JP3160620B2 - 強化超伝導材料及びその製造方法 - Google Patents
強化超伝導材料及びその製造方法Info
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- superconductor
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- oxide
- superconducting material
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- 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
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化物超伝導体と
強化材の界面反応を防止し、超伝導性能をそこなうこと
なく、機械的強度を向上させた強化超伝導体及びその製
造方法に関するものである。
強化材の界面反応を防止し、超伝導性能をそこなうこと
なく、機械的強度を向上させた強化超伝導体及びその製
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超伝導体は温度が下がると電気抵抗が減
少し、ある有限の温度（臨界温度）で電気抵抗がゼロと
なる物質であって、近年、このような性質を利用した超
伝導材料の応用研究、例えば電磁石のコイルやジョセフ
ソン素子などの電子デバイスへの応用などの研究が積極
的になされている。
少し、ある有限の温度（臨界温度）で電気抵抗がゼロと
なる物質であって、近年、このような性質を利用した超
伝導材料の応用研究、例えば電磁石のコイルやジョセフ
ソン素子などの電子デバイスへの応用などの研究が積極
的になされている。
【０００３】超伝導材料を実用化するには、できるだけ
高い臨界温度を有するものが望まれ、このため、これま
で多くの金属・合金系超伝導体や酸化物超伝導体などが
提案されているが、これらの中で、特に酸化物超伝導体
は、金属・合金系超伝導体よりも、一般に臨界温度がは
るかに高いことから、その実用化が期待されている。
高い臨界温度を有するものが望まれ、このため、これま
で多くの金属・合金系超伝導体や酸化物超伝導体などが
提案されているが、これらの中で、特に酸化物超伝導体
は、金属・合金系超伝導体よりも、一般に臨界温度がは
るかに高いことから、その実用化が期待されている。
【０００４】この酸化物超伝導体の利用形態としては、
一般にバルク状、薄膜状、テープ状などの形態が知られ
ているが、近年、擬似的な永久磁石や磁気浮揚を目的と
して、バルク状で使用されることが多くなりつつある。
ところで、酸化物超伝導体をバルクとして利用する場合
には、従来、酸化物超伝導体の微粉末を焼結するか、あ
るいは酸化物超伝導体をいったん溶融し、凝固させる方
法が用いられている。この際、イットリウム系酸化物超
伝導体では、いわゆる（２１１）相を添加することによ
り、凝固法で強力なピン止め点を導入することが行われ
ている。
一般にバルク状、薄膜状、テープ状などの形態が知られ
ているが、近年、擬似的な永久磁石や磁気浮揚を目的と
して、バルク状で使用されることが多くなりつつある。
ところで、酸化物超伝導体をバルクとして利用する場合
には、従来、酸化物超伝導体の微粉末を焼結するか、あ
るいは酸化物超伝導体をいったん溶融し、凝固させる方
法が用いられている。この際、イットリウム系酸化物超
伝導体では、いわゆる（２１１）相を添加することによ
り、凝固法で強力なピン止め点を導入することが行われ
ている。
【０００５】この酸化物超伝導体をバルクで使用する場
合、その焼結体あるいは凝固体は、使用に際し、通常室
温から液体窒素温度まで冷却され、使用後は再び室温に
戻される。このような熱的操作を繰り返すと、バルクの
表面と内部との温度差に基づく材料内部の膨張率の違い
に起因して、バルク内部には応力が発生し、亀裂などの
機械的破壊を引き起こす。そして、材料に亀裂が発生す
ると臨界流の流れる経路が亀裂により切断されるため、
例えば超伝導体を磁石として使用する場合には、大きな
磁場を得ることができなくなる。
合、その焼結体あるいは凝固体は、使用に際し、通常室
温から液体窒素温度まで冷却され、使用後は再び室温に
戻される。このような熱的操作を繰り返すと、バルクの
表面と内部との温度差に基づく材料内部の膨張率の違い
に起因して、バルク内部には応力が発生し、亀裂などの
機械的破壊を引き起こす。そして、材料に亀裂が発生す
ると臨界流の流れる経路が亀裂により切断されるため、
例えば超伝導体を磁石として使用する場合には、大きな
磁場を得ることができなくなる。
【０００６】他方、アルミナなどの通常の構造用セラミ
ックスにおいては、その機械的破壊の防止を目的とし
て、機械的強度の大きなウイスカーや繊維から成る強化
材との複合化が行われている。このような複合化を酸化
物超伝導体に適用した場合、通常使用されている強化材
では、酸化物超伝導体と強化材の界面において反応が起
り、その結果、強化材及び酸化物超伝導体のそれぞれが
劣化し、超伝導性能がそこなわれるとともに、機械的強
度の向上が不十分となるなどの問題が生じる。したがっ
て、酸化物超伝導体の機械的強度を向上させるには、こ
れまで、酸化物超伝導体との反応性が低いＭｇＯウイス
カーなどの一部の特殊な強化材しか使用することができ
なかった。
ックスにおいては、その機械的破壊の防止を目的とし
て、機械的強度の大きなウイスカーや繊維から成る強化
材との複合化が行われている。このような複合化を酸化
物超伝導体に適用した場合、通常使用されている強化材
では、酸化物超伝導体と強化材の界面において反応が起
り、その結果、強化材及び酸化物超伝導体のそれぞれが
劣化し、超伝導性能がそこなわれるとともに、機械的強
度の向上が不十分となるなどの問題が生じる。したがっ
て、酸化物超伝導体の機械的強度を向上させるには、こ
れまで、酸化物超伝導体との反応性が低いＭｇＯウイス
カーなどの一部の特殊な強化材しか使用することができ
なかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情のもとで、超伝導性能をそこなうことなく、機械的
強度を向上させた強化超伝導体を提供することを目的と
してなされたものである。
事情のもとで、超伝導性能をそこなうことなく、機械的
強度を向上させた強化超伝導体を提供することを目的と
してなされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、超伝導体
の特性を改善するために鋭意研究を重ねた結果、銀が酸
化物超伝導体との反応性が低く、ＳｉＣとの反応性も低
い点に着目し、強化材として、銀めっきを施してＳｉＣ
を酸化物超伝導体に含有させることにより、界面反応を
防止し、強化時の特性低下を生じさせないことを見出
し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
の特性を改善するために鋭意研究を重ねた結果、銀が酸
化物超伝導体との反応性が低く、ＳｉＣとの反応性も低
い点に着目し、強化材として、銀めっきを施してＳｉＣ
を酸化物超伝導体に含有させることにより、界面反応を
防止し、強化時の特性低下を生じさせないことを見出
し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【０００９】すなわち、本発明は、複合酸化物系超伝導
材料に表面に銀めっきを施した炭化ケイ素ウイスカーを
含有させたことを特徴とする強化超伝導体、及び炭化ケ
イ素ウイスカーを無電解銀めっき処理し、これを超伝導
体の原料酸化物粉末に添加し、焼成することを特徴とす
る強化超伝導体の製造方法を提供するものである。
材料に表面に銀めっきを施した炭化ケイ素ウイスカーを
含有させたことを特徴とする強化超伝導体、及び炭化ケ
イ素ウイスカーを無電解銀めっき処理し、これを超伝導
体の原料酸化物粉末に添加し、焼成することを特徴とす
る強化超伝導体の製造方法を提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明方法において、複合酸化物
超伝導系材料については特に制限はなく、従来公知のも
のの中から任意のものを選択して用いることができる。
この酸化物超伝導体としては、例えばタングステンブロ
ンズ型化合物のＡｘＷＯ３（Ａ＝Ｒｂ、Ｃｓ）、正スピ
ネル型化合物のＬｉ１＋ｘＴｉ２−ｘＯ２、ペロブスカ
イト型化合物のＢａ（Ｐｂ，Ｂｉ）Ｏ３、ＳｒＴｉ
Ｏ３、酸素欠損ペロブスカイト型化合物の（Ｌａ，Ｓ
ｒ）２ＣｕＯ２、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ６＋ｘ、（Ｂｉ，Ｐ
ｂ）２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０、Ｔｌ２Ｂａ２Ｃａ２
Ｃｕ３Ｏｙ、ＨｇＢａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０などが挙げ
られる。
超伝導系材料については特に制限はなく、従来公知のも
のの中から任意のものを選択して用いることができる。
この酸化物超伝導体としては、例えばタングステンブロ
ンズ型化合物のＡｘＷＯ３（Ａ＝Ｒｂ、Ｃｓ）、正スピ
ネル型化合物のＬｉ１＋ｘＴｉ２−ｘＯ２、ペロブスカ
イト型化合物のＢａ（Ｐｂ，Ｂｉ）Ｏ３、ＳｒＴｉ
Ｏ３、酸素欠損ペロブスカイト型化合物の（Ｌａ，Ｓ
ｒ）２ＣｕＯ２、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ６＋ｘ、（Ｂｉ，Ｐ
ｂ）２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０、Ｔｌ２Ｂａ２Ｃａ２
Ｃｕ３Ｏｙ、ＨｇＢａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０などが挙げ
られる。
【００１１】一方、強化材としては、表面に銀めっきを
施した炭化ケイ素ＳｉＣのウイスカーが用いられる。こ
のウイスカーは、直径が０．０５〜１０μｍの範囲にあ
り、かつ長さが１〜５００μｍの範囲にあるものが好適
である。
施した炭化ケイ素ＳｉＣのウイスカーが用いられる。こ
のウイスカーは、直径が０．０５〜１０μｍの範囲にあ
り、かつ長さが１〜５００μｍの範囲にあるものが好適
である。
【００１２】次に、本発明方法において、炭化ケイ素ウ
イスカーの表面を銀めっきする方法については特に制限
はなく、従来公知の方法を用いることができるが、無電
解めっき法が操作が簡単で、かつ万遍なく均質な被膜を
形成しうるので好適である。この無電解めっき法として
は、従来公知の方法、例えば銀イオンを含む銀液とブド
ウ糖及び酒石酸やクエン酸などを含む還元液とを混合
し、この混合液中に炭化ケイ素ウイスカーを浸せきし、
その表面に銀を析出させる方法などが用いられる。
イスカーの表面を銀めっきする方法については特に制限
はなく、従来公知の方法を用いることができるが、無電
解めっき法が操作が簡単で、かつ万遍なく均質な被膜を
形成しうるので好適である。この無電解めっき法として
は、従来公知の方法、例えば銀イオンを含む銀液とブド
ウ糖及び酒石酸やクエン酸などを含む還元液とを混合
し、この混合液中に炭化ケイ素ウイスカーを浸せきし、
その表面に銀を析出させる方法などが用いられる。
【００１３】本発明における酸化物超伝導材料と表面に
銀めっきを施した炭化ケイ素ウイスカーとの配合割合に
は、両者が分散可能な範囲内で特に制限はなく、状況に
応じて適宜選択すればよいが、通常は、酸化物超伝導材
料１００重量部に対して、表面に銀めっきを施した炭化
ケイ素ウイスカー０．１〜３重量部の範囲が用いられ
る。
銀めっきを施した炭化ケイ素ウイスカーとの配合割合に
は、両者が分散可能な範囲内で特に制限はなく、状況に
応じて適宜選択すればよいが、通常は、酸化物超伝導材
料１００重量部に対して、表面に銀めっきを施した炭化
ケイ素ウイスカー０．１〜３重量部の範囲が用いられ
る。
【００１４】本発明方法において、強化材含有複合酸化
物超伝導材料を製造する方法としては、焼結法が好まし
い。前記焼結法により複合材料を製造する場合には、超
伝導材料の原料酸化物の微粉末と表面に銀めっきを施し
た炭化ケイ素ウイスカーとを所定の割合で均質に混合
し、この混合物を焼結すればよい。この際、焼結温度
は、用いる酸化物超伝導材料の種類に応じて適宜選定さ
れるが、通常は７５０〜８５０℃程度で十分である。
物超伝導材料を製造する方法としては、焼結法が好まし
い。前記焼結法により複合材料を製造する場合には、超
伝導材料の原料酸化物の微粉末と表面に銀めっきを施し
た炭化ケイ素ウイスカーとを所定の割合で均質に混合
し、この混合物を焼結すればよい。この際、焼結温度
は、用いる酸化物超伝導材料の種類に応じて適宜選定さ
れるが、通常は７５０〜８５０℃程度で十分である。
【００１５】このようにして得られた強化超伝導体は、
酸化物超伝導体本来の超伝導性能がそこなわれることな
く、機械的強度が向上したものとなる。
酸化物超伝導体本来の超伝導性能がそこなわれることな
く、機械的強度が向上したものとなる。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、酸化物超伝導体と強化
材の界面反応が防止され、超伝導性能がそこなわれるこ
となく、機械的強度が向上した強化超伝導体が効率よく
得られる。
材の界面反応が防止され、超伝導性能がそこなわれるこ
となく、機械的強度が向上した強化超伝導体が効率よく
得られる。
【００１７】
【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明する。
明する。
【００１８】実施例 硝酸銀３．５ｇを含む水溶液１０ｍｌに水酸化ナトリウ
ム２ｇを添加したものを銀液とし、一方、ブドウ糖４．
５ｇ、酒石酸０．４ｇ及びメタノール１０ｍｌを混合し
たものを還元液とし、上記銀液と還元液とを混合した液
に、ＳｉＣウイスカー（平均径０．２μｍ、平均長さ１
０μｍ）を浸せきしてかきまぜ、ウイスカー表面に銀め
っきを施した。銀めっき被覆の厚さは約０．２μｍであ
った。図１に、この無電解めっきにより作製した銀被覆
ＳｉＣウイスカーの電子顕微鏡写真を示す。次に、炭酸
バリウム、酸化イットリウム及び酸化第二銅を原料とし
て粉末混練法により調製したイットリウム系酸化物超伝
導体１０ｇを粉砕し、これに前記で得られた銀被膜を有
するＳｉＣウイスカー０．３ｇを混合した。この混合物
を放電焼結装置を用いて８００℃で２０分間焼結して、
強化材含有複合酸化物超伝導材料を作製した。このもの
を大気中で４５０℃で後焼鈍したものは、ほぼ９０Ｋに
おいて超伝導転移を示した。
ム２ｇを添加したものを銀液とし、一方、ブドウ糖４．
５ｇ、酒石酸０．４ｇ及びメタノール１０ｍｌを混合し
たものを還元液とし、上記銀液と還元液とを混合した液
に、ＳｉＣウイスカー（平均径０．２μｍ、平均長さ１
０μｍ）を浸せきしてかきまぜ、ウイスカー表面に銀め
っきを施した。銀めっき被覆の厚さは約０．２μｍであ
った。図１に、この無電解めっきにより作製した銀被覆
ＳｉＣウイスカーの電子顕微鏡写真を示す。次に、炭酸
バリウム、酸化イットリウム及び酸化第二銅を原料とし
て粉末混練法により調製したイットリウム系酸化物超伝
導体１０ｇを粉砕し、これに前記で得られた銀被膜を有
するＳｉＣウイスカー０．３ｇを混合した。この混合物
を放電焼結装置を用いて８００℃で２０分間焼結して、
強化材含有複合酸化物超伝導材料を作製した。このもの
を大気中で４５０℃で後焼鈍したものは、ほぼ９０Ｋに
おいて超伝導転移を示した。
【００１９】比較例 実施例において、銀を被覆しないＳｉＣウイスカーを用
いた以外は、実施例と同様にして、強化材含有複合酸化
物超伝導材料を作製した。このものは黄色に変色してお
り、また３０Ｋまで冷却しても超伝導を示さなかった。
いた以外は、実施例と同様にして、強化材含有複合酸化
物超伝導材料を作製した。このものは黄色に変色してお
り、また３０Ｋまで冷却しても超伝導を示さなかった。
【図１】 無電解めっき法により作製した銀被膜ＳｉＣ
ウイスカーの１例の電子顕微鏡写真図。
ウイスカーの１例の電子顕微鏡写真図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01B 12/00 - 13/00 C01G 1/00 C04B 35/00
Claims (2)
- 【請求項１】 複合酸化物系超伝導材料に表面に銀めっ
きを施した炭化ケイ素ウイスカーを含有させたことを特
徴とする強化超伝導体。 - 【請求項２】 炭化ケイ素ウイスカーを無電解銀めっき
処理し、これを超伝導体の原料酸化物粉末に添加し、焼
成することを特徴とする強化超伝導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14305397A JP3160620B2 (ja) | 1997-05-16 | 1997-05-16 | 強化超伝導材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14305397A JP3160620B2 (ja) | 1997-05-16 | 1997-05-16 | 強化超伝導材料及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10321057A JPH10321057A (ja) | 1998-12-04 |
| JP3160620B2 true JP3160620B2 (ja) | 2001-04-25 |
Family
ID=15329826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14305397A Expired - Lifetime JP3160620B2 (ja) | 1997-05-16 | 1997-05-16 | 強化超伝導材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3160620B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4747007B2 (ja) * | 2006-03-03 | 2011-08-10 | 石原薬品株式会社 | 光化学的回路形成方法及び光化学的回路形成用の銅溶液 |
-
1997
- 1997-05-16 JP JP14305397A patent/JP3160620B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10321057A (ja) | 1998-12-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |