JP3120110B2 - 酸化物超電導テープ材とその製造方法 - Google Patents
酸化物超電導テープ材とその製造方法Info
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- JP3120110B2 JP3120110B2 JP09197866A JP19786697A JP3120110B2 JP 3120110 B2 JP3120110 B2 JP 3120110B2 JP 09197866 A JP09197866 A JP 09197866A JP 19786697 A JP19786697 A JP 19786697A JP 3120110 B2 JP3120110 B2 JP 3120110B2
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高性能酸化物超電
導テープ材とその製造方法に関する。
導テープ材とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の酸化物超電導体に関する研究の進
展には、基礎・応用両分野において、目覚ましいものが
ある。基礎分野においては、新組成超電導体の発見、新
合成法の発明、超電導発現機構の解明についての研究に
ついての発表などが相次いで行われている。また、応用
分野においても、電気・電子材料から医療分野での応用
まで、その研究分野は広がっており、様々な分野から酸
化物超電導材料の開発、機能性向上への期待が高まりつ
つある。
展には、基礎・応用両分野において、目覚ましいものが
ある。基礎分野においては、新組成超電導体の発見、新
合成法の発明、超電導発現機構の解明についての研究に
ついての発表などが相次いで行われている。また、応用
分野においても、電気・電子材料から医療分野での応用
まで、その研究分野は広がっており、様々な分野から酸
化物超電導材料の開発、機能性向上への期待が高まりつ
つある。
【０００３】現在、超電導材料として広く利用されてい
るものは、ニオブ・チタン合金などの非酸化物超電導材
料であり、このような超電導材料を用いて15テスラを超
える超電導磁石が作製されている。しかしながら、この
ような超電導体の臨界温度（Tc)は低く、冷却のために
は液体ヘリウムが必要となり、冷却コストが高くなる。
また、臨界磁場(Hc)も低いため、20テスラを超える非酸
化物超電導磁石は、作製されていない。化学分析などに
用いられる核磁気共鳴測定装置(NMR)、医療用磁気共鳴
画像診断装置(MRI)などの分解能を現在の仕様以上にす
るためには、20テスラ以上の磁場を発生する磁石が必要
となる。このような超電導磁石用の超電導材料には、高
い臨界電流密度(Jc)(105A/cm2以上)だけではなく、高い
Hc(30テスラ以上)が要求される。
るものは、ニオブ・チタン合金などの非酸化物超電導材
料であり、このような超電導材料を用いて15テスラを超
える超電導磁石が作製されている。しかしながら、この
ような超電導体の臨界温度（Tc)は低く、冷却のために
は液体ヘリウムが必要となり、冷却コストが高くなる。
また、臨界磁場(Hc)も低いため、20テスラを超える非酸
化物超電導磁石は、作製されていない。化学分析などに
用いられる核磁気共鳴測定装置(NMR)、医療用磁気共鳴
画像診断装置(MRI)などの分解能を現在の仕様以上にす
るためには、20テスラ以上の磁場を発生する磁石が必要
となる。このような超電導磁石用の超電導材料には、高
い臨界電流密度(Jc)(105A/cm2以上)だけではなく、高い
Hc(30テスラ以上)が要求される。
【０００４】以上の様な非酸化物超伝導材料に関する技
術の現状を背景として、酸化物超電導体は、Tc、Hcとも
に高いため、低冷却コストでの作動と高磁場発生が可能
な超電導磁石のみでなく、超電導磁石へ電流を供給する
電流リード、大電流を送電する超電導ケーブルなどへの
応用も、期待されている。この様な分野での応用を可能
とするためには、酸化物超電導体物質の線材化、テープ
材化などが必要となる。さらに、磁場中での応用のため
には、磁場中でも高いJcが要求される。しかしながら、
酸化物超電導体は第二種の超電導体であるため、磁場中
で磁束が超電導体内部に侵入している“混合状態”にあ
る。この状態で、超電導体に電流を流すと、ローレンツ
力により磁束が運動し、その結果、超伝導状態が崩れて
しまう。従って、磁場中でも高いJcを得るためには、磁
束がローレンツ力により運動しない様に捕捉する（磁束
をピン止めする）必要があり、このピン止め力が強い
程、高電流まで超伝導状態を維持できる。磁束は、超電
導体中の不純物層、点欠陥、積層欠陥などの非超電導領
域でピン止めされ、この捕捉領域をピン止め中心とい
う。
術の現状を背景として、酸化物超電導体は、Tc、Hcとも
に高いため、低冷却コストでの作動と高磁場発生が可能
な超電導磁石のみでなく、超電導磁石へ電流を供給する
電流リード、大電流を送電する超電導ケーブルなどへの
応用も、期待されている。この様な分野での応用を可能
とするためには、酸化物超電導体物質の線材化、テープ
材化などが必要となる。さらに、磁場中での応用のため
には、磁場中でも高いJcが要求される。しかしながら、
酸化物超電導体は第二種の超電導体であるため、磁場中
で磁束が超電導体内部に侵入している“混合状態”にあ
る。この状態で、超電導体に電流を流すと、ローレンツ
力により磁束が運動し、その結果、超伝導状態が崩れて
しまう。従って、磁場中でも高いJcを得るためには、磁
束がローレンツ力により運動しない様に捕捉する（磁束
をピン止めする）必要があり、このピン止め力が強い
程、高電流まで超伝導状態を維持できる。磁束は、超電
導体中の不純物層、点欠陥、積層欠陥などの非超電導領
域でピン止めされ、この捕捉領域をピン止め中心とい
う。
【０００５】Bi系超電導体の場合には、結晶構造に起因
する二次元性のため、結晶軸のc軸方向の磁場に対して2
0K以上の温度でも有効に作用するピン止め中心導入の成
功例は少なく、重イオン照射やナノメートルサイズのマ
グネシア単結晶の複合によって、20K以上の温度でも作
用するピン止め中心が得られているだけである。しかし
ながら、これらの方法では、実用的な大きさを有し、且
つ20K以上の温度でも有用な特性を維持し続けるBi系超
電導材料を製造することは実際上不可能である。すなわ
ち、現在までに得られている実用的な大きさを有するBi
系超電導材料においては、ピン止め力は20K以上で急激
に弱くなるので、その利用は磁場中では20K以下の温度
条件下に限られ、一方20K以上の温度ではゼロ磁場中に
限られている。
する二次元性のため、結晶軸のc軸方向の磁場に対して2
0K以上の温度でも有効に作用するピン止め中心導入の成
功例は少なく、重イオン照射やナノメートルサイズのマ
グネシア単結晶の複合によって、20K以上の温度でも作
用するピン止め中心が得られているだけである。しかし
ながら、これらの方法では、実用的な大きさを有し、且
つ20K以上の温度でも有用な特性を維持し続けるBi系超
電導材料を製造することは実際上不可能である。すなわ
ち、現在までに得られている実用的な大きさを有するBi
系超電導材料においては、ピン止め力は20K以上で急激
に弱くなるので、その利用は磁場中では20K以下の温度
条件下に限られ、一方20K以上の温度ではゼロ磁場中に
限られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、Bi
系超電導材料に20K以上の温度でも作用するピン止め中
心を導入することにより、その応用範囲を拡大すること
を主な目的とする。この目的が達成されるならば、Bi系
超電導材料の応用範囲は、著しく拡大して、エネルギー
の輸送および貯蔵を始めとして、極めて広範な技術分野
に大きな波及効果をもたらすことができる。
系超電導材料に20K以上の温度でも作用するピン止め中
心を導入することにより、その応用範囲を拡大すること
を主な目的とする。この目的が達成されるならば、Bi系
超電導材料の応用範囲は、著しく拡大して、エネルギー
の輸送および貯蔵を始めとして、極めて広範な技術分野
に大きな波及効果をもたらすことができる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の様な
技術の現状に鑑みて種々研究を重ねてきた。その結果、
Bi、Pb、Sr、Ca、CuおよびOからなり、特定の組成を有
し、且つBi-2212構造を有する原料粉末の少なくとも一
つの層と銀シートとを交互に積層配置した前駆成形体を
作製し、原料粉末層のみを90％以下の酸素分圧下に溶融
した後、溶融温度と同温度に保持しつつ且つ酸素分圧を
高めて結晶化を行う場合には、20K以上の温度でも作用
するピン止め中心を導入したBi系超電導材料が得られる
ことを見出した。すなわち、本発明は、下記のBi系超電
導材料およびその製造方法を提供するものである：１．
Bi、Pb、Sr、Ca、Cu及びOからなり、Bi2Sr2CaCu2O8(Bi-
2212)構造を有し、結晶粒の組成が式
技術の現状に鑑みて種々研究を重ねてきた。その結果、
Bi、Pb、Sr、Ca、CuおよびOからなり、特定の組成を有
し、且つBi-2212構造を有する原料粉末の少なくとも一
つの層と銀シートとを交互に積層配置した前駆成形体を
作製し、原料粉末層のみを90％以下の酸素分圧下に溶融
した後、溶融温度と同温度に保持しつつ且つ酸素分圧を
高めて結晶化を行う場合には、20K以上の温度でも作用
するピン止め中心を導入したBi系超電導材料が得られる
ことを見出した。すなわち、本発明は、下記のBi系超電
導材料およびその製造方法を提供するものである：１．
Bi、Pb、Sr、Ca、Cu及びOからなり、Bi2Sr2CaCu2O8(Bi-
2212)構造を有し、結晶粒の組成が式
【０００８】
【化３】
【０００９】で示される超電導体の少なくとも一つの層
と銀シートとが交互に積層配置されている酸化物超電導
テープ材。
と銀シートとが交互に積層配置されている酸化物超電導
テープ材。
【００１０】２．Bi、Pb、Sr、Ca、Cu及びOからなり、
組成が式
組成が式
【００１１】
【化４】
【００１２】で表され、Bi-2212構造を有する原料粉末
の少なくとも一つの層と銀シートとを交互に積層配置し
た前駆成形体を作製し、次いで原料粉末層のみを0〜90
％の酸素分圧下に溶融した後、溶融温度と同温度に保持
しつつ且つ酸素分圧を高めて結晶化を行うことを特徴と
する、Bi2Sr2CaCu2O8構造を有する酸化物超電導テープ
材の製造方法。
の少なくとも一つの層と銀シートとを交互に積層配置し
た前駆成形体を作製し、次いで原料粉末層のみを0〜90
％の酸素分圧下に溶融した後、溶融温度と同温度に保持
しつつ且つ酸素分圧を高めて結晶化を行うことを特徴と
する、Bi2Sr2CaCu2O8構造を有する酸化物超電導テープ
材の製造方法。
【００１３】３．結晶化過程での酸素分圧を溶融過程で
の酸素分圧よりも5%以上高める上記項２に記載の酸化物
超電導テープ材の製造方法。
の酸素分圧よりも5%以上高める上記項２に記載の酸化物
超電導テープ材の製造方法。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明によれば、従来20K以下の
温度域でのみ可能であった磁場中におけるBi系超電導体
の高電流条件下での応用を20K以上の温度でも可能とす
る新規な高性能酸化物超電導テープ材を容易に得ること
ができる。
温度域でのみ可能であった磁場中におけるBi系超電導体
の高電流条件下での応用を20K以上の温度でも可能とす
る新規な高性能酸化物超電導テープ材を容易に得ること
ができる。
【００１５】本発明による超電導テープ材の製造方法
は、酸化物超電導体の融点が酸素分圧の増加とともに上
昇するという性質を利用したものである。すなわち、酸
化物超電導体を一定温度で溶融させた後、同温度に保持
しつつ酸素分圧を制御する（酸素分圧を高める）だけで
その結晶化を行う製造方法である。
は、酸化物超電導体の融点が酸素分圧の増加とともに上
昇するという性質を利用したものである。すなわち、酸
化物超電導体を一定温度で溶融させた後、同温度に保持
しつつ酸素分圧を制御する（酸素分圧を高める）だけで
その結晶化を行う製造方法である。
【００１６】以下に、本発明で超電導テープ材の製造に
使用する酸化物超電導原料粉末の製造方法、本発明によ
る超電導テープ材の製造方法、得られた超電導テープ材
などについて詳細に説明する。
使用する酸化物超電導原料粉末の製造方法、本発明によ
る超電導テープ材の製造方法、得られた超電導テープ材
などについて詳細に説明する。
【００１７】Ｉ．酸化物超電導原料粉末の製造方法 本発明による超電導テープ材の製造に際して原料として
使用する酸化超電導粉末は、原子組成比が式
使用する酸化超電導粉末は、原子組成比が式
【００１８】
【化５】
【００１９】で表される比となる様に、Pbの配合比を高
めた出発原料の均一混合物を調製し、焼成した後、粉砕
することにより得られる。
めた出発原料の均一混合物を調製し、焼成した後、粉砕
することにより得られる。
【００２０】原料物質の原子組成比は、出発原料と同量
のPbを結晶粒内に取り込み、且つBi−2212構造の超電導
結晶を単相で生成するものであれば良く、上記の範囲内
であれば、特に限定されるものではないが、一例として
Bi=1.6、Pb=0.6、Sr=1.8、Ca=1.0、Cu=2.0である。また
焼成温度と時間についても、出発原料と同量のPbを結晶
粒内に取り込み、且つBi−2212構造の超電導結晶を単相
で生成する限り、特に限定されないが、通常780〜860℃
程度で20〜60時間程度であり、より具体的には、例え
ば、800℃程度で10時間程度焼成した後、840℃程度で24
時間程度焼成する。この超電導原料粉末製造のための原
料物質は、焼成により酸化物を形成し得るものであれ
ば、特に限定されず、金属単体、酸化物、各種化合物
（炭酸塩など）が使用できる。また上記の原子二種以上
を併せて含む化合物を使用してもよい。原料物質の焼成
手段は、特に限定されず、電気加熱炉、ガス加熱炉など
の任意の手段を採用し得る。
のPbを結晶粒内に取り込み、且つBi−2212構造の超電導
結晶を単相で生成するものであれば良く、上記の範囲内
であれば、特に限定されるものではないが、一例として
Bi=1.6、Pb=0.6、Sr=1.8、Ca=1.0、Cu=2.0である。また
焼成温度と時間についても、出発原料と同量のPbを結晶
粒内に取り込み、且つBi−2212構造の超電導結晶を単相
で生成する限り、特に限定されないが、通常780〜860℃
程度で20〜60時間程度であり、より具体的には、例え
ば、800℃程度で10時間程度焼成した後、840℃程度で24
時間程度焼成する。この超電導原料粉末製造のための原
料物質は、焼成により酸化物を形成し得るものであれ
ば、特に限定されず、金属単体、酸化物、各種化合物
（炭酸塩など）が使用できる。また上記の原子二種以上
を併せて含む化合物を使用してもよい。原料物質の焼成
手段は、特に限定されず、電気加熱炉、ガス加熱炉など
の任意の手段を採用し得る。
【００２１】II．超電導テープ材の製造方法 本発明による超電導テープの製造方法の１例を示すフロ
ーチャートを図１に示す。
ーチャートを図１に示す。
【００２２】図１に示す様に、上記の方法で得られたBi
-2212構造の超電導原料粉末を有機溶媒中に懸濁させ、
銀シート基材上に塗布し、予備的に乾燥させた後、他の
銀シートを超電導粉末上に載せ、超電導原料粉末層が均
一厚さとなる様且つ2枚の銀シートが超電導原料粉末層
を挟んで圧着される程度に加圧して、前駆成形体を得
る。このとき用いる有機溶媒は、超電導粉末と反応しな
いものであれば、特に限定されず、具体的には、エチル
アルコール、α-テルピネオール、トルエン、ヘキサン
などが例示される。２種以上の有機溶媒を混合して使用
しても良く、１例としてエチルアルコールとα-テルピ
ネオールの体積比1:1の混合液を挙げることができる。
-2212構造の超電導原料粉末を有機溶媒中に懸濁させ、
銀シート基材上に塗布し、予備的に乾燥させた後、他の
銀シートを超電導粉末上に載せ、超電導原料粉末層が均
一厚さとなる様且つ2枚の銀シートが超電導原料粉末層
を挟んで圧着される程度に加圧して、前駆成形体を得
る。このとき用いる有機溶媒は、超電導粉末と反応しな
いものであれば、特に限定されず、具体的には、エチル
アルコール、α-テルピネオール、トルエン、ヘキサン
などが例示される。２種以上の有機溶媒を混合して使用
しても良く、１例としてエチルアルコールとα-テルピ
ネオールの体積比1:1の混合液を挙げることができる。
【００２３】基材として用いる銀シートの長さ、幅、厚
さおよび形状は、特に限定されないので、任意の大きさ
と形状とを有する超電導テープ材が製造可能である。ま
た、超電導体が一層のみではなく、複数の超電導体層が
銀シートを介して積層された銀-超電導体交互積層サン
ドウィッチ構造となるように、ｎ層（ｎ≧３）の銀シー
トと（ｎ−１）層の超電導原料粉末を積層しても良い
（図１および図３参照）。
さおよび形状は、特に限定されないので、任意の大きさ
と形状とを有する超電導テープ材が製造可能である。ま
た、超電導体が一層のみではなく、複数の超電導体層が
銀シートを介して積層された銀-超電導体交互積層サン
ドウィッチ構造となるように、ｎ層（ｎ≧３）の銀シー
トと（ｎ−１）層の超電導原料粉末を積層しても良い
（図１および図３参照）。
【００２４】次いで、上記の銀-超電導体前駆成形体を3
00〜500℃で1〜5時間加熱して、有機溶媒を完全に除去
する。次いで、780〜860℃程度において相対的に低い酸
素分圧下（0〜90%）で5〜60分間超電導原料粉末を溶融
した後、溶融時と同じ温度（但し±3℃程度の範囲内で
の温度変動は許容される）で雰囲気をより高い酸素分圧
（5〜100%）に変換し、6〜36時間加熱保持（焼成）し
て、超電導結晶粒を生成させる。加熱溶融時および加熱
保持時の炉内気圧は、限定されないが、加圧或いは減圧
する必要は特になく、１気圧で良い。炉内雰囲気は、炉
内気圧を所定値（例えば、１気圧）に保つため、酸素と
他の気体の混合雰囲気とする。酸素以外の気体として
は、超電導体および銀シートと反応しないものであれ
ば、限定されず、任意の気体（窒素、希ガスなど）を使
用できる。１例として、前駆成形体を500℃で3時間空気
中で加熱して有機溶媒を完全に除去した後、840℃、酸
素分圧0%（窒素分圧100%）で5分間溶融し、次いで酸素
分圧20%（窒素分圧80%）に雰囲気を変換し、840℃で24
時間保持する（図２参照）。
00〜500℃で1〜5時間加熱して、有機溶媒を完全に除去
する。次いで、780〜860℃程度において相対的に低い酸
素分圧下（0〜90%）で5〜60分間超電導原料粉末を溶融
した後、溶融時と同じ温度（但し±3℃程度の範囲内で
の温度変動は許容される）で雰囲気をより高い酸素分圧
（5〜100%）に変換し、6〜36時間加熱保持（焼成）し
て、超電導結晶粒を生成させる。加熱溶融時および加熱
保持時の炉内気圧は、限定されないが、加圧或いは減圧
する必要は特になく、１気圧で良い。炉内雰囲気は、炉
内気圧を所定値（例えば、１気圧）に保つため、酸素と
他の気体の混合雰囲気とする。酸素以外の気体として
は、超電導体および銀シートと反応しないものであれ
ば、限定されず、任意の気体（窒素、希ガスなど）を使
用できる。１例として、前駆成形体を500℃で3時間空気
中で加熱して有機溶媒を完全に除去した後、840℃、酸
素分圧0%（窒素分圧100%）で5分間溶融し、次いで酸素
分圧20%（窒素分圧80%）に雰囲気を変換し、840℃で24
時間保持する（図２参照）。
【００２５】加熱手段は、特に限定されず、電気加熱
炉、ガス加熱炉などの任意の手段を採用し得る。
炉、ガス加熱炉などの任意の手段を採用し得る。
【００２６】III．超電導テープ材 図１のフローに従って、厚さ150μmの銀シート２枚を用
い、長さ20mm、幅2.0mmで、超電導体層が一層である短
冊状の超電導テープ材を製造した例を図３の上方に斜面
図として示す。
い、長さ20mm、幅2.0mmで、超電導体層が一層である短
冊状の超電導テープ材を製造した例を図３の上方に斜面
図として示す。
【００２７】また、図１に示す手法により、超電導体層
が四層である超電導テープ材を製造した例を図３の下方
に示す。
が四層である超電導テープ材を製造した例を図３の下方
に示す。
【００２８】また、本発明の実施例１０において得られ
た超電導テープ材のテープ面のX線回折パターンを図４
に示す。全ての強いピークは、Bi-2212相の(00n)面の回
折によるものであり、この結果から、Bi-2212結晶粒
は、そのc軸がテープ面に垂直になるように配向してい
ることが判る。この傾向は、後述の全ての実施例おい
て、観察された。
た超電導テープ材のテープ面のX線回折パターンを図４
に示す。全ての強いピークは、Bi-2212相の(00n)面の回
折によるものであり、この結果から、Bi-2212結晶粒
は、そのc軸がテープ面に垂直になるように配向してい
ることが判る。この傾向は、後述の全ての実施例おい
て、観察された。
【００２９】図５は、本発明の実施例１で得られた超電
導テープ材、Pbの添加量が異なる以外は実施例１と同様
にして得られた比較超電導テープ材（比較例１）および
Pbを含まない以外は実施例１と同様にして得られた比較
超電導テープ材（比較例２）について、30Kおよび40Kに
おけるゼロ磁場のJcにより規格化したJcの磁場依存性を
示す。すなわち、比較例１による超電導テープ材は、Bi
1.9Pb0.3Sr1.8CaCu2Oxという組成比を有し、比較例２に
よる超電導テープ材は、Bi2.2Sr1.8CaCu2Oxという組成
比を有する。
導テープ材、Pbの添加量が異なる以外は実施例１と同様
にして得られた比較超電導テープ材（比較例１）および
Pbを含まない以外は実施例１と同様にして得られた比較
超電導テープ材（比較例２）について、30Kおよび40Kに
おけるゼロ磁場のJcにより規格化したJcの磁場依存性を
示す。すなわち、比較例１による超電導テープ材は、Bi
1.9Pb0.3Sr1.8CaCu2Oxという組成比を有し、比較例２に
よる超電導テープ材は、Bi2.2Sr1.8CaCu2Oxという組成
比を有する。
【００３０】なお、磁場はテープ面に垂直、すなわち、
Bi-2212結晶粒のc軸に平行に印加し、Jcは直流四端子法
により測定した。実施例１による結果を○(30K)および
●(40K)で示し、比較例１による結果を△(30K)および▲
(40K)で示し、比較例２による結果を□(30K)および■(4
0K)で示す。Pbを多量に添加した本発明のテープ材では2
0K以上の温度においても、Jcの磁場増加による減少量が
小さくなっている。さらに、20〜30Kにおいては、2KOe
でピークが観察された。これと同様な効果は、他の全て
の実施例においても、観察された。
Bi-2212結晶粒のc軸に平行に印加し、Jcは直流四端子法
により測定した。実施例１による結果を○(30K)および
●(40K)で示し、比較例１による結果を△(30K)および▲
(40K)で示し、比較例２による結果を□(30K)および■(4
0K)で示す。Pbを多量に添加した本発明のテープ材では2
0K以上の温度においても、Jcの磁場増加による減少量が
小さくなっている。さらに、20〜30Kにおいては、2KOe
でピークが観察された。これと同様な効果は、他の全て
の実施例においても、観察された。
【００３１】図５に示す結果は、本発明における多量の
Pbの配合により、20K以上の高温でも有効に働くピン止
め中心が導入され、そのピン止め効果はある温度および
ある磁場の条件下で誘起されることを示している。
Pbの配合により、20K以上の高温でも有効に働くピン止
め中心が導入され、そのピン止め効果はある温度および
ある磁場の条件下で誘起されることを示している。
【００３２】これに対し、比較例による超電導テープで
は、本発明による効果は達成されていない。また、これ
まで報告されてきた少量のPb添加Bi-2212超電導材料に
おいても、本発明による効果は観察されていない。
は、本発明による効果は達成されていない。また、これ
まで報告されてきた少量のPb添加Bi-2212超電導材料に
おいても、本発明による効果は観察されていない。
【００３３】
【発明の効果】公知の材料に比して多量のPbを含む本発
明の酸化物超電導テープ材は、20K以上の温度において
も、Bi-2212結晶粒のc軸に平行な磁場に対して有効に働
く磁束のピン止め中心を有する。その結果、本発明によ
る超電導テープ材の磁場中におけるJcは、20K以上の温
度においても磁場による減少が小さく、20〜30Kにおい
ては1〜2KOeで磁場の増加に伴うJcの増加も観察され
る。
明の酸化物超電導テープ材は、20K以上の温度において
も、Bi-2212結晶粒のc軸に平行な磁場に対して有効に働
く磁束のピン止め中心を有する。その結果、本発明によ
る超電導テープ材の磁場中におけるJcは、20K以上の温
度においても磁場による減少が小さく、20〜30Kにおい
ては1〜2KOeで磁場の増加に伴うJcの増加も観察され
る。
【００３４】したがって、本発明によれば、Bi系超電導
体を利用する磁場発生超電導磁石、超電導電流リード、
超電導ケーブル、超電導スイッチ、超電導ヒューズ、超
電導センサーなどを磁場中で20K以上の温度で使用する
ことが可能となる。
体を利用する磁場発生超電導磁石、超電導電流リード、
超電導ケーブル、超電導スイッチ、超電導ヒューズ、超
電導センサーなどを磁場中で20K以上の温度で使用する
ことが可能となる。
【００３５】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明の特徴とすると
ころをより一層明確にする。
ころをより一層明確にする。
【００３６】実施例１ 図１に示す製造手順および図２に示す焼成パターンに従
って本発明方法を実施した。
って本発明方法を実施した。
【００３７】Bi=1.6、Pb=0.6、Sr=1.8、Ca=1.0、Cu=2.0
となるように出発原料を十分に混合した後、アルミナ坩
堝に入れ、電気炉中で800℃で10時間焼成し、粉砕し、
加圧成形した後、840℃で24時間焼成した。次いで、得
られた焼結体を十分に粉砕して、結晶粒内にPbを多量に
含有するBi-2212構造を有する超電導原料粉末を作製し
た。
となるように出発原料を十分に混合した後、アルミナ坩
堝に入れ、電気炉中で800℃で10時間焼成し、粉砕し、
加圧成形した後、840℃で24時間焼成した。次いで、得
られた焼結体を十分に粉砕して、結晶粒内にPbを多量に
含有するBi-2212構造を有する超電導原料粉末を作製し
た。
【００３８】次いで、この超電導原料粉末をエチルアル
コールとα-テルピネオールの体積比1:1の混合溶媒中に
懸濁させ、長さ20mm、幅2.0mm、厚さ150μmの銀シート
上に塗布した後、混合溶媒を乾燥させ、さらに同じ大き
さの銀シートを超電導粉末層上に載せ、約240MPaの圧力
で加圧して、前駆成型体を得た。
コールとα-テルピネオールの体積比1:1の混合溶媒中に
懸濁させ、長さ20mm、幅2.0mm、厚さ150μmの銀シート
上に塗布した後、混合溶媒を乾燥させ、さらに同じ大き
さの銀シートを超電導粉末層上に載せ、約240MPaの圧力
で加圧して、前駆成型体を得た。
【００３９】次いで、得られた前駆成型体を500℃で3時
間加熱して、有機溶媒を完全に除去し、続いて、840
℃、酸素分圧0%（窒素分圧100%）で5分間加熱して超電
導原料粉末を溶融させた後、同温度で雰囲気を酸素分圧
20%（窒素分圧80%）に変換し、24時間焼成した。
間加熱して、有機溶媒を完全に除去し、続いて、840
℃、酸素分圧0%（窒素分圧100%）で5分間加熱して超電
導原料粉末を溶融させた後、同温度で雰囲気を酸素分圧
20%（窒素分圧80%）に変換し、24時間焼成した。
【００４０】得られた超電導テープ材は、長さ20mm、幅
2.0mm、超電導体層（１層）の厚さは20μmであった。
2.0mm、超電導体層（１層）の厚さは20μmであった。
【００４１】なお、本実施例および以下の実施例におい
て用いた超電導体の製造原料は、下記の通りである。
て用いた超電導体の製造原料は、下記の通りである。
【００４２】 Bi源：酸化ビスマス(Bi2O3) Pb源：一酸化鉛(PbO) Sr源：炭酸ストロンチウム(SrCO3) Ca源：炭酸カルシウム(CaCO3) Cu源：酸化銅(CuO) 実施例２〜２０ 表１に示す様に、超電導体層数、焼成温度、焼成時間お
よび酸素分圧（溶融時および結晶化時）を変えた以外は
実施例１の手法に準じて、本発明による超電導テープを
製造した。表１には、参考までに、実施例１についての
条件を合わせて示す。
よび酸素分圧（溶融時および結晶化時）を変えた以外は
実施例１の手法に準じて、本発明による超電導テープを
製造した。表１には、参考までに、実施例１についての
条件を合わせて示す。
【００４３】なお、超電導体層数は、実施例１〜１８が
１層であり、実施例１９および２０が４層である。従っ
て、実施例１９および２０においては、銀シートに対す
る超電導原料粉末懸濁液の塗布と乾燥および銀シートの
載置という一連の操作を４回繰り返した後、原料粉末の
溶融と焼成を行った。
１層であり、実施例１９および２０が４層である。従っ
て、実施例１９および２０においては、銀シートに対す
る超電導原料粉末懸濁液の塗布と乾燥および銀シートの
載置という一連の操作を４回繰り返した後、原料粉末の
溶融と焼成を行った。
【００４４】
【表１】
【図１】本発明による超電導テープ材（超電導体層１層
および４層）の製造手順の概要を示す斜面図である。
および４層）の製造手順の概要を示す斜面図である。
【図２】実施例１の超電導テープ材の製造における焼成
パターンを示すグラフである。
パターンを示すグラフである。
【図３】本発明による超電導テープ材（超電導体層１層
および４層）の構造の概要を示す斜面図である。
および４層）の構造の概要を示す斜面図である。
【図４】実施例１０で得られた超電導テープ材のテープ
面のX線回折パターンを示す図面である。
面のX線回折パターンを示す図面である。
【図５】実施例１および比較例で得られた超電導テープ
材の30Kおよび40KにおけるJcの磁場依存性を示すグラフ
である。
材の30Kおよび40KにおけるJcの磁場依存性を示すグラフ
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 博 大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 工業 技術院大阪工業技術研究所内 (56)参考文献 特開 平４−138619（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−2524（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−121226（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−92717（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01B 12/00 - 13/00 C01G 1/00,29/00 C30B 29/22
Claims (3)
- 【請求項１】Bi、Pb、Sr、Ca、CuおよびOからなり、組
成がBi1.2〜1.6Pb0.4〜0.8Sr1.8〜2.4Ca0.8〜1.0Cu2.0O
xであり、Bi-2212構造を有する原料粉末の少なくとも一
つの層と銀シートとを交互に積層配置した前駆成形体を
作製し、次いで原料粉末層のみを0〜90％の酸素分圧下
に溶融した後、溶融温度と同温度に保持しつつ且つ酸素
分圧を高めて結晶化を行うことを特徴とする、Bi2Sr2Ca
Cu2O8構造を有する酸化物超電導テープ材の製造方法。 - 【請求項２】結晶化過程での酸素分圧を溶融過程での酸
素分圧よりも5%以上高める請求項１に記載の酸化物超電
導テープ材の製造方法。 - 【請求項３】請求項１または２に記載の方法で製造され
た酸化物超電導テープ材であって、Bi、Pb、Sr、Ca、Cu
およびOからなり、Bi2Sr2CaCu2O8(Bi-2212)構造を有
し、結晶粒の組成がBi1.2〜1.6Pb0.4〜0.8Sr1.8〜2.4Ca
0.8〜1.0Cu2.0Oxである超電導体の少なくとも一つの層
と銀シートとが交互に積層配置されている酸化物超電導
テープ材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09197866A JP3120110B2 (ja) | 1997-07-07 | 1997-07-07 | 酸化物超電導テープ材とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09197866A JP3120110B2 (ja) | 1997-07-07 | 1997-07-07 | 酸化物超電導テープ材とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1125771A JPH1125771A (ja) | 1999-01-29 |
| JP3120110B2 true JP3120110B2 (ja) | 2000-12-25 |
Family
ID=16381644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09197866A Expired - Lifetime JP3120110B2 (ja) | 1997-07-07 | 1997-07-07 | 酸化物超電導テープ材とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3120110B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015211009A (ja) * | 2014-04-30 | 2015-11-24 | 昭和電線ケーブルシステム株式会社 | 超電導電流リード及び超電導電流リードの製造方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9805644D0 (en) | 1998-03-18 | 1998-05-13 | Metal Manufactures Ltd | Superconducting tapes |
| GB9805639D0 (en) | 1998-03-18 | 1998-05-13 | Metal Manufactures Ltd | Superconducting tapes for alternating current and cables and other conductors in which they are used |
| GB9805641D0 (en) | 1998-03-18 | 1998-05-13 | Metal Manufactures Ltd | Superconducting tapes |
| GB9805646D0 (en) | 1998-03-18 | 1998-05-13 | Bicc Plc | Superconducting tapes |
| CN101923923A (zh) * | 2010-09-14 | 2010-12-22 | 重庆大学 | 片层状结构的铋系高温超导带材及制备方法 |
| CN101923922B (zh) * | 2010-09-14 | 2012-10-03 | 重庆大学 | 同心圆型结构的铋系高温超导线材或带材及制备方法 |
-
1997
- 1997-07-07 JP JP09197866A patent/JP3120110B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015211009A (ja) * | 2014-04-30 | 2015-11-24 | 昭和電線ケーブルシステム株式会社 | 超電導電流リード及び超電導電流リードの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1125771A (ja) | 1999-01-29 |
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