JP2828213B2 - 超伝導体およびその製造方法 - Google Patents
超伝導体およびその製造方法Info
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- superconducting
- ceramic
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、結晶面の揃った臨界電流密度（Jc）の大き
なBi系の超伝導体およびその製造方法に関する。
なBi系の超伝導体およびその製造方法に関する。
Bi系の超伝導物質は、結晶の形状が偏平で、しかもそ
の特定の結晶の面すなわちab面に沿って電流が流れると
いう超伝導特性を有しており、Bi系の超伝導物質を実用
化するにあたっては、前記超伝導物質の結晶のab面を配
向させてJcの大きな超伝導体となすことが極めて重要な
問題点であった。
の特定の結晶の面すなわちab面に沿って電流が流れると
いう超伝導特性を有しており、Bi系の超伝導物質を実用
化するにあたっては、前記超伝導物質の結晶のab面を配
向させてJcの大きな超伝導体となすことが極めて重要な
問題点であった。
この問題点を解決する方法としては、種々の提案がな
されており、例えば、超伝導組成に配合した粉末混合物
を焼成した後、粉砕して得たBi系の超伝導物質粉末をペ
レット状に成形して焼成した後、さらに、ホットプレス
する方法が提案されている。
されており、例えば、超伝導組成に配合した粉末混合物
を焼成した後、粉砕して得たBi系の超伝導物質粉末をペ
レット状に成形して焼成した後、さらに、ホットプレス
する方法が提案されている。
しかしながら、前述の如き従来から提案されているBi
系の超伝導物質の製造方法は、いずれも製造工程が複雑
で、実用性に乏しかった。
系の超伝導物質の製造方法は、いずれも製造工程が複雑
で、実用性に乏しかった。
そこで本発明者らは、Bi系の超伝導物質の結晶の配向
性や結合性に優れた超伝導体およびその製造方法につい
て種々研究した結果、次のような発明によりJcの大きな
超伝導体をなすことができることを新規に知見するに到
った。
性や結合性に優れた超伝導体およびその製造方法につい
て種々研究した結果、次のような発明によりJcの大きな
超伝導体をなすことができることを新規に知見するに到
った。
即ち、請求項１に記載の発明では、超伝導物質がセラ
ミックス材によって挟着されてなる超伝導体であって、
前記超伝導物質は、Bi2-VPbVSrWCaXCuYOZの組成式で示
され、Ｖは0.25〜0.50、Ｗは1.40〜2.20、Ｘは1.60〜2.
40、Ｙは2.80〜3.50、Ｚは9.00〜11.0であり、その結晶
形状が偏平状であって、該超伝導物質のab面がセラミッ
クス材との界面に平行に配向されてなる超伝導体とし
た。
ミックス材によって挟着されてなる超伝導体であって、
前記超伝導物質は、Bi2-VPbVSrWCaXCuYOZの組成式で示
され、Ｖは0.25〜0.50、Ｗは1.40〜2.20、Ｘは1.60〜2.
40、Ｙは2.80〜3.50、Ｚは9.00〜11.0であり、その結晶
形状が偏平状であって、該超伝導物質のab面がセラミッ
クス材との界面に平行に配向されてなる超伝導体とし
た。
請求項２に記載の発明では、請求項１記載の超伝導体
において、前記セラミックス材を前記超伝導物質より高
強度とした。
において、前記セラミックス材を前記超伝導物質より高
強度とした。
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２記載の超
伝導体において、前記セラミックス材は、MgOあるいはS
rTiO3のいずれか少なくとも一種であるとした。
伝導体において、前記セラミックス材は、MgOあるいはS
rTiO3のいずれか少なくとも一種であるとした。
請求項４に記載の発明では、Bi2-VPbVSrWCaXCuYOZの
組成式で示され、Ｖは0.25〜0.50、Ｗは1.40〜2.20、Ｘ
は1.60〜2.40、Ｙは2.80〜3.50、Ｚは9.00〜11.0である
超伝導物質粉末をセラミックス材に挟着してホットプレ
スし、その超伝導物質のab面をセラミックス材との界面
に平行に配向せしめる超伝導体の製造方法とした。
組成式で示され、Ｖは0.25〜0.50、Ｗは1.40〜2.20、Ｘ
は1.60〜2.40、Ｙは2.80〜3.50、Ｚは9.00〜11.0である
超伝導物質粉末をセラミックス材に挟着してホットプレ
スし、その超伝導物質のab面をセラミックス材との界面
に平行に配向せしめる超伝導体の製造方法とした。
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の超伝導
体の製造方法において、前記セラミックス材を前記超伝
導物質より高強度とした。
体の製造方法において、前記セラミックス材を前記超伝
導物質より高強度とした。
請求項６に記載の発明では、請求項４又は５記載の超
伝導体の製造方法において、前記超伝導物質粉末は、ア
スペクト比が３〜20であるとした。
伝導体の製造方法において、前記超伝導物質粉末は、ア
スペクト比が３〜20であるとした。
請求項７に記載の発明では、請求項４乃至６のいずれ
か記載の超伝導体の製造方法において、前記セラミック
ス材は、MgOあるいはSrTiO3のいずれか少なくとも一種
であるとした。
か記載の超伝導体の製造方法において、前記セラミック
ス材は、MgOあるいはSrTiO3のいずれか少なくとも一種
であるとした。
請求項８に記載の発明では、請求項４乃至７のいずれ
か記載の超伝導体の製造方法において、前記超伝導物質
粉末をセラミックス材の間に５〜100μｍの厚さに挟持
するとした。
か記載の超伝導体の製造方法において、前記超伝導物質
粉末をセラミックス材の間に５〜100μｍの厚さに挟持
するとした。
請求項９に記載の発明では、請求項４乃至８のいずれ
か記載の超伝導体の製造方法において、前記ホットプレ
スは、圧力が100〜600kg/cm2、温度が700〜870℃である
とした。
か記載の超伝導体の製造方法において、前記ホットプレ
スは、圧力が100〜600kg/cm2、温度が700〜870℃である
とした。
従って、請求項１に記載の発明によれば、この組成範
囲で示されるBi系の超伝導物質を用いることにより、臨
界温度が105Kと高い高Tc相のみからなる超伝導体とな
る。また、このBi系の超伝導物質は、結晶の形状が偏平
で、しかもその特定の結晶の面すなわちab面に沿って電
流が流れるという超伝導性を有しており、結晶のab面を
セラミックス材との界面に平行に配向させたことによ
り、臨界電流密度（Jc）の大きな実用性に優れた超伝導
体となる。
囲で示されるBi系の超伝導物質を用いることにより、臨
界温度が105Kと高い高Tc相のみからなる超伝導体とな
る。また、このBi系の超伝導物質は、結晶の形状が偏平
で、しかもその特定の結晶の面すなわちab面に沿って電
流が流れるという超伝導性を有しており、結晶のab面を
セラミックス材との界面に平行に配向させたことによ
り、臨界電流密度（Jc）の大きな実用性に優れた超伝導
体となる。
このとき、超伝導物質の配向率は、90％以上であるこ
とが好適である。なお、この配向率は、ロットゲーリン
グの方法によって測定した値である。
とが好適である。なお、この配向率は、ロットゲーリン
グの方法によって測定した値である。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１記載の発明
の作用に加えて、Bi系の超伝導物質は、比較的脆く取り
扱い難いものであるが、その超伝導物質より高強度のセ
ラミックス材によって挟着されているため、簡単に割れ
たりかけたりすることはない。従って、取り扱い性が向
上する。また、セラミックス材は保護膜としても作用す
るため、環境の影響を受け難く耐久性も向上する。
の作用に加えて、Bi系の超伝導物質は、比較的脆く取り
扱い難いものであるが、その超伝導物質より高強度のセ
ラミックス材によって挟着されているため、簡単に割れ
たりかけたりすることはない。従って、取り扱い性が向
上する。また、セラミックス材は保護膜としても作用す
るため、環境の影響を受け難く耐久性も向上する。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２記載
の発明の作用に加えて、MgO及びSrTiO3はいずれもBi系
の超伝導物質と反応することがなく、超伝導体の特性を
劣化させることがない。
の発明の作用に加えて、MgO及びSrTiO3はいずれもBi系
の超伝導物質と反応することがなく、超伝導体の特性を
劣化させることがない。
請求項４に記載の発明によれば、この組成範囲で示さ
れるBi系超伝導物質の粉末をセラミックス材に挟着して
ホットプレスすることにより、焼成時に超伝導物質の結
晶が自由に成長して結晶の配列が乱れることが防止さ
れ、結晶の特定の面（ab面）を配向させた超伝導体であ
って、しかも結晶間の結合性に優れた超伝導体を得るこ
とができる。
れるBi系超伝導物質の粉末をセラミックス材に挟着して
ホットプレスすることにより、焼成時に超伝導物質の結
晶が自由に成長して結晶の配列が乱れることが防止さ
れ、結晶の特定の面（ab面）を配向させた超伝導体であ
って、しかも結晶間の結合性に優れた超伝導体を得るこ
とができる。
前記超伝導粉末をセラミックス材に挟着させる方法と
しては、前記超伝導物質粉末をスラリー状にして、セラ
ミックス材にスクリーン印刷、刷毛塗り等の方法で塗布
する方法が有利である。
しては、前記超伝導物質粉末をスラリー状にして、セラ
ミックス材にスクリーン印刷、刷毛塗り等の方法で塗布
する方法が有利である。
請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の発
明の作用に加えて、Bi系の超伝導物質は、比較的脆く取
り扱い難いものであるが、その超伝導物質より高強度の
セラミックス材にを用いて挟着することによって、簡単
に割れたりかけたりすることはない。従って、取り扱い
性が向上する。また、セラミックス材は保護膜としても
作用するため、環境の影響を受け難く耐久性も向上す
る。
明の作用に加えて、Bi系の超伝導物質は、比較的脆く取
り扱い難いものであるが、その超伝導物質より高強度の
セラミックス材にを用いて挟着することによって、簡単
に割れたりかけたりすることはない。従って、取り扱い
性が向上する。また、セラミックス材は保護膜としても
作用するため、環境の影響を受け難く耐久性も向上す
る。
請求項６に記載の発明によれば、請求項４又は５に記
載の発明の作用に加えて、アスペクト比が３〜20の粉末
は、セラミックス材に挟着する際に配向させ易く効率的
に結晶の特定面（ab面）が配向される。
載の発明の作用に加えて、アスペクト比が３〜20の粉末
は、セラミックス材に挟着する際に配向させ易く効率的
に結晶の特定面（ab面）が配向される。
請求項７に記載の発明によれば、請求項４乃至６のい
ずれかに記載の発明の作用に加えて、MgO及びSrTiO3は
いずれもBi系の超伝導物質と反応することがなく、ホッ
トプレス時に超伝導物質との相互拡散を生起して超伝導
体の特性を劣化させることがない。
ずれかに記載の発明の作用に加えて、MgO及びSrTiO3は
いずれもBi系の超伝導物質と反応することがなく、ホッ
トプレス時に超伝導物質との相互拡散を生起して超伝導
体の特性を劣化させることがない。
請求項８に記載の発明によれば、請求項４乃至７のい
ずれかに記載の発明の作用に加えて、ホットプレス時の
圧力による粒子の配向及び結晶の成長方向の制御が極め
て効果的に実施される。
ずれかに記載の発明の作用に加えて、ホットプレス時の
圧力による粒子の配向及び結晶の成長方向の制御が極め
て効果的に実施される。
請求項９に記載の発明によれば、請求項４乃至８のい
ずれかに記載の発明の作用に加えて、ホットプレス時の
圧力が100kg/cm2以上であると、焼成時に超伝導物質の
結晶が自由に成長して結晶の配列が乱れることが効率的
に防止される。一方、ホットプレス時の圧力を600kg/cm
2より高めても、圧力の効果はそれ程向上せず、むしろ
セラミックス材が破壊されたりする。
ずれかに記載の発明の作用に加えて、ホットプレス時の
圧力が100kg/cm2以上であると、焼成時に超伝導物質の
結晶が自由に成長して結晶の配列が乱れることが効率的
に防止される。一方、ホットプレス時の圧力を600kg/cm
2より高めても、圧力の効果はそれ程向上せず、むしろ
セラミックス材が破壊されたりする。
また、ホットプレス時の温度が700℃以上であると、
焼成時における超伝導相の分解を生じさせることなく超
伝導体を得ることができる。一方、ホットプレス時の温
度が870℃以下であると、焼成時における超伝導相を融
解させることなく超伝導体を得ることができる。
焼成時における超伝導相の分解を生じさせることなく超
伝導体を得ることができる。一方、ホットプレス時の温
度が870℃以下であると、焼成時における超伝導相を融
解させることなく超伝導体を得ることができる。
以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。
実施例１ Bi2O3とPbOとSrCO3とCaCO3とCuOを混合し、800℃で20
時間空気中で仮焼し、さらに835℃で60時間空気中で焼
成して得たBi1.6Pb0.4Sr1.6Ca2.8Cu2.8O10の組成式で示
される超伝導物質を粉砕して、平均粒径が約５μｍ、平
均アスペクト比が約５の超伝導物質粉末を得た。
時間空気中で仮焼し、さらに835℃で60時間空気中で焼
成して得たBi1.6Pb0.4Sr1.6Ca2.8Cu2.8O10の組成式で示
される超伝導物質を粉砕して、平均粒径が約５μｍ、平
均アスペクト比が約５の超伝導物質粉末を得た。
次いで、この超伝導物質粉末をペースト状にした後、
MgOセラミックス（15×８×1mm）にスクリーン印刷した
後、500℃で20時間空気中で焼成して20μｍの厚さの超
伝導物質粉末層を形成した。
MgOセラミックス（15×８×1mm）にスクリーン印刷した
後、500℃で20時間空気中で焼成して20μｍの厚さの超
伝導物質粉末層を形成した。
前記超伝導物質粉末層を形成したMgOセラミックス２
枚を超伝導物質粉末層が挟持されるように重ねて一軸ホ
ットプレスして超伝導体を得た。ホットプレス条件は、
圧力を150kg/cm2、焼成温度を820℃、保持時間を40時
間、雰囲気を空気中として行った。
枚を超伝導物質粉末層が挟持されるように重ねて一軸ホ
ットプレスして超伝導体を得た。ホットプレス条件は、
圧力を150kg/cm2、焼成温度を820℃、保持時間を40時
間、雰囲気を空気中として行った。
得られた超伝導体は、超伝導物質の厚さが20μｍ、配
向率が約95％であり、臨界電流密度が5000A/cm2（77K、
ゼロ磁界中）、臨界温度が105Kと極めて優れた超伝導特
性を有していた。
向率が約95％であり、臨界電流密度が5000A/cm2（77K、
ゼロ磁界中）、臨界温度が105Kと極めて優れた超伝導特
性を有していた。
実施例２ 実施例１と同様であるが、MgOセラミックスに換え
て、SrTiO3セラミックスを使用し、挟持された超伝導物
質粉末層の厚さを30μｍに変えて超伝導体を得た。
て、SrTiO3セラミックスを使用し、挟持された超伝導物
質粉末層の厚さを30μｍに変えて超伝導体を得た。
得られた超伝導体は、配向率が約95％であり、実施例
１で得られた超伝導体と同様に極めて優れた超伝導特性
を有していた。
１で得られた超伝導体と同様に極めて優れた超伝導特性
を有していた。
比較例１ 実施例１と同様であるが、超伝導物質粉末層を形成し
たMgOセラミックスを重ねることなく、しかも圧力を負
荷することなく焼成して超伝導体を得た。
たMgOセラミックスを重ねることなく、しかも圧力を負
荷することなく焼成して超伝導体を得た。
得られた超伝導体は、配向率が約45％と超伝導物質の
結晶が乱れており、臨界温度が70Kであった。
結晶が乱れており、臨界温度が70Kであった。
以上詳述したように、請求項１乃至３に記載の発明に
よれば、臨界温度が105Kと高い高Tc相のみからなると共
に、臨界電流密度（Jc）の大きな実用性に優れた超伝導
体を得ることができる。
よれば、臨界温度が105Kと高い高Tc相のみからなると共
に、臨界電流密度（Jc）の大きな実用性に優れた超伝導
体を得ることができる。
特に、請求項２に記載の発明によれば、取り扱い性を
向上させることができると共に、環境からの影響に対す
る耐久性を向上させることができる。
向上させることができると共に、環境からの影響に対す
る耐久性を向上させることができる。
請求項３に記載の発明によれば、セラミックス材によ
って超伝導体の特性を劣化させることがない。
って超伝導体の特性を劣化させることがない。
請求項４乃至９に記載の発明によれば、結晶の特定の
面（ab面）を配向させた超伝導体であって、しかも結晶
間の結合性に優れた超伝導体を得ることができる。
面（ab面）を配向させた超伝導体であって、しかも結晶
間の結合性に優れた超伝導体を得ることができる。
特に、請求項５に記載の発明によれば、取り扱い性を
向上させることができると共に、環境からの影響に対す
る耐久性を向上させることができる。
向上させることができると共に、環境からの影響に対す
る耐久性を向上させることができる。
請求項６に記載の発明によれば、セラミックス材に挟
着する際に配向させ易く効率的に結晶の特定面（ab面）
を配向させることができる。
着する際に配向させ易く効率的に結晶の特定面（ab面）
を配向させることができる。
請求項７に記載の発明によれば、ホットプレス時に超
伝導物質との相互拡散を生起して超伝導体の特性を劣化
させることがない。
伝導物質との相互拡散を生起して超伝導体の特性を劣化
させることがない。
請求項８に記載の発明によれば、ホットプレス時の圧
力による粒子の配向及び結晶の成長方向の制御を極めて
効果的に実施できる。
力による粒子の配向及び結晶の成長方向の制御を極めて
効果的に実施できる。
請求項９に記載の発明によれば、焼成時に超伝導物質
の結晶が自由に成長して結晶の配列が乱れることを効率
的に防止できる。しかも、セラミックス材が破壊された
りすることもない。また、焼成時における超伝導相の分
解を生じさせることがなく、焼成時における超伝導相を
融解させることもない。
の結晶が自由に成長して結晶の配列が乱れることを効率
的に防止できる。しかも、セラミックス材が破壊された
りすることもない。また、焼成時における超伝導相の分
解を生じさせることがなく、焼成時における超伝導相を
融解させることもない。
【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の超伝導体の断面図、第２図は、超伝
導物質の結晶の配列状態の模式図である
導物質の結晶の配列状態の模式図である
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 榎本 亮 岐阜県揖斐郡揖斐川町北方１―１ イビ デン株式会社大垣北工場内 (72)発明者 平松 靖二 岐阜県揖斐郡揖斐川町北方１―１ イビ デン株式会社大垣北工場内 審査官 後谷 陽一 (56)参考文献 特開 平１−230460（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−16956（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C01G 1/00 - 57/00 H01L 39/00 - 39/24 H01B 12/00
Claims (9)
- 【請求項１】超伝導物質がセラミックス材によって挟着
されてなる超伝導体であって、前記超伝導物質は、Bi
2-VPbVSrWCaXCuYOZの組成式で示され、Ｖは0.25〜0.5
0、Ｗは1.40〜2.20、Ｘは1.60〜2.40、Ｙは2.80〜3.5
0、Ｚは9.00〜11.0であり、 その結果形状が偏平状であって、該超伝導物質のab面が
セラミックス材との界面に平行に配向されてなることを
特徴とする超伝導体。 - 【請求項２】前記セラミックス材を前記超伝導物質より
高強度とした請求項１記載の超伝導体。 - 【請求項３】前記セラミックス材は、MgOあるいはSrTiO
3のいずれか少なくとも一種である請求項１又は２記載
の超伝導体。 - 【請求項４】Bi2-VPbVSrWCaXCuYOZの組成式で示され、
Ｖは0.25〜0.50、Ｗは1.40〜2.20、Ｘは1.60〜2.40、Ｙ
は2.80〜3.50、Ｚは9.00〜11.0である超伝導物質粉末を
セラミックス材に挟着してホットプレスし、 その超伝導物質のab面をセラミックス材との界面に平行
に配向せしめることを特徴とする超伝導体の製造方法。 - 【請求項５】前記セラミックス材を前記超伝導物質より
高強度とした請求項４記載の超伝導体の製造方法。 - 【請求項６】前記超伝導物質粉末は、アスペクト比が３
〜20である請求項４又は５記載の超伝導体の製造方法。 - 【請求項７】前記セラミックス材は、MgOあるいはSrTiO
3のいずれか少なくとも一種である請求項４乃至６のい
ずれかに記載の超伝導体の製造方法。 - 【請求項８】前記超伝導物質粉末をセラミックス材の間
に５〜100μｍの厚さに挟持する請求項４乃至７のいず
れかに記載の超伝導体の製造方法。 - 【請求項９】前記ホットプレスは、圧力が100〜600kg/c
m2、温度が700〜870℃である請求項４乃至８のいずれか
に記載の超伝導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019832A JP2828213B2 (ja) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | 超伝導体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019832A JP2828213B2 (ja) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | 超伝導体およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03228862A JPH03228862A (ja) | 1991-10-09 |
| JP2828213B2 true JP2828213B2 (ja) | 1998-11-25 |
Family
ID=12010263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019832A Expired - Lifetime JP2828213B2 (ja) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | 超伝導体およびその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2828213B2 (ja) |
-
1990
- 1990-01-30 JP JP2019832A patent/JP2828213B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03228862A (ja) | 1991-10-09 |
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