JPH01133922A - Production of raw material powder for oxide superconductor - Google Patents

Production of raw material powder for oxide superconductor

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JPH01133922A
JPH01133922A JP62291173A JP29117387A JPH01133922A JP H01133922 A JPH01133922 A JP H01133922A JP 62291173 A JP62291173 A JP 62291173A JP 29117387 A JP29117387 A JP 29117387A JP H01133922 A JPH01133922 A JP H01133922A
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JP
Japan
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nitrate
solution
barium
alcohol
raw material
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Application number
JP62291173A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Nanao
勉 七尾
Kenji Yamamoto
憲二 山本
Masao Yokoyama
横山 昌夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain raw material powder for a superconductor having a fine and uniform particle size at low temp. and in a short time by mixing an alcoholic soln. of Ba(OH)2 with an alcoholic soln. of a specified nitrate, and decomposing thermally obtd. coprecipitate. CONSTITUTION:An alcoholic soln. (A) of a nitrate of copper and a lanthanide metal is mixed with an alcoholic soln. (B) of Ba(OH)2 and coprecipitation is caused. Aimed powder is obtd. by decomposing obtd. coprecipitate thermally. Suitable concn. of the soln. (A) to be used is usually 5-100g/100g solvent considering the improvement of productivity and the yield of coprecipitated component, etc. Since BaCO3 is frequently contained as impurity in commercially available Ba(OH)2 to be used in the soln. (B), it is preferred to use a soln. obtd. by dissolving BaO of high purity prepd. previously by heat-treating BaO or by decomposing BaCO3 thermally, in alcohol.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は酸化物超電導体原料粉末の新規な製法に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a novel method for producing oxide superconductor raw material powder.

〔従来の技術・発明が解決しようとする問題点〕酸素欠
陥型ペロブスカイト構造を有する銅−バリウム−イツト
リウム系複合酸化物が、液体窒素温度を超える超電導転
移温度を示す超電導体であることが発見されて以来、安
価で冷却効率のよい液体窒素が冷却剤として使えるため
、超電導体を用いた半導体デバイス、磁石、エネルギー
貯蔵器、磁気遮蔽物、センサーなどの多くの用途への実
用化が期待され、各方面で精力的誓研究が進められてい
る。
[Prior art/problems to be solved by the invention] It was discovered that a copper-barium-yttrium complex oxide having an oxygen-deficient perovskite structure is a superconductor that exhibits a superconducting transition temperature exceeding the temperature of liquid nitrogen. Since liquid nitrogen, which is inexpensive and has good cooling efficiency, can be used as a coolant, it is expected to be put to practical use in many applications such as semiconductor devices using superconductors, magnets, energy storage devices, magnetic shields, and sensors. Vigorous research is underway in all areas.

前記銅−バリウムーイットリウム系複合酸化物はセラミ
ックスであり、焼結体の粒界に第2成分の析出がないこ
と、焼結体の密度を上げないと期待されている性能が確
保できないこと、またこの複合−酸化物は、たとえばイ
ツトリウム/バリウム/銅の原子比がほぼ1/2/3で
、しかもこの比率のものに対する酸素の含有割合が原子
比で6.5〜7.0で結晶構造が斜方晶であるという極
めて限られた組成・結晶構造であること  ゛が必要で
あり、この組成・結晶構造からずれると超電導体として
の性能である超電導転移温度、臨界電流値、臨界磁場の
いずれかが低下してl。
The copper-barium-yttrium composite oxide is a ceramic, and there is no precipitation of the second component at the grain boundaries of the sintered body, and the expected performance cannot be ensured unless the density of the sintered body is increased. In addition, this composite oxide has a crystal structure in which, for example, the atomic ratio of yttrium/barium/copper is approximately 1/2/3, and the content ratio of oxygen to this ratio is 6.5 to 7.0 in atomic ratio. It is necessary that the composition and crystal structure be extremely limited, that is, the orthorhombic crystal structure. Deviation from this composition and crystal structure will affect the superconducting transition temperature, critical current value, and critical magnetic field, which are the performance characteristics of a superconductor. Either decreases l.

まい、焼結条件や原料粉末の精密な合成方法などが重要
であることがわかってきている。すなわち、原料粉末と
しては所定の金属原子比率で均質で(以下、化学量論性
に優れるという)、粒径の揃った細かいものが望まれて
いる。
However, it is becoming clear that sintering conditions and precise synthesis methods for raw material powder are important. That is, it is desired that the raw material powder be homogeneous with a predetermined metal atomic ratio (hereinafter referred to as having excellent stoichiometry), and be fine with a uniform particle size.

現在、酸化物超電導体の原料粉末を合成する常套手段と
して知られている固相反応法でこの原料粉末を合成する
には、−船釣な酸化銅、炭酸バリウム、希土類金属酸化
物を混合したのち、950℃前後の高温で長時間かけた
仮焼・粉砕を数回繰り返さなければX線的に単一な相の
原料粉末かえられず、必然的に粒成長が起こり粒径が数
十法と大きくなり、焼結性に劣る粉体となってしまうと
いう問題がある。
In order to synthesize this raw material powder using the solid phase reaction method, which is currently known as the conventional method for synthesizing raw material powder for oxide superconductors, it is necessary to mix copper oxide, barium carbonate, and rare earth metal oxides. Afterwards, unless calcining and pulverization are repeated several times at a high temperature of around 950°C for a long period of time, the raw material powder cannot be changed to a single phase in X-rays, and grain growth inevitably occurs, resulting in particle sizes of several tens of degrees. There is a problem that the powder becomes large and has poor sinterability.

それゆえ、上記固相反応法と比べてさらに化学量論性に
優れ、粒子が細かく均一で、しかも低温・短時間の焼成
で目的の酸化物かえられるようなプロセスの検討がなさ
れており、すでに蓚酸塩共沈法、炭酸塩共沈法、ゲル分
解法などが提案されている。
Therefore, compared to the above-mentioned solid phase reaction method, processes are being considered that have better stoichiometry, have finer and more uniform particles, and can change the desired oxide by firing at a lower temperature and in a shorter time. The oxalate coprecipitation method, carbonate coprecipitation method, gel decomposition method, etc. have been proposed.

しかし、これらの方法には、酸化物超電導体が嫌う水を
使うプロセスであるという問題の他に、以下に記すよう
な解決を必要とする問題がまだ残されている。
However, in addition to the problem that these methods use water, which oxide superconductors dislike, there are still problems that need to be solved as described below.

すなわち、蓚酸塩共沈法は、銅の硝酸塩、バリウムの硝
酸塩、希土類金属の硝酸塩の混合水溶液もしくはエチル
アルコール−水混合溶液に蓚酸または蓚酸化合物の水溶
液を滴下して共沈物をうる方法であり、優れた化学量論
性を維持するためには微妙なpHコントロールが必要で
あり、実施するのが非常に難しい。
That is, the oxalate coprecipitation method is a method of obtaining a coprecipitate by dropping an aqueous solution of oxalic acid or an oxalic acid compound into a mixed aqueous solution or an ethyl alcohol-water mixed solution of copper nitrate, barium nitrate, and rare earth metal nitrate. , delicate pH control is required to maintain good stoichiometry and is very difficult to implement.

また、炭酸塩共沈法は、銅の硝酸塩、バリウムの硝酸塩
、希土類金属の硝酸塩の混合水溶液に炭酸カリウムなど
のアルカリ金属炭酸塩を加えて中和して共沈させる方法
であるが、共沈物に残存するアルカリ金属成分の除去の
ために、入念な洗浄が必要であり、入念な洗浄をしたと
しても目的化合物内にアルカリ金属が残存する惧れかの
こる。
In addition, the carbonate coprecipitation method is a method in which an alkali metal carbonate such as potassium carbonate is added to a mixed aqueous solution of copper nitrate, barium nitrate, and rare earth metal nitrate to neutralize and coprecipitate. Careful cleaning is required to remove alkali metal components remaining in the target compound, and even if thorough cleaning is performed, there is a risk that alkali metal may remain in the target compound.

さらに、ゲル分解法は、前記と同様の各金属の硝酸塩の
混合水溶液にクエン酸およびエチレングリコールを加え
て加熱してゲル状物質を作ったのち、これを熱分解する
方法であるが、この方法では焼成処理後にもカーボンが
残留するばあいがある。
Furthermore, the gel decomposition method is a method in which citric acid and ethylene glycol are added to a mixed aqueous solution of nitrates of various metals and heated to create a gel-like substance, which is then thermally decomposed. In some cases, carbon remains even after the firing process.

そのうえ、これら3つの方法ではいずれも焼成処理で直
接の目的物はえられず、中間体として固相反応法と同様
の炭酸バリウム、酸化銅、希土類金属酸化物の混合物を
経て目的物が生成することが知られており、比較的熱に
対して安定な炭酸バリウムが存在するために焼成温度が
どうしても高くなることや、−度に多量の原料を焼成し
たり底の深い容器で焼成すると発生する炭酸ガスの拡散
律速のためになかなか単一な相かえられないといった問
題がある。
Moreover, in all three methods, the target product cannot be obtained directly through the calcination process, but instead is produced through a mixture of barium carbonate, copper oxide, and rare earth metal oxide as an intermediate, similar to the solid-phase reaction method. It is known that barium carbonate, which is relatively stable against heat, inevitably causes the firing temperature to be high, and that it occurs when a large amount of raw material is fired at once or in a deep-bottomed container. There is a problem in that it is difficult to achieve a single exchange due to the rate-limiting diffusion of carbon dioxide gas.

r問題点を解決するための手段] 本発明者らは、これら問題点の解決方法、とくに中間生
成物として炭酸バリウムを作らない酸化物超電導体原料
粉末の合成方法について鋭意検討を重ねた結果、水酸化
バリウムがメチルアルコールなどの低級アルコールに可
溶であることならびに低級アルコールなどに可溶な銅の
硝酸塩および希土類金属の硝酸塩と水酸化バリウムとが
反応して低級アルコールなどの有機溶媒に難溶な硝酸バ
リウムを作ることに着目し、該を機溶媒中で銅化合物、
バリウム化合物、希土類金属化合物を共沈させることが
可能であることを見出し、本発明に到達した。
[Means for Solving Problems] The present inventors have conducted intensive studies on methods for solving these problems, particularly methods for synthesizing oxide superconductor raw material powder that does not produce barium carbonate as an intermediate product. Barium hydroxide is soluble in lower alcohols such as methyl alcohol, and barium hydroxide reacts with copper nitrates and rare earth metal nitrates that are soluble in lower alcohols, making it difficult to dissolve in organic solvents such as lower alcohols. Focusing on making barium nitrate, it was mixed with a copper compound,
The inventors have discovered that it is possible to co-precipitate barium compounds and rare earth metal compounds, and have arrived at the present invention.

すなわち本発明は、銅の硝酸塩およびランタニド系金属
の硝酸塩を溶解させたアルコール溶液と水酸化バリウム
のアルコール溶液とを混合させて共沈させたのち、えら
れた共沈物を熱分解させることを特徴とする酸化物超電
導体原料粉末の製法に関する。
That is, the present invention involves mixing an alcoholic solution in which a copper nitrate and a lanthanide metal nitrate are dissolved with an alcoholic solution of barium hydroxide to cause coprecipitation, and then thermally decomposing the resulting coprecipitate. The present invention relates to a method for producing a characteristic oxide superconductor raw material powder.

[実施例] 本発明においては銅の硝酸塩およびランタニド系金属の
硝酸塩を溶解させたアルコール溶液(以下、溶液(A)
ともいう)が使用される。
[Example] In the present invention, an alcohol solution (hereinafter referred to as solution (A)) in which a copper nitrate and a lanthanide metal nitrate are dissolved is used.
) is used.

前記鋼の硝酸塩とは、硝酸第1銅、硝酸第2銅、塩を形
成する陰イオンの1つが硝酸イオンである第2銅塩のう
ちアルコールに可溶性の塩であれば用いることができる
が、安定性、コストなどの点から硝酸第2銅を用いるの
が好ましい。これらは単独で用いてもよく、併用しても
よい。
The steel nitrate may be cuprous nitrate, cupric nitrate, or a cupric salt in which one of the anions forming the salt is a nitrate ion, as long as it is soluble in alcohol. In terms of stability, cost, etc., it is preferable to use cupric nitrate. These may be used alone or in combination.

波調の硝酸塩の純度は高い方が好ましく、とくに銅量外
の不純物金属の混入を極力避けることが好ましいが、通
常の試薬グレード程度の純度であれば使用しうる。該塩
を溶媒として用いるアルコールに溶解させた際に不純物
が含まれているばあいには、溶液を浄過して用いるのが
好ましい。
It is preferable that the purity of the harmonic nitrate is high, and in particular, it is preferable to avoid contamination with impurity metals other than the amount of copper as much as possible, but it can be used as long as it has a purity of a normal reagent grade. If the salt contains impurities when dissolved in alcohol used as a solvent, it is preferable to use the solution after purification.

前記ランタニド系金属の硝酸塩を形成するランタニド系
金属の具体例としては、イツトリウム、ランタン、セリ
ウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリ
ウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジス
プロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッ
テルビウム、ルテチウムがあげられ、ランタニド系金属
の硝酸塩とは、ランタニド系金属とともに塩を形成する
陰イオンの3個が硝酸イオンであるランタニド系金属塩
、前記陰イオンの1〜2個が硝酸イオンであるランタニ
ド系金属塩のうちアルコールに可溶性の塩であれば用い
ることができるが、安定性、コストなどの点から、通常
硝酸ランタニド系金属塩を用いるのが好ましい。これら
ランタニド系金属の硝酸塩は単独で用いてもよく、2種
以上併用してもよい。
Specific examples of the lanthanide metals forming the lanthanide metal nitrates include yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, and lutetium. A nitrate of a lanthanide metal is a lanthanide metal salt in which three of the anions that form a salt with a lanthanide metal are nitrate ions, and a lanthanide metal salt in which one or two of the anions are nitrate ions. Among the salts, any salt that is soluble in alcohol can be used, but from the viewpoint of stability and cost, it is usually preferable to use lanthanide nitrate metal salts. These lanthanide metal nitrates may be used alone or in combination of two or more.

前記銅の硝酸塩およびランタニド系金属の硝酸塩は無水
の硝酸塩でも構わないが結晶水を含む3水塩〜6水塩で
あるのがアルコールへの溶解性が良好であるため好まし
い。
The copper nitrate and the lanthanide metal nitrate may be anhydrous nitrates, but trihydrate to hexahydrate containing water of crystallization are preferable because they have good solubility in alcohol.

前記銅の硝酸塩およびランタニド系金属の硝酸塩を溶解
させるアルコールとしては、メチルアルコール、エチル
アルコール、l5o−プロピルアルコール、n−プロピ
ルアルコールなどの低級単価アルコールや、エチレング
リコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコー
ル、グリセリンなどの低級多価アルコールなどが好まし
く、とくにメチルアルコールやエチルアルコールを用い
ると前記金属の硝酸塩の溶解量が多くなるので共沈反応
時の生産性が高くなり好ましい。
Examples of the alcohol for dissolving the copper nitrate and the lanthanide metal nitrate include lower monohydric alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, l5o-propyl alcohol, and n-propyl alcohol, and ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, and glycerin. Lower polyhydric alcohols are preferred, and methyl alcohol and ethyl alcohol are particularly preferred because they increase the amount of nitrate of the metal dissolved, thereby increasing productivity during the coprecipitation reaction.

銅の硝酸塩およびランタニド系金属の硝酸塩を溶解させ
たアルコール溶液(溶液(A))の濃度にはとくに限定
はなく、ランタニド系金属/銅の原子比が所定の割合に
なるように含むアルコール溶液が形成されるかぎりいか
なる濃度の溶液も使用しうるが、生産性、共沈成分の収
率向l−などの点から、通常5〜 l01hr / 1
00 g溶媒程度、好ましくは20〜50g/100 
g溶媒程度の溶液が使用される。
There is no particular limitation on the concentration of the alcohol solution (solution (A)) in which copper nitrate and lanthanide metal nitrate are dissolved, and the alcohol solution containing the lanthanide metal/copper atomic ratio is a predetermined ratio. Any concentration of solution can be used as long as it is formed, but from the viewpoint of productivity, yield ratio of coprecipitated components, etc., the concentration is usually 5 to 101hr/1.
00 g solvent, preferably 20-50 g/100
A solution of the order of g solvent is used.

本発明においては、前記溶液(A)の他に水酸化バリウ
ムのアルコール溶液(以下、溶M (B)ともいう)が
使用される。
In the present invention, in addition to the solution (A), an alcoholic solution of barium hydroxide (hereinafter also referred to as solution M (B)) is used.

溶液(B)は市販の水酸化バリウムをアルコールに溶解
させたものであってもよいが、市販の水酸化バリウムに
は不純物として炭酸バリウムが含まれているばあいが多
いので、予め酸化バリウムを加熱処理または炭酸バリウ
ムを熱分解してえた高純度の酸化バリウムをアルコール
に加え、そののち当量の水を加えて溶解させ、ばあいに
よっては清適してえられる濁りのない水酸化バリウムの
アルコール溶液を用いるのが好ましい。なおこの溶液は
、大気中の炭酸ガスを吸収しないように注意するのが好
ましい。
Solution (B) may be prepared by dissolving commercially available barium hydroxide in alcohol, but since commercially available barium hydroxide often contains barium carbonate as an impurity, the solution (B) may be prepared by dissolving barium oxide in advance. An alcoholic solution of barium hydroxide without turbidity that can be obtained by adding high-purity barium oxide obtained by heat treatment or thermal decomposition of barium carbonate to alcohol, and then adding an equivalent amount of water to dissolve it. It is preferable to use Note that it is preferable to take care that this solution does not absorb carbon dioxide gas in the atmosphere.

前記水酸化バリウムを溶解させるアルコールとしては、
銅の硝酸塩およびランタニド系金属の硝酸塩のばあいと
同様にメチルアルコール、エチルアルール、1so−プ
ロピルアルコール、n−プロピルアルコールなどの低級
単価アルコールや1、エチレングリコール、ジエチレン
グリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどの
低級多価アルコールなどが好ましく、とくにメチルアル
コールを用いると水酸化バリウムの溶解度が大きくなり
好ましい。
As the alcohol for dissolving the barium hydroxide,
As in the case of copper nitrates and lanthanide metal nitrates, lower monohydric alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, 1so-propyl alcohol, n-propyl alcohol, and lower monohydric alcohols such as 1, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, and glycerin are used. Polyhydric alcohols are preferred, and methyl alcohol is particularly preferred because it increases the solubility of barium hydroxide.

水酸化バリウムのアルコール溶液の濃度にはとくに限定
はなく、アルコール溶液が形成されるかぎりいかなる濃
度の溶液も使用しうるが、生産性、共沈効率を向上させ
るなどの点から、通常1〜15s’/ long溶媒程
度、好ましくは5〜10g/ 100 g溶媒程度の溶
液が使用される。
There is no particular limitation on the concentration of the alcohol solution of barium hydroxide, and any concentration of solution can be used as long as an alcohol solution is formed. However, from the viewpoint of improving productivity and coprecipitation efficiency, it is usually '/long solvent, preferably a solution of about 5 to 10 g/100 g solvent is used.

本発明においては前記溶液(A)と溶液(B)とが混合
せしめられ、溶液(A)中の銅の硝酸塩およびランタニ
ド系金属の硝酸塩の一部と溶液(B)中の水酸化バリウ
ムとが反応し、アルコールに難溶性〜不溶性の銅の水酸
化物や銅の硝酸水酸化物塩およびランタニド系金属の水
酸化物と硝酸バリウムとが生成し、さらにこれらに残存
している銅の硝酸塩およびランタニド系金属の硝酸塩も
加わり、分子レベルで混合した青っぽい自沈が生成する
。この沈殿を濾過し、真空乾燥すると、平均粒径0.0
5〜Q、Js程度の微細な共沈粉末かえられる。
In the present invention, the solution (A) and solution (B) are mixed, and part of the copper nitrate and lanthanide metal nitrate in the solution (A) and barium hydroxide in the solution (B) are mixed. The reaction produces copper hydroxide, copper nitric acid hydroxide salt, lanthanide metal hydroxide, and barium nitrate, which are sparingly soluble to insoluble in alcohol, and the remaining copper nitrate and barium nitrate are produced. Nitrate of lanthanide metals is also added, forming a bluish scuttling mixture at the molecular level. This precipitate was filtered and dried under vacuum, with an average particle size of 0.0.
A fine coprecipitated powder of about 5 to Q, Js can be obtained.

なお、前記のごとく、銅の水酸化物、ランタニド系金属
の水酸化物および硝酸バリウムの他にアルコールに可溶
性の硝酸塩およびランタニド系金属の硝酸塩も共沈する
ことは沈降物の分析、炉液の分析などからも確認されて
いるが、その詳細な理由などについてはまだ充分解明さ
れていない。
As mentioned above, in addition to copper hydroxide, lanthanide metal hydroxide, and barium nitrate, alcohol-soluble nitrates and lanthanide metal nitrates are also co-precipitated by analysis of the sediment and analysis of the furnace fluid. Although this has been confirmed through analysis, the detailed reasons for this have not yet been fully elucidated.

前記溶液(A)と溶液(B)との混合方法などにはとく
に限定はなく、溶液(A)と溶液(B)とが速やかに均
質に混合するかぎりいかなる方法、条件で混合してもよ
い。
There is no particular limitation on the method of mixing the solution (A) and solution (B), and they may be mixed by any method and under any conditions as long as the solution (A) and solution (B) are mixed quickly and homogeneously. .

本発明における共沈反応ではすべての金属成分が完全に
共沈物とならず、溶媒中に一部可溶成分として金属成分
が残留することが多い。それゆえ、予め使用する金属成
分や溶媒、さらには濃度などに応じて共沈成分と溶媒中
に残留する量を測定しておき、目的の金属比になるよう
に添加量を調整するか、共沈反応後溶媒を留去したりす
るのが好ましい。
In the coprecipitation reaction of the present invention, not all metal components are completely coprecipitated, and some metal components often remain as soluble components in the solvent. Therefore, depending on the metal components, solvent, and concentration used, measure the amount remaining in the coprecipitated component and the solvent in advance, and then adjust the amount added to achieve the desired metal ratio. It is preferable to distill off the solvent after the precipitation reaction.

えられた共沈粉末を酸化雰囲気中700°C以上、好ま
しくは800℃以上、さらに好ましくは850℃以下で
2時間以上、好ましくは10時間以下焼成することによ
り目的の酸化物超電導体原料粉末かえられる。なお共沈
物や共沈粉末の処理・焼成時に大気中の炭酸ガスと接触
させないようにすると、中間生成物として炭酸バリウム
が生成しないため、本発明の低温でも焼成しうるという
好ましい効果が充分達成される。
The obtained coprecipitated powder is calcined in an oxidizing atmosphere at 700°C or higher, preferably 800°C or higher, more preferably 850°C or lower for 2 hours or more, preferably 10 hours or less, thereby changing the desired oxide superconductor raw material powder. It will be done. Furthermore, if the coprecipitate or coprecipitate powder is not brought into contact with carbon dioxide gas in the atmosphere during treatment and firing, barium carbonate will not be produced as an intermediate product, so the desirable effect of the present invention of being able to fire at low temperatures can be fully achieved. be done.

このようにしてえられた酸化物超電導体厚粉末は、従来
の固相法によって作られる原料粉末に比べて、粒子径が
小さいために表面エネルギーが大きく、このため焼結性
に富み、また粒子それぞれの化学量論性が均一になって
いるため、本発明による原料粉末を用いて焼結体を作る
と、目的とする酸化物の熱分解を伴わない950℃以下
の焼成温度で焼結密度の高い、しかも粒界鑑こBaY2
CuosやBaCuO2などの第2成分の析出力((l
とんどない良質な焼結体かえられる。した力(つて、本
発明による原料粉末を用いた焼結体Cよ、従来の固相法
の焼結体に比べて経時変化が小さく、しかも超電導転移
温度中がせまく、臨界電流密度が大きいという優れた特
性を有する酸化物超電導体となる。
The oxide superconductor thick powder obtained in this way has a smaller particle size and has a larger surface energy than the raw material powder made by the conventional solid-phase method, and therefore has excellent sinterability. Since the stoichiometry of each material is uniform, when a sintered body is made using the raw material powder according to the present invention, the sintered density can be achieved at a firing temperature of 950°C or less without thermal decomposition of the target oxide. BaY2 with high grain boundary
The precipitation power of the second component such as Cuos or BaCuO2 ((l
You can get the highest quality sintered body. It is said that the sintered body C using the raw material powder according to the present invention has a smaller change over time than the sintered body of the conventional solid-phase method, is narrower at the superconducting transition temperature, and has a higher critical current density. This results in an oxide superconductor with excellent properties.

以下、実施例に基づき本発明の方法をさ呵;詳しく説明
するが、本発明は下記実施例のみ1こ限定されるもので
はない。
Hereinafter, the method of the present invention will be explained in detail based on Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

実施例1 99.9%以上の純度を有する酸化バリウム15.3g
をメチルアルコール200gに加え、加熱撹拌しながら
純水3.6gを徐々に加えて水酸化バリウムのメチルア
ルコール溶液(以下、溶液(A−1)という)を調製し
た。
Example 1 15.3 g of barium oxide with a purity of 99.9% or more
was added to 200 g of methyl alcohol, and 3.6 g of pure water was gradually added while stirring with heating to prepare a methyl alcohol solution of barium hydroxide (hereinafter referred to as solution (A-1)).

これとは別に、エチルアルコール200gに溶液(A−
1)中のバリウムの原子数に対して未共沈分を見込んで
、1.58倍の銅原子数となるように硝酸銅3水和物3
8.4gと0.504倍のイツトリウム原子数となるよ
うに硝酸イツトリウム6水和物19.3gを撹拌しなが
ら加えて溶解させたのち、予め調製しておいた溶液(A
−1)を徐々に滴下すると青っぽい白色共沈物が生成し
た。えられたスラリーを加熱撹拌してl/2の溶媒を流
出させたのち、加圧清適し、r濾過固形物を約50℃で
真空乾燥させ、さらに軽く粉砕して共沈粉末をえた。
Separately, add a solution (A-
1) Copper nitrate trihydrate 3 is added so that the number of copper atoms is 1.58 times the number of barium atoms in it, taking into account the uncoprecipitated content.
After adding and dissolving 19.3 g of yttrium nitrate hexahydrate with stirring so that the number of yttrium atoms is 0.504 times as much as 8.4 g, the solution prepared in advance (A
-1) was gradually added dropwise to form a bluish white coprecipitate. The obtained slurry was heated and stirred to allow 1/2 of the solvent to flow out, and then the solid material was purified under pressure, and the filtered solid was vacuum dried at about 50° C. and further lightly ground to obtain a coprecipitated powder.

この粉末は水に可溶であり、これを溶解させた水溶液を
ICP  (プラズマ発光分析法)にて金属の組成比を
測定したところ、Y/Ba/Cuが原子比で1.00/
1.99/3.01であり、はぼ目的の原子比の共沈物
かえられていることが判明した。
This powder is soluble in water, and when the aqueous solution in which it was dissolved was measured for the metal composition ratio using ICP (plasma emission spectrometry), the atomic ratio of Y/Ba/Cu was 1.00/
The ratio was 1.99/3.01, indicating that a coprecipitate with the desired atomic ratio had been replaced.

またこの粉末について熱重量分析を実施したところ、蓚
酸法による共沈粉末が約830℃で完全に分解したのに
対して、この粉末は約700℃という低い加熱温度で完
全に分解した。
Further, thermogravimetric analysis was performed on this powder, and it was found that while the coprecipitated powder obtained by the oxalic acid method was completely decomposed at about 830°C, this powder was completely decomposed at a low heating temperature of about 700°C.

さらに、この共沈粉末を、酸素を約50容量%含む雰囲
気中で750℃で3時間焼成したのち徐冷して黒色の仮
焼粉末をえたのち、えられた粉末を用いてX線回折法に
より結晶構造解析を行なったところ、目的の斜方晶構造
を有するYt、o Ba2.OCu3.o Oyの結晶
構造の解析パターンと一致していた。
Furthermore, this coprecipitated powder was calcined at 750°C for 3 hours in an atmosphere containing about 50% by volume of oxygen, and then slowly cooled to obtain a black calcined powder. Crystal structure analysis was conducted using Yt, o Ba2., which has the desired orthorhombic structure. OCu3. o It was consistent with the analysis pattern of the crystal structure of Oy.

また、走査電子顕微鏡により粒子形状を観察したところ
、粒径的0.4AII11の平板状の一次粒径をもつ凝
集した粒子が生成していることが確認された。
Further, when the particle shape was observed using a scanning electron microscope, it was confirmed that aggregated particles having a tabular primary particle size of 0.4AII11 were formed.

[発明の効果] 本発明の方法は、今までに知られている固相反応法や共
沈法による合成方法に比べて、■酸化物超電導体に嫌わ
れる水を用いた水溶液を使わないアルコールからの共沈
反応法であり、水分が粉末内に残留する心配が低減され
る■プロセスが簡単でしかも原料が比較的安価である ■仮焼時に炭酸バリウムが副生ぜず、低温および短時間
で目的の原料粉末が合成される0粒径が小さく、均一な
原料粉末かえられる■共沈物は完全に無機成分であり、
仮焼時にカーボンなどが残留しない ■微量な金属成分の添加が可能である といった優れた特徴を有している。
[Effects of the Invention] Compared to the previously known synthesis methods using solid phase reaction methods and coprecipitation methods, the method of the present invention is characterized by: This is a coprecipitation reaction method from which there is no need to worry about moisture remaining in the powder ■The process is simple and the raw materials are relatively inexpensive ■Barium carbonate is not produced as a by-product during calcination, and the process can be performed at low temperatures and in a short time. The desired raw material powder is synthesized. The particle size is small and the raw material powder is uniform. The coprecipitate is completely inorganic,
It has excellent features such as no carbon remaining during calcination and the ability to add trace amounts of metal components.

特許出願人    鐘淵化学工業株式会社手続補正書印
釦 昭和63年12月9日 1事件の表示 昭和62年特許願第291173号 2発明の名称 酸化物超電導体原料粉末の製法 3補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所  大阪市北区中之島三丁目2番4号名 称  
(094)鐘淵化学工業株式会社代表者新納眞人 4代理人 〒540 住 所  大阪市東区谷町2丁目37番地 NSビル」 5補正の対象 (1)明細書 6補正の内容 (1)明細書を別紙「補正明細書」のとおり補正する。
Patent applicant Kanebuchi Chemical Industry Co., Ltd. Procedural amendment stamp button December 9, 1988 1 Display of the case 1988 Patent application No. 291173 2 Name of the invention Process for producing oxide superconductor raw material powder 3 Person making the amendment Relationship to the incident Patent applicant address: 3-2-4 Nakanoshima, Kita-ku, Osaka Name:
(094) Kanebuchi Chemical Industry Co., Ltd. Representative Masato Niino 4 Agent 540 Address 2-37 Tanimachi, Higashi-ku, Osaka NS Building” Subject of 5 amendments (1) Contents of 6 amendments to the specification (1) The specification The amendments will be made as shown in the attached "Amendment Specification".

7添付書類の目録 (1)補正明細書           1通補正明細
書 1発明の名称 酸化物超電導体原料粉末の製法 2特許請求の範囲 1jfiの硝酸塩およびランタニド系金属の硝酸塩を溶
解させたアルコール溶液と水酸化バリウムのアルコール
溶液とを混合させて共沈させたのち、えられた共沈物を
熱分解させることを特徴とする酸化物超電導体原料粉末
の製法。
7 List of Attached Documents (1) Amended Specification 1 Amended Specification 1 Title of Invention Process for producing oxide superconductor raw material powder 2 Claims 1 Alcohol solution and water in which jfi nitrate and lanthanide metal nitrate are dissolved A method for producing an oxide superconductor raw material powder, which comprises mixing barium oxide with an alcohol solution to cause coprecipitation, and then thermally decomposing the obtained coprecipitate.

3発明の詳細な説明 [産業上の利用分野] 本発明は酸化物超電導体原料粉末の新規な製法に関する
3. Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a novel method for producing oxide superconductor raw material powder.

[従来の技術・発明が解決しようとする問題点]酸素欠
陥型ペロブスカイト構造を有する銅−バリウム−イツト
リウム系複合酸化物が、液体窒素温度を超える超電導転
移温度を示す超電導体であることが発見されて以来、安
価で冷却効率のよい液体窒素が冷却剤として使えるため
、超電導体を用いた半導体デバイス、磁石、エネルギー
貯蔵器、磁気遮蔽物、センサーなどの多くの用途への実
用化が期待され、各方面で精力的な研究が進められてい
る。
[Prior art/problems to be solved by the invention] It was discovered that a copper-barium-yttrium complex oxide having an oxygen-deficient perovskite structure is a superconductor that exhibits a superconducting transition temperature exceeding the temperature of liquid nitrogen. Since liquid nitrogen, which is inexpensive and has good cooling efficiency, can be used as a coolant, it is expected to be put to practical use in many applications such as semiconductor devices using superconductors, magnets, energy storage devices, magnetic shields, and sensors. Vigorous research is underway in all areas.

前記銅−バリウムーイットリウム系複合酸化物はセラミ
ックスであり、焼結体の粒界に第2成分の析出がないこ
と、焼結体の密度を上げないと期待されている性能が確
保できないこと、またこの腹合酸化物は、たとえばイツ
トリウム/バリウム/銅の原子比がほぼl/2/3で、
しかもこの比率のものに対する酸素の含有割合が原子比
で6.5〜7.0で結晶構造が斜方晶であるという極め
て限られた組成・結晶構造であることが必要であり、こ
の組成・結晶構造からずれると超電導体としての性能で
ある超電導転移温度、臨界電流値、臨界磁場のいずれか
が低下してしまい、焼結条件や原料粉末の精密な合成方
法などが重要であることがわかってきている。すなわち
、原料粉末としては所定の金属原子比率で均質で(以下
、化学量論性に優れるという)、粒径の揃った細かいも
のが望まれている。
The copper-barium-yttrium composite oxide is a ceramic, and there is no precipitation of the second component at the grain boundaries of the sintered body, and the expected performance cannot be ensured unless the density of the sintered body is increased. In addition, for example, the atomic ratio of yttrium/barium/copper in this compound oxide is approximately 1/2/3,
Moreover, it is necessary to have an extremely limited composition/crystal structure in which the content ratio of oxygen to this ratio is 6.5 to 7.0 in atomic ratio and the crystal structure is orthorhombic. If the crystal structure deviates, the superconducting transition temperature, critical current value, and critical magnetic field, which are the performance characteristics of a superconductor, will decrease, so it is clear that sintering conditions and precise synthesis methods of raw material powder are important. It's coming. That is, it is desired that the raw material powder be homogeneous with a predetermined metal atomic ratio (hereinafter referred to as having excellent stoichiometry), and be fine with a uniform particle size.

現在、酸化物超電導体の原料粉末を合成する常套手段と
して知られている固相反応法でこの原料粉末を合成する
には、−船釣な酸化銅、炭酸バリウム、希土類金属酸化
物を混合したのち、950℃前後の高温で長時間かけた
仮焼・粉砕を数回繰り返さなければX線的に単一な相の
原料粉末かえられず、粒成長が起こり粒径が数十廊と大
きくなり、焼結性に劣る粉体となってしまうという問題
がある。
In order to synthesize this raw material powder using the solid phase reaction method, which is currently known as the conventional method for synthesizing raw material powder for oxide superconductors, it is necessary to mix copper oxide, barium carbonate, and rare earth metal oxides. Afterwards, unless repeated calcination and pulverization several times at a high temperature of around 950°C for a long period of time, it is not possible to change the raw material powder to a single phase as seen by X-rays, grain growth occurs and the grain size increases to several tens of squares. There is a problem in that the resulting powder has poor sinterability.

それゆえ、上記固相反応法と比べてさらに化学量論性に
優れ、粒子が細かく均一で、しかも低温・短時間の焼成
で目的の酸化物かえられるようなプロセスの検討がなさ
れており、すでに蓚酸塩共沈法、炭酸塩共沈法、ゲル分
解法などが提案されている。
Therefore, compared to the above-mentioned solid phase reaction method, processes are being considered that have better stoichiometry, have finer and more uniform particles, and can change the desired oxide by firing at a lower temperature and in a shorter time. The oxalate coprecipitation method, carbonate coprecipitation method, gel decomposition method, etc. have been proposed.

しかし、これらの方法には、酸化物超電導体が嫌う水を
使うプロセスであるという問題の他に、以下に記すよう
な解決を必要とする問題がまだ残されている。
However, in addition to the problem that these methods use water, which oxide superconductors dislike, there are still problems that need to be solved as described below.

すなわち、蓚酸塩共沈法は、鋼の硝酸塩、バリウムの硝
酸塩、希土類金属の硝酸塩の混合水溶液もしくはエチル
アルコール−水混合溶液に蓚酸または蓚酸化合物の水溶
液を滴下して共沈物をうる方法であり、優れた化学量論
性を維持するためには微妙なplIコントロールが必要
であり、実施するのが非常に難しい。
That is, the oxalate coprecipitation method is a method in which a coprecipitate is obtained by dropping an aqueous solution of oxalic acid or an oxalate compound into a mixed aqueous solution or an ethyl alcohol-water mixed solution of steel nitrate, barium nitrate, and rare earth metal nitrate. , delicate pII control is required to maintain good stoichiometry and is very difficult to implement.

また、炭酸塩共沈法は、銅の硝酸塩、バリウムの硝酸塩
、希土類金属の硝酸塩の混合水溶液に炭酸カリウムなど
のアルカリ金属炭酸塩を加えて中和して共沈させる方法
であるが、共沈物に残存するアルカリ金属成分の除去の
ために、入念な洗浄が必要であり、入念な洗浄をしたと
しても目的化合物内にアルカリ金属が残存する惧れかの
こる。
In addition, the carbonate coprecipitation method is a method in which an alkali metal carbonate such as potassium carbonate is added to a mixed aqueous solution of copper nitrate, barium nitrate, and rare earth metal nitrate to neutralize and coprecipitate. Careful cleaning is required to remove alkali metal components remaining in the target compound, and even if thorough cleaning is performed, there is a risk that alkali metal may remain in the target compound.

さらに、ゲル分解法は、前記と同様の各金属の硝酸塩の
混合水溶液にクエン酸およびエチレングリコールを加え
て加熱してゲル状物質を作ったのち、これを熱分解する
方法であるが、この方法では焼成処理後にもカーボンが
残留するばあいがある。
Furthermore, the gel decomposition method is a method in which citric acid and ethylene glycol are added to a mixed aqueous solution of nitrates of various metals and heated to create a gel-like substance, which is then thermally decomposed. In some cases, carbon remains even after the firing process.

そのうえ、これら3つの方法ではいずれも焼成処理で直
接の目的物はえられず、中間体として固相反応法と同様
の炭酸バリウム、酸化銅、希土類金属酸化物の混合物を
経て目的物が生成することが知られており、比較的熱に
対して安定な炭酸バリウムが存在するために焼成温度が
どうしても高くなることや、−度に多量の原料を焼成し
たり底の深い容器で焼成すると発生する炭酸ガスの拡散
律速のためになかなか単一な相かえられないといった問
題がある。
Moreover, in all three methods, the target product cannot be obtained directly through the calcination process, but instead is produced through a mixture of barium carbonate, copper oxide, and rare earth metal oxide as an intermediate, similar to the solid-phase reaction method. It is known that barium carbonate, which is relatively stable against heat, inevitably causes the firing temperature to be high, and that it occurs when a large amount of raw material is fired at once or in a deep-bottomed container. There is a problem in that it is difficult to achieve a single exchange due to the rate-limiting diffusion of carbon dioxide gas.

[問題点を解決するための手段] 本発明者らは、これら間図点の解決方法、とくに中間生
成物として炭酸バリウムを作らない酸化物超電導体原料
粉末の合成方法について鋭意検討を重ねた結果、水酸化
バリウムがメチルアルコールなどの低級アルコールに可
溶であることならびに低級アルコールなどに可溶な鋼の
硝酸塩および希土類金属の硝酸塩と水酸化バリウムとが
反応して低級アルコールなどの有機溶媒に難溶な硝酸バ
リウムを作ることに着目し、該を機溶媒中で銅化合物、
バリウム化合物、希土類金属化合物を共沈させることが
可能であることを見出し、本発明に到達した。
[Means for Solving the Problems] The present inventors have conducted intensive studies on methods for solving these problems, especially methods for synthesizing oxide superconductor raw material powder that does not produce barium carbonate as an intermediate product. In addition, barium hydroxide is soluble in lower alcohols such as methyl alcohol, and barium hydroxide reacts with nitrates of steel and rare earth metals that are soluble in lower alcohols, making it difficult for organic solvents such as lower alcohols to react with barium hydroxide. Focusing on making soluble barium nitrate, it was mixed with a copper compound,
The inventors have discovered that it is possible to co-precipitate barium compounds and rare earth metal compounds, and have arrived at the present invention.

すなわち本発明は、銅の硝酸塩およびランタニド系金属
の硝酸塩を溶解させたアルコール溶液と水酸化バリウム
のアルコール溶液とを混合させて共沈させたのち、えら
れた共沈物を熱分解させることを特徴とする酸化物超電
導体原料粉末の製法に関する。
That is, the present invention involves mixing an alcoholic solution in which a copper nitrate and a lanthanide metal nitrate are dissolved with an alcoholic solution of barium hydroxide to cause coprecipitation, and then thermally decomposing the resulting coprecipitate. The present invention relates to a method for producing a characteristic oxide superconductor raw material powder.

[実施例] 本発明においては銅の硝酸塩およびランタニド系金属の
硝酸塩を溶解させたアルコール溶液(以下、溶液(A)
ともいう)が使用される。
[Example] In the present invention, an alcohol solution (hereinafter referred to as solution (A)) in which a copper nitrate and a lanthanide metal nitrate are dissolved is used.
) is used.

前記鋼の硝酸塩とは、硝酸第1銅、硝酸第2銅、塩を形
成する陰イオンの1つが硝酸イオンで、もう1つが臭素
、塩素のようなハロゲン原子や水素基のようなイオンで
あるtAZ銅塩のうちアルコールに可溶性の塩であれば
用いることができるが、安定性、コストなどの点から硝
酸第2銅を用いるのが好ましい。これらは単独で用いて
もよく、併用してもよい。
The steel nitrates are cuprous nitrate and cupric nitrate. One of the anions that form the salt is a nitrate ion, and the other is an ion such as a halogen atom such as bromine or chlorine or a hydrogen group. Among the tAZ copper salts, any alcohol-soluble salt can be used, but it is preferable to use cupric nitrate in terms of stability and cost. These may be used alone or in combination.

波調の硝酸塩の純度は高い方(たとえば約98重量%以
上)が好ましく、とくに銅量外の不純物金属の混入を極
力避けることが好ましいが、通常の試薬グレード程度の
純度(すなわち約95重量%以上)であれば使用しうる
。該塩を溶媒として用いるアルコールに溶解させた際に
不純物が含まれているばあいには、溶液を濾過して用い
るのが好ましい。
It is preferable that the purity of the wave-toned nitrate is high (for example, about 98% by weight or more), and in particular, it is preferable to avoid contamination with impurity metals other than copper as much as possible. above), it can be used. If the salt contains impurities when dissolved in alcohol used as a solvent, it is preferable to filter the solution before use.

前記ランタニド系金属の硝酸塩を形成するランタニド系
金属の具体例としては、イツトリウム、ランタン、ネオ
ジム、プロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガド
リニウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、
ツリウム、イッテルビウム、ルテチウムがあげられ、ラ
ンタニド系金属の硝酸塩とは、ランタニド系金属ととも
に塩を形成する陰イオンの3個が硝酸イオンであるラン
タニド系金属塩、前記陰イオンの1〜2個が硝酸イオン
で、他の陰イオンが臭素、塩素のようなハロゲン原子や
水酸基のようなイオンあるランタニド系金属塩のうちア
ルコールに可溶性の塩であれば用いることができるが、
安定性、コストなどの点から、通常硝酸ランタニド系金
属塩を用いるのが好ましい。これらランタニド系金属の
硝酸塩は単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい
Specific examples of the lanthanide metals forming the lanthanide metal nitrates include yttrium, lanthanum, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, dysprosium, holmium, erbium,
Nitrates of lanthanide metals include thulium, ytterbium, and lutetium, and nitrates of lanthanide metals include lanthanide metal salts in which three of the anions that form the salt with the lanthanide metal are nitrate ions, and lanthanide metal salts in which one or two of the anions are nitrate ions. Among the lanthanide metal salts in which the other anions are ions such as halogen atoms such as bromine and chlorine or hydroxyl groups, it can be used as long as it is soluble in alcohol.
In view of stability, cost, etc., it is usually preferable to use lanthanide nitrate metal salts. These lanthanide metal nitrates may be used alone or in combination of two or more.

前記鋼の硝酸塩およびランタニド系金属の硝酸塩は無水
の硝酸塩でも構わないが結晶水を含む3水塩〜6水塩で
あるのがアルコールへの溶解性が良好であるため好まし
い。
The steel nitrate and the lanthanide metal nitrate may be anhydrous nitrates, but trihydrate to hexahydrate containing water of crystallization are preferable because they have good solubility in alcohol.

前記鋼の硝酸塩およびランタニド系金属の硝酸塩を溶解
させるアルコールとしては、メチルアルコール、エチル
アルコール、l5o−プロピルアルコール、n−プロピ
ルアルコールなどの炭素数1〜5の単価アルコールや、
エチレングリコール、ジエチレングリコール、ブロビレ
ングリコール、グリセリンなどの炭素数2〜8の多価ア
ルコールなどが好ましく、とくにメチルアルコールやエ
チルアルコールを用いると前記金属の硝酸塩の溶解量が
多くなるので共沈反応時の生産性が高くなり好ましい。
Examples of the alcohol for dissolving the steel nitrate and the lanthanide metal nitrate include monohydric alcohols having 1 to 5 carbon atoms such as methyl alcohol, ethyl alcohol, l5o-propyl alcohol, and n-propyl alcohol;
Polyhydric alcohols having 2 to 8 carbon atoms, such as ethylene glycol, diethylene glycol, brobylene glycol, and glycerin, are preferred; in particular, when methyl alcohol or ethyl alcohol is used, the amount of nitrate of the metal dissolved increases, so it is difficult to use during the coprecipitation reaction. This is preferable because it increases productivity.

銅の硝酸塩およびランタニド系金属の硝酸塩を溶解させ
たアルコール溶液(溶液(A))の濃度にはとくに限定
はなく、ランタニド系金属/銅の原子比が所定の割合に
なるように含むアルコール溶液が形成されるかぎりいか
なる濃度の溶液も使用しうるが、生産性、共沈成分の収
率向上などの点から、通常5〜IOD / LOG g
溶媒程度、好ましくは20〜50g/100 g溶媒程
度の溶液が使用される。
There is no particular limitation on the concentration of the alcohol solution (solution (A)) in which copper nitrate and lanthanide metal nitrate are dissolved, and the alcohol solution containing the lanthanide metal/copper atomic ratio is a predetermined ratio. Any concentration of solution can be used as long as it is formed, but from the viewpoint of productivity and improvement of the yield of coprecipitated components, it is usually 5 to IOD/LOG g.
A solution of about 20-50 g/100 g solvent is used, preferably about 20-50 g/100 g solvent.

本発明においては、前記溶液(A)の他に水酸化バリウ
ムのアルコール溶液(以下、溶液(B)ともいう)が使
用される。
In the present invention, in addition to the solution (A), an alcoholic solution of barium hydroxide (hereinafter also referred to as solution (B)) is used.

溶液(B)は市販の水酸化バリウムをアルコールに溶解
させたものであってもよいが、市販の水酸化バリウムに
は不純物として炭酸バリウムが含まれているばあいが多
いので、予め酸化バリウムを加熱処理または炭酸バリウ
ムを熱分解してえた高純度の酸化バリウムをアルコール
に加え、そののち当量の水を加えて溶解させ、ばあいに
よっては濾過してえられる濁りのない水酸化バリウムの
アルコール溶液を用いるのが好ましい。なおこの溶液は
、大気中の炭酸ガスを吸収しないように注意するのが好
ましい。
Solution (B) may be prepared by dissolving commercially available barium hydroxide in alcohol, but since commercially available barium hydroxide often contains barium carbonate as an impurity, the solution (B) may be prepared by dissolving barium oxide in advance. A clear alcohol solution of barium hydroxide obtained by adding high purity barium oxide obtained by heat treatment or thermal decomposition of barium carbonate to alcohol, then adding an equivalent amount of water to dissolve it, and in some cases filtering. It is preferable to use Note that it is preferable to take care that this solution does not absorb carbon dioxide gas in the atmosphere.

前記水酸化バリウムを溶解させるアルコールとしては、
銅の硝酸塩およびランタニド系金属の硝酸塩のばあいと
同様にメチルアルコール、エチルアルール、l5o−プ
ロピルアルコール、ロープロピルアルコールなどの炭素
数1〜5の単価アルコールや、エチレングリコール、ジ
エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリ
ンなどの炭素数2〜8の多価アルコールなどが好・まし
く、とくにメチルアルコールを用いると水酸化バリウム
の溶解度が大きくなり好ましい。
As the alcohol for dissolving the barium hydroxide,
As in the case of copper nitrates and lanthanide metal nitrates, monohydric alcohols having 1 to 5 carbon atoms such as methyl alcohol, ethyl alcohol, l5o-propyl alcohol, and rhopropyl alcohol, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, and glycerin. Polyhydric alcohols having 2 to 8 carbon atoms are preferred, and methyl alcohol is particularly preferred because it increases the solubility of barium hydroxide.

水酸化バリウムのアルコール溶液の濃度にはとくに限定
はなく、アルコール溶液が形成されるかぎりいかなる濃
度の溶液も使用しうるが、生産性、共沈効率、共沈反応
時の濾過効率を向上させるなどの点から、通常1〜15
g/ long溶媒程度、好ましくは5〜10g / 
100 t:溶媒程度の溶液が使用される。
There is no particular limit to the concentration of the alcoholic solution of barium hydroxide, and any concentration of solution can be used as long as an alcoholic solution is formed. From the point of view, usually 1 to 15
g/long solvent level, preferably 5-10g/
100 t: A solution equivalent to a solvent is used.

本発明においては前記溶液(A)と溶液(13)とが混
合せしめられ、溶液(A)中の銅の硝酸塩およびランタ
ニド系金属の硝酸塩の一部と溶液(B)中の水酸化バリ
ウムとが反応し、アルコールに難溶性〜不溶性の銅の水
酸化物や銅の硝酸水酸化物塩およびランタニド系金属の
水酸化物屋硝酸バリウムとが生成し、さらにこれらに残
存している銅の硝酸塩およびランタニド系金属の硝酸塩
も加わり、分子レベルで混合した青っぽい自沈が生成す
る。この沈殿を濾過し、真空乾燥すると、平均粒径0.
05〜0.5虜程度の微細な共沈粉末かえられる。
In the present invention, the solution (A) and the solution (13) are mixed, and part of the copper nitrate and the lanthanide metal nitrate in the solution (A) and the barium hydroxide in the solution (B) are mixed. The reaction produces copper hydroxide, copper nitric acid hydroxide salt, and lanthanide metal hydroxide barium nitrate, which are sparingly soluble to insoluble in alcohol, and the remaining copper nitrate and barium nitrate are formed. Nitrate of lanthanide metals is also added, forming a bluish scuttling mixture at the molecular level. This precipitate was filtered and dried under vacuum, with an average particle size of 0.
A fine coprecipitated powder of about 0.05 to 0.5 liters can be obtained.

なお、前記のごとく、鋼の水酸化物、ランタニド系金属
の水酸化物および硝酸バリウムの他にアルコールに可溶
性の硝酸塩およびランタニド系金属の硝酸塩も共沈する
ことは沈降物の分析、炉液の分析などからも確認されて
いるが、その詳細な理由などについてはまだ充分解明さ
れていない。
As mentioned above, in addition to steel hydroxides, lanthanide metal hydroxides, and barium nitrate, alcohol-soluble nitrates and lanthanide metal nitrates also co-precipitate due to sediment analysis and furnace fluid analysis. Although this has been confirmed through analysis, the detailed reasons for this have not yet been fully elucidated.

前記溶液(A)と溶液(B)との混合方法などにはと(
に限定はなく、溶液(A)と溶液(B)とが速やかに均
質に混合するかぎりいかなる方法、条件で混合してもよ
い。
Regarding the method of mixing the solution (A) and solution (B), etc.
There is no limitation to this, and as long as solution (A) and solution (B) are mixed quickly and homogeneously, they may be mixed by any method and under any conditions.

本発明における共沈反応ではすべての金属成分が完全に
共沈物とならず、溶媒中に一部可溶成分として金属成分
が残留することが多い。それゆえ、予め使用する金属成
分や溶媒、さらには濃度などに応じて共沈成分と溶媒中
に残留する量を測定しておき、目的の金属比になるよう
に添加量を調整するか、共沈反応後溶媒を留去したりす
るのが好ましい。
In the coprecipitation reaction of the present invention, not all metal components are completely coprecipitated, and some metal components often remain as soluble components in the solvent. Therefore, depending on the metal components, solvent, and concentration used, measure the amount remaining in the coprecipitated component and the solvent in advance, and then adjust the amount added to achieve the desired metal ratio. It is preferable to distill off the solvent after the precipitation reaction.

えられた共沈粉末を酸化雰囲気中700℃以上、好まし
くは800℃以上、さらに好ましくは850℃以下で2
時間以上、好ましくはIO時間以下焼成することにより
目的の酸化物超電導体原料粉末かえられる。なお共沈物
や共沈粉末の処理・焼成時に大気中の炭酸ガスと接触さ
せないようにすると、中間生成物として炭酸バリウムが
生成しないため、本発明の低温でも焼成しうるという好
ましい効果が充分達成される。
The obtained coprecipitated powder is heated at 700°C or higher, preferably 800°C or higher, and more preferably 850°C or lower in an oxidizing atmosphere.
The target oxide superconductor raw material powder can be changed by firing for more than an hour, preferably less than 10 hours. Furthermore, if the coprecipitate or coprecipitate powder is not brought into contact with carbon dioxide gas in the atmosphere during treatment and firing, barium carbonate will not be produced as an intermediate product, so the desirable effect of the present invention of being able to fire at low temperatures can be fully achieved. be done.

このようにしてえられた酸化物超電導体厚粉末は、従来
の固相法によって作られる原料粉末に比べて、熱的に安
定な炭酸バリウムを副生しないために焼成温度がより低
くてすみ、粒子径が小さいために表面エネルギーが大き
く、このため焼結性に富み、また粒子それぞれの化学量
論性が均一になっているため、本発明による原料粉末を
用いて焼結体を作ると、目的とする酸化物の熱分解を伴
わない950℃以下の焼成温度で焼結密度の高い、しか
も粒界にl3aY2Cuosや1’3acu02などの
第2成分の析出がほとんどない良質な焼結体かえられる
。したがって、本発明による原料粉末を用いた焼結体は
、従来の固相法の焼結体に比べて経時変化が小さく、し
かも超電導転移温度中がせまく、臨界電流密度が大きい
という優れた特性を有する酸化物超電導体となる。
The oxide superconductor thick powder obtained in this way requires lower firing temperature than raw material powder made by conventional solid phase method because it does not produce thermally stable barium carbonate as a by-product. Since the particle size is small, the surface energy is large, and therefore the sinterability is high, and the stoichiometry of each particle is uniform, so when a sintered body is made using the raw material powder according to the present invention, A high-quality sintered body with high sintered density and almost no precipitation of second components such as l3aY2Cuos and 1'3acu02 at grain boundaries can be obtained at a firing temperature of 950°C or lower without thermal decomposition of the target oxide. . Therefore, the sintered body using the raw material powder according to the present invention has excellent properties such as a smaller change over time than the conventional solid-phase sintered body, a narrow superconducting transition temperature, and a high critical current density. It becomes an oxide superconductor with

以下、実施例に基づき本発明の方法をさらに詳しく説明
するが、本発明は下記実施例のみに限定されるものでは
ない。
Hereinafter, the method of the present invention will be explained in more detail based on Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

実施例1 99.9重量%以上の純度を存する酸化バリウム15.
3 gをメチルアルコール200gに加え、加熱撹拌し
ながら純水3.6gを徐々に加えて水酸化バリウムのメ
チルアルコール溶液(以下、溶液(A−1)という)を
調製した。
Example 1 Barium oxide having a purity of 99.9% by weight or more 15.
3 g of barium hydroxide was added to 200 g of methyl alcohol, and 3.6 g of pure water was gradually added while stirring with heating to prepare a methyl alcohol solution of barium hydroxide (hereinafter referred to as solution (A-1)).

これとは別に、エチルアルコール200gに溶液(A−
1)中のバリウムの原子数に対して未共沈分を見込んで
、1.58倍の銅原子数となるように硝酸銅3水和物3
8.4gと0.86倍のイツトリウム原子数となるよう
に硝酸イツトリウム6水和物32.8gを撹拌しながら
加えて溶解させたのち、予め調製しておいた溶液(A−
1)を徐々に滴下すると青っぽい白色共沈物が生成した
。えられたスラリーを加熱撹拌して1/2の溶媒を流出
させたのち、加圧清遊し、浄過固形物を約50℃で真空
乾燥させ、さらに軽く粉砕して共沈粉末をえた。
Separately, add a solution (A-
1) Copper nitrate trihydrate 3 is added so that the number of copper atoms is 1.58 times the number of barium atoms in it, taking into account the uncoprecipitated content.
After adding and dissolving 32.8 g of yttrium nitrate hexahydrate with stirring so that the number of yttrium atoms is 0.86 times as much as 8.4 g, the solution prepared in advance (A-
When 1) was gradually added dropwise, a bluish white coprecipitate was formed. The resulting slurry was heated and stirred to allow 1/2 of the solvent to flow out, and then clarified under pressure, and the purified solid was vacuum dried at about 50° C. and further lightly pulverized to obtain a coprecipitated powder.

この粉末は酸性水溶液に可溶であり、これを溶解させた
水溶液をICP  (プラズマ発光分析法)にて金属の
組成比を測定したところ、Y/Ba/Cuが原子比で1
.00/ 、2.07 /3.01であり、はぼ目的の
原子比の共沈物かえられていることが判明した。
This powder is soluble in an acidic aqueous solution, and when the aqueous solution in which it was dissolved was measured for the metal composition ratio using ICP (plasma emission spectrometry), the atomic ratio of Y/Ba/Cu was 1.
.. 00/, 2.07/3.01, and it was found that the coprecipitate with the desired atomic ratio had been changed.

これとは別に、Y:Ba+Cu−1:2:3のモル比に
なるように硝酸イツトリウム6水和物、硝酸バリウムお
よび硝酸銅3水和物を溶解させた約30%水溶液150
gを蓚酸を約20wt%含むエチルアルコール350g
中に滴下してえられた共沈物をン濾過乾燥して蓚酸法に
よる共沈粉末をえた。
Separately, prepare an approximately 30% aqueous solution of yttrium nitrate hexahydrate, barium nitrate, and copper nitrate trihydrate in a molar ratio of Y:Ba+Cu-1:2:3.
350g of ethyl alcohol containing about 20wt% of oxalic acid
The resulting coprecipitate was filtered and dried to obtain a coprecipitated powder by the oxalic acid method.

これらの粉末について熱重量分析を実施したところ、蓚
酸法による共沈粉末が約830℃で完全に分解したのに
対して、本発明の方法による粉末は約700℃という低
い加熱温度で完全に分解した。
Thermogravimetric analysis of these powders revealed that the coprecipitated powder produced by the oxalic acid method completely decomposed at about 830°C, whereas the powder produced by the method of the present invention completely decomposed at a heating temperature as low as about 700°C. did.

さらに、本発明の方法による共沈粉末を、酸素を約50
容量%含む雰囲気中で750℃で3時間焼成したのち徐
冷して黒色の仮焼粉末をえたのち、えられた粉末を用い
てX線回折法により結晶構造解析を行なったところ、目
的の斜方晶構造を有する Yl、o Ba2.OCu3
.00y(Yは 6.7〜6.9)の結晶構造の解析パ
ターンと一致していた。
Further, the coprecipitated powder according to the method of the present invention can be prepared by adding about 50% oxygen to the coprecipitated powder.
After firing at 750°C for 3 hours in an atmosphere containing %% by volume and cooling slowly to obtain a black calcined powder, crystal structure analysis was performed using the X-ray diffraction method using the obtained powder. Yl, o Ba2. having a square structure. OCu3
.. The pattern was consistent with the analysis pattern of the crystal structure of 00y (Y is 6.7 to 6.9).

また、走査電子顕微鏡により粒子形状を観察したところ
、粒径的0.4ρの一次粒径をもつ凝集した粒子が生成
していることが確認された。
Furthermore, when the particle shape was observed using a scanning electron microscope, it was confirmed that aggregated particles having a primary particle size of 0.4ρ were formed.

実施例2 99.9重量%以上の純度を有する酸化ノくリウム15
.3 gをメチルアルコール200gに加え、加熱撹拌
しながら純水3゜6gを徐々に加えて水酸化バリウムの
メチルアルコール溶液(以下、溶液(A−1)という)
を調製した。
Example 2 Norium oxide 15 with a purity of 99.9% by weight or more
.. Add 3 g to 200 g of methyl alcohol, and gradually add 3.6 g of pure water while stirring with heating to make a methyl alcohol solution of barium hydroxide (hereinafter referred to as solution (A-1)).
was prepared.

これとは別に、エチルアルコール200gに溶液(A−
1)中のバリウムの原子数に対して未共沈分を見込んで
、1.58倍の銅原子数となるように硝酸銅3水和物3
8.4gと0.504倍のイツトリウム原子数となるよ
うに硝酸イツトリウム6水和物19.3gを撹拌しなが
ら加えて溶解させたのち、予め調製しておいた溶液(A
−1)を徐々に滴下すると青っぽい白色共沈物が生成し
た。えられたスラリーを加熱撹拌してl/2の溶媒を流
出させたのち、加圧濾過し、濾過固形物を約50℃で真
空乾燥させ、さらに軽く粉砕して共沈粉末をえた。
Separately, add a solution (A-
1) Copper nitrate trihydrate 3 is added so that the number of copper atoms is 1.58 times the number of barium atoms in it, taking into account the uncoprecipitated content.
After adding and dissolving 19.3 g of yttrium nitrate hexahydrate with stirring so that the number of yttrium atoms is 0.504 times as much as 8.4 g, the solution prepared in advance (A
-1) was gradually added dropwise to form a bluish white coprecipitate. The obtained slurry was heated and stirred to allow 1/2 of the solvent to flow out, and then filtered under pressure, and the filtered solid was vacuum dried at about 50° C. and further lightly ground to obtain a coprecipitated powder.

この粉末は酸性水溶液に可溶であり、これを溶解させた
水溶液をICP  (プラズマ発光分析法)にて金属の
組成比を測定したところ、Y/Ba/Cuが原子比で1
.00/1.99/3.OLであり、はぼ目的の原子比
の共沈物かえられていることが判明した。
This powder is soluble in an acidic aqueous solution, and when the aqueous solution in which it was dissolved was measured for the metal composition ratio using ICP (plasma emission spectrometry), the atomic ratio of Y/Ba/Cu was 1.
.. 00/1.99/3. It was found that it was OL, and a coprecipitate with the desired atomic ratio had been replaced.

またこの粉末について熱重量分析を実施したところ、約
700℃という低い加熱温度で完全に分解した。
When thermogravimetric analysis was performed on this powder, it was completely decomposed at a heating temperature as low as about 700°C.

さらに、この共沈粉末を、酸素を約50容量%含む雰囲
気中で750℃で3時間焼成したのち徐冷した黒色の仮
焼粉末をえたのち、えられた粉末を用いてX線回折法に
より結晶構造解析を行なったところ、目的の斜方晶構造
を有するYl、o Ba2.o Cuco ONYは1
3.7〜8.9)の結晶構造の解析パターンと一致して
いた。
Furthermore, this coprecipitated powder was calcined at 750°C for 3 hours in an atmosphere containing about 50% by volume of oxygen, and then slowly cooled to obtain a black calcined powder. Crystal structure analysis revealed that Yl, o Ba2. o Cuco ONY is 1
3.7 to 8.9) were consistent with the analysis pattern of the crystal structure.

また、走査電子顕微鏡により粒子形状を観察したところ
、粒径的0.41tmの一次粒径をもつ凝集した粒子が
生成していることが確認された。
Further, when the particle shape was observed using a scanning electron microscope, it was confirmed that aggregated particles having a primary particle size of 0.41 tm were formed.

[発明の効果] 本発明の方法は、今までに知られている固相反応法や共
沈法による合成方法に比べて、■酸化物超電導体に嫌わ
れる水を用いた水溶液を使わないアルコールからの共沈
反応法であり、水分が粉末内に残留する心配が低減され
る■プロセスが簡単でしかも原料が比較的安価である ■仮焼時に炭酸バリウムが副生せず、低温および短時間
で目的の原料粉末が合成される■粒径が小さく、均一な
原料粉末かえられる■共沈物は完全に無機成分であり、
仮焼時にカーボンなどが残留しない ■微量な金属成分の添加が可能である といった優れた特徴を有している。
[Effects of the Invention] Compared to the previously known synthesis methods using solid phase reaction methods and coprecipitation methods, the method of the present invention is characterized by: This is a coprecipitation reaction method from which there is no need to worry about water remaining in the powder ■ The process is simple and the raw materials are relatively inexpensive ■ No barium carbonate is produced as a by-product during calcination, and it can be fired at low temperatures and in a short time The desired raw material powder is synthesized with the process. - The raw material powder is changed to a uniform material with a small particle size. - The coprecipitate is completely inorganic,
It has excellent features such as no carbon remaining during calcination and the ability to add trace amounts of metal components.

特許出願人  鐘淵化学工業株式会社 −山Patent applicant Kanebuchi Chemical Industry Co., Ltd. −Mountain

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 銅の硝酸塩およびランタニド系金属の硝酸塩を溶解
させたアルコール溶液と水酸化バリウムのアルコール溶
液とを混合させて共沈させたのち、えられた共沈物を熱
分解させることを特徴とする酸化物超電導体原料粉末の
製法。
1 Oxidation characterized by mixing an alcoholic solution in which copper nitrate and lanthanide metal nitrate are dissolved with an alcoholic solution of barium hydroxide to cause coprecipitation, and then thermally decomposing the resulting coprecipitate. Manufacturing method for material superconductor powder.
JP62291173A 1987-11-18 1987-11-18 Production of raw material powder for oxide superconductor Pending JPH01133922A (en)

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