JP2563352B2 - 複合超電導体の製造方法 - Google Patents
複合超電導体の製造方法Info
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- JP2563352B2 JP2563352B2 JP62165043A JP16504387A JP2563352B2 JP 2563352 B2 JP2563352 B2 JP 2563352B2 JP 62165043 A JP62165043 A JP 62165043A JP 16504387 A JP16504387 A JP 16504387A JP 2563352 B2 JP2563352 B2 JP 2563352B2
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、複合超電導体の製造方法に関する。
（従来の技術） 近年、Ba−La−Cu−Ｏ系の層状ペロブスカイト型の酸
化物が高い臨界温度を有する可能性のあることが発表さ
れて以来、各所で酸化物超電導体の研究が行われている
（Z.Phys.B Condensed Matter 64,189−193（198
6））。その中でもＹ−Ba−Cu−Ｏ系で代表される酸素
欠陥を有する欠陥ペロブスカイト型（ABa2Cu3O７−δ）
（δは酸素欠陥を表し通常１以下の数、Ａは、Ｙ、La、
Sc、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、YbおよびLuから
選ばれた少なくとも１種の元素、Baの一部はSr等で置換
可能）の酸化物超電導体は、臨界温度が90K以上と液体
窒素以上の高い温度を示すため非常に有望な材料として
注目されている（Phys.Rev.Lett.Vol.58 No.9,908−91
0）。
化物が高い臨界温度を有する可能性のあることが発表さ
れて以来、各所で酸化物超電導体の研究が行われている
（Z.Phys.B Condensed Matter 64,189−193（198
6））。その中でもＹ−Ba−Cu−Ｏ系で代表される酸素
欠陥を有する欠陥ペロブスカイト型（ABa2Cu3O７−δ）
（δは酸素欠陥を表し通常１以下の数、Ａは、Ｙ、La、
Sc、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、YbおよびLuから
選ばれた少なくとも１種の元素、Baの一部はSr等で置換
可能）の酸化物超電導体は、臨界温度が90K以上と液体
窒素以上の高い温度を示すため非常に有望な材料として
注目されている（Phys.Rev.Lett.Vol.58 No.9,908−91
0）。
この酸化物超電導体は、結晶性の酸化物であって、そ
の結晶のＣ面に沿って超電導電流が流れるため、この酸
化物超電導体粉末を単に焼結させただけでは、結晶の配
列方向がランダムになり、所望の電流密度が得られない
という問題があった。
の結晶のＣ面に沿って超電導電流が流れるため、この酸
化物超電導体粉末を単に焼結させただけでは、結晶の配
列方向がランダムになり、所望の電流密度が得られない
という問題があった。
（発明が解決しようとする問題点） このように、酸化物超電導体は、この酸化物超電導体
はその結晶のＣ面に沿って超電導電流が流れるため、所
望の電流密度を得ることが困難であった。
はその結晶のＣ面に沿って超電導電流が流れるため、所
望の電流密度を得ることが困難であった。
本発明は、このような従来の難点を解消すべくなされ
たもので、臨界温度および臨界電流密度が高い超電導体
の製造方法を提供することを目的とする。
たもので、臨界温度および臨界電流密度が高い超電導体
の製造方法を提供することを目的とする。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） すなわち、本発明の複合超電導体の製造方法は、常電
導金属粉末と酸化物超電導体粉末とからなる混合粉末
を、耐熱性の容器内に充填して加熱溶融させ、次いで温
度勾配を設けて徐冷し、所定の方向性をもたせて凝固さ
せることを特徴としている。
導金属粉末と酸化物超電導体粉末とからなる混合粉末
を、耐熱性の容器内に充填して加熱溶融させ、次いで温
度勾配を設けて徐冷し、所定の方向性をもたせて凝固さ
せることを特徴としている。
本発明の製造方法に用いる常電導金属粉末としては、
任意の公知の常電導金属粉末が使用可能であるが、特
に、Ag粉末、Cu粉末、またはAgとCuの混合粉末が適して
いる。
任意の公知の常電導金属粉末が使用可能であるが、特
に、Ag粉末、Cu粉末、またはAgとCuの混合粉末が適して
いる。
また、本発明の製造方法に用いる酸化物超電導体粉末
としては、平均粒径が１〜５μｍである、希土類元素を
含有しペロブスカイト構造を有する酸化物超伝導体の粉
末を用いることが実用上好ましい。
としては、平均粒径が１〜５μｍである、希土類元素を
含有しペロブスカイト構造を有する酸化物超伝導体の粉
末を用いることが実用上好ましい。
ここでいう希土類元素を含有しペロブスカイト型構造
を有する酸化物超電導体は、超電導状態を実現できるも
のであればよく、ABa2Cu3O７−δ系（δは酸素欠陥を表
し通常１以下の数、Ａは、Ｙ、La、Sc、Nd、Sm、Eu、G
d、Dy、Ho、Er、Tm、YbおよびLuから選ばれた少なくと
も１種の元素、Baの一部はSr等で置換可能）等の酸素欠
陥を有する欠陥ペロブスカイト型、Sr−La−Cu−Ｏ系等
の層状ペロブスカイト型等の広義のペロブスカイト型を
有する酸化物が例示される。また希土類元素も、広義の
定義とし、Sc、Ｙおよびランタン系を含むものとする。
代表的な系としてＹ−Ba−Cu−Ｏ系のほかに、Ｙを、E
u、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等の希土類で置換した系、S
c−Ba−Cu−Ｏ系、Sr−La−Cu−Ｏ系、さらにSrをBa、C
aで置換した系等が挙げられる。
を有する酸化物超電導体は、超電導状態を実現できるも
のであればよく、ABa2Cu3O７−δ系（δは酸素欠陥を表
し通常１以下の数、Ａは、Ｙ、La、Sc、Nd、Sm、Eu、G
d、Dy、Ho、Er、Tm、YbおよびLuから選ばれた少なくと
も１種の元素、Baの一部はSr等で置換可能）等の酸素欠
陥を有する欠陥ペロブスカイト型、Sr−La−Cu−Ｏ系等
の層状ペロブスカイト型等の広義のペロブスカイト型を
有する酸化物が例示される。また希土類元素も、広義の
定義とし、Sc、Ｙおよびランタン系を含むものとする。
代表的な系としてＹ−Ba−Cu−Ｏ系のほかに、Ｙを、E
u、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等の希土類で置換した系、S
c−Ba−Cu−Ｏ系、Sr−La−Cu−Ｏ系、さらにSrをBa、C
aで置換した系等が挙げられる。
次に本発明の製造方法について説明する。
まず、Ｙ、Ba、Cuなどのペロブスカイト型酸化物超電
導体の構成元素を十分混合する。混合の際には、Y2O3、
Eu2O3、BaO、CuO等の酸化物を原料として用いることで
きる。また、これらの酸化物のほかに、焼成後酸化物に
転化する炭素塩、硝酸塩、水酸化物等の化合物を用いて
もよい。さらには、共沈法等で得たシュウ酸塩等を用い
てもよい。ペロブスカイト型酸化物超電導体を構成する
元素は、基本的に化学量論比の組成となるように混合す
るが、多少製造条件等との関係等でずれていても差支え
ない。例えば、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系ではY 1molに対しBa 2
mol、Cu 3molが標準組成であるが、実用上はY 1molに対
して、Ba2±0.6mol、Cu3±0.2mol程度のずれは問題な
い。
導体の構成元素を十分混合する。混合の際には、Y2O3、
Eu2O3、BaO、CuO等の酸化物を原料として用いることで
きる。また、これらの酸化物のほかに、焼成後酸化物に
転化する炭素塩、硝酸塩、水酸化物等の化合物を用いて
もよい。さらには、共沈法等で得たシュウ酸塩等を用い
てもよい。ペロブスカイト型酸化物超電導体を構成する
元素は、基本的に化学量論比の組成となるように混合す
るが、多少製造条件等との関係等でずれていても差支え
ない。例えば、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系ではY 1molに対しBa 2
mol、Cu 3molが標準組成であるが、実用上はY 1molに対
して、Ba2±0.6mol、Cu3±0.2mol程度のずれは問題な
い。
前述の原料を混合した後、仮焼、粉砕し所望の形状に
した後、850〜980℃程度で焼成する。仮焼は必ずしも必
要ではない。仮焼、焼成は十分な酸素が供給できるよう
な酸素含有雰囲気中で行うことが好ましい。
した後、850〜980℃程度で焼成する。仮焼は必ずしも必
要ではない。仮焼、焼成は十分な酸素が供給できるよう
な酸素含有雰囲気中で行うことが好ましい。
所望の形状に焼成した後、酸素中で加熱処理、または
300℃程度まで徐冷することにより、超電導特性を向上
させることができる。前記加熱処理は通常300〜700℃程
度で行う。
300℃程度まで徐冷することにより、超電導特性を向上
させることができる。前記加熱処理は通常300〜700℃程
度で行う。
このようにして得られた酸化物超電導体は、酸素欠陥
δを有する酸素欠陥型ペロブスカイト型構造（LnBa2Cu3
O７−δ（δは通常１以下））となる。なおCuの一部をT
i、Ｖ、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn等で置換することもで
きる。
δを有する酸素欠陥型ペロブスカイト型構造（LnBa2Cu3
O７−δ（δは通常１以下））となる。なおCuの一部をT
i、Ｖ、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn等で置換することもで
きる。
置換量は、超電導特性を低下させない程度の範囲で適
宜設定可能であるが、あまり多量の置換は超電導特性を
低下させてしまうので80mol％以下、さらに実用上は20m
ol％以下程度までとする。
宜設定可能であるが、あまり多量の置換は超電導特性を
低下させてしまうので80mol％以下、さらに実用上は20m
ol％以下程度までとする。
次に、この酸化物超電導体の焼成体をボールミル等の
公知の手段により粉砕する。このとき、酸化物超電導体
の焼成体はへき開面から分割されて微粉末となる。粉砕
は、微粉末の平均粒径が１〜５μｍ程度、直径対厚さの
比が３〜５となるまで行うことが望ましい。なお、必要
に応じて、粉砕した粉末を前記の範囲となるように分級
して用いてもよい。
公知の手段により粉砕する。このとき、酸化物超電導体
の焼成体はへき開面から分割されて微粉末となる。粉砕
は、微粉末の平均粒径が１〜５μｍ程度、直径対厚さの
比が３〜５となるまで行うことが望ましい。なお、必要
に応じて、粉砕した粉末を前記の範囲となるように分級
して用いてもよい。
次に、この酸化物超電導体粉末と、前述した常電導金
属粉末とを、1:1〜1:10の混合比で混合し、この混合粉
末を、一端に冷却機構を有するセラミック管、耐熱金属
管のような耐熱性の容器内に充填し、この耐熱性の容器
を加熱して、容器内の混合原料のみを溶融させ、しかる
後通電方向に10℃/cm程度の温度勾配をつけて一端側か
ら100〜300℃／時間程度の冷却速度で徐冷する。
属粉末とを、1:1〜1:10の混合比で混合し、この混合粉
末を、一端に冷却機構を有するセラミック管、耐熱金属
管のような耐熱性の容器内に充填し、この耐熱性の容器
を加熱して、容器内の混合原料のみを溶融させ、しかる
後通電方向に10℃/cm程度の温度勾配をつけて一端側か
ら100〜300℃／時間程度の冷却速度で徐冷する。
このように、通電方向に温度勾配をつけて徐冷するこ
とにより、常電導金属を母地とし、その中に多数の酸化
物超電導体が通電方向に繊維状に配列された複合超電導
体を得ることができる。
とにより、常電導金属を母地とし、その中に多数の酸化
物超電導体が通電方向に繊維状に配列された複合超電導
体を得ることができる。
（作 用） 本発明の複合超電導体の製造方法では、常電導金属粉
末と酸化物超電導体粉末とからなる混合粉末を耐熱性の
容器内に充填して加熱溶融させ、次いで温度勾配を設け
て徐冷し、所定の方向性をもたせて凝固させるので、常
電導金属の母地の中に、酸化物超電導体が電流を流すべ
き方向と平行に繊維状に連続して結晶化され、高い電流
密度を得ることができる。
末と酸化物超電導体粉末とからなる混合粉末を耐熱性の
容器内に充填して加熱溶融させ、次いで温度勾配を設け
て徐冷し、所定の方向性をもたせて凝固させるので、常
電導金属の母地の中に、酸化物超電導体が電流を流すべ
き方向と平行に繊維状に連続して結晶化され、高い電流
密度を得ることができる。
（実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。
実施例 本発明に用いる酸化物超電導体粉末の原料として、Ba
CO3粉末2mol％、Y2O3粉末0.5mol％、CuO粉末3mol％を十
分混合して、900℃で48時間焼成した後粉砕した。この
粉末原料を大気中で800℃で24時間焼成して反応させ、
酸素空席に酸素を導入した後、ボールミルを用いて粉砕
し、分級して、平均粒径２μｍ、直径対厚さの比が１〜
５のペロブスカイト構造を有する酸化物超電導体粉末を
得た。
CO3粉末2mol％、Y2O3粉末0.5mol％、CuO粉末3mol％を十
分混合して、900℃で48時間焼成した後粉砕した。この
粉末原料を大気中で800℃で24時間焼成して反応させ、
酸素空席に酸素を導入した後、ボールミルを用いて粉砕
し、分級して、平均粒径２μｍ、直径対厚さの比が１〜
５のペロブスカイト構造を有する酸化物超電導体粉末を
得た。
次に、この酸化物超電導体粉末50mol％に、平均粒径
が100μｍである銅粉末50mol％を加えて、十分に混合し
た後、この混合原料を、一端に銅板からなる水冷機構を
有する外径20mm、内径15mm、長さ200mmのアルミナ管に
充填し、他端にアルミナの栓をして通気孔を残してロウ
付した。
が100μｍである銅粉末50mol％を加えて、十分に混合し
た後、この混合原料を、一端に銅板からなる水冷機構を
有する外径20mm、内径15mm、長さ200mmのアルミナ管に
充填し、他端にアルミナの栓をして通気孔を残してロウ
付した。
このアルミナ管を、外部ヒータにより1200℃で0.5時
間加熱して管内の混合原料を溶融させた後、外部ヒータ
による加熱を行ったままの状態で、アルミナ管の一端に
ある銅板を20℃に冷却し管の長手方向に0.05mm/sの速度
で移動させて外部ヒータから徐々に外し、常温まで冷却
させた後アルミナ管を除去して複合超電導体を得た。
間加熱して管内の混合原料を溶融させた後、外部ヒータ
による加熱を行ったままの状態で、アルミナ管の一端に
ある銅板を20℃に冷却し管の長手方向に0.05mm/sの速度
で移動させて外部ヒータから徐々に外し、常温まで冷却
させた後アルミナ管を除去して複合超電導体を得た。
この複合超電導体の長さ方向の臨界温度は110Kであ
り、臨界電流密度は1500A/cm2であった。
り、臨界電流密度は1500A/cm2であった。
また、この複合超電導体の縦断面を観察したところ、
銅の母地の中に、酸化物超電導体が長手方向に繊維状に
連続して結晶化していることが確認された。
銅の母地の中に、酸化物超電導体が長手方向に繊維状に
連続して結晶化していることが確認された。
［発明の効果］ 以上の実施例からも明らかなように、本発明の製造方
法によれば、臨界温度および臨界電流密度の高い複合超
電導体を得ることができる。
法によれば、臨界温度および臨界電流密度の高い複合超
電導体を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芳野 久士 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式 会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−292529（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−301424（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−21034（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】常電導金属粉末と酸化物超電導体粉末とか
らなる混合粉末を耐熱性の容器内に充填して加熱溶融さ
せ、次いで温度勾配を設けて徐冷し、所定の方向性をも
たせて凝固させることを特徴とする複合超電導体の製造
方法。 - 【請求項２】常電導金属粉末は、Agおよび／またはCuの
粉末であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の複合超電導体の製造方法。 - 【請求項３】酸化物超伝導体粉末は、希土類元素を含有
するペロブスカイト型の超電導体であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項または第２項記載の複合超電導
体の製造方法。 - 【請求項４】酸化物超伝導体粉末が、Ln元素（Lnは、
Ｙ、La、Sc、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Ybおよ
びLuから選ばれた少なくとも１種の元素）、BaおよびCu
を原子比で実質的に1:2:3の割合いで含有することを特
徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか
１項記載の複合超電導体の製造方法。 - 【請求項５】酸化物超伝導体粉末は、LnBa2Cu3O７−δ
（δは酸素欠陥を表す）で表される酸素欠陥型ペロブス
カイト型構造を有することを特徴とする特許請求の範囲
第１項ないし第４項のいずれか１項記載の複合超電導体
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62165043A JP2563352B2 (ja) | 1987-07-01 | 1987-07-01 | 複合超電導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62165043A JP2563352B2 (ja) | 1987-07-01 | 1987-07-01 | 複合超電導体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6410518A JPS6410518A (en) | 1989-01-13 |
| JP2563352B2 true JP2563352B2 (ja) | 1996-12-11 |
Family
ID=15804749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62165043A Expired - Lifetime JP2563352B2 (ja) | 1987-07-01 | 1987-07-01 | 複合超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2563352B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU595142B2 (en) * | 1988-01-11 | 1990-03-22 | American Telephone And Telegraph Company | Method of making a body, and article comprising the body |
| DE3805954C1 (ja) * | 1988-02-25 | 1989-09-28 | Max-Planck-Gesellschaft Zur Foerderung Der Wissenschaften Ev, 3400 Goettingen, De | |
| JPH02206504A (ja) * | 1989-02-03 | 1990-08-16 | Koujiyundo Kagaku Kenkyusho:Kk | 超電導材料加工物 |
-
1987
- 1987-07-01 JP JP62165043A patent/JP2563352B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6410518A (en) | 1989-01-13 |
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