JPH01126257A - 高温超電導セラミックスの成形法 - Google Patents

高温超電導セラミックスの成形法

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JPH01126257A
JPH01126257A JP62282118A JP28211887A JPH01126257A JP H01126257 A JPH01126257 A JP H01126257A JP 62282118 A JP62282118 A JP 62282118A JP 28211887 A JP28211887 A JP 28211887A JP H01126257 A JPH01126257 A JP H01126257A
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JP
Japan
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powder
particle size
temp
superconductive ceramics
ceramics
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JP62282118A
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English (en)
Inventor
Shigeru Igai
滋 猪飼
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Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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Publication date
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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

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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高温超電導セラミックスを成形する方法に関
する。
（従来技術及びその問題点） Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物系セラミックスに代表される稀土
類元素−アルカリ土類元素−銅の酸化物からなる酸素欠
陥型層状ペロブスカイト構造を有するものは、液体窒素
温度以上の高い臨界温度を持つ超電導物質であることが
知られるようになり、多方面への応用が期待されている
。
これらの酸化物系超電導セラミックスは液体窒素のよう
な安価な冷媒で冷却することによっても超電導状態にな
るため、液体ヘリウム中でしか超電導状態を示さないＮ
ｂ−Ｔｉ系超電導合金などの代わりに、超電導マグネッ
トなどに使えれば、経済的に大きなメリットがある。
しかし、これまで作られてきた超電導セラミックスは臨
界電流密度が小さいという欠点を持ち、さらに酸化物系
セラミックスは粉体であるために大型の成形体及び線材
の製造が困難であった。
−殻にセラミックスの製造には成形工程が含まれるが、
その成形工程においては、成形性能を向上させるためセ
ラミックス粉体に多種多様な有機材料が添加使用されて
いる。亀裂、歪みのない高密度、均質な高強度成形体を
得るには、高嵩密度のセラミックス原料粉体を使用し、
かつ有機材料の添加はできるだけ少量で充分混合するこ
とが望ましい、この高温超電導セラミックスは酸素の欠
損量が性能に大きく左右するために、有機材料の添加量
が多いと有機材料に由来する酸素がセラミックス中に取
り込まれ、臨界温度、臨界電流密度等の特性を悪くする
。またセラミックス原料粉体と有機材料との混合あるい
は粉砕混合に時間を費やす、しかし適切な有機材料を選
択しても、成形体強度、超電導特性を向上することは困
難である。
（問題点解決のための技術的手段） 本発明者らは前記問題点を解決すべく鋭意研究した結果
、本発明に到った。
本発明は、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ酸化物系に代表される稀土類
元素−アルカリ土類元素−銅の酸化物からなる高温超電
導セラミックス粉体を圧力成形する際に、上記粉体とし
て粒径０．１５Ｗ以下の原料粉体及び有機結合剤を混合
、造粒して得られる０、１５〜０．６０ａｉにわたって
粒径を有する粉体を使うことを特徴とする高温超電導セ
ラミックスの成形法に関する。
本発明における高温超電導セラミックスは。
ＹｌＢａｚＣｕｚＯｔ−ｘに代表されるものであるが、
Ｙのかわりに稀土類元素のＬａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、、
Ｄｙ％Ｅｒ、Ｈｏを、またＢａのかわりにＳｒを使用す
ることができる。
またこれらの含有元素の組成比は、稀土類元素：アルカ
リ土類元素：Ｃｕ＝１：２：３’であるが、臨界温度が
液体窒素温度以上である限り上記組成に厳密に一致させ
る必要はない。
本発明において高温超電導セラミックス粉体の嵩密度が
小さい場合には、圧力成形において型枠、金型への充填
性が悪く、成形体の焼結操作時のみならず焼結後にも成
形体のラミネーシヨン、歪み等を生ずる。焼結において
充分に高田度化が達成されず、臨界温度及び臨界電流密
度が低下する。
圧力成形におけるセラミックス粉体の嵩密度を大きくす
るために、原料粉体と有機結合剤を水あるいは有機溶媒
と共に混合し通常よく知られた方法で造粒を行う、有機
結合剤と混合する原料粉体は、あらかじめ粒径０．１５
ｍ以下に粉砕、篩分けされる必要がある。原料粉体の粒
径が０．１５鰭以下であれば、有機結合剤との簡単な混
合操作の後、造粒を行うことができる。
本発明で使用されるセラミックス原料粉体は、ボ□−ル
ミル、アトライター、振動ミル等で粉砕し、一般にタイ
ラー標準篩いの１００メツシユを通過したものが採用で
きる。粉砕物と有機結合剤との混合物は、ロータリーエ
バポレーター、ドラムドライヤー、スプレードライヤー
、振動流動乾燥器等により瞬時に乾燥し、これを粉砕し
て、又は粉砕せずに篩い等で分級して０．１５〜０．６
０ｍａ＋にわたって粒径を有する粉体にすることができ
る。
この粉体は、最小０．１５ｍから最大０．６０ｍｍの粒
径を有する粉体の混合物であるので、粒径の大きな粒の
間隙に小さな粒が充填され、粉体は成形機に高密度に充
填される。その結果高強度の成形物を得ることができる
。
本発明で使用される有機の結合剤としては、以下のよう
なものが具体例として挙げられる。
（水系）ニアクリル系ポリマー、アクリル系ポリマーの
エマルジョン、ポリエチレンオキサイＶ。
ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、ポリ
ビニルアルコール、イソシアネート、ポリビニルピロリ
ドン、水性ウレタン、メタクリル酸共重合体の塩、ワッ
クスエマルジョン、エチレン−酢酸ビニル共重合体のエ
マルジョン。
（非水系）：セルロースアセテート、セルロースブチレ
ート、セルロースアセテートブチレート、ニトロセルロ
ース、石油レジン、ポリエチレン、ポリアクリル酸エス
テル、ポリメチルメタクリレート、ポリ・ビニルアルコ
ール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルブチラール、
塩化ビニル、ポリメタクリル酸エステル、エチルセルロ
ース、アビエチン酸レジン。
添加量については特に制限はないが、１０重量％以下で
満足する成形体が得られる。１０重１％以上添加すると
、熱処理によって成形体中の有機結合剤を分解除去する
とき、セラミックスの還元を起こすようになる。
また減摩剤は大型成形体を成形する場合、あるいは型枠
内の粉体にかかる力を均一にするために圧力成形用の造
粒粉体に混合添加される。減摩剤の具体例としては、酢
酸セルロース、ステアリン酸、ジグリコール、ステアリ
ン酸銅、ステアリン酸バリウムが挙げられる。添加量に
ついては特に制限はないが、３重要％以下で満足する成
形体が得られる。
セラミックス粉体の圧力成形は、一般に知られた加圧成
形機によって行うことができる。成形時にたとえ高密度
の粉体を使っても、その粉本の粒径が０．１５閣より小
さく、あるいは０．６０ｍｍより大きい場合、また粉体
の粒径が揃っていると焼結後に高強度、高電流密度の超
電導セラミックス成形体が得られない。
上記の成形体は、７００“０〜９５０℃で焼結すること
により超電導を示す成形体とすることができる。また焼
結に先立ち有機結合剤及び減摩剤はこれらが焼結後炭素
として残存したり、空孔を生じさせたりしないように、
分解除去することが望ましい。
（実施例） 以下に本発明の実施例を示す。
実施例１ 塩化イツトリウム（ＹＣｊ！、・６Ｈ！Ｏ）０．１モル
と塩化バリウム（ＢａＣ１ｔ”　２ＨｚＯ）０．２モル
とを水１０１００Ｏに溶解し、これに３Ｎ炭酸アンモニ
ウム水溶液１０００ｄを加えて共澱物を生成させた。こ
の共沈澱物を蒸留水で洗浄後、塩基性炭酸銅（Ｃｕ宜ｃ
　０ｓ（ＯＨ）＊）　０．１５モルを加えてボールミル
で混合した。混合物を乾燥、粉砕し、ついで空気中８０
０℃で仮焼成した。仮焼成物をボールミル粉砕して１０
０メツシユの篩いで粉体を粒径０．１５　ｉ＋ｍ以下に
整粒した。
この粉体にポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）を５．０重
量％及びエタノールを２０重量％加えて混練り後、乾燥
、粉砕した。この粉砕物から２４と１００メツシユの篩
いを使って、０．１５〜０．６０ｍ＋ｉにわたって粒径
を有する粉体を調製した。
この粉体にステアリン酸を１重量％になるように加えて
混合し、Ｉｔ／ｃｍ”の圧力で直径５ａｍ　。
厚さ３■の成形体を作成し、空気中９００’Ｃで２時間
焼結した。
得られた超電導セラミックス成形体の密度、抗折強度、
臨界温度、臨界電流密度は下記の通りであった。
密度　　　　　５．２８　　ｃｃ／ｇ 抗折強度　　　１２３０　　ｋ　ｇ／　ｃ　ｍ”臨界温
度　　　９５　　　ｋ 臨界電流密度　３５０　　Ａ／ｃｍ” 比較例１ 有機結合剤と混合する粉体を０．１５ａ＋ｍ以下に整粒
しなかった以外は、実施例１と同様に行った。
得られた超電導セラミックス成形体の密度、抗折強度、
臨界温度、臨界電流密度は下記の通りであった。
密度　　　　　５．０２　　ＣＣ／ｇ 抗折強度　　　７９０　　ｋｇ／ｃｍ”臨界温度　　　
９０　　　ｋ 臨界電流密度　２８５　　Ａ／ｃｍ” 比較例２ 減摩剤と混合する粉体として、０．１５〜０．６０ｍｍ
にわたって粒径を有する粉体を使わなかった以下は、実
施例１と同様に行った。
得られた超電導セラミックス成形体の密度、抗折強度、
臨界温度、臨界電流密度は下記の通りであった。
密度　　　　　４．９３　　ｃｃ／ｇ 抗折強度　　　８００　　ｋｇ／ｃｍ”臨界温度　　　
９１　　　ｋ 臨界電流密度　２９０　　Ａ／ｃｍ” 実施例２ 酸化イツトリウム（Ｙ、０３）　ｏ、０５モル、炭酸バ
リウム（Ｂ　ａ　ＣＯｓ　）　０．２モル、酸化１ｉ（
ＣｕＯ）０．３モルを水５０１に加え、ボールミルを用
いて充分混合して粉体を調製した０次いでこの懸濁液か
ら粉体を濾別し、この混合粉体を乾燥器に入れて乾燥し
、水分を除去した。この粉体を乾燥後８５０℃で３時間
、空気中で仮焼成した。仮焼成物をボールミル粉砕して
１００メツシユの篩いて粉体を粒径０．１５ｍｍ以下に
整粒した。
この粉体にポリビニルピロリドン（ｐｖｐ）を５．０重
量％及びエタノールを２０！１１％加えて混練り後、乾
燥、粉砕した。この粉砕物から２４と１００メツシュの
篩いを使って、０．１５〜０．６０ｍｍにわたって粒径
を有する粉体を調製した。
この粉体にステアリン酸を１重量％になるように加えて
混合し、１ｔ、７ｃｍ”の圧力で直径５閤、厚さ３ＩＩ
Ｉ１１の成形体を作成し、空気中９００°Ｃで２時間焼
結した。
得られた超電導セラミックス成形体の密度、抗折強度、
臨界温度、臨界電流密度は下記の通りであった。
密度　　　　　５．０１　　ｃｃ／ｇ 抗折強度　　　９８５　　ｋｇ／ａｍ”臨界温度　　　
９１　　　ｋ 臨界電流密度　２５０　　Ａ／ｃｍ” 比較例３ 有機結合剤と混合する粉体を０．１５ｍｍ以下に整粒し
なかった以外は、実施例２と同様に行った。
得られた超電導セラミックス成形体の密度、抗折強度、
臨界温度、臨界電流密度は下記の通りであった。
密度　　　　　４．４３　　ｃｃ／ｇ 抗折強度　　　６５０　　ｋｇ／ｃｍ”臨界温度　　　
９１　　　ｋ 臨界電流密度　５９　　　Ａ／ｃｍ” 比較例４ 減摩剤と混合する粉体として、０．１５〜０．６０ｎｕ
ａにわたって粒径を有する粉体を使わなかった以下は、
実施例２と同様に行った。
得ら゛れた超電導セラミックス成形体の密度、抗折強度
、臨界温度、臨界電流密度は下記の通りであった。
回度　　　　　４．５６　　ｃｃ／ｇ 抗折強度　　　６３２　　ｋｇ／ｃｍ”臨界温度　　　
９１　　　ｋ 臨界電流密度　６５　　　Ａ／ａｍ” 特許出願人　　宇部興産株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 　高温超電導セラミックス粉体を圧力成形する際に、上
    記粉体として、粒径０．１５ｍｍ以下の原料粉体及び有
    機結合剤を混合、造粒して得られる０．１５〜０．６０
    ｍｍにわたって粒径を有する粉体を使うことを特徴とす
    る高温超電導セラミックスの成形法。
JP62282118A 1987-11-10 1987-11-10 高温超電導セラミックスの成形法 Pending JPH01126257A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990013132A1 (en) * 1989-04-27 1990-11-01 Hwa Stephen C P Process for increasing the critical current density of superconducting materials
US7952081B2 (en) 2006-01-12 2011-05-31 National University Corporation Gunma University Device for determining aim position of charged particle beam, method of using the device, and treatment device employing device for determining aim position

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WO1990013132A1 (en) * 1989-04-27 1990-11-01 Hwa Stephen C P Process for increasing the critical current density of superconducting materials
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