JPH01100054A - 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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- JPH01100054A JPH01100054A JP62256858A JP25685887A JPH01100054A JP H01100054 A JPH01100054 A JP H01100054A JP 62256858 A JP62256858 A JP 62256858A JP 25685887 A JP25685887 A JP 25685887A JP H01100054 A JPH01100054 A JP H01100054A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、高い臨界温度を持つ酸化物超電導体の製造
方法に関するものである。
方法に関するものである。
最近、磁気浮上列車、高エネルギー物理、核磁気共鳴装
置、物性研究用などの分野において、運転コストの低い
超電導コイル、磁気シールド材、高周波空洞などが望ま
れている。1987年になって、非常に高い臨界温度(
Tc )を持った酸化物超電導体が発見され、液体窒素
温度(77K)でも超電導性を示すようになった。この
超電導体は、例えば(Yl−xBax)acuaOyの
組成で代表さn、ル酸化物テある。ここで、xiO−1
から0.9である。これはBaCO3、Y2O3、Cu
Oの各粉末を混合、成形後、熱処理して作製される。な
お、この分野の技術については、例えば雑誌(Phys
、 Rev、58 (1987) P908〜P910
)に記載されている。
置、物性研究用などの分野において、運転コストの低い
超電導コイル、磁気シールド材、高周波空洞などが望ま
れている。1987年になって、非常に高い臨界温度(
Tc )を持った酸化物超電導体が発見され、液体窒素
温度(77K)でも超電導性を示すようになった。この
超電導体は、例えば(Yl−xBax)acuaOyの
組成で代表さn、ル酸化物テある。ここで、xiO−1
から0.9である。これはBaCO3、Y2O3、Cu
Oの各粉末を混合、成形後、熱処理して作製される。な
お、この分野の技術については、例えば雑誌(Phys
、 Rev、58 (1987) P908〜P910
)に記載されている。
高い臨界温度を持つ酸化物超電導体に、Y−Ba−Cu
−0系酸化物を例にとれば、BaCO3,Y2O3,C
uOの各粉末を混合し、成形した後、焼結熱処理して作
成される。しかし、この方法で作成された酸化物超電導
体は臨界温度に高いが、臨界電流が非常に低く、機械的
強度も小さかった。この原因のほとんどに焼結後の密度
が低いことにあった。そのため超電導コイルや磁気シー
ルド材に適用するためには非常に大きな問題になってい
た。
−0系酸化物を例にとれば、BaCO3,Y2O3,C
uOの各粉末を混合し、成形した後、焼結熱処理して作
成される。しかし、この方法で作成された酸化物超電導
体は臨界温度に高いが、臨界電流が非常に低く、機械的
強度も小さかった。この原因のほとんどに焼結後の密度
が低いことにあった。そのため超電導コイルや磁気シー
ルド材に適用するためには非常に大きな問題になってい
た。
この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、従来よりも高い臨界電流密度、機械的強度を
持つ酸化物超電導体を得ることを目的としている。
たもので、従来よりも高い臨界電流密度、機械的強度を
持つ酸化物超電導体を得ることを目的としている。
この発明の酸化物超電導体の製造方法は、熱処理によっ
て酸化物超電導体全生成するように配合された酸化物、
硝酸塩及び炭酸塩のうちいずれか一棟以上の粉末、ある
いはすでに超電導体を有する酸化物粉末からなる超電導
体原料に、!a族の炭酸塩20重量−以下を添加し混合
する工程、並びに上記混合粉末を熱処理する工程を施す
ものである。
て酸化物超電導体全生成するように配合された酸化物、
硝酸塩及び炭酸塩のうちいずれか一棟以上の粉末、ある
いはすでに超電導体を有する酸化物粉末からなる超電導
体原料に、!a族の炭酸塩20重量−以下を添加し混合
する工程、並びに上記混合粉末を熱処理する工程を施す
ものである。
〔作用〕
この発明にぢける酸化物超1を導体の製造工程でに、超
電導体原料にIs族の炭酸塩を添加し、熱処理している
ので、臨界電流、機械的強度の劣化を招く空隙を少なく
でき、高い湿度で高い臨界電流密度を持つ酸化物超電導
体を製造できる。
電導体原料にIs族の炭酸塩を添加し、熱処理している
ので、臨界電流、機械的強度の劣化を招く空隙を少なく
でき、高い湿度で高い臨界電流密度を持つ酸化物超電導
体を製造できる。
以下、この発明の酸化物超電導体の製造方法を実施例に
より具体的に説明する。
より具体的に説明する。
熱処理して酸化物としたときにYBa 2Cu 307
の組成比の酸化物超電導体になるように配合したBaC
O3の炭酸塩及びY2O3,CuOの酸化物の原料粉末
(純度99.99%、平均粒径約10μm)?よく混合
した後、この超電導体原料である粉末混合体に対して、
0(*添加量)、0.1.1.4.10.20 wt%
のIa族元素の炭酸塩、この場合にLi2CO3粉末を
添加し、さらによく攪拌混合した。この6棟類の組成の
粉末混合体を油圧プレスによってプレスして、長さ30
mrn 、幅2mm 、厚さ1mmの棒状ペレットを作
成した。次に、これを600〜15000℃で好ましく
は800〜1300℃で、5〜30時間酸素雰囲気で熱
処理した。この熱処理時間に熱処理源度との兼ね合いで
決まり、例えばこの実施例においては950℃で16時
間の熱処理を施した。
の組成比の酸化物超電導体になるように配合したBaC
O3の炭酸塩及びY2O3,CuOの酸化物の原料粉末
(純度99.99%、平均粒径約10μm)?よく混合
した後、この超電導体原料である粉末混合体に対して、
0(*添加量)、0.1.1.4.10.20 wt%
のIa族元素の炭酸塩、この場合にLi2CO3粉末を
添加し、さらによく攪拌混合した。この6棟類の組成の
粉末混合体を油圧プレスによってプレスして、長さ30
mrn 、幅2mm 、厚さ1mmの棒状ペレットを作
成した。次に、これを600〜15000℃で好ましく
は800〜1300℃で、5〜30時間酸素雰囲気で熱
処理した。この熱処理時間に熱処理源度との兼ね合いで
決まり、例えばこの実施例においては950℃で16時
間の熱処理を施した。
この処理によりサンプルは十分に焼結していた。
これらのサンプルをそれぞれ元素分析した結果、L12
CO3を添加したサンプルにおいてはLiの存在が認め
られた。
CO3を添加したサンプルにおいてはLiの存在が認め
られた。
次に七n、ぞわ、のサンプルについての臨界温度(開始
点)とその遷移幅、77にでの臨界1!流を測定し、臨
界亀Ilt密度を計算した。その結果とそれぞn、のサ
ンプルの譜度ケあわせて次表に示す。また、図面にとの
実施例の酸化物超電導体のLi2CO3添加鱒と超電導
特性の指標である臨界電流密度、及び密度の関係を示す
。図面において、縦軸は臨界’K 流’PB W J
c (A/cm2)と密度ρ(g/cm3)を、横軸は
L12CO3添加量(wtチ)を表わしている。また、
特性白組(−)に臨界電流密度Jcの特性を、特性曲耐
(b)は密度ρの特性曲線ケ表わしている。
点)とその遷移幅、77にでの臨界1!流を測定し、臨
界亀Ilt密度を計算した。その結果とそれぞn、のサ
ンプルの譜度ケあわせて次表に示す。また、図面にとの
実施例の酸化物超電導体のLi2CO3添加鱒と超電導
特性の指標である臨界電流密度、及び密度の関係を示す
。図面において、縦軸は臨界’K 流’PB W J
c (A/cm2)と密度ρ(g/cm3)を、横軸は
L12CO3添加量(wtチ)を表わしている。また、
特性白組(−)に臨界電流密度Jcの特性を、特性曲耐
(b)は密度ρの特性曲線ケ表わしている。
表 Li2CO3添加サンプルの臨界温度と臨界電流及
び密度表及び図面から明らかなように、Li2CO3を
0.1〜4wt%添加したサンプルにおいて、臨界II
ti密度の増加が認められた。また、LizCOaの添
加量が10wt%までは添加量の増加につれて密度の増
加が確認された。次にそれぞれのサンプルの破面を走査
型電子顕微鏡で観察したところ、特にLt2co3を1
wtチ以上添加したサンプルについては、空隙率の低下
と合わせて結晶粒径も細粒化しているのが認められた。
び密度表及び図面から明らかなように、Li2CO3を
0.1〜4wt%添加したサンプルにおいて、臨界II
ti密度の増加が認められた。また、LizCOaの添
加量が10wt%までは添加量の増加につれて密度の増
加が確認された。次にそれぞれのサンプルの破面を走査
型電子顕微鏡で観察したところ、特にLt2co3を1
wtチ以上添加したサンプルについては、空隙率の低下
と合わせて結晶粒径も細粒化しているのが認められた。
また、破断に要する強度も無添加に比べて約15俤増加
し、機械的強度も改善されていることがわかった。
し、機械的強度も改善されていることがわかった。
なお、この実施例においては、Li2COaを20wt
チまで添加したものについて示しているが、20wt%
以上添加したものは測定不能で超電導特性を示さなかっ
た。
チまで添加したものについて示しているが、20wt%
以上添加したものは測定不能で超電導特性を示さなかっ
た。
以上のことがらLi2CO3の添加量129wt%以下
が良く、望ましくは0.1〜4wt%の範囲が良い。
が良く、望ましくは0.1〜4wt%の範囲が良い。
なお、上記実施例で74 、Y−Ba−Cu−0系酸化
物について述べたが、これ以外の臨界温度の高い超電導
体、例えば、Eu−Ba−Cu−0系、Er−Ba−C
u−0系、La−5r−Cu−0系の酸化物にしてもよ
い。即ち、この発明に係わる酸化物超電導体ハMl −
M2 e Cu及びOを含む酸化物で、Mlが■8族の
元素、M2が■3族の元素のものである。([Ia族の
元素としては例えば、La1Y+5ctNd+Sra+
Eu+GdtDy*Ho、Er、Tto*Yb及びLu
のいずn、か一種以上が用いられる。また、lla族元
素としては、例えばMgeSr+Ba、及びCaのいず
れか一種以上が用いられる。
物について述べたが、これ以外の臨界温度の高い超電導
体、例えば、Eu−Ba−Cu−0系、Er−Ba−C
u−0系、La−5r−Cu−0系の酸化物にしてもよ
い。即ち、この発明に係わる酸化物超電導体ハMl −
M2 e Cu及びOを含む酸化物で、Mlが■8族の
元素、M2が■3族の元素のものである。([Ia族の
元素としては例えば、La1Y+5ctNd+Sra+
Eu+GdtDy*Ho、Er、Tto*Yb及びLu
のいずn、か一種以上が用いられる。また、lla族元
素としては、例えばMgeSr+Ba、及びCaのいず
れか一種以上が用いられる。
また、この発明に係わる超電導体原料粉末は、酸化物、
炭酸塩、硝酸塩などの超電導性を示さないものだけでは
なく、既に超電導性を有する酸化物粉末でも良い。また
、これらを組み合わせたものでも良い。
炭酸塩、硝酸塩などの超電導性を示さないものだけでは
なく、既に超電導性を有する酸化物粉末でも良い。また
、これらを組み合わせたものでも良い。
なお、上記実施例では出発原料が酸化物と炭酸塩を組み
合わせたものについて示したが、硝酸塩のみのもの、あ
るいは安定な酸化物が得られれば酸化物のみの組み合わ
せでも良い。
合わせたものについて示したが、硝酸塩のみのもの、あ
るいは安定な酸化物が得られれば酸化物のみの組み合わ
せでも良い。
添加する炭酸塩として[18族の炭酸塩が1種以上用い
られ、例えばL12CO3及びNa2CO3が特に有効
である。添加量としては、酸化物超電導体及び添加物の
組合わせによって異なるが、添加量があわせて2Qwt
%を超えると、超電導特性を示さなくなったり、無添加
の場合より特性が悪化するので、20wt%以下が良い
。さらに望ましく i 0.1〜4wt%の範囲が良い
。
られ、例えばL12CO3及びNa2CO3が特に有効
である。添加量としては、酸化物超電導体及び添加物の
組合わせによって異なるが、添加量があわせて2Qwt
%を超えると、超電導特性を示さなくなったり、無添加
の場合より特性が悪化するので、20wt%以下が良い
。さらに望ましく i 0.1〜4wt%の範囲が良い
。
さらに、この発明に係わる熱処理は、酸素雰囲気中で行
う。また、熱処理温度としては、500℃以下では炭酸
塩が分解せず、1500℃以上でハ酸化物が不安定にな
るので500℃〜1500℃の温度範囲が良く、望まし
くは800℃〜1300℃の温度範囲が良い。なお、こ
の熱処理時に50気圧以上の圧力下で行なうことに、さ
らに空隙率を低下させ、機械的強度を増加させ、臨界電
流を増加させるためにさらに有効であった。
う。また、熱処理温度としては、500℃以下では炭酸
塩が分解せず、1500℃以上でハ酸化物が不安定にな
るので500℃〜1500℃の温度範囲が良く、望まし
くは800℃〜1300℃の温度範囲が良い。なお、こ
の熱処理時に50気圧以上の圧力下で行なうことに、さ
らに空隙率を低下させ、機械的強度を増加させ、臨界電
流を増加させるためにさらに有効であった。
なお、参考として、超電導体原料にis族の炭酸塩の池
に1alsの酸化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物、及び
弗化物の少なくとも一種以上をあわせて20重量%以下
添加しても同様の効果を奏する。
に1alsの酸化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物、及び
弗化物の少なくとも一種以上をあわせて20重量%以下
添加しても同様の効果を奏する。
以上説明したように、この発明によれば、熱処理によっ
て酸化物超電導体を生成するように配合された酸化物、
硝酸塩及び炭酸塩のうち、いずれか一種以上の粉末、あ
るいにすでに超電導体を有する酸化物粉末からなる超電
導体原料に、11族の炭酸塩を20重量%以下添加し混
合する工程、並びに上記混合粉末を熱処理する工程を施
すことにより、従来よりも高い電流密度と機械的強度を
持つ酸化物超電導体が得られる効果がある。
て酸化物超電導体を生成するように配合された酸化物、
硝酸塩及び炭酸塩のうち、いずれか一種以上の粉末、あ
るいにすでに超電導体を有する酸化物粉末からなる超電
導体原料に、11族の炭酸塩を20重量%以下添加し混
合する工程、並びに上記混合粉末を熱処理する工程を施
すことにより、従来よりも高い電流密度と機械的強度を
持つ酸化物超電導体が得られる効果がある。
図面にこの発明の一実施例により製造された酸化物超電
導体のLI2CO3肉加曽と臨界′電流密度Jc1密度
ρの関係を示す特性図で、特性曲線(、)に臨界・電流
密度特性を、特性曲線(b)fl密度を表わしている。
導体のLI2CO3肉加曽と臨界′電流密度Jc1密度
ρの関係を示す特性図で、特性曲線(、)に臨界・電流
密度特性を、特性曲線(b)fl密度を表わしている。
Claims (2)
- (1)熱処理によつて酸化物超電導体を生成するように
配合された酸化物、硝酸塩及び炭酸塩のうちいずれか一
種以上の粉末、あるいはすでに超電導体を有する酸化物
粉末からなる超電導体原料に、Ia族の炭酸塩を20重
量%以下添加し混合する工程、並びに上記混合粉末を熱
処理する工程を施す酸化物超電導体の製造方法。 - (2)Ia族の炭酸塩を0.1〜4重量%添加し混合す
る特許請求の範囲第1項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 |
---|---|---|---|
JP62256858A JPH01100054A (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | 酸化物超電導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62256858A JPH01100054A (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | 酸化物超電導体の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01100054A true JPH01100054A (ja) | 1989-04-18 |
Family
ID=17298395
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62256858A Pending JPH01100054A (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | 酸化物超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01100054A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01224261A (ja) * | 1988-03-02 | 1989-09-07 | Hitachi Ltd | 超電導材料の製造方法及び超電導材料 |
-
1987
- 1987-10-12 JP JP62256858A patent/JPH01100054A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01224261A (ja) * | 1988-03-02 | 1989-09-07 | Hitachi Ltd | 超電導材料の製造方法及び超電導材料 |
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