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JPH06251929A - 酸化物超電導コイルの製造方法 - Google Patents

酸化物超電導コイルの製造方法

Info

Publication number
JPH06251929A
JPH06251929A JP3505393A JP3505393A JPH06251929A JP H06251929 A JPH06251929 A JP H06251929A JP 3505393 A JP3505393 A JP 3505393A JP 3505393 A JP3505393 A JP 3505393A JP H06251929 A JPH06251929 A JP H06251929A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coil
oxide
heat treatment
oxidation
oxide superconducting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3505393A
Other languages
English (en)
Inventor
Shoji Miyashita
章志 宮下
Akira Usami
亮 宇佐美
Hidefusa Uchikawa
英興 内川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP3505393A priority Critical patent/JPH06251929A/ja
Publication of JPH06251929A publication Critical patent/JPH06251929A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い発生磁界を持つ酸化物超電導コイルの製
造方法を得ることができる。 【構成】 熱処理して酸化物としたときに、Bi2Sr2
Ca1Cu28の組成比になるように配合した原料粉末
を仮焼して得た酸化物粉末でペレットを作製した。ペレ
ットをAg2パイプに挿入し、さらにNb3パイプに挿
入し、酸化物1―Ag2―Nb3複合体を加工して線材
を得た。線材をソレノイド状に巻いて、コイルを作製
し、コイルを、空気中、800〜900℃で10〜12
0時間、熱処理した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高磁界を発生する酸化
物超電導コイルの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近高エネルギ−物理、磁気浮上列車、
核磁気共鳴装置、基礎物性研究などの分野において、運
転コストの低い超電導コイル、磁気シ−ルド材の必要性
が高まっている。従来の超電導コイルは臨界温度の低い
合金、あるいは金属間化合物超電導体からなる超電導線
によって製作されている。1987年になって、非常に
高い臨界温度を持った酸化物超電導体が発見され、それ
は液体窒素温度(77K)でも超電導性を示した。この
酸化物超電導体は、例えば(Bi1-XPbX)SrYCaZ
CuWPの組成で代表される酸化物である。ここでXは
0から0.4、Y、Z、Wは0.5から2である。これ
は通常Bi23、PbO、CuO、SrCO3、CaC
3の各粉末を混合、成形後熱処理して作製される。な
お、この分野の製造技術については、例えば刊行物
{J.J.A.P.,27(1988)L1041}に
記載されている。すなわち、従来から高い臨界温度を持
つ酸化物超電導線材は、Bi―Pb―Sr―Ca―Cu
―O系酸化物を例にとれば、Bi23、PbO、SrC
3、CaCO3、CuOの各粉末を混合し、仮焼、成形
した後、金属パイプに挿入し、線材に加工した後、熱処
理して作製される。さらに、コイルは、アルミナ等の絶
縁テープ、シートを挟み込みながら、パンケーキ状に巻
いて作製され、その絶縁テープ、シートは、コイル巻の
際の曲げ応力に耐えるようにアルミナファイバ等で編組
されたフレキシブルなものを用いるのが一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法で作製
された酸化物超電導線材において、コイルの発生磁界を
向上させるためには絶縁テープの厚みを薄くして、コイ
ルの断面あたりの超電導体の占積率を高くすることが必
要だが、アルミナファイバ等の硬さが原因となり、テー
プあるいはシート形状で薄い絶縁層をアルミナファイバ
で編組することが困難で、そのためにコイルの発生磁界
も低かった。
【0004】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたもので、高い発生磁界を持つ酸化物超電導コイル
の製造方法を得ることを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の酸化物超電導コ
イルの製造方法は、熱処理により超電導体になる酸化物
線材に、酸化により絶縁性となる常電導金属層を形成す
る工程、コイル状に成形する工程、熱処理して超電導体
を得る工程、および酸化処理する工程を施す方法であ
る。
【0006】また、酸化により絶縁性となる常電導金属
層を、酸化により絶縁性となる常電導金属粉を含有する
層を形成することにより設ける。
【0007】さらに、酸化により絶縁性となる常電導金
属層を、酸化により絶縁性となる常電導金属を蒸着する
ことにより設ける。
【0008】
【作用】本発明の方法を用いるので、常電導金属層の厚
みは0.1mm未満とすることが可能となり、コイル断
面に占める絶縁層が50%以下と従来と比べ非常に少な
いので、高い発生磁界を持つ酸化物超電導コイルが得ら
れる。
【0009】
【実施例】
実施例1.熱処理して酸化物としたときに、Bi2Sr2
Ca1Cu28の組成比になるように配合したBi
23、CuOの酸化物、SrCO3、CaCO3の炭酸塩
の原料粉末(純度99.99%、平均粒径〜5μm)を
よく混合した後、700〜850℃で10〜60時間空
気中で仮焼した。この酸化物粉末を、油圧プレスにより
約1000Kg/cm2の荷重を加えて、長さ50m
m、直径5.8mmの円柱状ペレットを作製した。こう
して得られたペレットをAgパイプ(φ9mm×φ6m
m)に挿入し、さらにNbパイプ(φ11.5mm×φ
9.5mm)に挿入し、酸化物―Ag―Nb複合体を得
た。その複合体をスウェージング、線引きにより直径1
mmの線材(Nbを含まない直径0.8mm)を得た。
さらに得られた線材をソレノイド状に巻いて、図1に示
すような直径80mmのコイルを作製した。なお、図1
は、本発明の一実施例に係わる酸化熱処理前のコイルの
構成図であり、図中、1は酸化物、2はAg、3は常電
導金属層のNbである。次に上記コイルを、空気中、8
00〜900℃で10〜120時間、熱処理して本発明
の一実施例による酸化物超電導コイルを得た。このコイ
ルの線材間の絶縁抵抗は充分高かった。また、このコイ
ルの4.2K、磁場中における発生磁界を表1に、線材
のターン数および酸化物超電導体のコイル断面積に占め
る面積率を表2に示す。
【0010】
【表1】
【0011】
【表2】
【0012】比較例1.実施例1における酸化物とAg
パイプの複合体をスウェージング、線引きと圧延により
直径0.8mmの線材を作製し、従来から用いているア
ルミナファイバ(80%Al23―20%SiO2)を
線材に編組(袋編み)し、ソレノイド状に巻いて、実施
例1と同様にしてコイルを作製した。このコイルの線材
間の絶縁抵抗は充分高かった。なお、実施例1と同様の
測定結果を表1および2に示す。
【0013】なお、実施例1により得たコイルは、比較
例1の絶縁材として従来から使用しているアルミナファ
イバを用いたコイルに比べて、コイル断面積に占める絶
縁材の面積を少なくできたため、高い発生磁界を得るこ
とができた。
【0014】実施例2.熱処理して酸化物としたとき
に、Bi1.6Pb0.4Sr2Ca2Cu28の組成比に
なるように配合したBi23、PbO、CuOの酸化
物、SrCO3、CaCO3の炭酸塩の原料粉末(純度9
9.99%、平均粒径〜5μm)をよく混合した後、7
00〜850℃で10〜60時間空気中で仮焼した。こ
の酸化物粉末を、油圧プレスにより約1000Kg/c
2の荷重を加えて、長さ50mm、直径5.8mmの
円柱状ペレットを作成した。こうして得られたペレット
をAgパイプ(φ9mm×φ6mm)に挿入し、線引き
と圧延により幅4.5mm、厚さ0.18mmのテープ
を得た。さらに、厚さ0.05mmの金属Nbテープを
挟み込みながらパンケーキ状に巻いて、図2に示すよう
な直径100mmのコイルを作製した。なお、図2は、
本発明の他の実施例に係わる酸化熱処理前のコイルの構
成図である。次に上記コイルを、空気中、800〜90
0℃で10〜120時間、熱処理して本発明の他の実施
例による酸化物超電導コイルを得た。また、このコイル
の77K、磁場中における発生磁界を表1に、テープの
ターン数および酸化物超電導体のコイル断面積に占める
面積率を表2に示す。
【0015】比較例2.実施例2において、Nbテープ
の代わりに従来から用いているアルミナファイバ(80
%Al23―20%SiO2)を編組したテープを挟み
込みながらパンケーキ状に巻いく他は実施例2と同様に
して実施例2と同様なコイルを作製した。なお、実施例
2と同様の測定結果を表1および2に示す。
【0016】なお、実施例2により得たコイルは、比較
例2の絶縁材として従来から使用しているアルミナファ
イバを用いたコイルに比べて、コイル断面積に占める絶
縁材の面積を少なくできたため、高い発生磁界を得るこ
とができた。
【0017】実施例3.熱処理して酸化物としたとき
に、Bi1.6Pb0.4Sr2Ca2Cu28の組成比になる
ように配合したBi23、PbO、CuOの酸化物、S
rCO3、CaCO3の炭酸塩の原料粉末(純度99.9
9%、平均粒径〜5μm)をよく混合した後、700〜
850℃で10〜60時間空気中で仮焼した。この酸化
物粉末を、油圧プレスにより約1000Kg/cm2
荷重を加えて、長さ50mm、直径5.8mmの円柱状
ペレットを作成した。こうして得られたペレットをAg
パイプ(φ9mm×φ6mm)に挿入し、線引きと圧延
により幅4.5mm、厚さ0.18mmのテープを得
た。次に粒径3μmの金属タンタル粉をアルコールに溶
いて上記Agテープ表面に塗り付け、パンケーキ状に巻
いて、図3に示すような直径100mmのコイルを作製
した。なお、図3は、本発明の別の発明の一実施例に係
わる酸化熱処理前のコイルの構成図であり、図中、3は
常電導金属層のTa粉コート面である。次に上記コイル
を、空気中、800〜900℃で10〜120時間、熱
処理して本発明の別の発明の一実施例による酸化物超電
導コイルを得た。また、このコイルの77K、磁場中に
おける発生磁界を表1に、テープのターン数および酸化
物超電導体のコイル断面積に占める面積率を表2に示
す。
【0018】実施例3によるコイルは、絶縁材として従
来のアルミナファイバテープを用いた比較例2に比べ
て、コイル断面積に占める絶縁材の面積を少なくできた
結果高い発生磁界を得ることができた。
【0019】実施例4.熱処理して酸化物としたとき
に、YBa2Cu36.5の組成比になるように配合した
3、CuOの酸化物、BaCO3炭酸塩の原料粉末
(純度99.99%、平均粒径〜5μm)をよく混合し
た後、700〜950℃で10〜60時間空気中で焼成
した。この酸化物粉末にエタノールを加え、ペースト状
にしたものをAgテープに塗り付け、空気中、800〜
1000℃で10〜120時間熱処理した後、CVD法
により塗り付けたペーストの上にAgを約10μm蒸着
し、さらにその上にNbを約50μm蒸着した。得られ
たテープをパンケーキ状に巻いて、図4に示すような直
径100mmのコイルを作製した。なお、図4は、本発
明のさらに別の発明の一実施例に係わる酸化熱処理前の
コイルの構成図であり、図中、3は常電導金属層のNb
粉コート面である。次に上記コイルを、空気中、800
〜1000℃で10〜120時間、熱処理して本発明の
さらに別の発明の一実施例による酸化物超電導コイルを
得た。また、このコイルの77K磁場中における発生磁
界を表1に、テープのターン数および酸化物超電導体の
コイル断面積に占める面積率を表2に示す。
【0020】実施例4によるコイルは、絶縁材として従
来のアルミナファイバテープを用いたコイルDに比べ
て、コイル断面積に占める絶縁材の面積を少なくできた
結果高い発生磁界を得ることができた。
【0021】なお上記実施例では、Bi―Sr―Ca―
Cu―O、Bi―Pb―Sr―Ca―Cu―O、Y―B
a―Cu―O系酸化物について述べたが、それ以外の臨
界温度の高い超電導性を有する酸化物、例えばTl―B
a―Ca―Cu―O酸化物に適用してもよく、また、常
電導金属として、NbおよびTaについて述べたが、線
材に形成可能でかつ酸化により絶縁性を呈するものであ
れば他のものでも使用可能である。さらに上記実施例で
は、熱処理は空気中、800〜1000℃で10〜12
0時間行ったが、熱処理雰囲気の酸素を1%から100
%まで変化させることで、熱処理温度範囲は必ずしもこ
の温度範囲に限定されず、700〜1000℃におい
て、高い発生磁界を得ることができる。なお、上記実施
例では熱処理により超電導体になる酸化物線材を用い、
常電導金属層の酸化と酸化物線材の熱処理を同時に施
し、超電導体と常電導金属の酸化による絶縁層の生成を
同時に行った場合を示したが、超電導体と絶縁層の生成
を別々に行っても良く、また既に酸化物超電導線材の場
合は、熱処理することなく、酸化による絶縁層の形成だ
けで良いことは明かである。
【0022】
【発明の効果】本発明は、以上説明した通り、熱処理に
より超電導体になる酸化物線材に、酸化により絶縁性と
なる常電導金属層を形成する工程、コイル状に成形する
工程、熱処理して超電導体を得る工程、および酸化処理
する工程を施すことにより、高い発生磁界を持つ酸化物
超電導コイルの製造方法を得ることができる。また、酸
化により絶縁性となる常電導金属層を、酸化により絶縁
性となる常電導金属粉を含有する層を形成することによ
り設けたり、酸化により絶縁性となる常電導金属を蒸着
することにより設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係わる酸化熱処理前のコイ
ルの構成図である。
【図2】本発明の他の実施例に係わる酸化熱処理前のコ
イルの構成図である。
【図3】本発明の他の実施例に係わる酸化熱処理前のコ
イルの構成図である。
【図4】本発明のさらに他の実施例に係わる酸化熱処理
前のコイルの構成図である。
【符号の説明】
1 酸化物 3 常電導金属層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱処理により超電導体になる酸化物線材
    に、酸化により絶縁性となる常電導金属層を形成する工
    程、コイル状に成形する工程、熱処理して超電導体を得
    る工程、および酸化処理する工程を施す酸化物超電導コ
    イルの製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項第1項記載のものにおいて、酸化
    により絶縁性となる常電導金属層を、酸化により絶縁性
    となる常電導金属粉を含有する層を形成することにより
    設けることを特徴とする酸化物超電導コイルの製造方
    法。
  3. 【請求項3】 請求項第1項記載のものにおいて、酸化
    により絶縁性となる常電導金属層を、酸化により絶縁性
    となる常電導金属を蒸着することにより設けることを特
    徴とする酸化物超電導コイルの製造方法。
JP3505393A 1993-02-24 1993-02-24 酸化物超電導コイルの製造方法 Pending JPH06251929A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011526072A (ja) * 2008-06-26 2011-09-29 オックスフォード スーパーコンダクティング テクノロジー、インコーポレイテッド 高温超伝導コイルの製造
JP2013258390A (ja) * 2012-05-14 2013-12-26 Sumitomo Electric Ind Ltd 超電導マグネット
JP2017085143A (ja) * 2012-05-14 2017-05-18 住友電気工業株式会社 超電導マグネット

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JP2011526072A (ja) * 2008-06-26 2011-09-29 オックスフォード スーパーコンダクティング テクノロジー、インコーポレイテッド 高温超伝導コイルの製造
JP2013258390A (ja) * 2012-05-14 2013-12-26 Sumitomo Electric Ind Ltd 超電導マグネット
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