(57)【要約】【課題】  所定の熱処理パターンで精密な熱処理制御を可能にし、長尺の超電導特性の優れた酸化物超電導線材を製造する。【解決手段】  耐熱ステンレス製のドラム１の外周に、Ａｌ２Ｏ３からなるロッド２の複数本をドラムの軸方向に平行に、かつ等間隔に配置して固定し、この上に酸化物超電導体を構成する元素を所定のモル比で含む原料粉末を収容した長尺の線材４をソレノイド状に巻回して、電気炉５中に入れ熱処理を施すことにより、所定の熱処理パターンで精密な熱処理制御を可能にするとともに、線材支持具からの線材支持具を構成する元素の線材への拡散を防止し、さらに、熱処理時に線材に加わる歪による劣化を防止して、超電導特性の優れた長尺の酸化物超電導線材を製造することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺の酸化物超電導体を構成する元素を所定のモル比で含む原料粉末を収容した線材を巻回して線材支持具上に載置した後、熱処理を施して酸化物超電導線材を製造する方法において、前記線材支持具と前記線材との間に熱絶縁層を設けて熱処理を施す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】
線材支持具上に長尺の酸化物超電導体を構成する元素を所定のモル比で含む原料粉末を収容した線材をソレノイド状に巻回した後、熱処理を施して酸化物超電導線材を製造する方法において、前記線材支持具とソレノイド状に巻回した長尺の前記線材との間に熱絶縁層を設けて熱処理を施すことを特徴とする酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項３】
熱絶縁層は、前記線材支持具を構成する元素の前記線材への拡散を防止する機能を有することを特徴とする請求項１又は２記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項４】
熱絶縁層は、空気絶縁層からなることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項５】
熱絶縁層は、前記線材支持具とソレノイド状に巻回した長尺の前記線材との間に間欠的に配置され、前記線材への拡散を防止する物質からなる部材により形成される空気絶縁層からなることを特徴とする請求項２又は３記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項６】
耐熱性材料からなる円筒状の線材支持具表面に、複数のセラミックスからなる棒状部材を前記線材支持具の軸方向に平行に所定の間隔を置いて配置し、前記棒状部材の外側に長尺の酸化物超電導体を構成する元素を所定のモル比で含む原料粉末を収容した線材をソレノイド状に巻回した後、熱処理を施すことを特徴とする酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項７】
線材支持具は耐熱金属材料又はセラミックスからなることを特徴とする請求項６記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項８】
耐熱性金属材料又はセラミックスからなる円筒状の線材支持具の表面に、複数のセラミックスからなる棒状部材を前記線材支持具の軸方向に平行に所定の間隔を置いて配置したことを特徴とする酸化物超電導線材の製造用支持具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は酸化物超電導線材の製造方法及びその製造用支持具の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、酸化物超電導体として、Ｂｉ系（２２１２）酸化物超電導体（Ｂｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝２：２：１：２のモル比）及びＢｉ系（２２２３）酸化物超電導体（Ｂｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝２：２：２：３のモル比）が線材化に成功しており、これらの線材は所謂銀シース法（Ｐｏｗｄｅｒ  ｉｎ  Ｔｕｂｅ  Ｍｅｔｈｏｄ)によって製造されている。この方法は、銀又は銀合金シース内に超電導物質の原料粉末を充填し、これに縮径加工を施すか、あるいは更に圧延加工を施して断面丸形又はテープ状に成形した後、熱処理を施して原料粉末を超電導化するものである（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
上記の銀シース法により酸化物超電導線材を製造する場合、冷間加工後に酸化物超電導体を生成させるための熱処理が必要となる。酸化物超電導体の合成温度は適正温度範囲が狭く、例えば温度範囲を±１〜２℃に制御する必要がある。
【０００４】
【非特許文献１】Ｔ．Ｈａｓｅｇａｗａ  ｅｔ．ａｌ．“ＨＴＳ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ  ｆｏｒ  Ｍａｇｎｅｔｓ”，ＭＴ−１７，Ｓｅｐ．２００１，Ｇｅｎｅｖａ．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上の厳しい温度管理は、線材の長尺化に伴い電気炉が大型化するに従って、その困難さが著しく増大する。これに加えて、長尺の線材の重量を高温中で支えるためには、大型の線材支持具が必要となり、耐熱性の観点からこの線材支持具は耐熱ステンレス鋼、セラミックス成型体等により形成されている。
【０００６】
これらの線材支持具は熱容量が大きいため、例えば、この線材支持具を円筒状に形成し、この外周に長尺の酸化物超電導体を構成する元素を含む線材をソレノイド状に巻回して熱処理を施すと、線材の熱挙動は線材支持具の熱挙動や熱容量に大きく影響され、熱処理すべき線材の温度制御が困難になり所望の熱処理パターンを得ることが困難になるという問題があり、特に、冷却条件を厳密に制御しなければならないＢｉ系（２２１２）酸化物超電導線材の製造においては、特性の優れた超電導線材を得ることは極めて困難となる。
【０００７】
また、線材支持具として耐熱ステンレス鋼を用いた場合には、線材支持具上に巻回した線材との熱膨張率の差により、熱処理時に線材に歪が加わり超電導特性が劣化するという問題がある上、線材支持具を構成する元素の線材への拡散により超電導特性が劣化するという問題がある。
【０００８】
本発明は、以上の問題を解決するためになされたもので、線材支持具と長尺の酸化物超電導体を構成する元素を含む線材との間に熱絶縁層を設けて線材支持具からの熱流入を防止することにより、所定の熱処理パターンで精密な熱処理制御を可能にするとともに、線材支持具からの線材支持具を構成する元素の線材への拡散を防止し、さらに、熱処理時に線材に加わる歪による劣化を防止して、超電導特性の優れた長尺の酸化物超電導線材を製造することができる酸化物超電導線材の製造方法及びその製造用支持具を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の目的を達成するために、本発明による酸化物超電導線材の製造方法は、
長尺の酸化物超電導体を構成する元素を所定のモル比で含む原料粉末を収容した線材を巻回して線材支持具上に載置した後、熱処理を施して酸化物超電導線材を製造する方法において、線材支持具と線材との間に熱絶縁層を設けて熱処理を施すことを特徴としている。
【００１０】
また、本発明による他の酸化物超電導線材の製造方法は、線材支持具上に長尺の酸化物超電導体を構成する元素を所定のモル比で含む原料粉末を収容した線材をソレノイド状に巻回した後、熱処理を施して酸化物超電導線材を製造する方法において、線材支持具とソレノイド状に巻回した長尺の線材との間に熱絶縁層を設けて熱処理を施すことを特徴としている。
【００１１】
さらに、本発明による酸化物超電導線材の製造用支持具は、耐熱性金属材料又はセラミックスからなる円筒状の線材支持具表面に、複数のセラミックスからなる棒状部材を線材支持具の軸方向に平行に所定の間隔を置いて配置したことを特徴としている。
【００１２】
本発明における酸化物超電導体を構成する元素を所定のモル比で含む原料粉末を収容した線材としては、銀シース法により製造した単芯線、多芯線又はこれらの複数本を集合又は撚合せた集合導体を挙げることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上述べたように、本発明による酸化物超電導線材の製造方法によれば、線材支持具と長尺の線材との間に熱絶縁層を設けたことにより、線材支持具からの熱流入を防止して所定の熱処理パターンで精密な熱処理制御を可能にするとともに、線材支持具からの線材支持具を構成する元素の線材への拡散を防止し、さらに、熱処理時に線材に加わる歪による劣化を防止して、超電導特性の優れた長尺の酸化物超電導線材を製造することができる利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の酸化物超電導線材の製造方法の一実施形態においては、図３に示すように、線材支持具１０の上に線材重量に耐える複数本の支柱１１を立て、この上に網状の支持板１２を置いて、この上にパンケーキ状に巻回した長尺の酸化物超電導体を構成する元素を含む線材１３を載置した後、電気炉１４内に配置して熱処理を施し酸化物超電導線材を製造する。この場合、上記の網状の支持板１２により線材支持具１０と線材１３との間に形成される空気層によって熱絶縁層が形成される。
【００１５】
また、本発明の他の酸化物超電導線材の製造方法においては、図１に示すように、線材支持具１とソレノイド状に巻回した長尺の線材４との間に熱絶縁層が設けられるが、この熱絶縁層は、線材支持具を構成する元素の前記線材への拡散を防止する機能も有し、熱絶縁と拡散防止機能を有する材料を線材支持具上に配設することもできるが、この熱絶縁層を空気絶縁層により形成することが好ましい。
【００１６】
上記の空気絶縁層は、線材への拡散を防止する物質からなる部材２を線材支持具１とソレノイド状に巻回した長尺の線材４との間に間欠的に配置することにより形成することができる。この場合、耐熱性材料からなる円筒状の線材支持具１表面に、複数のセラミックスからなる棒状部材２を線材支持具の軸方向に平行に所定の間隔を置いて配置して、この棒状部材の外側に長尺の酸化物超電導体を構成する元素を含む線材をソレノイド状に巻回することが好ましい。
【００１７】
線材支持具上に空気絶縁層を介してソレノイド状に巻回された冷間加工後の長尺の線材に、酸化物超電導体を生成させるための熱処理が施されるが、この熱処理は酸化物超電導体の合成温度で施され、Ｂｉ系（２２１２）酸化物超電導体の場合、酸素濃度５０％以上の雰囲気中での加熱とそれに続く徐冷工程により施される。この加熱工程は、Ｂｉ系（２２１２）酸化物超電導体の融点以上で融点以上２０℃未満の温度で施され、一方、徐冷工程は、０．１〜１０℃／ｈの冷却速度の範囲で、少なくともＢｉ系（２２１２）酸化物超電導体の凝固温度以下１０℃まで施される。
【００１８】
上記の線材支持具は、熱処理中の酸化性雰囲気及び温度でその形状及び機械的強度を保持することができるものであればよく、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ系等のセラミックス材料あるいはステンレス鋼、ハステロイ、インコネル等の耐熱金属材料を用いることができ、一方、空気絶縁層を形成するための棒状部材はセラミックスにより形成することが好ましい。
【実施例】
【００１９】
以下本発明の一実施例について図面を用いて説明する。
【００２０】
実施例
外径φ１８ｍｍ、内径φ１５ｍｍの純銀パイプ中に、Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８の酸化物超電導体を構成する元素を所定のモル比で含む原料粉末を充填し、これに伸線加工を施して外径φ２ｍｍまで成形した。この６１本を束ねて同一サイズの純銀パイプ中に収容し、更に外径φ４．５ｍｍまで伸線加工を施した。
【００２１】
次いで、この６本を束ねてＡｇ−Ｍｇ−Ｓｂ三元合金を用いて作製したパイプ中に収容し、これに伸線加工を施して成形し、φ１ｍｍの線材を製造した。
【００２２】
一方、図２に示すように、外径φ１ｍ、長さ０．５ｍ、厚さ５ｍｍの耐熱ステンレス製のドラム１の外周に、Ａｌ２Ｏ３からなる外径φ８ｍｍのロッド２の１０本を、ドラムの軸方向に平行に、かつ等間隔に配置して固定し、酸化物超電導線材の製造用支持具３を形成した。
【００２３】
次いで、図１に示すように、この製造用支持具３上に上記の線材４の３００ｍをソレノイド状に巻回して、電気炉５中に入れ熱処理を施した。熱処理条件は、酸素雰囲気中で９００℃、冷却速度１０℃／ｈとした。
【００２４】
このようにして製造した酸化物超電導線材の臨界電流値（Ｉｃ）を４．２Ｋ、０Ｔで測定した結果、１０５０Ａの値を示した。
【００２５】
比較例
ドラムを、外径φ１ｍ、長さ０．５ｍ、厚さ５ｍｍの耐熱ステンレス製あるいはＡｌ２Ｏ３で作製し、実施例と同様にしてこのドラム上に上記の線材の３００ｍをソレノイド状に巻回して、電気炉中に入れ熱処理を施した。熱処理条件は、酸素雰囲気中で９００℃、冷却速度１０℃／ｈを目標とした。
【００２６】
このようにして製造した酸化物超電導線材の臨界電流値（Ｉｃ）を４．２Ｋ、０Ｔで測定した結果、耐熱ステンレス製のドラムの場合には３５０Ａ、Ａｌ２Ｏ３製のドラムの場合には６００Ａの値を示した。
【００２７】
以上の実施例及び比較例の結果から明らかなように、耐熱ステンレス製のドラムの外周にＡｌ２Ｏ３からなる複数本のロッドを、ドラムの軸方向に平行に、かつ等間隔に配置して固定し、この上に線材をソレノイド状に巻回して線材とドラムとの間に空気絶縁層を設けて熱処理を施すことにより、高い臨界電流値を有する酸化物超電導線材を製造することができる。
【００２８】
これに対して、耐熱ステンレス製からなるドラム上に直接線材をソレノイド状に巻回して熱処理を施した場合には、ドラムの構成元素が拡散して超電導特性が低下し、一方、Ａｌ２Ｏ３で作製したドラム上に直接線材をソレノイド状に巻回して熱処理を施した場合には、ドラムの構成元素の拡散は防止し得るものの、ドラムの熱容量が大きいために温度上昇が遅く、ドラムからの熱流入が冷却開始後も続き冷却速度を所定の範囲内に制御できず、高い臨界電流値を有する酸化物超電導線材を製造することができない。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、所定の熱処理パターンで正確な熱処理制御を可能とし、特性の優れた酸化物超電導線材の製造に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による酸化物超電導線材の製造方法の一実施例を示す概略図である。
【図２】本発明による酸化物超電導線材の製造用支持具の一実施例を示す概略図である。
【図３】本発明による他の酸化物超電導線材の製造方法の一実施例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  線材支持具（耐熱ステンレス製のドラム）
２  棒状部材（Ａｌ２Ｏ３ロッド）
３  酸化物超電導線材の製造用支持具
４、１３  線材
５、１４  電気炉
１０  線材支持具
１１  支柱
１２  網状の支持板
【図１】
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【図２】
2006073236.tif 000004
【図３】
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