JP2597579B2 - 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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- JP2597579B2 JP2597579B2 JP62114317A JP11431787A JP2597579B2 JP 2597579 B2 JP2597579 B2 JP 2597579B2 JP 62114317 A JP62114317 A JP 62114317A JP 11431787 A JP11431787 A JP 11431787A JP 2597579 B2 JP2597579 B2 JP 2597579B2
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- superconductor
- oxide superconductor
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-
- 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
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は、この酸化物超電導体を
構成する各元素を所定の比率で含む原料粉末を焼成する
ことにより結晶化させ、この焼成物を粉末化し、この粉
末を使用して例えば線材のような所望の形状に成形する
ことにより使用することが考えられる。
構成する各元素を所定の比率で含む原料粉末を焼成する
ことにより結晶化させ、この焼成物を粉末化し、この粉
末を使用して例えば線材のような所望の形状に成形する
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） しかしながら、この酸化物超電導体は、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いため、酸素空
席に酸素を導入するために酸素含有雰囲気中で熱処理を
施しているが、所望の性能を得るためには、この熱処理
を長時間行う必要があり、生産コストが高くなるという
難点がある。
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いため、酸素空
席に酸素を導入するために酸素含有雰囲気中で熱処理を
施しているが、所望の性能を得るためには、この熱処理
を長時間行う必要があり、生産コストが高くなるという
難点がある。
さらに、超電導体の性能を大きく左右する臨界温度も
この酸素空席の量に影響されると考えられており、酸素
空席の量を減らすことにより、さらに高い温度で超電導
状態を生じるようになると推測されており、このような
酸素空席の少ない酸化物超電導体を得ることが可能な製
造方法が強く望まれている。
この酸素空席の量に影響されると考えられており、酸素
空席の量を減らすことにより、さらに高い温度で超電導
状態を生じるようになると推測されており、このような
酸素空席の少ない酸化物超電導体を得ることが可能な製
造方法が強く望まれている。
本発明はこのような従来の事情に対処してなされたも
ので、比較的短時間で、臨界電流密度や臨界温度の高い
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。
ので、比較的短時間で、臨界電流密度や臨界温度の高い
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、ABa2Cu3O
7-δ系（Ａは、Y,Yb,Ho,Dy,Eu,Er,TmおよびLuから選ば
れた元素）のペロブスカイト型の酸化物超電導体を構成
する各元素を所定の比率で含む混合粉末を800℃〜1000
℃の温度で焼成した原料粉末を、金属管に充填して所望
の形状に成形し、この成形体を10〜100気圧の酸素含有
雰囲気中で、500℃〜900℃の温度により熱処理すること
を特徴としている。
7-δ系（Ａは、Y,Yb,Ho,Dy,Eu,Er,TmおよびLuから選ば
れた元素）のペロブスカイト型の酸化物超電導体を構成
する各元素を所定の比率で含む混合粉末を800℃〜1000
℃の温度で焼成した原料粉末を、金属管に充填して所望
の形状に成形し、この成形体を10〜100気圧の酸素含有
雰囲気中で、500℃〜900℃の温度により熱処理すること
を特徴としている。
本発明で用い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）の酸素欠陥を有する欠陥ペロブスカイト
型構造を有する酸化物とする。また希土類元素は広義の
定義とし、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系が挙げられる。
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）の酸素欠陥を有する欠陥ペロブスカイト
型構造を有する酸化物とする。また希土類元素は広義の
定義とし、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系が挙げられる。
本発明酸化物超電導体は、例えば以下に示す製造方法
により得ることができる。
により得ることができる。
すなわち、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。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 2m
ol、Cu 3molが標準組成であるが、実用上はY 0.6〜1.4m
ol％、Ba 1.5〜3.0mol％、Cu 2.0〜4.0mol％程度のずれ
は問題ない。
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 2m
ol、Cu 3molが標準組成であるが、実用上はY 0.6〜1.4m
ol％、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。
本発明の酸化物超電導体の製造方法についてさらに詳
述すると、まず例えば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800〜940℃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。そして、この焼成
物を10〜100気圧の酸素含有雰囲気中、好ましくは酸素
中で500℃〜900℃の温度により数時間〜48時間の範囲で
熱処理することにより、酸素空席に酸素を十分に導入し
た酸化物超電導体を得ることができる。そして、この熱
処理を施した酸化物超電導体を、例えばボールミル、サ
ンドグラインダ、その他公知の手段により粉砕し、その
粉末を使用して所望の形状、例えばAg、Pd、ステンレス
鋼等からなる金属管に充填し、線引き加工することによ
り線材化する等して使用する。あるいは、結晶化した原
料粉末をあらかじめ粉砕して所望の形状に成形し、必要
に応じて最適焼結温度で所定時間保持した後、前述の条
件により熱処理を施すことによっても同様の効果が得ら
れる。
述すると、まず例えば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800〜940℃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。そして、この焼成
物を10〜100気圧の酸素含有雰囲気中、好ましくは酸素
中で500℃〜900℃の温度により数時間〜48時間の範囲で
熱処理することにより、酸素空席に酸素を十分に導入し
た酸化物超電導体を得ることができる。そして、この熱
処理を施した酸化物超電導体を、例えばボールミル、サ
ンドグラインダ、その他公知の手段により粉砕し、その
粉末を使用して所望の形状、例えばAg、Pd、ステンレス
鋼等からなる金属管に充填し、線引き加工することによ
り線材化する等して使用する。あるいは、結晶化した原
料粉末をあらかじめ粉砕して所望の形状に成形し、必要
に応じて最適焼結温度で所定時間保持した後、前述の条
件により熱処理を施すことによっても同様の効果が得ら
れる。
本発明における熱処理の圧力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。
に限定したのは下記の理由による。
熱処理の圧力が10気圧未満では加圧による酸素空席へ
の酸素導入向上効果が十分に得られず、100気圧を超え
ると量産設備の安全上で取り扱いがめんどうになるから
である。また、この熱処理温度が400℃未満では酸素空
席への酸素導入効果が十分に得られず、1000℃を超える
と熱分解や溶融を起こす恐れがある。そして、これら熱
処理の圧力および温度の使用条件により、例えば圧力を
高く設定した場合には保持時間を短く、圧力を低めに設
定した場合には保持時間が長く適宜設定して熱処理を行
う。
の酸素導入向上効果が十分に得られず、100気圧を超え
ると量産設備の安全上で取り扱いがめんどうになるから
である。また、この熱処理温度が400℃未満では酸素空
席への酸素導入効果が十分に得られず、1000℃を超える
と熱分解や溶融を起こす恐れがある。そして、これら熱
処理の圧力および温度の使用条件により、例えば圧力を
高く設定した場合には保持時間を短く、圧力を低めに設
定した場合には保持時間が長く適宜設定して熱処理を行
う。
（作用） 本発明の超電導体の製造方法では、結晶化させたペロ
ブスカイト型の酸化物超電導体の原料粉末を金属管に充
填した成形体に、加圧した酸素含有雰囲気中で熱処理を
施しており、酸化物超電導体の酸素空席への酸素の導入
効率は、雰囲気圧力に比例して増加し、これにより酸素
空席の少ない酸化物超電導体が得られる。
ブスカイト型の酸化物超電導体の原料粉末を金属管に充
填した成形体に、加圧した酸素含有雰囲気中で熱処理を
施しており、酸化物超電導体の酸素空席への酸素の導入
効率は、雰囲気圧力に比例して増加し、これにより酸素
空席の少ない酸化物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10気圧の酸素中で800℃で４時間
熱処理を施して反応させ、酸素空席に酸素を十分に導入
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10気圧の酸素中で800℃で４時間
熱処理を施して反応させ、酸素空席に酸素を十分に導入
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。
このようにして得た酸化物超電導体粉末を、外径20m
m、内径15mm、長さ100mmの一端を封止したAg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、次いでこの線材を10気圧の酸素中で900℃で12
時間熱処理して超電導体線材を作製した。
m、内径15mm、長さ100mmの一端を封止したAg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、次いでこの線材を10気圧の酸素中で900℃で12
時間熱処理して超電導体線材を作製した。
次に、この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100K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2000A/mm2であ
った。
ろ、臨界温度は100K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2000A/mm2であ
った。
一方、本発明との比較のために、実施例と焼成した原
料粉末の熱処理を大気圧下で行う以外は同一条件で酸化
物超電導体粉末を作製し、次いで大気中で実施例と同様
にして超電導体線材を作製した。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87Kであり、77Kにおけるその臨界電流密
度は500A/mm2であった。
料粉末の熱処理を大気圧下で行う以外は同一条件で酸化
物超電導体粉末を作製し、次いで大気中で実施例と同様
にして超電導体線材を作製した。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87K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、結晶化させたペロブスカイト型
の酸化物超電導体の原料粉末を金属管に充填した成形体
に、加圧下の酸素含有雰囲気中で熱処理を施しているの
で、効果的に酸素空席への酸素導入が行え、よって従来
の製法により得られる酸化物超電導体に比べ高い温度で
超電導状態を生じ、また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、結晶化させたペロブスカイト型
の酸化物超電導体の原料粉末を金属管に充填した成形体
に、加圧下の酸素含有雰囲気中で熱処理を施しているの
で、効果的に酸素空席への酸素導入が行え、よって従来
の製法により得られる酸化物超電導体に比べ高い温度で
超電導状態を生じ、また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 (56)参考文献 特開 昭60−173885（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−3063（ＪＰ，Ａ) Ｊｐｎ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．26 （４）Ｐ．Ｌ460−462
Claims (3)
- 【請求項１】ABa2Cu3O7-δ系（Ａは、Y,Yb,Ho,Dy,Eu,E
r,TmおよびLuから選ばれた元素）のペロブスカイト型の
酸化物超電導体を構成する各元素を所定の比率で含む混
合粉末を800℃〜1000℃の温度で焼成した原料粉末を、
金属管に充填して所望の形状に成形し、この成形体を10
〜100気圧の酸素含有雰囲気中で、500℃〜900℃の温度
により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は、Y-Ba-Cu-O系であ
ることを特徴とする特許請求の第１項記載の超電導体の
製造方法。 - 【請求項３】前記金属管は、Ag,Pd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項または第２
項記載の超電導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62114317A JP2597579B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP62114317A JP2597579B2 (ja) | 1987-05-11 | 1987-05-11 | 超電導体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63282168A JPS63282168A (ja) | 1988-11-18 |
| JP2597579B2 true JP2597579B2 (ja) | 1997-04-09 |
Family
ID=14634826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62114317A Expired - Lifetime JP2597579B2 (ja) | 1987-05-11 | 1987-05-11 | 超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2597579B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60173885A (ja) * | 1984-02-18 | 1985-09-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 酸化物超伝導材料およびその製造方法 |
-
1987
- 1987-05-11 JP JP62114317A patent/JP2597579B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｊｐｎ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２６（４）Ｐ．Ｌ４６０−４６２ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63282168A (ja) | 1988-11-18 |
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|---|---|---|---|
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