(57)【要約】【課題】容易にかつ安定して高い磁場を捕捉することができる高温超電導バルク材製超電導磁石の提供手段を確立する。【解決手段】磁場を捕捉して使用する高温超電導バルク材製の超電導磁石を、例えば図１に例示する如く、高温超電導バルク材が人工孔を有すると共に、少なくとも当該人工孔には低融点金属が含浸充填され、かつその低融点金属の含浸充填部に熱伝導用金属材が接合されてなる構成とする。この超電導磁石は、高温超電導バルク材に人工孔を設けた後、当該人工孔に熱伝導用金属材を配置し、次いでこれに低融点金属を含浸充填させる処理を行い、その後、着磁処理を実施することにより製造することができる。【選択図】　図１
2004022576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場を捕捉して使用する高温超電導バルク材製の超電導磁石であって、高温超電導バルク材が人工孔を有すると共に、少なくとも当該人工孔には低融点金属が含浸充填され、かつその低融点金属の含浸充填部に熱伝導用金属材が接合されてなることを特徴とする、高温超電導バルク材製超電導磁石。
【請求項２】
熱伝導用金属材がＡｌ，Ｃｕ，Ａｇ又はＡｕからなるものである、請求項１記載の高温超電導バルク材製超電導磁石。
【請求項３】
高温超電導バルク材に人工孔を設けた後、少なくとも当該人工孔に含浸充填される低融点金属との接合がなされる部位に熱伝導用金属材を配置してから、少なくとも当該人工孔に低融点金属を含浸充填させる処理を行い、その後、固化した低融点金属によって熱伝導用金属材が接合された前記高温超電導バルク材の着磁処理を実施することを特徴とする、高温超電導バルク材製超電導磁石の製造方法。
【請求項４】
周辺磁場を１０Ｔ以上として着磁処理を実施する、請求項３記載の高温超電導バルク材製超電導磁石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、比較的短い時間で高い捕捉磁場を確保することができる高温超電導バルク材製超電導磁石並びにその製造方法に関し、例えば磁気浮上列車，フライホイ−ル電力貯蔵用超電導軸受，磁気分離装置等の如きバルク高温超電導体を高電磁力下で利用することが望まれる分野での技術向上に多大な貢献が期待されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、　ＬｉＴｉ２Ｏ３，　Ｂａ（Ｂｉ，Ｐｂ）Ｏ３　，（Ｂａ，Ｋ）　ＢｉＯ３　等といった臨界温度（Ｔｃ）の比較的高い酸化物超電導材料の発見に続いて、これらよりも更に高い臨界温度を有した（Ｌａ，Ｓｒ）２ＣｕＯ４　，ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７　（ＲＥは希土類元素），Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０，Ｔｉ２Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０，ＨｇＢａ２Ｃａ２　Ｃｕ３Ｏ８　等の銅酸化物超電導材料が次々と生み出されるに至っている。
【０００３】
ところで、上述のように超電導材料は常電導材料に比べて臨界電流密度が高いために大電流を損失なく流すことが可能であるが、このように大電流を流した場合には、超電導体に大きな電磁力が働くので材料強度によっては材料が破壊してしまうおそれのあることが知られている。
また、最近、高温超電導バルク材（特に銅酸化物超電導材）の特性向上と大型化に伴ってバルク材に捕捉できる磁場の大きさが飛躍的に向上しているが、このように捕捉磁場が増加するとそれに伴って材料にかかる電磁力も増大するため、最近では材料強度によって捕捉磁場が制限されざるを得ないという問題が持ち上がっている。そのため、捕捉磁場を利用したバルク超電導磁石の性能向上のためには、捕捉磁場の更なる向上よりもむしろ材料の機械的特性向上が重要となってなっている。
【０００４】
そこで、本発明者等は、著しく高い機械的強度を有する高温超電導バルク材として、先に、
ａ）　エポキシ樹脂等の樹脂含浸層（減圧雰囲気下等での処理により、　疑似単結晶状態の酸化物超電導バルク材を製造する過程で不可避的に内在される微小なクラックや気孔を通じて樹脂を含浸させた樹脂含浸層）を有した、溶融法による酸化物超電導バルク体からなる“酸化物超電導体”（特許第３１４４６７５号公報参照），
ｂ）　樹脂含浸層を有した溶融法による酸化物超電導バルク体からなり、かつ当該酸化物超電導バルク体が４０重量％以下のＡｇを含んでなる“酸化物超電導体”（特許第３１４４６７５号公報参照），
ｃ）　樹脂含浸層を有し、かつ外表面が石英，炭酸カルシウム，アルミナ，水和アルミナ，ガラス，タルク，焼石膏等といった線膨張係数の小さいフィラ−材を分散して含有する樹脂層で覆われた溶融法による酸化物超電導バルク体からなる“酸化物超電導体”（特許第３１００３７０号公報参照），
ｄ）　外表面に“樹脂含浸された布の密着被覆層”を有すると共に、バルク体の表層部に樹脂の含浸層を有した溶融法による酸化物超電導バルク体からなる“酸化物超電導体”（特許第３１００３７５号公報参照），
等を提案した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような樹脂含浸層の形成処理等を施した酸化物超電導材（高温超電導バルク材）は、その機械的強度が極めて高いために従来にない高い捕捉磁場（１０Ｔを超える程度の高い捕捉磁場）の確保が可能であるほか、冷却及び昇温の温度履歴や電磁力印加を繰り返し行う電磁的履歴を経ても捕捉磁場の劣化が小さいという優れた特性を有するものであったが、本発明者等の更なる検討により、これらの高強度高温超電導バルク材であっても次のような問題を有していることが明らかとなった。
【０００６】
即ち、高温超電導バルク材製の超電導磁石では、通常、高温超電導バルク材をまず目的とする捕捉磁場よりも高い周辺磁場中において液体ヘリウムから発生するガスで冷却しながら着磁処理し、この状態から徐々に周辺磁場を低下させながら磁場を十分に捕捉させる着磁方法が採られている。この場合、樹脂含浸等で強化を図った高温超電導バルク材では、従来の樹脂含浸等の強化を施さない高温超電導バルク材のように１０Ｔを超える周辺磁場をかけた際のロ−レンツ力に抗しきれずに破壊してしまうという事態は生じないものの、これまでに経験が乏しいこのような１０Ｔを超える周辺磁場中で着磁処理を行った場合には、磁束ジャンプ（ｆｌｕｘ　ｊｕｍｐ）　と呼ばれる磁束線のなだれ状移動による発熱により超電導状態が破れる現象（クェンチ現象）が起きがちであることが分かった。
なお、高温超電導バルク材の着磁処理時に見られるこの現象は高磁場になるほど起きやすく、１０Ｔを越える捕捉磁場では、強化処理を施した高温超電導バルク材であっても前記現象のために着磁が極めて困難であった。
【０００７】
つまり、本発明者等は、樹脂含浸強化を施した高温超電導バルク材による実験を通じて、高温超電導バルク材により高い捕捉磁場を実現するためには、機械的強度の向上に加えて磁束ジャンプに起因した発熱の弊害をも回避しなければならないことを知ることができた。
【０００８】
このようなことから、本発明が目的としたのは、容易にかつ安定して高い磁場を捕捉することができる高温超電導バルク材製超電導磁石を提供し、超電導磁石応用機器類の更なる性能向上に資することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、次の知見を得ることができた。
【００１０】
前述したように、高温超電導バルク材の着磁処理時に生じるクェンチ現象はバルク材中を通過する磁束線の周辺への急激な移動（磁束ジャンプ）によって生じる起電圧による“発熱”に起因したものであり、高温超電導バルク材は熱伝導率が低いために局部的に発生した熱がバルク材の外部にまで逃げきれず、この熱蓄積のためにバルク材の温度が局部的に臨界温度（Ｔｃ　）　以上にまで上昇してクェンチに至ってしまう。
ところが、酸化物超電導バルク材の適宜箇所に孔（貫通孔でも盲穴でも良い）を穿設しておき、これを真空雰囲気あるいは加圧雰囲気中において溶融した低融点金属（融点が２００℃程度以下乃至は３００℃程度以下の低融点金属）と接触させると、酸化物超電導バルク材の表面や内部に存在する微小クラックや気孔を通じて低融点金属が当該バルク材に含浸されると共に（溶融金属の含浸がなされないと考えられがちであるが実際にはその製造過程において微小なクラックや気孔が内在されるのを防止することが困難であり、　そのためこれらを通じて真空引き処理等によりバルク材内への溶融金属の含浸がなされる）、前記人工孔にも低融点金属の含浸層とつながった状態で低融点金属が充填されることとなる。そして、この低融点金属が含浸充填された酸化物超電導バルク材では、その着磁処理時に磁束ジャンプによる局部的な発熱が起きたとしても、この熱は金属であるが故に熱伝導性の良い低融点金属含浸層を伝って速やかに人工孔内の低融点金属含浸充填部に移動するので極端な温度上昇部を生じさせることはなく、クェンチ現象の発生が抑えられる。
しかも、低融点金属の含浸処理を行った酸化物超電導バルク材はその機械的強度も向上し、割れの発生傾向が大幅に抑えられる。
【００１１】
この場合、人工孔内に充填され固化された低融点金属部に例えばアルミニウム線等の熱伝導の良い金属材を接合しておけば、酸化物超電導バルク材内で発生する熱を一層速やかに外部へ放出することができるので、処理時間の比較的短い着磁処理によっても酸化物超電導バルク材に高い磁場を捕捉させることが可能になる。
【００１２】
本発明は、上記知見事項等に基づいてなされたものであって、次の▲１▼乃至▲４▼項に示す高温超電導バルク材製超電導磁石並びにその製造方法を提供するものである。
▲１▼　磁場を捕捉して使用する高温超電導バルク材製の超電導磁石であって、高温超電導バルク材が人工孔を有すると共に、少なくとも当該人工孔には低融点金属が含浸充填され、かつその低融点金属の含浸充填部に熱伝導用金属材が接合されてなることを特徴とする、高温超電導バルク材製超電導磁石。
▲２▼　熱伝導用金属材がＡｌ，Ｃｕ，Ａｇ又はＡｕからなるものである、前記▲１▼項記載の高温超電導バルク材製超電導磁石。
▲３▼　高温超電導バルク材に人工孔を設けた後、少なくとも当該人工孔に含浸充填される低融点金属との接合がなされる部位に熱伝導用金属材を配置してから、少なくとも当該人工孔に低融点金属を含浸充填させる処理を行い、その後、固化した低融点金属によって熱伝導用金属材が接合された前記高温超電導バルク材の着磁処理を実施することを特徴とする、高温超電導バルク材製超電導磁石の製造方法。
▲４▼　周辺磁場を１０Ｔ以上として着磁処理を実施する、前記▲３▼項記載の高温超電導バルク材製超電導磁石の製造方法。
【００１３】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に適用される酸化物超電導バルク材としては、これまで知られていた何れの種類のものでも良いが、捕捉磁場の高い高温超電導材として知られるＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ（ＲＥは希土類元素であってＹ，Ｌａ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ及びＹｂのうちの１種以上を意味する）系の銅酸化物超電導バルク材が好適であると言える。
中でも、酸化物超電導バルク材が、捕捉磁場のより高い材料として知られているＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ　（ＲＥはＹ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ又はＹｂのうちの１種以上）を母相とすると共に該母相中に５０体積％以下のＲＥ２　ＢａＣｕＯ５（ＲＥはＹ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ及びＹｂのうちの１種以上）相を分散相として含む酸化物超電導体や、ＲＥ１＋ｘ　Ｂａ２−ｘ　Ｃｕ３　Ｏｙ　（　ＲＥはＬａ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ及びＧｄのうちの１種以上であって、　好ましくは−０．１　＜ｘ＜０．２，　６．５＜ｙ＜７．２　の範囲のもの）を母相とすると共に該母相中に５０体積％以下のＲＥ４−２ｘ　Ｂａ２＋２ｘ　Ｃｕ２−ｘ　Ｏ１０−２ｘ　（ＲＥはＬａ及びＮｄのうちの１種以上であって、　好ましくは−０．２　＜ｘ＜０．３　の範囲のもの）相又はＲＥ２　ＢａＣｕＯ５　（　ＲＥはＳｍ，Ｅｕ及びＧｄの１種以上）相を分散相として含む酸化物超電導材がより好適である。
【００１４】
そして、上記酸化物超電導バルク材は、特許第３１４４６７５号公報に示されている“樹脂含浸層を有するもの”や、特許第３１００３７０号公報に示されている“樹脂含浸層を有しかつ外表面が線膨張係数の小さいフィラ−材を分散して含有する樹脂層で覆われてなるもの”、あるいは特許第３１００３７５号公報に示されている“外表面に樹脂含浸された布の密着被覆層を有するもの”又は“バルク体の表層部に樹脂含浸層を有すると共にその表面が樹脂含浸された布の密着被覆層で覆われてなるもの”等が好ましいと言える。
【００１５】
高温超電導バルク材に設ける人工孔の位置や数は適宜決定すれば良いが、通常は中央部に１個の孔を形成すれば十分である。
人工孔は貫通孔でも盲穴でも良く、更に孔の形成手段も特に指定されるものではないが、ドリルによる穿孔が最も簡易で好適な手段であると考えられる。
【００１６】
上記人工孔に含浸充填される低融点金属としては、酸化物超電導バルク材は空気中である温度以上に加熱されると結合酸素が逸散してしまって超電導特性を示さなくなることから、前記“酸素逸散を生じる温度”よりも低い融点を有した金属あるいは合金を用いる必要がある。
なお、この“酸素逸散を生じる温度”はＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超電導バルク材では約３００℃程度、Ｇｄ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超電導バルク材で約２５０℃程度、Ｓｍ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超電導バルク材やＮｄ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超電導バルク材で約２００℃程度である。従って、融点が２００℃以下の低融点金属であれば何れの種類の酸化物超電導バルク材にも適用することができる。
【００１７】
因みに、本発明に適用できる低融点金属の具体例とその溶融開始温度を以下に示す。
（ａ）　　４４．７ｗｔ％Ｂｉ−２２．６ｗｔ％Ｐｂ−８．３ｗｔ％Ｓｎ−５．３ｗｔ％Ｃｄ−１９．１ｗｔ％Ｉｎ合金（溶融開始温度：４６．７℃），
（ｂ）　　４２．３４ｗｔ％Ｂｉ−２２．８６ｗｔ％Ｐｂ−１１．０ｗｔ％Ｓｎ−８．４６ｗｔ％Ｃｄ−１５．３４ｗｔ％Ｉｎ　合金（溶融開始温度：４７．０℃），
（ｃ）　　４９．４ｗｔ％Ｂｉ−１８．０ｗｔ％Ｐｂ−１１．６ｗｔ％Ｓｎ−２１．０ｗｔ％Ｉｎ合金（溶融開始温度：５８．０℃），
（ｄ）　　４８．０ｗｔ％Ｂｉ−２５．６ｗｔ％Ｐｂ−１２．８ｗｔ％Ｓｎ−９．６ｗｔ％Ｃｄ−４．０ｗｔ％Ｉｎ合金（溶融開始温度：６１．０℃），
（ｅ）　　５０．０ｗｔ％Ｂｉ−２５．０ｗｔ％Ｐｂ−１２．５ｗｔ％Ｓｎ−１２．５ｗｔ％Ｃｄ合金（溶融開始温度：６０．０℃），
（ｆ）　　５０．０ｗｔ％Ｂｉ−２６．７ｗｔ％Ｐｂ−１３．３ｗｔ％Ｓｎ−１０．０ｗｔ％Ｃｄ合金（溶融開始温度：７０．０℃），
（ｇ）　　４０．０ｗｔ％Ｂｉ−４０．０ｗｔ％Ｐｂ−１１．５ｗｔ％Ｓｎ−１０．０ｗｔ％Ｃｄ合金（溶融開始温度：７０．０℃），（ｈ）　　５７．０ｗｔ％Ｂｉ−１７．０ｗｔ％Ｓｎ−２６．０ｗｔ％Ｉｎ合金　（溶融開始温度：７８．８℃），
（ｉ）　　５１．６５ｗｔ％Ｂｉ−４０．２ｗｔ％Ｐｂ−８．１５ｗｔ％Ｃｄ　合金（溶融開始温度：９１．５℃），
（ｊ）　　５２．５ｗｔ％Ｂｉ−３２．０ｗｔ％Ｐｂ−１５．５ｗｔ％Ｓｎ合金　（溶融開始温度：９５．０℃），
（ｋ）　　５２．５ｗｔ％Ｂｉ−３２．０ｗｔ％Ｐｂ−１５．５ｗｔ％Ｓｎ合金　（溶融開始温度：９５．０℃），
（ｌ）　　５０．０ｗｔ％Ｂｉ−２８．０ｗｔ％Ｐｂ−２２．０ｗｔ％Ｓｎ合金　（溶融開始温度：１００　℃），
（ｍ）　　５３．９ｗｔ％Ｂｉ−２５．９ｗｔ％Ｓｎ−２０．２ｗｔ％Ｃｄ合金　（溶融開始温度：１０２．５　℃），
（ｎ）　　５５．５ｗｔ％Ｂｉ−４４．５ｗｔ％Ｐｂ合金　　　　　　（溶融開始温度：１２４　℃），
（ｏ）　　５８．０ｗｔ％Ｂｉ−４２．０ｗｔ％Ｓｎ合金　　　　　　（溶融開始温度：１３８　℃），
（ｐ）　　４０．０ｗｔ％Ｂｉ−６０．０ｗｔ％Ｓｎ合金　　　　　　（溶融開始温度：１３８　℃），
（ｑ）　　５０．０ｗｔ％Ｂｉ−２７．５ｗｔ％Ｐｂ−１３．５ｗｔ％Ｓｎ−９．０ｗｔ％Ｓｂ　合金（溶融開始温度：１４８　℃），
（ｒ）　　Ｂｉ　（溶融開始温度：２７１．３　℃），
（ｓ）　　Ｉｎ　（溶融開始温度：１５６．２　℃），
（ｔ）　　Ｓｎ　（溶融開始温度：２３１．９　℃）。
【００１８】
人工孔に含浸充填された低融点金属部から外部へ熱を逃がすための熱伝導用金属材としては熱伝導率の高いＡｌ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ等の線材が好適であると言えるが、特にこれらに限定されるものではなく、熱伝導性の良好な金属材であれば何れであっても構わない。例えば、溶融した低融点金属を前記人工孔に含浸充填する際にその低融点金属で高温超電導バルク材の表面を覆う被覆層をも形成させ、この低融点金属の被覆層に熱伝導用金属材としての役割を担わさせても良い。
【００１９】
酸化物超電導バルク材の人工孔に低融点金属を含浸充填させる手法としては、真空等の減圧雰囲気下に保持した酸化物超電導バルク材の少なくとも人工孔の部位と溶融させた液状の低融点金属とを接触させる方法が好適であるが、“加圧含浸法”等といったその他の方法によっても差し支えはない。
なお、この時、低融点金属の含浸は人工孔の部位だけでなく、酸化物超電導バルク材の全表面から低融点金属を含浸させるのが好ましいと言える。
【００２０】
酸化物超電導バルク材を減圧雰囲気下あるいは加圧雰囲気下において溶融状態の低融点金属と接触させると、バルク材の表面（人工孔の内表面も含む）に開口した微小クラックや気孔を通じて低融点金属はバルク材内部に浸透し、バルク材内（特に表層部内）の微小クラックや気孔を埋めつくして人工孔の内部に充填された低融点金属部と一体となってバルク材に強固に密着する。従って、バルク材の着磁時に発生する局部熱は、これら金属含浸部を通して人工孔内に充填された金属部へ速やかに抜熱される。
なお、減圧雰囲気下含浸や加圧含浸の手法ではなく、単に酸化物超電導バルク材と溶融させた液状の低融点金属とを接触させるだけの手法では低融点金属の含浸は起きず、低融点金属の凝固部と酸化物超電導バルク材とは十分に密着しないので所望する抜熱効果は発揮されない。
【００２１】
人工孔に含浸充填された低融点金属部と熱伝導用金属材との接合は、熱伝導が円滑になされるのであればその手段は限定されないが、高温超電導バルク材に設けた人工孔に低融点金属を含浸充填する際、その人工孔の部位にアルミニウム線等の熱伝導用金属材を挿入配置しておいてから低融点金属の含浸処理を行い、熱伝導用金属材が一体となるように人工孔部の低融点金属を固化する方法が好適である。
【００２２】
図１は、本発明に係る高温超電導バルク材製超電導磁石の一例に関する断面の説明図である。
この高温超電導バルク材製超電導磁石は、円盤状に育成した高温超電導バルク材に人工貫通孔を穿設し、この人工孔に両端を蛸足状に割り開いた熱伝導用金属線（アルミニウム線）を挿入した後、人工孔部を含むバルク材の全体に低融点金属の含浸処理を施して得たものである。
図１に示すように、育成した高温超電導バルク材には多数の微小クラックや気孔（ボイド）が存在しているので、減圧雰囲気下等で低融点金属の含浸処理を施すと低融点金属はこれらの微小クラックや気孔に含浸すると共に、前記人工孔やバルク材の表面を埋め尽くし、熱伝導用金属線を密着一体化して固化する。
【００２３】
従って、バルク材の着磁時に発生する局部熱はこれら低融点金属の含浸部を通して人工孔内に充填された金属部へ速やかに移動し、熱伝導用金属線を通してバルク材の表面を覆う低融点金属の被覆層に伝達され、外部に排除される。そのため、バルク体の局部温度が上昇してクェンチに至る現象が効果的に阻止される。
【００２４】
なお、図１には熱伝導用金属線の端部をバルク材の表面を覆う低融点金属の被覆層に接合した高温超電導バルク材製超電導磁石の例を示したが、熱伝導用金属線の端部を別の抜熱部材に接合しても良いことは言うまでもない。
【００２５】
上述の如き高温超電導バルク材製超電導磁石の着磁処理には、公知の手段、例えば液体ヘリウムから発生するガス中において高い周辺磁場をかけて磁場を捕捉させる方法を採用すれば良いが、周辺磁場を１０Ｔ以上として着磁処理することにより本発明の効果は一層際立つと言える。
ここで、着磁方法として“静磁場法”あるいは“パルス法”の何れを採用しても良いことは言うまでもない。
【００２６】
次いで、本発明を実施例によって説明する。
【実施例】
〔実施例１〕
ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ　超電導体内にＹ２　ＢａＣｕＯ５　相をそれぞれ０，１０，２０，３０及び４０体積％分散して含有する各バルク材料を、溶融法により作製した。
溶融条件は、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ　素材を１１００℃に２０分加熱した後、１０５０℃まで３０分で冷却し、その後ＳｍＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ　相を種結晶として設置してから、更に９００℃まで　０．５℃／ｈの冷却速度で冷却する条件を採用した。
そして、結晶成長後、１気圧の酸素気流中で４００℃において２５０時間の酸素アニ−ルを行った。
【００２７】
次に、これら超電導バルク材を真空容器に入れ、次の樹脂含浸法により樹脂を浸透させた。
即ち、まず前処理段階として、前記の超電導バルク材をシラン系カップリング剤｛Ｒ′Ｓｉ（ＯＲ）３　：Ｒ′は有機官能基，ＯＲは無機官能基｝に浸し、真空槽中で　６．７×１０−２　Ｐａ　の減圧状態にした後、大気圧とした。そして、乾燥炉に入れて乾燥させた。
次いで、ビスフェノ−ルＡ型エポキシ樹脂と芳香族ポリアミンとシラン系カップリング剤をそれぞれ３０℃まで予熱した状態で、配合組成（重量比）１００：３２：１で混合させ、真空下で脱気を行った。次に、超電導バルク材を７０℃まで予熱し、真空槽の中で　６．７×１０−２　Ｐａ　まで減圧した。そして、バルク材を覆うように樹脂を注ぎ込み、　０．４ＭＰａまで加圧し、８０℃下において６時間、１２０℃下において２時間、加熱することにより硬化させた。
【００２８】
上記エポキシ樹脂で含浸処理した超電導バルク材にドリルで人工貫通孔（直径が１ｍｍ）を穿設した。なお、孔はバルク材のｃ軸方向の中心部分に設けた。
続いて、上記と同様のシラン系カップリング剤の処理を施し、穿設した人工貫通孔の内部にアルミニウム棒（軟らかい針金状のもので直径が　０．９ｍｍ）を挿入して、バルク材の底部（種結晶でない側）に突出したアルミニウム棒端を２つに割り裂いてバルク材の底部表面に密着させた。
【００２９】
この超電導バルク材を１５０℃まで余熱し、同じく１５０℃の５３．９％Ｂｉ−２５．９％Ｓｎ−２０．２％Ｃｄの組成を持つ液状金属を、バルク材の底部に液体が溜まるように流し込み、真空槽中で　６．７×１０−２　Ｐａ　まで減圧した後、　０．４ＭＰａまで加圧した。そして、常温（２０℃）まで温度を低下させ、液状金属を固化した。
次いで、バルク材の側面円周に炭素繊維を巻いた状態で、上記の同様の方法で樹脂含浸を行った。
【００３０】
次に、これらの超電導バルク材を１００Ｋまで冷却し、１３Ｔの磁場を印加した後、更に５０Ｋまで冷却し、その後、磁場を低下させながら、超電導バルク材の温度、ホ−ル素子を用いての超電導材表面上の磁場を測定した。
その結果、超電導バルク材の捕捉磁場は、Ｙ２１１相の含有量が０％，１０％，２０％，３０％及び４０％の試料においてそれぞれ５Ｔ，７Ｔ，　６．５Ｔ，６Ｔ，６Ｔと高い値が得られた。
【００３１】
一方、人工孔を施して低融点金属による真空処理を行わなかった試料についても上記調査を行ったが、この試料では、磁場を低下させる過程においてバルク材の温度が５５Ｋまで上昇した後、突如として７０Ｋまでの温度上昇があった。そして、捕捉磁場がＯＴに近い値を示すことが確認された。
【００３２】
以上のように、人工孔を施した後に低融点金属の含浸処理を施した試料は、この処理を施していないものと比べ、全てにおいて比較的大きな捕捉磁場が得られた。
試験後の顕微鏡観察によって、孔の内部は低融点金属が充満し、かつ孔近傍の内部微小クラックにも低融点金属が充満していることか分かった。
【００３３】
〔実施例２〕
Ｓｍ０．９Ｂａ２．１Ｃｕ３Ｏｙ　酸化物超電導体内に　Ｓｍ２ＢａＣｕＯ５（Ｓｍ２１１相）をそれぞれ３０及び４０体積％分散して含有するバルク材料を、溶融法により作製した。
溶融条件は、　Ｓｍ０．９Ｂａ２．１Ｃｕ３Ｏｙ　素材を“酸素分圧を１％に保ったアルゴンとの混合ガスを流した雰囲気”中で１０５０℃に２０分加熱した後、１２００℃まで２０分で冷却し、その後ＮｄＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ　相を種結晶として設置してから、９００℃まで　０．５℃／ｈの冷却速度で冷却する条件を採用した。
成長させた段階で、Ｓｍ２１１相が０及び１０％の試料では大きなクラックが観察された。また、肉眼では観察されなかったものの、Ｓｍ２１１相が２０％の試料でも微小クラックが認められた。
【００３４】
次に、割れが認められなかったＳｍ２１１相をそれぞれ３０％及び４０％含有する超電導バルク材を、１気圧の酸素気流中で３５０℃において２００時間の酸素アニ−ルを施した。
【００３５】
次いで、これら超電導バルク材を真空容器に入れ、次の樹脂含浸法により樹脂を浸透させた。
即ち、まず前処理段階として、前記の超電導バルク材をシラン系カップリング剤｛Ｒ′Ｓｉ（ＯＲ）３　：Ｒ′は有機官能基，ＯＲは無機官能基｝に浸し、真空槽中で　６．７×１０−２　Ｐａ　の減圧状態にした後、大気圧とした。そして、乾燥炉に入れて乾燥させた。
次いで、ビスフェノ−ルＡ型エポキシ樹脂と芳香族ポリアミンとシラン系カップリング剤をそれぞれ３０℃まで予熱した状態で、配合組成（重量比）１００：３２：１で混合させた。次に、超電導バルク材を７０℃まで予熱し、バルク材を覆うように樹脂を注ぎ込み、真空相の中で　６．７×１０−２　Ｐａ　まで減圧して脱気を行った。十分に脱泡した後　０．３ＭＰａまで加圧し、８０℃下において６時間、１２０℃下において２時間、加熱することにより硬化させた。
【００３６】
上記エポキシ樹脂で含浸処理した超電導バルク材にドリルで人工貫通孔（直径が１ｍｍ）を穿設した。なお、孔はバルク材のｃ軸方向の中心部分に設けた。
続いて、上記と同様のシラン系カップリング剤の処理を施し、穿設した人工貫通孔の内部にアルミニウム棒（軟らかい針金状のもので直径が　０．９ｍｍ）を挿入して、バルク材の底部（種結晶でない側）に突出したアルミニウム棒端を２つに割り裂いてバルク材の底部表面に密着させた。
【００３７】
この超電導バルク材を１５０℃まで余熱し、１２０℃の５３．９％Ｂｉ−２５．９％Ｓｎ−２０．２％Ｃｄの組成を持つ液状金属をバルク材の底部に液体が溜まるように流し込んでから真空槽中で　６．７×１０−２　Ｐａ　まで減圧した後、　０．４ＭＰａまで加圧した。そして、常温（２０℃）まで温度を低下させ、液状金属を固化した。
次いで、バルク材の側面円周に炭素繊維を巻いた状態で、上記の同様の方法で樹脂含浸を行った。
【００３８】
次に、これらの超電導バルク材を１００Ｋまで冷却し、１３Ｔの磁場を印加した後、更に５０Ｋまで冷却し、その後、磁場を低下させながら、超電導バルク材の温度、ホ−ル素子を用いての超電導材表面上の磁場を測定した。
その結果、超電導バルク材の捕捉磁場は、Ｓｍ２１１相の含有量が３０％及び４０％の試料においてそれぞれ１０Ｔ及び８Ｔと高い値が得られた。
【００３９】
一方、人工孔を施して低融点金属による真空処理を行わなかった試料についても上記調査を行ったが、この試料では、磁場を低下させる過程においてバルク材の温度が５５Ｋまで上昇した後、突如として９０Ｋまでの温度上昇があった。そして、捕捉磁場がＯＴに近い値を示すことが確認された。
【００４０】
以上のように、人工孔を施した後に低融点金属を含浸処理した試料は、この処理を施していないものと比べ、全てにおいて比較大きな捕捉磁場が得られた。
試験後の顕微鏡観察によって、孔の内部は低融点金属が充満し、かつ孔近傍の内部微小クラックにも低融点金属が充満していることか分かった。
【００４１】
〔実施例３〕
Ｎｄ０．９Ｂａ２．１Ｃｕ３Ｏｙ　超電導体内に　Ｎｄ３．６Ｂａ２．４Ｃｕ１．８Ｏｚ　（　Ｎｄ４２２相）を０，１０，２０，３０及び４０体積％分散して含有する各バルク材料を、溶融法により作製した。
溶融条件は、“酸素分圧を　０．１％に保ったアルゴンとの混合ガスを流した雰囲気”中で１０４０℃に２０分加熱した後、１０１０℃まで２０分で冷却し、その後ＭｇＯ単結晶を種結晶として設置してから、更に９００℃まで　０．５℃／ｈの冷却速度で冷却する条件を採用した。
成長させた段階で、Ｎｄ４２２相が０及び１０％の試料では大きなクラックが観察された。
【００４２】
次に、割れが認められなかったＮｄ４２２相をそれぞれ２０％，３０％及び４０％含有する超電導バルク材を、１気圧の酸素気流中で３００℃において３００時間の酸素アニ−ルを施した。
【００４３】
次いで、これら超電導バルク材を真空容器に入れ、次の樹脂含浸法により樹脂を浸透させた。
即ち、まず前処理段階として、前記の超電導バルク材をシラン系カップリング剤｛Ｒ′Ｓｉ（ＯＲ）３　：Ｒ′は有機官能基，ＯＲは無機官能基｝に浸し、真空槽中で　６．７×１０−２　Ｐａ　の減圧状態にした後、大気圧とした。そして、乾燥炉に入れて乾燥させた。
次いで、ビスフェノ−ルＡ型エポキシ樹脂と芳香族ポリアミンとシラン系カップリング剤をそれぞれ３０℃まで予熱した状態で、配合組成（重量比）１００：３２：１で混合させ、真空下で脱気を行った。次に、超電導バルク材を７０℃まで予熱し、真空相の中で　６．７×１０−２　Ｐａ　まで減圧してから、バルク材を覆うように樹脂を注ぎ込み、　０．２ＭＰａまで加圧した後、８０℃下において６時間、１２０℃下において２時間、加熱することにより硬化させた。
【００４４】
上記エポキシ樹脂で含浸処理した超電導バルク材にドリルで人工貫通孔（直径が１ｍｍ）を穿設した。なお、孔はバルク材のｃ軸方向の中心部分に設けた。
続いて、上記と同様のシラン系カップリング剤の処理を施し、穿設した人工貫通孔の内部にアルミニウム棒（軟らかい針金状のもので直径が　０．９ｍｍ）を挿入して、バルク材の底部（種結晶でない側）に突出したアルミニウム棒端を２つに割り裂いてバルク材の底部表面に密着させた。
【００４５】
この超電導バルク材を１５０℃まで余熱し、１２０℃の５３．９％Ｂｉ−２５．９％Ｓｎ−２０．２％Ｃｄの組成を持つ液状金属をバルク材の底部に液体が溜まるように流し込んでから真空槽中で　６．７×１０−２　Ｐａ　まで減圧した後、　０．３ＭＰａまで加圧した。そして、常温（２０℃）まで温度を低下させ、液状金属を固化した。
次いで、バルク材の側面円周に炭素繊維を巻いた状態で、上記の同様の方法で樹脂含浸を行った。
【００４６】
次に、これらの超電導バルク材を１００Ｋまで冷却し、１３Ｔの磁場を印加した後、更に５０Ｋまで冷却し、その後、磁場を低下させながら、超電導バルク材の温度、ホ−ル素子を用いての超電導材表面上の磁場を測定した。
その結果、超電導バルク材の捕捉磁場は、Ｎｄ４２２相の含有量が２０％，３０％及び４０％の試料においてそれぞれ８Ｔ，１１Ｔ及び８Ｔと高い値が得られた。
【００４７】
一方、人工孔を施して低融点金属による真空処理を行わなかった試料についても上記調査を行ったが、この試料では、磁場を低下させる過程においてバルク材の温度が５５Ｋまで上昇した後、突如として７０Ｋまでの温度上昇があった。そして、捕捉磁場がＯＴに近い値を示すことが確認された。
【００４８】
以上のように、人工孔を施した後に低融点金属を含浸処理した試料は、この処理を施していないものと比べ、全てにおいて大きな捕捉磁場が得られた。
試験後の顕微鏡観察によって、孔の内部は低融点金属が充満し、かつ孔近傍の内部微小クラックにも低融点金属が充満していることか分かった。
【００４９】
〔実施例４〕
ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ　超電導体内にＹ２　ＢａＣｕＯ５　相をそれぞれ０，１０，２０，３０及び４０体積％分散して含有する各バルク材料のそれぞれに対し、更にＡｇを１０重量％含有させた試料を、溶融法により作製した。
溶融条件は、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ　素材を１０５０℃に２０分加熱した後、１０００℃まで３０分で冷却し、その後ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ　相を種結晶として設置してから、更に９００℃まで　０．５℃／ｈの冷却速度で冷却する条件を採用した。
そして、結晶成長後、１気圧の酸素気流中で４００℃において２５０時間の酸素アニ−ルを行った。
【００５０】
次に、これら超電導バルク材を真空容器に入れ、次の樹脂含浸法により樹脂を浸透させた。
即ち、まず前処理段階として、前記の超電導バルク材をシラン系カップリング剤｛Ｒ′Ｓｉ（ＯＲ）３　：Ｒ′は有機官能基，ＯＲは無機官能基｝に浸し、真空槽中で　６．７×１０−２　Ｐａ　の減圧状態にした後、大気圧とした。そして、乾燥炉に入れて乾燥させた。
次いで、ビスフェノ−ルＡ型エポキシ樹脂と芳香族ポリアミンとシラン系カップリング剤をそれぞれ３０℃まで予熱した状態で、配合組成（重量比）１００：３２：１で混合させ、真空下で脱気を行った。次に、超電導バルク材を７０℃まで予熱し、バルク材を覆うように樹脂を注ぎ込み、真空相の中で　６．７×１０−２　Ｐａ　まで減圧してから脱気を行った。十分に脱泡した後、　０．２ＭＰａまで加圧し、８０℃下において６時間、１２０℃下において２時間、加熱することにより硬化させた。
【００５１】
上記エポキシ樹脂で含浸処理した超電導バルク材にドリルで人工貫通孔（直径が１ｍｍ）を穿設した。なお、孔はバルク材のｃ軸方向の中心部分に設けた。
続いて、上記と同様のシラン系カップリング剤の処理を施し、穿設した人工貫通孔の内部にアルミニウム棒（軟らかい針金状のもので直径が　０．９ｍｍ）を挿入して、バルク材の底部（種結晶でない側）に突出したアルミニウム棒端を２つに割り裂いてバルク材の底部表面に密着させた。
【００５２】
この超電導バルク材を１５０℃まで余熱し、１００℃の５７％Ｂｉ−１７％Ｓｎ−２６％Ｉｎの組成を持つ液状金属をバルク材の底部に液体が溜まるように流し込んでから真空槽中で　６．７×１０−２　Ｐａ　まで減圧した後、　０．３ＭＰａまで加圧した。そして、常温（２０℃）まで温度を低下させ、液状金属を固化した。
次いで、バルク材の側面円周に炭素繊維を巻いた状態で、上記の同様の方法で樹脂含浸を行った。
【００５３】
次に、これらの超電導バルク材を１００Ｋまで冷却し、１６Ｔの磁場を印加した後、更に３０Ｋまで冷却し、その後、磁場を低下させながら、超電導バルク材の温度、ホ−ル素子を用いての超電導材表面上の磁場を測定した。
その結果、超電導バルク材の捕捉磁場は、Ｙ２１１相の含有量が０％，１０％，２０％，３０％及び４０％の試料においてそれぞれ１１Ｔ，１２Ｔ，１２Ｔ，１５Ｔ及び１３Ｔと高い値が得られた。
【００５４】
一方、人工孔を施して低融点金属による真空処理を行わなかった試料についても上記調査を行ったが、この試料では、磁場を低下させる過程においてバルク材の温度が５５Ｋまで上昇した後、突如として７０Ｋまでの温度上昇があった。そして、捕捉磁場がＯＴに近い値を示すことが確認された。
【００５５】
以上のように、人工孔を施した後に低融点金属の含浸処理を施した試料は、この処理を施していないものと比べ、全てにおいて比較的大きな捕捉磁場が得られた。
試験後の顕微鏡観察によって、孔の内部はアルミニウム棒とバルク材の間に低融点金属が充満し、かつ孔近傍の内部微小クラックにも低融点金属が充満していることか分かった。
【００５６】
〔実施例５〕
Ｓｍ０．９Ｂａ２．１Ｃｕ３Ｏｙ　酸化物超電導体内に　Ｓｍ２ＢａＣｕＯ５（Ｓｍ２１１相）をそれぞれ０，１０，２０，３０及び４０体積％分散して含有する各バルク材料のそれぞれに対し、更にＡｇを１５重量％含有させた試料を、溶融法により作製した。
溶融条件は、　Ｓｍ０．９Ｂａ２．１Ｃｕ３Ｏｙ　素材を“酸素分圧を１％に保ったアルゴンとの混合ガスを流した雰囲気”中で１０１０℃に２０分加熱した後、９９０℃まで２０分で冷却し、その後ＳｍＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ　相を種結晶として設置してから、８５０℃まで　０．５℃／ｈの冷却速度で冷却する条件を採用した。
成長させた段階で、肉眼では観察されなかったものの、Ｓｍ２１１相を含まない試料ではクラックの存在が確認された。
次に、クラックの認められなかったＳｍ２１１相をそれぞれ１０％，２０％，３０％及び４０％含有する上記各バルク超電導体に対し、１気圧の酸素気流中で３５０℃において２００時間の酸素アニ−ルを施した。
【００５７】
次に、これら超電導バルク材を真空容器に入れ、次の樹脂含浸法により樹脂を浸透させた。
即ち、まず前処理段階として、前記の超電導バルク材をシラン系カップリング剤｛Ｒ′Ｓｉ（ＯＲ）３　：Ｒ′は有機官能基，ＯＲは無機官能基｝に浸し、真空槽中で　６．７×１０−２　Ｐａ　の減圧状態にした後、大気圧とした。そして、乾燥炉に入れて乾燥させた。
次いで、ビスフェノ−ルＡ型エポキシ樹脂と芳香族ポリアミンとシラン系カップリング剤をそれぞれ３０℃まで予熱した状態で、配合組成（重量比）１００：３２：１で混合させ、真空下で脱気を行った。次に、超電導バルク材を７０℃まで予熱し、バルク材を覆うように樹脂を注ぎ込み、真空相の中で　６．７×１０−２　Ｐａ　まで減圧してから脱気を行った。十分に脱泡した後、８０℃下において６時間、１２０℃下において２時間、加熱することにより硬化させた。
【００５８】
上記エポキシ樹脂で含浸処理した超電導バルク材にドリルで人工貫通孔（直径が　０．８ｍｍ）を穿設した。なお、孔はバルク材のｃ軸方向の中心部分と外周との間に３箇所設けた。
続いて、穿設したそれぞれの人工貫通孔の内部にアルミニウム棒（軟らかい針金状のもので直径が　０．７ｍｍ）を挿入し、その端を外部にさらした状態とした。
【００５９】
この超電導バルク材を１００℃まで余熱し、同じく１００℃の４０％Ｂｉ−４０％Ｐｂ−１１．５％Ｓｎ−８．５　％Ｃｄの組成を持つ液状金属をバルク材の底部に液体が溜まるように流し込んでから真空槽中で　６．７×１０−２　Ｐａ　まで減圧した後、　０．３ＭＰａまで加圧した。そして、常温（２０℃）まで温度を低下させ、液状金属を固化した。
次いで、バルク材の側面円周に炭素繊維を巻いた状態で、上記の同様の方法で樹脂含浸を行った。
【００６０】
次に、これらの超電導バルク材を１００Ｋまで冷却し、１６Ｔの磁場を印加した後、更に３０Ｋまで冷却し、その後、磁場を低下させながら、超電導バルク材の温度、ホ−ル素子を用いての超電導材表面上の磁場を測定した。
その結果、超電導バルク材の捕捉磁場は、Ｓｍ２１１相の含有量が１０％，２０％，３０％及び４０％の試料においてそれぞれ１０Ｔ，１３Ｔ，１３Ｔ及び１０Ｔと高い値が得られた。
【００６１】
一方、人工孔を施して低融点金属による真空処理を行わなかった試料についても上記調査を行ったが、これらの試料の捕捉磁場は、Ｓｍ２１１相含有量が１０％，２０％，３０％及び４０％の試料においてそれぞれ１Ｔ，１Ｔ，　０．５Ｔ及び　０．５Ｔであった。
【００６２】
以上のように、人工孔を施して内部にアルミニウム棒を設置した後に低融点金属を含浸処理した試料は、この処理を施していないものと比べ、全てにおいて比較的大きな捕捉磁場が得られた。
試験後の顕微鏡観察によって、孔の内部はアルミニウム棒とバルク材の間に低融点金属が充満し、かつ孔近傍の内部微小クラックにも低融点金属が充満していることか分かった。
【００６３】
〔実施例６〕
ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ　超電導体内にＹ２　ＢａＣｕＯ５　相をそれぞれ０，１０，２０，３０及び４０体積％分散して含有する各バルク材料のそれぞれに対し、更にＡｇを１０重量％含有させた試料を、溶融法により作製した。
溶融条件は、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ　素材を１０５０℃に２０分加熱した後、１０００℃まで３０分で冷却し、その後ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ　相を種結晶として設置してから、更に９００℃まで　０．５℃／ｈの冷却速度で冷却する条件を採用した。
そして、結晶成長後、１気圧の酸素気流中で４００℃において２５０時間の酸素アニ−ルを行った。
【００６４】
次いで、上記各超電導バルク材にドリルで人工貫通孔（直径が　０．８ｍｍ）を穿設した。なお、孔はバルク材のｃ軸方向の中心部分と外周との間に３箇所設けた。続いて、穿設したそれぞれの人工貫通孔の内部にアルミニウム棒（軟らかい針金状のもので直径が　０．７ｍｍ）を挿入し、その端を外部にさらした状態とした。
【００６５】
この超電導バルク材をシラン系カップリング剤｛Ｒ′Ｓｉ（ＯＲ）３　：Ｒ′は有機官能基，ＯＲは無機官能基｝に浸し、真空槽中で　６．７×１０−２　Ｐａ　の減圧状態にした後、大気圧とした。そして、乾燥炉に入れて乾燥させた。
【００６６】
上記超電導バルク材を１００℃まで余熱し、同じく１００℃の５７％Ｂｉ−１７％Ｓｎ−２６％Ｉｎの組成を持つ液状金属をバルク材の底部に液体が溜まるように流し込んでから真空槽中で　６．７×１０−２　Ｐａ　まで減圧した後、　０．３ＭＰａまで加圧した。そして、常温（２０℃）まで温度を低下させ、液状金属を固化した。
【００６７】
次に、これらの超電導バルク材を１００Ｋまで冷却し、１３Ｔの磁場を印加した後、更に５０Ｋまで冷却し、その後、磁場を低下させながら、超電導バルク材の温度、ホ−ル素子を用いての超電導材表面上の磁場を測定した。
その結果、超電導バルク材の捕捉磁場は、Ｙ２１１相の含有量が０％，１０％，２０％，３０％及び４０％の試料においてそれぞれ５Ｔ，８Ｔ，７Ｔ及び５Ｔと高い値が得られた。
【００６８】
一方、人工孔を施して低融点金属による真空処理を行わなかった試料についても上記調査を行ったが、これらの試料の捕捉磁場は、Ｙ２１１相含有量が２０％，３０％及び４０％の試料においてそれぞれ１Ｔ，２Ｔ，及び　１．５Ｔであった。
【００６９】
以上のように、人工孔を施して内部にアルミニウム棒を設置した後に低融点金属を含浸処理した試料は、この処理を施していないものと比べ、全てにおいて比較的大きな捕捉磁場が得られた。
試験後の顕微鏡観察によって、孔の内部はアルミニウム棒とバルク材の間に低融点金属が充満し、かつ孔近傍の内部微小クラックにも低融点金属が充満していることか分かった。
また、機械的強度も、低融点金属による真空処理によって同時に向上することも確認された。
【００７０】
【発明の効果】
以上に説明した如く、本発明によれば、比較的短い処理時間でもって能率良く高い捕捉磁場を確保することができる高温超電導バルク材製超電導磁石を安定提供することができ、例えば磁気浮上列車，フライホイ−ル電力貯蔵用超電導軸受，磁気分離装置等の如きバルク高温超電導体を応用する機器類の性能向上に大きく寄与することが期待できるなど、産業上極めて有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高温超電導バルク材製超電導磁石の一例に関する断面の説明図である。
【図１】
2004022576.tif 000003