JP4013409B2 - Superconducting connection method of oxide superconducting material and superconducting connection structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸化物超電導材どうしを超電導接続する酸化物超電導材の超電導接続方法及び酸化物超電導材の超電導接続構造体に関する。
【0002】
【従来の技術】
MRI(核磁気共鳴イメージング)医療診断装置やNMR(核磁気共鳴装置)などのように、高精度安定磁場が要求されるものにあっては、これらの装置に装備される超電導マグネットが酸化物超電導材を用いて構成されるものがある。この酸化物超電導材は、希土類元素−アルカリ土類元素−銅酸化物系セラミックスを酸化物超電導体として有するものである。
【0003】
このような酸化物超電導材を線材として用いて超電導マグネットの超電導コイルを形成する場合には、上記酸化物超電導材どうしを超電導接続することが必要となる。
【0004】
酸化物超電導材どうしの超電導接続においては、超電導化熱処理の前に、酸化物超電導前駆体が金属被覆体にて被覆されて構成された少なくとも2本の仮酸化物超電導材において、(a)上記金属被覆体の一部を除去して酸化物超電導前駆体の露出部分を重ね合わせた後、(b)もしくは少なくとも2本の仮酸化物超電導材における酸化物超電導前駆体の露出部分を、第3の仮酸化物超電導材の酸化物超電導前駆体を介して接触させた後、(c)または少なくとも2本の仮酸化物超電導材の端面の酸化物超電導前駆体どうしを突き合わせた後、これら(a)、(b)、(c)のいずれの場合も、接続部に金属テープを巻き付け、その後超電導化熱処理を実施して、酸化物超電導前駆体を酸化物超電導体とし、仮酸化物超電導材を酸化物超電導材として、これらの酸化物超電導材を超電導接続することが知られている。
【0005】
上記(b)に示す酸化物超電導材の超電導接続方法は、例えば低温工学誌(1995)、Vol.30、No.5、第224〜230頁に記載されている。
【0006】
また、上記(c)に示す酸化物超電導材の超電導接続方法を、図3を用いて以下に詳説する。
【0007】
まず、酸化物超電導体としてのBi系2212型酸化物超電導前駆体50が、金属被覆体としてのAgパイプ51中に充填されて構成された仮酸化物超電導材としてのシーステープ材52及び53の端面を接合する。(図3(A)及び(B))。次に、シーステープ材52及び53の接続部54の周囲に金属テープとしてのAgテープ55を巻き付けて接続部54を補強する(図3(C)及び(D))。その後、シーステープ材52及び53の超電導化熱処理を実施して(図3(E))、図3(F)に示すように、シーステープ材52、53のそれぞれのBi系2212型酸化物超電導前駆体50をBi系2212型酸化物超電導体56とする。この結果、シーステープ材52、53のそれぞれがBi系2212型酸化物超電導材57、58となって、両者57、58間に超電導接続が形成され、Bi系2212型酸化物超電導接続構造体60を形成する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この図3に示すBi系2212型酸化物超電導材57及び58の超電導接続方法では、超電導化熱処理がシーステープ材52及び53のBi系2212型酸化物超電導前駆体50を一度融解させた後凝固させるものであるため、シーステープ材52及び53の接続部54にAgテープ55を巻き付けていても、これらシーステープ材52、53のAgパイプ51とAgテープ55との間からBi系2212型酸化物超電導前駆体50の融液が流出し、または染み出てしまう場合がある。
【0009】
図3(F)の符号59が、Bi系2212型酸化物超電導前駆体50の融液が流出した流出跡59を示す。この流出跡59は、図3に示す超電導接続方法を実施して構成されたBi系2212型酸化物超電導接続構造体60における10個のサンプル11〜20の全てについて図4に示すように認められた。
【0010】
このように、超電導化熱処理時にBi系2212型酸化物超電導前駆体50の融液が流出し、この流出量が多い場合には、超電導熱処理後、Bi系2212型酸化物超電導材57及び58の両Bi系2212型酸化物超電導体56の超電導接続部に隙間が発生して接続不良となってしまう。
【0011】
しかも、この接続不良は、超電導接続が終了するまで判定できないので、超電導接続工程中に接続不良に対する対策を施すことができず、超電導接続に関する歩留まりが低下してしまうおそれがある。
【0012】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、超電導接続部に隙間の発生を防止して、超電導接続を良好に実施できる酸化物超電導材の超電導接続方法及び超電導接続構造体を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、酸化物超電導前駆体(A)が被覆体にて被覆されて構成された少なくとも2本の仮酸化物超電導材どうしを、介在物を介して接触させ、その後、超電導化熱処理を実施して、上記酸化物超電導前駆体(A)を酸化物超電導体とし、上記仮酸化物超電導材を酸化物超電導材として、これらの酸化物超電導材どうしを超電導接続する酸化物超電導材の超電導接続方法において、上記介在物が、上記酸化物超電導前駆体(A)よりも融点が高く、且つこの酸化物超電導前駆体(A)と同一組成から成るが各組成成分の組成比が異なる酸化物超電導前駆体(B)を備えて成り、上記超電導化熱処理が、上記酸化物超電導前駆体(A)の融点よりも高く、且つ上記酸化物超電導前駆体(B)の融点よりも低い温度で、上記酸化物超電導前駆体(A)を超電導化させるものであることを特徴とするものである。
【0014】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、上記酸化物超電導前駆体(A)、(B)がBi系酸化物超電導前駆体であることを特徴とするものである。
【0015】
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、上記酸化物超電導前駆体(A)、(B)がBi系2212型酸化物超電導前駆体であることを特徴とするものである。
【0016】
請求項4に記載の発明は、酸化物超電導前駆体(A)が被覆体にて被覆されて構成された少なくとも2本の仮酸化物超電導材どうしを、介在物を介して接触させ、超電導化熱処理により上記酸化物超電導前駆体(A)を酸化物超電導体とし、上記仮酸化物超電導材を酸化物超電導材として、これらの酸化物超電導材どうしが超電導接続される酸化物超電導材の超電導接続構造体において、上記介在物が、上記酸化物超電導前駆体(A)よりも融点が高く、且つこの酸化物超電導前駆体(A)と同一組成から成るが各組成成分の組成比が異なる酸化物超電導前駆体(B)を備えて成り、上記超電導化熱処理が、上記酸化物超電導前駆体(A)の融点よりも高く、且つ上記酸化物超電導前駆体(B)の融点よりも低い温度で、上記酸化物超電導前駆体(A)を超電導化させるものであることを特徴とするものである。
【0017】
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の発明において、上記酸化物超電導材どうしの超電導接続により、酸化物超電導コイルが構成されたことを特徴とするものである。
【0018】
請求項6に記載の発明は、請求項4または5に記載の発明において、上記酸化物超電導前駆体(A)、(B)がBi系酸化物超電導前駆体であることを特徴とするものである。
【0019】
請求項7に記載の発明は、請求項4または5に記載の発明において、上記酸化物超電導前駆体(A)、(B)がBi系2212型酸化物超電導前駆体であることを特徴とするものである。
【0020】
請求項1乃至7に記載の発明には、次の作用がある。
【0021】
仮酸化物超電導材どうしを接触させる介在物が、酸化物超電導前駆体(A)よりも融点が高く、且つこの酸化物超電導前駆体(A)と同一組成から成るが各組成成分の組成比が異なる酸化物超電導前駆体(B)を備えて成り、また、超電導化熱処理が、酸化物超電導前駆体(A)の融点よりも高く、且つ酸化物超電導前駆体(B)の融点よりも低い温度で、酸化物超電導前駆体(A)を超電導化させることから、この超電導化熱処理により、酸化物超電導前駆体(A)が融解し、この融液が酸化物超電導前駆体(B)と接触してこれを溶融させようとするが、酸化物超電導前駆体(B)は完全には溶融しないため、酸化物超電導前駆体(A)の融液の流れが止まる。この結果、酸化物超電導前駆体(A)の融液の流出が抑制されて、酸化物超電導材どうしにおける酸化物超電導体の超電導接続部に隙間の発生を防止できるので超電導接続を良好に実施でき、超電導接続に関する歩留まりを向上させることができる。
【0022】
また、仮酸化物超電導材の酸化物超電導前駆体(A)の融液に接触した介在物の酸化物超電導前駆体(B)は、固相焼結して緻密化されるとともに、仮酸化物超電導材の被覆体との密着性も良好となる。このため、この介在物によって、酸化物超電導材の超電導接続部の強度を十分に確保できる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
【0024】
図1は、本発明に係る酸化物超電導材の超電導接続方法の一実施の形態である、Bi系2212型酸化物超電導材の超電導接続構造体を製造する工程を示す工程図である。
【0025】
MRI(核磁気共鳴イメージング)医療診断装置やNMR(核磁気共鳴装置)などの超電導マグネットを構成する超電導コイル(ともに図示せず)は、図1に示す少なくとも2本の酸化物超電導材としてのBi系2212型酸化物超電導材11及び12が互いに超電導接続されることによって構成される。これらの超電導接続は、図1に示すように、仮酸化物超電導材としてのシーステープ材13及び14の接続部15に、介在物としてのコートテープ16を巻き付け、その後超電導化熱処理を施すことによって実施される。
【0026】
以下、この図1に示す超電導接続方法を詳説する。
【0027】
(1)まず、シーステープ材13及び14をパウダーインチューブ法を用いて作成する。つまり、Bi2O3、SrCO3、CaCO3、CuOの各粉末をBi:Sr:Ca:Cu=2:2:1:2の組成比となるように混合し、約820℃で仮焼した後粉砕し、この仮焼・粉砕を2回繰り返してBi系2212型酸化物超電導前駆体(A)17の粉末を形成する。次に、例えば外径10mm内径9mmのAgパイプからなる被覆体としての基材18内に、上記Bi系2212型酸化物超電導前駆体(A)17の粉末を充填して、このBi系2212型酸化物超電導前駆体(A)17を基材18により被覆する。その後、この基材18内にBi系2212型酸化物超電導前駆体(A)17の粉末が充填されたものを、外径2mmまでドローベンチで線引き加工した後ロール圧延して、厚さ0.2〜1mm、幅3〜6mmのシーステープ材13、14を作成する。ここで、これらのシーステープ材13、14におけるBi系2212型酸化物超電導前駆体(A)17の融点は880℃である。
【0028】
(2)一方、コートテープ16を製作する。つまり、Bi2O3、SrCO3、CaCO3、CuOの粉末をBi:Sr:Ca:Cu=1.95:2:1:2.05の組成比となるように混合し、この混合物を約820℃で仮焼して粉砕し、これを2回繰り返すことによってBi系2212型酸化物超電導前駆体(B)19の粉末を形成する。次に、このBi系2212型酸化物超電導前駆体(B)19の粉末に有機溶剤(例えばエタノール)を加えて攪拌する。その後、この攪拌により形成された懸濁液を、例えば幅10mm、長さ100mm、厚さ50μmの寸法のAg板からなる基材20上にコーティングしてコートテープ16を作成する。ここで、このコートテープ16におけるBi系2212型酸化物超電導前駆体(B)19の粉末の融点は887℃であり、Bi系2212型酸化物超電導前駆体(A)17の融点よりも高い。
【0029】
上述の如く、Bi系2212型酸化物超電導前駆体(A)17とBi系2212型酸化物超電導前駆体(B)19とは同一組成からなるが、各組成成分の組成比が異なる。このBi系2212型酸化物超電導前駆体(A)17とBi系2212型酸化物超電導前駆体(B)19の組成比の相違は、各成分とも0%を除き±10%以内に設定されることが最も望ましい。例えば、組成比のBi分は、Bi系2212型酸化物超電導前駆体(A)17が「2」、Bi系2212型酸化物超電導前駆体(B)19が「1.95」であり、両者には±0.5%の差異がある。
【0030】
Bi系2212型酸化物超電導前駆体(A)17とBi系2212型酸化物超電導前駆体(B)19の各組成成分の差を0%を除き±10%以内に設定した理由は、0%とすると、Bi系2212型酸化物超電導前駆体(A)17とBi系2212型酸化物超電導前駆体(B)19の組成が完全に同一となって、これらの融点も完全に一致してしまう可能性があり、また、上記±10%以上になると、後述するBi系2212型酸化物超電導前駆体(A)17の融液の流出防止に関しては支障ないが、Bi系2212型酸化物超電導前駆体(A)17の融液に接触して少量溶融したBi系2212型酸化物超電導前駆体(B)19の影響で、後述するBi系2212型酸化物超電導体(A)21とBi系2212型酸化物超電導体(B)22の接続部分に異相が生成してしまうことがあるからである。
【0031】
(3)上述のようにしてシーステープ材13、14及びコートテープ16を製作した後、図1(A)及び(B)に示すように、シーステープ材13と14の端面を突き合わせて接合する。
【0032】
(4)次に、コートテープ16を所定長に切り出し、図1(C)及び(D)に示すように、コートテープ16のBi系2212型酸化物超電導前駆体(B)19をシーステープ材13及び14の基材18に接触させて、コートテープ16をシーステープ材13と14の接続部15周囲に巻き付ける。シーステープ材13及び14は、互いの端面どうしの接合により、更にコートテープ16のBi系2212型酸化物超電導前駆体(B)19を介して接触される。
【0033】
(5)その後、Bi系2212型酸化物超電導前駆体(A)17の融点(880℃)よりも高く、Bi系2212型酸化物超電導前駆体(B)19の融点(887℃)よりも低い温度を最高温度として、例えば最高温度を883℃として、図1(D)に示すシーステープ材13、14及びコートテープ16に超電導化熱処理を施す。(図1(E))。
【0034】
この超電導化熱処理によって、Bi系2212型酸化物超電導前駆体(A)17がBi系2212型酸化物超電導体(A)21となり、Bi系2212型酸化物超電導前駆体(B)19がBi系2212型酸化物超電導体(B)22となり、シーステープ材13、14のそれぞれがBi系2212型酸化物超電導材11、12となって、これらBi系2212型酸化物超電導材11及び12どうしの超電導接続により、Bi系2212型酸化物超電導接続構造体10が形成される。
【0035】
超電導化熱処理の最高温度とBi系2212型酸化物超電導前駆体(B)19の融点との温度差は10℃以内が望ましい。これら両者の差を10℃以上とすると、超電導化熱処理により融解されたBi系2212型酸化物超電導前駆体(A)17の融液に接しても、Bi系2212型酸化物超電導前駆体(B)19が全く溶融しなくなる場合があり、従来のAgテープ55の場合と同様に、Bi系2212型酸化物超電導前駆体(A)17の融液が流出または染み出る恐れがあるからである。
【0036】
このようにして形成されたBi系2212型酸化物超電導接続構造体10の10個のサンプル(試料)を観察したところ、図2に示すように全てのサンプルについて、Bi系2212型酸化物超電導接続構造体10の超電導接続部23にBi系2212型酸化物超電導前駆体(A)17の融液の流出跡が全くまたはほとんど観察できなかった。
【0037】
従って、上記実施の形態によれば、次の効果▲1▼及び▲2▼を奏する。
【0038】
▲1▼シーステープ材13及び14どうしを接触させるコートテープ16が、シーステープ材13、14のBi系2212型酸化物超電導前駆体(A)17よりも融点が高く、且つこのBi系2212型酸化物超電導前駆体(A)17と同一組成のBi系2212型酸化物超電導前駆体(B)19を備えて構成され、また、超電導化熱処理が、シーステープ材13、14のBi系2212型酸化物超電導前駆体(A)17の融点よりも高く、且つコートテープ16のBi系2212型酸化物超電導前駆体(B)19の融点よりも低い温度で、Bi系2212型酸化物超電導前駆体(A)17を超電導化させることから、この超電導化熱処理により、シーステープ材13、14のBi系2212型酸化物超電導前駆体(A)17が融解し、この融液がコートテープ16のBi系2212型酸化物超電導前駆体(B)19と接触してこれを溶融させようとするが、酸化物超電導前駆体(B)19は完全には溶融しないため、シーステープ材13、14のBi系2212型酸化物超電導前駆体(A)17の融液の流れが止まる。この結果、シーステープ材13、14のBi系2212型酸化物超電導前駆体(A)17の融液の流出が抑制されて、Bi系2212型酸化物超電導材11のBi系2212型酸化物超電導体(A)21とBi系2212型酸化物超電導材12のBi系2212型酸化物超電導体(B)22との超電導接続部23に隙間の発生を防止して超電導接続を良好に実施でき、超電導接続に関する歩留まりを向上させることができる。
【0039】
▲2▼シーステープ材13、14のBi系2212型酸化物超電導前駆体(A)17の融液に接触したコートテープ16のBi系2212型酸化物超電導前駆体(B)19は、固相焼結して緻密化されるとともに、シーステープ材13及び14の基材18との密着性も良好となる。このため、このコートテープ16によってBi系2212型酸化物超電導材11及び12の超電導接続部23の強度を十分に確保できる。
【0040】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0041】
たとえば、Bi系2212型酸化物超電導材11、12のBi系2212型酸化物超電導体(B)22が多芯構造または多層構造であっても本発明を適用できる。また、超電導化熱処理前にシーステープ材13と14の端面を離して配置し、これらのシーステープ材13及び14に巻き付けられたコートテープ16のみを介してシーステープ材13と14が互いに接触しても良い。更に、基材18または基材20はAgに限らず、Au、Pt、PdまたはCuを備えて構成されたものでも良い。
【0042】
また、Bi系2212型酸化物超電導材に限らず、Bi:Sr:Ca:Cu=2:2:2:3の組成比からなるBi系2223型酸化物超電導材に本発明を適用しても良く、更に、Y系酸化物超電導材またはTl系酸化物超電導材に本発明を適用しても良い。また、超電導接続において融解及び凝固を伴う超電導化熱処理であれば、Nb3Al、NbTi、Nb3Snなどの金属系超電導材に本発明を適用しても良い。
【0043】
また、シーステープ材13、14を製造する方法として、パウダーインチューブ法の他、ディップコード法、ドクターブレード法、塗布法、ジェリーロール法、溶射法、スクリーン印刷法、蒸着法、CVD(Chemical VaporDeposition:化学気相成長)法、スパッタリング法、レーザーアブレーション法等で製造したテープ材や線材を用いても良い。
【0044】
更に、本発明の超電導接続方法及び接続構造体を超電導マグネットの他、伝送ケーブル、電流リード、磁気シールド、限流器または永久電流スイッチなどに適用しても良い。
【0045】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明に係る酸化物超電導材の超電導接続方法、及び請求項4に記載の発明に係る酸化物超電導材の超電導接続構造体によれば、酸化物超電導前駆体(A)を備えた少なくとも2本の仮酸化物超電導材どうしを接触させる介在物が、酸化物超電導前駆体(A)よりも融点が高く、且つこの酸化物超電導前駆体(A)と同一組成から成るが各組成成分の組成比が異なる酸化物超電導前駆体(B)を備えて成り、酸化物超電導材どうしを超電導接続するための超電導化熱処理が、酸化物超電導前駆体(A)の融点よりも高く、且つ酸化物超電導前駆体(B)の融点よりも低い温度で、酸化物超電導前駆体(A)を超伝導させることから、超電導接続部に隙間の発生を防止して超電導接続を良好に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る酸化物超電導材の超電導接続方法における一実施の形態である、Bi系2212型酸化物超電導材の酸化物超電導接続構造体を製造する工程を示す工程図である。
【図2】図1(F)に示すBi系2212型酸化物超電導接続構造体におけるサンプル1〜10の検査結果を示す図表である。
【図3】従来のBi系2212型酸化物超電導材の酸化物超電導接続構造体を製造する工程を示す工程図である。
【図4】図3(F)に示すBi系2212型酸化物超電導接続構造体におけるサンプル11〜20の検査結果を示す図表である。
【符号の説明】
10 Bi系2212型酸化物超電導接続構造体
11 Bi系2212型酸化物超電導材
12 Bi系2212型酸化物超電導材
13 シーステープ材(仮酸化物超電導材)
14 シーステープ材(仮酸化物超電導材)
16 コートテープ(介在物)
17 Bi系2212型酸化物超電導前駆体(A)
18 基材(被覆体)
19 Bi系2212系酸化物超電導前駆体(B)
21 Bi系2212型酸化物超電導体(A)
22 Bi系2212型酸化物超電導体(B)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a superconducting connection method for an oxide superconducting material for superconductingly connecting oxide superconducting materials and a superconducting connection structure for an oxide superconducting material.
[0002]
[Prior art]
For devices that require a high-precision stable magnetic field, such as MRI (nuclear magnetic resonance imaging) medical diagnostic equipment and NMR (nuclear magnetic resonance equipment), superconducting magnets equipped with these equipment are oxide superconductors. Some are composed of materials. This oxide superconducting material has a rare earth element-alkaline earth element-copper oxide-based ceramic as an oxide superconductor.
[0003]
In the case where a superconducting coil of a superconducting magnet is formed using such an oxide superconducting material as a wire, it is necessary to superconductingly connect the oxide superconducting materials.
[0004]
In superconducting connection between oxide superconducting materials, before superconducting heat treatment, at least two provisional oxide superconducting materials constituted by covering the oxide superconducting precursor with a metal coating, (a) the above After removing a part of the metal covering and superposing the exposed portions of the oxide superconducting precursor, the exposed portion of the oxide superconducting precursor in (b) or at least two provisional oxide superconducting materials is replaced with the third portion. (C) or after matching the oxide superconducting precursors on the end faces of at least two provisional oxide superconducting materials with each other (a) ), (B), and (c), a metal tape is wound around the connecting portion, and then a superconducting heat treatment is performed to make the oxide superconductor precursor an oxide superconductor, and a temporary oxide superconductor is formed. Oxide superconductivity As is known to the superconductive connecting these oxide superconducting materials.
[0005]
The superconducting connection method of the oxide superconducting material shown in the above (b) is described in, for example, the Journal of Low Temperature Engineering (1995), Vol. 30, no. 5, pages 224-230.
[0006]
Moreover, the superconducting connection method of the oxide superconducting material shown in the above (c) will be described in detail below with reference to FIG.
[0007]
First,
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the superconducting connection method of the Bi-based 2212 type oxide
[0009]
A
[0010]
As described above, the melt of the Bi-based 2212 type
[0011]
In addition, since this connection failure cannot be determined until the superconducting connection is completed, it is not possible to take measures against the connection failure during the superconducting connection process, and there is a concern that the yield related to the superconducting connection may be reduced.
[0012]
The object of the present invention has been made in view of the above circumstances, and a superconducting connection method and a superconducting connection structure of an oxide superconducting material capable of satisfactorily performing superconducting connection by preventing generation of a gap in the superconducting connection portion. To provide a body.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In the invention according to claim 1, at least two provisional oxide superconducting materials constituted by covering the oxide superconducting precursor (A) with a covering are brought into contact with each other through an inclusion, Oxide that conducts superconducting heat treatment and uses the oxide superconducting precursor (A) as an oxide superconductor, the temporary oxide superconducting material as an oxide superconducting material, and a superconducting connection between these oxide superconducting materials In the superconducting connection method of a superconducting material, the inclusion has a higher melting point than the oxide superconducting precursor (A) and has the same composition as the oxide superconducting precursor (A), but the composition ratio of each composition component Comprising a different oxide superconducting precursor (B), and the superconducting heat treatment is higher than the melting point of the oxide superconducting precursor (A) and higher than the melting point of the oxide superconducting precursor (B). The above oxidation at low temperature It is characterized in that the superconductor precursor (A) is intended to be superconductive.
[0014]
The invention according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the oxide superconducting precursors (A) and (B) are Bi-based oxide superconducting precursors.
[0015]
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1, wherein the oxide superconducting precursors (A) and (B) are Bi-based 2212 type oxide superconducting precursors. is there.
[0016]
In the invention according to claim 4, at least two provisional oxide superconducting materials constituted by covering the oxide superconducting precursor (A) with a covering are brought into contact with each other through inclusions, thereby superconducting. The oxide superconducting precursor (A) is an oxide superconductor by heat treatment, and the temporary oxide superconducting material is an oxide superconducting material. These oxide superconducting materials are superconductingly connected to each other. In the structure, the inclusion has a higher melting point than the oxide superconducting precursor (A) and has the same composition as that of the oxide superconducting precursor (A), but the composition ratio of each component is different . Comprising the superconducting precursor (B), wherein the superconducting heat treatment is at a temperature higher than the melting point of the oxide superconducting precursor (A) and lower than the melting point of the oxide superconducting precursor (B), Before the oxide superconductivity It is characterized in that the body (A) is one in which is superconductive.
[0017]
The invention described in claim 5 is characterized in that, in the invention described in claim 4, an oxide superconducting coil is formed by superconducting connection between the oxide superconducting materials.
[0018]
The invention according to claim 6 is the invention according to claim 4 or 5, characterized in that the oxide superconducting precursors (A) and (B) are Bi-based oxide superconducting precursors. is there.
[0019]
The invention according to claim 7 is the invention according to claim 4 or 5, characterized in that the oxide superconducting precursors (A) and (B) are Bi-based 2212 type oxide superconducting precursors. Is.
[0020]
The inventions according to claims 1 to 7 have the following effects.
[0021]
Inclusions contacting the provisional oxide superconducting material to each other is an oxide superconductor precursor (A) a higher melting point than, and the oxide superconductor precursor (A) and the composition ratio of but each composition component composed of the same composition It comprises different oxide superconducting precursors (B), and the temperature of the superconducting heat treatment is higher than the melting point of the oxide superconducting precursor (A) and lower than the melting point of the oxide superconducting precursor (B). Since the oxide superconducting precursor (A) is superconducted, the superconducting heat treatment melts the oxide superconducting precursor (A), and the melt comes into contact with the oxide superconducting precursor (B). However, since the oxide superconducting precursor (B) is not completely melted, the flow of the melt of the oxide superconducting precursor (A) is stopped. As a result, the outflow of the melt of the oxide superconducting precursor (A) is suppressed, and it is possible to prevent the formation of gaps in the superconducting connection portions of the oxide superconductors between the oxide superconducting materials. In addition, the yield related to superconducting connection can be improved.
[0022]
The inclusion oxide superconducting precursor (B) in contact with the melt of the oxide superconducting precursor (A) of the temporary oxide superconducting material is solidified and densified, and the temporary oxide Adhesiveness with the superconductor covering is also improved. For this reason, this inclusion can sufficiently secure the strength of the superconducting connection portion of the oxide superconducting material.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0024]
FIG. 1 is a process diagram showing a process of manufacturing a superconducting connection structure of Bi-based 2212 type oxide superconducting material, which is an embodiment of a superconducting connecting method of an oxide superconducting material according to the present invention.
[0025]
A superconducting coil (both not shown) constituting a superconducting magnet such as an MRI (nuclear magnetic resonance imaging) medical diagnostic apparatus or NMR (nuclear magnetic resonance apparatus) is Bi as at least two oxide superconducting materials shown in FIG. The system 2212 type
[0026]
Hereinafter, the superconducting connection method shown in FIG. 1 will be described in detail.
[0027]
(1) First, the
[0028]
(2) On the other hand, the
[0029]
As described above, the Bi-based 2212 type oxide superconducting precursor (A) 17 and the Bi-based 2212 type oxide superconducting precursor (B) 19 have the same composition, but the composition ratios of the respective composition components are different. The difference in composition ratio between the Bi-based 2212 type oxide superconducting precursor (A) 17 and the Bi-based 2212 type oxide superconducting precursor (B) 19 is set within ± 10% except for 0% for each component. It is most desirable. For example, the Bi component of the Bi-based 2212 type oxide superconducting precursor (A) 17 is “2” and the Bi-based 2212 type oxide superconducting precursor (B) 19 is “1.95”. There is a difference of ± 0.5%.
[0030]
The reason for setting the difference between the composition components of the Bi-based 2212 type oxide superconducting precursor (A) 17 and the Bi-based 2212 type oxide superconducting precursor (B) 19 within ± 10% excluding 0% is 0% Then, the composition of the Bi-based 2212 type oxide superconducting precursor (A) 17 and the Bi-based 2212 type oxide superconducting precursor (B) 19 are completely the same, and their melting points are also completely matched. There is a possibility, and when it becomes ± 10% or more, there is no problem in preventing the outflow of the melt of the Bi-based 2212 type oxide superconducting precursor (A) 17 described later, but the Bi-based 2212 type oxide superconducting precursor The Bi 2212 type oxide superconductor (A) 21 and Bi 2212 described below are affected by the Bi 2212 type oxide superconducting precursor (B) 19 which is in contact with the melt of the body (A) 17 and melted in a small amount. Type oxide superconductor (B) 22 This is because a different phase may be generated in the connection portion.
[0031]
(3) After manufacturing the
[0032]
(4) Next, the
[0033]
(5) After that, it is higher than the melting point (880 ° C.) of the Bi-based 2212 type oxide superconducting precursor (A) 17 and lower than the melting point (887 ° C.) of the Bi-based 2212 type oxide superconducting precursor (B) 19. The
[0034]
By this superconducting heat treatment, Bi-based 2212 type oxide superconducting precursor (A) 17 becomes Bi-based 2212 type oxide superconducting conductor (A) 21 and Bi-based 2212 type oxide superconducting precursor (B) 19 becomes Bi-based. 2212 type oxide superconductor (B) 22 and
[0035]
The temperature difference between the maximum temperature of the superconducting heat treatment and the melting point of the Bi-based 2212 type oxide superconducting precursor (B) 19 is preferably within 10 ° C. If the difference between the two is 10 ° C. or more, even if it is in contact with the melt of Bi-based 2212 type oxide superconducting precursor (A) 17 melted by superconducting heat treatment, Bi-based 2212 type oxide superconducting precursor (B ) 19 may not melt at all, and the melt of Bi-based 2212 type oxide superconducting precursor (A) 17 may flow out or ooze out as in the case of the
[0036]
Ten samples (samples) of the Bi-based 2212 type oxide
[0037]
Therefore, according to the above embodiment, the following effects (1) and (2) are achieved.
[0038]
(1) The
[0039]
(2) The Bi-based 2212 type oxide superconducting precursor (B) 19 of the
[0040]
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the said embodiment, this invention is not limited to this.
[0041]
For example, the present invention can be applied even if the Bi 2212 type oxide superconductor (B) 22 of the Bi 2212
[0042]
Moreover, even if the present invention is applied to a Bi-based 2223 type oxide superconducting material having a composition ratio of Bi: Sr: Ca: Cu = 2: 2: 2: 3, not limited to the Bi-based 2212 type oxide superconducting material. Furthermore, the present invention may be applied to a Y-based oxide superconductor or a Tl- based oxide superconductor. Further, the present invention may be applied to metallic superconducting materials such as Nb 3 Al, NbTi, and Nb 3 Sn as long as they are superconducting heat treatment that involves melting and solidification in superconducting connection.
[0043]
In addition to the powder-in-tube method, the
[0044]
Furthermore, the superconducting connection method and connection structure of the present invention may be applied to a transmission cable, a current lead, a magnetic shield, a current limiter, a permanent current switch, etc. in addition to a superconducting magnet.
[0045]
【The invention's effect】
According to the superconducting connection method of the oxide superconducting material according to the invention of claim 1 and the superconducting connection structure of the oxide superconducting material according to the invention of claim 4, the oxide superconducting precursor (A) inclusions contacting at least two of the temporary oxide superconducting material to each other with the oxide superconductor precursor (a) a higher melting point than, but of the same composition and the oxide superconductor precursor (a) and the It comprises an oxide superconducting precursor (B) having different composition ratios of the composition components, and the superconducting heat treatment for superconducting connection between the oxide superconducting materials is higher than the melting point of the oxide superconducting precursor (A), In addition, since the oxide superconducting precursor (A) is superconducted at a temperature lower than the melting point of the oxide superconducting precursor (B), the formation of a gap in the superconducting connecting portion can be prevented and superconducting connection can be carried out satisfactorily. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram showing a process for manufacturing an oxide superconducting connection structure of a Bi-based 2212 type oxide superconducting material, which is an embodiment of a superconducting connection method of an oxide superconducting material according to the present invention.
2 is a chart showing test results of samples 1 to 10 in the Bi-based 2212 type oxide superconducting connection structure shown in FIG.
FIG. 3 is a process diagram showing a process for manufacturing a conventional oxide superconducting connection structure of a Bi-based 2212 type oxide superconducting material.
4 is a chart showing the inspection results of samples 11 to 20 in the Bi-based 2212 type oxide superconducting connection structure shown in FIG. 3 (F).
[Explanation of symbols]
10 Bi-based 2212-type oxide superconducting connection structure 11 Bi-based 2212-type
14 Sheath tape material (temporary oxide superconducting material)
16 Coated tape (inclusions)
17 Bi-type 2212 oxide superconducting precursor (A)
18 Base material (covered body)
19 Bi-based 2212-based oxide superconducting precursor (B)
21 Bi-type 2212 oxide superconductor (A)
22 Bi-based 2212 oxide superconductor (B)
Claims (7)
上記介在物が、上記酸化物超電導前駆体(A)よりも融点が高く、且つこの酸化物超電導前駆体(A)と同一組成から成るが各組成成分の組成比が異なる酸化物超電導前駆体(B)を備えて成り、
上記超電導化熱処理が、上記酸化物超電導前駆体(A)の融点よりも高く、且つ上記酸化物超電導前駆体(B)の融点よりも低い温度で、上記酸化物超電導前駆体(A)を超電導化させるものであることを特徴とする酸化物超電導材の超電導接続方法。The oxide superconducting precursor (A) is covered with a covering, and at least two provisional oxide superconducting materials are brought into contact with each other through inclusions, and thereafter a superconducting heat treatment is performed, In the superconducting connection method of the oxide superconducting material, the oxide superconducting precursor (A) is an oxide superconductor, the temporary oxide superconducting material is the oxide superconducting material, and these oxide superconducting materials are superconductingly connected.
An oxide superconducting precursor having a melting point higher than that of the oxide superconducting precursor (A) and having the same composition as that of the oxide superconducting precursor (A), but having a different composition ratio of each composition component ( B) comprising
Superconducting the oxide superconducting precursor (A) at a temperature higher than the melting point of the oxide superconducting precursor (A) and lower than the melting point of the oxide superconducting precursor (B). A superconducting connection method for an oxide superconducting material, characterized by comprising:
上記介在物が、上記酸化物超電導前駆体(A)よりも融点が高く、且つこの酸化物超電導前駆体(A)と同一組成から成るが各組成成分の組成比が異なる酸化物超電導前駆体(B)を備えて成り、
上記超電導化熱処理が、上記酸化物超電導前駆体(A)の融点よりも高く、且つ上記酸化物超電導前駆体(B)の融点よりも低い温度で、上記酸化物超電導前駆体(A)を超電導化させるものであることを特徴とする酸化物超電導材の超電導接続構造体。At least two provisional oxide superconducting materials constituted by covering the oxide superconducting precursor (A) with a covering are brought into contact with each other through inclusions, and the oxide superconducting precursor ( In the superconducting connection structure of an oxide superconductor in which A) is an oxide superconductor, the temporary oxide superconductor is an oxide superconductor, and these oxide superconductors are superconductively connected to each other.
An oxide superconducting precursor having a melting point higher than that of the oxide superconducting precursor (A) and having the same composition as that of the oxide superconducting precursor (A), but having a different composition ratio of each composition component ( B) comprising
Superconducting the oxide superconducting precursor (A) at a temperature higher than the melting point of the oxide superconducting precursor (A) and lower than the melting point of the oxide superconducting precursor (B). A superconducting connection structure of an oxide superconducting material, characterized by comprising:
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