(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の酸化物超電導層の間に基板を配置した積層体の外周を金属板で包囲した酸化物超電導線材において、前記積層体の一側の面に、ＡｇにＭｇ、Ｓｂ、Ｍｎ、Ａｌから選択されたいずれか１種以上の元素を添加した銀合金からなるバリア材を配置して、その外周を金属板で包囲するとともに、前記金属板の突合わせ部分が前記バリア材側に位置するように構成したことを特徴とする酸化物超電導線材。
【請求項２】
金属板は、ＡｇにＭｇ、Ｓｂ、Ｍｎ、Ａｌから選択されたいずれか１種以上の元素を添加した銀合金よりなる請求項１記載の酸化物超電導線材。
【請求項３】
基板は、銀からなる請求項１または２記載の酸化物超電導線材。
【請求項４】
酸化物超電導層は、Ｂｉ系（２２１２）相からなる請求項１乃至３いずれか１項記載の酸化物超電導線材。
【請求項５】
ＡｇにＭｇ、Ｓｂ、Ｍｎ、Ａｌから選択されたいずれか１種以上の元素を添加した銀合金からなるバリア材上にビスマス系酸化物超電導体を構成する元素を所定の比率で含むペーストを塗布した積層板（Ａ）と、銀または銀合金からなる基板上に酸化物超電導体を構成する元素を所定の比率で含むペーストを塗布した積層板（Ｂ）とを、前記積層板（Ａ）のペースト層の上側に前記積層板（Ｂ）の複数本を基板とペースト層とが交互に位置するように配置した後、この外側を、その突合わせ部分が前記バリア材側に位置するように金属板で包囲し、次いで前記ビスマス系酸化物超電導体の部分溶融温度域に加熱した後、徐冷す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６】
金属板は、ＡｇにＭｇ、Ｓｂ、Ｍｎ、Ａｌから選択されたいずれか１種以上の元素を添加した銀合金よりなる請求項５記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項７】
ビスマス系酸化物超電導体は、Ｂｉ系（２２１２）相からなる請求項５または６いずれか１項記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【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およびその製造方法に係り、さらに詳しくは、主として、電力貯蔵、発電機、モーター、限流器。変圧器、超電導ケーブル等の酸化物超電導線材を用いた応用機器に使用される酸化物超電導線材とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、大容量用の酸化物超電導線材として各種の線材が開発されている。このような大容量線材のなかでも、複数の酸化物超電導層の間に基板を配置した積層体の外周を金属板で包囲した酸化物超電導線材がその臨界電流密度（Ｊｃ）の高いことで実用線材として注目されている。
【０００３】
この線材１は、図２に示すように、複数のＢｉ系（２２１２）相（Ｂｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝２：２：１：２の元素数比を有するＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物超電導体）からなる超電導層２の間に銀または銀合金からなる基板３を配置した積層体４の外周を金属板（金属フォイル）５で包囲したものである。
【０００４】
このような線材１は、基板３の両面にＢｉ系（２２１２）相を構成する元素を所定の比率で含むペーストを塗布したものの上に、基板３の片面に同様のペーストを塗布したものの複数本を積層して、複数のペースト層の間に基板３が配置されるようにした後、この外周を銀または銀合金からなる金属フォイル５で包囲し、次いで超電導体生成の熱処理を施すものである。この熱処理により、金属フォイル５と超電導層２および基板３は一体化する。
【０００５】
この場合、金属フォイル５の突合わせ部５ａが開放されているため、熱処理工程で発生するＣＯ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2等のガスが容易に外部に放出され、ガスの発生による線材の膨れを防止することができる。
【０００６】
しかしながら、以上の酸化物超電導線材においては、上述のように、金属フォイル５の突合わせ部５ａが開放されており、また熱処理工程に、部分溶融−徐冷過程（部分溶融温度域に加熱した後、徐冷する過程）を含むため、パンケーキ状に巻回してバッチ式の熱処理炉で熱処理を施す場合、金属フォイル５の突合わせ部５ａから溶融酸化物が溶出してしまい、組成が変動する結果、所定の均一な特性を有する長尺の線材を得ることが困難であった。
【０００７】
さらに、金属フォイル５外に溶出した凝固酸化物の生成や熱処理時に隣接する線材同志の融着により、線材としての使用が不可能となるという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の問題を解決するためになされたもので、複数の酸化物超電導層の間に基板を配置した積層体の外周を金属板で包囲した酸化物超電導線材およびその製造方法において、その熱処理時に金属フォイル５の突合わせ部５ａからの溶融酸化物の溶出を防止し、組成変動がなく、かつ所定の均一な特性を有する長尺の線材を得ることをその目的とする。
【０００９】
さらに本発明の他の目的は、機械的強度をより向上させた酸化物超電導線材およびその製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る酸化物超電導線材は、複数の酸化物超電導層の間に基板を配置した積層体の外周を金属板で包囲した酸化物超電導線材において、この積層体の一側の面に、ＡｇにＭｇ、Ｓｂ、Ｍｎ、Ａｌから選択されたいずれか１種以上の元素を添加した銀合金からなるバリア材を配置して、その外周を金属板で包囲するとともに、金属板の突合わせ部分がバリア材側に位置するように構成したものである。
【００１１】
また、本発明の請求項５に係る酸化物超電導線材の製造方法は、ＡｇにＭｇ、Ｓｂ、Ｍｎ、Ａｌから選択されたいずれか１種以上の元素を添加した銀合金からなるバリア材上にビスマス系酸化物超電導体を構成する元素を所定の比率で含むペーストを塗布した積層板（Ａ）と、銀または銀合金からなる基板上に酸化物超電導体を構成する元素を所定の比率で含むペーストを塗布した積層板（Ｂ）とを準備し、積層板（Ａ）のペースト層の上側に積層板（Ｂ）の複数本を基板とペースト層とが交互に位置するように配置した後、この外側を、その突合わせ部分がバリア材側に位置するように金属板で包囲し、次いでビスマス系酸化物超電導体の部分溶融温度域に加熱した後、徐冷するようにしたものである。
【００１２】
以上の発明において、金属板として、ＡｇにＭｇ、Ｓｂ、Ｍｎ、Ａｌから選択されたいずれか１種以上の元素を添加した銀合金を用いることが好ましい。
【００１３】
以上の発明におけるバリア材および金属板として用いられる銀合金は、その添加元素量が、０．１〜１．０ａｔ％の範囲内のものを使用することが好ましい。その理由は、添加元素量が０．１ａｔ％未満であるとバリア材としては機能するが、同時に強度を向上させることはできず、また、添加元素量が１．０ａｔ％を越えると添加元素の拡散により酸化物超電導体が汚染され、その結果、超電導特性が低下するためである。
【００１４】
上記の基板としては、銀または銀合金を用いることができ、また、酸化物超電導層または酸化物超電導体としては、Ｂｉ系（２２１２）相を選択することが好ましい。このＢｉ系（２２１２）相は、部分溶融−徐冷過程で容易に結晶が配向して超電導特性を向上させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
図１は本発明の酸化物超電導線材１０を示したもので、酸化物超電導線材１０は、複数のＢｉ系（２２１２）相からなる酸化物超電導層１１の間にＡｇ基板１２を配置した積層体１３の一側の面にＡｇ−Ｍｇ合金板からなるバリア材１５を配置して、その外周をフォイル１４で包囲するとともに、フォイル１４の突合わせ部分１４ａがバリア材１５側に位置するように構成したものである。
【００１７】
このような、酸化物超電導線材１０は以下の方法により製造される。
【００１８】
即ち、Ａｇ−Ｍｇ合金板からなるバリア材１５の片面にＢｉ系（２２１２）相を構成する元素を所定の比率で含むペーストを塗布した積層板（Ａ）と、Ａｇ基板上にＢｉ系（２２１２）相を構成する元素を所定の比率で含むペーストを塗布した積層板（Ｂ）とを準備し、積層板（Ａ）のペースト層の上側に積層板（Ｂ）の複数本を基板とペースト層とが交互に位置するように配置した後、この外側を、その突合わせ部分１４ａがバリア材１５側に位置するようにＡｇ−Ｍｇ合金フォイル１４で包囲し、次いでビスマス系酸化物超電導体の部分溶融温度域に加熱した後、徐冷して酸化物超電導線材１０を製造する。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の一実施例および比較例について説明する。
【００２０】
実施例
幅４ｍｍ、厚さ１５μｍのＡｇ−０．２２ａｔ％Ｍｇ合金からなるバリア材の片面にＢｉ系（２２１２）相を構成する元素を所定の比率で含むペーストを５０μｍの厚さに塗布して積層板（Ａ）を形成し、一方、幅４ｍｍ、厚さ２０μｍのＡｇ基板上にＢｉ系（２２１２）相を構成する元素を所定の比率で含むペーストを５０μｍの厚さに塗布して積層板（Ｂ）を形成した。
【００２１】
この超電導ペーストは、Ｂｉ2Ｏ3、ＳｒＣＯ3、ＣａＣＯ3およびＣｕＯの各粉末を、Ｂｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝２：２：１：２の元素数比で配合し有機バインダーで混合したものである。
【００２２】
次に、積層板（Ａ）のペースト層の上側に積層板（Ｂ）の３本をバリア材およびＡｇ基板とペースト層とが交互に位置するように配置した後、この外側を幅１０ｍｍ、厚さ２０μｍのＡｇ−０．２２ａｔ％Ｍｇ合金からなるフォイルで包囲した。このとき、フォイルの突合わせ部分がバリア材側に位置するようにフォイルで包囲した。
【００２３】
次いで、８６０℃で３０時間の予備焼成した後、冷間圧延加工を施した。
【００２４】
その後、８９０℃の部分溶融温度域に加熱した後、冷却速度１℃／ｈｒで徐冷して長さ２００ｍの酸化物超電導線材を製造した。
【００２５】
このようにして製造した図１に示す構造の酸化物超電導線材の有効条長（線材として使用可能長さ）、臨界電流密度（Ｊｃ：４．２Ｋ、０Ｔ）および引張り強度を表１に示す。
【００２６】
【表１】
0003621294.tif 000002
【００２７】
比較例
実施例の積層板（Ａ）の代わりに、幅４ｍｍ、厚さ２０μｍのＡｇ基板の両面にＢｉ系（２２１２）相を構成する元素を所定の比率で含むペーストを５０μｍの厚さに塗布して積層板（Ｃ）を形成し、一方、実施例と同様の方法により積層板（Ｂ）を形成した。
【００２８】
次いで、積層板（Ｃ）と積層板（Ｂ）の２本をＡｇ基板とペースト層とが交互に位置するように配置した他は、実施例と同様の方法により酸化物超電導線材を製造した。
【００２９】
このようにして製造した図２に示す構造の酸化物超電導線材の有効条長、臨界電流密度（Ｊｃ：４．２Ｋ、０Ｔ）および引張り強度を表１に示した。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の酸化物超電導線材およびその製造方法によれば、熱処理時に金属フォイルの突合わせ部側にバリア材を配置したことにより、部分溶融温度域の加熱時に突合わせ部からの溶融酸化物の溶出を防止することができるため、酸化物超電導体の組成変動を防止することができ、これにより所定の均一な特性を有する長尺の線材を得ることができる。さらに、バリア材として銀合金を用いることにより、線材の機械的強度をより向上させることができ、熱処理後のハンドリングも容易になるため、超電導特性を劣化させることなく長尺の線材を取扱いが可能となる。
【００３１】
以上により、本発明の酸化物超電導線材およびその製造方法によれば、その臨界電流密度が極めて高い長尺線材が得られ、その工業的価値は非常に高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の酸化物超電導線材の一実施例を示す横断面図である。
【図２】従来の酸化物超電導線材の一比較例を示す横断面図である。
【符号の説明】
１、１０………酸化物超電導線材
２………超電導層
３………基板
４、１３………積層体
５………金属フォイル
５ａ、１４ａ……突合せ部
１１……Ｂｉ系（２２１２）相
１２……Ａｇ基板
１４……Ａｇ−Ｍｇ合金フォイル
１５……バリア材
【図１】
0003621294.tif 000003
【図２】
0003621294.tif 000004