(57)【要約】【課題】熱処理を施す前に長期間保管を要する場合であっても、金属被覆材内部の超電導前駆体中のカーボン濃度の増加を防止できる簡便かつ安価で効率的な封止構造及び封止方法を提供する。【解決手段】Ｂｉ系酸化物超電導前駆体を金属被覆してなる酸化物超電導線材１をボビン９に巻きつけ、線材１全体をラミネートシート１１で包装し、包装内部に酸素、アルゴンガス、窒素ガス、ヘリウムガス、あるいはこれらの混合ガスを導入した後、ラミネートシート１１を熱融着部１３により熱融着して封止した。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｂｉ系酸化物超電導前駆体を金属被覆してなる酸化物超電導線材の少なくとも一端を封止材により封止したことを特徴とする酸化物超電導線材の封止構造。
【請求項２】
Ｂｉ系酸化物超電導前駆体を金属被覆してなる酸化物超電導線材の少なくとも一端を封止シートを用いて封止したことを特徴とする酸化物超電導線材の封止構造。
【請求項３】
Ｂｉ系酸化物超電導体を金属被覆してなる酸化物超電導線材全体をラミネートシートを用いて封止したことを特徴とする酸化物超電導線材の封止構造。
【請求項４】
前記ラミネートシート内部に、酸素、アルゴンガス、窒素ガス、ヘリウムガス、あるいはこれらの混合ガスを導入してガス封止したことを特徴とする請求項３記載の酸化物超電導線材の封止構造。
【請求項５】
Ｂｉ系酸化物超電導前駆体を金属被覆してなる酸化物超電導線材全体をラミネートシートで包装し、包装内部に酸素、アルゴンガス、窒素ガス、ヘリウムガス、あるいはこれらの混合ガスを導入した後、前記ラミネートシートを封止したことを特徴とする酸化物超電導線材の封止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｂｉ系酸化物超電導前駆体を金属被覆してなる酸化物超電導線材の封止構造及び封止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体窒素温度より高い温度で超電導を示す材料として、Ｂｉ系酸化物超電導線材が注目されている。Ｂｉ系酸化物超電導材料としては、Ｂｉ−Ｐｂ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏを主成分とするＢｉ−２２２３系、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏを主成分とするＢｉ−２２１２系の材料が挙げられる。Ｂｉ系酸化物超電導体からなる金属シース多芯超電導線材を製造する場合は、例えば図４に示すように、超電導前駆体を出発原料とし、その粉末を成型し（工程ａ）、成型体を第１の金属管に組込み（工程ｂ）、伸線加工により部材を細線化して単芯部材とし（工程ｃ）、第２の金属管に単芯部材を複数組込んで多芯化し（工程ｄ）、伸線加工（工程ｅ）、圧延加工（工程ｆ）を経て、熱処理（工程ｇ）する。また、Ｂｉ−２２２３の熱処理工程においては、熱処理を数回に分けて実施し、熱処理の合間に中間加工を施すことが多い。なお、線材仕上り形状としては、圧延加工（工程ｆ）を施さない場合もある。
【０００３】
上記製造方法において注意すべき点は、超電導前駆体粉末を室温で湿気を含んだ空気中に曝すとカーボン濃度が増加することである。図５は、超電導前駆体粉末を空気中に曝した場合の粉末中のカーボン濃度経時変化を示したものである（非特許文献１より引用）。前駆体粉末中のカーボン濃度が高くなると熱処理後の線材膨れ現象、臨界電流密度Ｊｃの低下要因となるので（非特許文献２参照）、極力カーボン濃度を小さくする必要がある。実際に前駆体粉末中には、初期の段階でカーボンが０．０１〜０．０３ｗｔ％相当含有しており、このカーボン濃度を低減し、かつ線材加工後のカーボン濃度も低減することが必要となる。しかしながら、超電導前駆体は容易にカーボン濃度の増加を引き起こす材料であるため、図４に示した多芯超電導線材の製造工程途中で超電導前駆体のカーボン濃度が増加することが懸念される。
【０００４】
このようなカーボン濃度の増加を防止して膨れ等を抑制した超電導線材を製造する方法として特許文献１に示すものがある。この方法は、図６に示すように、少なくとも超電導相を含む粉末に高温下での脱気処理を施す工程（Ｓ１）と、脱気処理された粉末を第１の金属管に充填する工程（Ｓ２）と、充填された第１の金属管に高温下での脱気処理を施す工程（Ｓ３）と、脱気処理された複数本の第１の金属管を第２の金属管に挿入する工程（Ｓ４）と、第１の金属管が挿入された第２の金属管に高温下での脱気処理を施す工程（Ｓ５）と、脱気処理された第２の金属管を大気よりも減圧された高真空の状態で電子ビーム溶接により密封する工程（Ｓ６）とを備え、製造工程中の脱気処理により線材の膨れ等を防止しようとするものである。
【非特許文献１】日本金属学会誌  第６１巻、第９号１９９７ ８８５−８９１より引用
【非特許文献２】長村光造らによる第４９回  １９９３年、春  低温工学・超電導学会Ａ１−１９
【特許文献１】特開２００１−１８４９５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記方法においては、高真空に内部を真空引きして電子ビーム溶接により第２の金属管を密封しているため、電子ビーム溶接装置等が必要となってしまい、密封に長時間かかるとともに、コスト高になるという不都合があった。
【０００６】
一方、超電導前駆体中のカーボン濃度については、金属被覆材内部に埋め込まれて長尺形状に線材形状に加工した後も、大気下に放置されると増加することがある。従って、線材加工の直後に、カーボン濃度の少ない線材であったとしても、その後の保管期間が長い場合、線材内の超電導前駆体内のカーボン濃度の増加が起こり、その部材は不良品となってしまう。また、酸化物超電導線材の販売流通形態は、熱処理前、熱処理後、様々であり、熱処理前に線材を販売する場合は、線材内前駆体のカーボン濃度が直接影響するので、かかる値を製造直後の値に維持する必要がある。
【０００７】
従って、本発明の目的は、熱処理を施す前に長期間保管を要する場合であっても、金属被覆材内部の超電導前駆体中のカーボン濃度の増加を防止できる簡便かつ安価で効率的な封止構造及び封止方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の酸化物超電導線材の封止構造は、Ｂｉ系酸化物超電導前駆体を金属被覆してなる酸化物超電導線材の少なくとも一端を封止材により封止したことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の酸化物超電導線材の封止構造は、Ｂｉ系酸化物超電導前駆体を金属被覆してなる酸化物超電導線材の少なくとも一端を封止シートを用いて封止したことを特徴とする。
【００１０】
更に、本発明の酸化物超電導線材の封止構造は、Ｂｉ系酸化物超電導体を金属被覆してなる酸化物超電導線材全体をラミネートシートを用いて封止したことを特徴とする。
【００１１】
前記ラミネートシート内部に、酸素、アルゴンガス、窒素ガス、ヘリウムガス、あるいはこれらの混合ガスを導入してガス封止することが好ましい。
【００１２】
また、本発明の酸化物超電導線材の封止方法は、Ｂｉ系酸化物超電導前駆体を金属被覆してなる酸化物超電導線材全体をラミネートシートで包装し、包装内部に酸素、アルゴンガス、窒素ガス、ヘリウムガス、あるいはこれらの混合ガスを導入した後、前記ラミネートシートを封止したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、線材の少なくとも一端を封止材や封止シートにより封止しているので、金属被覆内部の超電導前駆体に、大気中に含まれる水分や炭酸ガスが直接曝されなくなる。これにより、超電導前駆体のカーボン濃度の増加を抑制することが可能となる。また、線材全体をラミネートシートを用いて封止することによっても、金属被覆内部の超電導前駆体に大気中に含まれる水分や炭酸ガスが直接曝されなくなり、超電導前駆体のカーボン濃度の増加を抑制することができる。このため、Ｂｉ系超電導線材を長尺加工した後に長期間保管が必要となっても、超電導前駆体の炭素濃度増加を抑制でき、ビスマス系線材の品質の劣化を防ぐことができる。従って、本発明によれば、熱処理前のＢｉ系超電導線材を販売する場合に、製造直後あるいは製造途中において金属被覆内部の超電導前駆体のカーボン濃度を維持するための好適な保管形態、包装形態を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１に、本発明に係る酸化物超電導線材の封止構造の一実施形態を示す。本実施形態では、Ｂｉ系酸化物超電導前駆体を銀又は銀合金等の管状部材により被覆してなる超電導線材１の一端部を封止材３により封止したものである。酸化物超電導前駆体としては、Ｂｉ−２２２３系材料又はＢｉ−２２１２系材料を主成分とする前駆体粉末を用いることができる。また、封止材３としては、半田、接着材、Ａｇペースト、樹脂系硬化剤等によりそれ単独で線材を封止したものや、Ａｇテープ、粘着カプトンテープ等で端部を被覆しさらに半田等により線材と接合させたもの等を用いることができる。
【００１６】
図２に、本発明に係る酸化物超電導線材の封止構造の他の実施形態を示す。この実施形態では、超電導線材１の一端部を封止シート５で被覆し（図２（ａ））、さらに半田等により封止部７を形成して線材１を封止したものである（図２（ｂ））。封止シート５としては、銅、アルミ、Ａｇ等の金属シートや粘着樹脂製テープ等を用いることができる。なお、粘着樹脂テープのようにそれ自身で接着性を有する場合は、特に半田等により封止部７を形成しなくても良い。
【００１７】
図１、図２に示す酸化物超電導線材によれば、超電導線材１の一端部を封止材３または封止シート５により封止しているので、金属被覆内部の超電導前駆体に、大気中に含まれる水分や炭酸ガスが直接曝されなくなり、超電導前駆体のカーボン濃度の増加を抑制することが可能となる。これより、Ｂｉ系超電導線材を長尺加工した後で熱処理前の超電導前駆体の炭素濃度が増加することを抑制でき、Ｂｉ系線材の品質の劣化を防ぐことができる。また、図１、図２では超電導線材１の一端部のみに封止材３または封止シート５を設けたものを示したが、超電導線材１の一端部だけでなく、両端部に封止材３や封止シート５を設けることもできる。
【００１８】
図３に、本発明に係る酸化物超電導線材の封止構造の他の実施形態を示す。この実施形態では、Ｂｉ系酸化物超電導前駆体を管状部材により被覆してなる酸化物超電導線材１全体をボビン９に巻き付けた後、ラミネートシート１１で包装し、包装内部に封止ガスを導入した後、ラミネートシート１１の端部を熱融着部１３で熱融着して封止したものである。ラミネートシート１１としては、アルミ層と熱融着の可能なプラスチック層との多層構造を有する市販のアルミラミネートシートを挙げることができる。アルミ層の厚さは、機械強度の観点から、１０μｍ以上あることが好ましい。また、封止ガスとしては、酸素、アルゴンガス、窒素ガス、ヘリウムガス、あるいはこれらの混合ガスを挙げることができる。また、これらのガスとしては、露点温度−５０℃以下に湿気成分が規定されたボンベガス、または、ガス中の水分を除去するためのフィルター処理を施したガスを用いることが望ましい。更に、炭酸ガス濃度が１ｐｐｍ以下のボンベガスを用いることが好ましい。また、ラミネートシート１１により包装されている線材１の端部は、図１又は図２に示すように封止されていることが好ましいが、特に封止処理されていないものでも良い。
【００１９】
図３に示す酸化物超電導線材においても、線材全体をラミネートシートを用いて封止されているので、金属被覆内部の超電導前駆体に大気中に含まれる水分や炭酸ガスが直接曝されなくなり、超電導前駆体のカーボン濃度が増加することを抑制でき、Ｂｉ系線材の品質の劣化を防ぐことができる。
【００２０】
なお、上記実施の形態においては、熱処理前の製造完了後の線材について封止処理を施したが、製造途中の段階において同様の封止処理を施し、部材を保管することもできる。
【実施例１】
【００２１】
表１に示したＡ〜Ｓまでの１６種類のＢｉ系銀シース部材について、図４に示す多芯超電導線材の製造方法に従って工程ａ〜工程ｆを施し、熱処理（工程ｇ）前の超電導線材を製造した。これらの各部材の製造直後における超電導前駆体当りの炭素濃度（wt％）の測定結果も併せて表１に示す。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
次に、Ａ〜Ｓまでの部材について、表２に示すような封止材料とシート材料を用いて、線材の両端部に図１又は図２に示すような端部処理を施した。尚、端部処理Ｎｏ．８では、粘着樹脂テープを用いたので半田等によるシート材料の封止を行っていない。さらに、各々の部材について、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、超電導線材１を樹脂製ボビン９（外径７００ｍｍ、内径６００ｍｍ、幅５００ｍｍ）に巻きつけ、ラミネートシート１１により包装を施した。使用したラミネートシートは、アルミ層と熱融着のためのビニール層との複合材料であり、アルミ層の厚さが１０μｍ、ビニール層の厚さが３００μｍである。このラミネートシートを、ボビン９が包装可能なサイズとなる３ｍ×１ｍの寸法で各部材毎に用意した。また、アルミラミネート包装を行う際に、内部に封止されるガス成分としては、表３に示すようなガスを用いた。
【００２４】
【表２】
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【００２５】
【表３】
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【００２６】
表１に示すＡ〜Ｓ部材について、表２に示す部材の端部処理と表３に示すガスによる部材まるごとのアルミラミネート封止を実施し、約１０ケ月間部材を保管し、保管後の部材内部の超電導前駆体あたりの炭素濃度測定結果を実施した。表４〜表６は、各部材の炭素濃度測定結果を示したものである。この実験より、部材になにも処理を施さない場合（実験Ｎｏ．３１、３６、４７）は炭素濃度が０．０８ｗｔ％程度まで増加しているが、端部処理を施したり、部材をボビンごとアルミラミネート封止した部材については、保管前と比べて超電導前駆体の炭素濃度の増加が抑制されることが分った。
【００２７】
【表４】
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【００２８】
【表５】
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【００２９】
【表６】
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【００３０】
なお、本実施例においては、ラミネートシートを単層（１重）としたが、図３に示す包装を２回以上施すことにより、多重に包装することも可能である。多重包装は、シートの一部が破れたりした場合の対策となる。また、本実施例は、超電導部材の出荷時に好適に実施することができるが、製造工程において、加工途中の段階で部材を保管する場合にも同様に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る酸化物超電導線材の封止構造の一実施形態を示す説明図である。
【図２】本発明に係る酸化物超電導線材の封止構造の他の実施形態を示す説明図であり、（ａ）は封止前のもの、（ｂ）は封止後のものである。
【図３】本発明に係る酸化物超電導線材の封止構造の他の実施形態を示す説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】Ｂｉ系酸化物超電導線材を金属被覆してなる従来の多芯超電導線材を製造する方法を示す図である。
【図５】超電導前駆体粉末中のカーボン濃度の経時変化を示したグラフである。
【図６】従来の超電導線材を製造する方法を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  超電導線材
３  封止材
５  封止シート
７  封止部
９  ボビン
１１  ラミネートシート
１３  熱融着部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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