JP3158255B2 - 結晶配向された酸化物超電導体の作製方法 - Google Patents

結晶配向された酸化物超電導体の作製方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超電導特性に優れ、特
に臨界電流密度の高いY−Ba−Cu−O系の結晶配向
された酸化物超電導体の作製方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】酸化物超電導体の作製方法としては、従
来から多くの方法が提案されており、代表的な方法とし
ては、溶融法,部分溶融法及び焼結法がある。しかしな
がら、いずれの方法も一長一短があり、下記のような欠
点がある。
【0003】a)溶融法:YBaCu−xの
粉体を白金ルツボ中で1400℃以上で溶融し、Y
分散の溶体を作り、該溶体を急冷する。この急冷した
ものを粉砕し、この粉体をプレス成形した後、1200
℃程度で焼成し、YBaCuOy相主相のバルク
を生成させ、次に1000℃以下でYBaCu
x相の結晶成長を行なうのである。しかし、この方法で
は、種を使用しない限り、単結晶もしくは結晶配向され
た焼結体を作製することができず、しかもプロセスが複
雑で長時間を必要とするので、作製コストが極めて高く
なる。
【0004】b)部分溶融法:まず、YBaCu
Oxの粉体をプレス成形し、これを1100℃程度でY
BaCuOx相を分解させ、YBaCu
y相の主相のバルクを生成し、次に1000℃以下でY
BaCuOx相の結晶成長を行なうのである。こ
の方法で作製されるものは、微細な結晶粒が集合したバ
ルクであって、結晶配向された酸化物超電導焼結体を作
製することはできない。
【0005】c)焼結法:通常に焼成する方法であり、
即ち、YBaCu−xの合成粉(微細な結晶
粉)をプレス成形し、これを950〜960℃で焼成し
てバルクを作製する方法であり、焼成して得られる焼結
体は多結晶体であり、結晶配向された酸化物超電導体は
作製できない。上記のように、溶融法,部分溶融法及び
焼結法で作製されるバルク体は一般に
【0006】結晶がランダムに配向されているため、結
晶粒間に弱結合部分が生成され易いので、高密度で結晶
配向された酸化物超電導体は作製できないのである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、結晶配向さ
れた高密度でかつ高臨界電流密度を有するY−Ba−C
u−O系の酸化物超電導体の作製を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、Y,Ba,C
u,Oを所定比で含有する粉体で成形された成形体を9
00〜970℃で焼成してYBaCuOxを形成
し、この焼成体を1000〜1200℃で焼成してY
BaCuOy相を主相として生成させた後急冷し、
その急冷体を1000〜1200℃の加熱開始域と90
0〜970℃の加熱終了域とを設定した加熱帯を所定速
度で移動させるゾーンメルト処理を行なってYBa
CuOx相を生成させることにより、高密度の結晶配
向された酸化物超電導体の作製方法を提供するものであ
る。
【0009】即ち、本発明はY−Ba−Cu−O系酸化
物超電導体の作製方法において、(1)Y,Ba,C
u,Oを含有する粉体を成形する第1工程と、(2)第
1工程で得られた成形体を900〜970℃で焼成して
BaCuOxを形成する第2工程と、(3)第
2工程で得られた焼成体を1000〜1200℃で焼成
して主相をYBaCuOyとする第3工程と、
(4)第3工程で得られた焼成体を急冷する第4工程
と、(5)第4工程で得られた急冷体を1000〜12
00℃の加熱開始温度域と900〜970℃の加熱終了
温度域とを設定したゾーンメルト処理を行なって結晶配
向されたYBaCuOx酸化物超電導体を形成す
る第5工程と、からなることを特徴とする結晶配向され
た酸化物超電導体の作製方法である。以下、本発明法を
詳細に説明する。
【0010】まず、Y,Ba,Cu,Oを含有する粉体
を形成するに当り、原料粉として、(イ)Y,B
aO,CuO粉を使用、(ロ)Y,BaO,C
uO粉を使用、(ハ)Y,BaCO,CuO粉
を使用、(ニ)合成粉のYBaCuとBa
Cu粉を使用、(ホ)Y粉とBaCO
CuOの仮焼粉を使用、等のいずれかの組合せ粉体を所
定比に配向したものをプレス成形する。
【0011】この成形体を900〜970℃で焼成し
て、バルク中にYBaCuOx相を生成させて融
点を高めると共に高密度化する。次に、この焼成体を1
000〜1200℃で焼成してバルク中に生成したY
BaCuOx相を分解して、YBaCuOy
相を主相として生成させたバルクを形成する。そして、
このバルクを急冷する。この急冷されたバルクを100
0〜1200℃の加熱開始温度域と900〜970℃の
加熱終了温度域に設定した温度勾配にしたがってゾーン
メルト処理する。この場合、1100℃の加熱開始温度
域と940℃の加熱終了温度域の加熱帯を10cm間隔
に設定し、この温度勾配条件下でロッド状バルクを1〜
0.1cm/Hrの移動速度で移動させてゾーンメルト
処理するのが好ましい。
【0012】かくして、焼結体の形状を全く崩すことな
く、結晶配向された高密度で高臨界電流密度を有する酸
化物超電導体を作製することができるのである。
【0013】本発明は上記のように5工程から構成され
るが、所定の温度勾配にしたがってゾーンメルト処理す
る第5工程が最も重要であって、これにより本発明が発
現されるのである。
【0014】
【実施例】
実施例1 原料粉としてBaCO粉とCuO粉とを配合し、85
0℃で10時間仮焼した後、更に880℃で20時間焼
成した。得られた焼成体を粉砕して、これにY
を添加してY:Ba:Cu=1:1.57:2.29と
し充分混合した。
【0015】この混合粉をプレス成形し、所定サイズの
ロッド状成形体を成形した。このロッド状成形体を10
℃/分の昇温速度で950℃まで昇温させ、950℃で
3時間保持して加熱処理し、更に10℃/分の昇温速度
で1150℃に昇温させて1150℃で3時間保持し加
熱処理した後、これを急冷した。
【0016】次に、この急冷体を1050℃の加熱開始
温度域と900℃の加熱終了温度域の加熱帯を10cm
間隔に設定し、この温度勾配の条件下で1cm/Hrの
移動速度で移動させて、酸素雰囲気でゾーンメルト処理
した。
【0017】得られたロッド状焼結体について、その長
手方向での面に対してX線測定した結果、C面のピーク
が非常に強く表われ、他のピークはほとんど認められな
かった。また、得られた試料を酸素アニールした後、超
電導特性である臨界電流密度(Jc)を測定した結果、
Jcは4000A/cmであった。
【0018】実施例2 原料粉としてBaO,CuO,Yの各粉体を
Y:Ba:Cu=1:1.33:1.89として配合し
た後、この混合粉をプレス成形し、ロッド状成形体を成
形した。このロッド状成形体を10℃/分の昇温速度で
950℃まで昇温させ、950℃で3時間保持して加熱
処理し、更に10℃/分の昇温速度で1150℃に昇温
させて、1150℃で3時間保持し加熱処理した後、こ
れを急冷した。
【0019】次に、この急冷体を1150℃の加熱開始
温度域と900℃の加熱終了温度域の加熱帯を10cm
間隔に設定し、この温度勾配の条件下で1cm/Hrの
移動速度で移動させて、酸素雰囲気でゾーンメルト処理
を行なった。
【0020】得られたロッド状焼結体試料について、そ
の長手方向での面に対してX線測定した結果、C面のピ
ークが非常に強く表われ、他のピークは認められなかっ
た。また、得られた試料を酸素アニールした後、臨界電
流密度(Jc)を測定した結果、Jcは3000A/c
であった。
【0021】実施例3 まず、原料粉としてY,BaCO,CuOの各
粉体を所定比に配合して充分混合した後950℃で仮焼
し、Y−Ba−Cu−O系の粉体を作り、次に原料粉と
してBaCO,CuO粉体を所定比に配合し、850
℃で20時間仮焼してBaCuOとCuOの混合酸化
物粉体を作った。
【0022】上記二者の粉体をY:Ba:Cu=1:
1.4:2.1の原子比組成となるように配合し、充分
混合した。
【0023】この混合粉をプレス成形して所定サイズの
ロッド状成形体を成形し、この成形体を10℃/分の昇
温速度で950℃まで昇温し、950℃で3時間保持し
て加熱処理し、更に10℃/分の昇温速度で1150℃
に昇温させて1150℃で3時間保持し加熱処理した
後、急冷した。
【0024】次に、この急冷体を1150℃の加熱開始
温度域と900℃の加熱終了温度域の加熱帯を10cm
間隔に設定し、この温度勾配の条件下で1cm/Hrの
移動速度で移動させ、酸素雰囲気でゾーンメルト処理を
行なった。
【0025】得られたロッド状焼結体試料について、そ
の長手方向の面に対してX線測定した結果、C面のピー
クが非常に強く表われ、他のピークはほとんど認められ
なかった。また、得られた体試料を酸素アニール処理し
た後、臨界電流密度(Jc)を測定した結果、Jcは3
000A/cmであった。
【0026】比較例(実施例3との比較) まず原料粉としてY,BaCO,CuOの各粉
体を所定比に配合し、充分混合した後、950℃で仮焼
しY−Ba−Cu−O系の粉体を作り、次に原料粉とし
てBaCO粉とCuO粉を所定比に配合し、850℃
で20時間仮焼してBaCuOとCuOの混合酸化物
粉体を作った。
【0027】上記二者の粉体をY:Ba:Cu=1:
1.4:2.1の原子比組成となるように配合し、充分
混合した。
【0028】この混合粉をプレス成形して所定サイズの
ロッド状成形体を成形し、この成形体を10℃/分の昇
温速度で950℃まで昇温させ、950℃で3時間保持
して加熱処理し、更に10℃/分の昇温速度で1150
℃に昇温させて1150℃で3時間保持して加熱処理し
た。次に、10℃/分の冷却速度で970℃まで急冷
し、970℃から0.5℃/分の徐冷速度で950℃ま
で徐冷した。
【0029】得られたロッド状焼結体試料を酸素雰囲気
で酸素アニール処理した後、臨界電流密度(Jc)を測
定した結果、Jcは2000A/cmであった。ま
た、前記実施例3と同様にX線測定したが、その結果、
C面以外の面が強く表われ、特に110面のピークが強
く表われた。また、該比較例の方法で作製した試料に
は、配向性は全く確認されなかった。
【0030】
【発明の効果】本発明法は以上のように構成され、所定
の成分組成を有する成形体を焼成して、まずYBa
CuOx相を生成させ、次にYBaCuOy相
を主相として生成させて急冷した後、所定の温度勾配に
設定された加熱帯を所定の移動速度で移動させるゾーン
メルト処理を行なってYBaCuOx相を生成さ
せることにより、形状を維持したまま高密度で結晶配向
された高臨界電流密度を有する超電導特性に優れた酸化
物超電導体を作製することができるのである。
【0031】さらに、本発明法によれば、従来の溶融法
等に比べて処理工程が簡単で熱処理温度も比較的低く、
品質的に安定した酸化物超電導体を低コストで作成する
ことができる利点がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C30B 29/22 C04B 35/00,35/64 C01G 1/00,3/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Y−Ba−Cu−O系酸化物超電導体の
    作製方法において、 (1)Y、Ba、Cu、Oを含有する粉体を成形する第
    1工程、 (2)第1工程で得られた成形体を900〜970℃で
    焼成してYBaCuを形成する第2工程、 (3)第2工程で得られた焼成体を1000〜1200
    ℃で焼成して主相をYBaCuとする第3工
    程、 (4)第3工程で得られた焼結体を急冷する第4工程、 (5)第4工程で得られた急冷体をゾーンメルト処理を
    行なって、形状を維持したまま高密度で結晶配向された
    BaCu酸化物超電導体を形成する第5工
    程、 からなることを特徴とする高密度で結晶配向された酸化
    物超電導体の作製方法。
  2. 【請求項2】 Y−Ba−Cu−O系酸化物超電導体の
    作製方法において、 (1)Y、Ba、Cu、Oを含有する粉体を成形する第
    1工程、 (2)第1工程で得られた成形体を900〜970℃で
    焼成してYBaCuを形成する第2工程、 (3)第2工程で得られた焼成体を1000〜1200
    ℃で焼成して主相をYBaCuとする第3工
    程、 (4)第3工程で得られた焼結体を急冷する第4工程、 (5)第4工程で得られた急冷体を1000〜1200
    ℃の加熱開始温度域と900〜970℃の加熱終了温度
    とを設定したゾーンメルト処理を行なって、形状を維持
    したまま高密度で結晶配向されたYBaCu
    酸化物超電導体を形成する第5工程、 からなることを特徴とする高密度で結晶配向された酸化
    物超電導体の作製方法。
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