JP2596021B2 - 超伝導材の製造法 - Google Patents
超伝導材の製造法Info
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- JP2596021B2 JP2596021B2 JP62299572A JP29957287A JP2596021B2 JP 2596021 B2 JP2596021 B2 JP 2596021B2 JP 62299572 A JP62299572 A JP 62299572A JP 29957287 A JP29957287 A JP 29957287A JP 2596021 B2 JP2596021 B2 JP 2596021B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、超伝導材の製造法に関し、より詳細に
は、超伝導特性の安定性を改善することができる超伝導
材の製造法に関する。
は、超伝導特性の安定性を改善することができる超伝導
材の製造法に関する。
超伝導材は、臨界温度Tc、臨界磁場Hc、臨界電流Jcの
臨界値以下の条件で、電気抵抗がゼロになる性質（超伝
導状態）を示すものである。この超伝導体を強電分野に
応用することにより、超伝導送電、電力貯蔵、磁気浮上
列車、超伝導船などが可能になり、また、超伝導体をジ
ョセフソン素子に応用することができる。
臨界値以下の条件で、電気抵抗がゼロになる性質（超伝
導状態）を示すものである。この超伝導体を強電分野に
応用することにより、超伝導送電、電力貯蔵、磁気浮上
列車、超伝導船などが可能になり、また、超伝導体をジ
ョセフソン素子に応用することができる。
このセラミックス超伝導材料として、希土類金属、ア
ルカリ土類金属および銅の複合酸化物〔（La1-xBax）2C
uO4、YBa2Cu3O7-yなど〕が開発されている。この超伝導
材料は、通常、原材料の希土類金属、アルカリ土類金属
および銅の化合物の所定量を単に混合し、仮焼し、次い
で仮焼物を粉砕して所定の形状に圧粉し、この成形物を
焼結して得られる。
ルカリ土類金属および銅の複合酸化物〔（La1-xBax）2C
uO4、YBa2Cu3O7-yなど〕が開発されている。この超伝導
材料は、通常、原材料の希土類金属、アルカリ土類金属
および銅の化合物の所定量を単に混合し、仮焼し、次い
で仮焼物を粉砕して所定の形状に圧粉し、この成形物を
焼結して得られる。
しかしながら、従来の製造方法で得られた超伝導材料
は、その超伝導特性が不安定であり、時間と共に、例え
ば、臨界温度Tcが急激に低下して超伝導特性が劣化する
ものが多かった。
は、その超伝導特性が不安定であり、時間と共に、例え
ば、臨界温度Tcが急激に低下して超伝導特性が劣化する
ものが多かった。
この発明は上述の背景に基づきなされたものであり、
その目的とするところは、安定した超伝導特性を有する
超伝導材料を製造することができる製造法を提供するこ
とである。
その目的とするところは、安定した超伝導特性を有する
超伝導材料を製造することができる製造法を提供するこ
とである。
上記の課題はこの発明による超伝導材の製造法により
解決される。
解決される。
すなわち、この発明による超伝導材の製造法は、原材
料を混合して仮焼し、仮焼物を粉砕して得られた粉砕物
を成形し、次いでこの成形物を焼結して超伝導材を製造
するに際して、原材料である希土類金属、アルカリ土類
金属および銅の化合物（例えば、希土類金属酸化物、ア
ルカリ土類金属フッ化物および酸化銅など）の各々を別
個に、あるいはこれらの混合物の一部について加熱して
0.5重量％以下、好ましくは0.4重量％以下の水分に乾燥
することを特徴とするものである。
料を混合して仮焼し、仮焼物を粉砕して得られた粉砕物
を成形し、次いでこの成形物を焼結して超伝導材を製造
するに際して、原材料である希土類金属、アルカリ土類
金属および銅の化合物（例えば、希土類金属酸化物、ア
ルカリ土類金属フッ化物および酸化銅など）の各々を別
個に、あるいはこれらの混合物の一部について加熱して
0.5重量％以下、好ましくは0.4重量％以下の水分に乾燥
することを特徴とするものである。
この発明の好ましい態様において、加熱乾燥工程にお
ける加熱温度は、100℃以上、好ましくは300℃以上、好
ましくは500℃〜1100℃とすることができ、雰囲気を大
気中とすることができる。
ける加熱温度は、100℃以上、好ましくは300℃以上、好
ましくは500℃〜1100℃とすることができ、雰囲気を大
気中とすることができる。
この発明の好ましい態様において、製造される超伝導
材は、下記構造式で表される。
材は、下記構造式で表される。
RxAyCuz（O1-aF2a）ｗ （式中、ＲはSc、Ｙ、La、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Dy、H
o、Er、Tm、Ybおよび／またはLuであり、ＡはMg、Ba、S
rまたは／およびCaであり、0.5≦ｘ≦1.5、１≦ｙ≦
３、２≦ｚ≦４、6.0≦ｗ＜7.0、0.001≦ａ≦0.9を満足
するものとする） 以下、この発明をより詳細に説明する。
o、Er、Tm、Ybおよび／またはLuであり、ＡはMg、Ba、S
rまたは／およびCaであり、0.5≦ｘ≦1.5、１≦ｙ≦
３、２≦ｚ≦４、6.0≦ｗ＜7.0、0.001≦ａ≦0.9を満足
するものとする） 以下、この発明をより詳細に説明する。
この発明による製造法は、下記工程（ａ）〜（ｇ）を
含む。
含む。
（ａ）原材料の準備、（ｂ）原材料の加熱乾燥、
（ｃ）原材料の混合、（ｄ）原材料の混合物の仮焼、
（ｅ）仮焼物の粉砕、（ｆ）粉砕物の成形、および
（ｇ）成形物の焼結である。
（ｃ）原材料の混合、（ｄ）原材料の混合物の仮焼、
（ｅ）仮焼物の粉砕、（ｆ）粉砕物の成形、および
（ｇ）成形物の焼結である。
原材料 この発明に用いられる原材料としは、少なくとも希土
類金属、アルカリ土類金属および銅の化合物がある。
類金属、アルカリ土類金属および銅の化合物がある。
原材料の一つである希土類金属化合物としては、Sc、
Ｙ、La、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Ybおよ
びLuから選ばれた少なくとも１種以上の希土類金属の酸
化物、水酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、硝酸塩、シュ
ウ酸塩などがある。この発明における好ましい希土類金
属は、Sc、Ｙ、La、Nd、Sm、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Ybお
よびLu、Euであり、それらの好ましい化合物は、酸化
物、水酸化物、ハロゲン化物などである。これらの化合
物の選択は、所望の超伝導材料の組成、種類、特性など
に応じて適宜行うことができる。
Ｙ、La、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Ybおよ
びLuから選ばれた少なくとも１種以上の希土類金属の酸
化物、水酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、硝酸塩、シュ
ウ酸塩などがある。この発明における好ましい希土類金
属は、Sc、Ｙ、La、Nd、Sm、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Ybお
よびLu、Euであり、それらの好ましい化合物は、酸化
物、水酸化物、ハロゲン化物などである。これらの化合
物の選択は、所望の超伝導材料の組成、種類、特性など
に応じて適宜行うことができる。
アルカリ土類金属化合物としては、Mg、Ba、Srおよび
Caから選ばれた少なくとも１種以上のアルカリ土類金属
の酸化物、水酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、硝酸塩、
シュウ酸などがある。この発明における好ましいアルカ
リ土類金属は、Ba、SrまたはCaであり、それらの好まし
い化合物は、酸化物、水酸化物、炭酸塩などである。
Caから選ばれた少なくとも１種以上のアルカリ土類金属
の酸化物、水酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、硝酸塩、
シュウ酸などがある。この発明における好ましいアルカ
リ土類金属は、Ba、SrまたはCaであり、それらの好まし
い化合物は、酸化物、水酸化物、炭酸塩などである。
また、第三の原材料成分としての銅の化合物には、例
えば、銅の酸化物、水酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、
硝酸塩、シュウ酸塩などがある。同様に、これらの化合
物の選択は、所望の超伝導材料の種類、組成、特性など
に応じて適宜行うことができる。
えば、銅の酸化物、水酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、
硝酸塩、シュウ酸塩などがある。同様に、これらの化合
物の選択は、所望の超伝導材料の種類、組成、特性など
に応じて適宜行うことができる。
加熱乾燥 この発明において原材料の加熱乾燥は、水分が0.5重
量％以下、好ましくは0.4重量％以下になるように行わ
れる。これは、この上限を超えると後述する実験例に示
すように急激に臨界温度が低下するからである。
量％以下、好ましくは0.4重量％以下になるように行わ
れる。これは、この上限を超えると後述する実験例に示
すように急激に臨界温度が低下するからである。
この発明における加熱は、所望の乾燥度に到達するよ
うに行われ、その温度は、例えば、100℃以上、好まし
くは300℃、より好ましくは500℃〜1100℃である。この
下限値未満では十分な乾燥ができず、上限値を超えると
安定度が飽和してしまい、加熱エネルギーに見合った効
果を得ることができないからである。
うに行われ、その温度は、例えば、100℃以上、好まし
くは300℃、より好ましくは500℃〜1100℃である。この
下限値未満では十分な乾燥ができず、上限値を超えると
安定度が飽和してしまい、加熱エネルギーに見合った効
果を得ることができないからである。
同様に、加熱時間は、所望の乾燥度に到達するように
行われ、その時間は、例えば、10分以上、好ましくは30
分、より好ましくは60分〜４時間である。この下限値未
満では十分な乾燥ができず、上限値を超えると安定度が
飽和してしまい、加熱時間に見合った効果を得ることが
できないからである。
行われ、その時間は、例えば、10分以上、好ましくは30
分、より好ましくは60分〜４時間である。この下限値未
満では十分な乾燥ができず、上限値を超えると安定度が
飽和してしまい、加熱時間に見合った効果を得ることが
できないからである。
乾燥の雰囲気は、大気中、不活性ガス中、窒素ガス
中、酸素ガス中などである。
中、酸素ガス中などである。
この発明において加熱乾燥は、原材料の各々を別個に
行うか、あるいは原材料の混合物の一部について行う。
行うか、あるいは原材料の混合物の一部について行う。
秤量・混合 秤量された原材料が所定の割合で混合される。
この発明において秤量は、混合前のいずれかの工程で
行われる。また、混合工程は、加熱乾燥工程の前または
後に実施することができ、乾燥工程の後に混合すると
き、原材料は各々について乾燥することができ、他方、
乾燥工程の前に混合するとき、原材料の混合物の一部に
ついて乾燥することができる。
行われる。また、混合工程は、加熱乾燥工程の前または
後に実施することができ、乾燥工程の後に混合すると
き、原材料は各々について乾燥することができ、他方、
乾燥工程の前に混合するとき、原材料の混合物の一部に
ついて乾燥することができる。
混合の比率は、所定の目的組成になるように設定され
る。
る。
この混合は、ボールミル、乳鉢、粉砕機、混合機など
の公知の技術を用いて行うことができる。
の公知の技術を用いて行うことができる。
仮焼・粉砕・成形・焼結 この発明の方法において、原材料の混合物を仮焼し、
仮焼物を粉砕し、次いで粉砕物を所定の形状に成形す
る。これらの工程は、セラミックスに適用される通常の
技術を応用して実施することができる。同様に、成形物
も所定の条件で焼結させることができる。
仮焼物を粉砕し、次いで粉砕物を所定の形状に成形す
る。これらの工程は、セラミックスに適用される通常の
技術を応用して実施することができる。同様に、成形物
も所定の条件で焼結させることができる。
得られた超伝導体は、この発明の好ましい態様では、
下記の組成式で表される。
下記の組成式で表される。
RxAyCuz（O1-aF2a）ｗ 式中、ＲはSc、Ｙ、La、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Dy、H
o、Er、Tm、Ybおよび／またはLuであり、ＡはMg、Ba、S
rまたは／およびCaであり、0.5≦ｘ≦1.5、１≦ｙ≦
３、２≦ｚ≦４、6.0≦ｗ＜7.0、0.001≦ａ≦0.9の条件
を満足するものとする） この発明の超伝導体は、強電分野に応用することによ
り、超伝導送電、電力貯蔵、磁気浮上列車、超伝導船な
どに利用でき、また、ジョセフソン素子に応用すること
もできる。
o、Er、Tm、Ybおよび／またはLuであり、ＡはMg、Ba、S
rまたは／およびCaであり、0.5≦ｘ≦1.5、１≦ｙ≦
３、２≦ｚ≦４、6.0≦ｗ＜7.0、0.001≦ａ≦0.9の条件
を満足するものとする） この発明の超伝導体は、強電分野に応用することによ
り、超伝導送電、電力貯蔵、磁気浮上列車、超伝導船な
どに利用でき、また、ジョセフソン素子に応用すること
もできる。
上記のように構成されたこの発明の超伝導体の製造法
のメカニズムは、理論的に必ずしも明らかではないが、
この発明のより良い理解のために説明する。従って、以
下は、この発明の範囲を限定するものではない。
のメカニズムは、理論的に必ずしも明らかではないが、
この発明のより良い理解のために説明する。従って、以
下は、この発明の範囲を限定するものではない。
超伝導体の原材料を加熱することにより、原材料に吸
着または付着された水、原材料中に吸収された水が、外
部に放出されて、超伝導体の原材料中に含まれる水分が
極めて少なくする。この様な不要な成分である水を除去
した状態の原材料を用いるので、その後で生成される超
伝導体からの不純・不要な成分を削除することができ、
超伝導体の構造および組成を安定化すると考えられる。
着または付着された水、原材料中に吸収された水が、外
部に放出されて、超伝導体の原材料中に含まれる水分が
極めて少なくする。この様な不要な成分である水を除去
した状態の原材料を用いるので、その後で生成される超
伝導体からの不純・不要な成分を削除することができ、
超伝導体の構造および組成を安定化すると考えられる。
この発明により次の効果を得ることができる。
後述の実施例で実証されるように、安定した超伝導特
性を有する超伝導材料を製造することができる。
性を有する超伝導材料を製造することができる。
この発明を実験例により具体的に説明する。
実験例１ Y2O3と、BaFと、Cu2Oとを準備し、これらを、乾燥な
し、50℃、100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600
℃、700℃、800℃、900℃、1000℃および1100℃の各温
度で、２時間、加熱乾燥した。得られた乾燥原材料を、
YBa2Cu3F2O6-y）の組成の超伝導体が得られるように、
秤量し，各原料を乳鉢で混合した。
し、50℃、100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600
℃、700℃、800℃、900℃、1000℃および1100℃の各温
度で、２時間、加熱乾燥した。得られた乾燥原材料を、
YBa2Cu3F2O6-y）の組成の超伝導体が得られるように、
秤量し，各原料を乳鉢で混合した。
次いで、これらを５時間、酸素中、930℃で仮焼し
た。この仮焼物を乳鉢で粉砕混合した後、150MPaの圧力
で所定の形状に成形した。引続き、成形体を、酸素炉中
で、950℃の加熱状態に維持して15時間保持して焼結を
行った。
た。この仮焼物を乳鉢で粉砕混合した後、150MPaの圧力
で所定の形状に成形した。引続き、成形体を、酸素炉中
で、950℃の加熱状態に維持して15時間保持して焼結を
行った。
得られた焼結体について、４端子法でTcを測定して、
焼結後の臨界温度Tcの時間的変化を観察した。その結果
を第１図に示す。この結果より、100℃以上で、好まし
くは300℃以上で、Tcの温度が長時間にわたって高温に
維持されることがわかる。
焼結後の臨界温度Tcの時間的変化を観察した。その結果
を第１図に示す。この結果より、100℃以上で、好まし
くは300℃以上で、Tcの温度が長時間にわたって高温に
維持されることがわかる。
実験例２ 実験例１で得られた焼結体について、原料中の水分量
と、Tcが77Kになるまでの時間との関係を測定し、その
結果を第２図に示す。この第２図より原料中の水分量が
0.5重量％以下、好ましくは、0.4重量％以下でTcが77K
になるまでの時間が急激に長くなり、安定性が増大する
ことが分かる。
と、Tcが77Kになるまでの時間との関係を測定し、その
結果を第２図に示す。この第２図より原料中の水分量が
0.5重量％以下、好ましくは、0.4重量％以下でTcが77K
になるまでの時間が急激に長くなり、安定性が増大する
ことが分かる。
実験例３ 第１表に示すように組成を変え、900℃、２時間に加
熱乾燥条件を変えたこと以外、実験例１と同様にして焼
結体を製造した。
熱乾燥条件を変えたこと以外、実験例１と同様にして焼
結体を製造した。
乾燥しなかった場合と、乾燥した場合のTcが77Kにな
るまでの時間を第１表に示す。この結果から、この発明
の乾燥により、臨界温度、すなわち超伝導特性の安定性
が極めて向上したことがわかる。
るまでの時間を第１表に示す。この結果から、この発明
の乾燥により、臨界温度、すなわち超伝導特性の安定性
が極めて向上したことがわかる。
第１図は、実験例１の結果であって、臨界温度Tcの時間
変化を示すグラフ、 第２図は、実験例２の結果であって、Tcが77Kに達する
までの時間と原材料中の水分量との関係を示すグラフで
ある。
変化を示すグラフ、 第２図は、実験例２の結果であって、Tcが77Kに達する
までの時間と原材料中の水分量との関係を示すグラフで
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−270345（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−45766（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−76948（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−141870（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−141869（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】原材料を混合して仮焼し、仮焼物を粉砕し
て得られた粉砕物を成形し、次いでこの成形物を焼結し
て超伝導材を製造するに際して、 原材料の希土類金属、アルカリ土類金属および銅の化合
物の各々を別個に、あるいはこれらの混合物の一部につ
いて加熱して0.5重量％以下の水分に乾燥することを特
徴とする超伝導材の製造法。 - 【請求項２】加熱乾燥工程における加熱温度が、100℃
以上である特許請求の範囲第１項記載の超伝導材の製造
法。 - 【請求項３】加熱乾燥工程により、水分0.4重量％以下
に乾燥する特許請求の範囲第１項または第２項記載の超
伝導材の製造法。 - 【請求項４】原材料として、少なくとも希土類金属酸化
物、アルカリ土類金属フッ化物および酸化銅を用いる特
許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の超伝
導材の製造法。 - 【請求項５】製造される超伝導材が下記構造式で表され
る特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載の
超伝導材の製造法。 RxAyCuz（O1-aF2a）ｗ （式中、ＲはSc、Ｙ、La、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Dy、H
o、Er、Tm、Ybおよび／またはLuであり、ＡはMg、Ba、S
rまたは／およびCaであり、0.5≦ｘ≦1.5、１≦ｙ≦
３、２≦ｚ≦４、6.0≦ｗ＜7.0、0.001≦ａ≦0.9を満足
するものとする） - 【請求項６】加熱乾燥工程における加熱温度が300℃〜1
100℃であり、雰囲気が大気中である特許請求の範囲第
１項乃至第５項のいずれかに記載の超伝導材の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62299572A JP2596021B2 (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 超伝導材の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62299572A JP2596021B2 (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 超伝導材の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01141871A JPH01141871A (ja) | 1989-06-02 |
| JP2596021B2 true JP2596021B2 (ja) | 1997-04-02 |
Family
ID=17874366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62299572A Expired - Lifetime JP2596021B2 (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 超伝導材の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2596021B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63270345A (ja) * | 1987-04-30 | 1988-11-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 酸化物超電導体の製造方法 |
| JPS6445766A (en) * | 1987-08-13 | 1989-02-20 | Sumitomo Electric Industries | Superconducting material and production thereof |
-
1987
- 1987-11-27 JP JP62299572A patent/JP2596021B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01141871A (ja) | 1989-06-02 |
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