JP2915546B2 - 酸化物超伝導材料の製造方法 - Google Patents
酸化物超伝導材料の製造方法Info
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- JP2915546B2 JP2915546B2 JP2299057A JP29905790A JP2915546B2 JP 2915546 B2 JP2915546 B2 JP 2915546B2 JP 2299057 A JP2299057 A JP 2299057A JP 29905790 A JP29905790 A JP 29905790A JP 2915546 B2 JP2915546 B2 JP 2915546B2
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- oxide superconducting
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超伝導製品（超伝導線材、磁気シールド等）
に適用される酸化物超伝導材料の製造方法に関する。
に適用される酸化物超伝導材料の製造方法に関する。
粉末を原料とする酸化物超伝導材料の製造方法として
は、焼成法、溶融固化法等があるが、いずれの方法にお
いても臨界電流密度の実用値とされている105A/cm2を越
える材料を合成できるまでには至っていない。
は、焼成法、溶融固化法等があるが、いずれの方法にお
いても臨界電流密度の実用値とされている105A/cm2を越
える材料を合成できるまでには至っていない。
酸化物超伝導材料の実用化のためには、臨界電流密度
の向上が重要であり、そのためには材料の組成の最適化
と超伝導単一相のみを合成し、更に緻密化、結晶粒界の
接合、結晶の配向性向上等が必要とされている。
の向上が重要であり、そのためには材料の組成の最適化
と超伝導単一相のみを合成し、更に緻密化、結晶粒界の
接合、結晶の配向性向上等が必要とされている。
これらを制御する方法のうち、超伝導単一相のみを合
成するには焼成温度、焼成時間、焼成雰囲気の最適化が
必要であり、緻密化、結晶粒界の接合、結晶の配向性向
上については材料の圧密処理等の新しい製造工程を考案
し、その製造条件の最適化を行う必要がある。
成するには焼成温度、焼成時間、焼成雰囲気の最適化が
必要であり、緻密化、結晶粒界の接合、結晶の配向性向
上については材料の圧密処理等の新しい製造工程を考案
し、その製造条件の最適化を行う必要がある。
本発明は上記技術水準に鑑み、上述した条件に関する
最適条件を見出し、高臨界電流密度を有する酸化物超伝
導材料を得る方法を提供しようとするものである。
最適条件を見出し、高臨界電流密度を有する酸化物超伝
導材料を得る方法を提供しようとするものである。
本発明は材料を構成する元素の組成を、Bi:Sr:Ca:Cu
＝2:2:2:3となるように調合したBi系の酸化物超伝導材
料の原料を仮焼した後に粉砕、混合したものをプレス成
形後、酸素濃度が５〜15％の範囲を含有する不活性ガス
を通気した条件下で、焼成温度が840〜844℃の範囲で40
時間以上一次焼成し、該当焼成物を再度粉砕、混合した
ものをプレス成形後、酸素濃度が５〜15％の範囲を含有
する不活性ガスを通気した条件下で焼成温度が842〜846
℃の範囲で20時間以上二次焼成し、該当焼成物を一軸ホ
ットプレスにより焼成温度が800〜845℃の範囲、一軸プ
レス圧力が300kg/cm2以下の範囲で大気中で30分間以上
焼成し、降温時には一軸プレス圧力を開放することを特
徴とするBi系酸化物超伝導材料の製造方法である。
＝2:2:2:3となるように調合したBi系の酸化物超伝導材
料の原料を仮焼した後に粉砕、混合したものをプレス成
形後、酸素濃度が５〜15％の範囲を含有する不活性ガス
を通気した条件下で、焼成温度が840〜844℃の範囲で40
時間以上一次焼成し、該当焼成物を再度粉砕、混合した
ものをプレス成形後、酸素濃度が５〜15％の範囲を含有
する不活性ガスを通気した条件下で焼成温度が842〜846
℃の範囲で20時間以上二次焼成し、該当焼成物を一軸ホ
ットプレスにより焼成温度が800〜845℃の範囲、一軸プ
レス圧力が300kg/cm2以下の範囲で大気中で30分間以上
焼成し、降温時には一軸プレス圧力を開放することを特
徴とするBi系酸化物超伝導材料の製造方法である。
本発明はBi系酸化物超伝導材料の内、臨界温度が110K
級の超伝導単一相のみを製造する方法として、焼成温
度、焼成時間および焼成雰囲気中の酸素濃度を制御する
ことにより超伝導単一相のみを合成し、その合成された
超伝導単一相を一軸ホットプレスすることにより、高臨
界電流密度を有するBi系超伝導材料を製造することが可
能となる。
級の超伝導単一相のみを製造する方法として、焼成温
度、焼成時間および焼成雰囲気中の酸素濃度を制御する
ことにより超伝導単一相のみを合成し、その合成された
超伝導単一相を一軸ホットプレスすることにより、高臨
界電流密度を有するBi系超伝導材料を製造することが可
能となる。
以下に本発明について更に詳細に説明する。
（１） 焼成温度、焼成時間、焼成雰囲気中酸素濃度の
制御 Bi系超伝導材料の融点は焼成雰囲気中の酸素濃度によ
って大幅に変化し、更に、臨界温度が110K級の超伝導単
一相のみを製造できる焼成温度範囲が限られている。本
発明では焼成雰囲気中酸素濃度が焼成温度とを同時に制
御することにより、Bi系超伝導材料を構成する元素であ
るBiu−Sr−Ca−Cuの組成比が２−２−２−３となる臨
界温度が110K級の超伝導単一相を製造する。焼成時間の
制御については一次焼成および二次焼成における焼成反
応により臨界温度が110K級の超伝導単一相を製造するの
に必要な時間を提供するものである。
制御 Bi系超伝導材料の融点は焼成雰囲気中の酸素濃度によ
って大幅に変化し、更に、臨界温度が110K級の超伝導単
一相のみを製造できる焼成温度範囲が限られている。本
発明では焼成雰囲気中酸素濃度が焼成温度とを同時に制
御することにより、Bi系超伝導材料を構成する元素であ
るBiu−Sr−Ca−Cuの組成比が２−２−２−３となる臨
界温度が110K級の超伝導単一相を製造する。焼成時間の
制御については一次焼成および二次焼成における焼成反
応により臨界温度が110K級の超伝導単一相を製造するの
に必要な時間を提供するものである。
単一相の酸化物超伝導材料を製造する場合には融点直
下で焼成する必要があるが、その場合、特に二次焼成の
場合、の酸素濃度は５〜15％にすべきである。酸素濃度
が５％未満の場合には超伝導単一相ができないからであ
る。これは、このような条件下では超伝導材料の融点が
低下し溶解するため、それが固化する時に超伝導材料以
外の物質が生成し、結果的に超伝導材料とはならないか
らである。また、酸素濃度が15％を越える場合には融点
が上昇し、融点直下での焼成ができなくなるからであ
る。
下で焼成する必要があるが、その場合、特に二次焼成の
場合、の酸素濃度は５〜15％にすべきである。酸素濃度
が５％未満の場合には超伝導単一相ができないからであ
る。これは、このような条件下では超伝導材料の融点が
低下し溶解するため、それが固化する時に超伝導材料以
外の物質が生成し、結果的に超伝導材料とはならないか
らである。また、酸素濃度が15％を越える場合には融点
が上昇し、融点直下での焼成ができなくなるからであ
る。
（２） 一軸ホットプレスの付加 酸化物超伝導材料を構成する結晶粒子はＣ軸方向に直
角な層状構造を有しており、また、Ｃ軸方向に直角な方
向に偏平な板状の粒形を有している。これらの結晶粒子
を緻密化し、結晶の配向性を揃え、かつ結晶粒界の結合
を向上するために一軸ホットプレスを採用することによ
り更に緻密化、結晶粒界の接合、結晶の配向性等の向上
を行うものである。
角な層状構造を有しており、また、Ｃ軸方向に直角な方
向に偏平な板状の粒形を有している。これらの結晶粒子
を緻密化し、結晶の配向性を揃え、かつ結晶粒界の結合
を向上するために一軸ホットプレスを採用することによ
り更に緻密化、結晶粒界の接合、結晶の配向性等の向上
を行うものである。
高臨界電流密度を有するBi系酸化物超伝導材料の製造
方法の実施例を以下に示す。
方法の実施例を以下に示す。
材料を構成する元素の組成を、Bi:Sr:Ca:Cu＝2:2:2:3
となるように調合した原料を、大気中810℃×12時間仮
焼し、粉砕、混合した後、1Ton/cm2の圧力でプレス成形
した。
となるように調合した原料を、大気中810℃×12時間仮
焼し、粉砕、混合した後、1Ton/cm2の圧力でプレス成形
した。
この成形体を酸素濃度11％を含有する不活性ガスを通
気した条件下で、焼成温度が842℃で60時間一次焼成
し、該当焼成物を再度粉砕、混合したものを、1Ton/cm2
の圧力でプレス成形した後、酸素濃度11％を有する不活
性ガスを通気した条件下で焼成温度が844℃で100時間二
次焼成した。
気した条件下で、焼成温度が842℃で60時間一次焼成
し、該当焼成物を再度粉砕、混合したものを、1Ton/cm2
の圧力でプレス成形した後、酸素濃度11％を有する不活
性ガスを通気した条件下で焼成温度が844℃で100時間二
次焼成した。
該当二次焼成物を一軸ホットプレスにより、焼成温度
が840℃、一軸ホットプレス圧力250kg/cm2で大気中２時
間焼成し、降温時には一軸ホットプレス圧力を開放させ
た。
が840℃、一軸ホットプレス圧力250kg/cm2で大気中２時
間焼成し、降温時には一軸ホットプレス圧力を開放させ
た。
この製造方法によって得られた上記組成の酸化物超伝
導材料の超伝導特性は以下の通りであった。
導材料の超伝導特性は以下の通りであった。
臨界温度測定結果を第１図に示した。その結果、抵
抗ゼロ温度は106Kであった。
抗ゼロ温度は106Kであった。
Ｘ線回折結果を第２図に示した。その結果、この実
施例で製造された酸化物超伝導材料は抵抗ゼロ温度が16
0Kの単一相が得られたことが判る。
施例で製造された酸化物超伝導材料は抵抗ゼロ温度が16
0Kの単一相が得られたことが判る。
直流四端子法による臨界電流密度の測定結果は104A
/cm2以上であった。
/cm2以上であった。
なお、一次焼成条件として、酸素濃度５〜15％、焼成
温度840〜844℃の範囲で40時間以上焼成した場合もほぼ
同一結果が得られた。また、二次焼成条件として、酸素
濃度５〜15％、焼成温度842〜846℃の範囲で20時間以上
焼成した場合も同一結果が得られた。更に、一軸ホット
プレス条件として、焼成温度が800〜845℃、焼成時間30
分以上の範囲で、一軸プレス圧力が300kg/cm2以下の範
囲で実施した場合にもほぼ同一の結果が得られた。
温度840〜844℃の範囲で40時間以上焼成した場合もほぼ
同一結果が得られた。また、二次焼成条件として、酸素
濃度５〜15％、焼成温度842〜846℃の範囲で20時間以上
焼成した場合も同一結果が得られた。更に、一軸ホット
プレス条件として、焼成温度が800〜845℃、焼成時間30
分以上の範囲で、一軸プレス圧力が300kg/cm2以下の範
囲で実施した場合にもほぼ同一の結果が得られた。
本発明によれば、予め、材料を構成する元素の組成が
Bi:Sr:Ca:Cu＝2:2:2:3となるように調合した原料を使用
して、一次焼成および二次焼成の焼成温度、焼成時間お
よび焼成雰囲気中の酸素濃度を制御しているため抵抗ゼ
ロ温度が106Kとなる超伝導単一相のみを合成することが
でき、また、その合成された超伝導単一相を一軸ホット
プレスするため、緻密化、結晶の配向性および結晶粒子
間の結合力が向上するために高臨界電流密度を有するBi
系超伝導材料を製造することが可能となる。
Bi:Sr:Ca:Cu＝2:2:2:3となるように調合した原料を使用
して、一次焼成および二次焼成の焼成温度、焼成時間お
よび焼成雰囲気中の酸素濃度を制御しているため抵抗ゼ
ロ温度が106Kとなる超伝導単一相のみを合成することが
でき、また、その合成された超伝導単一相を一軸ホット
プレスするため、緻密化、結晶の配向性および結晶粒子
間の結合力が向上するために高臨界電流密度を有するBi
系超伝導材料を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例に係る酸化物超伝導材料の臨
界温度測定の図表、第２図は本発明の一実施例に係る酸
化物超伝導材料のＸ線回折図である。
界温度測定の図表、第２図は本発明の一実施例に係る酸
化物超伝導材料のＸ線回折図である。
Claims (1)
- 【請求項１】材料を構成する元素の組成を、Bi:Sr:Ca:C
u＝2:2:2:3となるように調合したBi系の酸化物超伝導材
料の原料を仮焼した後に粉砕、混合したものをプレス成
形後、酸素濃度が５〜15％の範囲を含有する不活性ガス
を通気した条件下で、焼成温度が840〜844℃の範囲で40
時間以上一次焼成し、該当焼成物を再度粉砕、混合した
ものをプレス成形後、酸素濃度が５〜15％の範囲を含有
する不活性ガスを通気した条件下で焼成温度が842〜846
℃の範囲で20時間以上二次焼成し、該当焼成物を一軸ホ
ットプレスにより焼成温度が800〜845℃の範囲、一軸プ
レス圧力が300kg/cm2以下の範囲で大気中で30分間以上
焼成し、降温時には一軸プレス圧力を開放することを特
徴とするBi系酸化物超伝導材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2299057A JP2915546B2 (ja) | 1990-11-06 | 1990-11-06 | 酸化物超伝導材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2299057A JP2915546B2 (ja) | 1990-11-06 | 1990-11-06 | 酸化物超伝導材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04175225A JPH04175225A (ja) | 1992-06-23 |
| JP2915546B2 true JP2915546B2 (ja) | 1999-07-05 |
Family
ID=17867647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2299057A Expired - Lifetime JP2915546B2 (ja) | 1990-11-06 | 1990-11-06 | 酸化物超伝導材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2915546B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116621576A (zh) * | 2023-06-21 | 2023-08-22 | 西北有色金属研究院 | 一种Bi系高温超导块体的制备方法 |
-
1990
- 1990-11-06 JP JP2299057A patent/JP2915546B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04175225A (ja) | 1992-06-23 |
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