JP2621344B2 - 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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- JP2621344B2 JP2621344B2 JP63123640A JP12364088A JP2621344B2 JP 2621344 B2 JP2621344 B2 JP 2621344B2 JP 63123640 A JP63123640 A JP 63123640A JP 12364088 A JP12364088 A JP 12364088A JP 2621344 B2 JP2621344 B2 JP 2621344B2
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Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、一定の温度で電気抵抗がゼロになるいわゆ
る超電導体に係り、特に液体窒素温度以上で超電導特性
を示すビスマスを含有する超電導体の製造方法に関す
る。
る超電導体に係り、特に液体窒素温度以上で超電導特性
を示すビスマスを含有する超電導体の製造方法に関す
る。
B.発明の概要 本発明は、ビスマス（Bi）を含有する超電導体、例え
ば、ビスマス（Bi），ストロンチウム（Sr），カルシウ
ム（Ca），銅（Cu）を含む、Bi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系の超
電導体、の製造方法であり、焼成時にビスマスが飛散減
少するのを防止するために、且つビスマス層を介在して
蓋をした容器内に超電導体原料を焼成するものである。
ば、ビスマス（Bi），ストロンチウム（Sr），カルシウ
ム（Ca），銅（Cu）を含む、Bi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系の超
電導体、の製造方法であり、焼成時にビスマスが飛散減
少するのを防止するために、且つビスマス層を介在して
蓋をした容器内に超電導体原料を焼成するものである。
C.従来の技術 1911年にカメリング・オンネスにより超電導現象が発
見されて以来、実用化に向けてさまざまな研究開発が進
められている。実用化には、臨海温度（Tc）が高ければ
高い程、冷却コストが安くて済むため、より高温での超
電導の可能性をめぐってその超電導材料の激しい開発競
争が展開されている。
見されて以来、実用化に向けてさまざまな研究開発が進
められている。実用化には、臨海温度（Tc）が高ければ
高い程、冷却コストが安くて済むため、より高温での超
電導の可能性をめぐってその超電導材料の激しい開発競
争が展開されている。
最近、液体窒素の温度77K以上の温度にて超電導現象
を生じるものとして、イットリウム系銅酸化物が発見さ
れ、更には安価な材料でしかもTcが105K程度を示すBi−
Sr−Ca−Cu−Ｏ系の超電導体が発見されるに至ってい
る。
を生じるものとして、イットリウム系銅酸化物が発見さ
れ、更には安価な材料でしかもTcが105K程度を示すBi−
Sr−Ca−Cu−Ｏ系の超電導体が発見されるに至ってい
る。
D.発明が解決しようとする課題 前述のような材料は、液体窒素の温度以上の温度で超
電導現象を生じることから、この超電導を利用した具体
的な適用範囲が拡大してきた。
電導現象を生じることから、この超電導を利用した具体
的な適用範囲が拡大してきた。
しかし、上述のようなBi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系の超電導
体は、出発物質にビスマス（Bi）を含むために、原料を
焼成炉で直接に焼成すると、熱負荷によってBiが飛散
し、出発混合時の組成と最終生成物の組成との間で「ず
れ」が生じる問題がある。
体は、出発物質にビスマス（Bi）を含むために、原料を
焼成炉で直接に焼成すると、熱負荷によってBiが飛散
し、出発混合時の組成と最終生成物の組成との間で「ず
れ」が生じる問題がある。
発明者らの実験によれば、温度830〜880℃で数時間焼
成した場合に、ビスマスの含有量は混合時の量に対し
て、７〜８％減少していることが判った。
成した場合に、ビスマスの含有量は混合時の量に対し
て、７〜８％減少していることが判った。
これを解決するには、ビスマスの飛散減少を見込んだ
量のビスマスを用いればよいが、そうするとビスマス過
剰となって所定の超電導現象を生じない場合が発生する
ことが判った。
量のビスマスを用いればよいが、そうするとビスマス過
剰となって所定の超電導現象を生じない場合が発生する
ことが判った。
従って、ビスマスを含有した超電導体の場合にあって
は、超電導性能の低下，不安定を招来しやすく、量産化
した場合には品質にバラツキを生じるおそれがある。
は、超電導性能の低下，不安定を招来しやすく、量産化
した場合には品質にバラツキを生じるおそれがある。
これらの点に鑑み、本発明は、品質の安定したBi含有
の超電導体、例えばBi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系の超電導体の
製造方法を提供しようとするものである。
の超電導体、例えばBi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系の超電導体の
製造方法を提供しようとするものである。
E.課題を解決するための手段 本発明は、ビスマス（Bi）を含有する超電導体の原料
（例えば、各々酸素と化合したビスマス，ストロンチウ
ム，カルシウム、及び銅の粉末を混合した混合物）を、
開口部を有する容器本体内に収納し、この容器の開口端
面部にビスマス層を設け、このビスマス層を介して蓋を
装着し、そしてこれを焼成炉にて焼成して焼結体すなわ
ち超電導体を得るものである。
（例えば、各々酸素と化合したビスマス，ストロンチウ
ム，カルシウム、及び銅の粉末を混合した混合物）を、
開口部を有する容器本体内に収納し、この容器の開口端
面部にビスマス層を設け、このビスマス層を介して蓋を
装着し、そしてこれを焼成炉にて焼成して焼結体すなわ
ち超電導体を得るものである。
なお、 容器本体、蓋は、ビスマスと著しく反応しない材料
（例えばアルミナセラミックス）で形成する。また、容
器は緻密質より多孔質の材料にて形成するのがビスマス
層を充分施せる点から好ましい。
（例えばアルミナセラミックス）で形成する。また、容
器は緻密質より多孔質の材料にて形成するのがビスマス
層を充分施せる点から好ましい。
ビスマス層を設ける手段としては、 （イ）ペーストにして塗布する、 （ロ）スラリーにして塗布する、 （ハ）溶液にしてスプレー塗布する、 （ニ）スラリーをスプレー塗布する、 のいずれでもよい。
施すビスマスの形態は、Bi単体、Biを含む溶液、Bi化
合物、のいずれであってもよい。またBi化合物として
は、 （イ）Bi2O3の他、 （ロ）焼成温度で分解，酸化，反応してBi2O3となるも
の、 また、Bi分子種を放出するもの、 が該当する。
合物、のいずれであってもよい。またBi化合物として
は、 （イ）Bi2O3の他、 （ロ）焼成温度で分解，酸化，反応してBi2O3となるも
の、 また、Bi分子種を放出するもの、 が該当する。
焼成の温度は、830〜880℃である。
また原料を仮焼成する場合には、後工程の焼成温度以下
の、例えば830℃以下で仮焼成する。
の、例えば830℃以下で仮焼成する。
出発物質は、各々酸素と化合したBi,Sr,Ca,Cuの粉
末、 例えば、酸化物，炭酸化物，水酸化物、の様な化合物粉
末を用いる。
末、 例えば、酸化物，炭酸化物，水酸化物、の様な化合物粉
末を用いる。
例えば、ビスマス酸化物（Bi2O3）、 銅酸化物（CuO）、 ストロンチウム炭酸化物（SiCO3）、 ストロンチウム酸化物（SrO）、 ストロンチウム水酸化物（Sr（OH）２）、 カルシウム炭酸化物（CaCO3）、 カルシウム酸化物（CaO）、 カルシウム水酸化物（Ca（OH）２）、 が該当する。
焼結体のBi,Sr,Ca,Cuの成分原子比の関係を出発時
（混合時）換算で、 同じアルカリ土類であるSr,Caの関係が、 Sr:Ca＝1:0.3〜３。
（混合時）換算で、 同じアルカリ土類であるSr,Caの関係が、 Sr:Ca＝1:0.3〜３。
他のBi,Cuの関係が、 Bi:Cu＝1:1.8〜４。
そしてこれら両者の関係が、 （Sr＋Ca）：（Bi＋Cu）＝1:1〜２。
の範囲であれば、液体窒素で超電導現象（抵抗ゼロ又は
極微小値）が生じる焼結体を得ることができる。
極微小値）が生じる焼結体を得ることができる。
F.作用 原料を容器内に収納しており、しかも容器本体と蓋と
の間にビスマス層を設けているので、容器内をビスマス
に富む雰囲気とすることができ、この結果原料からのビ
スマスの飛散は抑制できる。
の間にビスマス層を設けているので、容器内をビスマス
に富む雰囲気とすることができ、この結果原料からのビ
スマスの飛散は抑制できる。
G.実施例 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
先ず、超電導体となる成形体１について説明する。
出発原料として粒径10μｍ以下のビスマス酸化物（Bi
2O3）の粉末、ストロンチウム炭酸化物（SrCO3）の粉
末、カルシウム炭酸化物（CaCO3）の粉末、銅酸化物（C
uO）の粉末を各々11.11mol％,22.22mol％,22.22mol％,4
4.44mol％となるように秤量する。
2O3）の粉末、ストロンチウム炭酸化物（SrCO3）の粉
末、カルシウム炭酸化物（CaCO3）の粉末、銅酸化物（C
uO）の粉末を各々11.11mol％,22.22mol％,22.22mol％,4
4.44mol％となるように秤量する。
次に、これらの粉末をボールミルで、アルコール（又
は原料粉末と反応しない溶媒）と玉石を入れ数時間充分
に混合し、得られたスラリーを約100℃の温度で乾燥す
る。
は原料粉末と反応しない溶媒）と玉石を入れ数時間充分
に混合し、得られたスラリーを約100℃の温度で乾燥す
る。
そして、バインダーとしてポリビニルアルコールを、
原料粉末に対して１重量％となるようにポリビニルアル
コール溶液の形で添加する。
原料粉末に対して１重量％となるようにポリビニルアル
コール溶液の形で添加する。
そしてアルコールを更に加え充分に混練した後、乾燥
し、ふるいにて150メッシュ以下の顆粒状の造粒粉を得
る。
し、ふるいにて150メッシュ以下の顆粒状の造粒粉を得
る。
次に、この造粒粉を金型に充填した後、１〜2Ton/cm2
程度の圧力で圧縮成形して、外径40mm,厚み6mmの成形体
１を作る。
程度の圧力で圧縮成形して、外径40mm,厚み6mmの成形体
１を作る。
次に、この成形体１を焼成する場合について説明す
る。
る。
焼成に使用する容器は、第１図のように上部が開口し
たアルミナセラミックスからなる容器本体２と、同材料
からなるこの容器の開口部を閉鎖する蓋３とからなる。
たアルミナセラミックスからなる容器本体２と、同材料
からなるこの容器の開口部を閉鎖する蓋３とからなる。
そして、Bi2O3に水を加え充分に混練してBi2O3のペー
ストを作り、これを容器本体２の開口端面に塗布乾燥し
てビスマス層４を設ける。
ストを作り、これを容器本体２の開口端面に塗布乾燥し
てビスマス層４を設ける。
次に成形体１を容器本体２内にセットする際には、ま
ずアルミナ板から成るスペーサ５を容器底部に置き、そ
の上に前記成形体１と同じ組成の粉末を敷粉６として薄
く置く。そして、この敷粉６の上に前記成形体１を載せ
る。
ずアルミナ板から成るスペーサ５を容器底部に置き、そ
の上に前記成形体１と同じ組成の粉末を敷粉６として薄
く置く。そして、この敷粉６の上に前記成形体１を載せ
る。
そして容器本体２の開口部を塞ぐために、蓋３を載
せ、この状態の容器を焼成炉内に設置し、酸化性雰囲気
で、且つ830〜880℃の温度で数時間加熱して焼結体（セ
ラミックス）を得る。
せ、この状態の容器を焼成炉内に設置し、酸化性雰囲気
で、且つ830〜880℃の温度で数時間加熱して焼結体（セ
ラミックス）を得る。
第２図は、焼成中の状態を示すもので、ビスマス層４
の存在により、容器本体２と蓋３とが密着し、しかもビ
スマス層４から放散したビスマスの一部が容器内に留ど
まることから、容器本体２内はビスマスに富む雰囲気と
なる。
の存在により、容器本体２と蓋３とが密着し、しかもビ
スマス層４から放散したビスマスの一部が容器内に留ど
まることから、容器本体２内はビスマスに富む雰囲気と
なる。
上記の製造方法により得られた焼結体を、幅4mm,厚さ
4mm,長さ40mmの形状に切り出して第３図に示すように電
極を設けて４端子法により、焼成体の抵抗を測定した。
4mm,長さ40mmの形状に切り出して第３図に示すように電
極を設けて４端子法により、焼成体の抵抗を測定した。
即ち第３図は、抵抗値を測定するための説明図で、焼
結体Ｓの長方向の両端側に電流を流すための端子a,a′
を設け、その内側に抵抗値を測定するための電圧端子b,
b′を設け、これを液体窒素の低温槽に入れ、端子a,a′
に１アンペアの安定化電流を流して端子b,b′間の電圧
を電圧計（Ｖ）で測定して端子b,b′間の電圧降下によ
って抵抗値を測定する。なお、Ａは電流計を示す。
結体Ｓの長方向の両端側に電流を流すための端子a,a′
を設け、その内側に抵抗値を測定するための電圧端子b,
b′を設け、これを液体窒素の低温槽に入れ、端子a,a′
に１アンペアの安定化電流を流して端子b,b′間の電圧
を電圧計（Ｖ）で測定して端子b,b′間の電圧降下によ
って抵抗値を測定する。なお、Ａは電流計を示す。
その結果、絶対温度約110Kで超電導現象が始まり約85
Kに至って電気抵抗がゼロになることが確認された。
Kに至って電気抵抗がゼロになることが確認された。
また、焼成後のビスマス量を測定した結果、混合時の
量に対して２〜３％の減少に留どまっていた。
量に対して２〜３％の減少に留どまっていた。
H.発明の効果 以上のように本発明による製造方法によれば、容器本
体の開口部端面にビスマス層を設けて蓋で閉鎖している
ことから、容器本体と蓋との密着性が向上し、容器内の
原料はビスマスに富む雰囲気にて焼成されることにな
り、原料からのビスマスの飛散は効果的に抑制でき、ビ
スマスの減少は初期混合時の２〜３％の減少に留どま
る。
体の開口部端面にビスマス層を設けて蓋で閉鎖している
ことから、容器本体と蓋との密着性が向上し、容器内の
原料はビスマスに富む雰囲気にて焼成されることにな
り、原料からのビスマスの飛散は効果的に抑制でき、ビ
スマスの減少は初期混合時の２〜３％の減少に留どま
る。
よって組成が安定化し、結果として品質の安定した超
電導体を得ることができる。
電導体を得ることができる。
また、ビスマス（Bi），ストロンチウム（Sr），カル
シウム（Ca），銅（Cu）を含む,Bi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系
の超電導体、にあっては、液体窒素温度（77K）におい
て超電導状態となる。
シウム（Ca），銅（Cu）を含む,Bi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系
の超電導体、にあっては、液体窒素温度（77K）におい
て超電導状態となる。
しかも、従来のイットリウムを用いたものは、Tcが90
K程度であったが、本発明のものにあっては、約105Kで
あり、より高温度で超電導現象を生じることから安定し
た超電導状態を維持できるものである。
K程度であったが、本発明のものにあっては、約105Kで
あり、より高温度で超電導現象を生じることから安定し
た超電導状態を維持できるものである。
従って安価な原材料にて超電導体を形成でき、その上
液体窒素温度での冷却でよいことから、一層実用化に近
付き、特に電力，運輸等に関連した電気抵抗、及び精密
計器素子、その他エネルギー変換などの分野に利用可能
となる等極めて優れた効果を発揮する。
液体窒素温度での冷却でよいことから、一層実用化に近
付き、特に電力，運輸等に関連した電気抵抗、及び精密
計器素子、その他エネルギー変換などの分野に利用可能
となる等極めて優れた効果を発揮する。
第１図は本発明における方法の説明断面図、第２図は焼
成時における説明図、第３図は本発明の焼結体の抵抗値
測定の方法を説明するための説明図である。 １……成形体、２……容器本体、４……ビスマス層、a,
a′……電流供給用端子、b,b′……電圧測定端子、Ｓ…
…焼結体。
成時における説明図、第３図は本発明の焼結体の抵抗値
測定の方法を説明するための説明図である。 １……成形体、２……容器本体、４……ビスマス層、a,
a′……電流供給用端子、b,b′……電圧測定端子、Ｓ…
…焼結体。
Claims (2)
- 【請求項１】開口部を有する容器本体内に酸素と化合し
たビスマスを含有する超電導体原料を収納し、前記容器
の開口端面部にビスマス層を設け、該ビスマス層を介し
て蓋を装着し、これを焼成炉にて焼成することにより超
電導体を得ることを特徴とする超電導体の製造方法。 - 【請求項２】各々酸素と化合したビスマス，ストロンチ
ウム，カルシウム，及び銅の粉末を混合した混合物を、
開口部を有する容器本体内に収納し、該容器の開口端面
部にビスマス層を設け、該ビスマス層を介して蓋を装着
し、これを焼成炉にて焼成することにより超電導体を得
ることを特徴とする超電導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63123640A JP2621344B2 (ja) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | 超電導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63123640A JP2621344B2 (ja) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | 超電導体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01294566A JPH01294566A (ja) | 1989-11-28 |
| JP2621344B2 true JP2621344B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=14865594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63123640A Expired - Fee Related JP2621344B2 (ja) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | 超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2621344B2 (ja) |
-
1988
- 1988-05-20 JP JP63123640A patent/JP2621344B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01294566A (ja) | 1989-11-28 |
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Legal Events
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