JP3376396B2 - 酸化物超電導体の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導体の製造方法Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化物超電導体の製造
方法に関するものであり、特にドクターブレード法など
で得られた厚膜材料を利用して、高臨界電流密度を有す
る酸化物超電導材料を安定に製造するための方法に関す
る。
方法に関するものであり、特にドクターブレード法など
で得られた厚膜材料を利用して、高臨界電流密度を有す
る酸化物超電導材料を安定に製造するための方法に関す
る。
【０００２】本発明は、強磁界を発生させるハイブリッ
ドマグネット用のコイルに代表される超電導コイル、電
子部品などの超電導配線、磁気シールド材など、厚膜や
テープを用いて作られる超電導材料の製造に利用するこ
とができる。
ドマグネット用のコイルに代表される超電導コイル、電
子部品などの超電導配線、磁気シールド材など、厚膜や
テープを用いて作られる超電導材料の製造に利用するこ
とができる。
【０００３】
【従来の技術】従来、実用化されている超電導材料とし
てはＮｂ−Ｔｉ，Ｎｂ3Ｓｎ，Ｖ3Ｇａ等が知られてい
る。これらのうちＮｂ3ＳｎにＴｉを添加した（Ｎｂ，
Ｔｉ）3ＳｎやＶ3Ｇａは高磁界中においても臨界電流密
度が高いことが知られており、液体ヘリウム温度４．２
Ｋでは、２０Ｔの磁界中でも、超電導線材全体で約１
０，０００Ａ／ｃｍ2の臨界電流密度を有している。し
かし、それ以上の磁界中では臨界電流密度は急激に低下
してしまい、２０Ｔ超で実用化されている超電導線材は
存在しなかった。
てはＮｂ−Ｔｉ，Ｎｂ3Ｓｎ，Ｖ3Ｇａ等が知られてい
る。これらのうちＮｂ3ＳｎにＴｉを添加した（Ｎｂ，
Ｔｉ）3ＳｎやＶ3Ｇａは高磁界中においても臨界電流密
度が高いことが知られており、液体ヘリウム温度４．２
Ｋでは、２０Ｔの磁界中でも、超電導線材全体で約１
０，０００Ａ／ｃｍ2の臨界電流密度を有している。し
かし、それ以上の磁界中では臨界電流密度は急激に低下
してしまい、２０Ｔ超で実用化されている超電導線材は
存在しなかった。
【０００４】近年、液体窒素温度以上で超電導転移を示
す酸化物超電導体が次々と発見され、その応用のために
線材やテープ材等への加工方法が編み出されてきた。そ
の一例としてドクターブレード法によるテープ材料を挙
げることができる。この方法は、酸化物超電導体微粉末
に、分散剤・結合剤・可塑剤の役割を有する有機溶媒を
加えてスラリー状の原料とし、これを１〜３００μｍ程
度の間隙から離型性の良好なフィルム上に連続的に流し
出すことによりグリーンシートを形成し、目的形状に加
工した後、熱処理により有機溶媒の蒸発・酸化除去、酸
化物超電導体粉末の焼結を行なってテープ材料を得る方
法である。
す酸化物超電導体が次々と発見され、その応用のために
線材やテープ材等への加工方法が編み出されてきた。そ
の一例としてドクターブレード法によるテープ材料を挙
げることができる。この方法は、酸化物超電導体微粉末
に、分散剤・結合剤・可塑剤の役割を有する有機溶媒を
加えてスラリー状の原料とし、これを１〜３００μｍ程
度の間隙から離型性の良好なフィルム上に連続的に流し
出すことによりグリーンシートを形成し、目的形状に加
工した後、熱処理により有機溶媒の蒸発・酸化除去、酸
化物超電導体粉末の焼結を行なってテープ材料を得る方
法である。
【０００５】最近ではスラリー状の原料に金属基体を浸
漬し、金属基体の表面に連続的に酸化物超電導体層を形
成するディップコート法も開発されている。ディップコ
ート法はドクターブレード法と比べて、より簡便な装置
で長尺のテープ材料を製造することが可能である。
漬し、金属基体の表面に連続的に酸化物超電導体層を形
成するディップコート法も開発されている。ディップコ
ート法はドクターブレード法と比べて、より簡便な装置
で長尺のテープ材料を製造することが可能である。
【０００６】Ｂｉ系酸化物超電導体については、組成式
がＢｉ2Ｓｒ2Ｃａ1Ｃｕ2Ｏx（ｘは酸素量）で示される
結晶相（以下２２１２相という）において、ドクターブ
レード法やディップコート法と溶融凝固法を組み合わせ
ることにより、臨界電流密度の高い超電導材料を製造す
ることができる。このとき、２２１２相が分解溶融する
８８０℃よりもやや高い温度から凝固する温度よりも低
い温度まで、例えば８８５℃から８７０℃まで、を徐冷
する場合は、超電導電流の流れやすい配向組織が得ら
れ、臨界電流密度の高い超電導材料が得られる。また、
このとき超電導体を支持する基体としては銀が好ましい
ことが明らかにされている。
がＢｉ2Ｓｒ2Ｃａ1Ｃｕ2Ｏx（ｘは酸素量）で示される
結晶相（以下２２１２相という）において、ドクターブ
レード法やディップコート法と溶融凝固法を組み合わせ
ることにより、臨界電流密度の高い超電導材料を製造す
ることができる。このとき、２２１２相が分解溶融する
８８０℃よりもやや高い温度から凝固する温度よりも低
い温度まで、例えば８８５℃から８７０℃まで、を徐冷
する場合は、超電導電流の流れやすい配向組織が得ら
れ、臨界電流密度の高い超電導材料が得られる。また、
このとき超電導体を支持する基体としては銀が好ましい
ことが明らかにされている。
【０００７】このようにして製造されたＢｉ系酸化物超
電導体は、臨界電流密度の高い材料となり、７７Ｋ，０
Ｔで２０，０００Ａ／ｃｍ2以上の値が、４．２Ｋ，１
２Ｔでは２００，０００Ａ／ｃｍ2以上の値が得られて
いる。特に４．２Ｋに冷却した場合には、２０Ｔ以上の
高磁界中においても臨界電流密度が低下せず、１００，
０００Ａ／ｃｍ2以上の値が得られており、高磁界発生
マグネット用の材料として期待されている。
電導体は、臨界電流密度の高い材料となり、７７Ｋ，０
Ｔで２０，０００Ａ／ｃｍ2以上の値が、４．２Ｋ，１
２Ｔでは２００，０００Ａ／ｃｍ2以上の値が得られて
いる。特に４．２Ｋに冷却した場合には、２０Ｔ以上の
高磁界中においても臨界電流密度が低下せず、１００，
０００Ａ／ｃｍ2以上の値が得られており、高磁界発生
マグネット用の材料として期待されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この材料の構
成元素の一つであるＢｉは、揮発性が高く、溶融熱処理
中に飛散してしまうという欠点があった。このため、最
適な溶融温度域が８８１〜８８６℃と非常に狭く、超電
導体の製造にあたっては均温性の高い電気炉が必要であ
った。すなわち、溶融の最高温度が８９０℃よりも高く
なってしまった場合には、Ｂｉが飛散して、組成が不均
一となり、超電導体である２２１２相中にＳｒ−Ｃａ−
Ｃｕ−Ｏに富んだ第二相が析出したり、低融点の液相が
生成し分離して、テープの外に流れ出してしまうという
欠点があった。
成元素の一つであるＢｉは、揮発性が高く、溶融熱処理
中に飛散してしまうという欠点があった。このため、最
適な溶融温度域が８８１〜８８６℃と非常に狭く、超電
導体の製造にあたっては均温性の高い電気炉が必要であ
った。すなわち、溶融の最高温度が８９０℃よりも高く
なってしまった場合には、Ｂｉが飛散して、組成が不均
一となり、超電導体である２２１２相中にＳｒ−Ｃａ−
Ｃｕ−Ｏに富んだ第二相が析出したり、低融点の液相が
生成し分離して、テープの外に流れ出してしまうという
欠点があった。
【０００９】このため、製造された超電導体の臨界電流
特性もバラつきが大きく、再現性が悪くなってしまっ
た。特に長尺のテープやコイル形状等の大型試料におい
ては、温度分布の不均一性から発生するＢｉの飛散の影
響が大きく、テープ全体の超電導特性を低下させる要因
となっていた。
特性もバラつきが大きく、再現性が悪くなってしまっ
た。特に長尺のテープやコイル形状等の大型試料におい
ては、温度分布の不均一性から発生するＢｉの飛散の影
響が大きく、テープ全体の超電導特性を低下させる要因
となっていた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、構成元素にＢ
ｉを含む酸化物超電導体について、Ｂｉ ２ Ｏ ３ およびＡ
ｌ ２ Ｏ ３ を含む化合物またはＢｉ ２ Ｏ ３ およびＡｌ ２ Ｏ
３ の混合物を載置した密閉容器内のＢｉ雰囲気中で溶融
・凝固処理を行なうことを特徴とする酸化物超電導体の
製造方法を提供するものである。
ｉを含む酸化物超電導体について、Ｂｉ ２ Ｏ ３ およびＡ
ｌ ２ Ｏ ３ を含む化合物またはＢｉ ２ Ｏ ３ およびＡｌ ２ Ｏ
３ の混合物を載置した密閉容器内のＢｉ雰囲気中で溶融
・凝固処理を行なうことを特徴とする酸化物超電導体の
製造方法を提供するものである。
【００１１】本発明において、Ｂｉを含む酸化物超電導
体は特に限定されないが、主として２２１２相から形成
されているものが好ましく採用される。以下、２２１２
相から形成される酸化物超電導体を例にとって説明を行
なう。
体は特に限定されないが、主として２２１２相から形成
されているものが好ましく採用される。以下、２２１２
相から形成される酸化物超電導体を例にとって説明を行
なう。
【００１２】本発明を利用したＢｉ系２２１２相からな
る酸化物超電導体の代表的製造方法を以下に示す。ま
ず、ドクターブレード法やディップコート法を用いて、
銀基体の表面にＢｉ系２２１２相の仮焼粉末から構成さ
れる厚膜を成形する。この成形体を２２１２相が分解溶
融する８８０℃以上の温度に昇温し、溶融後、凝固させ
る。凝固の際は、２０℃／ｈよりも遅い速度で冷却する
のが好ましい。
る酸化物超電導体の代表的製造方法を以下に示す。ま
ず、ドクターブレード法やディップコート法を用いて、
銀基体の表面にＢｉ系２２１２相の仮焼粉末から構成さ
れる厚膜を成形する。この成形体を２２１２相が分解溶
融する８８０℃以上の温度に昇温し、溶融後、凝固させ
る。凝固の際は、２０℃／ｈよりも遅い速度で冷却する
のが好ましい。
【００１３】本発明において、Ｂｉ雰囲気中で行なう熱
処理として、上記の溶融・凝固処理が好ましい。本発明
において、Ｂｉ雰囲気中とはＢｉ含有分子を含む気体中
である。特に、Ｂｉ系超電導体から揮発する成分である
Ｂｉ含有分子を含む気体中であることが好ましい。さら
には、該Ｂｉ含有分子について、その温度のＢｉ系超電
導体のＢｉ含有分子蒸気圧より高い分圧を有する雰囲気
が好ましい。このような雰囲気にするには、密閉容器内
にＢｉ系超電導体より高いＢｉ含有分子蒸気圧を有する
物質を載置しておくのが好ましい。
処理として、上記の溶融・凝固処理が好ましい。本発明
において、Ｂｉ雰囲気中とはＢｉ含有分子を含む気体中
である。特に、Ｂｉ系超電導体から揮発する成分である
Ｂｉ含有分子を含む気体中であることが好ましい。さら
には、該Ｂｉ含有分子について、その温度のＢｉ系超電
導体のＢｉ含有分子蒸気圧より高い分圧を有する雰囲気
が好ましい。このような雰囲気にするには、密閉容器内
にＢｉ系超電導体より高いＢｉ含有分子蒸気圧を有する
物質を載置しておくのが好ましい。
【００１４】ただし、例えばＢｉ2Ｏ3のように酸化物超
電導体の溶融凝固処理温度で液体でありＢｉ含有分子蒸
気圧が高い物質を使用する場合は、逆にＢｉ含有分子蒸
気圧が高すぎるため、Ｂｉ系超電導体の溶融・凝固処理
の過程で、超電導体から生成する液相の粘度が低くなっ
て流動しやすくなり、酸化物超電導体を所定の形状に保
てなくなるおそれがあるので好ましくない。このため、
Ｂｉ2Ｏ3粉末に他の酸化物粉末を混合するなどしてＢｉ
含有分子蒸気圧を制御するのが好ましい。Ｂｉ含有分子
蒸気圧が高い物質として、特に、Ｂｉ 2 Ｏ 3 およびＡｌ 2
Ｏ 3 を含む化合物またはＢｉ 2 Ｏ 3 およびＡｌ 2 Ｏ 3 の混合
物が好ましい。
電導体の溶融凝固処理温度で液体でありＢｉ含有分子蒸
気圧が高い物質を使用する場合は、逆にＢｉ含有分子蒸
気圧が高すぎるため、Ｂｉ系超電導体の溶融・凝固処理
の過程で、超電導体から生成する液相の粘度が低くなっ
て流動しやすくなり、酸化物超電導体を所定の形状に保
てなくなるおそれがあるので好ましくない。このため、
Ｂｉ2Ｏ3粉末に他の酸化物粉末を混合するなどしてＢｉ
含有分子蒸気圧を制御するのが好ましい。Ｂｉ含有分子
蒸気圧が高い物質として、特に、Ｂｉ 2 Ｏ 3 およびＡｌ 2
Ｏ 3 を含む化合物またはＢｉ 2 Ｏ 3 およびＡｌ 2 Ｏ 3 の混合
物が好ましい。
【００１５】Ｂｉ2Ｏ3粉末にＡｌ2Ｏ3粉末を混合する場
合には、そのモル比をＢｉ2Ｏ3／Ａｌ2Ｏ3≦０．５にす
ることが好ましい。この混合物は、熱処理時に化合物Ｂ
ｉ2Ａｌ4Ｏ9を形成する。この化合物の融点は１０７０
℃で、Ｂｉ系酸化物超電導体の溶融凝固処理温度で固相
であり安定にＢｉ含有分子の蒸気を供給する。はじめか
ら、Ｂｉ2Ａｌ4Ｏ9などの粉末を使用することもでき
る。
合には、そのモル比をＢｉ2Ｏ3／Ａｌ2Ｏ3≦０．５にす
ることが好ましい。この混合物は、熱処理時に化合物Ｂ
ｉ2Ａｌ4Ｏ9を形成する。この化合物の融点は１０７０
℃で、Ｂｉ系酸化物超電導体の溶融凝固処理温度で固相
であり安定にＢｉ含有分子の蒸気を供給する。はじめか
ら、Ｂｉ2Ａｌ4Ｏ9などの粉末を使用することもでき
る。
【００１６】密閉容器の構成としては、蓋付の坩堝、平
面基板にボートや坩堝を逆さまにして被せたもの、パイ
プ等、様々な形状の容器を、所望の材料の形状に対応さ
せて用いることができる。この際、容器内のＢｉ酸化物
と２２１２相は互いに接触しないように配置しておく。
凝固後は、新たに形成された２２１２相が分解しないよ
うに速やかに室温まで冷却するのが好ましい。
面基板にボートや坩堝を逆さまにして被せたもの、パイ
プ等、様々な形状の容器を、所望の材料の形状に対応さ
せて用いることができる。この際、容器内のＢｉ酸化物
と２２１２相は互いに接触しないように配置しておく。
凝固後は、新たに形成された２２１２相が分解しないよ
うに速やかに室温まで冷却するのが好ましい。
【００１７】Ｂｉ系超電導体の構成元素の一つであるＢ
ｉは、揮発性が高く、空気中で熱処理を行なうと飛散し
てしまう。本発明の製造方法では、Ｂｉ雰囲気中で熱処
理を行なうため、Ｂｉの飛散を抑えることが可能とな
る。
ｉは、揮発性が高く、空気中で熱処理を行なうと飛散し
てしまう。本発明の製造方法では、Ｂｉ雰囲気中で熱処
理を行なうため、Ｂｉの飛散を抑えることが可能とな
る。
【００１８】このため、熱処理後も組成が変化すること
がなく、第二相の析出や液相の分離を抑制することがで
きる。熱処理後の超電導材料は、Ｂｉの飛散による組成
ずれの影響を受けることがなくなるため、再現性よく高
い臨界電流密度をもったテープやコイルを製造すること
ができるようになる。
がなく、第二相の析出や液相の分離を抑制することがで
きる。熱処理後の超電導材料は、Ｂｉの飛散による組成
ずれの影響を受けることがなくなるため、再現性よく高
い臨界電流密度をもったテープやコイルを製造すること
ができるようになる。
【００１９】Ｂｉの飛散が抑えられる結果として、最適
な溶融温度域も大きく広がり、Ｂｉ系２２１２相の場合
８８０℃から９３０℃付近までの温度範囲で溶融を行な
うことができるようになる。温度が８８０℃以下の場合
には２２１２相の溶融が起こらず、臨界電流特性が向上
せず、９３０℃以上に上昇すると、金属基体として銀を
用いた場合には、銀とＢｉ系超電導体が反応して銀基体
が溶解して、材料としての形態を成さなくなってしまう
おそれがあるので好ましくない。
な溶融温度域も大きく広がり、Ｂｉ系２２１２相の場合
８８０℃から９３０℃付近までの温度範囲で溶融を行な
うことができるようになる。温度が８８０℃以下の場合
には２２１２相の溶融が起こらず、臨界電流特性が向上
せず、９３０℃以上に上昇すると、金属基体として銀を
用いた場合には、銀とＢｉ系超電導体が反応して銀基体
が溶解して、材料としての形態を成さなくなってしまう
おそれがあるので好ましくない。
【００２０】本発明のようにＢｉ雰囲気中で溶融・凝固
処理を行なうと、最適溶融温度の幅が広くなるため、電
気炉中の均温領域についても許容幅が広くなる。特に長
尺のテープやコイル等の形状の大型試料においては、温
度分布の不均一性から発生する特性の低下を著しく改善
することが可能となる。
処理を行なうと、最適溶融温度の幅が広くなるため、電
気炉中の均温領域についても許容幅が広くなる。特に長
尺のテープやコイル等の形状の大型試料においては、温
度分布の不均一性から発生する特性の低下を著しく改善
することが可能となる。
【００２１】本発明の製造方法は、Ｂｉ系酸化物超電導
体のなかでも特に２２１２相の製造について有効であ
る。また、金属基体としては銀あるいは銀を含む合金を
使用することが好ましい。
体のなかでも特に２２１２相の製造について有効であ
る。また、金属基体としては銀あるいは銀を含む合金を
使用することが好ましい。
【００２２】金属基体上に酸化物超電導体厚膜を成形す
る方法としては、特に限定されず、種々の厚膜成形方法
が採用できる。具体的には、ドクターブレード法、スク
リーン印刷法あるいはディップコート法が、均質な厚み
の膜を容易に形成できるので好ましく用いられる。
る方法としては、特に限定されず、種々の厚膜成形方法
が採用できる。具体的には、ドクターブレード法、スク
リーン印刷法あるいはディップコート法が、均質な厚み
の膜を容易に形成できるので好ましく用いられる。
【００２３】ディップコート法を採用する場合は、酸化
物厚膜に力学的変形を全く加えずに、最終形状にまで成
形できるので、複雑な形状の成形体が容易に得られる。
また、ディップコート法では、例えば基材に金属箔を用
いた場合に、酸化物超電導体の厚膜が基材の両面に形成
されるので、熱処理を行なったときの変形が少ないとい
う利点もある。
物厚膜に力学的変形を全く加えずに、最終形状にまで成
形できるので、複雑な形状の成形体が容易に得られる。
また、ディップコート法では、例えば基材に金属箔を用
いた場合に、酸化物超電導体の厚膜が基材の両面に形成
されるので、熱処理を行なったときの変形が少ないとい
う利点もある。
【００２４】
【作用】Ｂｉ系酸化物超電導体は、溶融・凝固法を適用
することにより、臨界電流密度の高い超電導材料を製造
することができる。しかし、Ｂｉの揮発性が高いために
溶融条件の制御が困難であり、大型化や超電導特性の再
現性のうえで問題があった。Ｂｉ雰囲気中で熱処理する
ことにより、Ｂｉの揮発が抑制され、許容温度範囲が広
くなり温度制御が容易になる。また、超電導特性の再現
性も大幅に改善される。
することにより、臨界電流密度の高い超電導材料を製造
することができる。しかし、Ｂｉの揮発性が高いために
溶融条件の制御が困難であり、大型化や超電導特性の再
現性のうえで問題があった。Ｂｉ雰囲気中で熱処理する
ことにより、Ｂｉの揮発が抑制され、許容温度範囲が広
くなり温度制御が容易になる。また、超電導特性の再現
性も大幅に改善される。
【００２５】
【実施例】（実施例）
Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ1Ｃｕ2Ｏx（ｘは酸素量）組成の酸化物
超電導体仮焼粉末を、ポリビニル系のバインダー、可塑
剤、分散剤とともに混合し、ドクターブレード法によっ
て成形し、厚さ５０μｍの厚膜状成形体を得た。この厚
膜を２５ｍｍ×３ｍｍに切断し、厚さ５０μｍの銀箔を
２７ｍｍ×４ｍｍに切断した基体の上に重ねて載置し
た。この積層厚膜をアルミナ基板上に設置した支持台の
上に置き、基板の上には積層厚膜とは接触しないように
Ｂｉ2Ｏ3とＡｌ2Ｏ3の混合粉末（モル比Ｂｉ2Ｏ3／Ａｌ
2Ｏ3＝０．１）を敷き詰め、上部からアルミナ坩堝を逆
さにして被せ、密閉空間を形成した。この状態を図１に
示す。
超電導体仮焼粉末を、ポリビニル系のバインダー、可塑
剤、分散剤とともに混合し、ドクターブレード法によっ
て成形し、厚さ５０μｍの厚膜状成形体を得た。この厚
膜を２５ｍｍ×３ｍｍに切断し、厚さ５０μｍの銀箔を
２７ｍｍ×４ｍｍに切断した基体の上に重ねて載置し
た。この積層厚膜をアルミナ基板上に設置した支持台の
上に置き、基板の上には積層厚膜とは接触しないように
Ｂｉ2Ｏ3とＡｌ2Ｏ3の混合粉末（モル比Ｂｉ2Ｏ3／Ａｌ
2Ｏ3＝０．１）を敷き詰め、上部からアルミナ坩堝を逆
さにして被せ、密閉空間を形成した。この状態を図１に
示す。
【００２６】積層厚膜を基板および坩堝ごと電気炉に入
れ、溶融の最高温度を８８５〜９２０℃の範囲で変化さ
せて、溶融・凝固処理を施した。すなわち、所定の最高
温度まで３００℃／ｈで昇温し、そこから１０℃／ｈで
８７０℃まで徐冷し、さらに室温まで６００℃／ｈで冷
却した。
れ、溶融の最高温度を８８５〜９２０℃の範囲で変化さ
せて、溶融・凝固処理を施した。すなわち、所定の最高
温度まで３００℃／ｈで昇温し、そこから１０℃／ｈで
８７０℃まで徐冷し、さらに室温まで６００℃／ｈで冷
却した。
【００２７】熱処理後、酸化物超電導体厚膜の表面は溶
融物が凝固したような様子を呈していたが、液相が流動
した形跡はなく溶融前と同じように端部が明瞭に残って
いた。走査型電子顕微鏡による断面の観察では、酸化物
超電導体の膜厚は１５μｍまで減少し、酸化物超電導体
の結晶粒子が基材の銀箔に添って配向している様子が認
められた。こうして得られたテープ材料を、液体ヘリウ
ムにより４．２Ｋに冷却し、直流四端子法により、１２
Ｔの磁界中で臨界電流密度の測定を行なった結果を表１
に示す。
融物が凝固したような様子を呈していたが、液相が流動
した形跡はなく溶融前と同じように端部が明瞭に残って
いた。走査型電子顕微鏡による断面の観察では、酸化物
超電導体の膜厚は１５μｍまで減少し、酸化物超電導体
の結晶粒子が基材の銀箔に添って配向している様子が認
められた。こうして得られたテープ材料を、液体ヘリウ
ムにより４．２Ｋに冷却し、直流四端子法により、１２
Ｔの磁界中で臨界電流密度の測定を行なった結果を表１
に示す。
【００２８】（比較例）
Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ1Ｃｕ2Ｏx（ｘは酸素量）組成の酸化物
超電導体仮焼粉末を、ポリビニル系のバインダー、可塑
剤、分散剤とともに混合し、ドクターブレード法によっ
て成形し、厚さ５０μｍの厚膜状成形体を得た。この厚
膜を２５ｍｍ×３ｍｍに切断し、厚さ５０μｍの銀箔を
２７ｍｍ×４ｍｍに切断した基体の上に重ねて載置し
た。この積層厚膜をそのまま電気炉に入れ、実施例と同
様に溶融の最高温度を８８５〜９２０℃の範囲で変化さ
せて、溶融・凝固処理を施した。すなわち、所定の最高
温度まで３００℃／ｈで昇温し、そこから１０℃／ｈで
８７０℃まで徐冷し、さらに室温まで６００℃／ｈで冷
却した。
超電導体仮焼粉末を、ポリビニル系のバインダー、可塑
剤、分散剤とともに混合し、ドクターブレード法によっ
て成形し、厚さ５０μｍの厚膜状成形体を得た。この厚
膜を２５ｍｍ×３ｍｍに切断し、厚さ５０μｍの銀箔を
２７ｍｍ×４ｍｍに切断した基体の上に重ねて載置し
た。この積層厚膜をそのまま電気炉に入れ、実施例と同
様に溶融の最高温度を８８５〜９２０℃の範囲で変化さ
せて、溶融・凝固処理を施した。すなわち、所定の最高
温度まで３００℃／ｈで昇温し、そこから１０℃／ｈで
８７０℃まで徐冷し、さらに室温まで６００℃／ｈで冷
却した。
【００２９】熱処理後、酸化物超電導体厚膜の表面は溶
融物が凝固したような様子を呈していたが、９２０℃等
の高温で処理した場合には針状の不純物結晶が多く観察
された。走査型電子顕微鏡による断面の観察では、酸化
物超電導体の膜厚は１５μｍまで減少し、酸化物超電導
体の結晶粒子が基材の銀箔に添って配向していたが、配
向組織が針状結晶に遮られている部分も多く観察され
た。こうして得られたテープ材料を、液体ヘリウムによ
り４．２Ｋに冷却し、直流四端子法により、１２Ｔの磁
界中で臨界電流密度の測定を行なった結果を表１に示
す。
融物が凝固したような様子を呈していたが、９２０℃等
の高温で処理した場合には針状の不純物結晶が多く観察
された。走査型電子顕微鏡による断面の観察では、酸化
物超電導体の膜厚は１５μｍまで減少し、酸化物超電導
体の結晶粒子が基材の銀箔に添って配向していたが、配
向組織が針状結晶に遮られている部分も多く観察され
た。こうして得られたテープ材料を、液体ヘリウムによ
り４．２Ｋに冷却し、直流四端子法により、１２Ｔの磁
界中で臨界電流密度の測定を行なった結果を表１に示
す。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【発明の効果】本発明の製造方法により、従来、温度制
御などが困難であった酸化物超電導体をより容易に製造
することが可能となる。さらに、本発明の方法により製
造された酸化物超電導体は、良好な臨界電流特性を再現
性よく示すようになる。特にコイルなどの形状をもった
体積や表面積の大きな超電導体を製造する際には、電気
炉などの均温性の許容範囲が大きくなるため、本発明の
効果が顕著となる。最近、Ｂｉ系酸化物超電導体につい
て、４．２Ｋに冷却し、２０Ｔ以上の高磁界を発生させ
る応用が検討されているが、本発明により、こうした高
磁界での応用の実現が期待される。
御などが困難であった酸化物超電導体をより容易に製造
することが可能となる。さらに、本発明の方法により製
造された酸化物超電導体は、良好な臨界電流特性を再現
性よく示すようになる。特にコイルなどの形状をもった
体積や表面積の大きな超電導体を製造する際には、電気
炉などの均温性の許容範囲が大きくなるため、本発明の
効果が顕著となる。最近、Ｂｉ系酸化物超電導体につい
て、４．２Ｋに冷却し、２０Ｔ以上の高磁界を発生させ
る応用が検討されているが、本発明により、こうした高
磁界での応用の実現が期待される。
【００３２】従来の実用超電導材料は、２０Ｔ以上の高
磁界中では臨界電流密度が急激に低下してしまい、利用
することができなかった。本発明により製造されたテー
プ材料やコイルは、２０Ｔ以上でも超電導状態を保った
ままで利用することができ、高磁界応用でのエネルギー
損失を最小限に抑えることができる。また、製造工程に
おいても、簡単な雰囲気の制御により、組成ずれや均温
性に対する許容範囲が広がるため、製造装置の簡素化や
歩留まりの向上が可能となる。
磁界中では臨界電流密度が急激に低下してしまい、利用
することができなかった。本発明により製造されたテー
プ材料やコイルは、２０Ｔ以上でも超電導状態を保った
ままで利用することができ、高磁界応用でのエネルギー
損失を最小限に抑えることができる。また、製造工程に
おいても、簡単な雰囲気の制御により、組成ずれや均温
性に対する許容範囲が広がるため、製造装置の簡素化や
歩留まりの向上が可能となる。
【図１】実施例での熱処理装置を示す説明図
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 松原 俊哉
神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地
旭硝子株式会社 中央研究所内
(72)発明者 森本 剛
神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地
旭硝子株式会社 中央研究所内
(72)発明者 戸叶 一正
茨城県つくば市千現１−２−１ 科学技
術庁金属材料技術研究所内
(72)発明者 熊倉 浩明
茨城県つくば市千現１−２−１ 科学技
術庁金属材料技術研究所内
(72)発明者 北口 仁
茨城県つくば市千現１−２−１ 科学技
術庁金属材料技術研究所内
(72)発明者 前田 弘
茨城県つくば市千現１−２−１ 科学技
術庁金属材料技術研究所内
(56)参考文献 特開 平２−184507（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C01G 1/00,29/00
H01B 12/00,13/00
Claims (2)
- 【請求項１】構成元素にＢｉを含む酸化物超電導体につ
いて、Ｂｉ ２ Ｏ ３ およびＡｌ ２ Ｏ ３ を含む化合物または
Ｂｉ ２ Ｏ ３ およびＡｌ ２ Ｏ ３ の混合物を載置した密閉容
器内のＢｉ雰囲気中で溶融・凝固処理を行なうことを特
徴とする酸化物超電導体の製造方法。 - 【請求項２】構成元素にＢｉを含む酸化物超電導体が、
主として組成式がＢｉ２Ｓｒ２Ｃａ１Ｃｕ２Ｏｘ（ｘは
酸素量）で示される結晶相から形成されている請求項１
記載の酸化物超電導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19308992A JP3376396B2 (ja) | 1992-03-27 | 1992-06-26 | 酸化物超電導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10162292 | 1992-03-27 | ||
| JP4-101622 | 1992-03-27 | ||
| JP19308992A JP3376396B2 (ja) | 1992-03-27 | 1992-06-26 | 酸化物超電導体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05319829A JPH05319829A (ja) | 1993-12-03 |
| JP3376396B2 true JP3376396B2 (ja) | 2003-02-10 |
Family
ID=14305503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19308992A Expired - Lifetime JP3376396B2 (ja) | 1992-03-27 | 1992-06-26 | 酸化物超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3376396B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003073118A (ja) * | 2001-08-31 | 2003-03-12 | Dowa Mining Co Ltd | 酸化物超電導体の製造に用いられる仮焼粉および／または合成粉の焼成方法ならびに酸化物超電導体 |
-
1992
- 1992-06-26 JP JP19308992A patent/JP3376396B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05319829A (ja) | 1993-12-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |