JP3623829B2 - ＲＥーＢａーＣｕーＯ系酸化物超電導体の製造方法 - Google Patents
ＲＥーＢａーＣｕーＯ系酸化物超電導体の製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に磁石との磁気反発力特性及び保磁力特性に優れたＲＥーＢａーＣｕーＯ系酸化物超電導体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＲＥーＢａーＣｕーＯ系酸化物超電導体（ＲＥは１種もしくは２種以上の希土類金属元素）の原料混合体（前駆体）を融点温度以上に加熱溶融した後に、種結晶を接触させて種結晶から結晶を成長させ、ＲＥーＢａーＣｕーＯ系酸化物超電導体を製造する方法としては、例えば、特開平５−１９３９３８号公報に記載の方法が知られている。この公報に記載の方法は、ＲＥＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 相を有する超電導体を製造する際に、種結晶として、ＲＥＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 相（以下、「１２３相」と略称する場合がある）を有する単結晶を用いるものである。この方法は、種結晶の「１２３相」を構成するＲＥ元素と製造すべき超電導体の「１２３相」を構成するＲＥ元素とを異ならしめてその組み合わせを選定することによって、種結晶の「１２３相」の生成温度が、製造すべき超電導体（前駆体）の「１２３相」の生成温度よりも高くなるようにして、種結晶による結晶成長を可能にしているものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の従来の方法は、種結晶の「１２３相」の生成温度が製造すべき超電導体の「１２３相」の生成温度よりも高くなるように、それぞれを構成するＲＥ元素を選定する必要がある。したがって、必然的にこの方法は、「１２３相」の生成温度が一番高いＲＥ元素を構成元素とする超電導体を製造する場合には適用できない。これより高い生成温度の「１２３相」を有する種結晶を用意することができないからである。
【０００４】
本発明は、上述の背景のもとでなされたものであり、「１２３相」の生成温度がより高い場合にも種結晶を用いた方法を適用可能にし、これにより、大型でより高い磁気反発力特性及び保磁力特性を有する酸化物超電導体を歩留まりよく製造することができるＲＥーＢａーＣｕーＯ系酸化物超電導体の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために本発明は、
（構成１） ＲＥーＢａーＣｕーＯ系酸化物超電導体（ＲＥはＹを含む１種もしくは２種以上の希土類金属元素）の製造方法において、
ＲＥ化合物、Ｂａ化合物、Ｃｕ化合物を、それぞれのｍｏｌ％（ＲＥ，Ｂａ，Ｃｕ）が、ＲＥ，Ｂａ，Ｃｕ成分系のｍｏｌ％を表わす三角座標上において、Ａ（３５，２５，４０）、Ｂ（３５，３５，３０）、Ｃ（１５，４０，４５）、Ｄ（１５，３０，５５）の点で囲まれる領域の組成となるようにそれぞれ秤量して混合し、この混合粉を９００〜１５００℃の温度で焼成することによって得た仮焼粉末をペレット成形してペレット状の前駆体を形成し、
次に、この前駆体を９９０〜１３００℃において加熱して固液共存状態にした後に種結晶温度にし、
次いで、種結晶としてＮｄＧａＯ３ 単結晶を前記前駆体に接触させ、
しかるのちに、前記種結晶側が低温側となるように、５〜５０℃／ｃｍの温度勾配をかけ、室温まで徐冷することによって前記種結晶を基点として該種結晶と同じ方位を有するＲＥーＢａーＣｕーＯ系酸化物超電導体の大きな配向した結晶を製造することを特徴とする構成とした。
【０００６】
また、この構成１の態様として、
（構成２） 構成１のＲＥーＢａーＣｕーＯ系酸化物超電導体の製造方法において、
前記種結晶として前記ＮｄＧａＯ３ 単結晶の代わりに、Ｓｒ２ ＡｌＴａＯ６ 単結晶を用いることを特徴とする構成、
及び、
（構成３）構成１のＲＥーＢａーＣｕーＯ系酸化物超電導体の製造方法において、
前記種結晶として前記ＮｄＧａＯ３ 単結晶の代わりに、Ｓｒ２ ＡｌＮｂＯ６ 単結晶を用いることを特徴とする構成とした。
【０００７】
さらに、構成１ないし３のいずれかの態様として、
（構成４）構成１ないし３のいずれかのＲＥーＢａーＣｕーＯ系酸化物超電導体の製造方法において、
前記ＲＥ化合物、Ｂａ化合物、Ｃｕ化合物を前記酸化物超電導体の組成に応じた割合で混合し、焼成後にペレット成形してペレット状の前駆体を形成する工程を、
前記ＲＥ化合物、Ｂａ化合物、Ｃｕ化合物を前記割合でそれぞれ秤量した後、これら秤量した化合物のうちの１つまたは２つを取り出して混合し、次に、この混合物を８００〜９５０℃で焼成し、しかるのちにこの焼成物を残りの化合物と混合してペレット成形する工程にしたことを特徴とする構成とした。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１はＲＥ，Ｂａ，Ｃｕ成分系のｍｏｌ％を表わす三角座標を示す図である。以下、図１を参照にしながら本発明の実施の形態を説明する。
【０００９】
第１の実施の形態は、次の順からなる。
【００１０】
まず、ＲＥ化合物、Ｂａ化合物、Ｃｕ化合物を、図１に示される三角座標上において、Ａ（３５，２５，４０）、Ｂ（３５，３５，３０）、Ｃ（１５，４０，４５）、Ｄ（１５，３０，５５）の点で囲まれる領域の組成となるようにそれぞれ秤量して混合する。
【００１１】
次に、この混合粉を９００〜１５００℃の温度で焼成することによって得た仮焼粉末をペレット成形してペレット状の前駆体を形成する。
【００１２】
次に、この前駆体を９９０〜１３００℃において加熱して固液共存状態にした後に種結晶温度にする。
【００１３】
次いで、種結晶としてＮｄＧａＯ３ 単結晶を前記前駆体に接触させ、
しかるのちに、前記種結晶側が低温側となるように、５〜５０℃／ｃｍの温度勾配をかけ、室温まで徐冷することによって前記種結晶を基点として該種結晶と同じ方位を有するＲＥーＢａーＣｕーＯ系酸化物超電導体の大きな配向した結晶を得る。
【００１４】
また、第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態における種結晶としてのＮｄＧａＯ３ 単結晶の代わりに、Ｓｒ２ ＡｌＴａＯ６ 単結晶を用いるものである。
【００１５】
さらに、第３の実施の形態は、上記第１の実施の形態における種結晶としのＮｄＧａＯ３ 単結晶の代わりに、Ｓｒ２ ＡｌＮｂＯ６ 単結晶を用いるものである。
そして、第４の実施の形態は、上記第１の実施の形態におけるペレット状の前駆体を形成する工程を、ＲＥ化合物、Ｂａ化合物、Ｃｕ化合物を前記割合でそれぞれ秤量した後、これら秤量した化合物のうちの１つまたは２つを取り出して混合し、次に、この混合物を８００〜９５０℃で焼成し、しかるのちにこの焼成物を残りの化合物と混合してペレット成形する工程にしたものである。
【００１６】
上述の各実施の形態において、前記種所定の温度に加熱溶融した前駆体に接触させる種結晶として、ペロプスカイト構造を持つＮｄＧａＯ３ 又はＳｒ２ ＡｌＴａＯ６ 又はＳｒ２ ＡｌＮｂＯ６ 単結晶を種結晶として用いることによってＲＥＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 相が生成する温度の比較的高いＳｍＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 相やＮｄＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 相からなる超電導体でも、該種結晶を基点として該種結晶と同じ方位を有するＲＥＢａＣｕＯ系酸化物超電導体の大きな配向した結晶を製造することが可能となった。
【００１７】
また所望の超電導体の組成を、それぞれのｍｏｌ％（ＲＥ，Ｂａ，Ｃｕ）がＡ（３５，２５，４０）、Ｂ（３５，３５，３０）、Ｃ（１５，４０，４５）、Ｄ（１５，３０，５５）の点で囲まれる領域としたのはＲＥが３５％以上ではＲＥ２ ＢａＣｕＯ５ 相が凝集粗大化するため特性が悪くなり、１５％以下ではＢａやＣｕ化合物の不純物相が析出するためである。また、ＡＤの線よりＢａを少なくするとＣｕ化合物の不純物が多く析出して特性を著しく劣化させるためである。
【００１８】
仮焼温度を９００〜１５００℃としたのは、９００℃以下ではカーボン等の出発原料中にある不必要な元素が残り、溶融結晶化後の試料の特性を悪くするためである。また、１５００℃以上では原料をいれる容器との反応が激しくなり、不純物の混入が多く起こるため、１５００℃以下とした。
【００１９】
溶融温度を９９０〜１３００℃としたのは９９０℃以下では溶融が不十分となり、結晶粒界が残り、１３００℃以上ではＲＥ２ ＢａＣｕＯ５ 相の凝集粗大化がおこるためである。
【００２０】
温度勾配を５〜５０℃／ｃｍとしたのは、５℃以下では種結晶との接触部以外の点からの結晶の核発生がおこりやすくなるためであり、５０℃以上では種結晶と反対側の試料温度が高くなり過ぎて、形状を保てなくなるためである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
この実施例は、種結晶としてＮｄＧａＯ３ 単結晶を用い、組成がＹ１．８ Ｂａ２．４ Ｃｕ３．４ Ｏ７−ｘ である酸化物超電導体の配向結晶を製造する例である。
【００２２】
Ｙ２ Ｏ３ 、ＢａＣＯ３ 、ＣｕＯの各原料粉末をＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝１８：２４：３４になるように秤量した後、ＢａＣｏ３ 、ＣｕＯのみをＰｔ坩堝中で、９５０℃で２４時間焼成してＢａＣｕＯ２ とＣｕＯの仮焼粉を得た（モル比でＢａＣｕＯ２ ：ＣｕＯ＝２４：１０）。この仮焼粉とあらかじめ秤量しておいたＹ２ Ｏ３ とを混合して外径５０ｍｍ厚さ２０ｍｍのディスク状にプレス成形して成形体を作成した。この成形体を１１５０℃で半溶融状態にした後、１０２０℃まで１０℃／ｍｉｎで降温し、上記種結晶を成形体の上部に接触させ、種結晶側が低温となるように１５℃／ｃｍの温度勾配を加え、そこから１℃／ｈｒの速度で室温まで徐冷するとによって結晶化を行なった。
【００２３】
得られたＹＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 相中にＹ２ ＢａＣｕＯ５ が微細に分散した結晶は、試料全体が種結晶の結晶方位を反映し、大きな配向した結晶となった。
【００２４】
この試料に、外部磁場５ｋＯｅを加えて液体窒素で磁場中冷却し、その後磁場を取り去り、試料の直径に沿って保持磁束を測定した。
【００２５】
図２は保持磁束測定装置の概略構成を示す図であり、図３は実施例１の試料の保持磁束測定結果をグラフにして示す図である。なお、図３において、縦軸が保持磁束（単位；ｋＧａｕｓｓ）であり、横軸が試料の直径方向の側定位置（単位；ｍｍ）である。図３のグラフから明らかなように、種結晶を反映して配向性が向上したため、大量の磁束を保持する特性を有している（最大約３．５ＫＧｕｓｓ）ことがわかる。
【００２６】
また、この実施例の試料について他の超電導特性を調べたところ、臨界温度（Ｔｃ）が９０Ｋであり、臨界電流密度（Ｊｃ）が１．５×１０４ Ａ／ｃｍ２ （温度７７Ｋ、外部磁場１Ｔ）であり、磁気反発力が１２Ｋｇ・ｆであって、十分高い値を有していた。
【００２７】
（実施例２）
この実施例は、種結晶としてＳｒ２ ＡｌＴａＯ６ 単結晶を用い、組成がＹ１．８ Ｂａ２．４ Ｃｕ３．４ Ｏ７−ｘ である酸化物超電導体の配向結晶を製造する例である。
【００２８】
Ｙ２ Ｏ３ 、ＢａＣＯ３ 、ＣｕＯの各原料粉末をＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝１８：２４：３４になるように秤量した後、ＢａＣｏ３ 、ＣｕＯのみをＰｔ坩堝中で、９５０℃で２４時間焼成してＢａＣｕＯ２ とＣｕＯの仮焼粉を得た（モル比でＢａＣｕＯ２ ：ＣｕＯ＝２４：１０）。この仮焼粉とあらかじめ秤量しておいたＹ２ Ｏ３ とを混合して外径５０ｍｍ厚さ２０ｍｍのディスク状にプレス成形して成形体を作成した。この成形体を１１５０℃で半溶融状態にした後、１０２０℃まで１０℃／ｍｉｎで降温し、上記種結晶を成形体の上部に接触させ、種結晶側が低温となるように１５℃／ｃｍの温度勾配を加え、そこから１℃／ｈｒの速度で室温まで徐冷するとによって結晶化を行なった。
【００２９】
得られたＹＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 相中にＹ２ ＢａＣｕＯ５ が微細に分散した結晶は、試料全体が種結晶の結晶方位を反映し、大きな配向した結晶となった。
【００３０】
この試料に、上述の図２に示した保持磁束測定装置を用いて外部磁場５ｋＯｅを加えて液体窒素で磁場中冷却し、その後磁場を取り去り、試料の直径に沿って保持磁束を測定した。図４は実施例２の試料の保持磁束測定結果をグラフにして示す図である。なお、縦軸、横軸等の表示は図３の場合と同じである。図４のグラフから明らかなように、この実施例２の試料も種結晶を反映して配向性が向上したため、大量の磁束を保持する特性を有している（最大約３ＫＧｕｓｓ）ことがわかる。
【００３１】
また、この実施例の試料について他の超電導特性を調べたところ、臨界温度（Ｔｃ）が９０Ｋであり、臨界電流密度（Ｊｃ）が１．５×１０４ Ａ／ｃｍ２ （温度７７Ｋ、外部磁場１Ｔ）であり、磁気反発力が１１Ｋｇ・ｆであって、十分高い値を有していた。
【００３２】
（実施例３）
この実施例は、種結晶としてＳｒ２ ＡｌＴａＯ６ の単結晶を用いて、組成がＳｍ１．８ Ｂａ２．４ Ｃｕ３．４ Ｏ７−ｘ である酸化物超電導体の配向結晶を製造する例である。
【００３３】
Ｓｍ２ Ｏ３ 、ＢａＣＯ３ 、ＣｕＯの各原料粉末をＳｍ：Ｂａ：Ｃｕ＝１８：２４：３４になるように秤量した後、ＢａＣＯ３ 、ＣｕＯのみをＰｔ坩堝中で、９５０℃で２４時間焼成してＢａＣｕＯ２ とＣｕＯの仮焼粉を得た（モル比でＢａＣｕＯ２ ：ＣｕＯ＝２４：１０）。この仮焼粉とあらかじめ秤量しておいたＳｍ２ Ｏ３ とを混合して外径５０ｍｍ厚さ２０ｍｍのディスク状にプレス成形して成形体を作成した。この成形体を１１５０℃で半溶融状態にした後、１０２０℃まで１０℃／ｍｉｎで降温し、上記種結晶を成形体の上部に接触させ、種結晶側が低温となるように１５℃／ｃｍの温度勾配を加え、そこから１℃／ｈｒの速度で室温まで徐冷することによって結晶化を行なった。
【００３４】
得られたＳｍＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 相中にＳｍ２ ＢａＣｕＯ５ 相が微細に分散した結晶は、試料全体が種結晶の結晶方位を反映し、大きな配向した結晶となった。
【００３５】
この試料に、上述の図２に示した保持磁束測定装置を用いて外部磁場５ｋＯｅを加えて液体窒素で磁場中冷却し、その後磁場を取り去り、試料の直径に沿って保持磁束を測定した。図５は実施例３の試料の保持磁束測定結果をグラフにして示す図である。なお、縦軸、横軸等の表示は図３の場合と同じである。図５のグラフから明らかなように、この実施例３の試料も種結晶を反映して配向性が向上したため、大量の磁束を保持する特性を有している（最大約３．２ＫＧｕｓｓ）ことがわかる。
【００３６】
また、この実施例の試料について他の超電導特性を調べたところ、臨界温度（Ｔｃ）が９１Ｋであり、臨界電流密度（Ｊｃ）が１．７×１０４ Ａ／ｃｍ２ （温度７７Ｋ、外部磁場１Ｔ）であり、磁気反発力が１１Ｋｇ・ｆであって、十分高い値を有していた。
【００３７】
（実施例４）
この実施例は、種結晶としてＳｒ２ ＡｌＮｂＯ６ の単結晶を用いて、組成がＮｄＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ である酸化物超電導体の配向結晶を製造する例である。
【００３８】
Ｎｄ２ Ｏ３ 、ＢａＣＯ３ 、ＣｕＯの各原料粉末をＮｄ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：２：３になるように秤量した後、ＢａＣＯ３ 、ＣｕＯのみを、８５０℃で３０時間焼成してＢａＣｕＯ２ とＣｕＯの仮焼粉を得た（モル比でＢａＣｕＯ２ ：ＣｕＯ＝２：１）。この仮焼粉とあらかじめ秤量しておいたＮｄ２ Ｏ３ 及びＰｔ粉末を０．５ｗｔ％加えて混合して、外径５０ｍｍ厚さ２０ｍｍのディスク状にプレス成形して成形体を作成した。この成形体を酸素分圧ＰＯ２ ＝１０−３ａｔｍ中１２００℃で半溶融状態にした後、１０８０℃まで１０℃／ｍｉｎで降温し、Ｓｒ２ ＡｌＮｂＯ６ の単結晶を種結晶として成形体の上部に接触させ、種結晶側が低温となるように１５℃／ｃｍの温度勾配を加え、そこから１℃／ｈｒの速度で室温まで徐冷することによって結晶化を行なった。
【００３９】
得られたＮｄＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 相からなる結晶は、試料中で異方位の結晶が存在していたが、種結晶下部では種結晶の結晶方位を反映し比較的大きな結晶が得られた。
【００４０】
この試料に、上述の図２に示した保持磁束測定装置を用いて外部磁場５ｋＯｅを加えて液体窒素で磁場中冷却し、その後磁場を取り去り、試料の直径に沿って保持磁束を測定した。図６は実施例４の試料の保持磁束測定結果をグラフにして示す図である。なお、縦軸、横軸等の表示は図３の場合と同じである。図６のグラフから明らかなように、この実施例４の試料も種結晶を反映して配向性が向上したため、大量の磁束を保持する特性を有している（最大約２ＫＧｕｓｓ）ことがわかる。
【００４１】
また、この実施例の試料について他の超電導特性を調べたところ、臨界温度（Ｔｃ）が９１Ｋであり、臨界電流密度（Ｊｃ）が１．１×１０４ Ａ／ｃｍ２ （温度７７Ｋ、外部磁場１Ｔ）であり、磁気反発力が８Ｋｇ・ｆであって、十分高い値を有していた。ことがわかる。
【００４２】
（実施例５）
この実施例は、種結晶としてＮｄＧａＯ３ の単結晶を用い、組成がＮｄＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ である酸化物超電導体の配向結晶を製造する例である。
【００４３】
Ｎｄ２ Ｏ３ 、ＢａＣＯ３ 、ＣｕＯの各原料粉末をＮｄ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：２：３になるように秤量した後、ＢａＣＯ３ 、ＣｕＯのみを、８５０℃で３０時間焼成してＢａＣｕＯ２ とＣｕＯの仮焼粉を得た（モル比でＢａＣｕＯ２ ：ＣｕＯ＝２：１）。この仮焼粉とあらかじめ秤量しておいたＮｄ２ Ｏ３ 及びＰｔ粉末を０．５ｗｔ％加えて混合して、外径５０ｍｍ厚さ２０ｍｍのディスク状にプレス成形して成形体を作成した。この成形体を酸素分圧ＰＯ２ ＝１０−３ａｔｍ中１２００℃で半溶融状態にした後、１０８０℃まで１０℃／ｍｉｎで降温し、ＮｄＧａＯ３ の単結晶を種結晶として成形体の上部に接触させ、種結晶側が低温となるように１５℃／ｃｍの温度勾配を加え、そこから１℃／ｈｒの速度で室温まで徐冷することによって結晶化を行なった。
【００４４】
得られたＮｄＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 相からなる結晶は、試料中で異方位の結晶が存在していたが、種結晶下部では種結晶の結晶方位を反映し比較的大きな結晶が得られた。
【００４５】
この試料に、上述の図２に示した保持磁束測定装置を用いて外部磁場５ｋＯｅを加えて液体窒素で磁場中冷却し、その後磁場を取り去り、試料の直径に沿って保持磁束を測定した。図７は実施例５の試料の保持磁束測定結果をグラフにして示す図である。なお、縦軸、横軸等の表示は図３の場合と同じである。図７のグラフから明らかなように、この実施例５の試料も種結晶を反映して配向性が向上したため、大量の磁束を保持する特性を有している（最大約２ＫＧｕｓｓ）ことがわかる。
【００４６】
また、この実施例の試料について他の超電導特性を調べたところ、臨界温度（Ｔｃ）が９１Ｋであり、臨界電流密度（Ｊｃ）が１．１×１０４ Ａ／ｃｍ２ （温度７７Ｋ、外部磁場１Ｔ）であり、磁気反発力が８Ｋｇ・ｆであって、十分高い値を有していた。ことがわかる。
【００４７】
（比較例）
この比較例は、種結晶としてＮｄＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ の単結晶を用い、組成がＮｄＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ である酸化物超電導体の配向結晶を製造する例である。
【００４８】
Ｎｄ２ Ｏ３ 、ＢａＣＯ３ 、ＣｕＯの各原料粉末をＮｄ：Ｂａ：Ｃｕ＝０．１５：３．３：５．４５になるように秤量した後混合し、９２０℃で３０時間仮焼してＮｄＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 、ＢａＣｕＯ２ とＣｕＯの仮焼粉を得た（モル比でＮｄＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ ：ＢａＣｕＯ２ ：ＣｕＯ＝０．１５：３：２）。この仮焼粉をＰｔ坩堝中にいれて１１５０℃で３０分間溶融した後、１０６０℃まで１０℃／ｍｉｎで降温し、１０００℃まで０．５℃／ｍｉｎで降温し、多孔質の煉瓦上に流し込むことによって急冷した。煉瓦上には多少液層の付着があるが、３ｍｍ程度のＮｄＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 相の単結晶が、無数に得られた。
【００４９】
次に、Ｎｄ２ Ｏ３ 、ＢａＣＯ３ 、ＣｕＯの各原料粉末をＮｄ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：２：３になるように秤量した後、ＢａＣＯ３ 、ＣｕＯのみを、８５０℃で３０時間焼成して仮焼してＢａＣｕＯ２ とＣｕＯの仮焼粉を得た（モル比でＢａＣｕＯ２ ：ＣｕＯ＝２：１）。この仮焼粉とあらかじめ秤量しておいたＮｄ２ Ｏ３ 及びＰｔ粉末を０．５ｗｔ％加えて混合して、外径５０ｍｍ厚さ２０ｍｍのディスク状にプレス成形して成形体を作成した。この成形体を酸素分圧ＰＯ２ ＝１０−３ａｔｍ中１２００℃で半溶融状態にした後、１０８０℃まで１０℃／ｍｉｎで降温し、上記で得られたＮｄＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 相の単結晶を種結晶として成形体の上部に接触させ、種結晶側が低温となるように１５℃／ｃｍの温度勾配を加え、そこから１℃／ｈｒの速度で室温まで徐冷することによって結晶化を行なった。
【００５０】
得られたＮｄＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 相からなる結晶は、種結晶が完全に溶融してしまい、非常に細かな多結晶体となっていた。
【００５１】
この試料に、上述の図２に示した保持磁束測定装置を用いて外部磁場５ｋＯｅを加えて液体窒素で磁場中冷却し、その後磁場を取り去り、試料の直径に沿って保持磁束を測定した。図８は比較例の試料の保持磁束測定結果をグラフにして示す図である。なお、縦軸、横軸等の表示は図３の場合と同じである。図８のグラフから明らかなように、この比較例の試料は多結晶であるため、上述の各実施例に比較すると保持できる磁束が少なくなっている（最大約１．５ＫＧｕｓｓ）ことがわかる。
【００５２】
また、この実施例の試料について他の超電導特性を調べたところ、臨界温度（Ｔｃ）は９１Ｋであり、臨界電流密度（Ｊｃ）は１．１×１０４ Ａ／ｃｍ２ （温度７７Ｋ、外部磁場１Ｔ）であって十分であるが、磁気反発力については、５．５Ｋｇ・ｆであって、上述の各実施例に比較すると劣ることがわかる。
【００５３】
なお、以上の各実施例及び比較例の超電導特性をまとめて表にして図９に示した。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は、酸化物超電導体の製造方法の一つであるいわゆる溶融法を用いてＲＥーＢａーＣｕーＯ系超電導体（ＲＥは１種もしくは２種以上の希土類元素金属元素）を作成する際に、種結晶として、分散温度が高く、格子常数が近いペロブスカイト構造を有するＮｄＧａＯ３ 単結晶、Ｓｒ２ ＡｌＴａＯ６ 単結晶又はＳｒ２ ＡｌＮｂＯ６ 単結晶を種結晶として使用することにより、「１２３相」の生成温度がより高い場合にも種結晶を用いた方法を適用可能にし、これにより、大型でより高い磁気反発力特性及び保磁力特性を有する酸化物超電導体を歩留まりよく製造することを製造可能にしたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＲＥ，Ｂａ，Ｃｕ成分系のｍｏｌ％を表わす三角座標を示す図である。
【図２】保持磁束測定装置の概略構成を示す図である。
【図３】実施例１の試料の保持磁束測定結果をグラフにして示す図である。
【図４】実施例２の試料の保持磁束測定結果をグラフにして示す図である。
【図５】実施例３の試料の保持磁束測定結果をグラフにして示す図である。
【図６】実施例４の試料の保持磁束測定結果をグラフにして示す図である。
【図７】実施例５の試料の保持磁束測定結果をグラフにして示す図である。
【図８】比較例の試料の保持磁束測定結果をグラフにして示す図である。
【図９】各実施例及び比較例の超電導特性をまとめて表にした図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に磁石との磁気反発力特性及び保磁力特性に優れたＲＥーＢａーＣｕーＯ系酸化物超電導体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＲＥーＢａーＣｕーＯ系酸化物超電導体（ＲＥは１種もしくは２種以上の希土類金属元素）の原料混合体（前駆体）を融点温度以上に加熱溶融した後に、種結晶を接触させて種結晶から結晶を成長させ、ＲＥーＢａーＣｕーＯ系酸化物超電導体を製造する方法としては、例えば、特開平５−１９３９３８号公報に記載の方法が知られている。この公報に記載の方法は、ＲＥＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 相を有する超電導体を製造する際に、種結晶として、ＲＥＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 相（以下、「１２３相」と略称する場合がある）を有する単結晶を用いるものである。この方法は、種結晶の「１２３相」を構成するＲＥ元素と製造すべき超電導体の「１２３相」を構成するＲＥ元素とを異ならしめてその組み合わせを選定することによって、種結晶の「１２３相」の生成温度が、製造すべき超電導体（前駆体）の「１２３相」の生成温度よりも高くなるようにして、種結晶による結晶成長を可能にしているものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の従来の方法は、種結晶の「１２３相」の生成温度が製造すべき超電導体の「１２３相」の生成温度よりも高くなるように、それぞれを構成するＲＥ元素を選定する必要がある。したがって、必然的にこの方法は、「１２３相」の生成温度が一番高いＲＥ元素を構成元素とする超電導体を製造する場合には適用できない。これより高い生成温度の「１２３相」を有する種結晶を用意することができないからである。
【０００４】
本発明は、上述の背景のもとでなされたものであり、「１２３相」の生成温度がより高い場合にも種結晶を用いた方法を適用可能にし、これにより、大型でより高い磁気反発力特性及び保磁力特性を有する酸化物超電導体を歩留まりよく製造することができるＲＥーＢａーＣｕーＯ系酸化物超電導体の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために本発明は、
（構成１） ＲＥーＢａーＣｕーＯ系酸化物超電導体（ＲＥはＹを含む１種もしくは２種以上の希土類金属元素）の製造方法において、
ＲＥ化合物、Ｂａ化合物、Ｃｕ化合物を、それぞれのｍｏｌ％（ＲＥ，Ｂａ，Ｃｕ）が、ＲＥ，Ｂａ，Ｃｕ成分系のｍｏｌ％を表わす三角座標上において、Ａ（３５，２５，４０）、Ｂ（３５，３５，３０）、Ｃ（１５，４０，４５）、Ｄ（１５，３０，５５）の点で囲まれる領域の組成となるようにそれぞれ秤量して混合し、この混合粉を９００〜１５００℃の温度で焼成することによって得た仮焼粉末をペレット成形してペレット状の前駆体を形成し、
次に、この前駆体を９９０〜１３００℃において加熱して固液共存状態にした後に種結晶温度にし、
次いで、種結晶としてＮｄＧａＯ３ 単結晶を前記前駆体に接触させ、
しかるのちに、前記種結晶側が低温側となるように、５〜５０℃／ｃｍの温度勾配をかけ、室温まで徐冷することによって前記種結晶を基点として該種結晶と同じ方位を有するＲＥーＢａーＣｕーＯ系酸化物超電導体の大きな配向した結晶を製造することを特徴とする構成とした。
【０００６】
また、この構成１の態様として、
（構成２） 構成１のＲＥーＢａーＣｕーＯ系酸化物超電導体の製造方法において、
前記種結晶として前記ＮｄＧａＯ３ 単結晶の代わりに、Ｓｒ２ ＡｌＴａＯ６ 単結晶を用いることを特徴とする構成、
及び、
（構成３）構成１のＲＥーＢａーＣｕーＯ系酸化物超電導体の製造方法において、
前記種結晶として前記ＮｄＧａＯ３ 単結晶の代わりに、Ｓｒ２ ＡｌＮｂＯ６ 単結晶を用いることを特徴とする構成とした。
【０００７】
さらに、構成１ないし３のいずれかの態様として、
（構成４）構成１ないし３のいずれかのＲＥーＢａーＣｕーＯ系酸化物超電導体の製造方法において、
前記ＲＥ化合物、Ｂａ化合物、Ｃｕ化合物を前記酸化物超電導体の組成に応じた割合で混合し、焼成後にペレット成形してペレット状の前駆体を形成する工程を、
前記ＲＥ化合物、Ｂａ化合物、Ｃｕ化合物を前記割合でそれぞれ秤量した後、これら秤量した化合物のうちの１つまたは２つを取り出して混合し、次に、この混合物を８００〜９５０℃で焼成し、しかるのちにこの焼成物を残りの化合物と混合してペレット成形する工程にしたことを特徴とする構成とした。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１はＲＥ，Ｂａ，Ｃｕ成分系のｍｏｌ％を表わす三角座標を示す図である。以下、図１を参照にしながら本発明の実施の形態を説明する。
【０００９】
第１の実施の形態は、次の順からなる。
【００１０】
まず、ＲＥ化合物、Ｂａ化合物、Ｃｕ化合物を、図１に示される三角座標上において、Ａ（３５，２５，４０）、Ｂ（３５，３５，３０）、Ｃ（１５，４０，４５）、Ｄ（１５，３０，５５）の点で囲まれる領域の組成となるようにそれぞれ秤量して混合する。
【００１１】
次に、この混合粉を９００〜１５００℃の温度で焼成することによって得た仮焼粉末をペレット成形してペレット状の前駆体を形成する。
【００１２】
次に、この前駆体を９９０〜１３００℃において加熱して固液共存状態にした後に種結晶温度にする。
【００１３】
次いで、種結晶としてＮｄＧａＯ３ 単結晶を前記前駆体に接触させ、
しかるのちに、前記種結晶側が低温側となるように、５〜５０℃／ｃｍの温度勾配をかけ、室温まで徐冷することによって前記種結晶を基点として該種結晶と同じ方位を有するＲＥーＢａーＣｕーＯ系酸化物超電導体の大きな配向した結晶を得る。
【００１４】
また、第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態における種結晶としてのＮｄＧａＯ３ 単結晶の代わりに、Ｓｒ２ ＡｌＴａＯ６ 単結晶を用いるものである。
【００１５】
さらに、第３の実施の形態は、上記第１の実施の形態における種結晶としのＮｄＧａＯ３ 単結晶の代わりに、Ｓｒ２ ＡｌＮｂＯ６ 単結晶を用いるものである。
そして、第４の実施の形態は、上記第１の実施の形態におけるペレット状の前駆体を形成する工程を、ＲＥ化合物、Ｂａ化合物、Ｃｕ化合物を前記割合でそれぞれ秤量した後、これら秤量した化合物のうちの１つまたは２つを取り出して混合し、次に、この混合物を８００〜９５０℃で焼成し、しかるのちにこの焼成物を残りの化合物と混合してペレット成形する工程にしたものである。
【００１６】
上述の各実施の形態において、前記種所定の温度に加熱溶融した前駆体に接触させる種結晶として、ペロプスカイト構造を持つＮｄＧａＯ３ 又はＳｒ２ ＡｌＴａＯ６ 又はＳｒ２ ＡｌＮｂＯ６ 単結晶を種結晶として用いることによってＲＥＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 相が生成する温度の比較的高いＳｍＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 相やＮｄＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 相からなる超電導体でも、該種結晶を基点として該種結晶と同じ方位を有するＲＥＢａＣｕＯ系酸化物超電導体の大きな配向した結晶を製造することが可能となった。
【００１７】
また所望の超電導体の組成を、それぞれのｍｏｌ％（ＲＥ，Ｂａ，Ｃｕ）がＡ（３５，２５，４０）、Ｂ（３５，３５，３０）、Ｃ（１５，４０，４５）、Ｄ（１５，３０，５５）の点で囲まれる領域としたのはＲＥが３５％以上ではＲＥ２ ＢａＣｕＯ５ 相が凝集粗大化するため特性が悪くなり、１５％以下ではＢａやＣｕ化合物の不純物相が析出するためである。また、ＡＤの線よりＢａを少なくするとＣｕ化合物の不純物が多く析出して特性を著しく劣化させるためである。
【００１８】
仮焼温度を９００〜１５００℃としたのは、９００℃以下ではカーボン等の出発原料中にある不必要な元素が残り、溶融結晶化後の試料の特性を悪くするためである。また、１５００℃以上では原料をいれる容器との反応が激しくなり、不純物の混入が多く起こるため、１５００℃以下とした。
【００１９】
溶融温度を９９０〜１３００℃としたのは９９０℃以下では溶融が不十分となり、結晶粒界が残り、１３００℃以上ではＲＥ２ ＢａＣｕＯ５ 相の凝集粗大化がおこるためである。
【００２０】
温度勾配を５〜５０℃／ｃｍとしたのは、５℃以下では種結晶との接触部以外の点からの結晶の核発生がおこりやすくなるためであり、５０℃以上では種結晶と反対側の試料温度が高くなり過ぎて、形状を保てなくなるためである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
この実施例は、種結晶としてＮｄＧａＯ３ 単結晶を用い、組成がＹ１．８ Ｂａ２．４ Ｃｕ３．４ Ｏ７−ｘ である酸化物超電導体の配向結晶を製造する例である。
【００２２】
Ｙ２ Ｏ３ 、ＢａＣＯ３ 、ＣｕＯの各原料粉末をＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝１８：２４：３４になるように秤量した後、ＢａＣｏ３ 、ＣｕＯのみをＰｔ坩堝中で、９５０℃で２４時間焼成してＢａＣｕＯ２ とＣｕＯの仮焼粉を得た（モル比でＢａＣｕＯ２ ：ＣｕＯ＝２４：１０）。この仮焼粉とあらかじめ秤量しておいたＹ２ Ｏ３ とを混合して外径５０ｍｍ厚さ２０ｍｍのディスク状にプレス成形して成形体を作成した。この成形体を１１５０℃で半溶融状態にした後、１０２０℃まで１０℃／ｍｉｎで降温し、上記種結晶を成形体の上部に接触させ、種結晶側が低温となるように１５℃／ｃｍの温度勾配を加え、そこから１℃／ｈｒの速度で室温まで徐冷するとによって結晶化を行なった。
【００２３】
得られたＹＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 相中にＹ２ ＢａＣｕＯ５ が微細に分散した結晶は、試料全体が種結晶の結晶方位を反映し、大きな配向した結晶となった。
【００２４】
この試料に、外部磁場５ｋＯｅを加えて液体窒素で磁場中冷却し、その後磁場を取り去り、試料の直径に沿って保持磁束を測定した。
【００２５】
図２は保持磁束測定装置の概略構成を示す図であり、図３は実施例１の試料の保持磁束測定結果をグラフにして示す図である。なお、図３において、縦軸が保持磁束（単位；ｋＧａｕｓｓ）であり、横軸が試料の直径方向の側定位置（単位；ｍｍ）である。図３のグラフから明らかなように、種結晶を反映して配向性が向上したため、大量の磁束を保持する特性を有している（最大約３．５ＫＧｕｓｓ）ことがわかる。
【００２６】
また、この実施例の試料について他の超電導特性を調べたところ、臨界温度（Ｔｃ）が９０Ｋであり、臨界電流密度（Ｊｃ）が１．５×１０４ Ａ／ｃｍ２ （温度７７Ｋ、外部磁場１Ｔ）であり、磁気反発力が１２Ｋｇ・ｆであって、十分高い値を有していた。
【００２７】
（実施例２）
この実施例は、種結晶としてＳｒ２ ＡｌＴａＯ６ 単結晶を用い、組成がＹ１．８ Ｂａ２．４ Ｃｕ３．４ Ｏ７−ｘ である酸化物超電導体の配向結晶を製造する例である。
【００２８】
Ｙ２ Ｏ３ 、ＢａＣＯ３ 、ＣｕＯの各原料粉末をＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝１８：２４：３４になるように秤量した後、ＢａＣｏ３ 、ＣｕＯのみをＰｔ坩堝中で、９５０℃で２４時間焼成してＢａＣｕＯ２ とＣｕＯの仮焼粉を得た（モル比でＢａＣｕＯ２ ：ＣｕＯ＝２４：１０）。この仮焼粉とあらかじめ秤量しておいたＹ２ Ｏ３ とを混合して外径５０ｍｍ厚さ２０ｍｍのディスク状にプレス成形して成形体を作成した。この成形体を１１５０℃で半溶融状態にした後、１０２０℃まで１０℃／ｍｉｎで降温し、上記種結晶を成形体の上部に接触させ、種結晶側が低温となるように１５℃／ｃｍの温度勾配を加え、そこから１℃／ｈｒの速度で室温まで徐冷するとによって結晶化を行なった。
【００２９】
得られたＹＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 相中にＹ２ ＢａＣｕＯ５ が微細に分散した結晶は、試料全体が種結晶の結晶方位を反映し、大きな配向した結晶となった。
【００３０】
この試料に、上述の図２に示した保持磁束測定装置を用いて外部磁場５ｋＯｅを加えて液体窒素で磁場中冷却し、その後磁場を取り去り、試料の直径に沿って保持磁束を測定した。図４は実施例２の試料の保持磁束測定結果をグラフにして示す図である。なお、縦軸、横軸等の表示は図３の場合と同じである。図４のグラフから明らかなように、この実施例２の試料も種結晶を反映して配向性が向上したため、大量の磁束を保持する特性を有している（最大約３ＫＧｕｓｓ）ことがわかる。
【００３１】
また、この実施例の試料について他の超電導特性を調べたところ、臨界温度（Ｔｃ）が９０Ｋであり、臨界電流密度（Ｊｃ）が１．５×１０４ Ａ／ｃｍ２ （温度７７Ｋ、外部磁場１Ｔ）であり、磁気反発力が１１Ｋｇ・ｆであって、十分高い値を有していた。
【００３２】
（実施例３）
この実施例は、種結晶としてＳｒ２ ＡｌＴａＯ６ の単結晶を用いて、組成がＳｍ１．８ Ｂａ２．４ Ｃｕ３．４ Ｏ７−ｘ である酸化物超電導体の配向結晶を製造する例である。
【００３３】
Ｓｍ２ Ｏ３ 、ＢａＣＯ３ 、ＣｕＯの各原料粉末をＳｍ：Ｂａ：Ｃｕ＝１８：２４：３４になるように秤量した後、ＢａＣＯ３ 、ＣｕＯのみをＰｔ坩堝中で、９５０℃で２４時間焼成してＢａＣｕＯ２ とＣｕＯの仮焼粉を得た（モル比でＢａＣｕＯ２ ：ＣｕＯ＝２４：１０）。この仮焼粉とあらかじめ秤量しておいたＳｍ２ Ｏ３ とを混合して外径５０ｍｍ厚さ２０ｍｍのディスク状にプレス成形して成形体を作成した。この成形体を１１５０℃で半溶融状態にした後、１０２０℃まで１０℃／ｍｉｎで降温し、上記種結晶を成形体の上部に接触させ、種結晶側が低温となるように１５℃／ｃｍの温度勾配を加え、そこから１℃／ｈｒの速度で室温まで徐冷することによって結晶化を行なった。
【００３４】
得られたＳｍＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 相中にＳｍ２ ＢａＣｕＯ５ 相が微細に分散した結晶は、試料全体が種結晶の結晶方位を反映し、大きな配向した結晶となった。
【００３５】
この試料に、上述の図２に示した保持磁束測定装置を用いて外部磁場５ｋＯｅを加えて液体窒素で磁場中冷却し、その後磁場を取り去り、試料の直径に沿って保持磁束を測定した。図５は実施例３の試料の保持磁束測定結果をグラフにして示す図である。なお、縦軸、横軸等の表示は図３の場合と同じである。図５のグラフから明らかなように、この実施例３の試料も種結晶を反映して配向性が向上したため、大量の磁束を保持する特性を有している（最大約３．２ＫＧｕｓｓ）ことがわかる。
【００３６】
また、この実施例の試料について他の超電導特性を調べたところ、臨界温度（Ｔｃ）が９１Ｋであり、臨界電流密度（Ｊｃ）が１．７×１０４ Ａ／ｃｍ２ （温度７７Ｋ、外部磁場１Ｔ）であり、磁気反発力が１１Ｋｇ・ｆであって、十分高い値を有していた。
【００３７】
（実施例４）
この実施例は、種結晶としてＳｒ２ ＡｌＮｂＯ６ の単結晶を用いて、組成がＮｄＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ である酸化物超電導体の配向結晶を製造する例である。
【００３８】
Ｎｄ２ Ｏ３ 、ＢａＣＯ３ 、ＣｕＯの各原料粉末をＮｄ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：２：３になるように秤量した後、ＢａＣＯ３ 、ＣｕＯのみを、８５０℃で３０時間焼成してＢａＣｕＯ２ とＣｕＯの仮焼粉を得た（モル比でＢａＣｕＯ２ ：ＣｕＯ＝２：１）。この仮焼粉とあらかじめ秤量しておいたＮｄ２ Ｏ３ 及びＰｔ粉末を０．５ｗｔ％加えて混合して、外径５０ｍｍ厚さ２０ｍｍのディスク状にプレス成形して成形体を作成した。この成形体を酸素分圧ＰＯ２ ＝１０−３ａｔｍ中１２００℃で半溶融状態にした後、１０８０℃まで１０℃／ｍｉｎで降温し、Ｓｒ２ ＡｌＮｂＯ６ の単結晶を種結晶として成形体の上部に接触させ、種結晶側が低温となるように１５℃／ｃｍの温度勾配を加え、そこから１℃／ｈｒの速度で室温まで徐冷することによって結晶化を行なった。
【００３９】
得られたＮｄＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 相からなる結晶は、試料中で異方位の結晶が存在していたが、種結晶下部では種結晶の結晶方位を反映し比較的大きな結晶が得られた。
【００４０】
この試料に、上述の図２に示した保持磁束測定装置を用いて外部磁場５ｋＯｅを加えて液体窒素で磁場中冷却し、その後磁場を取り去り、試料の直径に沿って保持磁束を測定した。図６は実施例４の試料の保持磁束測定結果をグラフにして示す図である。なお、縦軸、横軸等の表示は図３の場合と同じである。図６のグラフから明らかなように、この実施例４の試料も種結晶を反映して配向性が向上したため、大量の磁束を保持する特性を有している（最大約２ＫＧｕｓｓ）ことがわかる。
【００４１】
また、この実施例の試料について他の超電導特性を調べたところ、臨界温度（Ｔｃ）が９１Ｋであり、臨界電流密度（Ｊｃ）が１．１×１０４ Ａ／ｃｍ２ （温度７７Ｋ、外部磁場１Ｔ）であり、磁気反発力が８Ｋｇ・ｆであって、十分高い値を有していた。ことがわかる。
【００４２】
（実施例５）
この実施例は、種結晶としてＮｄＧａＯ３ の単結晶を用い、組成がＮｄＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ である酸化物超電導体の配向結晶を製造する例である。
【００４３】
Ｎｄ２ Ｏ３ 、ＢａＣＯ３ 、ＣｕＯの各原料粉末をＮｄ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：２：３になるように秤量した後、ＢａＣＯ３ 、ＣｕＯのみを、８５０℃で３０時間焼成してＢａＣｕＯ２ とＣｕＯの仮焼粉を得た（モル比でＢａＣｕＯ２ ：ＣｕＯ＝２：１）。この仮焼粉とあらかじめ秤量しておいたＮｄ２ Ｏ３ 及びＰｔ粉末を０．５ｗｔ％加えて混合して、外径５０ｍｍ厚さ２０ｍｍのディスク状にプレス成形して成形体を作成した。この成形体を酸素分圧ＰＯ２ ＝１０−３ａｔｍ中１２００℃で半溶融状態にした後、１０８０℃まで１０℃／ｍｉｎで降温し、ＮｄＧａＯ３ の単結晶を種結晶として成形体の上部に接触させ、種結晶側が低温となるように１５℃／ｃｍの温度勾配を加え、そこから１℃／ｈｒの速度で室温まで徐冷することによって結晶化を行なった。
【００４４】
得られたＮｄＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 相からなる結晶は、試料中で異方位の結晶が存在していたが、種結晶下部では種結晶の結晶方位を反映し比較的大きな結晶が得られた。
【００４５】
この試料に、上述の図２に示した保持磁束測定装置を用いて外部磁場５ｋＯｅを加えて液体窒素で磁場中冷却し、その後磁場を取り去り、試料の直径に沿って保持磁束を測定した。図７は実施例５の試料の保持磁束測定結果をグラフにして示す図である。なお、縦軸、横軸等の表示は図３の場合と同じである。図７のグラフから明らかなように、この実施例５の試料も種結晶を反映して配向性が向上したため、大量の磁束を保持する特性を有している（最大約２ＫＧｕｓｓ）ことがわかる。
【００４６】
また、この実施例の試料について他の超電導特性を調べたところ、臨界温度（Ｔｃ）が９１Ｋであり、臨界電流密度（Ｊｃ）が１．１×１０４ Ａ／ｃｍ２ （温度７７Ｋ、外部磁場１Ｔ）であり、磁気反発力が８Ｋｇ・ｆであって、十分高い値を有していた。ことがわかる。
【００４７】
（比較例）
この比較例は、種結晶としてＮｄＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ の単結晶を用い、組成がＮｄＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ である酸化物超電導体の配向結晶を製造する例である。
【００４８】
Ｎｄ２ Ｏ３ 、ＢａＣＯ３ 、ＣｕＯの各原料粉末をＮｄ：Ｂａ：Ｃｕ＝０．１５：３．３：５．４５になるように秤量した後混合し、９２０℃で３０時間仮焼してＮｄＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 、ＢａＣｕＯ２ とＣｕＯの仮焼粉を得た（モル比でＮｄＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ ：ＢａＣｕＯ２ ：ＣｕＯ＝０．１５：３：２）。この仮焼粉をＰｔ坩堝中にいれて１１５０℃で３０分間溶融した後、１０６０℃まで１０℃／ｍｉｎで降温し、１０００℃まで０．５℃／ｍｉｎで降温し、多孔質の煉瓦上に流し込むことによって急冷した。煉瓦上には多少液層の付着があるが、３ｍｍ程度のＮｄＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 相の単結晶が、無数に得られた。
【００４９】
次に、Ｎｄ２ Ｏ３ 、ＢａＣＯ３ 、ＣｕＯの各原料粉末をＮｄ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：２：３になるように秤量した後、ＢａＣＯ３ 、ＣｕＯのみを、８５０℃で３０時間焼成して仮焼してＢａＣｕＯ２ とＣｕＯの仮焼粉を得た（モル比でＢａＣｕＯ２ ：ＣｕＯ＝２：１）。この仮焼粉とあらかじめ秤量しておいたＮｄ２ Ｏ３ 及びＰｔ粉末を０．５ｗｔ％加えて混合して、外径５０ｍｍ厚さ２０ｍｍのディスク状にプレス成形して成形体を作成した。この成形体を酸素分圧ＰＯ２ ＝１０−３ａｔｍ中１２００℃で半溶融状態にした後、１０８０℃まで１０℃／ｍｉｎで降温し、上記で得られたＮｄＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 相の単結晶を種結晶として成形体の上部に接触させ、種結晶側が低温となるように１５℃／ｃｍの温度勾配を加え、そこから１℃／ｈｒの速度で室温まで徐冷することによって結晶化を行なった。
【００５０】
得られたＮｄＢａ２ Ｃｕ３ Ｏ７−ｘ 相からなる結晶は、種結晶が完全に溶融してしまい、非常に細かな多結晶体となっていた。
【００５１】
この試料に、上述の図２に示した保持磁束測定装置を用いて外部磁場５ｋＯｅを加えて液体窒素で磁場中冷却し、その後磁場を取り去り、試料の直径に沿って保持磁束を測定した。図８は比較例の試料の保持磁束測定結果をグラフにして示す図である。なお、縦軸、横軸等の表示は図３の場合と同じである。図８のグラフから明らかなように、この比較例の試料は多結晶であるため、上述の各実施例に比較すると保持できる磁束が少なくなっている（最大約１．５ＫＧｕｓｓ）ことがわかる。
【００５２】
また、この実施例の試料について他の超電導特性を調べたところ、臨界温度（Ｔｃ）は９１Ｋであり、臨界電流密度（Ｊｃ）は１．１×１０４ Ａ／ｃｍ２ （温度７７Ｋ、外部磁場１Ｔ）であって十分であるが、磁気反発力については、５．５Ｋｇ・ｆであって、上述の各実施例に比較すると劣ることがわかる。
【００５３】
なお、以上の各実施例及び比較例の超電導特性をまとめて表にして図９に示した。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は、酸化物超電導体の製造方法の一つであるいわゆる溶融法を用いてＲＥーＢａーＣｕーＯ系超電導体（ＲＥは１種もしくは２種以上の希土類元素金属元素）を作成する際に、種結晶として、分散温度が高く、格子常数が近いペロブスカイト構造を有するＮｄＧａＯ３ 単結晶、Ｓｒ２ ＡｌＴａＯ６ 単結晶又はＳｒ２ ＡｌＮｂＯ６ 単結晶を種結晶として使用することにより、「１２３相」の生成温度がより高い場合にも種結晶を用いた方法を適用可能にし、これにより、大型でより高い磁気反発力特性及び保磁力特性を有する酸化物超電導体を歩留まりよく製造することを製造可能にしたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＲＥ，Ｂａ，Ｃｕ成分系のｍｏｌ％を表わす三角座標を示す図である。
【図２】保持磁束測定装置の概略構成を示す図である。
【図３】実施例１の試料の保持磁束測定結果をグラフにして示す図である。
【図４】実施例２の試料の保持磁束測定結果をグラフにして示す図である。
【図５】実施例３の試料の保持磁束測定結果をグラフにして示す図である。
【図６】実施例４の試料の保持磁束測定結果をグラフにして示す図である。
【図７】実施例５の試料の保持磁束測定結果をグラフにして示す図である。
【図８】比較例の試料の保持磁束測定結果をグラフにして示す図である。
【図９】各実施例及び比較例の超電導特性をまとめて表にした図である。
Claims (3)
- ＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物超電導体（ＲＥはＹを含む１種もしくは２種以上の希土類金属元素）の製造方法において、
ＲＥ化合物、Ｂａ化合物、Ｃｕ化合物を、それぞれのｍｏｌ％（ＲＥ，Ｂａ，Ｃｕ）が、ＲＥ，Ｂａ，Ｃｕ成分系のｍｏｌ％を表わす三角座標上において、Ａ（３５，２５，４０）、Ｂ（３５，３５，３０）、Ｃ（１５，４０，４５）、Ｄ（１５，３０，５５）の点で囲まれる領域の組成となるようにそれぞれ秤量して混合し、この混合粉を９００〜１５００℃の温度で焼成することによって得た仮焼粉末をペレット成形してペレット状の前駆体を形成し、
次に、この前駆体を９９０〜１３００℃において加熱して固液共存状態にした後に種結晶温度にし、
次いで、種結晶としてＳｒ 2 ＡｌＴａＯ 6 単結晶を前記前駆体に接触させ、
しかるのちに、前記種結晶側が低温側となるように、５〜５０℃／ｃｍの温度勾配をかけ、室温まで徐冷することによって前記種結晶を基点として該種結晶と同じ方位を有するＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物超電導体の大きな配向した結晶を製造することを特徴とするＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物超電導体の製造方法。 - 請求項１に記載のＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物超電導体の製造方法において、
前記種結晶として前記Ｓｒ 2 ＡｌＴａＯ 6 単結晶の代わりに、Ｓｒ2ＡｌＮｂＯ6単結晶を用いることを特徴とするＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物超電導体の製造方法。 - 請求項１または２に記載のＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物超電導体の製造方法において、
前記ＲＥ化合物、Ｂａ化合物、Ｃｕ化合物を前記酸化物超電導体の組成に応じた割合で混合し、焼成後にペレット成形してペレット状の前駆体を形成する工程を、
前記ＲＥ化合物、Ｂａ化合物、Ｃｕ化合物を前記割合でそれぞれ秤量した後、これら秤量した化合物のうちの１つまたは２つを取り出して混合し、次に、この混合物を８００〜９５０℃で焼成し、しかるのちにこの焼成物を残りの化合物と混合してペレット成形する工程にしたことを特徴とするＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物超電導体の製造方法。
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