JP2597578B2 - 超電導体の製造方法 - Google Patents
超電導体の製造方法Info
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- JP2597578B2 JP2597578B2 JP62114316A JP11431687A JP2597578B2 JP 2597578 B2 JP2597578 B2 JP 2597578B2 JP 62114316 A JP62114316 A JP 62114316A JP 11431687 A JP11431687 A JP 11431687A JP 2597578 B2 JP2597578 B2 JP 2597578B2
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- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
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、ペロブスカイト型の酸化物超電導体の製造
方法に関する。
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（1986））。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型（Ａは、Y,Yb,Ho,D
y,Eu,Er,TmおよびLuから選ばれた元素））の酸化物超電
導体は、臨界温度TC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.58No.9,908-910）。
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（1986））。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型（Ａは、Y,Yb,Ho,D
y,Eu,Er,TmおよびLuから選ばれた元素））の酸化物超電
導体は、臨界温度TC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.58No.9,908-910）。
このような酸化物超電導体を例えば導線として使用す
る場合には、金属管内に充填して線引き加工により所望
の形状にした後、焼結することにより使用することが考
えられる。
る場合には、金属管内に充填して線引き加工により所望
の形状にした後、焼結することにより使用することが考
えられる。
（発明が解決しようとする問題点） ところで、上述した酸化物超電導体は、結晶性の酸化
物であって、結晶中に酸素空席を有しており、この酸素
空席の多い状態では臨界電流密度が小さく、十分な性能
を発揮できない。しかし、前述した酸化物超電導体を所
望の形状に成形した後の焼結過程において、緻密質な焼
結体が得られる温度で焼成すると酸素空席への酸素の導
入が十分に行えないという問題があり、また比較的低い
温度で酸素空席に酸素を導入しながら焼結することも考
えられるが、この場合には緻密質な焼結体が得られな
い。
物であって、結晶中に酸素空席を有しており、この酸素
空席の多い状態では臨界電流密度が小さく、十分な性能
を発揮できない。しかし、前述した酸化物超電導体を所
望の形状に成形した後の焼結過程において、緻密質な焼
結体が得られる温度で焼成すると酸素空席への酸素の導
入が十分に行えないという問題があり、また比較的低い
温度で酸素空席に酸素を導入しながら焼結することも考
えられるが、この場合には緻密質な焼結体が得られな
い。
このような問題点の一解決策として、焼結後の徐冷を
十分時間をかけて行うことにより酸素空席に酸素を導入
することが考えられるが、実用可能な臨界電流密度が得
られるほど酸素空席への酸素の導入を行うには長時間を
要するため、実用的な方法とはいえない。
十分時間をかけて行うことにより酸素空席に酸素を導入
することが考えられるが、実用可能な臨界電流密度が得
られるほど酸素空席への酸素の導入を行うには長時間を
要するため、実用的な方法とはいえない。
本発明はこのような従来の問題点を解消すべくなされ
たもので、比較的短時間で、臨界電流密度の高い優れた
性能を有する超電導体を製造する方法を提供することを
目的とする。
たもので、比較的短時間で、臨界電流密度の高い優れた
性能を有する超電導体を製造する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） すなわち本発明の超電導体の製造方法は、ペロブスカ
イト型の酸化物超電導体粉末を金属管に充填して所望の
形状に成形し、この金属管に充填された成形体を850℃
〜950℃の温度で焼成し（通常数時間〜48時間）、次い
で大気中等の酸素含有雰囲気中で500℃〜700℃の温度
で、好ましくは１〜24時間の条件で熱処理することを特
徴としている。
イト型の酸化物超電導体粉末を金属管に充填して所望の
形状に成形し、この金属管に充填された成形体を850℃
〜950℃の温度で焼成し（通常数時間〜48時間）、次い
で大気中等の酸素含有雰囲気中で500℃〜700℃の温度
で、好ましくは１〜24時間の条件で熱処理することを特
徴としている。
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ればよ
く、ABa2Cu3O7-δ系（δは酸素欠陥を表し通常１以下、
Ａは、Y,Yb,Ho,Dy,Eu,Er,Tm,Lu;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にペロブ
スカイト構造を有する酸化物とする。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、Sc-Ba-Cu-
O系、Sr-La-Cu-O系、さらにSrをBa,Ca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ればよ
く、ABa2Cu3O7-δ系（δは酸素欠陥を表し通常１以下、
Ａは、Y,Yb,Ho,Dy,Eu,Er,Tm,Lu;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にペロブ
スカイト構造を有する酸化物とする。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、Sc-Ba-Cu-
O系、Sr-La-Cu-O系、さらにSrをBa,Caで置換した系等が
挙げられる。
本発明で用いる酸化物超電導体は、例えば以下に示す
製造方法により得ることができる。
製造方法により得ることができる。
すなわち、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。この場合各々の原料
はY2O3,BaO,CuO等の酸化物を用いることができる。ま
た、これらの酸化物のほかに、焼成後酸化物に転化する
炭酸塩、硝酸塩、シュウ酸塩、水酸化物等の化合物を用
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構わ
ない。例えばY-Ba-Cu-O系ではY 1molに対しBa 2mol、Cu
3molが標準組成であるが、実用上はY 0.6〜1.4mol％、
Ba 1.5〜3.0mol％、Cu 2.0〜4.0mol％程度のずれは問題
ない。
電導体の構成元素を十分混合する。この場合各々の原料
はY2O3,BaO,CuO等の酸化物を用いることができる。ま
た、これらの酸化物のほかに、焼成後酸化物に転化する
炭酸塩、硝酸塩、シュウ酸塩、水酸化物等の化合物を用
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構わ
ない。例えばY-Ba-Cu-O系ではY 1molに対しBa 2mol、Cu
3molが標準組成であるが、実用上はY 0.6〜1.4mol％、
Ba 1.5〜3.0mol％、Cu 2.0〜4.0mol％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、焼成する。仮焼は必ずしも必要ではない。焼成
・仮焼は十分な酸素が供給できるような酸素含有雰囲気
で800〜940℃程度で行うことが好ましい。
した後、焼成する。仮焼は必ずしも必要ではない。焼成
・仮焼は十分な酸素が供給できるような酸素含有雰囲気
で800〜940℃程度で行うことが好ましい。
このような酸化物超電導体粉末を製造するには、例え
ばBaCO3、Y2O3、CuO等のペロブスカイト型の酸化物超電
導体の原料を、前述した一般式に対して化学量論比の組
成となるように混合し粉砕した後乾燥し、粉末のままで
800〜1000℃の温度で数時間〜３日程度焼成し反応させ
て結晶化させる。上記の原料の混合比は、多少製造条件
等との関係で変えることもでき、例えばY-Ba-Cu-O系で
は、Y1molに対してBa 2mol、Cu 3molが標準組成である
が、実用上はＹを基準として他の成分が±30％程度ずれ
ても問題は生じない。次に、この焼成物をボールミル、
サンドグラインダ、その他公知の手段により粉砕するこ
とにより得られる。
ばBaCO3、Y2O3、CuO等のペロブスカイト型の酸化物超電
導体の原料を、前述した一般式に対して化学量論比の組
成となるように混合し粉砕した後乾燥し、粉末のままで
800〜1000℃の温度で数時間〜３日程度焼成し反応させ
て結晶化させる。上記の原料の混合比は、多少製造条件
等との関係で変えることもでき、例えばY-Ba-Cu-O系で
は、Y1molに対してBa 2mol、Cu 3molが標準組成である
が、実用上はＹを基準として他の成分が±30％程度ずれ
ても問題は生じない。次に、この焼成物をボールミル、
サンドグラインダ、その他公知の手段により粉砕するこ
とにより得られる。
本発明の超電導体の製造方法についてさらに詳述する
と、前述したような酸化物超電導体粉末を、例えばNb、
Ag、Pd、Cu、ステンレス鋼等からなる金属管に充填し、
線引き加工により所望の形状にしたものを、まず例えば
大気中で850℃〜950℃の温度により数時間〜48時間の条
件で第１段階の熱処理を行い十分に緻密質な焼結体を形
成する。次いで500℃〜700℃の温度の酸素含有雰囲気
中、特に好ましくは酸素中で１時間〜48時間の条件で第
２段階の熱処理を行い酸化物超電導体の酸素空席に酸素
を十分に導入し、この後常温まで徐冷することにより、
緻密質で臨界電流密度の優れた超電導体が得られる。
と、前述したような酸化物超電導体粉末を、例えばNb、
Ag、Pd、Cu、ステンレス鋼等からなる金属管に充填し、
線引き加工により所望の形状にしたものを、まず例えば
大気中で850℃〜950℃の温度により数時間〜48時間の条
件で第１段階の熱処理を行い十分に緻密質な焼結体を形
成する。次いで500℃〜700℃の温度の酸素含有雰囲気
中、特に好ましくは酸素中で１時間〜48時間の条件で第
２段階の熱処理を行い酸化物超電導体の酸素空席に酸素
を十分に導入し、この後常温まで徐冷することにより、
緻密質で臨界電流密度の優れた超電導体が得られる。
本発明における第１および第２段階の熱処理の時間お
よび温度を上記の範囲に限定したのは下記の理由によ
る。
よび温度を上記の範囲に限定したのは下記の理由によ
る。
第１段階の熱処理の温度が850℃未満では十分に緻密
質な焼結体が得られず、950℃を超えると熱分解や溶融
を起こす恐れがあり、またこの温度範囲における熱処理
時間が１時間未満では十分な焼結が行えず、48時間を超
えてもそれ以上の効果が得られないばかりか製作コスト
が高くなり不利である。また、第２段階の熱処理温度が
500℃未満でも、700℃を超えても酸素空席への酸素導入
効果が十分に得られない。そして、この温度範囲による
熱処理時間が１時間未満では同様に十分な酸素空席への
酸素導入効果が得られず、48時間を超えてもそれ以上の
効果が得られない。
質な焼結体が得られず、950℃を超えると熱分解や溶融
を起こす恐れがあり、またこの温度範囲における熱処理
時間が１時間未満では十分な焼結が行えず、48時間を超
えてもそれ以上の効果が得られないばかりか製作コスト
が高くなり不利である。また、第２段階の熱処理温度が
500℃未満でも、700℃を超えても酸素空席への酸素導入
効果が十分に得られない。そして、この温度範囲による
熱処理時間が１時間未満では同様に十分な酸素空席への
酸素導入効果が得られず、48時間を超えてもそれ以上の
効果が得られない。
（作用） 本発明の超電導体の製造方法では、ペロブスカイト型
の酸化物超電導体粉末を金属管に充填した成形体を、第
１段階の熱処理により十分に緻密質な焼結体にし、この
後の第２段階の熱処理により酸化物超電導体の酸素空席
への酸素導入を行っており、この保持温度を変えた２段
階の熱処理により、効果的にそれぞれの目的にあった熱
処理が行え、よって比較的短時間で緻密質で臨界電流密
度の高い超電導体が得られる。
の酸化物超電導体粉末を金属管に充填した成形体を、第
１段階の熱処理により十分に緻密質な焼結体にし、この
後の第２段階の熱処理により酸化物超電導体の酸素空席
への酸素導入を行っており、この保持温度を変えた２段
階の熱処理により、効果的にそれぞれの目的にあった熱
処理が行え、よって比較的短時間で緻密質で臨界電流密
度の高い超電導体が得られる。
（実施例） 次に、本発明の実施例について説明する。
実施例 BaCO3粉末2mol％、Y2O3粉末0.5mol％、CuO粉末3mol％
を充分混合して大気中で900℃で48時間焼成した後粉砕
した。この粉末原料を酸素中で800℃で24時間焼鈍した
後、ボールミルを用いて粉砕し分級して、平均粒径２μ
ｍの一般式 YBa2Cu3O7-δ で示されるペロブスカイト型酸化物超電導体粉末を得
た。
を充分混合して大気中で900℃で48時間焼成した後粉砕
した。この粉末原料を酸素中で800℃で24時間焼鈍した
後、ボールミルを用いて粉砕し分級して、平均粒径２μ
ｍの一般式 YBa2Cu3O7-δ で示されるペロブスカイト型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を、外径20mm、内径15
mm、長さ100mmの一端を封止した銀製の円管中に入れ、
他端を封止した後、スェージングマシンおよびダイスを
用いて直径1mmとなるまで冷間で減面加工を施し線材化
した。
mm、長さ100mmの一端を封止した銀製の円管中に入れ、
他端を封止した後、スェージングマシンおよびダイスを
用いて直径1mmとなるまで冷間で減面加工を施し線材化
した。
次に、この線材を大気中において、昇温速度５℃／分
で約900℃まで昇温し、この温度で24時間保持し、次い
で降温速度５℃／分で約600℃まで降温し、この温度で2
4時間保持した後、常温まで徐冷して超電導体線材を作
製した。
で約900℃まで昇温し、この温度で24時間保持し、次い
で降温速度５℃／分で約600℃まで降温し、この温度で2
4時間保持した後、常温まで徐冷して超電導体線材を作
製した。
このようにして得た超電導体線材の超電導特性を測定
したところ、臨界温度は92Kであり、77Kにおける外部磁
場が０の条件下で測定したその臨界電流密度は1000A/mm
2であった。
したところ、臨界温度は92Kであり、77Kにおける外部磁
場が０の条件下で測定したその臨界電流密度は1000A/mm
2であった。
一方、本発明との比較のために、実施例と線材にした
後の熱処理を昇温速度５℃／分で約900℃まで昇温し、
この温度で24時間保持した後、降温速度５℃／分で常温
まで冷却する以外は同一条件で超電導体線材を作製し、
この超電導体線材についても実施例と同様にして超電導
特性を測定したところ、臨界温度は86Kであり、77Kにお
けるその臨界電流密度は500A/mm2であった。
後の熱処理を昇温速度５℃／分で約900℃まで昇温し、
この温度で24時間保持した後、降温速度５℃／分で常温
まで冷却する以外は同一条件で超電導体線材を作製し、
この超電導体線材についても実施例と同様にして超電導
特性を測定したところ、臨界温度は86Kであり、77Kにお
けるその臨界電流密度は500A/mm2であった。
［発明の効果］ 以上の実施例からも明らかなように、本発明の超電導
体の製造方法によれば、ペロブスカイト型の酸化物超電
導体粉末を金属管に充填してなる所望の形状の成形体
に、焼結と酸素空席への酸素導入とに適した各々の保持
温度により２段階にわけて熱処理を施しているので、緻
密質で臨界電流密度の高い優れた性能を有する超電導体
が得られる。
体の製造方法によれば、ペロブスカイト型の酸化物超電
導体粉末を金属管に充填してなる所望の形状の成形体
に、焼結と酸素空席への酸素導入とに適した各々の保持
温度により２段階にわけて熱処理を施しているので、緻
密質で臨界電流密度の高い優れた性能を有する超電導体
が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 39/12 ＺＡＡ Ｃ０４Ｂ 35/64 ＺＡＡＣ (72)発明者 山田 穣 川崎市幸区小向東芝町１ 株式会社東芝 総合研究所内 (72)発明者 中山 茂雄 川崎市幸区小向東芝町１ 株式会社東芝 総合研究所内 (72)発明者 村瀬 暁 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63−277575（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−239110（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−259917（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−248722（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−144689（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−261617（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】ペロブスカイト型の酸化物超電導体粉末を
金属管に充填して所望の形状に成形し、この金属管に充
填された成形体を850℃〜950℃の温度で焼成し、次いで
酸素含有雰囲気中で500℃〜700℃の温度で熱処理するこ
とを特徴とする超電導体の製造方法。 - 【請求項２】前記酸化物超電導体粉末は、希土類元素を
含有するペロブスカイト型の酸化物超電導体であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超電導体の製
造方法。 - 【請求項３】前記酸化物超電導体粉末は、ABa2Cu3O7-δ
系の酸化物超電導体（Ａは、Y,Yb,Ho,Dy,Eu,Er,Tmおよ
びLuから選ばれた元素）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項記載の超電導体の製造方
法。 - 【請求項４】前記酸化物超電導体粉末は、Y-Ba-Cu-O系
であることを特徴とする特許請求の第３項記載の超電導
体の製造方法。 - 【請求項５】前記金属管は、Nb、Ag、Pd、Cuまたはステ
ンレス鋼からなることを特徴とする特許請求の第１項な
いし第４項のいずれか１項記載の超電導体の製造方法。 - 【請求項６】500℃〜700℃の熱処理を１〜24時間行うこ
とを特徴とする特許請求の第１項ないし第５項のいずれ
か１項記載の超電導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62114316A JP2597578B2 (ja) | 1987-05-11 | 1987-05-11 | 超電導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62114316A JP2597578B2 (ja) | 1987-05-11 | 1987-05-11 | 超電導体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63282167A JPS63282167A (ja) | 1988-11-18 |
| JP2597578B2 true JP2597578B2 (ja) | 1997-04-09 |
Family
ID=14634804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62114316A Expired - Lifetime JP2597578B2 (ja) | 1987-05-11 | 1987-05-11 | 超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2597578B2 (ja) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6638894B1 (en) * | 1987-01-09 | 2003-10-28 | Lucent Technologies Inc. | Devices and systems based on novel superconducting material |
| JP2630361B2 (ja) * | 1987-03-27 | 1997-07-16 | 株式会社 半導体エネルギー研究所 | 超電導材料 |
| JP2855614B2 (ja) * | 1987-03-30 | 1999-02-10 | 住友電気工業株式会社 | 超電導回路の形成方法 |
| JPS63259917A (ja) * | 1987-04-17 | 1988-10-27 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 超電導成形体 |
| JPS63277575A (ja) * | 1987-05-08 | 1988-11-15 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 酸化物系超電導成形体の製造方法 |
-
1987
- 1987-05-11 JP JP62114316A patent/JP2597578B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63282167A (ja) | 1988-11-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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