(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物超電導体となり得る前駆物質からなるフィラメントの周囲にＡｕ層、Ｐｔ層、Ｐｄ層、Ｉｒ層およびＲｈ層からなる群から選ばれた少なくとも１種の金属層を設け、その外側にＡｇまたはＡｇ合金を配置したことを特徴とする酸化物超電導体の超電導前駆複合線材。
【請求項２】
酸化物超電導体となり得る前駆物質からなるフィラメントの周囲にＡｇまたはＡｇ合金の層を設け、その外側にＡｕ層、Ｐｔ層、Ｐｄ層、Ｉｒ層およびＲｈ層からなる群から選ばれた少なくとも１種の金属層を配置したことを特徴とする酸化物超電導体の超電導前駆複合線材。
【請求項３】
酸化物超電導体となり得る前駆物質からなるフィラメントの周囲にＡｇまたはＡｇ合金の層を設けたものを複数本集合させると共に、この集合したフィラメント群の中に、Ａｕ製金属体、Ｐｔ製金属体、Ｐｄ製金属体、Ｉｒ製金属体およびＲｈ製金属体からなる群から選ばれた少なくとも１種の金属体を配置したことを特徴とする酸化物超電導体の超電導前駆複合線材。
【請求項４】
酸化物超電導体となり得る前駆物質からなるフィラメントの周囲にＡｇまたはＡｇ合金の層を設けたものを複数本集合させると共に、この集合したフィラメント群の中に、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、ＩｒおよびＲｈからなる群から選ばれた少なくとも１種を含む合金からなる金属体を少なくとも１種配置したことを特徴とする酸化物超電導体の超電導前駆複合線材。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の超電導前駆複合線材を熱処理することにより、前記前駆物質を酸化物超電導体にするとともに、前記Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、ＩｒおよびＲｈからなる群から選ばれた少なくとも１種を拡散させて、高抵抗の合金層を形成することを特徴とする酸化物超電導複合線材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流損失の低減した酸化物超電導複合線材を得ることを可能とする酸化物超電導体の超電導前駆複合線材、および酸化物超電導複合線材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
酸化物超電導線、例えばＢｉ系超電導線やＹ系超電導線は、超電導物質生成時に必要な酸素透過性や、加工性、および超電導物質の配向性を確保するために、ＡｇまたはＡｇ合金からなるシースの中に超電導物質の原料粉を封入し、減面加工し、更に圧延加工を施すパウダーインチューブ法により作製されるのが一般的である。
【０００３】
このような方法で作製された超電導線を交流で使用する場合、マトリクス部の電気抵抗が小さいと、フィラメント同士が電磁気的に結合して閉回路を形成し、その変動磁場を遮蔽するように流れる電流によりジュール損失（交流損失の一種）が発生する。このジュール損失を低減する方法として、シース材料であるＡｇまたはＡｇ合金に、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔなどの元素を添加し、電気抵抗を増大させて、交流損失を低減する方法がある。
【０００４】
Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ等の貴金属を使う理由は、主として２つある。その一つは、これらの貴金属は、Ｂｉ系やＹ系の超電導物質とは反応し難く、超電導特性に悪影響を及ぼさないためである。もう一つは、これらの貴金属を添加した結果、形成されたＡｇ−Ａｕ合金やＡｇ−Ｐｄ合金は、加工性に優れており、通常のパウダーインチューブ法を適用することができるためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、Ａｇ−Ａｕ合金などは需要が少ないため高価であり、これをマトリクス全体に用いたのでは、得られた線材全体が高価となる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような状況に鑑みなされ、交流損失の低減した酸化物超電導複合線材を安価に作製することを可能とする酸化物超電導体の超電導前駆複合線材を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明の他の目的は、交流損失の低減した酸化物超電導複合線材を安価に作製することを可能とする酸化物超電導複合線材の製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明は、酸化物超電導体となり得る前駆物質からなるフィラメントの周囲にＡｕ層、Ｐｔ層、Ｐｄ層、Ｉｒ層およびＲｈ層からなる群から選ばれた少なくとも１種の金属層を設け、その外側にＡｇまたはＡｇ合金を配置したことを特徴とする酸化物超電導体の超電導前駆複合線材を提供する。
【０００８】
また、本発明は、酸化物超電導体となり得る前駆物質からなるフィラメントの周囲にＡｇまたはＡｇ合金の層を設け、その外側にＡｕ層、Ｐｔ層、Ｐｄ層、Ｉｒ層およびＲｈ層からなる群から選ばれた少なくとも１種の金属層を配置したことを特徴とする酸化物超電導体の超電導前駆複合線材を提供する。
【０００９】
上記金属層は、パイプで形成してもよいが、箔を巻いたり、蒸着、塗布、ディッピング等により形成してもよい。
更に、本発明は、酸化物超電導体となり得る前駆物質からなるフィラメントの周囲にＡｇまたはＡｇ合金の層を設けたものを複数本集合させると共に、この集合したフィラメント群の中に、Ａｕ製金属体、Ｐｔ製金属体、Ｐｄ製金属体、Ｉｒ製金属体およびＲｈ製金属体からなる群から選ばれた少なくとも１種の金属体を配置したことを特徴とする酸化物超電導体の超電導前駆複合線材を提供する。
【００１０】
金属体を配置する位置は、中心部が望ましいが、複数箇所に分散して配置してもよい。
更にまた、本発明は、上述の超電導前駆複合線材を熱処理することにより、前記前駆物質を酸化物超電導体にするとともに、前記Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、ＩｒおよびＲｈからなる群から選ばれた少なくとも１種の金属を拡散させて、高抵抗の合金層を形成することを特徴とする酸化物超電導複合線材の製造方法を提供する。
【００１１】
本発明に係る超電導前駆複合線材には、以下の３つの態様がある。
（１）フィラメントの周囲にＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、ＩｒおよびＲｈからなる群から選ばれた少なくとも１種の金属の層を設け、その外側にＡｇまたはＡｇ合金を配置した構造。
【００１２】
（２）フィラメントの周囲にＡｇまたはＡｇ合金の層を設け、その外側にＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、ＩｒおよびＲｈからなる群から選ばれた少なくとも１種の金属の層を配置した構造。
【００１３】
（３）周囲にＡｇまたはＡｇ合金の層を設けた複数のフィラメント群の中に、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、ＩｒおよびＲｈからなる群から選ばれた少なくとも１種の金属体を配置した構造。
【００１４】
上記（１）および（２）の構造の場合、金属層の厚さは、等価フィラメント径に対して、好ましくは０．０５ないし５％、より好ましくは０．０５〜３％であるのがよい。
【００１５】
金属層の厚さが上記の範囲であれば、熱処理後に得られる高抵抗層の厚さがフィラメント同士の電磁気的結合を遮断するのに十分な厚さとなると共に、コストアップを抑制することが出来る。
【００１６】
ここで、等価フィラメント径とは、フィラメントを完全な円形と仮定した場合の、その円の直径である。通常、フィラメントは加工により複雑な形状となるので、仕込みの段階からの加工度を考慮して、相似計算により等価フィラメント径を求める。
【００１７】
また、上記（３）の構造の場合、金属体の等価径は、超電導線のフィラメント部を除いた全マトリクス重量の１ないし２０重量％になるように定めることが好ましく、１〜１０％がより好ましい。
【００１８】
金属体の等価径が上記の範囲であれば、熱処理後に得られる高抵抗層がフィラメント同士の電磁気的結合を遮断するのに十分なものになるとともに、コストアップを抑制することが出来る。
【００１９】
ここで、等価径とは、金属体を完全な円形と仮定した場合の、その円の直径である。
なお、金属層および金属体は、単一種類の金属からなるものであってもよいが、複数種類の金属を積層したものであってもよい。
【００２０】
本発明で使用されるＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、ＩｒおよびＲｈからなる群から選ばれた金属は、いずれも熱処理によりＡｇとの間で高抵抗の合金を形成する金属である。例えば、Ａｕは、それ自体は低い抵抗を有するが、熱処理により高抵抗のＡｕ−Ａｇ合金を形成する。
【００２１】
以上説明した本発明の超電導前駆複合線材は、超電導物質生成のための熱処理に供されるが、その際、Ａｕ等又はＡｇが拡散し、その結果、フィラメントの周囲にＡｇ−Ａｕ合金等の高抵抗層が形成される。このように形成された高抵抗層により、交流損失を低減することが可能である。
【００２２】
また、本発明によれば、高抵抗層を形成するためのＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、ＩｒおよびＲｈからなる群から選ばれた金属は、複合ビレット組立時に入手容易な純金属の状態で用いるので、マトリクス全体に貴金属を合金化させたものを用いる場合に比べて原料コストを低減出来、かつ製造工程が簡略化される。またマトリクス全体をＡｇ−Ａｕ合金化する場合に比べ、Ａｕ等の使用量を少なくすることができ、この点でも、安価な製造が可能となる。
【００２３】
なお、上記（２）の場合には、当該超電導前駆複合線を更にＡｇまたはＡｇ合金ビュレット入れて線材化した場合は、Ａｕ等の金属層の内側と外側の両面にＡｇまたはＡｇ合金の層が存在するので、Ａｕ−Ａｇ等の合金層は両界面に形成されることになる。そのため、高抵抗の合金層が多量に超電導フィラメントを囲んだ、交流損失の小さい超電導複合線材を製造することが出来る、Ａｕ等を速やかに拡散できるという効果が得られる。
【００２４】
また、上記（３）の場合は、金属体として、線状、棒状のものを利用出来るので、製造し易いという利点がある。
次に、本願の他の発明は、超電導体となり得る前駆物質からなるフィラメントの周囲にＡｇまたはＡｇ合金の層を設けたものを複数本集合させると共に、この集合したフィラメント群の中に、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、ＩｒおよびＲｈからなる群から選ばれた少なくとも１種を含む合金からなる金属体を少なくとも１種配置したことを特徴とする超電導前駆複合線材である。
【００２５】
合金としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、ＩｒおよびＲｈを互いに合金化したものの他、それらとＡｇとの合金も利用出来る。
この超電導前駆複合線材も、熱処理することにより、前記前駆物質を超電導体にするとともに、前記Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、ＩｒおよびＲｈからなる群から選ばれた少なくとも１種を拡散させて、高抵抗の合金層を形成することで、交流損失の少ない超電導複合線材を製造出来る。
【００２６】
この発明においても、マトリクス全体をＡｇ−Ａｕ等の合金で形成する場合に比べて、Ａｕ等の使用量を低減して、コストダウンを図ることが出来る。但し、Ａｕ，Ｐｔ等を合金化する手間がかかる。しかし、線状、棒状の金属体を利用出来る点では製造し易い。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態として、種々の実施例を示す。
実施例１
Ｂｉ２２２３（Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏ10）からなる酸化物超電導原料粉末を、径１５ｍｍ、長さ５００ｍｍの棒状に圧粉したものを、０．１ｍｍ肉厚のＡｕシースで包んで、超電導コア部とした。これを、内径１６ｍｍ、外径２０ｍｍ、長さ５５０ｍｍの純銀パイプに挿入し、径２ｍｍになるまで縮径し、複合多芯線用素線とした。この複合多芯線用素線の複数本を、内径１６ｍｍ、外径２０ｍｍ、長さ５５０ｍｍの純銀パイプに嵌合し、更に縮径加工、圧延を行い、厚さ０．２ｍｍ、幅３ｍｍのテープ状に加工し、図１に示す断面構造を得た。
【００２８】
図１において、酸化物超電導原料粉末１がＡｕシース２で包まれており、更に純銀パイプ３に収容されて、複合多芯線用素線４が形成され、この複合多芯線用素線４が複数本、純銀パイプ５内に収容されて超電導前駆複合線材が構成されている。
【００２９】
その後、図１に示す断面構造の超電導前駆複合線材に、８２５℃で超電導生成熱処理を施すことにより、臨界電流密度２０ｋＡ／ｃｍ2 の超電導線を作製した。その際、Ａｕシース２のＡｕ原子は純銀パイプ３のＡｇ中に拡散し、その界面に厚さ１μｍのＡｇ−Ａｕ合金層を形成していた。
【００３０】
このようにして得た超電導線材の交流損失を、磁化法により外部印可磁界１０ｍＴで測定したところ、４．３Ｊ／ｍ3 であった。
また、純銀パイプの代わりにＡｇ−１０％Ａｕ合金パイプを用いて、後述する比較例２で製造した場合に比べて、原料費を約５０％低減することができた。
【００３１】
実施例２
Ｂｉ２２２３（Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏ10）からなる酸化物超電導原料粉末を、径１５ｍｍ、長さ５００ｍｍの棒状に圧粉したものを超電導コア部とした。これを、内径１６ｍｍ、外径２０ｍｍ、長さ５５０ｍｍの純銀パイプに挿入し、径２ｍｍになるまで縮径し、複合多芯線用素線とした。この複合多芯線用素線の外側に０．１ｍｍの肉厚のＡｕシースを巻き付けたもの複数本を、内径１６ｍｍ、外径２０ｍｍ、長さ５５０ｍｍのＡｇＭｇパイプに嵌合し、縮径加工、圧延を行い、厚さ０．２ｍｍ、幅３ｍｍのテープ状に加工し、図２に示す断面構造を得た。
【００３２】
図２において、酸化物超電導原料粉末１１が純銀パイプ１３で包まれており、更にＡｕシース１２に収容されて、複合多芯線用素線１４が形成され、この複合多芯線用素線１４が複数本、純銀パイプ１５内に収容されて超電導前駆複合線材が構成されている。
【００３３】
その後、図２に示す断面構造の超電導前駆複合線材に、８２５℃で超電導生成熱処理を行うことにより、臨界電流密度２０ｋＡ／ｃｍ2 の超電導線を作製した。その際、Ａｕシース１２のＡｕ原子は、純銀パイプ１３のＡｇ中および純銀パイプ１５のＡｇに拡散し、それぞれ厚さ１μｍのＡｇ−Ａｕ合金層を形成していた。
【００３４】
このようにして得た超電導線材の交流損失を、磁化法により外部印可磁界１０ｍＴで測定したところ、４．３Ｊ／ｍ3 であった。
実施例３
Ｂｉ２２２３（Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏ10）からなる酸化物超電導原料粉末を、径１５ｍｍ、長さ５００ｍｍの棒状に圧粉したものを超電導コア部とした。これを、内径１６ｍｍ、外径２０ｍｍ、長さ５５０ｍｍの純銀パイプに挿入し、径２ｍｍになるまで縮径し、複合多芯線用素線とした。この複合多芯線用素線の複数本を、内径１６ｍｍ、外径２０ｍｍ、長さ５５０ｍｍの純銀パイプに嵌合した。その際、中心部に径１ｍｍのＰｔ線を配置し、縮径加工、圧延を行い、厚さ０．２ｍｍ、幅３ｍｍのテープ状に加工し、図３に示す断面構造を得た。
【００３５】
図３において、酸化物超電導原料粉末２１が純銀パイプ２３で包まれて、複合多芯線用素線２４が形成され、この複合多芯線用素線２４が複数本、中心部にＰｔ線２６を配置した状態で、純銀パイプ２５内に収容されて超電導前駆複合線材が構成されている。
【００３６】
その後、図３に示す断面構造の超電導前駆複合線材に、８２５℃で超電導生成熱処理を行い、臨界電流密度２０ｋＡ／ｃｍ2 の超電導線を作製した。その際、複合多芯線用素線２４の周りのＰｔ線２２のＰｔ原子は、純銀パイプ２３のＡｇ中に拡散し、厚さ０．５μｍのＡｇ−Ｐｔ合金層を形成していた。
【００３７】
このようにして得た超電導線材の交流損失を、磁化法により外部印可磁界１０ｍＴで測定したところ、５．１Ｊ／ｍ3 であった。
比較例１
Ｂｉ２２２３酸化物超電導原料粉末をφ１５ｍｍ×Ｌ５００ｍｍの棒状に圧粉したものを超電導コア部とした。これを、内径１６ｍｍ、外径２０ｍｍ、長さ５５０ｍｍの純銀パイプに挿入し、φ２ｍｍまで縮径し、複合多芯線用素線とした。これを、内径１６ｍｍ、外径２０ｍｍ、長さ５５０ｍｍの純銀パイプに嵌合し縮径加工、圧延を行い厚さ０．２ｍｍ、幅３ｍｍのテープ状に加工した。この後、８２５℃で超電導生成熱処理を行い、臨界電流密度２０ｋＡ／ｃｍ2 の超電導線を作製した。
【００３８】
この線材の交流損失を磁化法により外部印可磁界１０ｍＴで測定したところ、３６Ｊ／ｍ3 であった。
比較例２
比較例１において、純銀パイプの代わりにＡｇ−１０％Ａｕ合金パイプを用いた。
【００３９】
この線材の交流損失を磁化法により外部印可磁界１０ｍＴで測定したところ４．０Ｊ／ｍ3 であった。
実施例４
Ｐｔ線の代わりにＰｔ−Ａｇ合金線を用いたことを除いて、実施例３と同様の超電導線を作製した。このようにして得た超電導線材の交流損失を、磁化法により外部印可磁界１０ｍＴで測定したところ、比較例１，２よりも低い値が得られた。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の超電導前駆複合線材によれば、超電導物質生成のための熱処理において、Ａｕ等のＡｇ以外の金属がＡｇ中に拡散し、その結果、フィラメントの周囲にＡｇ−Ａｕ合金等の高抵抗層が形成されるので、この高抵抗層により、交流損失を低減することが可能である。
【００４１】
また、本発明の超電導前駆複合線材および超電導複合線材の製造方法によれば、高抵抗層を形成するためのＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、ＩｒおよびＲｈからなる群から選ばれた金属は、複合ビレット組立時に入手し易い純金属の状態で嵌合されるので、貴金属を合金化させたものを用いる場合に比べ、原料コストを低減出来ると共に、製造工程が簡略化される。更に、マトリクス全体を合金にする場合に比べて、Ａｕ等の高価な貴金属の量を少なくすることができ、その結果、安価な製造が可能となる。
【００４２】
Ａｕ等の合金からなる金属体を用いたものにあっても、マトリクス全体を合金化する場合に比べ、安価に製造できるという利点がある。更に、金属体を用いたものにあっては、取扱易い線状のものなどを用いることが出来、製造し易いという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１に係る超電導前駆複合線材を示す断面図。
【図２】実施例２に係る超電導前駆複合線材を示す断面図。
【図３】実施例３に係る超電導前駆複合線材を示す断面図。
【符号の説明】
１，１１，２１…酸化物超電導原料粉末
２，１２…Ａｕシース
３，５，１３，１５，２３，２５…純銀パイプ
４，１４，２４…複合多芯線用素線
２６…Ｐｔ線
【図１】
0004001996.tif 000002
【図２】
0004001996.tif 000003
【図３】
0004001996.tif 000004