JPH08306248A - 酸化物超電導線材の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導線材の製造方法Info
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- JPH08306248A JPH08306248A JP7107247A JP10724795A JPH08306248A JP H08306248 A JPH08306248 A JP H08306248A JP 7107247 A JP7107247 A JP 7107247A JP 10724795 A JP10724795 A JP 10724795A JP H08306248 A JPH08306248 A JP H08306248A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 酸化物超電導線の製造方法において、酸化物
超電導体の原料粉末を充填した銀シースが熱処理におい
て膨張するのを防止し、より高い臨界電流密度を示すよ
り長尺の線材を作製できる方法を提供する。 【構成】 酸化物超電導体の粉末またはその原料粉末を
安定化金属シース内に充填する。粉末が充填された安定
化金属シースに塑性加工を施す。塑性加工の後得られた
線材に、酸化物超電導体の焼結のため熱処理を施す。こ
の熱処理において、まず線材への酸素の取込みを抑制す
るため、非酸化的雰囲気下において線材の温度を上昇さ
せていく。次いで、酸化的雰囲気下において酸化物超電
導体の焼結体を生成させる。
超電導体の原料粉末を充填した銀シースが熱処理におい
て膨張するのを防止し、より高い臨界電流密度を示すよ
り長尺の線材を作製できる方法を提供する。 【構成】 酸化物超電導体の粉末またはその原料粉末を
安定化金属シース内に充填する。粉末が充填された安定
化金属シースに塑性加工を施す。塑性加工の後得られた
線材に、酸化物超電導体の焼結のため熱処理を施す。こ
の熱処理において、まず線材への酸素の取込みを抑制す
るため、非酸化的雰囲気下において線材の温度を上昇さ
せていく。次いで、酸化的雰囲気下において酸化物超電
導体の焼結体を生成させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高い臨界温度を示す酸
化物超電導体を用いた線材の製造方法に関し、特に、パ
ウダー・イン・チューブ法において熱処理工程を改善す
ることにより、高い臨界電流密度を有するより長尺の線
材を製造する方法に関する。
化物超電導体を用いた線材の製造方法に関し、特に、パ
ウダー・イン・チューブ法において熱処理工程を改善す
ることにより、高い臨界電流密度を有するより長尺の線
材を製造する方法に関する。
【０００２】
【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
超電導材料には、臨界温度が１１０Ｋのものと、臨界温
度が８０Ｋおよび１０Ｋ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、１１
０Ｋ相は、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ系またはこの系にお
いてＢｉの一部をＰｂで置換した（Ｂｉ，Ｐｂ）−Ｓｒ
−Ｃａ−Ｃｕの系において２２２３組成を有しており、
他方８０Ｋ相は、上述した系において２２１２組成を有
していることが知られている。
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
超電導材料には、臨界温度が１１０Ｋのものと、臨界温
度が８０Ｋおよび１０Ｋ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、１１
０Ｋ相は、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ系またはこの系にお
いてＢｉの一部をＰｂで置換した（Ｂｉ，Ｐｂ）−Ｓｒ
−Ｃａ−Ｃｕの系において２２２３組成を有しており、
他方８０Ｋ相は、上述した系において２２１２組成を有
していることが知られている。
【０００３】エネルギ分野への応用を特に目指した酸化
物超電導体の線材化は、この材料の発見当初から精力的
に進められてきている。線材化について種々の方法が検
討されてきているが、その１つには、酸化物超電導体の
原料粉末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、金属シース内の粉末を超電
導体化する方法（いわゆるパウダー・イン・チューブ
法）がある。この方法は、長尺の超電導線材を製造する
とき有利に適用することができる。
物超電導体の線材化は、この材料の発見当初から精力的
に進められてきている。線材化について種々の方法が検
討されてきているが、その１つには、酸化物超電導体の
原料粉末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、金属シース内の粉末を超電
導体化する方法（いわゆるパウダー・イン・チューブ
法）がある。この方法は、長尺の超電導線材を製造する
とき有利に適用することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】酸化物超電導線材をケ
ーブルやマグネットに応用しようとするには、線材が高
い臨界温度および臨界電流密度（Ｊｃ）を示すことに加
えて、長尺の線材全体にわたってＪｃが均一であること
が望まれる。しかしながら、上述したいわゆるパウダー
・イン・チューブ法に従って酸化物超電導線を作製する
場合、時に熱処理において、金属シースに充填された粉
末からガスの発生が起こることがあり、これによって線
材が部分的に膨れ、Ｊｃの低下に繋がることがあった。
より長尺の線材を得ようとすれば、このような膨張が発
生する確率はより高くなってくる。
ーブルやマグネットに応用しようとするには、線材が高
い臨界温度および臨界電流密度（Ｊｃ）を示すことに加
えて、長尺の線材全体にわたってＪｃが均一であること
が望まれる。しかしながら、上述したいわゆるパウダー
・イン・チューブ法に従って酸化物超電導線を作製する
場合、時に熱処理において、金属シースに充填された粉
末からガスの発生が起こることがあり、これによって線
材が部分的に膨れ、Ｊｃの低下に繋がることがあった。
より長尺の線材を得ようとすれば、このような膨張が発
生する確率はより高くなってくる。
【０００５】本発明の目的は、酸化物超電導線を製造す
るプロセスにおいて、上述したような金属シースの膨張
を防止し、より高いＪｃを示すより長尺の線材を作製で
きる方法を提供することにある。
るプロセスにおいて、上述したような金属シースの膨張
を防止し、より高いＪｃを示すより長尺の線材を作製で
きる方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に従う酸化物超電
導線材の製造方法は、酸化物超電導体の粉末またはその
原料粉末を安定化金属シース内に充填する第１の工程
と、粉末が充填された安定化金属シースに塑性加工を施
す第２の工程と、第２の工程の後得られた線材に、酸化
物超電導体の焼結のため熱処理を施す第３の工程とを備
える。本発明は、上記第３の工程が、線材への酸素の取
込みを抑制するため、非酸化的雰囲気下において線材の
温度を上げていく昇温工程と、昇温工程の後、酸化的雰
囲気下において酸化物超電導体の焼結体を生成させる焼
結工程とを備えることを特徴とする。
導線材の製造方法は、酸化物超電導体の粉末またはその
原料粉末を安定化金属シース内に充填する第１の工程
と、粉末が充填された安定化金属シースに塑性加工を施
す第２の工程と、第２の工程の後得られた線材に、酸化
物超電導体の焼結のため熱処理を施す第３の工程とを備
える。本発明は、上記第３の工程が、線材への酸素の取
込みを抑制するため、非酸化的雰囲気下において線材の
温度を上げていく昇温工程と、昇温工程の後、酸化的雰
囲気下において酸化物超電導体の焼結体を生成させる焼
結工程とを備えることを特徴とする。
【０００７】本発明において、熱処理を施す第３の工程
は、上述したように少なくとも２つの工程に分けられ
る。１つは、所望の酸化物超電導体の焼結体を生成でき
る温度領域に到る前の加熱工程（昇温工程）であり、も
う１つは、所望の酸化物超電導体の焼結体を生成できる
温度領域での加熱工程（焼結工程）である。本発明で
は、この昇温工程を非酸化的雰囲気下で行ない、焼結工
程を酸化的雰囲気下で行なう。
は、上述したように少なくとも２つの工程に分けられ
る。１つは、所望の酸化物超電導体の焼結体を生成でき
る温度領域に到る前の加熱工程（昇温工程）であり、も
う１つは、所望の酸化物超電導体の焼結体を生成できる
温度領域での加熱工程（焼結工程）である。本発明で
は、この昇温工程を非酸化的雰囲気下で行ない、焼結工
程を酸化的雰囲気下で行なう。
【０００８】昇温工程は、たとえば、線材を室温〜６０
０℃の温度から８００℃〜８５０℃の温度まで加熱する
工程とすることができる。すなわち、たとえば、線材が
室温〜６００℃の間のいずれかの温度から８００℃〜８
５０℃の間のいずれかの温度に達するまで、線材を非酸
化的雰囲気下で熱処理することができる。特に、線材の
温度が６００℃から８４０℃に至る間、好ましくは６０
０℃から８００℃に至る間、線材を非酸化的雰囲気下で
熱処理することがより望ましい。一方、６００℃以下の
温度までは酸化的雰囲気下で加熱してもよい。したがっ
て、たとえば室温から６００℃まで酸化的雰囲気下で加
熱し、６００℃から８００℃まで非酸化的雰囲気下にお
いて熱処理を行なってもよい。昇温工程では、温度を所
定の勾配で上昇させてもよいし、段階的に温度を上昇さ
せてもよい。段階的に上昇させる場合、所定の時間、所
定の温度たとえば５００℃〜７５０℃の間の温度におい
て、線材を保持することができる。
０℃の温度から８００℃〜８５０℃の温度まで加熱する
工程とすることができる。すなわち、たとえば、線材が
室温〜６００℃の間のいずれかの温度から８００℃〜８
５０℃の間のいずれかの温度に達するまで、線材を非酸
化的雰囲気下で熱処理することができる。特に、線材の
温度が６００℃から８４０℃に至る間、好ましくは６０
０℃から８００℃に至る間、線材を非酸化的雰囲気下で
熱処理することがより望ましい。一方、６００℃以下の
温度までは酸化的雰囲気下で加熱してもよい。したがっ
て、たとえば室温から６００℃まで酸化的雰囲気下で加
熱し、６００℃から８００℃まで非酸化的雰囲気下にお
いて熱処理を行なってもよい。昇温工程では、温度を所
定の勾配で上昇させてもよいし、段階的に温度を上昇さ
せてもよい。段階的に上昇させる場合、所定の時間、所
定の温度たとえば５００℃〜７５０℃の間の温度におい
て、線材を保持することができる。
【０００９】一方、酸化的雰囲気下で行なわれる焼結工
程は、たとえば８００℃〜８６０℃、好ましくは、８４
０℃〜８５０℃の温度で行なうことができる。焼結工程
は、たとえば、線材の温度を一定の勾配でまたは段階的
に上昇させながら行なってもよいし、所定の温度に保持
することで行なってもよい。たとえば、線材の温度を８
００℃から８４５℃まで上昇させ、次いで８４５℃で所
定の時間加熱することにより、焼結を行なうことができ
る。焼結工程は、たとえば、１０〜１００時間、好まし
くは４０〜６０時間行なうことができる。
程は、たとえば８００℃〜８６０℃、好ましくは、８４
０℃〜８５０℃の温度で行なうことができる。焼結工程
は、たとえば、線材の温度を一定の勾配でまたは段階的
に上昇させながら行なってもよいし、所定の温度に保持
することで行なってもよい。たとえば、線材の温度を８
００℃から８４５℃まで上昇させ、次いで８４５℃で所
定の時間加熱することにより、焼結を行なうことができ
る。焼結工程は、たとえば、１０〜１００時間、好まし
くは４０〜６０時間行なうことができる。
【００１０】本発明において、非酸化的雰囲気には、還
元ガス雰囲気、不活性ガス雰囲気、減圧雰囲気およびそ
れらの組合せからなる群から選択される少なくともいず
れかを用いることができる。非酸化的雰囲気における酸
素ガスの分圧は、０．１ａｔｍ以下が望ましく、０．０
１ａｔｍ以下がより望ましい。非酸化的雰囲気のための
還元ガスには、水素、一酸化炭素等がある。不活性ガス
として、たとえば窒素、ネオン、アルゴン等を用いるこ
とができる。減圧雰囲気として、たとえば、０．１〜１
００Ｔｏｒｒ、好ましくは１〜５Ｔｏｒｒの真空を用い
ることができる。
元ガス雰囲気、不活性ガス雰囲気、減圧雰囲気およびそ
れらの組合せからなる群から選択される少なくともいず
れかを用いることができる。非酸化的雰囲気における酸
素ガスの分圧は、０．１ａｔｍ以下が望ましく、０．０
１ａｔｍ以下がより望ましい。非酸化的雰囲気のための
還元ガスには、水素、一酸化炭素等がある。不活性ガス
として、たとえば窒素、ネオン、アルゴン等を用いるこ
とができる。減圧雰囲気として、たとえば、０．１〜１
００Ｔｏｒｒ、好ましくは１〜５Ｔｏｒｒの真空を用い
ることができる。
【００１１】焼結のための酸化的雰囲気は、所望の酸化
物超電導体を生成させるため必要な酸素を十分含有する
雰囲気である。酸化的雰囲気として、たとえば大気（空
気）を好ましく用いることができる。酸化的雰囲気にお
ける酸素ガスの分圧は、たとえば、０．０５〜０．５ａ
ｔｍ、好ましくは０．２〜０．３ａｔｍとすることがで
きる。
物超電導体を生成させるため必要な酸素を十分含有する
雰囲気である。酸化的雰囲気として、たとえば大気（空
気）を好ましく用いることができる。酸化的雰囲気にお
ける酸素ガスの分圧は、たとえば、０．０５〜０．５ａ
ｔｍ、好ましくは０．２〜０．３ａｔｍとすることがで
きる。
【００１２】本発明において、酸化物超電導体の粉末ま
たはその原料粉末は、超電導体を構成する元素の酸化物
および／または炭酸化物の粉末を所定の配合比で混合
し、かつ焼結を行なった後、焼結物を粉砕することによ
り得ることができる。焼結および粉砕は、繰返して行な
うことが好ましい。粉砕して得られた粉末は、たとえ
ば、脱気して安定化金属シースに充填することがより望
ましい。粉末の脱気は、減圧下および／または還元雰囲
気下で加熱することにより行うことができる。より具体
的に、粉末の脱気は、たとえば、１〜５Ｔｏｒｒの真空
下、６００℃〜７００℃で５〜２０時間加熱することに
より行なうことができる。酸化物超電導体には、Ｙ1 Ｂ
ａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-Y （０≦Ｙ＜１）等のイットリウム系酸
化物超電導体、Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ1 Ｃｕ2 Ｏ8-X 、Ｂｉ
2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏ10-X、（Ｂｉ，Ｐｂ）2 Ｓｒ2
Ｃａ1 Ｃｕ2 Ｏ8-X 、（Ｂｉ，Ｐｂ）2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃ
ｕ3 Ｏ 10-X（０≦Ｘ＜１）等のビスマス系酸化物超電導
体、Ｔｌ2 Ｓｒ2 Ｃａ1 Ｃｕ2Ｏ8-Z 、Ｔｌ2 Ｓｒ2 Ｃ
ａ2 Ｃｕ3 Ｏ10-Z（０≦Ｚ＜１）等のタリウム系酸化物
超電導体などがある。本発明では、特にビスマス系酸化
物超電導体についてより好ましい超電導線を提供するこ
とができる。
たはその原料粉末は、超電導体を構成する元素の酸化物
および／または炭酸化物の粉末を所定の配合比で混合
し、かつ焼結を行なった後、焼結物を粉砕することによ
り得ることができる。焼結および粉砕は、繰返して行な
うことが好ましい。粉砕して得られた粉末は、たとえ
ば、脱気して安定化金属シースに充填することがより望
ましい。粉末の脱気は、減圧下および／または還元雰囲
気下で加熱することにより行うことができる。より具体
的に、粉末の脱気は、たとえば、１〜５Ｔｏｒｒの真空
下、６００℃〜７００℃で５〜２０時間加熱することに
より行なうことができる。酸化物超電導体には、Ｙ1 Ｂ
ａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-Y （０≦Ｙ＜１）等のイットリウム系酸
化物超電導体、Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ1 Ｃｕ2 Ｏ8-X 、Ｂｉ
2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏ10-X、（Ｂｉ，Ｐｂ）2 Ｓｒ2
Ｃａ1 Ｃｕ2 Ｏ8-X 、（Ｂｉ，Ｐｂ）2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃ
ｕ3 Ｏ 10-X（０≦Ｘ＜１）等のビスマス系酸化物超電導
体、Ｔｌ2 Ｓｒ2 Ｃａ1 Ｃｕ2Ｏ8-Z 、Ｔｌ2 Ｓｒ2 Ｃ
ａ2 Ｃｕ3 Ｏ10-Z（０≦Ｚ＜１）等のタリウム系酸化物
超電導体などがある。本発明では、特にビスマス系酸化
物超電導体についてより好ましい超電導線を提供するこ
とができる。
【００１３】粉砕の後得られた粉末、好ましくは脱気さ
れた粉末は、安定化金属シースに充填される。安定化金
属として、銀または銀合金等を用いることができる。銀
合金には、Ａｇ−Ｐｔ合金、Ａｇ−Ａｕ合金等を用いる
ことができる。
れた粉末は、安定化金属シースに充填される。安定化金
属として、銀または銀合金等を用いることができる。銀
合金には、Ａｇ−Ｐｔ合金、Ａｇ−Ａｕ合金等を用いる
ことができる。
【００１４】塑性加工には、伸線加工、静水圧プレス加
工、圧延加工等がある。特に、伸線加工および／または
静水圧プレス加工と、圧延加工との組合せにより、好ま
しいテープ状超電導線が得られる。本発明は、単芯線お
よび多芯線のいずれの製造にも適用されるが、多芯線を
製造する場合、伸線加工または静水圧プレス加工等の後
得られた線材について複数のフラグメントに切断し、得
られたフラグメントを合わせて塑性加工に供することが
できる。本発明のプロセスにおいて、塑性加工を施す第
２の工程と、熱処理を施す第３の工程は、繰返して行な
うことができる。そして、塑性加工と熱処理との組合せ
により、高い配向性を有するほぼ単一の超電導相を生成
することができる。本発明のプロセスにより製造された
テープ状超電導線のフィラメントは、テープ線の長手方
向にわたってほぼ均一な超電導相を有し、超電導相のｃ
軸は、テープ線の厚み方向にほぼ平行に配向している。
また、フィラメントにおける結晶粒は、テープ線の長手
方向に延びるフレーク状であり、結晶粒同士は強く結合
している。フレーク状の結晶粒は、テープ線の厚み方向
に積層される。
工、圧延加工等がある。特に、伸線加工および／または
静水圧プレス加工と、圧延加工との組合せにより、好ま
しいテープ状超電導線が得られる。本発明は、単芯線お
よび多芯線のいずれの製造にも適用されるが、多芯線を
製造する場合、伸線加工または静水圧プレス加工等の後
得られた線材について複数のフラグメントに切断し、得
られたフラグメントを合わせて塑性加工に供することが
できる。本発明のプロセスにおいて、塑性加工を施す第
２の工程と、熱処理を施す第３の工程は、繰返して行な
うことができる。そして、塑性加工と熱処理との組合せ
により、高い配向性を有するほぼ単一の超電導相を生成
することができる。本発明のプロセスにより製造された
テープ状超電導線のフィラメントは、テープ線の長手方
向にわたってほぼ均一な超電導相を有し、超電導相のｃ
軸は、テープ線の厚み方向にほぼ平行に配向している。
また、フィラメントにおける結晶粒は、テープ線の長手
方向に延びるフレーク状であり、結晶粒同士は強く結合
している。フレーク状の結晶粒は、テープ線の厚み方向
に積層される。
【００１５】本発明においてテープ状超電導線を製造す
る場合、塑性加工の後得られた平角状の線材は、適度な
曲率においてスパイラル状に巻いた状態で熱処理するこ
とができる。これにより、より長い線材についてコンパ
クトな状態で熱処理が可能である。この場合、たとえ
ば、図２に示すように、線材１０を収容するためのスパ
イラル状の溝１１を有する巻き板１２を用いることがで
きる。この巻き板１２の溝１１に線材１０を収容し、渦
巻き状に巻けば、線材の部分同士を接触させずに線材を
巻くことができる。溝１１に収容された線材１０は、本
発明に従って熱処理に供される。
る場合、塑性加工の後得られた平角状の線材は、適度な
曲率においてスパイラル状に巻いた状態で熱処理するこ
とができる。これにより、より長い線材についてコンパ
クトな状態で熱処理が可能である。この場合、たとえ
ば、図２に示すように、線材１０を収容するためのスパ
イラル状の溝１１を有する巻き板１２を用いることがで
きる。この巻き板１２の溝１１に線材１０を収容し、渦
巻き状に巻けば、線材の部分同士を接触させずに線材を
巻くことができる。溝１１に収容された線材１０は、本
発明に従って熱処理に供される。
【００１６】
【作用】以下の実施例に説明するように酸化物超電導体
の原料粉末を銀パイプに充填し、塑性加工を施して得ら
れたテープ状線材を、大気中において加熱しながら、線
材の質量変化と、線材に対するガスの吸収および放出の
過程とを、熱天秤および質量分析装置等を用いてモニタ
した。その結果、質量の変化については、図１に示すよ
うなチャートが得られた。図１に示すように、約６００
℃から重量の増加が起こり、約８００℃から重量の減少
が起こることがわかる。得られたデータの解析より、大
気中における熱処理では、約６００℃〜約７００℃付近
で、線材が酸素を吸収し、一方、約８００℃以上の温度
になると、線材は酸素を放出することがわかった。そし
て、このような６００℃〜７００℃における酸素の吸収
が、後の高温での焼結工程における銀シースの部分的な
膨張に関与していると考えられた。
の原料粉末を銀パイプに充填し、塑性加工を施して得ら
れたテープ状線材を、大気中において加熱しながら、線
材の質量変化と、線材に対するガスの吸収および放出の
過程とを、熱天秤および質量分析装置等を用いてモニタ
した。その結果、質量の変化については、図１に示すよ
うなチャートが得られた。図１に示すように、約６００
℃から重量の増加が起こり、約８００℃から重量の減少
が起こることがわかる。得られたデータの解析より、大
気中における熱処理では、約６００℃〜約７００℃付近
で、線材が酸素を吸収し、一方、約８００℃以上の温度
になると、線材は酸素を放出することがわかった。そし
て、このような６００℃〜７００℃における酸素の吸収
が、後の高温での焼結工程における銀シースの部分的な
膨張に関与していると考えられた。
【００１７】そこで、本発明者らは、焼結温度に至るま
での昇温過程において酸素の吸収を防止するため、線材
を非酸化的雰囲気下で昇温することが有効であること、
および、それにより焼結工程でのガスの放出を抑制して
安定化シース材の膨張を抑制し得ることを見出し、本発
明に至った。以下、実施例において本発明およびその作
用効果をより具体的に説明する。
での昇温過程において酸素の吸収を防止するため、線材
を非酸化的雰囲気下で昇温することが有効であること、
および、それにより焼結工程でのガスの放出を抑制して
安定化シース材の膨張を抑制し得ることを見出し、本発
明に至った。以下、実施例において本発明およびその作
用効果をより具体的に説明する。
【００１８】
【実施例】Ｂｉ2 Ｏ3 、ＰｂＯ、ＳｒＣＯ3 、ＣａＣＯ
3 、ＣｕＯを用いてＢｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝
１．８：０．４：２：２．２：３の組成比を有する粉末
を準備した。この粉末を、大気中８００℃で８時間熱処
理し、次いで、得られた焼結物をボールミルまたは自動
乳鉢を用いて２時間粉砕した。次に、粉砕して得られた
粉末を大気中８５０℃で４時間熱処理した後、ボールミ
ルまたは自動乳鉢を用いて２時間粉砕した。粉砕して得
られた粉末を、脱ガスのため、２Ｔｏｒｒの圧力下、６
５０℃で１０時間熱処理した。
3 、ＣｕＯを用いてＢｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝
１．８：０．４：２：２．２：３の組成比を有する粉末
を準備した。この粉末を、大気中８００℃で８時間熱処
理し、次いで、得られた焼結物をボールミルまたは自動
乳鉢を用いて２時間粉砕した。次に、粉砕して得られた
粉末を大気中８５０℃で４時間熱処理した後、ボールミ
ルまたは自動乳鉢を用いて２時間粉砕した。粉砕して得
られた粉末を、脱ガスのため、２Ｔｏｒｒの圧力下、６
５０℃で１０時間熱処理した。
【００１９】脱ガス処理された粉末を、外径２４ｍｍ、
内形２０ｍｍの銀パイプに充填した後、１．５ｍｍまで
伸線加工した。得られた線材を多数のフラグメントに切
断し、フラグメント６１本を束ねて肉厚２ｍｍの銀パイ
プに嵌合した。銀パイプに嵌合された線材を伸線加工に
より２０％減面加工した。加工した線材を、脱ガス処理
のため、４Ｔｏｒｒの圧力下、６５０℃で１０時間熱処
理した。この後、伸線加工を行なって直径１．２ｍｍの
線材を得た。次に、得られた線材を圧延加工し、０．２
５ｍｍの厚みを有するテープ状線を得た。以上の工程に
従って、長さ１００ｍの線材を６本準備した。
内形２０ｍｍの銀パイプに充填した後、１．５ｍｍまで
伸線加工した。得られた線材を多数のフラグメントに切
断し、フラグメント６１本を束ねて肉厚２ｍｍの銀パイ
プに嵌合した。銀パイプに嵌合された線材を伸線加工に
より２０％減面加工した。加工した線材を、脱ガス処理
のため、４Ｔｏｒｒの圧力下、６５０℃で１０時間熱処
理した。この後、伸線加工を行なって直径１．２ｍｍの
線材を得た。次に、得られた線材を圧延加工し、０．２
５ｍｍの厚みを有するテープ状線を得た。以上の工程に
従って、長さ１００ｍの線材を６本準備した。
【００２０】各線材を、図２に示すようにステンレス製
巻き板の溝に挿入し、スパイラル状に巻いた。巻かれた
線材を、以下のサンプル１〜６の条件下で熱処理した。
巻き板の溝に挿入し、スパイラル状に巻いた。巻かれた
線材を、以下のサンプル１〜６の条件下で熱処理した。
【００２１】（１） サンプル１ 熱処理において、線材を大気中で昇温し、かつ大気中に
おいて８４５℃で５０時間熱処理した。熱処理した線材
を室温まで放冷した後、巻き板から出し、０．２０ｍｍ
の厚みまで圧延加工した。得られた線材を、同様にステ
ンレス製巻き板の溝に挿入し、大気中で昇温し、大気中
において８４０℃で５０時間熱処理した。
おいて８４５℃で５０時間熱処理した。熱処理した線材
を室温まで放冷した後、巻き板から出し、０．２０ｍｍ
の厚みまで圧延加工した。得られた線材を、同様にステ
ンレス製巻き板の溝に挿入し、大気中で昇温し、大気中
において８４０℃で５０時間熱処理した。
【００２２】（２） サンプル２ 巻き板の溝に挿入された線材を収容する熱処理炉に窒素
ガスを導入した後、８００℃まで昇温した。次いで８０
０℃から大気を導入した後、８４５℃で５０時間熱処理
した。放冷の後、線材を０．２０ｍｍの厚さまで圧延加
工した。次いで、巻き板を用いて線材を熱処理炉に収容
し、熱処理炉に窒素ガスを導入した後８００℃まで昇温
した。次に８００℃から大気を導入した後、８４０℃で
５０時間熱処理した。
ガスを導入した後、８００℃まで昇温した。次いで８０
０℃から大気を導入した後、８４５℃で５０時間熱処理
した。放冷の後、線材を０．２０ｍｍの厚さまで圧延加
工した。次いで、巻き板を用いて線材を熱処理炉に収容
し、熱処理炉に窒素ガスを導入した後８００℃まで昇温
した。次に８００℃から大気を導入した後、８４０℃で
５０時間熱処理した。
【００２３】（３） サンプル３ 巻き板の溝に挿入された線材を熱処理炉に収容し、熱処
理炉にアルゴンガスを導入した後８４０℃まで昇温し
た。温度が８４５℃となってから大気を導入しながら８
４５℃で５０時間熱処理した。放冷の後、線材を０．２
０ｍｍの厚さまで圧延加工した。圧延加工された線材を
巻き板を用いて熱処理炉に収容し、アルゴンガスを導入
した後８４０℃まで昇温し、８４０℃から大気を導入し
ながら８４０℃で５０時間熱処理した。
理炉にアルゴンガスを導入した後８４０℃まで昇温し
た。温度が８４５℃となってから大気を導入しながら８
４５℃で５０時間熱処理した。放冷の後、線材を０．２
０ｍｍの厚さまで圧延加工した。圧延加工された線材を
巻き板を用いて熱処理炉に収容し、アルゴンガスを導入
した後８４０℃まで昇温し、８４０℃から大気を導入し
ながら８４０℃で５０時間熱処理した。
【００２４】（４） サンプル４ 巻き板の溝に挿入された線材を熱処理炉に収容し、熱処
理炉に水素ガス２％を含む窒素ガスを導入した後８００
℃まで昇温し、８００℃から大気を導入した後８４５℃
で５０時間熱処理した。放冷の後、線材を０．２０ｍｍ
の厚さまで圧延した。圧延加工された線材を巻き板を用
いて再び熱処理炉に収容し、水素ガスを２％含む窒素ガ
スを導入した後８００℃まで昇温し、８００℃から大気
を導入した後８４０℃で５０時間熱処理した。
理炉に水素ガス２％を含む窒素ガスを導入した後８００
℃まで昇温し、８００℃から大気を導入した後８４５℃
で５０時間熱処理した。放冷の後、線材を０．２０ｍｍ
の厚さまで圧延した。圧延加工された線材を巻き板を用
いて再び熱処理炉に収容し、水素ガスを２％含む窒素ガ
スを導入した後８００℃まで昇温し、８００℃から大気
を導入した後８４０℃で５０時間熱処理した。
【００２５】（５） サンプル５ 巻き板の溝に挿入された線材を熱処理炉に収容し、一酸
化炭素ガスを２％含有する窒素ガスを導入した後８００
℃まで昇温した。８００℃から大気を導入した後、８４
５℃で５０時間熱処理した。放冷の後、線材を０．２０
ｍｍの厚みまで圧延加工した。次いで線材を巻き板を用
いて熱処理炉に再び収容し、一酸化炭素ガスを２％含有
する窒素ガスを導入した後８００℃まで昇温した。次い
で８００℃から大気を導入した後８４０℃で５０時間熱
処理した。
化炭素ガスを２％含有する窒素ガスを導入した後８００
℃まで昇温した。８００℃から大気を導入した後、８４
５℃で５０時間熱処理した。放冷の後、線材を０．２０
ｍｍの厚みまで圧延加工した。次いで線材を巻き板を用
いて熱処理炉に再び収容し、一酸化炭素ガスを２％含有
する窒素ガスを導入した後８００℃まで昇温した。次い
で８００℃から大気を導入した後８４０℃で５０時間熱
処理した。
【００２６】（６） サンプル６ 巻き板の溝に挿入された線材を熱処理炉に収容し、熱処
理炉内を減圧して２Ｔｏｒｒとした。この圧力下で７０
０℃まで昇温した後、７００℃から窒素ガスを導入して
８２０℃まで昇温した。次に大気を導入した後、８４５
℃まで昇温し５０時間熱処理した。放冷の後、線材を
０．２０ｍｍの厚みまで圧延加工した。線材を巻き板を
用いて再び熱処理炉に収容し、２Ｔｏｒｒの減圧雰囲気
下で７００℃まで昇温した。７００℃から窒素ガスを導
入した後８２０℃まで昇温し、次いで大気を導入した後
８４０℃まで昇温して５０時間熱処理した。
理炉内を減圧して２Ｔｏｒｒとした。この圧力下で７０
０℃まで昇温した後、７００℃から窒素ガスを導入して
８２０℃まで昇温した。次に大気を導入した後、８４５
℃まで昇温し５０時間熱処理した。放冷の後、線材を
０．２０ｍｍの厚みまで圧延加工した。線材を巻き板を
用いて再び熱処理炉に収容し、２Ｔｏｒｒの減圧雰囲気
下で７００℃まで昇温した。７００℃から窒素ガスを導
入した後８２０℃まで昇温し、次いで大気を導入した後
８４０℃まで昇温して５０時間熱処理した。
【００２７】サンプル１〜６のいずれの熱処理において
も、昇温速度は、８００℃まで３℃／ｍｉｎであり、そ
れ以上では１℃／ｍｉｎであった。
も、昇温速度は、８００℃まで３℃／ｍｉｎであり、そ
れ以上では１℃／ｍｉｎであった。
【００２８】熱処理後に得られた線材について外観を観
察するとともに、液体窒素中（温度約７７Ｋ）における
Ｊｃを測定した。その結果、サンプル１では、線材の全
長において、図３に示すような部分的なシースの膨張５
が、約３０ヶ所で観察された。一方、サンプル２〜６で
は、いずれもシースの部分的な膨張は観察されなかっ
た。また、１００ｍ全長でのＪｃの値については、部分
的な膨張のあったサンプル１を除き、良好な特性が得ら
れた。以上の結果を表１に示す。表は各条件のサンプル
と、線材膨張およびＪｃとの関係を示している。
察するとともに、液体窒素中（温度約７７Ｋ）における
Ｊｃを測定した。その結果、サンプル１では、線材の全
長において、図３に示すような部分的なシースの膨張５
が、約３０ヶ所で観察された。一方、サンプル２〜６で
は、いずれもシースの部分的な膨張は観察されなかっ
た。また、１００ｍ全長でのＪｃの値については、部分
的な膨張のあったサンプル１を除き、良好な特性が得ら
れた。以上の結果を表１に示す。表は各条件のサンプル
と、線材膨張およびＪｃとの関係を示している。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
いわゆるパウダー・イン・チューブ法においてシース内
に充填された粉末からの酸素ガスの発生を抑えることに
より、熱処理における線材の膨張を防止することができ
る。本発明は、熱処理において発生するシースの膨張と
いう問題を解決し、全長にわたって高い臨界電流密度を
有する超電導線をもたらすものである。したがって、本
発明は、より長尺の酸化物の超電導線を製造するため適
用される。
いわゆるパウダー・イン・チューブ法においてシース内
に充填された粉末からの酸素ガスの発生を抑えることに
より、熱処理における線材の膨張を防止することができ
る。本発明は、熱処理において発生するシースの膨張と
いう問題を解決し、全長にわたって高い臨界電流密度を
有する超電導線をもたらすものである。したがって、本
発明は、より長尺の酸化物の超電導線を製造するため適
用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】大気中における加熱工程において、熱処理温度
に対する線材の重量変化を示す図である。
に対する線材の重量変化を示す図である。
【図２】本発明に従う具体例において、線材をスパイラ
ル状に巻いて熱処理するための部材を模式的に示す斜視
図である。
ル状に巻いて熱処理するための部材を模式的に示す斜視
図である。
【図３】比較例であるサンプル１において線材が膨張し
た部分を模式的に示す斜視図である。
た部分を模式的に示す斜視図である。
１０ 線材 １１ 溝 １２ 巻き板
Claims (6)
- 【請求項１】 酸化物超電導体の粉末またはその原料粉
末を安定化金属シース内に充填する第１の工程と、 前記粉末が充填された安定化金属シースに塑性加工を施
す第２の工程と、 前記第２の工程の後得られた線材に、酸化物超電導体の
焼結のため熱処理を施す第３の工程とを備え、 前記第３の工程が、 前記線材への酸素の取込みを抑制するため、非酸化的雰
囲気下において前記線材の温度を上げていく昇温工程
と、 前記昇温工程の後、酸化的雰囲気下において酸化物超電
導体の焼結体を生成させる焼結工程とを備えることを特
徴とする、酸化物超電導線材の製造方法。 - 【請求項２】 前記昇温工程は、前記線材を室温〜６０
０℃の温度から８００℃〜８５０℃の温度にまで加熱す
るため行なわれ、前記焼結工程は、８００℃〜８６０℃
の温度において行なわれることを特徴とする、請求項１
記載の酸化物超電導線材の製造方法。 - 【請求項３】 前記第１の工程において脱気された粉末
を前記シース内に充填することを特徴とする、請求項１
または２記載の酸化物超電導線材の製造方法。 - 【請求項４】 前記非酸化的雰囲気は、還元ガス雰囲
気、不活性ガス雰囲気、減圧雰囲気およびそれらの組合
せからなる群から選択される少なくともいずれかである
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の
酸化物超電導線材の製造方法。 - 【請求項５】 前記酸化物超電導体は、ビスマス系酸化
物超電導体であり、前記安定化金属は、銀または銀合金
からなることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１
項記載の酸化物超電導線材の製造方法。 - 【請求項６】 減圧下および／または還元雰囲気下で加
熱することにより脱気された粉末を前記シース内に充填
することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項記
載の酸化物超電導線材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7107247A JPH08306248A (ja) | 1995-05-01 | 1995-05-01 | 酸化物超電導線材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7107247A JPH08306248A (ja) | 1995-05-01 | 1995-05-01 | 酸化物超電導線材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08306248A true JPH08306248A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=14454218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7107247A Withdrawn JPH08306248A (ja) | 1995-05-01 | 1995-05-01 | 酸化物超電導線材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08306248A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001014961A (ja) * | 1999-06-30 | 2001-01-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 保持具および処理済線材の製造方法 |
-
1995
- 1995-05-01 JP JP7107247A patent/JPH08306248A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001014961A (ja) * | 1999-06-30 | 2001-01-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 保持具および処理済線材の製造方法 |
| JP4719949B2 (ja) * | 1999-06-30 | 2011-07-06 | 住友電気工業株式会社 | 処理済線材の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020702 |