JP3411048B2 - Manufacturing method of oxide superconductor - Google Patents

Manufacturing method of oxide superconductor

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JP3411048B2
JP3411048B2 JP26347092A JP26347092A JP3411048B2 JP 3411048 B2 JP3411048 B2 JP 3411048B2 JP 26347092 A JP26347092 A JP 26347092A JP 26347092 A JP26347092 A JP 26347092A JP 3411048 B2 JP3411048 B2 JP 3411048B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】この発明は、磁気反撥・磁気吸引
力の大きい酸化物超電導体の製造方法に関し、とくに、
ピン留め力の大きい単結晶状の酸化物超電導体の製造方
法に関する。 【0002】 【従来の技術】従来から、包晶反応を利用した酸化物超
電導体の製造方法が知られている。例えば、Y−Ba−
Cu系の酸化物超電導体の場合、Y:Ba:Cu=1:
2:3の配合モル比で混合した原料を、1,200°C以上
の高温条件のもとで、Y2BaCuO5とBa−Cu液相とに
分離し、Y2BaCuO5とBa−Cu液相とを1,050℃以下
に冷却して、YBa2Cu3OXの超電導結晶を生じさせる
いわゆるMTG法が知られている(S.Jin et al.,Appl.
phys.lett.52(1988)2074)。 【0003】また、その後、Y、Ba、Cuの配合モル比
を1:2:3からずらせて、Y、Ba、Cuの配合モル比
を1+2α:2+α:3+αとして、この配合モル比
(ただし、α=0.1〜0.4)の割合でY、Ba、Cu
を混合し、加熱、急冷、成形、加熱、徐冷の熱処理の工
程を行い、微細なY2BaCuO5相を超電導相の中に残留
させるいわゆるQMG法が提案されている。これによ
り、磁束のピン留め力は従来のMTG法の10倍以上に
改善されている(M.Murakami et al.,Jpn.J.Appl.phys.
28(1989)1189)。 【0004】さらに、上記の加熱急冷工程と成形工程と
の間に、加熱急冷して固化された原料を粉砕して混合す
る粉末・均質化工程を挿入するいわゆるMPMG法も提
案されている。これにより、任意寸法、任意形状の酸化
物超電導体の製造が容易となる(M.Murakami et al.,Jp
n.J.Appl.phys.29(1990)L1991.)。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のMTG法、MPMG法は、Ba−Cu液相と、そのBa
−Cu液相中に分散した微細なY2BaCuO5の結晶(2
11相ともいう)との包晶反応によって、超電導体であ
るYBa2Cu3OX(123相ともいう)を得ようとする
方法であるので以下の問題がある。 【0006】(a)包晶反応の核となる初相(イットリウ
ム系の場合には211相が初相となる)は、直径が0.
1ミクロン程度の微細な物から1ミクロン程度のやや大
きい物までの分布を呈している。Ba−Cu液相とその初
相とを包晶反応温度で十分に時間をかけて反応させる
と、0.1ミクロン程度の微細な初相は包晶反応を完了
して消失し、ピン留め効果そのものがほとんど消滅す
る。 【0007】(b)逆に、Ba−Cu液相とその初相とを包
晶反応温度であまり時間をかけずに短時間で反応させる
と、1ミクロン程度のやや大きい211相は包晶反応を
ほとんど起こさずにその大きさのままで残り、ピン留め
効果が不十分になる。また、Ba−Cu液相の末反応部分
が残留することになるので超電導相が分断され、大寸法
の酸化物超電導の単結晶を得ることが難しい。 【0008】 【発明の目的】この発明は、上記問題点に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、ピン留め点となる
常電導相を微細かつ稠密に分散させることができてしか
も大寸法の超電導体を製造することのできる酸化物超電
導体の製造方法を提供することにある。 【0009】 【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明に係る製造方法は、イットリウム(Y)とバ
リウム(Ba)と銅(Cu)の元素を、下記の式に基づく
配合モル比に従って混合し、イットリウム(Y)の元素
を残余の元素よりも増大させて、液相の銅とバリウムと
の元素配合比(Cu/Ba)を超電導体を製作するのに
化学量論的に正常な配合モル比からずらし結果的に液相
中の両元素の組成比(Cu/Ba)を包晶反応の進行お
よび液相の温度低下に伴って増大させることにより、徐
冷初期の包晶反応温度と徐冷後期の包晶反応温度とを異
ならせると共に、徐冷初期の包晶反応速度を包晶反応に
伴う前記組成比の増大に基づき減速させて、酸化物超電
導体を製造することを特徴とし、 Y:Ba:Cu=β(1+2α):2+α:3+α ただし、α=0.1〜0.4、β=1.1〜1.5 である。 【0010】 【0011】 【作用】本発明に係わる酸化物超電導体の製造方法によ
れば、前記βの値が1を越えるようにイットリウムYを
従来に比較して増大させることにより、液相の銅とバリ
ウムとの元素配合モル比(Cu/Ba)を超電導体を製
作するのに化学量論的に正常な配合モル比からずらし
液相中の銅とバリウムとの組成比(Cu/Ba)を包晶
反応の進行および液相の温度低下に伴って増大させるこ
とができる。これにより、徐冷初期の包晶反応温度と徐
冷後期の包晶反応温度とを異ならせることができ、
た、徐冷初期の包晶反応速度包晶反応に伴う前記組成
比の増大に基づき減速させることができるので、内部に
211相を残存させるように、包晶反応を適正に生じさ
せることができる。すなわち、徐冷初期においては、
0.1ミクロン程度の微細な初相、すなわち211相
消失が防止され、1ミクロン程度のやや大きい211相
は徐冷初期から徐冷後期までに渡って包晶反応が進行す
るため、未反応部分が未反応ままで残存することが防止
される。また、徐冷後期の包晶反応では、211相を取
り込むように成長した123相の結晶が浮遊状態にある
ので、この結晶の方向が揃い易くなる。従って、徐冷初
期および徐冷後期の各包晶反応温度での包晶反応によ
り、初相である211相が適正に分散し、123相の結
晶方位が揃った磁気反発力の大きな大型の超電導体ペレ
ットが安定的に成長することから、良好な大型の超電導
体が製造される。 【0012】 【発明の実施例】図1は、本発明に係わる酸化物超電導
体の製造方法に使用する電気炉の一例を示すものであ
る。この図1において、1は電気炉、2はヒーター、3
は載置治具、4は成形体である。この成形体4は、ここ
では、イットリウムY、バリウムBa、銅Cu、銀Agの
各元素の配合モル比が2.34:2.4:3.4:0.
1となるように(α=0.4、β=1.3の場合に相当
する)、Y23、BaCO3、CuO、Ag2Oの原料粉
末を混合した。すなわち、従来のMTG法、MPMG法
の混合モル比よりも、イットリウムYの量を増大させ
た。 【0013】本発明の実施例における原料物質の調合を
従来と比較して示すと、図7に示す表の通りである。 【0014】成形体4は、図2の符号Mで示すように、
1400°C以上に加熱した後に急冷し、その後、粉砕
して混合し成形することにより形成される(図2の符号
Pを参照)。この成形体4はY23の微細粉とBa−Cu
アモルファスの微粉とから構成されている。その後、こ
の成形体4はヒーター2によりその上方部分と側方部分
とから熱が加えられ、この成形体4は1200°C程度
にいったん昇温され(図2の符号M´を参照)、その
後、1分につき約1°Cの冷却速度で徐冷される(図2
の符号Gを参照)。成形体4は、この徐冷の過程で部分
的な溶融状態となる。この状態でY2CO3粒子はBaと
Cuとを当量ずつ取り込んで211相を形成し、残余の
物質が液相となる。Baはその211相の形成により最
も減少し、Cu/Ba比率が1.67よりも上昇し、例え
ば、1.81となる。この成形体4の徐冷開始時(t=
0分)の平均温度を1025°Cとする。成形体4は下
方よりも上方の方が温度が高く、徐冷開始時には、図3
の(1)に示すように、その下方部分と上方部分とにお
いては、約20°C程度の温度差がある。成形体4の内
部の結晶状態は図4の(1)に示すように、徐冷初期
(t=0分)においては、例えば、辺の長さが0.1、
0.5、1.0ミクロンの211相a、b、cがCu−
Ba液相d中を浮遊している。 【0015】ここで、Y系超電導体の包晶反応は、21
1相とBa−Cu液相との間で生じ、その包晶反応温度は
液相中のCu/Ba比によって以下のように変わることが
報告されている(T.Aselage and K.Kecer:J.Mater.Res.
3(1988)1279)。 【0016】T.Aselage等によると、液相中のCuとBa
の元素比率が1.67の場合には、211相に対する包
晶反応が1015°Cで生じ、超電導相の123相が析
出すると述べている。一方、液相中のCuとBaの元素比
率が2.33の場合には、包晶反応が940°Cで生
じ、超電導相の123とCuOが析出すると述べてい
る。 【0017】 すなわち、液相中のCu/Ba比が1.67のとき包晶反
応温度は約1015°Cであり、Cu/Ba比が2.33
のとき包晶反応温度は約940°Cで、包晶反応温度は
組成の変化に伴って変化する。 【0018】まず、徐冷初期から10分経過すると(t
=10分)、成形体4の下半部分の温度が1015°C
以下となる。液相のCu−Baモル比は1.81で正規の
モル比(5/3)よりも若干高い。従って、成形体4の
下半分には、この1015°Cの温度で123相eが生
成され始め、211相a、b、cが消耗され始める。図
4の(2)は、成形体4の下半分について、徐冷開始か
らt=10分経過後の結晶の成長状態を示している。こ
こで、211相を包むように生成された123相の結晶
片はCu−Ba液相中を浮遊している。徐冷開始からt=
20分が経過すると、成形体4の上半分の温度が図3の
(3)に示すように1015°C以下の温度となり、図
4の(3)に示すように、成形体4の上半分に123相
eの結晶片が211相a、b、cを包むように形成され
る。徐冷開始からt=25分のときには、図3の(4)
に示すように、成形体4の下部の温度は990°C、そ
の上部の温度は1010°Cであり、成形体4の包晶反
応速度が抑制されつつ、結晶成長が進行する。徐冷開始
からt=35分のときには、図3の(5)に示すよう
に、成形体4の下部の温度は980°C、その上部の温
度は1000°Cであり、成形体4の包晶反応速度が同
様に抑制されつつ、結晶成長が進行する。図4の(4)
はその徐冷開始からt=25分経過後の結晶の成長状態
を示し、図4の(5)はその徐冷開始からt=35分経
過後の結晶の成長状態を示している。この包晶反応はC
u/Ba比率1.67で進行し、銅Cuの残量が生じ、母
体の総量が減少するので、Cu/Ba比率は反応と共に初
期値1.81より増大し、液相中のCuの濃度がさらに
高まり、その濃度が2.33に近づく。徐冷開始からt
=85分が経過すると、図3の(6)に示すように、成
形体4の下半部分の温度が940℃以下となり、Cu濃
度の高いBa−Cu液相と211相との間で2回目の反応
が始まる。1回目の反応で生じた123相eの結晶片は
浮遊状態にあるので、互いに結晶の方位が揃うように整
列しながら成長することができる。また、包晶反応にお
いて、残留したCu−Ba液相は上方に追いやられるの
で、冷却完了時に、液相成分のBaOやCuOがからまっ
て残留することが防止される。図4の(6)はその徐冷
開始からt=85分後の成形体4の結晶成長状態を示し
ている。 【0019】つまり、この実施例では、液相中のCuと
Baの元素比率が1.67よりも若干大きくなるように
原料を調合して溶融させ、1015°Cで冷却すると、
1.67の場合と同じく包晶反応が生じ、超電導の12
3相が析出するが、CuとBaの元素が1.67の比率で
消費させるので、未反応中の元素の比率が増大する。こ
れにより、先の包晶反応は抑制されるが、元素比率が
2.33に近づくので、低い方の包晶反応温度における
包晶反応が開始する。この発明では、液相中のCuとBa
の元素比率が1.7ないし1.8となるように原料を調
合して、溶融、徐冷することにしたので、冷却初期の1
015°C付近で部分的に超電導の微細な結晶を析出さ
せることができる。これらは、周辺の液相中で浮遊して
いるので、相互に、移動、回転し、整列することにな
る。 【0020】以上説明したように、包晶反応の抑制によ
り211相a、b、cの消耗が防止され、2回にわたる
反応でCu−Ba液相dの残留が防止され、結晶片を浮遊
させた状態で包晶反応が行われるので、結晶片の整列が
助長される。 【0021】成形体4はこの徐冷工程を経た後、常温に
まで冷却される(図2の符号H)。 【0022】図5の(1)はこのようにして製造された
酸化物超電導体としてのペレット5の下面を示す図であ
り、図5の(2)はそのペレット5の縦断面図である。
ペレット5は、例えば直径10〜20mmの比較的大きい
結晶からなり、β=1である従来の配合モル比で作られ
た酸化物超電導体としてのペレット6に比べて、結晶の
大きさは2〜3倍となった。なお、図6の(1)は従来
の配合モル比で作られたペレット6の下面を示す図であ
り、図6の(2)はそのペレット6の縦断面図である。 【0023】本発明により製造されたペレット5を構成
する結晶物質をx線回折で分析したところ、YBa2Cu
3OxおよびY2BaCuO5が主体で、CuOが微量に含
まれていた。しかし、BaOは検出されず、原料物質が
ほぼ100% 包晶反応したことが確認された。このペ
レット5の直流帯磁率から測定された磁化範囲は0.5
emu/cm3であり、臨界電流換算で1.5万A/cm3であっ
た。これらは、β=1として従来の配合モル比で作られ
たペレット6で測定された最高の値に一致するものであ
った。 【0024】 【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、包晶反応の進行とともに初折出相を取り囲む液相の
元素比率が化学量論的に正常な値から若干ずれるように
自動的に調節されるために、冷却工程の途中で波状的に
結晶化が進む。より高温の包晶反応で生じた123相の
結晶片は次の反応が開始するまでの期間浮遊しているの
で、互いに結晶の方位が揃うように整列しながら成長す
ることができる。このため、磁気反発力の大きい超電導
ペレットが安定的に製造できる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an oxide superconductor having a large magnetic repulsion and a magnetic attraction, and more particularly
The present invention relates to a method for producing a single-crystal oxide superconductor having a large pinning force. [0002] Conventionally, a method for producing an oxide superconductor utilizing a peritectic reaction has been known. For example, Y-Ba-
In the case of a Cu-based oxide superconductor, Y: Ba: Cu = 1:
The raw material mixed at a mixing molar ratio of 2: 3 is separated into Y 2 BaCuO 5 and a Ba—Cu liquid phase under a high temperature condition of 1,200 ° C. or more, and Y 2 BaCuO 5 and a Ba—Cu liquid phase are separated. Is cooled to 1,050 ° C. or less to form a superconducting crystal of YBa 2 Cu 3 OX, the so-called MTG method is known (S. Jin et al., Appl.
phys.lett.52 (1988) 2074). After that, the molar ratio of Y, Ba, and Cu is shifted from 1: 2: 3, and the molar ratio of Y, Ba, and Cu is set to 1 + 2α: 2 + α: 3 + α. α, 0.1 to 0.4), Y, Ba, Cu
A so-called QMG method has been proposed in which a heat treatment such as heating, quenching, molding, heating and slow cooling is mixed to leave a fine Y 2 BaCuO 5 phase in the superconducting phase. As a result, the pinning force of the magnetic flux has been improved to more than 10 times that of the conventional MTG method (M. Murakami et al., Jpn. J. Appl. Phys.
28 (1989) 1189). Further, a so-called MPMG method has been proposed in which a powder / homogenization step of pulverizing and mixing the raw material solidified by heating and quenching is inserted between the heating and quenching step and the molding step. This facilitates the manufacture of oxide superconductors of any size and any shape (M. Murakami et al., Jp.
nJAppl.phys.29 (1990) L1991.). [0005] However, the MTG method and the MPMG method employ a Ba-Cu liquid phase and a Ba-Cu liquid phase.
Dispersed crystals fine Y 2 BaCuO 5 in -Cu liquid phase (2
This method is intended to obtain a superconductor YBa 2 Cu 3 OX (also referred to as 123 phase) by a peritectic reaction with 11 phases), and thus has the following problems. [0006] (a) The initial phase serving as a nucleus of the peritectic reaction (in the case of yttrium, the 211 phase is the initial phase) has a diameter of 0.1 mm.
The distribution ranges from a fine substance of about 1 micron to a slightly large substance of about 1 micron. When the Ba-Cu liquid phase and its primary phase are allowed to react for a sufficient time at the peritectic reaction temperature, the fine primary phase of about 0.1 micron disappears upon completion of the peritectic reaction and has a pinning effect. It almost disappears. (B) Conversely, when the Ba-Cu liquid phase and its initial phase are allowed to react at a peritectic reaction temperature in a short time without taking much time, a slightly larger 211 phase of about 1 micron is formed in the peritectic reaction. And the size remains almost without causing the pinning effect. In addition, since the reaction part at the end of the Ba-Cu liquid phase remains, the superconducting phase is divided, and it is difficult to obtain a large-sized oxide superconducting single crystal. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to disperse a fine and dense normal conducting phase serving as a pinning point. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an oxide superconductor capable of manufacturing a large-sized superconductor. In order to achieve the above object, a manufacturing method according to the present invention comprises a method for manufacturing yttrium (Y)
The elements of lithium (Ba) and copper (Cu) are calculated based on the following formula.
Yttrium (Y) element mixed according to the molar ratio
To the copper and barium in the liquid phase
Element ratio (Cu / Ba) for manufacturing superconductors
Deviates from stoichiometrically normal molar ratio resulting in liquid phase
The composition ratio (Cu / Ba) of both elements in
And increase with decreasing liquid phase temperature.
The peritectic reaction temperature in the early stage of cooling and the
And the peritectic reaction rate at the beginning of slow cooling
With the increase in the above composition ratio, the
It is characterized by manufacturing a conductor, Y: Ba: Cu = β (1 + 2α): 2 + α: 3 + α , where α = 0.1 to 0.4 and β = 1.1 to 1.5 . According to the method for manufacturing an oxide superconductor according to the present invention , yttrium Y is added so that the value of β exceeds 1.
By increasing it compared to the conventional method, copper and burr
The elemental molar ratio with Cu ( Cu / Ba ) is shifted from the stoichiometrically normal molar ratio for producing a superconductor ,
Peritectic the composition ratio (Cu / Ba) of copper and barium in the liquid phase
Increase as the reaction progresses and the temperature of the liquid phase decreases.
Can be. Thus, it is possible to vary the annealing initial peritectic reaction temperature and annealing late peritectic reaction temperature, also the composition with slow cooling initial peritectic reaction rate peritectic reaction
Can be decelerated based on the increase in the ratio
The peritectic reaction was properly carried out so that the 211 phase remained.
Can be made. That is, at the beginning of slow cooling,
The disappearance of the fine primary phase of about 0.1 μm , that is, the 211 phase , is prevented, and the slightly larger 211 μm of the about 211 μm peritectic reaction proceeds from the initial stage of the slow cooling to the latter stage of the slow cooling. The portion is prevented from remaining unreacted. In the peritectic reaction at the later stage of slow cooling, 211 phases were collected.
Since crystals grown 123 phase is floating manner Komu Ri, the direction of the crystal is easily aligned. Therefore, slow cooling first
Reaction at each peritectic reaction temperature in the
Therefore, the initial phase of 211 phase is properly dispersed and the
Large superconductor pellet with uniform magnetic orientation and large magnetic repulsion
Good superconductivity due to stable growth of
The body is manufactured. FIG. 1 shows an example of an electric furnace used in a method for manufacturing an oxide superconductor according to the present invention. In FIG. 1, 1 is an electric furnace, 2 is a heater, 3
Denotes a mounting jig, and 4 denotes a molded body. In this case, the compact 4 has a compounding molar ratio of each element of yttrium Y, barium Ba, copper Cu, and silver Ag of 2.34: 2.4: 3.4: 0.
The raw material powders of Y 2 O 3 , BaCO 3 , CuO, and Ag 2 O were mixed so as to be 1 (corresponding to the case of α = 0.4, β = 1.3). That is, the amount of yttrium Y was increased as compared with the mixing molar ratio of the conventional MTG method and MPMG method. FIG. 7 is a table showing the preparation of the raw materials in the embodiment of the present invention in comparison with the conventional one. The molded body 4 is, as indicated by reference numeral M in FIG.
It is formed by quenching after heating to 1400 ° C. or higher, followed by pulverization, mixing and molding (see symbol P in FIG. 2). This compact 4 is made of fine powder of Y 2 O 3 and Ba-Cu.
It is composed of amorphous fine powder. Thereafter, heat is applied to the molded body 4 from its upper part and side parts by the heater 2, and the molded body 4 is once heated to about 1200 ° C. (refer to the symbol M ′ in FIG. 2), and thereafter , And slowly cooled at a cooling rate of about 1 ° C. per minute (FIG. 2)
G). The compact 4 is partially melted during the slow cooling process. In this state, the Y 2 CO 3 particles take in equivalent amounts of Ba and Cu to form a 211 phase, and the remaining substance becomes a liquid phase. Ba is reduced most by the formation of the 211 phase, and the Cu / Ba ratio increases from 1.67, for example, 1.81. At the start of slow cooling of the molded body 4 (t =
(0 min) is 1025 ° C. The temperature of the molded body 4 is higher in the upper part than in the lower part.
As shown in (1), there is a temperature difference of about 20 ° C. between the lower part and the upper part. As shown in (1) of FIG. 4, the crystal state inside the compact 4 is, for example, at the initial stage of slow cooling (t = 0 minutes), for example, the side length is 0.1,
0.5, 1.0 micron 211 phases a, b, c are Cu-
It is floating in the Ba liquid phase d. Here, the peritectic reaction of the Y-based superconductor is 21
It is reported that the peritectic reaction temperature occurs between one phase and the Ba-Cu liquid phase, and the peritectic reaction temperature changes as follows depending on the Cu / Ba ratio in the liquid phase (T. Aselage and K. Kecer: J. .Mater.Res.
3 (1988) 1279). According to T. Aselage et al., Cu and Ba in the liquid phase
It is stated that when the element ratio of is 1.67, a peritectic reaction with respect to the 211 phase occurs at 1015 ° C., and a 123 phase of the superconducting phase precipitates. On the other hand, when the element ratio of Cu and Ba in the liquid phase is 2.33, the peritectic reaction occurs at 940 ° C., and superconducting phase 123 and CuO are precipitated. [0017] That is, when the Cu / Ba ratio in the liquid phase is 1.67, the peritectic reaction temperature is about 1015 ° C., and the Cu / Ba ratio is 2.33.
At this time, the peritectic reaction temperature is about 940 ° C., and the peritectic reaction temperature changes with a change in the composition. First, after 10 minutes have passed from the initial stage of slow cooling (t
= 10 minutes), the temperature of the lower half of the molded body 4 is 1015 ° C
It is as follows. The liquid phase has a Cu-Ba molar ratio of 1.81, which is slightly higher than the normal molar ratio (5/3). Therefore, in the lower half of the compact 4, 123 phase e starts to be generated at this temperature of 1015 ° C., and 211 phases a, b, and c start to be consumed. FIG. 4B shows the crystal growth state of the lower half of the compact 4 after t = 10 minutes from the start of slow cooling. Here, the crystal fragments of the 123 phase generated so as to surround the 211 phase are floating in the Cu-Ba liquid phase. From the start of slow cooling t =
After elapse of 20 minutes, the temperature of the upper half of the compact 4 becomes 1015 ° C. or lower as shown in FIG. 3C, and the upper half of the compact 4 as shown in FIG. Then, a crystal fragment of the 123 phase e is formed so as to surround the 211 phases a, b and c. When t = 25 minutes from the start of slow cooling, (4) in FIG.
As shown in (1), the temperature of the lower part of the compact 4 is 990 ° C. and the temperature of the upper part thereof is 1010 ° C., and the crystal growth proceeds while the peritectic reaction rate of the compact 4 is suppressed. When t = 35 minutes from the start of the slow cooling, the temperature of the lower part of the compact 4 is 980 ° C. and the temperature of the upper part thereof is 1000 ° C., as shown in FIG. Crystal growth proceeds while the crystal reaction rate is similarly suppressed. (4) in FIG.
Shows the growth state of the crystal after a lapse of t = 25 minutes from the start of the slow cooling, and FIG. 4 (5) shows the growth state of the crystal after a lapse of t = 35 minutes from the start of the slow cooling. This peritectic reaction is C
Proceeding at a u / Ba ratio of 1.67, a residual amount of copper Cu is generated, and the total amount of the matrix is reduced. Therefore, the Cu / Ba ratio increases from the initial value of 1.81 with the reaction, and the concentration of Cu in the liquid phase is increased. And its concentration approaches 2.33. T from the start of slow cooling
= 85 minutes have passed, the temperature of the lower half of the compact 4 has dropped to 940 ° C. or lower, as shown in FIG. The second reaction starts. Since the crystal fragments of the 123 phase e generated in the first reaction are in a floating state, they can be grown while being aligned so that the crystal orientations are aligned with each other. Further, in the peritectic reaction, the remaining Cu-Ba liquid phase is repelled upward, thereby preventing the liquid phase components BaO and CuO from being entangled and remaining when the cooling is completed. FIG. 4 (6) shows the crystal growth state of the compact 4 after t = 85 minutes from the start of the slow cooling. That is, in this embodiment, the raw materials are mixed and melted so that the element ratio of Cu and Ba in the liquid phase is slightly larger than 1.67, and then cooled at 1015 ° C.
As in 1.67, the peritectic reaction occurred, and the superconducting 12
Although three phases are precipitated, the elements of Cu and Ba are consumed at a ratio of 1.67, so that the ratio of unreacted elements increases. As a result, the peritectic reaction is suppressed, but the element ratio approaches 2.33, so that the peritectic reaction starts at the lower peritectic reaction temperature. In the present invention, Cu and Ba in the liquid phase are used.
The raw materials were blended such that the element ratio of 1.7 to 1.8 was obtained, and the mixture was melted and gradually cooled.
At around 015 ° C., fine crystals of superconductivity can be partially deposited. Since they are suspended in the surrounding liquid phase, they will move, rotate and align with one another. As described above, the suppression of the peritectic reaction prevents the 211 phases a, b, and c from being consumed, prevents the Cu—Ba liquid phase d from remaining in two reactions, and allows the crystal fragments to float. Since the peritectic reaction is performed in a state where the crystal pieces are aligned, alignment of crystal pieces is promoted. After passing through this slow cooling step, the compact 4 is cooled to room temperature (reference H in FIG. 2). FIG. 5A is a view showing the lower surface of the pellet 5 as an oxide superconductor manufactured in this manner, and FIG. 5B is a longitudinal sectional view of the pellet 5.
The pellet 5 is made of a relatively large crystal having a diameter of, for example, 10 to 20 mm, and has a crystal size of 2 to 2 as compared with the pellet 6 as an oxide superconductor made at a conventional molar ratio of β = 1. It has tripled. FIG. 6 (1) is a view showing the lower surface of a pellet 6 made with a conventional molar ratio, and FIG. 6 (2) is a longitudinal sectional view of the pellet 6. When the crystalline material constituting the pellets 5 produced according to the present invention was analyzed by x-ray diffraction, it was found that YBa 2 Cu
It was mainly composed of 3 Ox and Y 2 BaCuO 5 , and contained trace amounts of CuO. However, BaO was not detected, and it was confirmed that almost 100% of the raw material had undergone peritectic reaction. The magnetization range of the pellet 5 measured from the DC susceptibility was 0.5.
emu / cm 3 , which was 15,000 A / cm 3 in terms of critical current. These corresponded to the highest values measured for pellets 6 made at conventional compounding molar ratios with β = 1. As described above, according to the present invention, as the peritectic reaction progresses, the element ratio of the liquid phase surrounding the initially deposited phase slightly deviates from the stoichiometrically normal value. Thus, the crystallization proceeds in a wavy manner during the cooling step. Since the crystal fragments of the 123 phase generated by the peritectic reaction at a higher temperature are floating until the next reaction starts, they can grow while being aligned so that the crystal orientations are aligned with each other. Therefore, a superconducting pellet having a large magnetic repulsion can be stably manufactured.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明に係わる酸化物超電導体の製造方法に用
いる電気炉の説明図である。 【図2】本発明に係わる酸化物超電導体の加熱冷却パタ
ーンを説明するためのグラフである。 【図3】本発明に係わる酸化物超電導体の徐冷工程の成
形体の温度分布を経時的に示す概略説明図である。 【図4】図3の温度分布に対応する結晶の成長状態を示
す説明図である。 【図5】本発明に係わる酸化物超電導体の製造方法によ
り得られた酸化物超電導体のペレットの底面図である。 【図6】本発明に係わる酸化物超電導体の製造方法によ
り得られた酸化物超電導体のペレットの縦断面図であ
る。 【図7】本発明に係わる本発明の実施例における原料物
質の調合を従来と比較して示した表である。 【符号の説明】 Y イットリウム Ba バリウム Cu 銅 4 成形体 a、b、c 211相 d 液相 e 123相
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory view of an electric furnace used for a method for manufacturing an oxide superconductor according to the present invention. FIG. 2 is a graph for explaining a heating / cooling pattern of the oxide superconductor according to the present invention. FIG. 3 is a schematic explanatory diagram showing a temperature distribution of a molded body in a slow cooling step of the oxide superconductor according to the present invention with time. FIG. 4 is an explanatory view showing a crystal growth state corresponding to the temperature distribution in FIG. 3; FIG. 5 is a bottom view of an oxide superconductor pellet obtained by the method for manufacturing an oxide superconductor according to the present invention. FIG. 6 is a longitudinal sectional view of an oxide superconductor pellet obtained by the method for manufacturing an oxide superconductor according to the present invention. FIG. 7 is a table showing the preparation of raw materials in an example of the present invention according to the present invention as compared with a conventional example. [Description of Signs] Y Yttrium Ba Barium Cu Copper 4 Molded products a, b, c 211 phases d Liquid phase e 123 phases

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 多田 健紀 香川県高松市屋島西町2109番地8株式会 社四国総合研究所内 (56)参考文献 特開 平4−193714(JP,A) 特開 平2−153803(JP,A) 特開 平2−204358(JP,A) 特開 平3−65509(JP,A) 特開 平4−175296(JP,A) 特開 平5−17205(JP,A) 特開 平5−238731(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C30B 1/00 - 35/00 C01G 1/00 C01G 3/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Kenki Tada 2109-8 Yashimanishimachi, Takamatsu City, Kagawa Prefecture Inside Shikoku Research Institute, Inc. (56) References JP-A-4-193714 (JP, A) JP-A-Hei. JP-A-2-153803 (JP, A) JP-A-2-204358 (JP, A) JP-A-3-65509 (JP, A) JP-A-4-175296 (JP, A) JP-A-5-17205 (JP, A A) JP-A-5-238731 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C30B 1/00-35/00 C01G 1/00 C01G 3/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】【請求項1】 イットリウム(Y)とバリウム(Ba)
と銅(Cu)の元素を、下記の式に基づく配合モル比に
従って混合し、イットリウム(Y)の元素を残余の元素
よりも増大させて、液相の銅とバリウムとの元素配合比
(Cu/Ba)を超電導体を製作するのに化学量論的に
正常な配合モル比からずらし結果的に液相中の両元素の
組成比(Cu/Ba)を包晶反応の進行および液相の温
度低下に伴って増大させることにより、徐冷初期の包晶
反応温度と徐冷後期の包晶反応温度とを異ならせると共
に、徐冷初期の包晶反応速度を包晶反応に伴う前記組成
比の増大に基づき減速させて、酸化物超電導体を製造す
ることを特徴とする酸化物超電導体の製造方法。 Y:Ba:Cu=β(1+2α):2+α:3+α ただし、α=0.1〜0.4、β=1.1〜1.5
(57) [Claims] [Claim 1] Yttrium (Y) and barium (Ba)
And the element of copper (Cu) are mixed in accordance with the mixing molar ratio based on the following formula, and the element of yttrium (Y) is made larger than the remaining elements, and the element mixing ratio of copper and barium in the liquid phase
(Cu / Ba) is deviated from the stoichiometrically normal molar ratio for producing a superconductor, and consequently the two elements in the liquid phase
The composition ratio (Cu / Ba) is determined by the progress of the peritectic reaction and the temperature of the liquid phase.
By increasing with the degree reduction, it causes different from the annealing initial peritectic reaction temperature and annealing late peritectic reaction temperature, the composition with the slow cooling initial peritectic reaction rate peritectic reaction
A method for producing an oxide superconductor, comprising: producing an oxide superconductor at a reduced speed based on an increase in the ratio . Y: Ba: Cu = β (1 + 2α): 2 + α: 3 + α where α = 0.1 to 0.4, β = 1.1 to 1.5
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