(57)【要約】      （修正有）【課題】Ｂｉ系超伝導線材のｎ値の向上方法を提供する。【解決手段】磁場中でＢｉ系超伝導線材を部分溶融処理するＢｉ系超伝導線材のｎ値の向上方法であり、磁場中で銀シースＢｉ２２１２超伝導線材を部分溶融処理するＢｉ系超伝導線材のｎ値の向上方法とすることができる。磁場中で銀シースＢｉ２２１２超伝導線材を部分溶融処理し、平板結晶粒のアスペクト比を小さくし、部分溶融処理は、９００℃〜９５０℃の範囲でなされる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場中でＢｉ系超伝導線材を部分溶融処理することを特徴とするＢｉ系超伝導線材のｎ値の向上方法。
【請求項２】
磁場中で銀シースＢｉ２２１２超伝導線材を部分溶融処理することを特徴とするＢｉ系超伝導線材のｎ値の向上方法。
【請求項３】
磁場中で銀シースＢｉ２２１２超伝導線材を部分溶融処理し、平板結晶粒のアスペクト比を小さくすることを特徴とするＢｉ系超伝導線材のｎ値の向上方法。
【請求項４】
上記部分溶融処理は、９００℃〜９５０℃の範囲でなされることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＢｉ系超伝導線材のｎ値の向上方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｂｉ系超伝導線材のｎ値の向上方法、特に銀シースＢｉ２２１２超伝導線材のｎ値向上方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高温超伝導線材は、従来の超伝導線材では適用不可能な２０Ｋ以上の高温、あるいは２０Ｋ以下の低温かつ２０Ｔ以上の強磁場で用いることのできる唯一の超伝導材料である。このため、その材料開発が世界各国で精力的に行われている。
その中で、Ｂｉ系と呼ばれるＢｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８(Ｂｉ２２１２)とＢｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０(Ｂｉ２２２３)は、いずれも銀シース線として、実用線材の開発が進んでいる。これらは、原料粉末を銀パイプに詰めて線引き加工した後に熱処理を行う方法で作製するが、２つの大きな違いは、Ｂｉ２２２３は焼結熱処理であるのに対して、Ｂｉ２２１２は部分溶融成長熱処理である点である。
【０００３】
この熱処理の違いは、主に、電流−電圧特性の超伝導状態（抵抗ゼロ）から常伝導状態（有限抵抗）への転移の鋭さの指標であるｎ値に現れる。すなわち、Ｂｉ２２１２線材で報告されているｎ値は４．２Ｋで最も大きいもので約１５〜２０程度であり、Ｂｉ２２２３の３０〜４０と比べると低くなっている。この低ｎ値がＢｉ２２１２線材の実用を妨げている大きな要因となっている。
【０００４】
低温強磁場の特性に優れるＢｉ２２１２線材は、主に２０Ｋ以下の低温で動作する超伝導マグネットに適用される。特に、浸漬冷却・冷凍機冷却にかかわらず、強磁場を必要とする物性研究用超伝導マグネット（適用磁場範囲は運転温度に依存する）、ＭＲＩ、ＮＭＲ用超伝導マグネット、超伝導エネルギー貯蔵などが適用機器である。
特にＢｉ２２２３線材と比べて、低温強磁場において特性の良いＢｉ２２１２超伝導線材の応用として、小型冷凍機を用いた伝導冷却マグネットへの適用が考えられる。
したがって、特にＢｉ２２１２線材においては、ｎ値の向上は、実用上、非常に重要な問題として認識されており、その簡便な向上法が待たれていた。
【０００５】
強磁場中で熱処理を行うことによって高温超伝導体の臨界電流密度特性の向上を行う試みは、古くから行われている。しかし、これらのすべては、臨界電流密度の向上を行う目的でなされており、上に述べたｎ値への寄与としての報告例はない。
【特許文献１】特開２００２−１９７９２９号公報
【非特許文献１】H.Yamane et al.,Physica C190(1991)79-80
【非特許文献２】H.Maeda et al.,Physica C382(2002)33-37
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
Ｂｉ系超伝導線材、特に銀シースＢｉ２２１２超伝導線材のｎ値を簡便に向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するための手段は、次のとおりである。
（１）磁場中でＢｉ系超伝導線材を部分溶融処理することを特徴とするＢｉ系超伝導線材のｎ値の向上方法。
（２）磁場中で銀シースＢｉ２２１２超伝導線材を部分溶融処理することを特徴とするＢｉ系超伝導線材のｎ値の向上方法。
（３）磁場中で銀シースＢｉ２２１２超伝導線材を部分溶融処理し、平板結晶粒のアスペクト比を小さくすることを特徴とするＢｉ系超伝導線材のｎ値の向上方法。
（４）上記部分溶融処理は、９００℃〜９５０℃の範囲でなされることを特徴とする（１）ないし（３）のいずれかに記載のＢｉ系超伝導線材のｎ値の向上方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、磁場中で熱処理することにより、n値を向上することができる。 n値の向上により、Ｂｉ系超伝導線材、特に銀シースＢｉ２２１２超伝導線材の実用が可能となり、２０Ｔ以上の高磁場を必要とする９３０ＭＨｚ以上の核磁気共鳴（ＮＭＲ）や、永久電流運転が必要な超伝導電力貯蔵などの超伝導機器への、Ｂｉ２２１２線材の適用が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
Ｂｉ２２１２線材のような高温超伝導線材は、結晶粒間における粒界弱結合のために、配向性の制御が臨界電流特性の向上において重要と認識されている。このため、圧延などによって機械的な圧力を加えることで、結晶配向性を持たせ、高い臨界電流密度特性が得られるのが一般的である。しかし、部分溶融法で作製するＢｉ２２１２線材のｎ値は、焼結法で作製されるＢｉ２２２３線材と比べて小さい。これまでは、部分溶融の熱処理条件が厳しいために不均質性が大きくなることが主な原因とされてきた。しかし、最近の我々の研究によって、不均質性だけではなく、材料の微細組織に見られる平板結晶粒のアスペクト比が大きい場合にｎ値が小さくなることが判明した。したがって、Ｂｉ２２１２線材は、部分溶融成長で作製するために本質的にｎ値が小さくなるという問題があることが分かった。 磁場中熱処理により、平板結晶粒のアスペクト比が小さくなり、結果として、ｎ値を向上することができる。
【００１０】
本発明ではＢｉ系超伝導線材、特に銀シースＢｉ２２１２超伝導線材を、磁場中で熱処理することが特徴である。Ｂｉ２２１２線材の形状は、テープ、丸線、平角によらない。これらを、熱処理ボビンに巻線した状態、もしくは、コイル形状に巻線した状態、強磁場熱処理炉に入れて、強磁場印加状態で、９００℃から９５０℃の範囲で部分溶融熱処理を行う。このことにより、臨界電流密度の向上が起こると共に、ｎ値の向上ができる。このとき熱処理する線材は、銀もしくは銀合金パイプの中にＢｉ２２１２前駆体粉を詰めて線引きした銀シース線であり、単芯線・多芯線にこだわらない。
【００１１】
図１は、磁場中で熱処理を行ったＢｉ２２１２丸線のｎ値を示すものである。ここで図中のカッコは、熱処理中に印加した磁場であり、示した温度は、部分溶融熱処理の最高温度を示している。図から、ｎ値は磁場に依存して変化しているが、すべての磁場において磁場中で熱処理を行うことによりその向上が見られている。さらにこれらの線材の臨界電流密度を図２に示す。
磁場中熱処理により、臨界電流密度の向上も見られているが、実用線材と比較すると、その半分程度となっている。しかし、図１と図２を比較すると、臨界電流密度の高い実用線材のｎ値よりも、より臨界電流密度の低い磁場中熱処理線材の方が大きくなっていることがわかる。このことは、一般に臨界電流密度の高い試料ではｎ値も大きくなるという認識とは矛盾しており、磁場の効果によって臨界電流密度の向上以上に、ｎ値が向上していることを示唆している。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
高温超伝導体のうちＢｉ系と呼ばれるＢｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８(Ｂｉ２２１２)は、銀シース線として、実用線材の開発が進んでいるが、電流−電圧特性の超伝導状態（抵抗ゼロ）から常伝導状態（有限抵抗）への転移の鋭さの指標であるｎ値が小さいことが実用化の妨げとなっていた。本発明は、磁場中熱処理によってｎ値の向上を簡便に行うものである。ｎ値の向上により、銀シースＢｉ２２１２超伝導線材の実用が可能となり、２０Ｔ以上の高磁場を必要とする９３０ＭＨｚ以上の核磁気共鳴（ＮＭＲ）や永久電流運転が必要な超伝導電力貯蔵などの超伝導機器への、Ｂｉ２２１２線材の適用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】磁場中熱処理した超伝導線材のｎ値を示す図である。
【図２】磁場中熱処理した超伝導線材の臨界電流密度を示す図である。
【図１】
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【図２】
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