酸化物超電導線材の製造方法
【課題】 単芯線の切断時に起こるガス吸着を防止する。それによって結晶間に生じる空隙、アモルファス相の偏析、膨れ欠陥の発生を抑制し、全長にわたって高い臨界電流値を有する酸化物超電導線材を実現できる製造方法を提供することにある。
【解決手段】 第１の金属パイプに原料粉末を充填し、該第１の金属パイプに伸線加工を施し単芯線材を得る工程と、該単芯線材を複数本に切断する工程と、該切断された単芯線材を複数本束ね第２の金属パイプに嵌合し多芯母材を得る工程と、該多芯母材に塑性加工を施し多芯線材とする工程と、該多芯線材に熱処理を施す工程とを含む金属被覆（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３超電導線材の製造方法であって、前記単芯線材の切断が溶融切断であって、切断部を溶融凝固体で封止することを特徴とする酸化物超電導線材の製造方法。
【解決手段】 第１の金属パイプに原料粉末を充填し、該第１の金属パイプに伸線加工を施し単芯線材を得る工程と、該単芯線材を複数本に切断する工程と、該切断された単芯線材を複数本束ね第２の金属パイプに嵌合し多芯母材を得る工程と、該多芯母材に塑性加工を施し多芯線材とする工程と、該多芯線材に熱処理を施す工程とを含む金属被覆（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３超電導線材の製造方法であって、前記単芯線材の切断が溶融切断であって、切断部を溶融凝固体で封止することを特徴とする酸化物超電導線材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、（Ｂｉ，Ｐｂ）２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏｚ（ｚは１０に近い数、以下（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３とする）相を含む酸化物超電導線材の製造方法に関するものである。特に、長尺な線材であっても、焼結時の膨張や（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３結晶間の結合性低下などを抑制して、臨界電流値を向上することが可能な超電導線材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３相を含む超電導線材は、高い臨界温度と高い臨界電流を有する高温酸化物超電導線材として知られている。かかる（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３相を含む超電導線材は、前駆体原料粉末を金属シースに充填し、前駆体原料粉末が充填された金属シースを塑性加工してテープ状の線材を形成し、得られた線材を熱処理して線材中の前駆体原料粉末を焼結して良好な超電導相である（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３を形成することによって製造される（たとえば、特許文献１、２および非特許文献を参照）。なお、塑性加工とは、前駆体原料粉末が充填された金属シースを塑性変形させて線材を形成する加工の総称であり、伸線加工、圧延加工、プレス加工などが含まれる。
【０００３】
上記金属シース法で作製された（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３相を主成分とする酸化物超電導線材は高い臨界温度を持ち、かつ液体窒素等の比較的簡単な冷却下でも高い臨界電流値を示す有用な線材である。だが更なる性能の向上が実現すれば、より実用に用いられる範囲が広がる。
【０００４】
また上記（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３超電導材線材を使用することによって、従来の常伝導導体を用いるよりはるかにエネルギー損失を低減することが可能であると考えられている。そのため（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３超電導材線材を導体として用いた超電導ケーブル、超電導コイル、超電導変圧器、超電導電力貯蔵装置等の超電導応用機器開発も同時に進められている。
【０００５】
ところで、上記前駆体原料粉末は１μｍ径程度の微細粉末であり、粉末全体の表面積が非常に大きく、不必要なガスを吸着しやすい。このような吸着ガスが線材形状形成後の熱処理段階において線材内部で放出され、超電導体の結晶間に空隙を生じたり、ガスと前駆体原料粉末とが結合してアモルファス相が偏析されて、超電導体の結晶間の結合を阻害して臨界電流が低下するという問題がある。また、局所的にガスが集まることで膨れなどの欠陥を生じるという問題もある。
【０００６】
そこで、特許文献３では、前駆体原料粉末を金属パイプに充填した後、金属パイプ内を減圧し、減圧した状態にて金属パイプ端部の開口部を封止する。その後、前駆体原料粉末が封入された金属パイプを伸線加工する製造方法が開示されている。
【０００７】
この技術によって、前駆体原料粉末を金属パイプに充填する際に吸着するガスや、粉末内部に残留しているガス成分は、伸線加工前に原料粉末から取り除かれ、両端が封止されているため伸線加工段階では、ガス成分は吸着されない。
【特許文献１】特開平０３−１３８８２０号公報
【特許文献２】特開平０４−２９２８１２号公報
【特許文献３】特開２００４−０８７４８８号公報
【非特許文献１】ＳＥＩテクニカルレビュー、２００４年３月 第１６４号 ｐ３６−４２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
多芯線を形成する場合は、伸線された単芯線は他の金属パイプに嵌合するために切断して使用される。この切断の際、切断面に前駆体原料粉末が露出するため、露出面に近い前駆体原料粉末がガスを吸着し性能低下を引き起こすことがある。
【０００９】
細い径まで伸線された場合、各切断された単芯線の粉末露出面積は小さく、ガスが内部まで浸透しにくいので吸着量は少なく、各単芯線単位で考えれば影響は小さいように見える。しかしながら、多芯線に嵌合された場合、そのような切断面が多芯線の両端に集中するため、多芯線材の両端の臨界電流値が劣下することがある。よって、全長にわたって均一で、高い臨界電流値を持つ線材が、設計した長さでは得られないという影響があった。
【００１０】
そこで、本発明の主目的は、単芯線の切断時およびその後に起こるガス吸着を防止することによって、結晶間に生じる空隙、アモルファス相の偏析、膨れ欠陥の発生を抑制し、全長にわたって高い臨界電流値を有する酸化物超電導線材を実現できる製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、第１の金属パイプに原料粉末を充填し、該第１の金属パイプに伸線加工を施し単芯線材を得る工程と、該単芯線材を複数本に切断する工程と、該切断された単芯線材を複数本束ね第２の金属パイプに嵌合し多芯母材を得る工程と、該多芯母材に塑性加工を施し多芯線材とする工程と、該多芯線材に熱処理を施す工程とを含む金属被覆（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３超電導線材の製造方法であって、前記単芯線材の切断が溶融切断であって、切断部を溶融凝固体で封止することを特徴とする酸化物超電導線材の製造方法である。
【００１２】
本発明における前記溶融凝固体は、実質的に原料粉末が溶融凝固したものであることが好ましい。
【００１３】
本発明における、溶融切断の方法はレーザ照射法またはプラズマ照射法であることが好ましい。
【００１４】
本発明では、前記第１の金属パイプに充填される原料粉末はＢｉ２２１２相および／または（Ｂｉ，Ｐｂ）２２１２相が主成分であることが好ましい。さらには、溶融温度が９００℃から１２００℃であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の酸化物超電導線材の製造方法によれば、単芯線材の切断を溶融切断でおこない、切断部を溶融凝固体で封止することで、単芯線の切断時およびその後に起こるガス吸着を防止する。それによって結晶間に生じる空隙、アモルファス相の偏析、膨れ欠陥の発生を抑制し、全長にわたって高い臨界電流値を有する酸化物超電導線材を実現できる製造方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図に基づいて説明する。
【００１７】
（実施の形態）
図２は、酸化物超電導線材の構成を模式的に示す部分断面斜視図である。図２を参照して、例えば、多芯線の酸化物超電導線材について説明する。酸化物超電導線材２１は、長手方向に伸びる複数本の酸化物超電導体フィラメント２２と、それらを被覆するシース部２３とを有している。複数本の酸化物超電導体フィラメント１２の各々の材質は、Ｂｉ−Ｐｂ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系の組成が好ましく、特に（Ｂｉ，Ｐｂ）：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕの原子比がほぼ２：２：２：３の比率で近似して表される（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３相を含む材質が最適である。シース部２３の材質は、例えば銀や銀合金等の金属から構成される。
【００１８】
次に、上記の酸化物超電導線材の製造方法について説明する。
【００１９】
図３は、本発明の実施の形態における酸化物超電導線材の製造工程を示すフロー図である。また図４〜１０は、図３の各工程を示す図である。
【００２０】
図３および図４を参照して、まず、酸化物超電導体の前駆体粉末４１を金属管４２に充填する（粉末充填：ステップＳ１）。この酸化物超電導体の前駆体粉末４１は、（Ｂｉ，Ｐｂ）２Ｓｒ２Ｃａ１Ｃｕ２Ｏｚ（以下（Ｂｉ，Ｐｂ）２２１２と呼ぶ）相が主で、その他（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３相、アルカリ土類酸化物（例えば、（Ｃａ，Ｓｒ）ＣｕＯ２、（Ｃａ，Ｓｒ）２ＣｕＯ３、（Ｃａ，Ｓｒ）１４Ｃｕ２４Ｏ４１等）、Ｐｂ酸化物（例えば、Ｃａ２ＰｂＯ４、（Ｂｉ，Ｐｂ）３Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ１Ｏｚ）を含む材質よりなっている。なお、金属管４２としては銀や銀合金を用いることが好ましい。これは前駆体粉末と金属管が反応し化合物を形成し、前駆体粉末の組成ずれを防ぐためである。この充填工程において、前駆体粉末はガスを吸着しやすい。
【００２１】
次に、図３および図５を参照して、前駆体粉末５１が充填された金属管５２は、充填工程で吸着したガスを除去するため減圧雰囲気に置き、そのままヒータ５４で加熱する。その後、金属管５２端部の開口部をフタ５３で封止する（パイプ脱ガス：ステップＳ２）。よって、続く伸線工程における、前駆体粉末へのガス吸着は起こらない。
【００２２】
次に、図３および図６に示すように、上記前駆体粉末が充填された金属管６１を所望の直径まで伸線加工し、前駆体粉末を芯材として銀などの金属に被覆された単芯線６３を作製する（単芯線伸線：ステップＳ３）。
【００２３】
次に、図３および図７に示すように、所望の直径まで伸線加工された単芯線７１を、もう一つの金属管に嵌合するため、必要な本数になるよう嵌合用金属管の長さに合わせて切断する。（切断：ステップＳ４）。この際、切断面に露出する前駆体粉末７２にガスが吸着しやすい。本発明の溶融切断法はこのステップで適用されるものであり、切断と同時に切断面を封止し、ガス吸着を防止する。溶融切断法の詳細については後述する。
【００２４】
次に、図３および図８（ａ）に示すように、切断された単芯線８１を必要本数束ねて、例えば銀等からなる金属管８２内に嵌合する（多芯嵌合：ステップＳ５）。単芯線８１の切断面は溶融凝固体８３で封止されている。これにより、前駆体粉末を芯材として複数有する多芯構造材が得られる。封止処理を行わない単芯線８４を使用した場合は図８（ｂ）のように、前駆体粉末８５が切断面に露出する。このガスを吸着しやすい前駆体粉末露出断面が多芯線の端部に集中することになる。
【００２５】
次に、図３および図９に示すように、多芯構造材９１を所望の直径まで伸線加工し、前駆体粉末が金属シース部９２に埋め込まれ、断面形状が円状あるいは多角形状の等方的多芯母線９３を作製する（多芯線伸線：ステップＳ６）。これにより、酸化物超電導線材の前駆体粉末を金属で被覆した形態を有する等方的多芯母線９３が得られる。溶融切断された単芯線を用いた場合は、多芯構造材８１、等方的多芯母線９３の端部は溶融凝固体９４で封止されている。
【００２６】
次に、図３および図１０に示すように、この等方的多芯母線１０１を圧延する（１次圧延：ステップＳ７）。これによりテープ状前駆体線材１０２が得られる。
【００２７】
次に、テープ状前駆体線材を熱処理する（１次熱処理：ステップＳ８）。この熱処理は、たとえば大気圧下、約８３０℃の温度で行われる。熱処理によって前駆体粉末から目的とする酸化物超電導相が生成される。前駆体粉末にガスが吸着している場合、この熱処理において、ガスが粉末から脱離する。脱離したガスは、周囲が金属で覆われているため逃げ場が無く、温度上昇とともに線材内部で膨張する。この膨張によって、粉末間の隙間（ボイド）ができる。さらには、ガス量が多い場合は、金属被覆が変形するほどの、いわゆる膨れ現象がおこる。
【００２８】
その後、再び線材を圧延する（２次圧延：ステップＳ９）。この２次圧延を行うことにより、１次熱処理で生じたボイドを埋めたり、膨れ変形を修復する。但し、この圧延によって外観的には、ボイドや膨れが無くなるが、線材内に存在していたガスの幾分かは圧縮されて残留している。
【００２９】
続いて、例えば８２０℃の温度で線材を熱処理する（２次熱処理：ステップＳ１０）。このとき、大気圧下、または加圧雰囲気で熱処理する。以上の製造工程により、図２に示す酸化物超電導線材が得られる。前記したよう２次圧延後、線材中にガスが残留しているとこの２次熱処理でも膨れ現象等を引き起こす。
【００３０】
本発明は上記で説明した線材製造工程中、最後に前駆体粉末がガスを吸着する可能性がある切断工程（ステップＳ４）での、ガス吸着を防止するものである。
【００３１】
本発明では、単芯線材を溶融切断し、切断部をその溶融凝固体で封止することが特徴である。従来単芯線を多芯嵌合用に切断する場合は、押し切り、切削等の機械的手法がとられていた。このような手法では、切断面における粉末露出が防げない。少しでもガス吸着を抑えるため、切断後すぐに、シール材を塗布する、貼る等で切断面を封止することもできる。またプレス機で切断箇所を押しつぶし、金属管を圧着させる手法もある。この手法では圧着される金属管が粉末を挟むため封止が完全ではないことが多い。また金属管の変形を伴うため、後述する理由でこの変形は避けたい。
【００３２】
よって、本発明では単芯線材に熱をかけて溶かし切断する。さらにただ溶かすだけでなく、溶融後冷却によって凝固した部分を封止材として使用するものである。このようにすれば切断と同時に封止が完了し、切断露出面の粉末にガスが吸着することを防止できる。図１は溶融凝固体で両端が封止された単芯線材を、模式的にあらわした断面図である。シース部１１に充填された前駆体粉末１２が、溶融凝固体１３によって、シース部１１内に封じこめられた様子をあらわしている。
【００３３】
本発明における封止材として用いる溶融凝固体は、実質的に原料粉末が溶融凝固したものであることを特徴としている。単芯線は銀等の金属管と前駆体粉末から構成されている。溶融する温度が非常に高い場合、金属管および原料粉末のいずれもが多量に溶融し凝固するため、金属凝固体、粉末凝固体いずれも封止材として利用可能である。図１１は単芯線の切断部断面の模式図である。しかしながら、図１１（ａ）に示されるように金属シース部１１１の溶融が多い場合は、その切断面が変形してしまう。
【００３４】
切断面の変形は以下の理由で好ましくない。一般的に多芯線を嵌合する際には、隙間が少なく充填率が高くなるよう単芯線を束ねて金属管に挿入する。この時、嵌合用金属管の内径と単芯線束の外径はほぼ等しい。そこで切断面が各単芯線で図１１（ａ）のように不揃いであると、単芯線束の挿入端がきれいな対称形（円形状）に配置できず、単芯線束挿入端の断面において嵌合用金属管の内径より大きくなる方向も出てくるため、嵌合用金属管に挿入できなくなる場合もある。よって、図１１（ｂ）に示されるようなに切断面が円形を保ったまま、切断されることが好ましい。つまり、切断される金属管は、変形しないようにできるだけ溶融せず、原料粉末だけが溶融することが好ましい。
【００３５】
前記のような状態を作り出すためには、溶融時の温度を調節する。金属管と原料粉末の溶融温度が異なるため、温度を適切に選ぶことにより、原料粉末のみを封止に充分な量を溶融させることができ、金属管は溶融したとしても切断部表面のほんのわずかな部分のみの溶融に抑えることができる。適切な温度で溶融切断すると、図１に示されるように、切断面の端部近辺のみの少ない量の前駆体粉末の溶融凝固体１１のみで封止できる。
【００３６】
溶融切断の方法は、バーナーで加熱する方法や、レーザやプラズマなどのエネルギービームを照射する方法が採用できる。特に好ましいのは、レーザやプラズマなどのエネルギービーム照射法である。これらエネルギービーム照射法を用いると熱変形が小さいため、前記したような望ましい切断前の形状を維持しかつ、平滑な切断面が得られる。
【００３７】
また、切断速度が速いので、加熱している時間が短い。加熱時間が長いと金属管の熱伝導により、必要のない部分まで高温になる。これにより溶融部以外の内部粉末を変性させることになる。さらには、図１と図１２を比較して、図１２で模式的に表されるように溶融凝固体１２３領域が必要以上に多くなる。また高温領域が多いと、冷却時間が長くなり凝固も遅くなる。
【００３８】
本発明において、金属パイプに充填される原料粉末はＢｉ２２１２相および／または（Ｂｉ，Ｐｂ）２２１２相が主成分であることが好ましい。Ｂｉ２２１２相粉末あるいは（Ｂｉ，Ｐｂ）２２１２相粉末を溶融凝固させた組織は、ポア（微細孔）が少なく、高密度な凝固組織を形成する。また当該相は、溶融時の粘性が高く、溶融体が切断面から流出する可能性が低い。よって、Ｂｉ２２１２相あるいは（Ｂｉ，Ｐｂ）２２１２相を充填粉末の主相としておくと、好適な封止材として機能する。
【００３９】
さらには、その溶融温度を９００℃から１２００℃と設定し冷却させると、非常に密で均一な組織をもつ凝固体となり、良好な封止状態が得られる。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例に基づき、本発明をさらに具体的に説明する。
【００４１】
（実施例１）
原料粉末（Ｂｉ２Ｏ３，ＰｂＯ，ＳｒＣＯ３，ＣａＣＯ３，ＣｕＯ）をＢｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝１．８：０．３：２．０：２．０：３．０の比率で混合し、大気中で７００℃×８時間、粉砕、８００℃×１０時間、粉砕、８４０℃×４時間、粉砕の処理を施し前駆体粉末を得る。また前駆体粉末を、５種類の原料粉末が溶解した硝酸水溶液を、加熱された炉内に噴射することにより、金属硝酸塩水溶液の粒子の水分が蒸発し、硝酸塩の熱分解、そして金属酸化物同士の反応、合成が瞬時に起こさせる噴霧熱分解法で作製することもできる。こうして作製された前駆体粉末は、（Ｂｉ，Ｐｂ）２２１２相またはＢｉ２２１２相が主体となった粉末である。
【００４２】
上記により作製された前駆体粉末を外径２５ｍｍ、内径２２ｍｍの片端が開放された銀パイプに充填する。前駆体粉末が充填された銀パイプを加熱し、パイプ内部を減圧する。これにより充填工程で粉末に吸着したガスを取りさる。冷却後、内部の減圧状態を保つよう銀製の蓋をロウ付けし封止する。
【００４３】
このパイプを空気などが侵入しないよう、蓋をしたままの状態で伸線加工を施し、直径２．４ｍｍの一本ものの単芯線を得る。この一本ものの単芯線から、長さ１ｍの別の金属管に嵌合するために５５本の単芯素線を切り出す。この切り出しに溶融切断法を用いる。
【００４４】
図１３はレーザビームまたはプラズマビーム照射による溶融切断装置を模式的に表した図である。サプライ１３１に巻かれた単芯線１３２を、送りローラー１３３で伸直しながら、単芯線の目的とする切断箇所をビームヘッド１３５の位置へ移動させる。目的の箇所で単芯線移動を止め、ビームヘッド１３５と切断箇所の位置あわせを、ヘッドが上下および前後左右に移動させるヘッド移動機構１３６を用いて行う。位置あわせが完了すると、ビーム発生機構１３４からビームを出力させ単芯線にビームを照射し切断する。切断完了後、単芯線を移動させ次の切断を行う。その繰り返しにより、必要本数の単芯線素線１３７を得る。
【００４５】
本実施例では単芯線切断を、上記のような装置を用いて、炭酸ガスレーザ、エアプラズマ照射切断と、ガスバーナーによる溶融切断を行った。また比較のため、刃物による機械的切断も行った。
【００４６】
表１に切断方法、切断時の各種状態と水分の吸収試験結果を記す。切断時間はビームを照射またはバーナーの点火開始から、切断されるまでの時間。最高到達温度は線材の温度を放射温度計で測定する。冷却時間は切断終了から３０℃に戻るまでの時間である。水分の吸収試験は切断後の単芯線を１週間大気中に放置し、切断直後と１週間放置後の単芯線中の前駆体粉末に含まれる水分をカールフィッシャー法により測定する。その含有水分増加量比（１週間後の水分量／切断直後の水分量）を表１に記載する。
【００４７】
【表１】
【００４８】
表１より、溶融法で切断された単芯線は、１週間の放置後も水分を吸収しない。これは単芯線内部の前駆体粉末は溶融凝固体により、外気から遮断されているからである。
【００４９】
（実施例２）
実施例１で４種の方法で切断された単芯線を５５本に束ねて外径２５ｍｍ、内径２２ｍｍの銀パイプに挿入し、直径１．５ｍｍまで伸線し、４種の多芯（５５芯）線材を得る。機械的切断された線材は切断後すぐに使用する。この多芯線を圧延し、厚み０．２５ｍｍのテープ状線材に加工する。得られたテープ状線材から単芯線の切断部が集中する端部を含むよう、各種１００ｍ切り出して、８ｋＰａ酸素雰囲気中で８２０℃〜８４０℃、３０時間〜５０時間の１次熱処理を施す。
【００５０】
１次熱処理後のテープ状線材を厚み０．２３ｍｍになるように再圧延する。再圧延後のテープ状線材に酸素分圧８ｋＰａを含む加圧雰囲気下にて８２０℃〜８４０℃、５０時間〜１００時間の２次熱処理を施す。その後、臨界電流値測定、テープ線材に発生した膨れ欠陥数計測を行った。
【００５１】
臨界電流値は、１００ｍ長の両端に電極端子をつけ、温度７７Ｋ、ゼロ磁場中、四端子法で電流―電圧曲線を測定し、その曲線から線材１ｃｍあたり１×１０−６Ｖの電圧を発生させる電流を臨界電流値と定義した。切断方法と臨界電流値および膨れ数の結果を表２に記す。
【００５２】
【表２】
【００５３】
溶融切断を施さない比較例は、臨界電流値が低く、欠陥である膨れも観察された。特に単芯線の切断面が存在するテープ線の端部で膨れが多数発生している。一方溶融切断を行った３種のテープ線材は膨れ欠陥は観察されなかった。
【００５４】
ガスバーナーで単芯線が切断された線材番号３は若干臨界電流が低い。これは以下の理由からである。切断にかかった時間および冷却時間が長いため、溶融する量が多くなった。そのため単芯線の切断時において、切断面から奥深くまで（約３０ｍｍ）溶融凝固体が形成された単芯素線になっている。線材番号３はそのような溶融凝固体部が長い単芯素線を多く使用している。よって線材番号３は多芯線段階で端部にかなりの量の溶融凝固体が集中している。よって線材番号３は線材端部からかなりの長さにわたり臨界電流値が低くなり、全体性能もそれに引きずられ低下している。
【００５５】
今回開示された実施の形態および実施例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明でなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】溶融凝固体で両端が封止された単芯線材を、模式的にあらわした断面図である。
【図２】酸化物超電導線材の構成を模式的に示す部分断面斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態における酸化物超電導線材の製造工程を示すフロー図である。
【図４】図３中Ｓ１ステップの工程を示す斜視図である。
【図５】図３中Ｓ２ステップの工程を示す斜視図である。
【図６】図３中Ｓ３ステップの工程を示す斜視図である。
【図７】図３中Ｓ４ステップの工程を示す斜視図である。
【図８】図３中Ｓ５ステップの工程を示す斜視図である。
【図９】図３中Ｓ６ステップの工程を示す斜視図である。
【図１０】図３中Ｓ７ステップの工程を示す斜視図である。
【図１１】単芯線の切断部断面の模式図である。（ａ）溶融切断で変形した断面、（ｂ）円形を保ったまま切断された断面。
【図１２】溶融切断時に溶融凝固体量が多くなった単芯線材を、模式的にあらわした断面図である。
【図１３】レーザビームまたはプラズマビーム照射による溶融切断装置を模式的に表した図である。
【符号の説明】
【００５７】
１１ 溶融凝固体、１２ 前駆体粉末、１３ シース部、２１ 酸化物超電導線材、２２ 前酸化物超電導体フィラメント、２３ シース部、４１ 前駆体粉末、４２ 金属管、５１ 前駆体粉末、５２ 金属管、５３ フタ、５４ ヒータ、６１ 金属管、６２ 伸線用ダイス、６３ 単芯線、６１ 多芯構造材、６２ 前駆体原料粉末、６３ 金属シース部、７１ 単芯線、７２ 前駆体粉末、８１ 単芯線、８２ 金属管、８３ 溶融凝固体、８４ 封止処理を行わない単芯線、８５ 前駆体粉末、９１ 多芯構造材、９２ 金属シース部、９３ 等方的多芯母線、９４ 溶融凝固体、９５ 伸線用ダイス、１０１ 等方的多芯母線、１０２ テープ状前駆体、１０３ 圧延ロール、１１０ 溶融凝固体、１１１ 金属シース部、１２１ 金属シース部、１２２ 前駆体粉末、１２３ 溶融凝固体、１３１ サプライ、１３２ 単芯線、１３３ 送りローラー、１３４ ビーム発生機構、１３５ ビームヘッド、１３６ ヘッド移動機構、１３７ 単芯素線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、（Ｂｉ，Ｐｂ）２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏｚ（ｚは１０に近い数、以下（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３とする）相を含む酸化物超電導線材の製造方法に関するものである。特に、長尺な線材であっても、焼結時の膨張や（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３結晶間の結合性低下などを抑制して、臨界電流値を向上することが可能な超電導線材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３相を含む超電導線材は、高い臨界温度と高い臨界電流を有する高温酸化物超電導線材として知られている。かかる（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３相を含む超電導線材は、前駆体原料粉末を金属シースに充填し、前駆体原料粉末が充填された金属シースを塑性加工してテープ状の線材を形成し、得られた線材を熱処理して線材中の前駆体原料粉末を焼結して良好な超電導相である（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３を形成することによって製造される（たとえば、特許文献１、２および非特許文献を参照）。なお、塑性加工とは、前駆体原料粉末が充填された金属シースを塑性変形させて線材を形成する加工の総称であり、伸線加工、圧延加工、プレス加工などが含まれる。
【０００３】
上記金属シース法で作製された（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３相を主成分とする酸化物超電導線材は高い臨界温度を持ち、かつ液体窒素等の比較的簡単な冷却下でも高い臨界電流値を示す有用な線材である。だが更なる性能の向上が実現すれば、より実用に用いられる範囲が広がる。
【０００４】
また上記（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３超電導材線材を使用することによって、従来の常伝導導体を用いるよりはるかにエネルギー損失を低減することが可能であると考えられている。そのため（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３超電導材線材を導体として用いた超電導ケーブル、超電導コイル、超電導変圧器、超電導電力貯蔵装置等の超電導応用機器開発も同時に進められている。
【０００５】
ところで、上記前駆体原料粉末は１μｍ径程度の微細粉末であり、粉末全体の表面積が非常に大きく、不必要なガスを吸着しやすい。このような吸着ガスが線材形状形成後の熱処理段階において線材内部で放出され、超電導体の結晶間に空隙を生じたり、ガスと前駆体原料粉末とが結合してアモルファス相が偏析されて、超電導体の結晶間の結合を阻害して臨界電流が低下するという問題がある。また、局所的にガスが集まることで膨れなどの欠陥を生じるという問題もある。
【０００６】
そこで、特許文献３では、前駆体原料粉末を金属パイプに充填した後、金属パイプ内を減圧し、減圧した状態にて金属パイプ端部の開口部を封止する。その後、前駆体原料粉末が封入された金属パイプを伸線加工する製造方法が開示されている。
【０００７】
この技術によって、前駆体原料粉末を金属パイプに充填する際に吸着するガスや、粉末内部に残留しているガス成分は、伸線加工前に原料粉末から取り除かれ、両端が封止されているため伸線加工段階では、ガス成分は吸着されない。
【特許文献１】特開平０３−１３８８２０号公報
【特許文献２】特開平０４−２９２８１２号公報
【特許文献３】特開２００４−０８７４８８号公報
【非特許文献１】ＳＥＩテクニカルレビュー、２００４年３月 第１６４号 ｐ３６−４２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
多芯線を形成する場合は、伸線された単芯線は他の金属パイプに嵌合するために切断して使用される。この切断の際、切断面に前駆体原料粉末が露出するため、露出面に近い前駆体原料粉末がガスを吸着し性能低下を引き起こすことがある。
【０００９】
細い径まで伸線された場合、各切断された単芯線の粉末露出面積は小さく、ガスが内部まで浸透しにくいので吸着量は少なく、各単芯線単位で考えれば影響は小さいように見える。しかしながら、多芯線に嵌合された場合、そのような切断面が多芯線の両端に集中するため、多芯線材の両端の臨界電流値が劣下することがある。よって、全長にわたって均一で、高い臨界電流値を持つ線材が、設計した長さでは得られないという影響があった。
【００１０】
そこで、本発明の主目的は、単芯線の切断時およびその後に起こるガス吸着を防止することによって、結晶間に生じる空隙、アモルファス相の偏析、膨れ欠陥の発生を抑制し、全長にわたって高い臨界電流値を有する酸化物超電導線材を実現できる製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、第１の金属パイプに原料粉末を充填し、該第１の金属パイプに伸線加工を施し単芯線材を得る工程と、該単芯線材を複数本に切断する工程と、該切断された単芯線材を複数本束ね第２の金属パイプに嵌合し多芯母材を得る工程と、該多芯母材に塑性加工を施し多芯線材とする工程と、該多芯線材に熱処理を施す工程とを含む金属被覆（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３超電導線材の製造方法であって、前記単芯線材の切断が溶融切断であって、切断部を溶融凝固体で封止することを特徴とする酸化物超電導線材の製造方法である。
【００１２】
本発明における前記溶融凝固体は、実質的に原料粉末が溶融凝固したものであることが好ましい。
【００１３】
本発明における、溶融切断の方法はレーザ照射法またはプラズマ照射法であることが好ましい。
【００１４】
本発明では、前記第１の金属パイプに充填される原料粉末はＢｉ２２１２相および／または（Ｂｉ，Ｐｂ）２２１２相が主成分であることが好ましい。さらには、溶融温度が９００℃から１２００℃であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の酸化物超電導線材の製造方法によれば、単芯線材の切断を溶融切断でおこない、切断部を溶融凝固体で封止することで、単芯線の切断時およびその後に起こるガス吸着を防止する。それによって結晶間に生じる空隙、アモルファス相の偏析、膨れ欠陥の発生を抑制し、全長にわたって高い臨界電流値を有する酸化物超電導線材を実現できる製造方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図に基づいて説明する。
【００１７】
（実施の形態）
図２は、酸化物超電導線材の構成を模式的に示す部分断面斜視図である。図２を参照して、例えば、多芯線の酸化物超電導線材について説明する。酸化物超電導線材２１は、長手方向に伸びる複数本の酸化物超電導体フィラメント２２と、それらを被覆するシース部２３とを有している。複数本の酸化物超電導体フィラメント１２の各々の材質は、Ｂｉ−Ｐｂ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系の組成が好ましく、特に（Ｂｉ，Ｐｂ）：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕの原子比がほぼ２：２：２：３の比率で近似して表される（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３相を含む材質が最適である。シース部２３の材質は、例えば銀や銀合金等の金属から構成される。
【００１８】
次に、上記の酸化物超電導線材の製造方法について説明する。
【００１９】
図３は、本発明の実施の形態における酸化物超電導線材の製造工程を示すフロー図である。また図４〜１０は、図３の各工程を示す図である。
【００２０】
図３および図４を参照して、まず、酸化物超電導体の前駆体粉末４１を金属管４２に充填する（粉末充填：ステップＳ１）。この酸化物超電導体の前駆体粉末４１は、（Ｂｉ，Ｐｂ）２Ｓｒ２Ｃａ１Ｃｕ２Ｏｚ（以下（Ｂｉ，Ｐｂ）２２１２と呼ぶ）相が主で、その他（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３相、アルカリ土類酸化物（例えば、（Ｃａ，Ｓｒ）ＣｕＯ２、（Ｃａ，Ｓｒ）２ＣｕＯ３、（Ｃａ，Ｓｒ）１４Ｃｕ２４Ｏ４１等）、Ｐｂ酸化物（例えば、Ｃａ２ＰｂＯ４、（Ｂｉ，Ｐｂ）３Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ１Ｏｚ）を含む材質よりなっている。なお、金属管４２としては銀や銀合金を用いることが好ましい。これは前駆体粉末と金属管が反応し化合物を形成し、前駆体粉末の組成ずれを防ぐためである。この充填工程において、前駆体粉末はガスを吸着しやすい。
【００２１】
次に、図３および図５を参照して、前駆体粉末５１が充填された金属管５２は、充填工程で吸着したガスを除去するため減圧雰囲気に置き、そのままヒータ５４で加熱する。その後、金属管５２端部の開口部をフタ５３で封止する（パイプ脱ガス：ステップＳ２）。よって、続く伸線工程における、前駆体粉末へのガス吸着は起こらない。
【００２２】
次に、図３および図６に示すように、上記前駆体粉末が充填された金属管６１を所望の直径まで伸線加工し、前駆体粉末を芯材として銀などの金属に被覆された単芯線６３を作製する（単芯線伸線：ステップＳ３）。
【００２３】
次に、図３および図７に示すように、所望の直径まで伸線加工された単芯線７１を、もう一つの金属管に嵌合するため、必要な本数になるよう嵌合用金属管の長さに合わせて切断する。（切断：ステップＳ４）。この際、切断面に露出する前駆体粉末７２にガスが吸着しやすい。本発明の溶融切断法はこのステップで適用されるものであり、切断と同時に切断面を封止し、ガス吸着を防止する。溶融切断法の詳細については後述する。
【００２４】
次に、図３および図８（ａ）に示すように、切断された単芯線８１を必要本数束ねて、例えば銀等からなる金属管８２内に嵌合する（多芯嵌合：ステップＳ５）。単芯線８１の切断面は溶融凝固体８３で封止されている。これにより、前駆体粉末を芯材として複数有する多芯構造材が得られる。封止処理を行わない単芯線８４を使用した場合は図８（ｂ）のように、前駆体粉末８５が切断面に露出する。このガスを吸着しやすい前駆体粉末露出断面が多芯線の端部に集中することになる。
【００２５】
次に、図３および図９に示すように、多芯構造材９１を所望の直径まで伸線加工し、前駆体粉末が金属シース部９２に埋め込まれ、断面形状が円状あるいは多角形状の等方的多芯母線９３を作製する（多芯線伸線：ステップＳ６）。これにより、酸化物超電導線材の前駆体粉末を金属で被覆した形態を有する等方的多芯母線９３が得られる。溶融切断された単芯線を用いた場合は、多芯構造材８１、等方的多芯母線９３の端部は溶融凝固体９４で封止されている。
【００２６】
次に、図３および図１０に示すように、この等方的多芯母線１０１を圧延する（１次圧延：ステップＳ７）。これによりテープ状前駆体線材１０２が得られる。
【００２７】
次に、テープ状前駆体線材を熱処理する（１次熱処理：ステップＳ８）。この熱処理は、たとえば大気圧下、約８３０℃の温度で行われる。熱処理によって前駆体粉末から目的とする酸化物超電導相が生成される。前駆体粉末にガスが吸着している場合、この熱処理において、ガスが粉末から脱離する。脱離したガスは、周囲が金属で覆われているため逃げ場が無く、温度上昇とともに線材内部で膨張する。この膨張によって、粉末間の隙間（ボイド）ができる。さらには、ガス量が多い場合は、金属被覆が変形するほどの、いわゆる膨れ現象がおこる。
【００２８】
その後、再び線材を圧延する（２次圧延：ステップＳ９）。この２次圧延を行うことにより、１次熱処理で生じたボイドを埋めたり、膨れ変形を修復する。但し、この圧延によって外観的には、ボイドや膨れが無くなるが、線材内に存在していたガスの幾分かは圧縮されて残留している。
【００２９】
続いて、例えば８２０℃の温度で線材を熱処理する（２次熱処理：ステップＳ１０）。このとき、大気圧下、または加圧雰囲気で熱処理する。以上の製造工程により、図２に示す酸化物超電導線材が得られる。前記したよう２次圧延後、線材中にガスが残留しているとこの２次熱処理でも膨れ現象等を引き起こす。
【００３０】
本発明は上記で説明した線材製造工程中、最後に前駆体粉末がガスを吸着する可能性がある切断工程（ステップＳ４）での、ガス吸着を防止するものである。
【００３１】
本発明では、単芯線材を溶融切断し、切断部をその溶融凝固体で封止することが特徴である。従来単芯線を多芯嵌合用に切断する場合は、押し切り、切削等の機械的手法がとられていた。このような手法では、切断面における粉末露出が防げない。少しでもガス吸着を抑えるため、切断後すぐに、シール材を塗布する、貼る等で切断面を封止することもできる。またプレス機で切断箇所を押しつぶし、金属管を圧着させる手法もある。この手法では圧着される金属管が粉末を挟むため封止が完全ではないことが多い。また金属管の変形を伴うため、後述する理由でこの変形は避けたい。
【００３２】
よって、本発明では単芯線材に熱をかけて溶かし切断する。さらにただ溶かすだけでなく、溶融後冷却によって凝固した部分を封止材として使用するものである。このようにすれば切断と同時に封止が完了し、切断露出面の粉末にガスが吸着することを防止できる。図１は溶融凝固体で両端が封止された単芯線材を、模式的にあらわした断面図である。シース部１１に充填された前駆体粉末１２が、溶融凝固体１３によって、シース部１１内に封じこめられた様子をあらわしている。
【００３３】
本発明における封止材として用いる溶融凝固体は、実質的に原料粉末が溶融凝固したものであることを特徴としている。単芯線は銀等の金属管と前駆体粉末から構成されている。溶融する温度が非常に高い場合、金属管および原料粉末のいずれもが多量に溶融し凝固するため、金属凝固体、粉末凝固体いずれも封止材として利用可能である。図１１は単芯線の切断部断面の模式図である。しかしながら、図１１（ａ）に示されるように金属シース部１１１の溶融が多い場合は、その切断面が変形してしまう。
【００３４】
切断面の変形は以下の理由で好ましくない。一般的に多芯線を嵌合する際には、隙間が少なく充填率が高くなるよう単芯線を束ねて金属管に挿入する。この時、嵌合用金属管の内径と単芯線束の外径はほぼ等しい。そこで切断面が各単芯線で図１１（ａ）のように不揃いであると、単芯線束の挿入端がきれいな対称形（円形状）に配置できず、単芯線束挿入端の断面において嵌合用金属管の内径より大きくなる方向も出てくるため、嵌合用金属管に挿入できなくなる場合もある。よって、図１１（ｂ）に示されるようなに切断面が円形を保ったまま、切断されることが好ましい。つまり、切断される金属管は、変形しないようにできるだけ溶融せず、原料粉末だけが溶融することが好ましい。
【００３５】
前記のような状態を作り出すためには、溶融時の温度を調節する。金属管と原料粉末の溶融温度が異なるため、温度を適切に選ぶことにより、原料粉末のみを封止に充分な量を溶融させることができ、金属管は溶融したとしても切断部表面のほんのわずかな部分のみの溶融に抑えることができる。適切な温度で溶融切断すると、図１に示されるように、切断面の端部近辺のみの少ない量の前駆体粉末の溶融凝固体１１のみで封止できる。
【００３６】
溶融切断の方法は、バーナーで加熱する方法や、レーザやプラズマなどのエネルギービームを照射する方法が採用できる。特に好ましいのは、レーザやプラズマなどのエネルギービーム照射法である。これらエネルギービーム照射法を用いると熱変形が小さいため、前記したような望ましい切断前の形状を維持しかつ、平滑な切断面が得られる。
【００３７】
また、切断速度が速いので、加熱している時間が短い。加熱時間が長いと金属管の熱伝導により、必要のない部分まで高温になる。これにより溶融部以外の内部粉末を変性させることになる。さらには、図１と図１２を比較して、図１２で模式的に表されるように溶融凝固体１２３領域が必要以上に多くなる。また高温領域が多いと、冷却時間が長くなり凝固も遅くなる。
【００３８】
本発明において、金属パイプに充填される原料粉末はＢｉ２２１２相および／または（Ｂｉ，Ｐｂ）２２１２相が主成分であることが好ましい。Ｂｉ２２１２相粉末あるいは（Ｂｉ，Ｐｂ）２２１２相粉末を溶融凝固させた組織は、ポア（微細孔）が少なく、高密度な凝固組織を形成する。また当該相は、溶融時の粘性が高く、溶融体が切断面から流出する可能性が低い。よって、Ｂｉ２２１２相あるいは（Ｂｉ，Ｐｂ）２２１２相を充填粉末の主相としておくと、好適な封止材として機能する。
【００３９】
さらには、その溶融温度を９００℃から１２００℃と設定し冷却させると、非常に密で均一な組織をもつ凝固体となり、良好な封止状態が得られる。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例に基づき、本発明をさらに具体的に説明する。
【００４１】
（実施例１）
原料粉末（Ｂｉ２Ｏ３，ＰｂＯ，ＳｒＣＯ３，ＣａＣＯ３，ＣｕＯ）をＢｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝１．８：０．３：２．０：２．０：３．０の比率で混合し、大気中で７００℃×８時間、粉砕、８００℃×１０時間、粉砕、８４０℃×４時間、粉砕の処理を施し前駆体粉末を得る。また前駆体粉末を、５種類の原料粉末が溶解した硝酸水溶液を、加熱された炉内に噴射することにより、金属硝酸塩水溶液の粒子の水分が蒸発し、硝酸塩の熱分解、そして金属酸化物同士の反応、合成が瞬時に起こさせる噴霧熱分解法で作製することもできる。こうして作製された前駆体粉末は、（Ｂｉ，Ｐｂ）２２１２相またはＢｉ２２１２相が主体となった粉末である。
【００４２】
上記により作製された前駆体粉末を外径２５ｍｍ、内径２２ｍｍの片端が開放された銀パイプに充填する。前駆体粉末が充填された銀パイプを加熱し、パイプ内部を減圧する。これにより充填工程で粉末に吸着したガスを取りさる。冷却後、内部の減圧状態を保つよう銀製の蓋をロウ付けし封止する。
【００４３】
このパイプを空気などが侵入しないよう、蓋をしたままの状態で伸線加工を施し、直径２．４ｍｍの一本ものの単芯線を得る。この一本ものの単芯線から、長さ１ｍの別の金属管に嵌合するために５５本の単芯素線を切り出す。この切り出しに溶融切断法を用いる。
【００４４】
図１３はレーザビームまたはプラズマビーム照射による溶融切断装置を模式的に表した図である。サプライ１３１に巻かれた単芯線１３２を、送りローラー１３３で伸直しながら、単芯線の目的とする切断箇所をビームヘッド１３５の位置へ移動させる。目的の箇所で単芯線移動を止め、ビームヘッド１３５と切断箇所の位置あわせを、ヘッドが上下および前後左右に移動させるヘッド移動機構１３６を用いて行う。位置あわせが完了すると、ビーム発生機構１３４からビームを出力させ単芯線にビームを照射し切断する。切断完了後、単芯線を移動させ次の切断を行う。その繰り返しにより、必要本数の単芯線素線１３７を得る。
【００４５】
本実施例では単芯線切断を、上記のような装置を用いて、炭酸ガスレーザ、エアプラズマ照射切断と、ガスバーナーによる溶融切断を行った。また比較のため、刃物による機械的切断も行った。
【００４６】
表１に切断方法、切断時の各種状態と水分の吸収試験結果を記す。切断時間はビームを照射またはバーナーの点火開始から、切断されるまでの時間。最高到達温度は線材の温度を放射温度計で測定する。冷却時間は切断終了から３０℃に戻るまでの時間である。水分の吸収試験は切断後の単芯線を１週間大気中に放置し、切断直後と１週間放置後の単芯線中の前駆体粉末に含まれる水分をカールフィッシャー法により測定する。その含有水分増加量比（１週間後の水分量／切断直後の水分量）を表１に記載する。
【００４７】
【表１】
【００４８】
表１より、溶融法で切断された単芯線は、１週間の放置後も水分を吸収しない。これは単芯線内部の前駆体粉末は溶融凝固体により、外気から遮断されているからである。
【００４９】
（実施例２）
実施例１で４種の方法で切断された単芯線を５５本に束ねて外径２５ｍｍ、内径２２ｍｍの銀パイプに挿入し、直径１．５ｍｍまで伸線し、４種の多芯（５５芯）線材を得る。機械的切断された線材は切断後すぐに使用する。この多芯線を圧延し、厚み０．２５ｍｍのテープ状線材に加工する。得られたテープ状線材から単芯線の切断部が集中する端部を含むよう、各種１００ｍ切り出して、８ｋＰａ酸素雰囲気中で８２０℃〜８４０℃、３０時間〜５０時間の１次熱処理を施す。
【００５０】
１次熱処理後のテープ状線材を厚み０．２３ｍｍになるように再圧延する。再圧延後のテープ状線材に酸素分圧８ｋＰａを含む加圧雰囲気下にて８２０℃〜８４０℃、５０時間〜１００時間の２次熱処理を施す。その後、臨界電流値測定、テープ線材に発生した膨れ欠陥数計測を行った。
【００５１】
臨界電流値は、１００ｍ長の両端に電極端子をつけ、温度７７Ｋ、ゼロ磁場中、四端子法で電流―電圧曲線を測定し、その曲線から線材１ｃｍあたり１×１０−６Ｖの電圧を発生させる電流を臨界電流値と定義した。切断方法と臨界電流値および膨れ数の結果を表２に記す。
【００５２】
【表２】
【００５３】
溶融切断を施さない比較例は、臨界電流値が低く、欠陥である膨れも観察された。特に単芯線の切断面が存在するテープ線の端部で膨れが多数発生している。一方溶融切断を行った３種のテープ線材は膨れ欠陥は観察されなかった。
【００５４】
ガスバーナーで単芯線が切断された線材番号３は若干臨界電流が低い。これは以下の理由からである。切断にかかった時間および冷却時間が長いため、溶融する量が多くなった。そのため単芯線の切断時において、切断面から奥深くまで（約３０ｍｍ）溶融凝固体が形成された単芯素線になっている。線材番号３はそのような溶融凝固体部が長い単芯素線を多く使用している。よって線材番号３は多芯線段階で端部にかなりの量の溶融凝固体が集中している。よって線材番号３は線材端部からかなりの長さにわたり臨界電流値が低くなり、全体性能もそれに引きずられ低下している。
【００５５】
今回開示された実施の形態および実施例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明でなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】溶融凝固体で両端が封止された単芯線材を、模式的にあらわした断面図である。
【図２】酸化物超電導線材の構成を模式的に示す部分断面斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態における酸化物超電導線材の製造工程を示すフロー図である。
【図４】図３中Ｓ１ステップの工程を示す斜視図である。
【図５】図３中Ｓ２ステップの工程を示す斜視図である。
【図６】図３中Ｓ３ステップの工程を示す斜視図である。
【図７】図３中Ｓ４ステップの工程を示す斜視図である。
【図８】図３中Ｓ５ステップの工程を示す斜視図である。
【図９】図３中Ｓ６ステップの工程を示す斜視図である。
【図１０】図３中Ｓ７ステップの工程を示す斜視図である。
【図１１】単芯線の切断部断面の模式図である。（ａ）溶融切断で変形した断面、（ｂ）円形を保ったまま切断された断面。
【図１２】溶融切断時に溶融凝固体量が多くなった単芯線材を、模式的にあらわした断面図である。
【図１３】レーザビームまたはプラズマビーム照射による溶融切断装置を模式的に表した図である。
【符号の説明】
【００５７】
１１ 溶融凝固体、１２ 前駆体粉末、１３ シース部、２１ 酸化物超電導線材、２２ 前酸化物超電導体フィラメント、２３ シース部、４１ 前駆体粉末、４２ 金属管、５１ 前駆体粉末、５２ 金属管、５３ フタ、５４ ヒータ、６１ 金属管、６２ 伸線用ダイス、６３ 単芯線、６１ 多芯構造材、６２ 前駆体原料粉末、６３ 金属シース部、７１ 単芯線、７２ 前駆体粉末、８１ 単芯線、８２ 金属管、８３ 溶融凝固体、８４ 封止処理を行わない単芯線、８５ 前駆体粉末、９１ 多芯構造材、９２ 金属シース部、９３ 等方的多芯母線、９４ 溶融凝固体、９５ 伸線用ダイス、１０１ 等方的多芯母線、１０２ テープ状前駆体、１０３ 圧延ロール、１１０ 溶融凝固体、１１１ 金属シース部、１２１ 金属シース部、１２２ 前駆体粉末、１２３ 溶融凝固体、１３１ サプライ、１３２ 単芯線、１３３ 送りローラー、１３４ ビーム発生機構、１３５ ビームヘッド、１３６ ヘッド移動機構、１３７ 単芯素線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の金属パイプに原料粉末を充填し、該第１の金属パイプに伸線加工を施し単芯線材を得る工程と、該単芯線材を複数本に切断する工程と、該切断された単芯線材を複数本束ね第２の金属パイプに嵌合し多芯母材を得る工程と、該多芯母材に塑性加工を施し多芯線材とする工程と、該多芯線材に熱処理を施す工程とを含む金属被覆（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３超電導線材の製造方法であって、前記単芯線材の切断が溶融切断であって、切断部を溶融凝固体で封止することを特徴とする酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項２】
前記溶融凝固体は実質的に原料粉末が溶融凝固したもの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線材の製造方法。
【請求項３】
前記溶融切断の方法がレーザ照射法またはプラズマ照射法であることを特徴とする請求項１または２に記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項４】
前記第１の金属パイプに充填される原料粉末はＢｉ２２１２相および／または（Ｂｉ，Ｐｂ）２２１２相が主成分であることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項５】
前記溶融切断において、溶融温度が９００℃から１２００℃であることを特徴とする請求項４に記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項１】
第１の金属パイプに原料粉末を充填し、該第１の金属パイプに伸線加工を施し単芯線材を得る工程と、該単芯線材を複数本に切断する工程と、該切断された単芯線材を複数本束ね第２の金属パイプに嵌合し多芯母材を得る工程と、該多芯母材に塑性加工を施し多芯線材とする工程と、該多芯線材に熱処理を施す工程とを含む金属被覆（Ｂｉ，Ｐｂ）２２２３超電導線材の製造方法であって、前記単芯線材の切断が溶融切断であって、切断部を溶融凝固体で封止することを特徴とする酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項２】
前記溶融凝固体は実質的に原料粉末が溶融凝固したもの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線材の製造方法。
【請求項３】
前記溶融切断の方法がレーザ照射法またはプラズマ照射法であることを特徴とする請求項１または２に記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項４】
前記第１の金属パイプに充填される原料粉末はＢｉ２２１２相および／または（Ｂｉ，Ｐｂ）２２１２相が主成分であることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【請求項５】
前記溶融切断において、溶融温度が９００℃から１２００℃であることを特徴とする請求項４に記載の酸化物超電導線材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−２４２３４９（Ｐ２００７−２４２３４９Ａ）
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−６１１５１（Ｐ２００６−６１１５１）
【出願日】平成１８年３月７日（２００６．３．７）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月７日（２００６．３．７）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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