JP2819306B2 - 超伝導物質及びその製造方法 - Google Patents
超伝導物質及びその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 超伝導物質及びその製造方法の改良に関し、 臨界電流密度が高く、機械強度が高く、クエンチによ
る衝撃が少ない超伝導物質及びその製造方法を提供する
ことを目的とし、 超伝導物質は、ビスマスと鉛とストロンチウムとカル
シウムと銅との酸化物、または、タリウムとバリウムと
カルシウムと銅との酸化物よりなり、110K超伝導体相の
多結晶の集合と、インジウムとアンチモンと銀とビスマ
スとの群から選択された少なくとも1つの元素とを含有
する組成物をもって構成される。また、超伝導物質の製
造方法は、ビスマスと鉛とストロンチウムとカルシウム
と銅との酸化物、もしくは、タリウムとバリウムとカル
シウムと銅との酸化物よりなる超伝導体物質、または、
この超伝導体物質の成形体を圧縮して製造した高密度の
超伝導体物質の成形体と、インジウムとアンチモンと銀
とビスマスとの群から選択された少なくとも1つの元素
とを、高温において接触させるか、さらに、この接触部
に超音波を印加するように構成する。
る衝撃が少ない超伝導物質及びその製造方法を提供する
ことを目的とし、 超伝導物質は、ビスマスと鉛とストロンチウムとカル
シウムと銅との酸化物、または、タリウムとバリウムと
カルシウムと銅との酸化物よりなり、110K超伝導体相の
多結晶の集合と、インジウムとアンチモンと銀とビスマ
スとの群から選択された少なくとも1つの元素とを含有
する組成物をもって構成される。また、超伝導物質の製
造方法は、ビスマスと鉛とストロンチウムとカルシウム
と銅との酸化物、もしくは、タリウムとバリウムとカル
シウムと銅との酸化物よりなる超伝導体物質、または、
この超伝導体物質の成形体を圧縮して製造した高密度の
超伝導体物質の成形体と、インジウムとアンチモンと銀
とビスマスとの群から選択された少なくとも1つの元素
とを、高温において接触させるか、さらに、この接触部
に超音波を印加するように構成する。
本発明は、超伝導物質の製造方法の改良に関する。特
に、臨界電流密度を向上する改良に関する。
に、臨界電流密度を向上する改良に関する。
Bi−Pb−Sr−Ca−Cu−O系超伝導体、または、Tl−Ba
−Ca−Cu−O系超伝導体の臨界電流密度を増加させる手
法として、超伝導体を圧縮して密度を高め、グレイン間
の結合性を増加させる方法、または、圧縮してC−軸配
向性を高める方法等が一般に知られている。
−Ca−Cu−O系超伝導体の臨界電流密度を増加させる手
法として、超伝導体を圧縮して密度を高め、グレイン間
の結合性を増加させる方法、または、圧縮してC−軸配
向性を高める方法等が一般に知られている。
ところで、酸化物超伝導体を実用化するにあたって
は、さらに高い臨界電流密度が得られることが望まれる
とともに、機械強度の増加とクエンチによる衝撃の軽減
とが課題となっている。こゝで、クエンチとは、超伝導
体に大電流が流れている時に、超伝導性が破壊して抵抗
が増大し、温度上昇が高くなって周囲に存在する液体ヘ
リウム等の冷却剤が急激に膨張して超伝導体や超伝導体
を収容している陽気を破壊する現象を云う。
は、さらに高い臨界電流密度が得られることが望まれる
とともに、機械強度の増加とクエンチによる衝撃の軽減
とが課題となっている。こゝで、クエンチとは、超伝導
体に大電流が流れている時に、超伝導性が破壊して抵抗
が増大し、温度上昇が高くなって周囲に存在する液体ヘ
リウム等の冷却剤が急激に膨張して超伝導体や超伝導体
を収容している陽気を破壊する現象を云う。
本発明の目的は、これらの課題を解決することにあ
り、臨界電流密度が高く、機械強度が高く、クエンチに
よる衝撃が少ない超伝導物質の製造方法を提供すること
にある。
り、臨界電流密度が高く、機械強度が高く、クエンチに
よる衝撃が少ない超伝導物質の製造方法を提供すること
にある。
上記の目的を達成する第1の手段は、ビスマスと鉛と
ストロンチウムとカルシウムと銅との酸化物、または、
タリウムとバリウムとカルシウムと銅との酸化物よりな
る超伝導体物質の成形体を製造し、この成形体を圧縮し
て高密度の110K相超伝導体物質の成形体を製造し、この
高密度の110K相超伝導体物質の成形体とインジウムとア
ンチモンと銀とビスマスとの群から選択された少なくと
も1つの元素とを高温において接触させ、超伝導物質の
成形体の内に存在する空孔を、前記のインジウムとアン
チモンと銀とビスマスとの群から選択された少なくとも
1の元素をもって充填する超伝導物質の製造方法であ
る。第2の手段は、ビスマスと鉛とストロンチウムとカ
ルシウムと銅との酸化物、または、タリウムとバリウム
とカルシウムと銅との酸化物よりなる110K相超伝導体物
質と、インジウムとアンチモンと銀とビスマスとの群か
ら選択された少なくとも1の元素とを、高温において接
触させ、この接触部に超音波を印加し、超伝導物質の成
形体の内に存在する空孔を、前記のインジウムとアンチ
モンと銀とビスマスとの群から選択された少なくとも1
の元素をもって充填する超伝導物質の製造方法である。
第3の手段は、ビスマスと鉛とストロンチウムとカルシ
ウムと銅との酸化物、または、タリウムとバリウムとカ
ルシウムと銅との酸化物よりなる超伝導体物質の成形体
を製造し、この成形体を圧縮して高密度の超伝導体物質
の成形体を製造し、この高密度の超伝導体物質の成形体
とインジウムとアンチモンと銀とビスマスとの群から選
択された少なくとも1つの元素とを高温において接触さ
せ、この接触部に超音波を印加し、超伝導物質の成形体
の内に存在する空孔を、前記のインジウムとアンチモン
と銀とビスマスとの群から選択された少なくとも1の元
素をもって充填する超伝導物質の製造方法である。
ストロンチウムとカルシウムと銅との酸化物、または、
タリウムとバリウムとカルシウムと銅との酸化物よりな
る超伝導体物質の成形体を製造し、この成形体を圧縮し
て高密度の110K相超伝導体物質の成形体を製造し、この
高密度の110K相超伝導体物質の成形体とインジウムとア
ンチモンと銀とビスマスとの群から選択された少なくと
も1つの元素とを高温において接触させ、超伝導物質の
成形体の内に存在する空孔を、前記のインジウムとアン
チモンと銀とビスマスとの群から選択された少なくとも
1の元素をもって充填する超伝導物質の製造方法であ
る。第2の手段は、ビスマスと鉛とストロンチウムとカ
ルシウムと銅との酸化物、または、タリウムとバリウム
とカルシウムと銅との酸化物よりなる110K相超伝導体物
質と、インジウムとアンチモンと銀とビスマスとの群か
ら選択された少なくとも1の元素とを、高温において接
触させ、この接触部に超音波を印加し、超伝導物質の成
形体の内に存在する空孔を、前記のインジウムとアンチ
モンと銀とビスマスとの群から選択された少なくとも1
の元素をもって充填する超伝導物質の製造方法である。
第3の手段は、ビスマスと鉛とストロンチウムとカルシ
ウムと銅との酸化物、または、タリウムとバリウムとカ
ルシウムと銅との酸化物よりなる超伝導体物質の成形体
を製造し、この成形体を圧縮して高密度の超伝導体物質
の成形体を製造し、この高密度の超伝導体物質の成形体
とインジウムとアンチモンと銀とビスマスとの群から選
択された少なくとも1つの元素とを高温において接触さ
せ、この接触部に超音波を印加し、超伝導物質の成形体
の内に存在する空孔を、前記のインジウムとアンチモン
と銀とビスマスとの群から選択された少なくとも1の元
素をもって充填する超伝導物質の製造方法である。
本発明に係る超伝導物質の製造方法は、通常の方法を
使用して超伝導体を製造した後、超伝導体の融点より低
い融点を有するインジウム、アンチモン、銀等の金属、
または、ビスマス等の半金属を溶融して超伝導体内に形
成されている空孔内に充填し固化して臨界電流を増大す
ることを特徴とする。
使用して超伝導体を製造した後、超伝導体の融点より低
い融点を有するインジウム、アンチモン、銀等の金属、
または、ビスマス等の半金属を溶融して超伝導体内に形
成されている空孔内に充填し固化して臨界電流を増大す
ることを特徴とする。
また、本発明に係る超伝導物質の製造方法は、通常の
方法を使用して製造した超伝導体は超伝導体の組織がラ
ンダムな方向に伸延しており配向性が悪く、そのため空
孔密度が極めて多いのでこれを圧縮して空孔密度を減少
し超伝導体の密度を増大した後超伝導体の融点より低い
融点を有するインジウム、アンチモン、銀等の金属、ま
たは、ビスマス等の半金属を溶融して超伝導体内に形成
されている空孔内に充填し固化して臨界電流を増大する
ことを特徴とする。
方法を使用して製造した超伝導体は超伝導体の組織がラ
ンダムな方向に伸延しており配向性が悪く、そのため空
孔密度が極めて多いのでこれを圧縮して空孔密度を減少
し超伝導体の密度を増大した後超伝導体の融点より低い
融点を有するインジウム、アンチモン、銀等の金属、ま
たは、ビスマス等の半金属を溶融して超伝導体内に形成
されている空孔内に充填し固化して臨界電流を増大する
ことを特徴とする。
第3図参照 1例として、上記の〔作用〕の項の第2パラグラフに
記載した方法すなわち通常の方法を使用して超伝導体を
製造し、この空孔密度の多い超伝導体を圧縮して空孔密
度を減少し、超伝導体密度を増大してある、Bi−Pb−Sr
−Ca−Cu−O系超伝導体組織の断面の結晶組織の電子顕
微鏡写真のコピーを第3図に示す。図において、白色部
分は超伝導体の薄層であって多層に積層されており、黒
色部分は空孔であり、超伝導体の薄層の配向性が良好で
あり、空孔密度が小さいことが明瞭に判読しうる。
記載した方法すなわち通常の方法を使用して超伝導体を
製造し、この空孔密度の多い超伝導体を圧縮して空孔密
度を減少し、超伝導体密度を増大してある、Bi−Pb−Sr
−Ca−Cu−O系超伝導体組織の断面の結晶組織の電子顕
微鏡写真のコピーを第3図に示す。図において、白色部
分は超伝導体の薄層であって多層に積層されており、黒
色部分は空孔であり、超伝導体の薄層の配向性が良好で
あり、空孔密度が小さいことが明瞭に判読しうる。
第1図、第2図参照 第2図は第3図に示すBi−Pb−Sr−Ca−Cu−O系超伝
導体組織の断面の結晶組織の電子顕微鏡写真のコピーの
模式図である。
導体組織の断面の結晶組織の電子顕微鏡写真のコピーの
模式図である。
また、第1図はこれに超伝導体の融点より低い融点を
有するインジウム、アンチモン、銀等の金属、または、
ビスマス等の半金属を溶融して超伝導体内に形成されて
いる空孔内に充填し固化した状態の本発明の請求項
[2]に係る超伝導体の製造方法を実施して製造した超
伝導体の模式図である。
有するインジウム、アンチモン、銀等の金属、または、
ビスマス等の半金属を溶融して超伝導体内に形成されて
いる空孔内に充填し固化した状態の本発明の請求項
[2]に係る超伝導体の製造方法を実施して製造した超
伝導体の模式図である。
空孔2内に超伝導体の融点より低い融点を有するイン
ジウム、アンチモン、銀等の金属、または、ビスマス等
の半金属を溶融して充填し固化させると、超伝導体の薄
層1の弱結合部分(超伝導体の薄層と薄層との弱い接触
領域)が分離され、強結合からなる超伝導パス(超伝導
体の薄層と薄層とが強く結合されてできたパス)のみが
形成される。この結果、超伝導体の薄層1がインジウ
ム、アンチモン、銀、ビスマス等の常伝導層3を介して
多層に積層された構造となるので、電流は厚さ数μmの
超伝導体の積層1の各々に分布して流れるようになる。
したがって、特に高周波電流を流す場合に、電流の表皮
作用が改善されて臨界電流密度が大幅に増大する。
ジウム、アンチモン、銀等の金属、または、ビスマス等
の半金属を溶融して充填し固化させると、超伝導体の薄
層1の弱結合部分(超伝導体の薄層と薄層との弱い接触
領域)が分離され、強結合からなる超伝導パス(超伝導
体の薄層と薄層とが強く結合されてできたパス)のみが
形成される。この結果、超伝導体の薄層1がインジウ
ム、アンチモン、銀、ビスマス等の常伝導層3を介して
多層に積層された構造となるので、電流は厚さ数μmの
超伝導体の積層1の各々に分布して流れるようになる。
したがって、特に高周波電流を流す場合に、電流の表皮
作用が改善されて臨界電流密度が大幅に増大する。
また、超伝導体の薄層1に結合の弱い部分があって、
その結合が破壊した場合には、インジウム、アンチモ
ン、銀、ビスマス等の層3に一時的に電流が流れ、その
後、再び超伝導体の薄層1に流れるように電流パスが形
成されるので、超伝導体の薄層1の結合が破壊しても、
抵抗の増加は低く抑えられた、したがって温度上昇は低
く抑えられてクエンチによる衝撃は軽減される。
その結合が破壊した場合には、インジウム、アンチモ
ン、銀、ビスマス等の層3に一時的に電流が流れ、その
後、再び超伝導体の薄層1に流れるように電流パスが形
成されるので、超伝導体の薄層1の結合が破壊しても、
抵抗の増加は低く抑えられた、したがって温度上昇は低
く抑えられてクエンチによる衝撃は軽減される。
また、空孔にインジウム、アンチモン、銀、ビスマス
等が充填されるので、超伝導体の機械強度が向上する。
等が充填されるので、超伝導体の機械強度が向上する。
なお、タリウム系超伝導体もビスマス系超伝導体と同
様な結晶構造を有しているので、ビスマス系超伝導体と
同様な作用がある。
様な結晶構造を有しているので、ビスマス系超伝導体と
同様な作用がある。
以下、図面を参照しつゝ、本発明の一実施例に係る超
伝導物質の製造方法を、Bi−Pb−Sr−Ca−Cu−O系超伝
導物質を製造する場合を例として説明する。
伝導物質の製造方法を、Bi−Pb−Sr−Ca−Cu−O系超伝
導物質を製造する場合を例として説明する。
Bi2O3とPbOとSrCO3とCaCO3とCuOとの粉末を、組成比
がBi:Pb:Sr:Ca:Cu=1.6:0.4:1.8:2.0:2.8になるように
秤量して混合し、大気中において820℃の温度に加熱し
て10時間仮焼成する。次いで、その粉末をさらに粉砕・
混合して圧粉成形した後、大気中において845℃の温度
に加熱して120時間焼成する。焼成されたバルクをプレ
スして密度を増加させて、C−軸配向性を高めた後、再
び845℃の温度に加熱して50時間焼成する。
がBi:Pb:Sr:Ca:Cu=1.6:0.4:1.8:2.0:2.8になるように
秤量して混合し、大気中において820℃の温度に加熱し
て10時間仮焼成する。次いで、その粉末をさらに粉砕・
混合して圧粉成形した後、大気中において845℃の温度
に加熱して120時間焼成する。焼成されたバルクをプレ
スして密度を増加させて、C−軸配向性を高めた後、再
び845℃の温度に加熱して50時間焼成する。
第2図及び第3図再参照 製造された超伝導体バルクの電子顕微鏡写真のコピー
を第3図に示す。図において1は超伝導体組織(繊維状
組織)であり2は空孔(何も存在しない領域)である。
X線回折測定の結果、このバルクは110K相からなる単相
超伝導体であることが確認された。また、77Kにおける
臨界電流密度は300A/cm2であった。(電圧降下が10μV/
cm以下の状態を超伝導状態と定義する。) 第1図再参照 前記の超伝導体バルク上に、例えばインジウムの薄膜
を載置し、これに超音波を印加しながら、大気、または
アルゴン中において600℃の温度に2時間加熱し、溶融
したインジウムを超伝導体バルクの空孔内に充填した
後、冷却・固化する。空孔内にインジウムが充填された
超伝導体バルクの臨界電流密度は700A/cm2であった。こ
の値はインジウムを充填する前の値の約2.3倍に相当す
る。
を第3図に示す。図において1は超伝導体組織(繊維状
組織)であり2は空孔(何も存在しない領域)である。
X線回折測定の結果、このバルクは110K相からなる単相
超伝導体であることが確認された。また、77Kにおける
臨界電流密度は300A/cm2であった。(電圧降下が10μV/
cm以下の状態を超伝導状態と定義する。) 第1図再参照 前記の超伝導体バルク上に、例えばインジウムの薄膜
を載置し、これに超音波を印加しながら、大気、または
アルゴン中において600℃の温度に2時間加熱し、溶融
したインジウムを超伝導体バルクの空孔内に充填した
後、冷却・固化する。空孔内にインジウムが充填された
超伝導体バルクの臨界電流密度は700A/cm2であった。こ
の値はインジウムを充填する前の値の約2.3倍に相当す
る。
以上説明したとおり、本発明に係る超伝導物質の製造
方法においては、110K相超伝導体物質の空孔に、インジ
ウム、アンチモン、銀、ビスマス等を充填することによ
って、超伝導体の薄層の弱結合部分が切断され、超伝導
体の薄層がインジウム、アンチモン、銀、ビスマス等の
層を介して多層に積層された構造となり、電流の表皮作
用が改善されて臨界電流密度が増大する。また、超伝導
体の薄層の結合の弱い部分が破壊しても、電流は一時的
にインジウム、アンチモン、銀、ビスマス等の層に流れ
るので、超伝導体の抵抗増加が抑制されてクエンチ現象
が軽減される。さらに、空孔がインジウム、アンチモ
ン、銀、ビスマス等によって充填されているので、機械
強度も向上し、加工が容易になる。特に、通常の方法を
使用して超伝導体を製造した後これを圧縮して超伝導体
密度を増大(空孔密度を減少)してあり、その後インジ
ウム、アンチモン、銀、ビスマス等を充填することによ
って、超伝導体の薄層の弱結合部分が切断され、超伝導
体の薄層がインジウム、アンチモン、銀、ビスマス等の
層を介して多層に積層された構造となり、超伝導体密度
の向上の効果によって、上記の電流の表皮作用がさらに
改善されて臨界電流密度がさらに増大する。
方法においては、110K相超伝導体物質の空孔に、インジ
ウム、アンチモン、銀、ビスマス等を充填することによ
って、超伝導体の薄層の弱結合部分が切断され、超伝導
体の薄層がインジウム、アンチモン、銀、ビスマス等の
層を介して多層に積層された構造となり、電流の表皮作
用が改善されて臨界電流密度が増大する。また、超伝導
体の薄層の結合の弱い部分が破壊しても、電流は一時的
にインジウム、アンチモン、銀、ビスマス等の層に流れ
るので、超伝導体の抵抗増加が抑制されてクエンチ現象
が軽減される。さらに、空孔がインジウム、アンチモ
ン、銀、ビスマス等によって充填されているので、機械
強度も向上し、加工が容易になる。特に、通常の方法を
使用して超伝導体を製造した後これを圧縮して超伝導体
密度を増大(空孔密度を減少)してあり、その後インジ
ウム、アンチモン、銀、ビスマス等を充填することによ
って、超伝導体の薄層の弱結合部分が切断され、超伝導
体の薄層がインジウム、アンチモン、銀、ビスマス等の
層を介して多層に積層された構造となり、超伝導体密度
の向上の効果によって、上記の電流の表皮作用がさらに
改善されて臨界電流密度がさらに増大する。
第1図は、超伝導体の空孔に金属または半金属が充填さ
れた状態を示す模式図である。 第2図は、超伝導体の結晶模式図である。 第3図は、超伝導体の金属組織を示す電子顕微鏡写真で
ある。 1……超伝導体の薄層、 2……空孔、 3……金属または半金属層。
れた状態を示す模式図である。 第2図は、超伝導体の結晶模式図である。 第3図は、超伝導体の金属組織を示す電子顕微鏡写真で
ある。 1……超伝導体の薄層、 2……空孔、 3……金属または半金属層。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 39/12 ZAA H01L 39/12 ZAAC 39/24 ZAA 39/24 ZAAB (72)発明者 亀原 伸男 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 丹羽 紘一 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−120226(JP,A) 特開 平2−271920(JP,A) 特開 平2−307828(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 35/00 - 35/22 C01G 1/00 ZAA
Claims (2)
- 【請求項1】ビスマスと鉛とストロンチウムとカルシウ
ムと銅との酸化物、または、タリウムとバリウムとカル
シウムと銅との酸化物よりなる超伝導物質を製造し、 該超伝導物質を圧縮して高密度の110K相超伝導物質の成
形体を製造し、 該高密度の110K相超伝導物質の成形体と、インジウムと
アンチモンと銀とビスマスとの群から選択された少なく
とも1の元素とを、高温において接触させ、 前記超伝導物質の成形体内に存在する空孔を、前記イン
ジウムとアンチモンと銀とビスマスとの群から選択され
た少なくとも1の元素をもって充填する 工程を有する ことを特徴とする超伝導物質の製造方法。 - 【請求項2】ビスマスと鉛とストロンチウムとカルシウ
ムと銅との酸化物、または、タリウムとバリウムとカル
シウムと銅との酸化物よりなる超伝導物質と、インジウ
ムとアンチモンと銀とビスマスとの群から選択された少
なくとも1の元素とを、高温において接触させ、該接触
部に超音波を印加し、前記超伝導物質内に存在する空孔
を、前記インジウムとアンチモンと銀とビスマスとの群
から選択された少なくとも1の元素をもって充填する 工程を有する ことを特徴とする超伝導物質の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1127895A JP2819306B2 (ja) | 1989-05-23 | 1989-05-23 | 超伝導物質及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1127895A JP2819306B2 (ja) | 1989-05-23 | 1989-05-23 | 超伝導物質及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02307860A JPH02307860A (ja) | 1990-12-21 |
JP2819306B2 true JP2819306B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=14971317
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1127895A Expired - Fee Related JP2819306B2 (ja) | 1989-05-23 | 1989-05-23 | 超伝導物質及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2819306B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02307828A (ja) * | 1989-05-19 | 1990-12-21 | Kokusai Chiyoudendou Sangyo Gijutsu Kenkyu Center | ビスマス系酸化物高温超電導体 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02120226A (ja) * | 1988-10-28 | 1990-05-08 | Tdk Corp | 酸化物超伝導材料 |
JPH02271920A (ja) * | 1989-04-11 | 1990-11-06 | Mitsubishi Electric Corp | 酸化物超電導体材料の製造方法 |
JPH02307828A (ja) * | 1989-05-19 | 1990-12-21 | Kokusai Chiyoudendou Sangyo Gijutsu Kenkyu Center | ビスマス系酸化物高温超電導体 |
-
1989
- 1989-05-23 JP JP1127895A patent/JP2819306B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH02307860A (ja) | 1990-12-21 |
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Legal Events
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LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |