JP2966068B2 - セラミックス超電導々体の製造方法 - Google Patents
セラミックス超電導々体の製造方法Info
- Publication number
- JP2966068B2 JP2966068B2 JP2241558A JP24155890A JP2966068B2 JP 2966068 B2 JP2966068 B2 JP 2966068B2 JP 2241558 A JP2241558 A JP 2241558A JP 24155890 A JP24155890 A JP 24155890A JP 2966068 B2 JP2966068 B2 JP 2966068B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- raw material
- ceramic
- cooling
- ceramic superconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (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、ケーブル、マグネット、限流器、電流リー
ド、配線材等に適したセラミックス超電導々体の製造方
法に関する。
ド、配線材等に適したセラミックス超電導々体の製造方
法に関する。
最近周知のようにＹ−Ba−Cu−Ｏ系、Bi−Sr−Ca−Cu
−Ｏ系、Tl−Ba−Ca−Cu−Ｏ系等のセラミックス超電導
体が見出された。このセラミックス超電導体は、液体窒
素等の安価な冷却媒体で超電導となる臨界温度（TC）の
高い物質である為各分野で実用化研究が進められてい
る。
−Ｏ系、Tl−Ba−Ca−Cu−Ｏ系等のセラミックス超電導
体が見出された。このセラミックス超電導体は、液体窒
素等の安価な冷却媒体で超電導となる臨界温度（TC）の
高い物質である為各分野で実用化研究が進められてい
る。
而して上記セラミックス超電導体は層状ペロブスカイ
ト型結晶構造の為、結晶異方性が強く、電流はCu−Ｏ原
子を含むab面に流れ易い。従って通電方向に対し垂直な
Ｃ軸配向させるのが高い臨界電流密度（JC）を得るのに
必要な要件であり、又結晶粒界は通電障害となる為、通
電方向に対して結晶粒界を低減させることが肝要であ
る。
ト型結晶構造の為、結晶異方性が強く、電流はCu−Ｏ原
子を含むab面に流れ易い。従って通電方向に対し垂直な
Ｃ軸配向させるのが高い臨界電流密度（JC）を得るのに
必要な要件であり、又結晶粒界は通電障害となる為、通
電方向に対して結晶粒界を低減させることが肝要であ
る。
ところでこれらのセラミックス超導電体は脆い為に金
属のような加工を施すことができず、これを所定形状の
セラミックス超電導々体となすには、例えばセラミック
ス超電導体となし得る原料物質をAg製管等に充填し伸延
加工して、丸線又はテープ状等の所望形状の複合線とな
し、しかるのちこれに所定の加熱処理を施してセラミッ
クス超電導体に固層反応せしめる方法が適用されてい
る。
属のような加工を施すことができず、これを所定形状の
セラミックス超電導々体となすには、例えばセラミック
ス超電導体となし得る原料物質をAg製管等に充填し伸延
加工して、丸線又はテープ状等の所望形状の複合線とな
し、しかるのちこれに所定の加熱処理を施してセラミッ
クス超電導体に固層反応せしめる方法が適用されてい
る。
また、このようにして得られた複合線は、複数本束ね
て多芯線に加工する試みもなされている。
て多芯線に加工する試みもなされている。
しかしながらこのようにして得られたセラミックス超
電導体は、結合配向がランダムな多結晶組織からなる
上、結晶粒界が弱結合状態の為に結晶粒界での通電抵抗
が大きく、従って高いJc値が得られないという問題があ
った。
電導体は、結合配向がランダムな多結晶組織からなる
上、結晶粒界が弱結合状態の為に結晶粒界での通電抵抗
が大きく、従って高いJc値が得られないという問題があ
った。
このようなことから発明者等は、第２図に示した如き
熱処理条件を提案した。即ち、セラミックス超電導体と
なし得る原料物質を成形体なし、この成形体を酸素含有
雰囲気中で温度T1に加熱して部分溶融せしめ、次いでこ
れを温度T2まで冷却し凝固させて結晶をＣ軸配向させ、
このＣ軸配向した成形体をそのまま温度T2に所定時間保
持して超電導体相を合成し、しかるのち温度T2から冷却
する方法である。
熱処理条件を提案した。即ち、セラミックス超電導体と
なし得る原料物質を成形体なし、この成形体を酸素含有
雰囲気中で温度T1に加熱して部分溶融せしめ、次いでこ
れを温度T2まで冷却し凝固させて結晶をＣ軸配向させ、
このＣ軸配向した成形体をそのまま温度T2に所定時間保
持して超電導体相を合成し、しかるのち温度T2から冷却
する方法である。
しかしながらかかる方法により得られたセラミックス
超電導々体は、JC等の性能のバラツキが大きく、安定性
に欠けるという問題があった。
超電導々体は、JC等の性能のバラツキが大きく、安定性
に欠けるという問題があった。
本発明はかかる状況に鑑み鋭意研究を行った結果、前
述の熱処理方法における超電導々体の性能のバラツキ
は、成形体の温度T2からの冷却時に成形体に余分に吸収
される酸素量が冷却速度によって変化することにより起
きることを突き止め、更に研究を重ねて本発明を完成す
るに到ったものである。
述の熱処理方法における超電導々体の性能のバラツキ
は、成形体の温度T2からの冷却時に成形体に余分に吸収
される酸素量が冷却速度によって変化することにより起
きることを突き止め、更に研究を重ねて本発明を完成す
るに到ったものである。
即ち本発明は、セラミックス超電導体となし得る原料
物質を所定形状に成形し、次いで当該成形体を酸素含有
雰囲気中にて前記原料物質成形体が部分的に溶融する温
度以上の温度T1で所定時間加熱保持し、次いで前記の部
分溶融した成形体を凝固温度T2まで冷却せしめ、そのま
ま前記温度T2にて所定時間保持し、次いで雰囲気を不活
性ガス雰囲気にかえたのち、前記原料物質成形体を前記
温度T2から冷却することを特徴とするものである。
物質を所定形状に成形し、次いで当該成形体を酸素含有
雰囲気中にて前記原料物質成形体が部分的に溶融する温
度以上の温度T1で所定時間加熱保持し、次いで前記の部
分溶融した成形体を凝固温度T2まで冷却せしめ、そのま
ま前記温度T2にて所定時間保持し、次いで雰囲気を不活
性ガス雰囲気にかえたのち、前記原料物質成形体を前記
温度T2から冷却することを特徴とするものである。
本発明方法は、セラミックス超電導体となし得る原料
物質の成形体を第１図に示した熱処理条件にて加熱処理
してセラミックス超電導々体となすもので、上記加熱処
理工程を具体的に説明すると、先ず、原料物質の成形体
を酸素含有雰囲気中にて温度T1に加熱して部分溶融させ
たあとこれを温度T2に冷却し、凝固せしめて結晶をＣ軸
配向させ、このＣ軸配向した成形体をそのまま温度T2に
保持して超電導体相を合成せしめ、次いで雰囲気を不活
性ガスに代えたのち、これを冷却してセラミックス超電
導々体となすもので、温度T2からの冷却時の雰囲気が不
活性ガス雰囲気の為、冷却速度が遅くても上記冷却時に
酸素が余分に吸収されるようなことがなく、従って得ら
れるセラミックス超電導々体のJC値等は高位に安定した
ものとなる。
物質の成形体を第１図に示した熱処理条件にて加熱処理
してセラミックス超電導々体となすもので、上記加熱処
理工程を具体的に説明すると、先ず、原料物質の成形体
を酸素含有雰囲気中にて温度T1に加熱して部分溶融させ
たあとこれを温度T2に冷却し、凝固せしめて結晶をＣ軸
配向させ、このＣ軸配向した成形体をそのまま温度T2に
保持して超電導体相を合成せしめ、次いで雰囲気を不活
性ガスに代えたのち、これを冷却してセラミックス超電
導々体となすもので、温度T2からの冷却時の雰囲気が不
活性ガス雰囲気の為、冷却速度が遅くても上記冷却時に
酸素が余分に吸収されるようなことがなく、従って得ら
れるセラミックス超電導々体のJC値等は高位に安定した
ものとなる。
而して上記冷却時の雰囲気にはN2、Ar等任意の不活性
ガスが用いられる。
ガスが用いられる。
前述の熱処理工程において、加熱温度T1への昇温速度
は１℃/minを超えると原料物質中の水分や吸着ガスの放
出が十分になされず、得られるセラミックス超電導々体
の超電導特性が低下し、更には膨れを生じるので、１℃
/min以下とするのが好ましい。
は１℃/minを超えると原料物質中の水分や吸着ガスの放
出が十分になされず、得られるセラミックス超電導々体
の超電導特性が低下し、更には膨れを生じるので、１℃
/min以下とするのが好ましい。
又加熱温度T1を原料物質成形体が部分溶融する以上と
する理由は、これを温度T2に冷却する過程でＣ軸配向性
がより向上する為であり、又熱処理温度T1は、例えばBi
系超導電体では880〜920℃程度以上である。尚、上記の
部分溶融する温度は、組成によって異なるので、材料毎
に熱分析を行って加熱温度を決定するのが望ましい。
する理由は、これを温度T2に冷却する過程でＣ軸配向性
がより向上する為であり、又熱処理温度T1は、例えばBi
系超導電体では880〜920℃程度以上である。尚、上記の
部分溶融する温度は、組成によって異なるので、材料毎
に熱分析を行って加熱温度を決定するのが望ましい。
温度T1からT2に冷却された上記の原料物質成形体は、
次に温度T2に所定時間加熱保持されて、酸素が補給され
超電導体相の合成がなされるとともに、結晶粒の長さ方
向への成長が促進され弱結合部位が減少して超電導特性
が向上する。
次に温度T2に所定時間加熱保持されて、酸素が補給され
超電導体相の合成がなされるとともに、結晶粒の長さ方
向への成長が促進され弱結合部位が減少して超電導特性
が向上する。
而して前記の加熱温度T2は、加熱温度T1より低く、原
料物質層が凝固し固相となる温度とするが、実際には加
熱温度T1より20℃未満低い温度では、加熱温度が高すぎ
て、又加熱温度T2がT1より150℃を超えるような低い温
度では、加熱温度が低すぎていずれの場合も酸素の補給
量が不足して、超電導体相の合成が十分になされず、従
って加熱温度T1より20〜150℃低い温度範囲とするのが
好ましい。又加熱温度が低すぎる場合はＣ軸配向性が低
下する現象がみられる。
料物質層が凝固し固相となる温度とするが、実際には加
熱温度T1より20℃未満低い温度では、加熱温度が高すぎ
て、又加熱温度T2がT1より150℃を超えるような低い温
度では、加熱温度が低すぎていずれの場合も酸素の補給
量が不足して、超電導体相の合成が十分になされず、従
って加熱温度T1より20〜150℃低い温度範囲とするのが
好ましい。又加熱温度が低すぎる場合はＣ軸配向性が低
下する現象がみられる。
而して本発明方法において、セラミックス超電導体と
なし得る原料物質（以下原料物質と略記）としてはセラ
ミックス超電導体そのものに加えて、セラミックス超電
導体の構成元素をそれぞれ含有する酸化物や炭酸塩等の
化合物の混合体から、セラミックス超電導体に合成され
るまでの中間体、例えばセラミックス超電導体構成元素
の化合物又は共沈混合物又は酸素欠損型複合酸化物又は
上記構成元素の合金等が使用可能でこれらの前駆物質は
酸素含有雰囲気中で加熱処理することによりセラミック
ス超電導体に反応するものである。
なし得る原料物質（以下原料物質と略記）としてはセラ
ミックス超電導体そのものに加えて、セラミックス超電
導体の構成元素をそれぞれ含有する酸化物や炭酸塩等の
化合物の混合体から、セラミックス超電導体に合成され
るまでの中間体、例えばセラミックス超電導体構成元素
の化合物又は共沈混合物又は酸素欠損型複合酸化物又は
上記構成元素の合金等が使用可能でこれらの前駆物質は
酸素含有雰囲気中で加熱処理することによりセラミック
ス超電導体に反応するものである。
又上記の如き原料物質を所定形状に成形する方法とし
ては、原料物質をバインダーと混練してペースト状物と
なして成形する方法の他、前述のような金属製管に原料
物質を充填し、これを伸延加工して成形する複合加工法
等が適用される。
ては、原料物質をバインダーと混練してペースト状物と
なして成形する方法の他、前述のような金属製管に原料
物質を充填し、これを伸延加工して成形する複合加工法
等が適用される。
上記の複合加工法において、原料物質を充填する金属
製管の材料には、セラミックス超電導体と非反応性の金
属、例えばAg、Pt、Au、Ir、Pd、Cu、Ni又はこれらの合
金等が適用される。中でもAg又はAg合金は酸素透過性に
優れている為加熱処理工程で原料物質に酸素が十分供給
されて得られる超電導体の特性が向上して好ましいもの
である。
製管の材料には、セラミックス超電導体と非反応性の金
属、例えばAg、Pt、Au、Ir、Pd、Cu、Ni又はこれらの合
金等が適用される。中でもAg又はAg合金は酸素透過性に
優れている為加熱処理工程で原料物質に酸素が十分供給
されて得られる超電導体の特性が向上して好ましいもの
である。
又上記原料物質を充填した金属製管を伸延加工する方
法には、圧延、押出、プレス、溝ロール圧延、スエージ
ング、引抜き等の任意の伸延加工法が適用され、又伸延
加工材の形状は断面が円形、楕円形、四角形、テープ状
等種々の形状のものが用いられ、更にこれら伸延加工材
を複数本束ねたりして多芯又は多層の超電導々体に加工
することも可能である。
法には、圧延、押出、プレス、溝ロール圧延、スエージ
ング、引抜き等の任意の伸延加工法が適用され、又伸延
加工材の形状は断面が円形、楕円形、四角形、テープ状
等種々の形状のものが用いられ、更にこれら伸延加工材
を複数本束ねたりして多芯又は多層の超電導々体に加工
することも可能である。
以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
実施例１ Bi2O3、SrCO3、CaCO3、CuOをBi:Sr:Ca:Cuが原子比で
2:2:1:2になるように配合して混合し、この混合粉末を
大気中で850℃×50H仮焼成し、この仮焼成体を粉砕分級
してBi2Sr2CaCu2OX組成の仮焼成粉となし、次いでこの
仮焼成粉を５×５×50mmの棒状に圧粉成形した。
2:2:1:2になるように配合して混合し、この混合粉末を
大気中で850℃×50H仮焼成し、この仮焼成体を粉砕分級
してBi2Sr2CaCu2OX組成の仮焼成粉となし、次いでこの
仮焼成粉を５×５×50mmの棒状に圧粉成形した。
実施例２ 実施例１で作製した仮焼成粉を外径25mm、内径15mmの
Ag製管に充填し、これをスエージング加工して外径5mm
の複合棒材となし、次いでこの複合棒材を圧延加工して
幅8mm、厚さ0.2mmの複合テープとなした。
Ag製管に充填し、これをスエージング加工して外径5mm
の複合棒材となし、次いでこの複合棒材を圧延加工して
幅8mm、厚さ0.2mmの複合テープとなした。
斯くの如くして得られた圧粉成形体又は複合テープを
第１図に示した加熱処理条件に従って加熱処理してセラ
ミックス超電導々体となし、各々の超電導々体について
JCを測定した。
第１図に示した加熱処理条件に従って加熱処理してセラ
ミックス超電導々体となし、各々の超電導々体について
JCを測定した。
加熱処理条件のうち、加熱温度T1への昇温速度、加熱
温度T1、T2及び温度T2からの冷却雰囲気等は種々に変化
させた。又JCは液体窒素（77K）中、無磁場下で測定し
た。結果は、実施例１と実施例２にわけてそれぞれ第１
表と第２表に示した。
温度T1、T2及び温度T2からの冷却雰囲気等は種々に変化
させた。又JCは液体窒素（77K）中、無磁場下で測定し
た。結果は、実施例１と実施例２にわけてそれぞれ第１
表と第２表に示した。
第１表及び第２表より明らかなように本発明方法品
（No.1〜６、No.10〜15）は、比較方法品（No.7〜９、N
o.16〜18）に較べてそれぞれJCが高くバラツキの小さい
ものとなった。これは本発明方法品はT2からの冷却を不
活性ガス雰囲気中で行った為、冷却時に成形体に酸素が
吸収されなかった為である。
（No.1〜６、No.10〜15）は、比較方法品（No.7〜９、N
o.16〜18）に較べてそれぞれJCが高くバラツキの小さい
ものとなった。これは本発明方法品はT2からの冷却を不
活性ガス雰囲気中で行った為、冷却時に成形体に酸素が
吸収されなかった為である。
尚、No.5及びNo.14は温度T1が高かった為Ｃ軸配向性
に富みJCが一段と向上したが、No.6とNo.15はT1への昇
温速度が速かった為、原料物質の水分や吸着ガスが完全
には抜けきらず、JCがやや低い値のものとなった。
に富みJCが一段と向上したが、No.6とNo.15はT1への昇
温速度が速かった為、原料物質の水分や吸着ガスが完全
には抜けきらず、JCがやや低い値のものとなった。
これに対し比較方法品は温度T2からの冷却を大気中で
行った為、冷却過程で大気中の酸素が成形体に吸収され
てJCが低下した。No.9とNo.18は冷却を速め酸素の吸収
を抑えてJCの向上を狙ったが、冷却が速すぎて熱歪の影
響を受け反りが生じて不良品となった。
行った為、冷却過程で大気中の酸素が成形体に吸収され
てJCが低下した。No.9とNo.18は冷却を速め酸素の吸収
を抑えてJCの向上を狙ったが、冷却が速すぎて熱歪の影
響を受け反りが生じて不良品となった。
尚、実施例２のセラミックス超電導々体の方が実施例
１のものより全般にJCが高いのは、実施例２の超電導々
体はAg製管と複合して伸延加工した為、超電導体層がよ
り高密度化したことによるものである。
１のものより全般にJCが高いのは、実施例２の超電導々
体はAg製管と複合して伸延加工した為、超電導体層がよ
り高密度化したことによるものである。
以上述べたように本発明方法によれば、JC値の高いセ
ラミックス超電導々体を安定して製造することができ、
工業上顕著な効果を奏する。
ラミックス超電導々体を安定して製造することができ、
工業上顕著な効果を奏する。
第１図は、本発明方法における熱処理工程の態様例を示
す熱処理条件説明図、第２図は従来の熱処理条件説明図
である。
す熱処理条件説明図、第２図は従来の熱処理条件説明図
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−201060（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−219007（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C04B 35/00 ZAA C01G 1/00 ZAA
Claims (1)
- 【請求項１】セラミックス超電導体となし得る原料物質
を所定形状に成形し、次いで当該成形体を酸素含有雰囲
気中にて前記原料物質成形体が部分的に溶融する温度以
上の温度T1で所定時間加熱保持し、次いで前記の部分溶
融した成形体を凝固温度T2まで冷却せしめ、そのまま前
記温度T2にて所定時間保持し、次いで雰囲気を不活性ガ
ス雰囲気にかえたのち、前記原料物質成形体を前記温度
T2から冷却することを特徴とするセラミックス超電導々
体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2241558A JP2966068B2 (ja) | 1990-09-12 | 1990-09-12 | セラミックス超電導々体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2241558A JP2966068B2 (ja) | 1990-09-12 | 1990-09-12 | セラミックス超電導々体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04124057A JPH04124057A (ja) | 1992-04-24 |
| JP2966068B2 true JP2966068B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=17076138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2241558A Expired - Lifetime JP2966068B2 (ja) | 1990-09-12 | 1990-09-12 | セラミックス超電導々体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2966068B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2512409B2 (ja) * | 1991-02-28 | 1996-07-03 | 同和鉱業株式会社 | 酸化物超電導バルク体の製造方法 |
-
1990
- 1990-09-12 JP JP2241558A patent/JP2966068B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04124057A (ja) | 1992-04-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0456116B1 (en) | Oxide superconductor and process for its production | |
| EP1868211A1 (en) | Process for producing bismuth-based oxide superconductor, and superconductive wire | |
| JP2966068B2 (ja) | セラミックス超電導々体の製造方法 | |
| US5284822A (en) | Oxide superconductor and process for producing the same | |
| JP3034255B2 (ja) | 超電導体、超電導体線材および超電導線材の製造方法 | |
| JPH06176637A (ja) | Ｂｉ系酸化物超電導線の製造方法 | |
| JP4211454B2 (ja) | ビスマス系酸化物超電導線材の製造方法 | |
| JPS63285812A (ja) | 酸化物超電導線材の製造方法 | |
| JP2558695B2 (ja) | 酸化物超電導線材の製造方法 | |
| JPH05151843A (ja) | 断面角型状の多層セラミツクス超電導々体の製造方法 | |
| US5346883A (en) | Method of manufacturing superconductive products | |
| JP3538620B2 (ja) | 結晶配向性の高いタリウム系超伝導銀系シース線材の製造方法及びその方法により得られたタリウム系超伝導銀系シース線材 | |
| JP3450488B2 (ja) | ホウ素を含有する金属酸化物超伝導線材 | |
| JP2803819B2 (ja) | 酸化物超電導体の製造方法 | |
| JP3713284B2 (ja) | 酸化物超電導コイルの製造方法 | |
| JPH0451414A (ja) | セラミックス超電導々体の製造方法 | |
| JP2004296253A (ja) | ビスマス系酸化物超電導線材の製造方法 | |
| JP2971504B2 (ja) | Ｂｉ基酸化物超電導体の製造方法 | |
| JP3257569B2 (ja) | Ｔｌ系酸化物超電導体の製造方法 | |
| JP2966134B2 (ja) | Ｂｉ系酸化物超電導々体の製造方法 | |
| JPH04338171A (ja) | セラミックス超電導々体の製造方法 | |
| JPH04317415A (ja) | Ｂｉ系酸化物超電導々体の製造方法 | |
| JPH01111715A (ja) | 超電導体部材の製造方法 | |
| Goretta et al. | High-Tc superconductors: fabricating technologies and future perspectives | |
| JPS63242960A (ja) | 超電導体およびその製造方法 |