界電流が小
さくなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、Bi2Sr2CaCu
2Oz の組成を基本とし、高い臨界電流をもつ線材を製造
することを課題とするもので、具体的な目標は、上記の
基本組成の超伝導体を、溶融状態から冷却する際に Bi2
Sr2CuOz 相を生成させず、緻密で不純物相の無い多結晶
となし、高い臨界電流をもつ線材を得る方法を提供する
ことにある。
2Oz の組成を基本とし、高い臨界電流をもつ線材を製造
することを課題とするもので、具体的な目標は、上記の
基本組成の超伝導体を、溶融状態から冷却する際に Bi2
Sr2CuOz 相を生成させず、緻密で不純物相の無い多結晶
となし、高い臨界電流をもつ線材を得る方法を提供する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、『 Bi2Sr2Ca
1-xＹx Cu2Oz の組成をもつ材料を銀シース管に充填
し、帯溶融法により銀シース管内の Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu
2Oz を順次部分的に溶融、凝固させて、結晶軸のＣ軸が
銀シース管の長手方向に垂直な方向に配向した Bi2Sr2C
a1-xＹx Cu2Oz の結晶を銀シース管の内部に成長させる
ことを特徴とする超伝導線材の製造方法』を要旨とす
る。上記 Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz のＸは0.01≦Ｘ≦0.07
を満足する値である。
1-xＹx Cu2Oz の組成をもつ材料を銀シース管に充填
し、帯溶融法により銀シース管内の Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu
2Oz を順次部分的に溶融、凝固させて、結晶軸のＣ軸が
銀シース管の長手方向に垂直な方向に配向した Bi2Sr2C
a1-xＹx Cu2Oz の結晶を銀シース管の内部に成長させる
ことを特徴とする超伝導線材の製造方法』を要旨とす
る。上記 Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz のＸは0.01≦Ｘ≦0.07
を満足する値である。
【０００６】なお、帯溶融法とは、図１に示すように、
銀シース管に超伝導体材料を充填した試料１の長手方向
の一部を加熱する装置（ヒーター）２を使用し、試料と
ヒーターを相対的に移動させて、シース管内の超伝導体
材料の一部に溶融帯３を作り、これを長手方向に少しづ
つ移動させて順次溶融、凝固させていく方法である。
銀シース管に超伝導体材料を充填した試料１の長手方向
の一部を加熱する装置（ヒーター）２を使用し、試料と
ヒーターを相対的に移動させて、シース管内の超伝導体
材料の一部に溶融帯３を作り、これを長手方向に少しづ
つ移動させて順次溶融、凝固させていく方法である。
【０００７】
【作用】Bi2Sr2CaCu2Oz の組成をもつ超伝導材料は、そ
のCaの一部をＹで置換できることが知られている（例え
ば、為ヶ井強「パリティ」別冊 No.06,1989)。本発明者
は、Ｙ含有量を変えた Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz の溶融・
凝固特性を詳しく調べた結果、Caの10原子％以上をＹで
置換した Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz (即ち、この組成式の
Ｘが0.01以上のもの) は、液相から Bi2Sr2CuOz 相を経
ずに、直接生成することを発見した。しかしながら、Ｘ
が0.01以上の Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz の組成の材料であ
っても、これを一度に全部溶融させて、その後、冷却し
凝固させると均一な組成の結晶が得られない。この原因
は、平衡を保って液相を固化させた場合の固相のＹ濃度
が液相のそれと異なる（固相のＹ濃度が高くなる）こと
にあると考えられる。
のCaの一部をＹで置換できることが知られている（例え
ば、為ヶ井強「パリティ」別冊 No.06,1989)。本発明者
は、Ｙ含有量を変えた Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz の溶融・
凝固特性を詳しく調べた結果、Caの10原子％以上をＹで
置換した Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz (即ち、この組成式の
Ｘが0.01以上のもの) は、液相から Bi2Sr2CuOz 相を経
ずに、直接生成することを発見した。しかしながら、Ｘ
が0.01以上の Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz の組成の材料であ
っても、これを一度に全部溶融させて、その後、冷却し
凝固させると均一な組成の結晶が得られない。この原因
は、平衡を保って液相を固化させた場合の固相のＹ濃度
が液相のそれと異なる（固相のＹ濃度が高くなる）こと
にあると考えられる。
【０００８】そこで、本発明では、長い棒状の試料を作
成し、その一部づつを順次溶融・凝固させていく帯溶融
法を採用した。この方法によれば、先端部では仕込み組
成よりも高濃度のＹを含む固相が成長するが、それに伴
い液相のＹ濃度が減少し、析出する固相のＹ濃度も減少
する。そして、溶融帯が移動するにつれて新たに溶融す
る固相と液相から析出する固相のＹ濃度が等しくなると
ころで平衡状態が達成され、固相のＹ濃度は一定とな
る。後端部では固相からのＹの供給がないので最後に固
化する領域ではＹ濃度は低下する。このようにして、両
端部を除いて、均一な組成の結晶が得られる。この結晶
は異方性が大きく、結晶の優先成長方向がＣ軸に垂直な
方向であるため、溶融帯の進行方向にＣ軸に垂直な面
（ａｂ面）が配向した結晶となる。
成し、その一部づつを順次溶融・凝固させていく帯溶融
法を採用した。この方法によれば、先端部では仕込み組
成よりも高濃度のＹを含む固相が成長するが、それに伴
い液相のＹ濃度が減少し、析出する固相のＹ濃度も減少
する。そして、溶融帯が移動するにつれて新たに溶融す
る固相と液相から析出する固相のＹ濃度が等しくなると
ころで平衡状態が達成され、固相のＹ濃度は一定とな
る。後端部では固相からのＹの供給がないので最後に固
化する領域ではＹ濃度は低下する。このようにして、両
端部を除いて、均一な組成の結晶が得られる。この結晶
は異方性が大きく、結晶の優先成長方向がＣ軸に垂直な
方向であるため、溶融帯の進行方向にＣ軸に垂直な面
（ａｂ面）が配向した結晶となる。
【０００９】本発明において、 Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz
のＹ含有量、即ち、Ｘの下限を0.01に限定したのは次の
理由による。
のＹ含有量、即ち、Ｘの下限を0.01に限定したのは次の
理由による。
【００１０】Ｘ＜0.01の組成をもつ Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu
2Oz を原料として溶解し、これを液相から冷却すると、
まず Bi2Sr2CuOz 相が固化し、その後、この Bi2Sr2CuO
z の一部が CaO、 CuO、Ca2CuO3 等と反応することによ
って Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Ozの構造となる。従って、未
反応の Bi2Sr2CuOz 、CaO 、CuO 、Ca2CuO3 相が残存
し、緻密な Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz の結晶が得られず、
最終的に線材の臨界電流が小さくなる。
2Oz を原料として溶解し、これを液相から冷却すると、
まず Bi2Sr2CuOz 相が固化し、その後、この Bi2Sr2CuO
z の一部が CaO、 CuO、Ca2CuO3 等と反応することによ
って Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Ozの構造となる。従って、未
反応の Bi2Sr2CuOz 、CaO 、CuO 、Ca2CuO3 相が残存
し、緻密な Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz の結晶が得られず、
最終的に線材の臨界電流が小さくなる。
【００１１】一方、Ｙ含有量 (Ｘ) の上限を0.07に限定
したのは、 Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Ozの組成でＸが0.07を
超えると、融点が銀の融点(940℃) よりも高くなるた
め、銀シース中で溶融、凝固させることができないから
である。後述の図２に示すように、Ｘが0.07を超えると
臨界電流も著しく小さくなる。
したのは、 Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Ozの組成でＸが0.07を
超えると、融点が銀の融点(940℃) よりも高くなるた
め、銀シース中で溶融、凝固させることができないから
である。後述の図２に示すように、Ｘが0.07を超えると
臨界電流も著しく小さくなる。
【００１２】シース管の材料として銀を選ぶのは、銀が
その融点 (大気中で約 940℃) までBi2Sr2Ca1-xＹx Cu2
Oz と反応せず、また、やわらかくて加工も容易なため
である。
その融点 (大気中で約 940℃) までBi2Sr2Ca1-xＹx Cu2
Oz と反応せず、また、やわらかくて加工も容易なため
である。
【００１３】
【実施例】原料として Bi2O3、 SrCO3、 CaCO3、 CuO、
Ｙ2O3 の各粉末（いずれも純度99.9％）を用い、金属元
素の原子比が Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz で、かつＸが0.0
0、0.005 、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.0
7、0.08になるように混合し、電気炉中で 850℃に24時
間保って反応させた。こうして反応させた粉末を再び細
かく粉砕した後、肉厚 0.1mm、内径 1mm、長さ10cmの銀
のシース管に詰めて試料とした。
Ｙ2O3 の各粉末（いずれも純度99.9％）を用い、金属元
素の原子比が Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz で、かつＸが0.0
0、0.005 、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.0
7、0.08になるように混合し、電気炉中で 850℃に24時
間保って反応させた。こうして反応させた粉末を再び細
かく粉砕した後、肉厚 0.1mm、内径 1mm、長さ10cmの銀
のシース管に詰めて試料とした。
【００１４】次に、図１に示したような円環状のヒータ
ー２を用いてこの試料の熱処理を行った。ヒーターは内
径が30mm、幅が 4 cm の白金ヒーターである。そして、
試料の温度をヒーターの中心位置で 930℃になるように
調整した。この温度は、 Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz の融点
（Ｙ量によって異なるが、0.01≦Ｘ≦0.07の範囲では89
0 〜940 ℃）と銀の融点 940℃の間になるように選ん
だ。そして試料を0.5/hrの早さで長手方向に移動させる
ことによって順次溶融、凝固を行わせ結晶化させた。
ー２を用いてこの試料の熱処理を行った。ヒーターは内
径が30mm、幅が 4 cm の白金ヒーターである。そして、
試料の温度をヒーターの中心位置で 930℃になるように
調整した。この温度は、 Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz の融点
（Ｙ量によって異なるが、0.01≦Ｘ≦0.07の範囲では89
0 〜940 ℃）と銀の融点 940℃の間になるように選ん
だ。そして試料を0.5/hrの早さで長手方向に移動させる
ことによって順次溶融、凝固を行わせ結晶化させた。
【００１５】上記の方法で得られた線材の中心部２cmを
切り出して、臨界電流の測定を行った。測定は、両端に
電流端子をはんだ付けし、その間に、１cmの間隔をあけ
て２つの電圧測定端子をはんだ付けし、いわゆる４端子
法によって行った。測定は、温度4.2 K で10テスラの磁
場中で行った。磁場の向きは試料の長手方向である。
切り出して、臨界電流の測定を行った。測定は、両端に
電流端子をはんだ付けし、その間に、１cmの間隔をあけ
て２つの電圧測定端子をはんだ付けし、いわゆる４端子
法によって行った。測定は、温度4.2 K で10テスラの磁
場中で行った。磁場の向きは試料の長手方向である。
【００１６】得られた結果を図２に示す。なお、臨界電
流としては１μｖの電圧が発生する電流値を取った。
流としては１μｖの電圧が発生する電流値を取った。
【００１７】図２から明らかなように、Ｙの含有量Ｘ
が、0.01≦Ｘ≦0.07の範囲で良好な特性、即ち、 50 A
以上の臨界電流をもつ線材が得られている。
が、0.01≦Ｘ≦0.07の範囲で良好な特性、即ち、 50 A
以上の臨界電流をもつ線材が得られている。
【００１８】
【発明の効果】本発明方法によれば、比較的簡単に臨界
電流の大きな超伝導線材が得られる。
電流の大きな超伝導線材が得られる。
【００１９】この方法によって製造した線材は、更にロ
ール圧延やダイス伸線によってテープ状その他の線材と
し、超伝導送電線、超伝導磁石のコイル等に用いること
ができる。
ール圧延やダイス伸線によってテープ状その他の線材と
し、超伝導送電線、超伝導磁石のコイル等に用いること
ができる。
【図１】本発明方法を説明する概略図である。
【図２】Ｙの含有量を変えた Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz 線
材の 4.2 K、10テスラでの臨界電流値を示す図である。
材の 4.2 K、10テスラでの臨界電流値を示す図である。
１: 試料、 ２: ヒーター、 ３: 溶融帯
Claims (1)
- 【請求項１】Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz の組成をもつ材料
を銀シース管に充填し、帯溶融法により銀シース管内の
Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz を順次部分的に溶融、凝固させ
て、結晶軸のＣ軸が銀シース管の長手方向に垂直な方向
に配向した Bi2Sr2Ca1-xＹxCu2Oz の結晶を銀シース管
の内部に成長させることを特徴とする超伝導線材の製造
方法。ただし、上記 Bi2Sr2Ca1-xＹx Cu2Oz のＸは 0.0
1 ≦Ｘ≦ 0.07 を満足する値である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4055655A JPH05258625A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 超伝導線材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4055655A JPH05258625A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 超伝導線材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05258625A true JPH05258625A (ja) | 1993-10-08 |
Family
ID=13004856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4055655A Pending JPH05258625A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 超伝導線材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05258625A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0676719A2 (en) | 1994-04-08 | 1995-10-11 | Sony Corporation | Method and apparatus for generating images |
| EP0676722A2 (en) | 1994-04-07 | 1995-10-11 | Sony Corporation | Image generating method and apparatus |
| EP0684057A1 (en) | 1994-05-27 | 1995-11-29 | Sony Corporation | Game apparatus with memory function |
-
1992
- 1992-03-13 JP JP4055655A patent/JPH05258625A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0676722A2 (en) | 1994-04-07 | 1995-10-11 | Sony Corporation | Image generating method and apparatus |
| EP0676719A2 (en) | 1994-04-08 | 1995-10-11 | Sony Corporation | Method and apparatus for generating images |
| EP0684057A1 (en) | 1994-05-27 | 1995-11-29 | Sony Corporation | Game apparatus with memory function |
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