JPH01155670A - 超電導材料の製造方法 - Google Patents

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】 （技術分野） 本発明は、電極を備えた酸化物超電導材料の製造方法に
関するものである。

（背景技術） 従来の金属系超電導材料における最高の臨界温度は２３
Ｋ（絶対温度）であったが、最近、これを遥かに上回る
臨界温度を有する酸化物超電導材料が開発された（Ｚ、
Ｐｈｙｓ、Ｂ　６４　（１９８６）１８９）。

Ｋ２ＮｉＦ４型の結晶構造を持ち、臨界温度が４０に級
のＬａ−（Ｓｒ、Ｂａ）−Ｃｕ−〇系（Ｃｈｅｍ、Ｌｅ
ｆｆ。

１９８７（１９８７）４２９）、及び酸素欠損三重ペロ
ブスカイト型の結晶構造を持ち、臨界温度が９０に級の
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−○系（Ｐｈｙｓ、Ｒｅｖ、Ｌｅｒｒ。

５８（１９８７）１３７１）の２種類である。特に、後
者のＹ−Ｂａ−Ｃｕ−〇系超電導材料は臨界温度が液体
窒素の沸点である７７によりも高い、このために、従来
の金属系超電導材料のような高価で’ａｔａな液体ヘリ
ウムによる冷却装置が不要となり、超電導特性の利用に
おいて、使用温度条件がかなり緩和されたので、今後幅
広く応用されるであろう。

ところで、デバイスとして応用するほとんどの場合、超
電導材料自身にリード線をつなぐ必要があるが、Ｌａ−
（Ｓｒ、Ｂａ）−Ｃｕ−０系及びＹ　−Ｂ　ａ−Ｃｕ−
０系の両超電導材料は、いずれもセラミックス系の超電
導材料である。したがって、リード線を接合する際に、
金属系材料の場合のように半田付けやスポット溶接等に
よる接合は困難である。

仮に、これらの方法でセラミックス系超電導材料の表面
に電極が形成されたとしても、セラミックス系超電導材
料は多孔質であるために、水分を吸着して材料中で化学
反応が生じて、超電導材料であるＹ　Ｂ　ａ２Ｃｕｓ○
７−Ｘが常電導材料であるＹ　２　Ｂ　ａＣｕＯｓ＋Ｂ
ＩＬ（ＯＨ）２＋ＣｕＯ＋０２へと分解することが報告
されている（科学技術庁新超電導材料研究会第２回シン
ポジウム等）。また、水分がセラミックス系超電導材料
と電極部の間に入り込んで、一種の電池が形成され、そ
の結果、異常電圧が発生することも報告されている（第
４８回応用物理学会学術講演会シンポジウム講演番号１
８ａＡＩ）。

一方、銀の微粒子を有機溶媒中に分散させた銀ペースト
等の電極剤を用いれば、超電導材料にリード線を一応は
接合できるが、その接合力は非常に弱く、短期間の測定
等に用いられるに過ぎない。

また、銀ペーストの比抵抗は高い（〜１０−４Ω・ｃｍ
）ので、大電流を流すと電極部でジュール熱が発生し、
その熱が電極部周辺の超電導材料に伝わって、その部分
の超電導性を壊す、このことにより、超電導材料自身の
特性を十分に生かしきれないことになる。

そのほか、白金や金のｒｉ膜を超電導材料の表面にスパ
ッタリング法や真空蒸着法によって形成し、その上にリ
ード線を半田付は等により接合するという方法も考えら
れるが、この方法では、焼成炉で焼成して得た超電導材
料を、スパッタリング装置や真空蒸着装置に入れて薄膜
形成を行う必要があり、作業工程が複雑になるという問
題がある。

（発明の目的） 本発明は上述のような点に濫みてなされたものであり、
その目的とするところは、酸化物超電導材料と強固に接
合し、しかも接触抵抗の小さい電極を内包した超電導材
料の製造方法を提供することにある。

（発明の開示） 本発明に係る超電導材料の製造方法にあっては、上記の
目的を達成するために、酸化物超電導材料の原料となる
粉末と、金属からなる電極とを同時に圧縮成形して、電
極を内包した成型体を形成し、この成型体を焼成して電
極を備えた超電導材料を得ることを特徴とするものであ
る。

超電導材料は通常のセラミックスと同様の製造工程で製
造されるので、必ず圧粉体の焼成工程を伴う。そこで、
本発明では、酸化物超電導材料の原料となる圧粉体中に
、電極材料を内包せしめた状態で焼成を行うものである
。つまり、従来のように、試料作成後に電極を付けるの
ではなく、試料作成工程中に電極を付けるものである。

電極材料としては、比抵抗が小さく、且つ、焼成温度（
最高１０００℃）まで安定で、さらに超電導材料と反応
しないものが望ましい０例えば、白金、金等が適してい
る。

以下、実施例にしたがって詳述する。

尺１鮭Ｌ Ｙ２Ｏ２、ＢａＣ０，、ＣｕＯの各粉末（純度９９゜９
９％）を組成式Ｙ　Ｂ　ａ２　Ｃｕ３０ｔ−ｘ（０≦ｘ
く１）になるように、各々秤量し、乳鉢及びボールミル
等で十分混合した。この混合体をアルミナ製のルツボに
入れて、大気中で温度９００℃で１５時間仮焼成を行っ
た。得られた仮焼成体を粒径数μｍ以下まで粉砕した。

この粉末を金型に入れて、２００Ｋｇ／ｃｍ’の圧力で
工形し、１２ｍｍＸ　８ｍｍＸ　７ｍｍの圧粉体を得た
。この圧粉体に、第１図に示すように、直径１ｍｍの白
金棒２を挿入し、これを静水圧プレスに入れて、ｌ　、
　５　ｔｏｎ／ｃ…２の圧力で加圧成形し、超電導材料
１の成形体を得た。この成形体を大気中で温度９２０℃
で１５時間焼成した後、１５時間かけて室温まで戻した
。

このようにして得られた試料においては、白金棒２と酸
化物超電導材料１は強固に接合していた。

また、埋め込んだ白金棒２を電極として銅線をつなぎ、
４端子法で電気抵抗を測定すると、第２図に示すように
、電気抵抗が９２に付近より急激に減少し、９０にで抵
抗ゼロとなった。また、マイスナー効果も確認したので
、この試料は臨界温度９０にの超電導材料であることが
分かった。同様の方法で白金棒を埋め込まないで作成し
た試料もほぼ同様の電気抵抗変化及びマイスナー効果を
示したので、白金棒による超電導材料への影響はなかっ
たということになる。また、臨界電流密度（その値以上
の電流を流すと、超電導状態が壊れる電液密度〉を測定
すると、液体窒素温度下で１１５Ａ／ａｍ”であった・ 大差１」一 実施例１と同様にして仮焼成粉末を得た。この粉末を、
第３図に示すような白金電極３と同時に金型に入れて、
２００　ｔｏｎ／　ｃｍ”で加圧成形して、第４図に示
すような超電導材料１の成形体を得た。

この成形体を実施例１と同じ条件で焼成したところ、超
電導特性は、実施例１と同様であった０本実施例におい
て用いた白金電極３には、多数の小孔４を設けてあり、
これにより超電導材料１との接触面積を増大している。

なお、白金電極３は網状体であっても良い。

肪１鰻 実施例１と同様にして仮焼成粉を得た。この粉体を金型
に入れて、２００　Ｋ　ｇ／　ｃ＋＋２の圧力で成形し
た後、静水圧プレスに入れて、１　、５　ｔｏｎ／　０
ｍ２の圧力で成形し、寸法１１　ｍｍＸ　７ｍｍＸ　５
糟ｍの成形体を得た。この成形体を実施例１と同様の条
件で焼成して得られた焼成体をクリスタルカッターで切
断し、寸法１０ｍｍＸ　１．５ｍｍＸ　１．５ｍｍの試
料を得た。この試料に、銅板を銀ペーストで接合して電
流端子とし、さらに０．１５ｍｍの銅線を銀ペーストで
接合して電圧端子とし、４端子法で電気抵抗を調べた。

電流３０ｍＡを流し、電気抵抗を測定すると、実施例１
と同じ温度変化（第２図参照）を示し、９０にでゼロ抵
抗となった。次に、臨界電流密度を調べるために、試料
を液体窒素温度に保持し、電流値を増大していったとこ
ろ、４００ｍＡ付近で電極部周辺での液体窒素の沸騰が
起こり始めた。さらに、電流値を増すと、試料電圧がゼ
ロでなくなり始め、４５０＋ｎＡで抵抗が現れた。

これにより、超電導状態が壊れたときの電流密度は２０
Ａ／ｃＩｌ＋２となる。この値は、実施例１で得られた
臨界電流密度１１５Ａ／ｃｍ２よりもかなり小さい。こ
れは、電極の接触不良により温度が上昇し、試料の一部
分で超電導性が壊れたためであると考えられる。

（発明の効果） 本発明は上述のように、電極を内包した成型体を形成し
、この成型体を焼成するようにしたので、接触抵抗が小
さく、且つ、超電導材料と強く結合している電極が得ら
れるという効果があり、また、電極が試料の内部にまで
入っているなめに、大気中の水分等の影響を受けに＜＜
、長期間安定した特性が得られるという効果がある。さ
らに、種々の電極形状が選べるという利点があり、また
、スパッタリング装置等の高価な成膜装置を用いなくて
も、焼成炉における焼成工程により簡単に電極を装着で
きるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法により製造された超電導材料
の斜視図、第２図は同上の超電導材料の特性図、第３図
は本発明の製造方法に用いる白金電極の斜視図、第４図
は同上の電極を用いて製造された超電導材料の斜視図で
ある。 １は超電導材料、２は白金棒、３は白金電極である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化物超電導材料の原料となる粉末と、金属から
   なる電極とを同時に圧縮成形して、電極を内包した成型
   体を形成し、この成型体を焼成して電極を備えた超電導
   材料を得ることを特徴とする超電導材料の製造方法。