KR20070120497A - 초전도 선재의 제조 방법 - Google Patents
초전도 선재의 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20070120497A KR20070120497A KR1020077020942A KR20077020942A KR20070120497A KR 20070120497 A KR20070120497 A KR 20070120497A KR 1020077020942 A KR1020077020942 A KR 1020077020942A KR 20077020942 A KR20077020942 A KR 20077020942A KR 20070120497 A KR20070120497 A KR 20070120497A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- silver
- metal
- superconducting wire
- superconductor
- resistance layer
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 57
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 128
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 99
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 99
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 57
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 57
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 33
- 238000013329 compounding Methods 0.000 claims description 25
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 18
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 14
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 10
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 10
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 3
- 229910002480 Cu-O Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 abstract description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 abstract 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 22
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 6
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000008207 working material Substances 0.000 description 2
- 229910002696 Ag-Au Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000914 Mn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001252 Pd alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001245 Sb alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000416 bismuth oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N dibismuth;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Bi+3].[Bi+3] TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
- H10N60/0801—Manufacture or treatment of filaments or composite wires
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
초전도체의 외측에 고저항층을 갖는 초전도 선재의 제조 방법으로서, 균질한 고저항층을 용이하게 형성할 수 있는 초전도 선재의 제조 방법, 초전도 선재, 초전도 기기를 제공한다. 초전도체의 원료를 제1 은 함유 금속으로 피복하여 은 시스 부재를 얻는다. 이 은 시스 부재를 은이 포함되지 않은 비은금속으로 피복한다. 비은금속으로 피복된 부재의 제1 은 함유 금속의 적어도 일부와 비은금속을 금속간 화합물화시킨다. 이 금속간 화합물화된 금속을 산화하여 고저항층으로 만든다. 고저항층이 형성된 부재를 열처리하여 상기 원료를 초전도체로 만든다.
Description
본 발명은 초전도 선재의 제조 방법, 그 방법에 의해 얻어지는 초전도 선재 및 그 초전도 선재를 이용한 초전도 기기에 관한 것이다.
초전도 선재로서, 은 시스 속에 Bi2223계 산화물 초전도체의 필라멘트가 복수 개 매립된 테이프 형태의 초전도 선재가 알려져 있다. 이러한 초전도 선재에 있어서, 교류 통전 시, 은 시스를 매개로 한 각 필라멘트끼리의 도통에 의해 발생하는 교류 손실의 증대를 억제하기 위하여 각 필라멘트의 외측에 고저항(절연)층을 형성하여 필라멘트간 도통을 저해하는 것이 행해지고 있다.
예컨대 특허 문헌 1에서는 초전도체의 주위를 은 등으로 둘러싸고, 그 주위를 금속으로 더 둘러싸서 그 금속을 산화시킴으로써 은과 금속 사이에 금속 산화물로 이루어지는 절연체를 형성하는 기술을 개시하고 있다.
또한 특허 문헌 2에서는 초전도체를 은으로 둘러싸고, 그 주위를 저항성 합금으로 둘러싸서 그 저항성 합금을 산화시킴으로써 은과 저항성 합금 사이에 절연성 산화물을 형성하는 기술을 개시하고 있다.
그 이외에 특허 문헌 3은 산화물 초전도체를 은을 포함하는 재료로 이루어지는 시스체로 피복하고, 이 시스체를 고저항체로 피복하고, 고저항체를 피복체로 더 피복한 초전도 선재를 개시하고 있다. 이 고저항체는 내열성 산화물 세라믹스 분말을 이용하여 구성된다. 또한 피복체는 고온 산화성 분위기 중에서 고저항체에 대하여 비활성인 재료로 이루어진다.
특허 문헌 1: 일본 특표평 11-501765호 공보
특허 문헌 2: 일본 특개평 10-50152호 공보
특허 문헌 3: 일본 특개평 11-312420호 공보
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
그러나 상기한 기술에서는 다음과 같은 문제가 있었다.
(1) 균질한 고저항층을 형성하기가 어렵다.
은 이외의 금속과 은이 인접한 상태에서 이 금속을 직접 산화하여 산화물로 이루어지는 고저항층을 형성하려고 하여도, 금속과 은 사이의 계면에는 다소는 은 합금이 생성된다. 그 때, 금속에 있어서 은과의 계면에서 떨어진 곳은 산화되어 산화물이 되지만, 은과의 계면은 산화되지 않고 은 합금으로 남을 가능성이 있다. 따라서 은과 산화물 사이에 은 합금이 개재된 상태가 되어 균질한 고저항층을 형성할 수 없을 것으로 사료된다.
(2) 초전도 선재를 제조할 때의 소성 가공을 용이하게 행할 수 없는 경우가 있다.
테이프 형태의 초전도 선재는 둥근 선재를 압연이나 프레스함으로써 얻어진다. 예컨대 초전도체의 원료 분말을 은으로 피복하고, 은의 외측을 Mg 등으로 피복한 재료를 신선하고, 그 신선재를 압연하여 테이프 형태로 만든다. 그 때, 은은 연성·전성이 풍부하지만 Mg 등은 난가공성 재료이며, 특히 강가공되는 압연은 가공성이 불량하게 된다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적 중 하나는 초전도체의 외측에 고저항층을 갖는 초전도 선재의 제조 방법으로서, 균질한 고저항층을 용이하게 형성할 수 있는 초전도 선재의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 초전도 선재의 제조 과정에서 필요한 압연 등의 소성 가공을 용이하게 행할 수 있는 초전도 선재의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 초전도 선재의 제조 방법에 의해 얻어진 초전도 선재 및 그 초전도 선재를 사용하는 초전도 기기를 제공하는 데 있다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명은 초전도체의 외측에 고저항층을 형성할 때, 은 함유 금속과 은 이외의 비은금속을 금속간 화합물화시켜 둠으로써 상기 목적을 달성한다.
본 발명 초전도 선재의 제조 방법은, 초전도체의 원료를 제1 은 함유 금속으로 피복하여 은 시스 부재를 얻는 제1 피복 공정과, 이 은 시스 부재를 은이 포함되지 않은 비은금속으로 피복하는 비은 피복 공정과, 비은 피복 공정을 거친 부재의 제1 은 함유 금속의 적어도 일부와 비은금속을 금속간 화합물화시키는 화합물화 공정과, 이 금속간 화합물화된 금속을 산화하여 고저항층으로 만드는 산화 공정과, 고저항층이 형성된 부재를 열처리하여 상기 원료를 초전도체로 만드는 소결 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
은 시스 부재를 비은금속으로 피복하고, 이 은 시스의 은과 비은금속과의 금속간 화합물화를 행함으로써, 이 금속간 화합물화 후에 산화 공정을 행하면 금속간 화합물화된 금속을 확실하게 산화물로 만들 수 있어, 균질한 고저항층을 형성할 수 있다.
또한 비은금속이 연성이나 전성이 결핍된 난가공 재료인 경우에도 연성 등이 풍부한 은 함유 금속과 금속간 화합물화시킴으로써 가공성을 개선하고, 화합물화 공정을 거친 부재를 테이프 형태 등으로 소성 가공하는 것도 용이하게 행할 수 있다.
이하, 본 발명 방법을 보다 상세하게 설명한다.
제1 피복 공정: 이 공정에서는 초전도체의 원료를 제1 은 함유 금속으로 피복한 은 시스 부재를 제작한다. 초전도체로는 산화물 초전도체가 적합하며, 이트륨계의 산화물 초전도체, 비스무트계의 산화물 초전도체를 대표적인 예로 들 수 있다. 특히, Bi(Pb)-Sr-Ca-Cu-O계의 산화물 초전도체, 특히 Bi2223계의 초전도체가 임계 온도도 높아 초전도 선재로서 적합하게 이용될 수 있다. 이러한 초전도체의 원료는 통상 이후의 소결 공정에서 열처리함으로써 초전도 상이 얻어지는 재료로 한다. 예컨대 Bi2223계의 산화물 초전도체의 원료로는 Bi2212 상을 주체로 하는 분말을 들 수 있다.
이러한 초전도체의 원료는 제1 은 함유 금속으로 피복되어 은 시스 부재가 된다. 제1 은 함유 금속은 순은은 물론이거니와 은이 포함된 재료이면 되며, 은을 주체로 하는 다양한 은 합금이 적합하게 이용될 수 있다. 은 합금의 구체적인 예로는 Ag-Mn 합금, Ag-Mg 합금, Ag-Au 합금, Ag-Sb 합금, Ag-Pd 합금 등을 들 수 있다. 은 시스 부재는 통상 은 함유 합금으로 이루어지는 파이프에 초전도체의 원료를 충전하고, 이 파이프를 신선함으로써 얻어진다. 제1 은 함유 금속은 파이프로서 사용하는 것 이외에, 시트로서 사용하는 것도 생각할 수 있다.
비은 피복 공정: 이 공정에서는 은 시스 부재를 비은금속으로 피복한 비은 피복 부재를 얻는다. 비은금속은 은을 함유하지 않은 금속을 말한다. 또한 이 비은금속은 은과 금속간 화합물을 형성할 수 있으면서, 그 화합물의 산화물이 고저항 재료가 되는 것으로 한다. 구체적으로는, Mg, Al, Mn, Bi, Cu로부터 선택되는 적어도 1종 또는 이들을 주체로 하는 합금을 들 수 있다. 특히 Mg 또는 Mg 합금이 적합하게 이용될 수 있다. Mg 합금으로는 ASTM의 AZ계 합금, 특히 AZ31이 바람직하다. 비은 피복 부재는 통상 비은금속으로 이루어지는 파이프에 은 시스 부재를 삽입하고, 이 파이프를 신선함으로써 얻어진다. 비은금속은 파이프로서 사용하는 것 이외에, 특히 시트로서 사용하는 것도 생각할 수 있다.
화합물화 공정 : 이 공정에서는 비은 피복 부재의 제1 은 함유 금속의 적어도 일부와 비은금속을 금속간 화합물화시킨다. 예컨대 제1 은 함유 금속이 은이고 비은금속이 Mg라고 하면, 이 화합물화 공정에 의해 AgMg 금속간 화합물을 생성한다. 이 금속간 화합물화를 행하려면 비은 피복 부재를 비산화성 분위기에서 열처리하면 된다. 비산화성 분위기로는 진공이나 비활성 가스 분위기를 들 수 있다. 진공으로 하는 경우의 진공도는 100Pa 이하가 적합하다. 비활성 가스에는 Ar, He, Ne 등과 같이 비은금속과의 반응성이 낮은 가스가 적합하다. 열처리 온도는 예컨대 400 내지 700℃ 정도가 바람직하다. 400℃ 이하에서는 금속간 화합물화시키기가 어렵고, 700℃를 초과하면 두 금속의 확산이 더 진행하여 Ag 1차 고용체가 되기 쉽다. 열처리에 있어서 유지 시간은 비은금속의 재질과 두께에 따라 적당히 결정하면 된다. 비은금속의 두께가 클수록, 열처리 온도가 낮을수록 유지 시간이 길어지는 경향이 있다.
산화 공정: 이 공정에서는 화합물화 공정에서 금속간 화합물화된 금속을 산화하여 산화물을 생성하고, 그 산화물층을 고저항층으로 만든다. 이 산화를 행하려면 화합물화 공정을 거친 부재를 산화성 분위기에서 열처리하면 된다. 이 열처리 온도는 예컨대 400℃ 내지 700℃ 정도가 바람직하다. 400℃ 이하에서는 충분한 합금의 산화를 행하기가 어렵고, 700℃를 초과하면 산화물이 층상이 되지 않고 입상으로 분산되기 쉽다. 산화성 분위기는 분위기 중의 산소 분압을 조정함으로써 얻어진다. 예컨대 산소 분압을 0.1 내지 20atm(약 10kPa 내지 2MPa) 정도로 하는 것이 적합하다. 또한 이 열처리의 유지 시간은 산화할 합금의 재질과 두께에 따라서도 달라지지만, 1 내지 20시간 정도가 적합하다.
이 산화 공정에서 얻어지는 고저항층의 두께는 0.1μm 이상 50μm 이하인 것이 바람직하다. 고저항층의 두께가 0.1μm 미만에서는 초전도 필라멘트끼리의 절연을 확보하여 교류 손실을 저감하는 효과가 적고, 50μm를 초과하면 이후의 소결 공정에서 초전도체의 원료에 충분히 산소를 확산 공급하기가 어려워지기 때문이다. 보다 바람직한 고저항층의 두께는 0.1μm 이상 5μm 이하이다.
또한 고저항층의 구성 재료는 후술하는 소결 공정에서의 가열 온도에 있어서 고상인 것이 바람직하다. 이 소결 공정에서는 원료를 초전도체에 전위시키기 위한 열처리가 수행된다. 그 때의 가열 온도에서 고저항층의 구성 재료, 즉 산화물이 고상 상태를 유지하여 상 상태의 변화가 일어나지 않으면, 고저항층의 구성 재료가 액상이 되어 초전도체의 원료에 함침되어 적정한 소결을 할 수 없게 되는 것을 회피할 수 있다. 예컨대 소결 공정에 있어서 Bi2223 상은 약 800℃에서 생성되기 때문에 800℃ 이상의 온도에 있어서 액상이 생기지 않는 재료로 고저항층이 구성되어 있으면 된다. 보다 구체적으로는, 전술한 제1 은 함유 금속과 비은금속과의 합금의 산화물이다.
소결 공정: 이 공정에서는 고저항층이 형성된 부재를 열처리하여 상기 원료를 초전도체로 만든다. 이 열처리는 예컨대 Bi2212 상으로부터 Bi2223 상을 형성하는 경우, 비활성 가스와 산소의 분위기에서 전압 0.1 내지 50MPa, 산소 분압 4 내지 21kPa, 800 내지 850℃×20 내지 100시간으로 수행하면 된다.
제2 피복 공정 : 이 공정은 비은 피복 공정을 거친 부재를 제2 은 함유 금속으로 더 피복하는 공정으로, 필요에 따라 행하면 된다. 제2 피복 공정을 행하는 경우, 화합물화 공정에서는 제2 피복 공정을 거친 부재의 제1 은 함유 금속, 비은금속 및 제2 은 함유 금속을 금속간 화합물화시킨다. 제2 피복 공정을 행하면, 비은금속의 내주측과 외주측의 쌍방에 은 함유 금속이 배치되게 된다. 비은금속은 산소의 확산이 충분하지 않은 경우가 있으며, 이 비은금속을 산소의 확산성이 뛰어난 은 함유 금속으로 끼워넣음으로써 소결 공정 시에 원료에의 산소의 확산 공급을 충분히 행할 수 있게 한다. 특히, 멀티필라멘트 구조의 초전도 선재를 제작하는 경우, 각 필라멘트를 에워싸는 고저항층끼리가 접하는 것을 회피하고, 이들 고저항층들 사이에 은 함유 금속을 개재시킬 수 있다. 제2 은 함유 금속은 파이프로서 사용되는 것 이외에, 시트로서 사용하는 것도 생각할 수 있다.
제3 피복 공정 : 이 공정은 복수 개의 비은 피복 공정을 거친 부재를 제3 은 함유 금속으로 일괄적으로 피복하는 공정으로, 필요에 따라 행하면 된다. 제3 피복 공정을 행함으로써 복수 개의 초전도체를 갖는 멀티필라멘트의 초전도 선재를 얻을 수 있다. 예컨대 복수 개의 비은 피복 부재를 은 함유 금속의 파이프에 수납하고, 이 파이프를 신선함으로써 다심선을 얻을 수 있다. 제3 은 함유 금속은 파이프로서 사용되는 것 이외에, 시트로서 사용하는 것도 생각할 수 있다.
소성 가공 공정: 이 공정은 테이프 형태의 초전도 선재를 얻기 위하여 가공 대상의 단면 형상을 편평한 형상으로 만드는 공정이다. 대표적으로는, 압연 가공이나 프레스 가공이 이용된다. 이 소성 가공 공정은 화합물화 공정을 행한 후에 행하는 것이 바람직하다. 화합물화 공정을 거친 부재에 소성 가공 공정을 실시하는 경우, 비은금속은 제1 은 함유 금속과 금속간 화합물화되어 있기 때문에, 비은금속 자체가 난가공성의 재료이어도 금속간 화합물화 이후라면 용이하게 강가공을 행할 수 있다. 반대로, 화합물화 공정을 행하기 전에 소성 가공 공정을 행할 수도 있다. 그 경우, 한 패스 당 압하율을 낮추거나 비은금속으로서 가공성이 뛰어난 재료를 선택하는 것이 적합하다.
또한 본 발명 초전도 선재는 전술한 본 발명 방법에 의해 얻어진 것을 특징으로 한다. 본 발명 방법에 의해 얻어진 초전도 선재는 균질한 고저항층을 가지며, 초전도 필라멘트간 절연을 확보함으로써 교류 손실의 저감을 실현할 수 있다.
또한, 본 발명 초전도 기기는 이 초전도 선재를 사용한 것을 특징으로 한다. 본 발명 방법으로 얻은 초전도 선재를 사용함으로써 교류 손실이 적은 초전도 기기를 실현할 수 있다. 초전도 기기의 구체적인 예로는 초전도 케이블, 초전도 마그넷, 초전도 발전기 등을 들 수 있다.
발명의 효과
(1) 본 발명 방법에 따르면, 은 시스 부재를 비은금속으로 피복하고, 이 은 시스의 은과 비은금속과의 금속간 화합물화를 행하고, 이 금속간 화합물화 후에 산화 공정을 행하면, 금속간 화합물화된 금속을 확실하게 산화물로 할 수 있고, 균질한 고저항층을 형성할 수 있다. 따라서, 각 필라멘트 사이의 도통을 억제하여 교류 손실을 저감할 수 있다.
(2) 본 발명 방법에 따르면, 비은금속이 연성이나 전성이 결핍된 난가공 재료인 경우에도 연성 등이 풍부한 은 함유 금속과 금속간 화합물화합으로써 가공성을 개선하고, 화합물화 공정을 거친 부재를 테이프 형태 등으로 소성 가공하는 것도 용이하게 행할 수 있다.
(3) 본 발명 초전도 선재 및 초전도 기기에 따르면, 초전도 선재에 있어서 각필라멘트간의 도통을 보다 확실하게 억제함으로써 교류 손실을 저감할 수 있다.
발명을 실시하기
위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.
다음의 순서에 따라 본 발명 초전도 선재를 제작하였다.
(1) Bi:Pb:Sr:Ca:Cu=1.8:0.3:2.0:2.1:3.0의 비율로 제작된 원료 분말을 외경 26mm, 내경 22mm의 제1 은 파이프(제1 은 함유 금속)에 충전한다. 이 원료 분말을 충전한 파이프를 외경이 19mm가 되도록 신선 가공한다. 이 시점에서 은 시스 부재가 형성된다.
(2) 이 신선재를 외경 22mm, 내경 20mm의 Mg 파이프(비은금속) 내에 수납하고, 그 Mg 파이프의 외측에 외경 25mm, 내경 23mm의 제2 은 파이프(제2 은 함유 금속)를 끼우고, 이들 파이프재를 외경이 4.4mm가 될 때까지 신선한다. 얻어진 신선재를 절단하여 19개로 만든다. Mg 파이프는 순 마그네슘으로 이루어진다.
(3) 이 19개의 선재를 묶어 외경 26mm, 내경 22mm의 제3 은 파이프(제3 은 함유 금속) 내에 삽입하고, 그 상태에서 외경이 1.5mm가 될 때까지 신선 가공하였다. 이 시점에서 다심선이 얻어진다. 다심선의 횡단면을 도 1의 모식도에 도시하였다. 19개의 초전도체 원료 분말(1)의 각각의 외측을 은(2)이 에워싸고, 그 외측을 Mg(3)가 더 둘러싸고 있다. 그리고, 각 Mg(3)는 서로 간격을 두고 은(4)으로 일괄적으로 더 둘러싸고 있다.
(4) 다음, 이 다심선을 5Pa의 진공 중에서 400 내지 700℃에서 열처리하여 제1 은 파이프, 제2 은 파이프의 Ag와 Mg 파이프의 Mg를 금속간 화합물화시킨다. AgMg 금속간 화합물은 Mg보다 융점이 높아 고온에서 안정적이다. 이 AgMg 금속간 화합물에는 AgMg의 금속간 화합물은 물론, AgMg3의 금속간 화합물도 포함된다.
(5) 이 화합물화 공정을 거친 선재를 압연 롤로 가공하여 두께 0.34mm의 테이프 형태가 되도록 하였다. AgMg 금속간 화합물은 그 결정 구조가 정방정(bcc)이기 때문에 육방 최밀 구조(hcp)인 Mg에 대하여 가공성도 뛰어나다.
(6) 다음, 테이프 형태의 선재를 산화성 분위기 중에서 열처리하여 AgMg 금속간 화합물을 산화시켜 고저항층을 형성한다. 이 산화 공정의 열처리 조건은 산소 분압 10atm(약 1MPa), 온도 400 내지 700℃로 하였다.
(7) 그리고, 산화 공정을 거친 선재에 열처리를 더 실시하는 소결 공정을 행하여 Bi2223 상을 생성시킨다. 소결 공정의 열처리 조건은 815℃, 30시간, 8at% 산소 분위기이다.
이상의 공정에 의해 테이프 형태의 초전도 선재를 얻을 때, 초기(산화 공정 전)의 Mg의 두께와, 그 두께의 Mg를 Ag와 금속간 화합물화시키는 데 필요한 온도와 시간과의 관계를 살펴보았다. 그 결과를 도 2의 그래프에 도시하였다. 이 그래프로부터 명백한 바와 같이, 화합물화 공정에서의 열처리 온도가 높을수록, 또는 초기의 Mg의 두께가 얇을수록 단시간에 금속간 화합물화시킬 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 이 그래프를 바탕으로, 금속간 화합물화 처리 시의 Mg의 두께에 따라 화합물화 공정의 열처리 온도나 시간을 선택하면 된다.
또한 얻어진 테이프 형태의 초전도 선재의 단면을 SEM(주사 전자 현미경)으로 사진 촬영하고, 그 사진으로부터 고저항층의 두께를 측정하였더니 15 내지 20μm이었다. 그리고, 각 초전도 필라멘트의 외측에 산화물을 주체로 하는 고저항층이 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
나아가, 얻어진 초전도 선재의 임계 전류를 온도 77K, 외부 자기장 없음의 조건 하에서 4단자법에 의해 측정하였더니 20A이었다.
도 1은 본 발명의 초전도 선재의 제조 과정에 있어서 다심선의 모식 단면도이다.
도 2는 초기의 Mg의 두께와, 그 두께의 Mg를 Ag와 금속간 화합물화시키는 데 필요한 온도와 시간과의 관계를 보인 그래프이다.
<부호의 설명>
1 : 초전도체 원료 분말
2 : 은
3 : Mg
4 : 은
Claims (10)
- 초전도체의 원료를 제1 은 함유 금속으로 피복하여 은 시스 부재를 얻는 제1 피복 공정,이 은 시스 부재를 은이 포함되지 않은 비은금속으로 피복하는 비은 피복 공정,비은 피복 공정을 거친 부재의 제1 은 함유 금속의 적어도 일부와 비은금속을 금속간 화합물화시키는 화합물화 공정,이 금속간 화합물화된 금속을 산화하여 고저항층으로 만드는 산화 공정, 및고저항층이 형성된 부재를 열처리하여 상기 원료를 초전도체로 만드는 소결 공정을갖는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,비은 피복 공정을 거친 부재를 제2 은 함유 금속으로 피복하는 제2 피복 공정을 더 가지며,화합물화 공정에서는 제2 피복 공정을 거친 부재의 제1 은 함유 금속, 비은금속 및 제2 은 함유 금속을 금속간 화합물화시키는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 고저항층의 두께가 0.1μm 이상 50μm 이하인 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,복수 개의 비은 피복 공정을 거친 부재를 제3 은 함유 금속으로 피복하는 제3 피복 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,고저항층의 구성 재료는 소결 공정의 가열 온도에서 고상인 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,초전도체가 Bi(Pb)-Sr-Ca-Cu-O계의 산화물 초전도체인 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,화합물화 공정을 거친 부재에 소성 가공을 실시하는 소성 가공 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,비은 피복 공정을 거친 부재에 소성 가공을 실시하는 소성 가공 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 제조 방법.
- 제 1 항에 따른 초전도 선재의 제조 방법에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 초전도 선재.
- 제 9 항에 따른 초전도 선재를 이용한 것을 특징으로 하는 초전도 기기.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JPJP-P-2005-00074021 | 2005-03-15 | ||
JP2005074021A JP2006260854A (ja) | 2005-03-15 | 2005-03-15 | 超電導線材の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20070120497A true KR20070120497A (ko) | 2007-12-24 |
Family
ID=36991611
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020077020942A KR20070120497A (ko) | 2005-03-15 | 2006-03-13 | 초전도 선재의 제조 방법 |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20080280767A1 (ko) |
EP (1) | EP1868212A4 (ko) |
JP (1) | JP2006260854A (ko) |
KR (1) | KR20070120497A (ko) |
CN (1) | CN101151685A (ko) |
AU (1) | AU2006223967A1 (ko) |
CA (1) | CA2610376A1 (ko) |
NO (1) | NO20074681L (ko) |
NZ (1) | NZ561485A (ko) |
RU (1) | RU2007137852A (ko) |
TW (1) | TW200641916A (ko) |
WO (1) | WO2006098269A1 (ko) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4533254B2 (ja) * | 2005-06-21 | 2010-09-01 | 株式会社日立製作所 | 金属面の接合方法 |
DE112009001911T5 (de) | 2008-08-05 | 2011-06-22 | Sumitomo Electric Industries, Ltd., Osaka | Vorläuferdraht eines supraleitenden Oxiddrahts und Verfahren zur Herstellung desselben sowie unter Verwendung des Vorläuferdrahts hergestellter supraleitender Oxiddraht |
WO2016130956A1 (en) * | 2015-02-13 | 2016-08-18 | Alexander Otto | Multifilament superconducting wire with high resistance sleeves |
JP2024006814A (ja) * | 2022-07-04 | 2024-01-17 | 株式会社日立製作所 | 多芯線材 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3513915B2 (ja) * | 1994-06-17 | 2004-03-31 | 住友電気工業株式会社 | 酸化物超電導線およびその製造方法ならびに酸化物超電導導体 |
JPH09161573A (ja) * | 1995-12-11 | 1997-06-20 | Toshiba Corp | 超電導線材の作製方法および超電導線材および超電導マグネット |
FR2747831B1 (fr) * | 1996-04-22 | 1998-05-22 | Alsthom Cge Alcatel | Brin supraconducteur multifilamentaire htc et un procede de fabrication d'un tel brin |
US6397454B1 (en) * | 1996-09-26 | 2002-06-04 | American Superconductor Corp. | Decoupling of superconducting elements in high temperature superconducting composites |
JPH11111081A (ja) * | 1997-09-30 | 1999-04-23 | Kobe Steel Ltd | 酸化物超電導線材 |
JP4001996B2 (ja) * | 1998-03-24 | 2007-10-31 | 古河電気工業株式会社 | 超電導前駆複合線材および超電導複合線材の製造方法 |
JP3885358B2 (ja) * | 1998-04-28 | 2007-02-21 | 住友電気工業株式会社 | 酸化物高温超電導線材およびその製造方法 |
AU2002235120A1 (en) * | 2000-09-15 | 2002-05-15 | American Superconductor Corporation | Superconducting article having low ac loss |
EP1347467A1 (fr) * | 2002-03-21 | 2003-09-24 | Metalor Technologies SA | Gaine pour câble supraconducteur multifilament et son procédé de fabrication |
-
2005
- 2005-03-15 JP JP2005074021A patent/JP2006260854A/ja active Pending
-
2006
- 2006-03-13 AU AU2006223967A patent/AU2006223967A1/en not_active Abandoned
- 2006-03-13 CN CNA2006800084640A patent/CN101151685A/zh active Pending
- 2006-03-13 RU RU2007137852/09A patent/RU2007137852A/ru not_active Application Discontinuation
- 2006-03-13 KR KR1020077020942A patent/KR20070120497A/ko not_active Application Discontinuation
- 2006-03-13 US US11/886,302 patent/US20080280767A1/en not_active Abandoned
- 2006-03-13 CA CA002610376A patent/CA2610376A1/en not_active Abandoned
- 2006-03-13 WO PCT/JP2006/304893 patent/WO2006098269A1/ja active Application Filing
- 2006-03-13 NZ NZ561485A patent/NZ561485A/en unknown
- 2006-03-13 EP EP06715616A patent/EP1868212A4/en not_active Withdrawn
- 2006-03-14 TW TW095108563A patent/TW200641916A/zh unknown
-
2007
- 2007-09-13 NO NO20074681A patent/NO20074681L/no not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007137852A (ru) | 2009-04-20 |
TW200641916A (en) | 2006-12-01 |
NO20074681L (no) | 2007-12-05 |
JP2006260854A (ja) | 2006-09-28 |
NZ561485A (en) | 2010-01-29 |
AU2006223967A1 (en) | 2006-09-21 |
WO2006098269A1 (ja) | 2006-09-21 |
CN101151685A (zh) | 2008-03-26 |
CA2610376A1 (en) | 2006-09-21 |
EP1868212A1 (en) | 2007-12-19 |
EP1868212A4 (en) | 2010-12-08 |
US20080280767A1 (en) | 2008-11-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6397454B1 (en) | Decoupling of superconducting elements in high temperature superconducting composites | |
US9916919B2 (en) | Superconducting wires and methods of making thereof | |
JP2918566B2 (ja) | 化合物超電導体および化合物超電導体の製造方法 | |
JP7004700B2 (ja) | 金属超電導ワイヤのための拡散障壁 | |
JP6719141B2 (ja) | Nb3Sn超伝導線材の製造方法、Nb3Sn超伝導線材用の前駆体、及びこれを用いたNb3Sn超伝導線材 | |
KR20070120497A (ko) | 초전도 선재의 제조 방법 | |
RU2316837C2 (ru) | Способ изготовления сверхпроводящего провода, способ модифицирования оксидного сверхпроводящего провода и оксидный сверхпроводящий провод | |
JP4163719B2 (ja) | 粉末法Nb3Sn超電導線材の前駆体および製造方法 | |
JP3778971B2 (ja) | 酸化物超電導線材およびその製造方法 | |
JP3716304B2 (ja) | Nb3Ga極細多芯超伝導線材の製造方法 | |
JP3369225B2 (ja) | 酸化物高温超電導線材の製造方法 | |
US5914297A (en) | Precursor composites for oxygen dispersion hardened silver sheathed superconductor composites | |
JP4652938B2 (ja) | 粉末法Nb3Sn超電導線材の製造方法 | |
JP4039049B2 (ja) | 多芯酸化物超電導線材の製造方法 | |
JP3059570B2 (ja) | 超電導線及びその製造方法 | |
JP3848449B2 (ja) | 酸化物超電導線の製造方法 | |
CA2304633A1 (en) | Decoupling of superconducting elements in high temperature superconducting composites | |
JPH0554741A (ja) | 化合物超電導線の製造方法 | |
JPH09161573A (ja) | 超電導線材の作製方法および超電導線材および超電導マグネット | |
Podtburg | Precursor composites for oxygen dispersion hardened silver sheathed superconductor composites | |
JPWO2005050674A1 (ja) | 超電導線材、それを用いる超電導多芯線およびそれらの製造方法 | |
JPWO2004081953A1 (ja) | 高温超電導線材の製造方法 | |
JPH06196030A (ja) | Nb3 Al化合物の製造方法 | |
JPH07130230A (ja) | 酸化物超電導線及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
N231 | Notification of change of applicant | ||
WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |