JPH09223426A

JPH09223426A - 酸化物超電導線材の製造方法

Info

Publication number: JPH09223426A
Application number: JP8026474A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hikata; 威日方; Shinichi Kobayashi; 慎一小林; Shiyuuji Hahakura; 修司母倉
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1996-02-14
Filing date: 1996-02-14
Publication date: 1997-08-26

Abstract

(57)【要約】【課題】全長にわたってより高いＪｃを有する酸化物
超電導線材を製造する。【解決手段】酸化物超電導体またはその原料が安定化
金属シースで覆われた線材を準備する。該線材の全体に
同時に静水圧をかける。静水圧工程の後、得られた線材
に、酸化物超電導体を焼結するための熱処理を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、酸化物超電導線材
の製造方法に関し、特に、より高い臨界電流密度を有す
る長尺の酸化物超電導線材を製造するための方法に関す
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Ｂｉ系、Ｔ
ｌ系、Ｙ系等の酸化物超電導材料が注目されている。

【０００３】たとえば、ビスマス（Ｂｉ）系酸化物超電
導材料は、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、Ｂｉ−
Ｓｒ−Ｃａ−ＣｕまたはＢｉの一部をＰｂで置換した
（Ｂｉ，Ｐｂ）−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕの系における２２２
３相は１１０Ｋの臨界温度を有しており、他方、同様の
系における２２１２相は８０Ｋの臨界温度を有している
ことが知られている。

【０００４】酸化物超電導体を用いた線材を製造する方
法について、酸化物超電導体の原料を金属シースに充填
したものに、伸線加工および圧延加工を施し、得られた
テープ状の線材に熱処理を施すことにより、酸化物超電
導体の焼結体が金属シースで覆われた線材を得る方法が
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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】酸化物超電導体をケー
ブルやマグネットに応用しようとする場合、それらを構
成する線材が高い臨界温度（Ｔｃ）に加えて、より高い
臨界電流密度（Ｊｃ）を任意の長さで有することが必要
である。上述した酸化物超電導線材の製造方法では、塑
性加工と熱処理の組合せにより、高い臨界電流密度を得
ようとしている。

【０００６】しかしながら、主として引抜き加工および
圧延加工が用いられる塑性加工は、金属シース中の超電
導体を均一に圧密化するのに、常に十分なものであると
は言えなかった。従来の加工後得られる線材の内部で
は、圧密化が不十分なため空隙やクラックなどが発生
し、熱処理の後得られる線材のＪｃが低くなる場合があ
った。また、従来技術においてＪｃ等の超電導特性は製
造する線材の形状に左右されていた。線材における酸化
物超電導体の密度を高くし、かつ高いＪｃを得るために
は、従来、線材をテープ形状にする必要があった。

【０００７】本発明の目的は、上述した従来の問題点を
解決し、全長にわたってより高いＪｃを有する酸化物超
電導線材を製造することである。

【０００８】本発明のさらなる目的は、種々の形状の酸
化物超電導線材について、Ｊｃの高い長尺の線材を製造
することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】１つの局面において、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
導体またはその原料が安定化金属からなるシースで覆わ
れた線材を準備する工程と、該線材の全体に同時に静水
圧をかける工程と、静水圧をかける工程の後に得られた
線材に、酸化物超電導体を焼結するための熱処理を施す
工程とを備えることを特徴とする。

【００１０】もう１つの局面において、本発明に従う酸
化物超電導線材の製造方法は、酸化物超電導体またはそ
の原料が安定化金属からなるシースで覆われた線材を準
備する工程と、該線材を、該線材に外からの圧力を伝え
ることのできる材料で該線材の長手方向に沿って覆いか
つ該線材を覆う材料を密封する工程と、該材料で覆われ
た線材の全体に同時に静水圧をかける工程と、該線材を
覆う材料を該線材から剥がして除去する工程と、除去工
程の後得られた線材に酸化物超電導体を焼結するための
熱処理を施す工程とを備えることを特徴とする。

【００１１】これらの局面において、本発明の製造方法
は、熱処理工程の後に得られる線材を、線材に外からの
圧力を伝えることのできる材料で線材の長手方向に沿っ
て覆い、かつ線材を覆う材料を密封する工程と、該材料
で覆われた線材の全体に同時に静水圧をかける工程と、
該線材を覆う材料を該線材から剥がして除去する工程
と、除去工程の後得られる線材に酸化物超電導体を焼結
するための熱処理を施す工程とをさらに備えることがで
きる。

【００１２】本発明において、線材を覆う工程では、線
材と線材を覆う材料との間に、後の工程においてこれら
を剥がしやすくするための材料を挿入することが好まし
い。このような剥がしやすくするための材料として、炭
素粉末などの固体粉末を用いる事ができる。また、線材
を覆うための材料として、ゴム、鉛、鉛合金、スズ、ス
ズ合金、銀および銀合金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。

【００１３】また線材を覆う工程は、線材を覆う材料を
密封する前に、線材と線材を覆う材料との間の雰囲気を
調整する工程をさらに備えることができる。この工程に
おいて、線材と皮覆材料との間は減圧雰囲気にすること
ができる。

【００１４】本発明では、種々の断面形状を有する線材
を製造することができる。たとえば、丸線の形態の線材
を静水圧工程に供し、最終製品として丸線を得ることが
できる。さらに、テープ状線の形態の線材を静水圧工程
に供し、最終製品としてテープ状線を得ることもでき
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明は、酸化物超電導体または
その原料が安定化金属からなるシースで覆われた線材を
準備する。この線材は、酸化物超電導体またはそれを生
成させるための原料と、それを覆う安定化金属とを含む
ものであれば、その材質、形状、長さ等について特に限
定されるものではない。線材は、たとえば、酸化物超電
導体の粉末または酸化物超電導体の原料の粉末を安定化
金属からなるシースへ充填し、粉末が充填されたシース
を塑性加工することによって得ることができる。また線
材は、上記塑性加工の後得られた線材に熱処理を施して
得ることができる。酸化物超電導体またはその原料の粉
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、混合物を焼結
した後、焼結物を粉砕して調製することができる。粉末
を充填するシースは、たとえば銀または銀合金から構成
することができる。塑性加工には、伸線加工、押出加
工、圧延加工、またはそれらの組合せを用いることがで
きる。これらの加工により、主に丸線またはテープ状線
が得られる。熱処理には、たとえば酸化物超電導体を焼
結するため８００℃〜８６０℃の温度が用いられる。本
発明では、熱処理の前に線材を静水圧工程に供してもよ
いし、熱処理後に線材を静水圧工程に供してもよい。

【００１６】酸化物超電導体には、ビスマス系、イット
リウム系、タリウム系酸化物超電導体等がある。本発明
では、高い臨界温度（Ｔｃ）、高い臨界電流密度（Ｊ
ｃ）、および高い結晶配向性を得る観点から、ビスマス
系酸化物超電導体が好ましい。ビスマス系酸化物超電導
体には、Ｂｉ₂Ｓｒ₂Ｃａ₂Ｃｕ₃Ｏ_10-Z、（Ｂｉ，Ｐ
ｂ）₂Ｓｒ₂Ｃａ₂Ｃｕ₃Ｏ_10-Z、Ｂｉ₂Ｓｒ₂Ｃａ₁
Ｃｕ₂Ｏ_8-Z、（Ｂｉ，Ｐｂ）₂Ｓｒ₂Ｃａ₁Ｃｕ₂Ｏ
_8-Z等がある。酸化物超電導体の安定化材として銀また
は銀合金が好ましく用いられる。銀合金として、たとえ
ばＡｇ−Ｐｔ合金、Ａｇ−Ａｕ合金、Ａｇ−Ｐｄ合金な
どがある。

【００１７】本発明において、上述のように準備された
所定の長さを有する線材は、裸のまま静水圧をかける工
程に供してもよいし、所定の材料で被覆した後、静水圧
をかける工程に供してもよい。熱処理を経て得られる線
材は、シースにピンホールを有する可能性があるため、
ピンホールから圧力媒体が内部へ侵入しないよう、所定
の材料で被覆することが好ましい。線材を所定の材料で
被覆するとき、静水圧を線材に伝えることのできる被覆
材料が用いられる。このような材料として、弾性体また
は静水圧により塑性変形する材料が好ましく用いられ
る。より具体的には、ゴム、鉛、鉛合金、スズ、スズ合
金、銀および銀合金からなる群から選択される少なくと
もいずれかで線材を好ましく被覆することができる。線
材を覆う材料には、テープ形状またはテープをその長手
方向に沿って筒状に丸めた形状のものを好ましく用いる
ことができる。被覆にあたっては、該材料を線材に沿う
よう加工することができる。

【００１８】線材を覆うに際し、後述するように線材を
順次繰出しながらテープ状材料またはテープを筒状に丸
めた材料で線材を覆っていくことができる。このような
被覆工程は、線材の長手方向に沿って連続的に行なうこ
とができる。また被覆にあたって、所定の形状の材料を
線材に沿うよう加工しながら、被覆を連続的に行なうこ
とものできる。被覆材料は、外からの圧力が線材に効率
的に伝わるよう線材に密着させられる。

【００１９】線材を覆う場合、いわゆる離型材を線材と
被覆材料の間に挿入することが好ましい。これは、被覆
材料を後で線材から除去するときに、線材から被覆材料
を剥がしやすくするためのものである。離型材には、炭
素粉末等の固体粉末が好ましく用いられる。離型材を付
着させた材料で線材を覆うか、離型材を線材に付着させ
た後覆うことにより、線材と被覆材料との間に離型材を
付与することができる。

【００２０】線材を被覆するにあたり、被覆材料の合せ
目は、加熱や溶接等によって密封される。このシーリン
グ工程は、後述するように線材を覆う工程に合せて線材
の長手方向に沿って連続的に行なうことができる。たと
えば、線材を２枚のテープ材料で覆う場合、線材を挟ん
で重ねた２枚のテープの両末端および両側端が密封のた
め互いに接合される。線材を１枚のテープ材料で覆う場
合、線材を包み込んだテープ材料の両末端および両側端
が密封のため接合される。シーリングにより、静水圧工
程において圧力媒体に線材が直接接触しないよう線材は
保護される。

【００２１】またシーリングを完了する前に、被覆材料
で覆われた空間の雰囲気を調整してもよい。たとえば、
真空ポンプ等で排気を行ない被覆材料と線材との間を減
圧状態にすることができる。また、被覆材料と線材との
間の雰囲気を不活性ガス等の各種ガスに置換することも
できる。所定の雰囲気に調整した後、シーリングを完了
させる。

【００２２】裸の線材または被覆された線材は、本発明
に従って静水圧工程に供される。静水圧工程において、
所定の長さを有する線材の全体が圧力容器内に収容さ
れ、静水圧で押される。すなわち、線材全体に静水圧が
同時にかけられる。線材は種々の状態で静水圧にかける
ことができるが、たとえばソレノイドコイル形状に巻か
れた状態で圧力容器に入れることができる。コイル形状
に線材を巻けば、より長い線材をコンパクトな状態でプ
レスすることができる。静水圧工程で用いられる気圧
は、たとえば１０００〜２００００気圧、好ましくは７
０００〜１００００気圧とすることができる。圧力媒体
には、液状のグリス、水等の液体が好ましく用いられ
る。静水圧工程において線材を加熱してもよい。加熱温
度は、たとえば１００〜８５０℃とすることができる。

【００２３】静水圧工程の後、圧力容器から取出された
線材は酸化物超電導体を焼結するため熱処理される。熱
処理に先立って、線材に付着する圧力媒体をきれいに取
り除くことが好ましい。また被覆された線材の場合、被
覆材料を線材から剥がして除去することが望ましい。被
覆を除去した後、線材は熱処理される。熱処理に用いら
れる温度は、たとえば８３０〜８６０℃が好ましく、８
３５〜８５０℃がより好ましい。

【００２４】本発明において、静水圧工程と熱処理工程
は、繰返して行なうことができる。静水圧工程の後熱処
理された線材を再び静水圧工程に供し、加圧された線材
を再度熱処理することができる。上述したように熱処理
後に得られる線材にはピンホールが生じている可能性が
あるため、熱処理された線材を上述したように被覆し静
水圧にかけることが好ましい。静水圧工程の後、線材か
ら被覆材料を除去し、線材を再び熱処理することができ
る。

【００２５】従来技術において、シースに覆われる酸化
物超電導体を効果的に圧密化する加工方法は圧延であっ
た。しかし、圧延加工では、圧力の方向が線材の長手方
向に対して垂直な方向のみであったため、加工時におい
て線材の幅方向および前後の方向に材料の逃げが生じて
いた。このため、シースで覆われる酸化物超電導体また
はその原料にかけられる圧力は低下し、これらの材料に
クラックが発生していた。

【００２６】一方、本発明に従えば、静水圧工程におい
て任意の形状の線材全体に均一でかつ等方的な大きさの
高い圧力を印加することができる。静水圧工程では、圧
延のように材料が圧力から逃げる余地はない。また、静
水圧は線材の断面形状に依存することなく均一にかけら
れる。このため、線材の圧縮成形は、線材全体にわたっ
てより効果的に行なわれる。特にシースで覆われる酸化
物超電導体またはその原料について、クラックや空隙の
ないより緻密な圧縮成形体を静水圧工程によりもたらす
ことができる。したがって、静水圧工程の後、得られた
線材を熱処理すれば、結晶粒がより密により強く結合し
た酸化物超電導体の焼結体を得ることができ、得られる
酸化物超電導線材はより高いＪｃを有するようになる。
本発明によれば、従来、シースで覆われる酸化物超電導
体の圧密化が困難であった丸線についても、十分な圧縮
により、高いＪｃを得ることができる。

【００２７】

【実施例】

実施例１Ｂｉ₂Ｏ₃、ＰｂＯ、ＳｒＣＯ₃、ＣａＣＯ₃、ＣｕＯ
を用いてＢｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝１．８：０．
４：２：２．２：３の組成比の粉末を準備した。得られ
た粉末を８００℃で８時間熱処理し、次いで得られた焼
結体を粉末にするため、自動乳鉢を用いて２時間粉砕し
た。次に得られた粉末を８５０℃で８時間熱処理し、得
られた焼結体をボールミルで粉砕して粉末を得た。得ら
れた粉末を減圧下で加熱した後、外径３０ｍｍ、内径２
６ｍｍの銀パイプに充填した。粉末が充填されかつ両端
が密封された銀パイプを伸線加工し、直径２．７ｍｍの
線材を得た。得られた線材を切断し、８５本を束ねた
後、外径３５ｍｍの銀パイプの内壁に沿うよう挿入し
た。８５本の線材が充填されその両端がシールされた銀
パイプを伸線加工した後、圧延加工し、厚さ０．２８ｍ
ｍ、幅４ｍｍのテープ状線材を作製した。

【００２８】厚さ０．１５ｍｍ、幅８ｍｍ、長さ１００
ｍｍのテープ状鉛シートを２枚準備した。それぞれのシ
ートの片面に、両端から１ｍｍの長さを残してカーボン
粉末を付着させた。そして図１に示すように、テープ状
線材１を鉛シート２ａおよび２ｂで被覆していった。１
００ｍの長さの銀被覆テープ状線材１を順次繰出しなが
ら、２枚の鉛シート２ａおよび２ｂの間に挟み込んでい
った。被覆において、カーボン粉末が付着された面はテ
ープ状線材１に接触している。被覆工程において、まず
鉛シート２ａおよび２ｂの一末端が加熱により溶接さ
れ、次いで、それらの両側端が長手方向に沿って加熱に
より溶接されていった。両側端の溶接は、テープ状線材
１ならびに鉛シート２ａおよび２ｂを連続的に繰出しな
がら行なうことができた。図２に、２枚の鉛シートで覆
われたテープ状線材の断面を示す。テープ状線材１は鉛
シート２ａと２ｂの間に挟まれ、２枚のシート２ａおよ
び２ｂの両側端は互いに接合されている。

【００２９】上述のようにして長さ１００ｍのテープ状
線材全体を鉛シートで覆い、端末部の１つと側端部の両
方を密封したものを２組準備した。これらのうち１つは
もう１つの末端部を加熱により密封し、静水圧工程に供
した。もう１つについては、密封されていない末端部か
らロータリーポンプおよび拡散ポンプを用いて空気を排
出した。次いで、テープ状線材と鉛シートとの間を減圧
状態にしたまま鉛シートの末端部を加熱により溶融さ
せ、密封を行なった。このように内部の空気を排出した
被覆線材を静水圧工程に供した。

【００３０】得られた２つの被覆線材は、それぞれソレ
ノイドコイル形状に巻き込まれ、静水圧容器中に挿入さ
れた。常温において７，０００気圧の静水圧がそれぞれ
の線材にかけられた。圧力媒体としてグリスが用いられ
た。その後、減圧し、静水圧容器から被覆線材を取出し
た後、被覆線材に付着した圧力媒体を拭き取った。それ
ぞれの被覆線材において、シールされた末端部および側
端部を内部のテープ状線を傷つけないよう切り、鉛シー
トを剥ぎ取って内部の線材を取出した。

【００３１】取出されたそれぞれの線材は、ステンレス
製の板にスパイラル状に形成された溝に沿って巻かれ、
このステンレス製の板の上で８４５℃において５０時間
熱処理された。

【００３２】熱処理された２本の線材はそれぞれ、上述
と同様にして２枚の鉛シートで被覆された。今回の被覆
工程では、両方の被覆線材についてその内部が減圧状態
とされた。被覆された２本の線材は、それぞれソレノイ
ドコイル状に巻き込まれ、静水圧容器内に挿入された。
常温で１０，０００気圧の静水圧がそれぞれの被覆線材
にかけられた。その後、減圧し、圧力容器からそれぞれ
の被覆線材を取出した後、圧力媒体であるグリスが被覆
線材から拭き取られた。上述と同様にして鉛シートを剥
ぎ取ることにより、内部の線材を取出した。得られた２
本の線材を、それぞれステンレス製の板にスパイラル状
に形成された溝に沿って巻き、このステンレス製の板の
上で８４０℃において５０時間熱処理した。このように
して得られた２本の線材のうち、最初の被覆工程で減圧
処理を施していないものを試料１とし、最初の被覆処理
で減圧処理を施したものを試料２とした。

【００３３】一方比較例として、伸線および圧延工程の
後得られた厚さ０．２８ｍｍ、幅４ｍｍのテープ状線材
を直径２００ｍｍφの平ロールで圧延加工し、厚さ０．
２４ｍｍのテープ状線材を得た。得られた長さ１００ｍ
のテープ状線材を上述と同様にして熱処理炉において８
４０℃、５０時間熱処理した。得られた線材を試料３と
した。

【００３４】長さ１００ｍの試料１〜３について液体窒
素温度におけるゼロ磁場下での臨界電流密度（Ｊｃ）を
測定したところ、試料１ではＪｃ（７７．３Ｋ，０Ｔ）
が４０，０００Ａ／ｃｍ²であり、試料２ではＪｃ（７
７．３Ｋ，０Ｔ）が５３，０００Ａ／ｃｍ²であった。
一方試料３の線材では、Ｊｃ（７７．３Ｋ，０Ｔ）は２
０，０００Ａ／ｃｍ²であった。線材の断面を電子顕微
鏡で観察したところ、試料１および２においてはクラッ
クが少なく緻密な組織を有する酸化物超電導体が観察さ
れた。一方試料３では、酸化物超電導体の部分に空隙お
よびクラックが多く観察された。

【００３５】実施例２Ｂｉ₂Ｏ₃、ＰｂＯ、ＳｒＣＯ₃、ＣａＣＯ₃、ＣｕＯ
を用いてＢｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝１．８：０．
４：２：２．２：３の組成比の粉末を準備した。得られ
た粉末を８００℃で８時間熱処理し、次いで得られた焼
結体を自動乳鉢を用いて２時間粉砕した。得られた粉末
を８５０℃で８時間熱処理した後、焼結体をボールミル
で粉砕して粉末を得た。得られた粉末を減圧下で加熱し
た後、外径３２ｍｍ、内径２６ｍｍの銀パイプに充填し
た。粉末が充填され両端が密封された銀パイプを伸線加
工し、２．７ｍｍの直径の線材を得た。得られた線材を
切断し、１２７本を束ねた後、外径３７ｍｍの銀パイプ
の内壁に沿うよう挿入した。その後、１２７本の線材が
充填され両端が密封された銀パイプを伸線加工し、圧延
加工して厚さ０．３１ｍｍ、幅４ｍｍのテープ状線材を
得た。得られた長さ１００ｍのテープ状線材を、ステン
レス製の板にスパイラル状に形成された溝に沿って巻
き、このステンレス製の板上で８４５℃において５０時
間熱処理した。

【００３６】厚さ０．１ｍｍ、幅８ｍｍ、長さ１００ｍ
のゴムシートを２枚準備した。図１に示すと同様にし
て、熱処理の後得られた線材を２枚のゴムシートの間に
挟み、ゴムシートの端部を加熱して溶かした。実施例１
と同様にして内部を減圧状態にした後、シーリングを完
了させた。ゴムシートで被覆された線材を、ソレノイド
コイル形状に巻き込み、静水圧容器中に挿入した。常温
で３，０００気圧の静水圧を被覆線材にかけた。圧力媒
体として水が用いられた。次いで、圧力容器から被覆線
材を取出した後、圧力媒体を被覆線材から拭き取った。
接合されたゴムシートの端部を線材を傷つけないように
切り、ゴムシートを剥ぎ取って内部の線材を取出した。
得られた線材を、スパイラル状の溝を有するステンレス
製の板上で熱処理炉内において８４０℃、５０時間熱処
理した。熱処理後に得られた線材を試料４とする。

【００３７】一方比較例として、厚さ０．３１ｍｍ、幅
４ｍｍのテープ状線材を８４５℃で５０時間熱処理して
得られる線材を、直径２００ｍｍφの平ロールで圧延加
工し、厚さ０．２６ｍｍの線材を得た。得られた長さ１
００ｍの線材を、熱処理炉で８４０℃、５０時間熱処理
した。熱処理後に得られた線材を試料５とする。

【００３８】１００ｍの長さの線材について臨界電流密
度を測定したところ、試料４のＪｃ（７７．３Ｋ，０
Ｔ）は４０，０００Ａ／ｃｍ²である一方、試料５のＪ
ｃ（７７．３Ｋ，０Ｔ）は１８，０００Ａ／ｃｍ²であ
った。

【００３９】実施例３Ｂｉ₂Ｏ₃、ＰｂＯ、ＳｒＣＯ₃、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。得られた粉末を
８００℃で８時間熱処理し、次いで得られた焼結体を自
動乳鉢を用いて２時間粉砕した。その後、得られた粉末
を８５０℃で８時間熱処理し、焼結体をボールミルで粉
砕して粉末を得た。得られた粉末を８００℃で２時間加
熱し、脱ガス処理を行なった。

【００４０】外径３０ｍｍ、内径２５ｍｍの銀パイプの
中に、外径２２ｍｍ、内径２０ｍｍの銀パイプ、外径１
６ｍｍ、内径１４ｍｍの銀パイプおよび外径１０ｍｍの
銀棒を順次挿入していき、これらを同心円上に配置し
た。このようして得られる銀パイプ複合体の中に上述の
プロセスによって得られた粉末を充填した。粉末が充填
され両端部がシールされた銀パイプ複合体を伸線加工
し、直径２ｍｍφの線材を得た。次いで、得られた線材
のシーリングをより確実なものとするため、その両末端
の銀を溶接で密封した。シールされた長さ１０ｍの線材
をソレノイドコイル状に巻いた後、静水圧容器に入れ、
４００℃、９，５００気圧の静水圧をかけた。圧力媒体
としてグリスを用いた。静水圧工程の後、圧力容器から
線材を取出し、グリスを拭き取ったのち、線材の両末端
における半田付けされた部分を切り取った。得られた線
材を、ステンレス製の板上にスパイラル状に形成された
溝に沿って巻き、この板上において８４７℃で５０時間
熱処理した。

【００４１】厚さ０．１５ｍｍ、幅１８ｍｍ、長さ１０
ｍの銀シートを１枚準備した。その片面において、両脇
２ｍｍの部分を残してカーボン粉末を付着させた。上述
した工程によって得られた銀被覆丸線材を、図３に示す
ようにして銀シートで被覆していった。すなわち、長さ
約１０ｍの銀被覆丸線材１１を順次繰出しながら、銀シ
ート１２で包み込んでいった。銀シートの銀被覆線材と
接触する面にはカーボン粉末が付着させられている。被
覆にあたって、線材１１は銀シート１２の中央部に置か
れ、銀シート１２は線材１１の円筒面に沿って巻き込ま
れた。銀シート１２の末端部が加熱により溶接された
後、巻き込みにより合せられたシートの側端部が連続的
に加熱により溶接されていった。銀シートで覆われた線
材の断面を図４に示す。銀シート１２は、銀被覆丸線材
１１の円筒面に沿って設けられ、合せられたシート１２
の側端部は、溶接により接合されている。

【００４２】被覆すべき線材が長い場合、以上のような
被覆工程は、図５に示すように行なうことができる。巻
取られている銀被覆線材２１およびシート２２は、それ
ぞれ繰出される。繰出された線材２１は所定の位置で繰
出されるシート２２上に重ねられる。線材２１と合せら
れたシート２２は、所定の位置でたとえば矢印Ｘ、Ｘ′
の方向に加工され、線材２１はシート２２によって包み
込まれる。このようにして線材２１がシート２２によっ
て包み込まれた後、所定の位置、たとえば矢印Ｙで示す
位置においてシート２２の合せ目が溶接される。合せ目
が溶接された被覆線材２３は、順次ドラム２４によって
巻き取られていく。このようにして、連続的に被覆およ
び溶接を行なうことができる。

【００４３】約１０ｍの長さの銀被覆丸線材を、図３に
示すように被覆し、端末部の一方を残してシールを行な
った。以上の工程に従い、端末部を残してシールされた
被覆線材を２本準備した。２本の被覆線材のうち１本に
ついては、そのまま端末部を加熱することによりシール
を完了させた。もう１本については、シールされていな
い端末部の開口からロータリーポンプおよび拡散ポンプ
を用いて空気を排出し、内部を減圧状態にした。次い
で、減圧状態のまま銀シートの端末部を加熱し、密封を
完了させた。

【００４４】得られた２つの被覆線材を、それぞれソレ
ノイドコイル状に巻き込み、静水圧容器中に挿入した。
１００℃において９，０００気圧の静水圧を被覆線材に
かけた。圧力媒体にはグリスが用いられた。その後、減
圧を行ない、静水圧容器から被覆線材を取出した後、グ
リスを被覆線材から拭き取った。銀シートの端部を内部
の線材を傷つけないように切り、シートを剥ぎ取った。
シートを剥ぎ取って得られた２つの線材に、熱処理炉に
おいて８３５℃、１００時間の熱処理をそれぞれ施し
た。得られた２つの線材のうち、被覆工程において内部
を減圧状態にせずにシールを完了させたものを試料６と
し、被覆工程において内部を減圧状態にしたものを試料
７とする。

【００４５】比較として、伸線加工の後得られた直径２
ｍｍφの線材を、さらに直径１．５ｍｍφまで伸線加工
した。得られた長さ約１０ｍの線材を熱処理炉において
８３５℃、１００時間熱処理した。得られた線材を試料
８とする。

【００４６】試料６〜８について臨界電流密度を測定し
たところ、試料６のＪｃ（７７．３Ｋ，０Ｔ）は３０，
０００Ａ／ｃｍ²であり、試料７のＪｃ（７７．３Ｋ，
０Ｔ）は５０，０００Ａ／ｃｍ²であった。一方、試料
８のＪｃ（７７．３Ｋ，０Ｔ）は３，０００Ａ／ｃｍ²
であった。これらの試料の断面を電子顕微鏡で観察した
ところ、試料６および７では、クラックが少なく緻密な
組織を有する酸化物超電導体が観察された。一方試料８
では、超電導体の部分において多数の空隙およびクラッ
クが観察された。

【００４７】また、実施例１の試料３、実施例３の試料
７および８の線材について、磁場中における液体窒素温
度下でのＪｃ特性を評価した。その結果、１Ｔの磁場を
電流の方向に垂直に印加した場合、磁場の印加される方
向にかかわらず試料７ではＪｃが２，５００Ａ／ｃ
ｍ²、試料８ではＪｃが１００Ａ／ｃｍ²であった。一
方、試料３では、テープ面に垂直に１Ｔの磁場を印加し
た場合、５０Ａ／ｃｍ²のＪｃが得られた。

【００４８】なお、以上の実施例において線材を被覆す
るための具体例をいくつか示してきたが、被覆方法はこ
れらに特に限定されるものではない。たとえばテープ状
線材を被覆する場合、図１〜５に示す方法のほか、図６
に示す方法も用いることができる。図６に示す方法で
は、テープ状線材３１を１枚のシール材３２で被覆して
いる。線材３１は、その長手方向に沿って折り畳まれた
シール材３２の間に挟まれている。折り畳むことによっ
て合されたシール材３２の端部は、溶接等によって接合
される。被覆された線材の断面を図７に示す。テープ状
線材３１は、折り畳まれたシール材３２によって覆わ
れ、シール材３２の合せ目は接合されている。

【００４９】

【発明の効果】以上に示してきたように、本発明は、等
方的な大きさの圧力を線材全体にかけた後、熱処理を行
なうことにより、長尺の酸化物超電導線材においてより
高いＪｃをもたらすことができる。また本発明は、従来
高いＪｃを得ることが困難であった丸線についても、比
較的シンプルな工程で酸化物超電導体のより効果的な圧
密化を行なうことができ、高いＪｃを有する酸化物超電
導線材を提供することができる。本発明は、磁場におけ
るＪｃ特性について、異方性がなくかつ高いＪｃを示す
ことができる丸線の酸化物超電導線を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う実施例１においてテープ状線が被
覆される状態を示す斜視図である。

【図２】図１に示す被覆線材の断面図である。

【図３】本発明に従う実施例３で丸線が被覆される状態
を示す斜視図である。

【図４】図３に示す被覆線材の断面図である。

【図５】より長い線材を被覆するための工程を示す斜視
図である。

【図６】テープ状線を被覆するための他の具体例を示す
斜視図である。

【図７】図６に示す被覆線材の断面図である。

【符号の説明】

１、３１テープ状線材２ａ、２ｂ、３２シール材１１銀被覆丸線材１２シール材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化物超電導体またはその原料が安定化
金属からなるシースで覆われた線材を準備する工程と、前記線材の全体に同時に静水圧をかける工程と、前記静水圧をかける工程の後に得られた線材に、酸化物
超電導体を焼結するための熱処理を施す工程とを備える
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】前記熱処理の後に得られる線材を、前記
線材に外からの圧力を伝えることのできる材料で前記線
材の長手方向に沿って覆い、かつ前記線材を覆う材料を
密封する工程と、前記材料で覆われた線材の全体に同時に静水圧をかける
工程と、前記線材を覆う前記材料を前記線材から剥がして除去す
る工程と、前記除去工程の後得られる線材に酸化物超電導体を焼結
するための熱処理を施す工程とをさらに備えることを特
徴とする、請求項１に記載の酸化物超電導線材の製造方
法。
【請求項３】前記線材を覆う工程が、前記除去工程に
おいて前記線材を覆う材料を前記線材から剥がしやすく
するための材料を、前記線材と前記線材を覆う材料との
間に挿入する工程をさらに備えることを特徴とする、請
求項２に記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項４】前記剥がしやすくするための材料が、炭
素粉末であることを特徴とする、請求項３に記載の酸化
物超電導線材の製造方法。
【請求項５】前記線材を覆う材料が、ゴム、鉛、鉛合
金、スズ、スズ合金、銀および銀合金からなる群から選
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２〜４のいずれか１項に記載の酸化物超電導線材
の製造方法。
【請求項６】前記線材を覆う工程が、前記線材を覆う
材料を密封する前に、前記線材と前記線材を覆う材料と
の間の雰囲気を調整する工程をさらに備えることを特徴
とする、請求項２〜５のいずれか１項に記載の酸化物超
電導線材の製造方法。
【請求項７】前記雰囲気を減圧の雰囲気にすることを
特徴とする、請求項６に記載の酸化物超電導線材の製造
方法。
【請求項８】前記静水圧をかける工程に供される前記
線材が、丸線の形態であり、最終製品として丸線を得る
ことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載
の酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項９】前記静水圧をかける工程に供される前記
線材が、テープ状線の形態であり、最終製品としてテー
プ状線を得ることを特徴とする、請求項１〜７のいずれ
か１項に記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項１０】前記酸化物超電導体がビスマス系酸化
物超電導体であり、前記安定化金属が銀および銀合金か
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１〜９のいずれか１項に記載の酸
化物超電導線材の製造方法。
【請求項１１】酸化物超電導体またはその原料が安定
化金属からなるシースで覆われた線材を準備する工程
と、前記線材を、前記線材に外からの圧力を伝えることので
きる材料で前記線材の長手方向に沿って覆い、かつ前記
線材を覆う材料を密封する工程と、前記材料で覆われた線材の全体に同時に静水圧をかける
工程と、前記線材を覆う前記材料を前記線材から剥がして除去す
る工程と、前記除去工程の後得られた線材に酸化物超電導体を焼結
するための熱処理を施す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１２】前記熱処理の後に得られる線材を、前
記線材に外からの圧力を伝えることのできる材料で前記
線材の長手方向に沿って覆い、かつ前記線材を覆う材料
を密封する工程と、前記材料で覆われた線材の全体に同時に静水圧をかける
工程と、前記線材を覆う前記材料を前記線材から剥がして除去す
る工程と、前記除去工程の後得られる線材に酸化物超電導体を焼結
するための熱処理を施す工程とをさらに備えることを特
徴とする、請求項１１に記載の酸化物超電導線材の製造
方法。
【請求項１３】前記線材を覆う工程が、前記除去工程
において前記線材を覆う材料を前記線材から剥がしやす
くするための材料を、前記線材と前記線材を覆う材料と
の間に挿入する工程をさらに備えることを特徴とする、
請求項１１または１２に記載の酸化物超電導線材の製造
方法。
【請求項１４】前記剥がしやすくするための材料が、
炭素粉末であることを特徴とする、請求項１３に記載の
酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項１５】前記線材を覆う材料が、ゴム、鉛、鉛
合金、スズ、スズ合金、銀および銀合金からなる群から
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１１〜１４のいずれか１項に記載の酸化物超
電導線材の製造方法。
【請求項１６】前記線材を覆う工程が、前記線材を覆
う材料を密封する前に、前記線材と前記線材を覆う材料
との間の雰囲気を調整する工程をさらに備えることを特
徴とする、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の酸
化物超電導線材の製造方法。
【請求項１７】前記雰囲気を減圧の雰囲気にすること
を特徴とする、請求項１６に記載の酸化物超電導線材の
製造方法。
【請求項１８】前記静水圧をかける工程に供される前
記線材が、丸線の形態であり、最終製品として丸線を得
ることを特徴とする、請求項１１〜１７のいずれか１項
に記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項１９】前記静水圧をかける工程に供される前
記線材が、テープ状線の形態であり、最終製品としてテ
ープ状線を得ることを特徴とする、請求項１１〜１７の
いずれか１項に記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項２０】前記酸化物超電導体がビスマス系酸化
物超電導体であり、前記安定化金属が銀および銀合金か
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１１〜１９のいずれか１項に記載
の酸化物超電導線材の製造方法。