(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物超電導体又はその前駆体を金属材で被覆してなる素材の外周に、有機物質を塗布して第１の塗膜を形成し、熱処理して第１の塗膜の有機物質を化学反応させて硬化させ、その外周に、無機絶縁物質を有機物質の塗料と混合してなるコーティング材を塗布した後、そのコーティング材が塗布された素材を熱処理して前記コーティング材の塗膜中の有機物質を化学反応させて硬化させ、当該コーティング材の層の上に、さらに有機物質を塗布して第２の塗膜を形成し、熱処理して第２の塗膜の有機物質を化学反応させて硬化させ、しかる後、有機物質が硬化したコーティング材の層、第１の塗膜及び第２の塗膜を有する素材をコイル巻きし、そのコイル材を熱処理して前記コーティング材の層、第１の塗膜及び第２の塗膜における有機物質を分解除去することを特徴とする酸化物超電導コイルの製造方法。
【請求項２】
有機物質の塗料が樹脂エナメル塗料である請求項１に記載の酸化物超電導コイルの製造方法
【請求項３】
有機物質を分解除去する熱処理が、超電導化熱処理であることを特徴とする請求項１に記載の酸化物超電導コイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の技術分野】
本発明は、酸化物超電導コイルの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
酸化物超電導導体として、酸化物超電導体を銀や銀合金で被覆した所謂銀シース多芯酸化物超電導導体が知られている。この場合、芯を構成する酸化物超電導体は、Ｂｉ−２２２３、Ｂｉ−２２１２、Ｔｌ−１２２３、Ｔｌ−２２２３、Ｙ−１２３、Ｎｄ−１２３等の酸化物超電導体の前駆体粉末を出発原料として銀又は銀合金の金属材と複合させ、場合によって減面加工を行い、酸化物超電導前駆材とされる。そして、最後に超電導化熱処理が施されて形成される。
【０００３】
このような複合化構造は、例えば酸化物超電導前駆体を複数の素線に分割し、それらの集合体を更に銀又は銀合金で被覆して断面円形、即ち丸線の酸化物超電導導体とする方法が多用されている。また、このような丸線に圧延加工を施して断面が矩形のテープ状導体とすることも行われている。
【０００４】
超電導コイルの作製方法としては、前記酸化物超電導前駆材を絶縁紙、例えばアルミナテープなどのセラミックスペーパーと重ね合わせてコイル状に共巻きした後、超電導化熱処理を行う、所謂Ｗ＆Ｒ法（Wind and React法）がよく知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記した超電導コイルの製造方法においては、酸化物超電導前駆材とアルミナテープなどの絶縁テープを重ね合わせて共巻きする工程は、絶縁テープが酸化物超電導前駆材からずれないようにして均一に巻かなければならない。しかしながら、酸化物超電導前駆材が長尺になればなるほど共巻き作業が難しくなり、時には絶縁テープが切れたりして破損することもある。特に、酸化物超電導前駆材の断面構造が丸型の場合は、共巻き作業が難しくなる。
【０００６】
従って、本発明の目的は、共巻きの必要がなく、コイル巻きが容易になると同時に、酸化物超電導前駆材をコイル状に巻くのに要する時間も大幅に短縮することのできる酸化物超電導コイルの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、前記目的は、次のような方法によって達成することができる。それは、酸化物超電導体又はその前駆体を金属材で被覆してなる酸化物超電導材又はその前駆材（以下、単に素材という）の外周に、有機物質を塗布して第１の塗膜を形成し、熱処理して第１の塗膜の有機物質を化学反応させて硬化させ、その外周に、無機絶縁物質を有機物質の塗料と混合してなるコーティング材を塗布した後、そのコーティング材が塗布された素材を熱処理して前記コーティング材の塗膜中の有機物質を化学反応させて硬化させ、当該コーティング材の層の上に、さらに有機物質を塗布して第２の塗膜を形成し、熱処理して第２の塗膜の有機物質を化学反応させて硬化させ、しかる後、有機物質が硬化したコーティング材の層、第１の塗膜及び第２の塗膜を有する素材をコイル巻きし、そのコイル材を熱処理して前記コーティング材の層、第１の塗膜及び第２の塗膜における有機物質を分解除去する方法である。
【０００８】
この場合、酸化物超伝導体又はその前駆体としては、前記したＢｉ−２２２３、Ｂｉ−２２１２等のＢｉ系、Ｔｌ−１２２３、Ｔｌ−２２２３等のＴｌ系、Ｙ−１２３、Ｎｄ−１２３等の１２３系等を用いることができる。
【０００９】
また、金属材としては、前記した銀又は銀合金以外の金属でも使用可能である。また、無機絶縁物質の粉末としては、前記したＢａＺｒＯ3 、ＳｒＺｒＯ3 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯは勿論のこと、ＴｉＯ2 等の粉末を用いることができる。
【００１０】
一方、コーティング材の成分である樹脂エナメル塗料等としては、例えばポリエステル系樹脂、ポリエステルイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂等の適当な熱処理によって重合等の化学反応を起こして硬化し、更に適当な熱処理によってその膜が分解して消失するような有機物質を主体とした塗料を用いることができる。
【００１１】
無機絶縁物質の粉末と有機物質の塗料との混合物であるコーティング材は、酸化物超電導体又はその前駆体を金属材、例えば銀、銀合金等で被覆した酸化物超電導材又はその前駆材に被覆された後、適当な熱処理を施すことにより重合等の化学反応が行われて硬化する。しかして、コイル巻き作業が施された後、適当な熱処理が施されることによって前記有機物質が分解して消失する。
【００１２】
分解、消失のための熱処理は、多くの場合、酸化物超電導材またはその前駆材に対する超電導化熱処理を利用することができるが、それ以外の熱処理であっても差し支えない。
【００１３】
本発明の場合、コーティング材の塗膜中の有機物質を化学反応させて硬化させることにより、耐磨耗性、可撓性、耐剥離性、機械的強度等の特性をもった皮膜（層）が得られる。その結果、このコーティング材層をもった導体はそのままコイル巻きすることが可能となり、超電導化熱処理等の熱処理後はコーティング材層の有機物質が分解して無くなり、目的の無機絶縁物質のみが均一な厚さで残ることになるが、コーティング材の層は無機絶縁物質の粉末を含まない樹脂エナメル皮膜ような有機物質の皮膜を介して施すことが好ましい。そうすることによりコーティング材の塗膜の塗布性を向上させることができる。勿論、耐磨耗性、耐剥離性などの特性は無機絶縁物質の粉末が混合されていない方が良好なため、コーティング材層の上に無機物質粉末を含まない樹脂エナメル塗料からなる有機物質の皮膜を施しても差し支えない。これらの有機物質の皮膜やコーティング材層は一層でも複数層でもよく、それらは含まれる有機物質が異なる皮膜や層の組合せであってもよい。
【００１４】
なお、酸化物超電導材又はその前駆材における酸化物超電導体又はその前駆体と銀等の金属材との組合せは、ディプコート法、ドクターブレード法、パウダーインチューブ法、ジェリーロール法、溶射法、スクリーン印刷法、蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、レーザーアブレーション法等の何れでも差し支えなく、前記方法中の表面コーティング法では露出した酸化物超電導体又はその前駆体の表面を基体金属材と同様な金属材で覆い、最終的に外周が金属材で覆われていればよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１６】
［実施例］
コーティング材の一方の材料として、ポリエステル系エナメル塗料（日立化成社の商品名ＷＨ−４０６８）、ポリエステルイミド系エナメル塗料（大日精化社の商品名ＥＨ−４０２）、ポリアミドイミド系塗料（日立化成社の商品名ＨＩ−４０６）の３種類と、コーティング材のもう一方の材料である無機絶縁物質の粉末としてＴｉＯ2 粉末（平均０．２μｍメッシュ）を選び、このＴｉＯ2 粉末をポリエステルイミド系エナメル塗料に重量比１：１の割合で混合してコーティング材とした。
【００１７】
一方、酸化物超電導前駆材である素材としては、Ｂｉ1.8 Ｐｂ0.34Ｓｒ1.9 Ｃａ2.2 Ｃｕ3.1 Ｏy の組成（以下、Ｂｉ−２２２３という）をもつ酸化物超電導前駆体の粉末を外径１５mm、内径１３．５mm、長さ５００mmの銀パイプ内に充填し、外径１mmまで伸線加工した後、圧延加工を行い、厚さ０．２mmのテープ状にしたものを用意した。
【００１８】
図２に示すように、用意した素材１の外周に前記ポリエステル系エナメル塗料を３μｍの厚さに塗布した後、２５０℃で２０分熱処理して前記エナメル塗料の塗膜を重合反応させて硬化させた。次に、そのポリエステル系エナメル層２の上に、前記コーティング材を１０μｍの厚さに塗付した後、２５０℃で３０分熱処理して前記コーティング材の塗膜を重合反応させて塗膜中のポリエステルイミドを硬化させた。最後に、そのコーティング材の層３の上に前記ポリアミドイミド系塗料を３μｍの厚さに塗付した後、２５０℃で２０分熱処理してこの塗膜を重合反応させて硬化させ、２層のエナメル皮膜２、４と１層のコーティング材層３を有する素材１１を得た。なお、各塗膜形成時、塗布直後にダイスを通して均一な塗膜厚さを得た。
【００１９】
なお、図２中、５はＢｉ−２２２３酸化物超電導前駆体、６は銀被覆を示す。
【００２０】
その後、得られた素材１１の１００ｍ分を用い、図３に見られるように、Ｗ＆Ｒ法により内径５０mmのコイル状に巻いた。次にそのコイル材を８４０℃で１００時間熱処理し、芯材であるＢｉ−２２２３超電導前駆体をＢｉ−２２２３超電導体に転化させて超電導コイルを作製した。この熱処理（超電導化熱処理）によって各エナメル皮膜２、４及びコーティング材層３の有機物質は全て分解して無くなり、図１に示すように、ＴｉＯ2 の層３１のみが均一な厚さで残り、相間の絶縁を形成した。なお、この時、ＴｉＯ2 はＢｉ−２２２３酸化物超電導体５１の超電導特性に悪影響が無いことを確認した。
【００２１】
［比較例］
前記実施例の素材１と同じものを１００ｍ分用意し、幅がその素材１の幅より１mm広いアルミナテープと共巻きしてＷ＆Ｒ法によりコイル材とした。共巻き作業中、アルミナテープが７回切れた。また、素材１とアルミナテープがずれないように巻くため、コイル巻きに要した時間は、前記実施例のコイル巻きに要した時間の約３倍多くかかった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、超電導コイル製作時では、酸化物超電導前駆材を絶縁材と共巻きする必要がなくなり、コイル巻きが容易になると同時に、酸化物超電導前駆材をコイル状に巻くのに要する時間も大幅に短縮できる。更に、絶縁材の共巻きが不要なため、コイル巻き工程では酸化物超電導前駆材の断面形状はまったく問題にならない。また、化学反応により硬化させた層や皮膜には耐磨耗性、可撓性、耐剥離性などの特性があるため、コイル巻き作業に適している。
【００２３】
更に、超電導化熱処理等の熱処理後には、コーティング材層に含まれていた有機物質が分解して無くなり、無機絶縁物質のみが残るが、有機物質が分解する際、酸化物超電導材の外周を形成している銀などの金属材と酸化物超電導体へ影響しない程度に多少反応することにより、コーティング層中の無機絶縁物質がその下地である金属材に密接に接着し、絶縁機能を向上させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る酸化物超電導コイルの一例を示す説明図。
【図２】本発明に係る酸化物超電導コイルの製造方法の一例における作製過程を示す説明図。
【図３】本発明に係る酸化物超電導コイルの製造方法の一例における作製過程を示す説明図。
【符号の説明】
１  素材としての酸化物超電導前駆材
２  ポリエステル系エナメル皮膜
３  コーティング材層
４  ポリアミドイミド系エナメル皮膜
５  酸化物超電導前駆体
６  銀被覆
１１  素材
３１  ＴｉＯ2 の層
５１  酸化物超電導体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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