• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1989008317A1
    申请号:PCT/JP1989/000198
    申请日:1989-02-27
    公开日:1989-09-08
    发明作者:Sadaaki Hagino；Motokazu Suzuki；Hideyuki Kondo；Shigeru Nishikawa；Kenichi Hayashi
    申请人:Mitsubishi Kinzoku Kabushiki Kaisha；
    IPC主号:H01L39-00
    专利说明:
    [0001] 明 柳
    [0002] 高電流密度を有する高強度超電導ワ イ ヤおよびケー ブル並 びにそれらの製造方法
    [0003] 技 術 分 野
    [0004] こ の発明は、 高臨界電流密度を有する高強度超電導ワ イ ヤ お よび超電導ケー ブル並びにそれらの製造方法に関する ものであ な 背 景 技 術
    [0005] 一般に、 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） 、 銅 （ C u ) および 酸素 （ 0 ) か らなるベロ ブスカ イ ト構造を有する 化合物 （以下. こ の化合物を超電導セ ラ ミ ッ ク ス と い う ） は、 液体窒素で冷却 可能な 7 7 。 Kにおいて超電導現象を示すこ とが知 られている。
    [0006] 上記超電導セ ラ ミ ッ ク スの粉末を用いて超電導セ ラ ミ ッ ク ス 線材を製造する方法と しては、 原料粉末と して、 いずれ も平均 粒径 ： 1 O /z m以下の R 203粉末、 Aの炭酸塩粉末、 C u O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 ： 8 5 0 - 9 5 0 にて 焼成し、 ベロ ブスカ イ ト構造を有する超電導セ ラ ミ ツ ク スを作 製し、 これを平均粒径 ： 1 0 /z m以下に粉砕し た後、 A g製の 管材内に充填し、 ついでこ の充填管材の両端を真空密封し、 こ の充填 A g管材にスエー ジ ング加工や溝ロ ール加工、 ま たはダ イ ス加工等の冷間伸線加工を施し、 直径 ： 5 mm以下の超電導 セ ラ ミ ッ ク ス粉末充填ワ イ ヤを製造し、 ついで、 こ の ワ イヤを 大気中ま たは酸素雰囲気中にて焼結温度 （例えば Y系酸化物超 電導セラ ミ ッ ク スを使用 した場合は 9 0 0 〜 9 5 0 °C ) で熱処 理して超電導ワ イ ヤを製造する方法が知 られている。
    [0007] また、 上記のよ う に して冷間加工されたワ イ ヤを複数本束ね て A g製チューブで彼覆しケーブルと し、 これを必要に応じて ダイス加工し、 超電導ケー ブルを形成している。
    [0008] しか し、 上記従来の方法によ り製造した超電導ワ イヤおよび 超電導ケーブルの臨界電流密度 J c は、 それぞれ 1 0 3 Aノ c m 2のオーダーであ り 、 実用に供する超電導ワ イ ヤの臨界電流 密度 J c は、 それぞれ少な く と も 1 0 A / c m 2を必要と して い る。
    [0009] こ の よ う な要求を満たす手段と して、 超電導セ ラ ミ ッ ク スの 単結晶を作製し、 ベロ ブスカ イ ト構造を有する上記単結晶の C 軸方向に垂直な方向に電流を流すよ う な超電導単結晶ワイヤを 作製する と、 臨界電流密度 ： 1 0 4A/ c m 2以上を有する超電 導ワ イヤが得られるのであるが （一般に、 上記超電導セラ 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 、 上記 C軸方向に垂直な方向には電流が流れやす く 、 上記 C軸方向の電流の流れやすさ は、 上記 C軸に垂直な方 向の約 1 / 1 0 0 以下であ る と言われている。 ） 、 こ のよ う な 長いワイヤ状の超電導セラ ミ ッ ク ス単锆晶を作製する こ と は、 実験室的には可能であ っ たと して も、 工業的には現在の と こ ろ 不可能であ る。
    [0010] ま た、 超電導ケー ブルの場合は、 ベロ ブスカ イ ト構造を有す る超電導セ ラ ミ ッ ク スの単結晶の繊維であ っ て、 上記単結晶の C軸方向が繊維の長手方向に対して垂直に配向 している超電導 セ ラ ミ ッ ク スの単結晶繊維を A g シ ース に充填してな る ワ イ ヤ を束ねてケー ブルに作製すれば製造可能である けれども、 こ の よ う な単結晶繊維を作製する こ と は現在の と こ ろ難し く 、 単結 晶繊維充填ワ イ ヤを束ねた超電導ケ ー ブルの製造も不可能であ る。 発 明 の 開 示
    [0011] そ こ で、 本発明者等は、 鋭意研究を行っ た結果、 1 0 4 A / c m 2のオーダーの臨界電流密度を有する超電導ワ イヤおよび 超電導ケー ブルを作製すべ く 鋭意研究を行っ た結果、 以下の事 実を確認した。
    [0012] ( 1 ) 超電導セラ ミ ッ ク ス粉末を加圧成形して圧粉体に成 形する と、 上記圧粉体の表層に、 粉末の結晶の C軸がプ レス面 に垂直に配向してなる層 （以下、 こ の層を圧縮配向層と い う ） が形成され、 上記圧縮配向層の厚さ はプ レス圧力に依存する。
    [0013] ( 2 ) 上記圧粉体表面に形成された圧縮配向層の配向およ ぴ厚さ は、 焼結熱処理して も変わ らない。
    [0014] ( 3 ) 超電導セラ ミ ッ ク ス粉末を充填してなる従来の超電 導ワ イ ヤ には、 超電導ワ イ ヤの A g シ ー ス内面から厚さ ： 5 z m未満の上記圧縮配向餍が存在してお り 、 上記超電導ワ イ ヤに 流れる超電導電流は主に超電導セラ ミ ッ ク ス粉末の C軸が超電 導ワイヤの長手方向に対して垂直に配向して充填されている圧 縮配向層を通して流れている もの と思われる。
    [0015] 本発明者等は、 上記事実の も と に、 さ らに研究を行っ た锆果、 超電導セラ ミ ッ ク ス粉末を充填し た管材をスエー ジ ング加工し たのち溝ロ ール加工し、 こ のよ う な伸線加工して得られた超電 導ワイヤに対して、 さ らに、 圧下率約 3 0 %以上で圧延を行う と、 C軸方向がワ イ ヤの長手方向に垂直に揃っ た厚さ ： 5 # m 以上の圧縮配向層を有する超電導ワイヤが得られ、 こ のよ う な 厚さ ： 5 /i m以上の圧縮配向層を有する ワ イ ヤの臨界電流密度 は 1 0 4 Aノ c m 2以上に改善する こ とができ る こ と、 および伸 線加工されただけで上記圧延処理されていない超電導ワイヤを 複数本、 A g製管に充填し、 再度伸線加工して超電導セラ ミ ツ ク ス粉末が可及的に緻密に充填されてい る超電導セラ ミ 、ソ ク ス 粉末を有するケーブルを作製し、 このケーブルを最終加工工程 で圧下率 ： 約 3 0 %以上で圧延する こ と によ り上記圧縮配向層 が增加し高臨界電流密度を有するケーブルを得る こ とができ る こ とを見いだし た。 こ の発明は上記知見に基づいてなされた も のである。
    [0016] こ の発明の第一の 目的は、 ベロ ブスカ イ ト構造を有する酸化 物系超電導セ ラ ミ ッ ク ス粉末と こ れを充填した金属製好ま し く は A g製被覆体とからなる超電導構造体、 例えば、 超電導ワ イ ャまたは超電導ケーブルにおいて、 該粉末の結晶の C軸方向が 上記超電導構造体の長手方向に垂直に配向 してい る圧縮配向層 が厚さ ： 5 m以上にわた っ て存在してい る超電導構造体を提 供する こ と にある。 '
    [0017] こ の発明の第二の 目的は、 ベロ ブスカ イ ト構造を有する酸化 物系超電導セラ ミ ッ ク ス粉末と こ れを充填し た金属製好ま し く は A g製シ ース とからな る超電導ワイ ヤにおいて、 該粉末の結 晶の C軸方向が上記超電導ワ イ ヤ の長手方向に垂直に配向 して い る圧縮配向層が厚さ ： 5 以上にわた って存在してい る超 電導ワイ ヤを提供する こ と にある。
    [0018] こ の発明の第三の 目的は、 ベロ ブスカ イ ト構造を有する酸化 物系超電導セ ラ ミ ツ ク ス粉末を充填してなる金属製好ま し く は A g製被覆超電導ワイ ヤ複数本と、 金属製好ま し く は A g 製管 とからなる超電導ケー ブルであ っ て、 該粉末の結晶の C軸方向 が上記超電導ケーブルの長手方向に垂直,に配向 している圧縮配 向層が厚さ ： 5 / m以上にわた っ て存在している超電導ケー プ ルを提供する こ と にある。
    [0019] こ の発明の第四の 目的は、 ベロ ブスカ イ ト構造を有する酸化 物系超電導セ ラ ミ ッ ク ス粉末と こ れを充填した A g製被覆体と からなる超電導構造体を、 圧下率 ： 約 3 0 %以上で圧延して該 粉末の結晶の C軸方向が上記超電導構造体の長手方向に垂直に 配向している圧縮配向層が厚さ ： 5 /i m以上にわたっ て存在す る よ う に してなる超電導構造体の製造方法を提供する こ と にあ る
    [0020] こ の発明の第五の 目的は、 ベロ ブスカ イ ト構造を有する酸化 物系超電導セラ ミ ッ ク ス粉末を金属製好ま し く は A g製シ ース に充填し、 上記超電導セラ ミ ッ ク ス粉末充填シ ースを伸線加工 し、 ついで上記伸線加工によ り得られた超電導構造体を圧下率 ： 約 3 0 %以上で圧延加工し、 こ の圧延加工した超電導構造体 を該超電導セラ ミ ッ ク ス粉末の焼結温度で熟処理してなる、 超 電導複合ワ イ ヤの製造方法を提供する こ と にあ る。
    [0021] こ の発明の第六の 目的は、 ベロ ブスカ イ ト構造を有する酸化 物系超電導セラ ミ ツ ク ス粉末と こ れを充填した複合チ ューブと からなる超電導複合ケー ブルの製造方法において、 A g材科製 管に酸化物系超電導セラ ミ ッ ク ス粉末を充填してなる超電導ヮ ィャを複数本用意し、 さ らに該複合チ ューブと して A g部分と 非 A g 金属部分からな り、 かつ、 上記 A g部分は内面から外面 にわたつて A g部分が存在する複合チ ューブを用意し、 該複合 チューブに該複数本の超電導ワイヤを充填し、 超電導セラ ミ ツ ク ス粉末充填複合チ ュ ー ブを伸線加工し、 ついで、 上記伸線加 ェによ り得られた超電導複合ケーブルを圧下率 ： 約 3 0 %以上 で圧延加工し、 こ の圧延加工した超電導複合ケーブルを該超電 導セラ ミ ッ ク スの焼結温度で熟処理してなる、 超電導複合ケー ブルの製造方法を提供する こ とにある。
    [0022] こ の発明によ る と、 従来の A g被覆超電導ワ イ ヤ及び超電導 ケーブルよ り も A g の使用量が少な く 、 高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電導複合ヮ ィャおよび超電導複合ケーブルを簡単に製造する こ とができ る。 図面の簡単な説明
    [0023] 第 1 図は従来の A g被覆超電導ワ イ ヤの一部切断該略斜視図、 第 2 図は、 超電導セラ ミ ッ ク ス粉末を充填する ための複合管 の概略図、
    [0024] 第 3 図は、 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 た超電導セ ラ ミ ッ ク ス粉末充填複合ワ イ ヤの概略図、
    [0025] 第 4 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、
    [0026] 第 5 図 （ a ) および （ b ) は、 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、
    [0027] 第 6 図は、 こ の発明の超電導複合ケー ブルの斜視図、
    [0028] 第 ？ 〜 1 0 図は、 こ の発明の超電導複合ケー ブルを加工する 工程を示す断面概略図である。 発明を実施する ための最良の形態
    [0029] こ の発明において超電導セラ ミ ッ ク ス と してはぺロ ブスカ イ ト構造をと り 酸素を放出 し易い も のであ る限り 、 Yを含む希土 類元素系酸化物超電導セラ ミ ッ ク スだけでな く 、 ビスマス （ B
    [0030] 1 ) 系酸化物超電導セ ラ ミ ッ ク ス （例えば、 B i S r C a C u
    [0031] 20 y , B i 2 S r 2 C a 2 C u 3O y, ( B i , P b ) S r C a C u t .5 ~ 20 な ど） 、 タ リ ウ ム （ T 1 ) 系酸化物超電導セ ラ ミ ッ ク ス （例えば、 T l 2B a 2 C a 2 C u 3 O x、 T 1 ( B a , S r ) 2 C a C u 0 な ど） も同様に使用でき る。
    [0032] Yを含む希土類元素系酸化物超電導セ ラ ミ ッ ク ス粉末は前記 の よ う に調製される。
    [0033] Β ί 系酸化物は、 まず原科粉末と して B i 20 3粉末、 C a C 0 3粉末、 3 。 0 3粉末ぉょぴ 0 11 0粉末を用意し、 これ ら原 料粉末を所定の割合に配合し、 混合し、 こ の混合粉末を温度 ： 7 0 0 〜 8 0 0 °Cの範囲内で大気中 4 〜 1 2 時間保持の条件に て焼成処理する こ と によ り 作成される。 さ らに、 T 1 系酸化物 は、 原料粉末と して T 1 203粉末、 C a C 03粉末、 B a C 03 粉末および C u O粉末を用意し、 これら原料粉末を所定の割合 に混合し、 こ の混合粉末を温度 ： 6 0 0 〜 7 0 0 ての範囲内の 温度で大気中 4 〜 1 2 時間保持の焼成処理する こ と によ り 作成 される。
    [0034] こ の発明において A g部分の材科と しては純粋の A g だけで な く 、 超電導セラ ミ ッ ク ス と反 JSせず超電導複合ワイ ヤの強度 にょい影響を与える例えば白金 （ P t ) のよ う な金属を酸素の 透過に支障のない程度含有する A g 系合金も使用でき る。
    [0035] 非 A g金属材料と して'は、 オーステナイ ト系ステ ン レス鋼、 イ ン コ ネル、 ハステロ ィ等の N i 合金な どが好ま し い。
    [0036] 内屬と しては A g を使用する。 この発明の超電導複合ワイヤ において、 その内層を A g層と した理由は、 非 A g金属材料、 例えばオーステナイ ト系ステ ン レス鋼、 と超電導セラ ミ ッ ク ス が接触した状態で熱処理される と、 化学反 ISを起こ し、 N i O、 F e 0 , F e 203、 C r 203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。
    [0037] 焼結温度は、 例えば Yを含む希土類元素系酸化物超電導セラ ミ ッ ク ス の場合は、 9 0 0て〜 9 5 0 °Cであ る。 ま た、 B i 系 酸化物超電導セ ラ ミ ッ ク ス の場合は 7 5 0 〜 8 9 0 ° (：、 T 1 系 酸化物超電導セ ラ ミ ッ ク ス の場合は 6 5 0〜 8 0 0 °Cで あ る 。
    [0038] 圧延は圧下率 ： 約 3 0 %以上、 好ま し く は 5 0 %以上の平口 ール圧延を行う。
    [0039] こ こ で、 圧下率と は、 圧延前の超電導セ ラ ミ ッ ク ス充填構造 体、 例えば線材ま たは偏平線材な ど、 の外径ま たは厚さ を h。、 こ れ らを平ロ ール圧延し た後の厚さを h とする と、
    [0040] 圧下率： = { ( h。一 h ) ノ h。} X I 0 0 ( % )
    [0041] で表すこ と がで き る 。
    [0042] 従来の超電導セ ラ ミ ッ ク ス粉末を A g製管に充填し、 伸線加 ェした段階では、 A g製シ ー ス に超電導セ ラ ミ ッ ク ス粉末を可 及的に密に充填されている状態にすぎず、 こ の状態では圧縮配 向層の厚さ は 5 /i in未満に しかな らない。 上記圧縮配向層の厚 さを 5 /z m以上にする には、 上記伸線加工し た超電導ワ イ ヤを、 さ ら に約 3 0 %以上、 好ま し く は 5 0 %以上、 の圧下率で圧延 する こ と によ り初めて A g製シー ス の内面に厚さ ： 5 〃 m以上 Y系超電導セ ラ ミ ッ ク ス粉末の場合は 5〜 1 5 0 z m程度、 B i 系および T 1 系超電導セ ラ ミ ッ ク ス粉末の場合はそれ以上の 厚さ の圧縮配向層が形成される こ と によ る ものである。
    [0043] こ の圧下率約 3 0 %以上、 好ま し く は 5 0 %以上の平ロ ール 圧延は 1 パ スで行って も よ く 複数パ ス で達成して もよ い。 通常 は圧延は可及的に急激に行う こ とが望ま し い。
    [0044] 上述の方法によ り形成された圧縮配向層を有する超電導セ ラ ミ ッ ク ス充填ワ イ ヤを、 最後に大気中ま たは酸素雰囲気中で超 電導セ ラ ミ ツ ク スの焼結温度で熱処理しても圧縮配向層の C軸 方向および厚さ に何等変化は認め られない。
    [0045] こ の発明の超電導ケーブルの場合も、 圧延については基本的 に超電導ワ イ ヤの場合と同様である。
    [0046] 以下に、 添付図面に示された好適な実施態様を参照しつっ こ の発明の特徵および利点をさ らに詳細に説明する。
    [0047] 第 2 図は、 こ の発明の超電導複合ワ イ ヤ に用い る複合管の該 略図である。 こ の複合管は外層が非 A g金属部分 1 と A g 部分 2 とからな り 、 内層 4 は A g からなる。 こ の複合管の断面形状 は円形であるが、 円形に限定される こ とな く 、 長円、 四角形、 五角形、 六角形、 八角形その他の多角形であ っ て もよい。 第 2 図において、 A g部分の形状は円形であるが、 特に これに限定 される こ とはな く 、 例えば、 長円、 長方形、 平行帯ま たは螺旋 形であ って もよい。
    [0048] こ の複合管に超電導セラ ミ ッ ク ス粉末を充填して、 第 3 図に 示すよ う な超電導セラ ミ ッ クス粉末充填ワイヤ とする。 第 3 図 では A g部分は長円形を している。
    [0049] 上記第 3 図に示される超電導セラ ミ ッ クス粉末充填ワイヤを 平ロ ールによ り圧下率 ： 約 3 0 %以上、 好ま し く は 5 0 %以上 に、 例えば 1 パスで、 圧延して、 第 4 図に示される よ う な断面 偏平な帯状超電導セラ ミ ッ ク ス粉末充填ワ イ ヤを作製する。 こ の ワ イヤの断面拡大該略図を第 5 ( a ) 図および第 5 ( b ) 図 に示す。 上記平ロ ール圧延後の帯状超電導セ ラ ミ ッ ク ス粉末充填ワ イ ャの充填粉末 3 には第 5 ( a ) 図および第 5 ( b ) 図に示さ れ る よ う に圧縮配向層 5 が形成されてお り 、 第 5 ( a ) 図に示さ れる よ う に、 A g 内層 4 に沿って厚さ ： 5 m以上の圧縮配向 層 5 が形成さ れてい る こ と もあ り 、 第 5 ( b ) 図に示される よ う に、 コ ア全体が厚さ ： 以上の圧縮配向層 5 と な ってい る場合も あ る。
    [0050] 上記帯状超電導セ ラ ミ ッ ク ス粉末充填ワ イ ヤを、 大気中ま た は酸素雰囲気中、 超電導セ ラ ミ ッ ク ス粉末の焼結 （例えば Y系 超電導セラ ミ ッ ク ス粉末を使用 し た場合は温度 9 0 0 °C〜 9 5 0 °C ) で適当な時間、 例えば 3 〜 2 0 時間保持の条件にて熱処 理を行い、 帯状超電導ワ イ ヤを作製する。
    [0051] 第 6 図は、 こ の発明の高臨界電流密度と高強度を有する超電 導ケ ー ブルの斜視図である。
    [0052] 第 7 〜 1 0 図は、 上記超電導複合ケ ー ブルを加工する ための 工程を示す断面図であ る。 上記第 6 〜 1 0 図において、 1 1 は 非 A g金属部分で高温強度にす ぐれた材料、 例えばイ ン コ ネル、 ハステロ ィ等に代表される N i 基合金、 S U S 3 0 4 に代表さ れるオーステナイ ト系ステ ン レス鋼で構成される。 1 2 は A g 部分で、 これは A g で構成きれている。 上記非 A g金属部分 1 1 および A g 部分 1 2 から複合パイ プが構成されお り、 上記非 A g金属部分 1 1 で強度を確保し、 上記 A g 部分 1 2 は上記複 合パイ プの内面と外面との間の酸素拡散移動のための窓の役割 を している。 1 4 は超電導セ ラ ミ ッ ク スで、 A g シ ース 1 3 に 充填されてい る。
    [0053] 上記第 7 〜 1 0 図に基づいて、 こ の発明の超電導ケーブルの 加工方法を簡単に説明する。
    [0054] ま ず、 第 7 図に示される よ う に、 A g部分 1 2 と非 A g金属 部分 1 1 からなる複合パイ プを作製し、 上記複合パイ プに、 A g シ ース 1 3 と超電導セ ラ ミ ッ ク ス 1 4 か ら な る超電導ワ イ ヤ を充填し、 これを第 8 図に示される よ う に伸線加工し、 こ の伸 線加工した複合ケーブルを第 9 図に示される よ う に軽く 断面偏 平となる よ う に圧延し、 ついで圧下率 ： 約 3 0 %以上、 好ま し く は 5 0 %以上の例えば 1 パスで平ロ ール圧延を施して第 1 0 図に示される帯状の複合ケーブルと する。 上記第 9 図の断面偏 平圧延は省略する こ と もでき る。
    [0055] こ のよ う な帯状の複合ケーブルは、 大気中ま たは酸素雰囲気 中において、 超電導セラ ミ ッ ク ス粉末の焼結温度 （例えば、 Y 系超電導セ ラ ミ ッ ク ス粉末を使用 した場合は） ： 9 0 0 〜 9 5 0 °Cにて熱処理され、 高臨界電流密度と高密度を有する超電導 複合ケーブルを製造する こ とができ る。
    [0056] 上記超電導複合ワ イ ヤの構造の該略が第 2 〜 4 図に示されて いる。 第 2 〜 5 図において、 1 は A g以外の高温強度を有する 金属部分 （非 A g金属部分） であ り 、 2 は A g部分で、 内層 4 および外層の一部が A g で構成されてい る。 外層の A g部分 2 は内層 4 の A g と一体になつ てお り、 外部に露出 している。 こ のよ う な複合管に超電導セラ ミ ッ ク ス 3 が充填されて超電導複 合ワイヤが構成されている。 上記第 2 〜 5 図に示される よ う に 外層の一部に A g が露出 してい るから、 超電導セ ラ ミ ヅ ク スを 焼結する ための熱処理を施す と、 酸素は外層の A g部分 2 を通 して内部へ拡散供給され、 超電導セ ラ ミ 'ソ ク スの酸素を捕給す る こ とができ る。
    [0057] 外層における A g 部分 2 の形状は、 第 2 図の ごと く 長円であ つ て もよ く 、 第 3 図の ごと く 長方形であ っ て も よ いが、 さ ら に 第 4 図の ごと く 平行帯であ っ て も よ く 、 第 5 図の ごと く 亀裂形 であ って もよい。 しかし、 A g 部分 2 の形状は上記形状に限定 さ れる こ と な く 任意の形状をと る こ とが可能であ る。 ま た、 第 2 〜 5 図の複合ワ イ ヤの断面は円形であるが、 上記円形に限定 さ れる こ と な く 、 断面が正方形、 長方形、 六角形な どの多角形、 長方形その他の任意の形状をと る こ とができ る。
    [0058] 第 6 〜 1 0 図は上記超電導複合ケー ブルの一部分の切断該略 図である。 第 6 〜 1 0 図において、 1 1 は非 A g金属部分、 1 2 は A g部分、 1 3 は超電導セラ ミ ッ ク ス、 1 4 は A g であ り 、 第 1 図には超電導セラ ミ ッ ク ス 1 3 と A g 1 4 とからな る超電 導ワ イ ヤの一部切断該略図を比較のために示した。
    [0059] 上記非 A g金属 1 1 の材料は、 超電導複合ワ イ ヤの場合と同 様に、 S U S 3 0 4等のオーステナイ ト系ステ ン レス鋼、 イ ン コネル、 ハステロ ィ等の N i 合金な どが好ま し い。 上記 A g 部 分 1 2 は複合チ ュ ー ブの内面から外面にわたっ て存在してお り 、 超電導セラ ミ ッ ク ス 1 3 から放出された酸素を拡散放出する こ とができ る と と も に外部から酸素を拡散吸収する こ と もでき る。 し たがって、 上記 A g部分 1 2 が複合チ ュー ブである おかげで、 超電導セラ ミ ッ ク ス 1 3 から放出された酸素によ る複合チ ュー ブの膨らみ発生を防止する こ とができ、 大気中ま たは酸素雰囲 気中での熱処理によ り 、 酸素を外部から拡散浸透せ しめて超電 導セラ ミ ッ ク ス 1 3 へ酸素を捕給する こ とがで き る。
    [0060] 上述のよ う に、 上記複合チューブは、 非 A g金属部分 1 1 と A g 部分 1 2 とから構成されているが、 上記 A g部分 1 2 の形 状は、 第 6 図の ごと く 長円であ って もよ く 、 第 7 図の ごと く 長 方形であ って もよいが、 さ らに第 8 図の ごと く 真円であ って も よいが、 第 9 図および第 1 0 図の ごと く 平行帯ま たは螺旋形で あ っ て もよ く 、 上記形状に限定される ものではない。
    [0061] さ らに、 第 6 〜 1 0 超電導複合ケ ブルの断面は円形である が、 上記円形に限定される こ とな く 、 断面が正方形、 長方形、 六角形などの多角形、 長方形その他の任意の断面形状をと る こ とができ る。
    [0062] 上記金属シース、 すなわち、 この発明の超電導複合ワ イ ヤの 複合管と超電導複合ケー ブルの複合チューブは通常の ク ラ 、:； ド 法ま たはそれに準ずる方法に従って、 窓 （透き穴等） 付きパイ プまたはチューブに A g等のパイ プを揷入し引 き抜き法によ り 一体化させて作製する こ とができ る。 実 施 例
    [0063] 次に、 こ の発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
    [0064] 実施例 1
    [0065] 原料粉末と して、 いずれも平均粒径 ： 6 / mの Y 2 0 3粉末、 B a C 0 3粉末、 および C u O粉末を用意 し、 これら粉末を Y 2 03 ： 1 5 . 1 3 ¾ , B a C 03 : 5 2 . 8 9 % , C u 0 ： 3 1 9 8 % (以上重量％ ) の割合で混合し、 こ の混合粉末を、 大気 中、 温度 ： 9 1 0 °C、 1 0 時間保持の条件で焼成し、 平均粒径 ： 2 . 5 mに粉枠して、 Y B a 2 C u 30 7の組成を有するぺ ロ ブス カ イ ト構造の超電導セ ラ ミ ッ ク ス粉末を作製 し た。
    [0066] 第 2 図に示さ れる よ う な内層 4 が A g か らな り 、 外層は A g 部分 2 と S U S 3 0 4 の オ ー ス テ ナ イ ト ス テ ン レ ス鋼か らなる 非 A g 金属部分 1 か ら構成されてお り 、 上記内層 4 の寸法は肉 厚 ： 0 . 5 m m X 内径 ： 5 . 0 m mであ り 、 上記外層の寸法は 肉厚 0 . 5 m m X外径 ： 7 . 0 m mであ り 、 上記外層の A g 部 分 2 の寸法は直径 ： 1 . 8 m mの円形で構成さ れてい る複合管 を用意する。
    [0067] かかる複合管に上記超電導セ ラ ミ ッ ク ス粉末 3 を充填し、 両 端部を真空密封した後、 ロ ータ リ ー スエー ジ ン グ加工にて直径 ： 3 . 0 mmと し、 引 き続いて溝ロ ール加工によ り 直径 ： 2 . O in m超電導セ ラ ミ ッ ク ス粉末充填ワ イ ヤ （第 3 図） と し た。 上記超電導セ ラ ミ ッ ク ス粉末充填ワ イ ヤ の外層 5 の 部分 2 は長円形にな っていた。
    [0068] 上記第 3 図に示される超電導セ 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 ： 8 0 %の 1 パ ス圧延し、 厚さ ： 0 . 4 m mの断面偏平な帯状超電導セ ラ ミ ヅ ク ス粉末充填ワ イ ャ （第 4 図） を作製し た。
    [0069] 第 5 図 （ a ) および （ b ) には、 上記帯状超電導セ ラ ミ ッ ク ス粉末充填ワ イ ヤの断面を拡大する と、 概略示される通り圧縮 配向曆 5 が形成されている。
    [0070] 上記帯状超電導セラ ミ ッ ク ス粉末充填ワ イ ヤを、 大気中、 ォ ン ド ： 9 2 0 °C、 1 5 時間保持の条件にて熱処理を行い、 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、 J c : l . 6 x l 0 4A / c m 2であ っ た。
    [0071] 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線回折によ り 配向テス トを行っ 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り、 上記 圧縮配向層の層厚は 8 0 /z mであ っ た。 実施例 2
    [0072] 原料粉末と して、 いずれも平均粒径 ： 6 ； 111の' ¥ 203粉末、 B a C 03粉末、 および C u O粉末を用意し、 これら粉末を Y 2 03 ： 1 5 . 1 3 ¾ , B a C 03 : 5 2 . 8 9 % , C u 0 ： 3 1 9 8 % (以上重量％ ) の割合で混合し、 こ の混合粉末を、 大気 中、 温度 ： 9 0 0 T；、 1 0 時間保持の条件で焼成し、 平均粒径 ： 2 . 6 mに粉枠して、 Y B a 2C u 307の組成を有するぺ ロ ブスカ イ ト構造の超電導セラ ミ ッ ク ス粉末を作製した。
    [0073] 上記超電導セラ ミ ッ ク ス粉末を、 内径 ： 5 nim X肉厚 ： l m m X長さ ： 2 0 O mmの寸法の A g製ケースに充填し、 真空封 着した後、 冷間にてロ ータ リ スエー ジ ング加工と溝ロ ール加工 を施し、 最終的に溝ロ ール加工を施して線径 ： 2 . O mm X長 さ ： 1 7 0 0 m mの超電導ワ イ ヤを作製し た。
    [0074] 一方、 A g部分 2 と S U S 3 0 4 オ ース テナイ ト ステ ン レ ス 鐧 1 からな る内径 ： 1 O m m X肉厚 ： 1 . 5 m m X長さ ： 1 0 0 O m mの寸法の複合パイ プを作製し、 上記超電導ワ イ ヤを、 第 7 図に示される よ う に、 上記複合パイ プに充填し、 上記罎電 導ワイ ヤ充填複合パイ プにダイ ス加工を施し、 第 8 図に示さ れ る直径 ： 7 m mの超電導ケーブルを作製し た。 上記超電導ケー ブルを平ロ ールにて圧下率 ： 8 0 %の 1 パス圧延を行い、 複合 パイ プを圧延する と 同時に複合パイ プ内の超電導ワ イ ヤ も圧延 し、 超電導ワ イ ヤ に充填されてい る超電導セ ラ ミ ッ ク スを圧延 する こ と によ り超電導セラ ミ ッ ク スの結晶の C軸方向をワ イ ヤ の長手方向に対して垂直方向と なる よ う に配向せ しめる。 上記 圧下率 ： 8 0 %の 1 パス圧延によ り第 1 0 図ま たは第 6 図に示 される断面偏平形状の帯状複合ケーブルが得られる。 こ の実施 例では、 第 8 図の複合ケーブルか ら直接平ロ ール圧延によ り 第 1 0 図ま たは第 6 図の帯状複合ケ ー ブルを作製し たが、 第 9 図 に示すよ う な軽い平ロ ール圧延を行っ た後、 5 0 %以上の圧下 率の平ロ ール圧延を行って もよ い。
    [0075] 上記帯状複合ケー ブルを酸素雰囲気中、 温度 ： 9 2 0 て、 1 5 時間保持の条件で熱処理し、 高臨界電流密度を有する超電導 複合ケーブルを作製し た。
    [0076] こ の超電導複合ケー ブルの臨界電流密度 J c を測定し たと こ ろ、 J c : 2 . 5 X 1 0 4Aノ c m 2であ っ た。 こ の超電導複合 ケーブルを切断し、 断面に露出 している超電導セラ ミ ッ ク ス層 を X線回折によ り 配向テス トを行っ たと こ ろ、 上記超電導セラ ミ ッ ク ス層全面にわた り 、 超電導セラ ミ ッ ク ス粉末の結晶の C 軸方向がケー ブルの長手方向に対して垂直に配向している こ と が確認された。 実施例 3
    [0077] Y系酸化物の代わ り に B i 系酸化物ま たは T 1 系酸化物を使 用 し た以外は実施例 1 と同様にして超電導ワ イ ヤを製造し、 超 電導セラ ミ ッ ク ス層を X線回折によ り 配向テス ト を行っ たと こ ろ、 実施例 1 と類似の锆果を得た。 産業上の利用可能性
    [0078] こ の発明の超電導複合ワ イヤおよび超電導複合ケー ·ブルを従 来の超電導ワイヤおょぴ超電導ケーブルとそれぞれ比较して も 超電導特性についての差は殆どな く こ の発明の超電導複合ワ イ ャおよび超電導複合ケーブルは、 従来の ものよ り も、 高価な A g の使用量を少な く する こ と ができ、 使用材料が高温強度にす ぐれているために、 最終熟処理工程における断籙等の ト ラ ブル もな く 歩留ま り よ く 製造する こ とができ、 さ らに室温強度もす ぐれている こ とから、 上記超電導複合ワイヤおよび超電導複合 ケーブルの取り扱い も特別な注意をする必要がな く 、 施設後の 保守点検も箇単な もの となる と い う す ぐれた効果を奏する。
    权利要求:
    Claims 請 求 の 範 囲
    1 . ベロ ブスカ イ ト構造を有する酸化物系超電導セ ラ ミ ッ ク ス粉末と こ れを包囲する金属シ ース と を備えた超電導構造体 であ っ て、 該金属シ ースは A g部分と非 A g 金属部分か らな り 、 かつ、 上記 A g 部分は内面か ら外面にわた っ て A g 部分が存在 し、 さ らに上記構造体内部に存在する超電導セラ ミ ッ ク ス粉末 部分と最外層であ る上記金属シ ースの材料と して使用 さ れた非 A g 金属とが A g材料の介在によ り 間接に接触する よ う に配置 さ れてお り 、 該超電導セ ラ ミ ッ ク ス粉末の結晶の C軸方向が該 超電導構造体の長手方向に垂直に配向 してい る圧縮配向層が厚 さ ： 5 /z m以上にわた っ て存在している、 超電導構造体。
    2 . 該超電導構造体が複合管と該複合管内に充填されてい るべロ ブスカ イ ト構造を有する酸化物系超電導セ ラ ミ ヅ ク ス粉 末とか らな る超電導複合ワ イ ヤであ っ て、 該複合管は A g材料 からなる内層と、 A g 部分'および非 A g金属部分からな る外層 とか らな り 、 上記外層の A g部分は上記内層の A g 材料と一体 であ り かつ外面に露出 してお り 、 上記複合管に充填されている 超電導セラ ミ ッ ク ス粉末は結晶の C軸方向が該超電導構造体の 長手方向に垂直に配向してい る圧縮配向層が厚さ ： 5 m以上 にわたつて存在している こ とを特徵とする、 請求の範囲 1 記載 の超電導構造体。
    3 . 該超電導構造体が複合チ ュ ー ブと該複合チ ュ ー ブに よ り被覆された， 超電導セラ ミ ッ ク ス粉末を充填して成る、 複数 本の A g被覆超電導ワイヤ とからなる超電導複合ケー ブルであ つ て、 該複合チ ューブは A g部分と非 A g金属部分からな り 、 上記 A g部分は内面から外面にわた っ て存在しており、 上記超 電導セラ ミ ッ ク ス粉末の結晶の C軸方向が該超電導構造体の長 手方向に垂直に配向 している圧縮配向層が厚さ ： 5 m以上に わたっ て存在している こ とを特徵とする、 請求の範囲 1 記載の 超電導構造体。
    4 . ベロ ブスカ イ ト構造を有する酸化物系超電導セラ ミ ッ ク ス粉末と これを充填した金属シ ース とからなる超電導構造体 の製造方法において、 該金属シース と して A g部分と非 A g金 属部分からな り、 かつ、 上記 A g部分は内面か ら外面にわたつ て A g部分が存在する金属シースを用意し、 該金属シースに超 電導セラ ミ ッ ク ス粉末を充填し、 その際上記構造体内部に存在 する超電導セラ ミ ッ ク ス粉末と最外層である上記金属シ ースの 林科と して使用された非 A g金属とが A g材科の介在によ り 間 接に接触する よ う に配置される よ う に し、 該超電導セラ ミ ッ ク ス粉末充填金属シースを伸線加工し、 ついで、 上記伸線加工に よ り得られた超電導構造体を圧下率 ： 約 3 0 %以上で圧延加工 し、 こ の圧延加工した超電導構造体を該超電導セラ ミ ッ ク ス粉 末の焼結温度で熱処理してなる、 超電導構造体の製造方法。
    5 . 該超電導構造体がベロ ブスカ イ ト構造を有する酸化物 系超電導セ ラ ミ ツ ク ス粉末と こ れを充填し た複合管とか らな る 超電導複合ワ イ ヤである超電導構造体の製造方法において、 該 複合管と して A g 材料か らな る 内層と、 A g 部分および非 A g 金属部分か らなる外層 とか らな り 、 上記外層の A g 部分は上記 内層の A g 材料と一体であ り かつ外面に露出 している複合管を 用意 し、 該超電導セ ラ ミ ッ ク ス粉末充填複合管を伸線加工 し、 つ いで、 上記伸線加工によ り 得られた超電導構造体を圧下率 ： 約 3 0 以上で圧延加工し、 こ の圧延加工し た超電導構造体を該 超電導セラ ミ ッ ク ス粉末の焼結温度で熱処理してな る、 請求の 範囲 4 記載の超電導構造体の製造方法。
    6 . 該超電導構造体がベロ ブス カ イ ト構造を有する酸化物 系超電導セ ラ ミ ッ ク ス粉末と これを充填し た複合チ ュー ブとか らなる超電導複合ケー ブルである超電導構造体の製造方法にお い て、 A g材料製管に酸化物系超電導セ ラ ミ ッ ク ス粉末を充填 してなる超電導ワ イ ヤを複数本用意し、 さ らに該複合チ ュ ー ブ と して A g部分と非 A g金属部分からな り、 かつ、 上記 A g 部 分は内面か ら外面にわたって A g部分が存在する複合チ ュ ー ブ を用意し、 該複合チ ュ ー ブに該複数本の超電導ワ イ ヤを充填し、 超電導セ ラ ミ ッ ク ス粉末充填複合チ ュ ーブを伸線加工し、 つい で、 上記伸線加工によ り得られた超電導複合ケー ブルを圧下率 ： 約 3 0 以上で圧延加工し、 こ の圧延加工した超電導複合ケー ブルを該超電導セ ラ ミ ッ ク ス の焼結温度で熟処理してなる、 請 求の範囲 4 記載の超電導構造体の製造方法。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    US5169831A|1992-12-08|Process for manufacturing a superconducting composite
    US5043320A|1991-08-27|Process for producing a sheathed wire composed of a ceramic high-temperature superconductor
    AU597148B2|1990-05-24|Process for manufacturing a superconducting wire of compound oxide-type ceramics
    JP2610939B2|1997-05-14|超伝導体の製造方法
    US6192573B1|2001-02-27|Method of preparing oxide superconducting wire
    DE3851070T3|2006-12-28|Verfahren zur Herstellung eines Oxid-Verbindungssupraleiterfadens.
    US5104849A|1992-04-14|Oxide superconductor and method of manufacturing the same
    DK170190B1|1995-06-06|Fremgangsmåde til fremstilling af et superledende legeme
    EP0285108A2|1988-10-05|Method of producing superconducting wire
    EP0073128B1|1988-06-01|Superconducting composite wire
    KR970007766B1|1997-05-16|산화물 초전도체 선재와 초전도 코일 및 이러한 소자의 제조방법
    US4885273A|1989-12-05|Method of producing a superconducting wire using alloy preform
    JPH07169343A|1995-07-04|超電導ケーブル導体
    EP0356969B1|1994-12-28|Method of producing oxide superconductor
    EP0283313B1|1994-02-23|Method of producing oxide superconducting wire and oxide superconducting wire produced by this method
    DE10114934A1|2002-09-26|Verfahren zur Herstellung von supraleitenden Drähten und Bändern auf Basis der Verbindung MgB¶2¶
    CA1320629C|1993-07-27|Method of producing a superconducting wire including an oxide superconductor
    US20040014605A1|2004-01-22|Simplified deformation-sintering process for oxide superconducting articles
    US6170147B1|2001-01-09|Superconducting wire and method of manufacturing the same
    EP1667173B1|2013-09-04|Method of suppressing ballooning of an oxide superconducting wire upon temperature increase
    WO2002035614A2|2002-05-02|Filaments for composite oxide superconductors
    US4988669A|1991-01-29|Electrical conductor in wire or cable form composed of a sheathed wire or of a multiple-filament conductor based on a ceramic high-temperature superconductor
    EP0828606A1|1998-03-18|A multifilamentary superconducting composite and method of manufacture
    EP0815599B1|1999-09-22|Elektrischer leiter mit supraleitenden kernen und verfahren zur herstellung eines solchen leiters
    CA2046528C|1997-01-07|Method of preparing tape-type superconduct or wire
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0358779A4|1990-05-14|
    US5068219A|1991-11-26|
    DE68905980D1|1993-05-19|
    DE68905980T2|1993-10-28|
    EP0358779B1|1993-04-14|
    EP0358779A1|1990-03-21|
    KR900701019A|1990-08-17|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1989-09-08| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): KR US |
    1989-09-08| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1989-10-26| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1989902962 Country of ref document: EP |
    1990-03-21| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1989902962 Country of ref document: EP |
    1993-04-14| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1989902962 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP63/43530||1988-02-26||
    JP4353188A|JPH01220308A|1988-02-26|1988-02-26|Superconductive composite cable having high critical current density and high strength, and its manufacture|
    JP63/43531||1988-02-26||
    JP4353088A|JPH01220307A|1988-02-26|1988-02-26|High strength superconductive wire having high critical current density and its manufacture|KR1019890701967A| KR900701019A|1988-02-26|1989-02-27|고전류 밀도를 보유하는 고강도 초전도 와이어 및 케이블과 그 제조방법|
    [返回顶部]