JPH01164730A - 超電導材料及びその製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、安定性に富み、優れた大量生産性を有する超
電導材料とその製造方法に関する。

（従来技術とその問題点） 水銀に超電導現象が観察されて以来、超電導の有用性は
十分認識されていたが、超電導材料に関する価値ある発
見がされず、近年まで超電導現象にはさほどの関心は払
われなかった。

しかしながら１９８６年に数種の金属酸化物つまりセラ
ミックスにおいて超電導現象が観察されて以来急速に超
電導現象に関する関心が高まり、かつ該現象に関する研
究開発が飛躍的に進展している。更に該セラミックスの
構成元素を検討することにより該セラミックスの超電導
温度が従来の液体ヘリウム温度から液体窒素温度まで上
昇し、更に最近では室温における超電導材料も発表され
ている。

従来のＡ−Ｂ−Ｃｕ−０型超電導材料（ここでＡはＹ、
、Ｌａ、、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ。

Ｄｙ、、Ｈｏ、Ｅｒ及びＹｂから成る群から選択される
１又は２種以上の金属であり、ＢはＢａ、Ｓｒ及びＣａ
から成る群から選択される１又は２種以上の金属である
）は、水（大気中の蒸気）と化学反応を起こし不安定で
ある、該材料中の酸素量の制御（温度や酸素圧による）
が困難で大量生産に不適である、銅酸化物はアルミナや
シリカなどのセラミックスと化合し易く該超電導材料と
接触する物質に制限がある、及び熱膨張による応力を緩
和することができず膨張率のマツチングする物質の選定
が困難である、等の欠点を有している。

これらの欠点は主として従来の超電導材料中の酸素が動
き易く該酸素がどの元素にも安定して結合していないこ
とに起因している。

（発明の目的） 本発明は、電気材料の飛躍的革新を可能とする超電導材
料の実用化に向ける上記欠点を解消し、特に安定で大量
生産性のある超電導材料を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、第１に一般式ＡＢ２Ｃ３０Ｘ　（ここでＡは
Ｙ、Ｌａ、、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈ
ｏ、Ｅｒ及びｙｂから成る群から選択される１又は２種
以上の金属であり、ＢはＢａ、Ｓｒ及びＣａから成る群
から選択される１又は２種以上の金属であり、ＣはＡｇ
単独、又はＣｕとＡｇの組み合わせである）で表される
組成を有する超電導材料であり、第２に該超電導材料を
製造する際に、各金属Ａ、Ｂ及びＣの酸化物を粉砕し、
該粉末を強く混合して高度に分散させ加熱及び加圧して
所定形状に成形することから成る超電導材料の製造方法
であり、第３に同じく上記超電導材料を製造する際に、
各金属Ａ、Ｂ及びＣから成る合金を製造し、該合金を酸
化することにより所定形状に成形することから成る超電
導材料の製造方法である。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明の基本的な着想は、超電導材料中に不安定な酸素
を吸収して貯蔵し又外界へ排出することのできる銀を含
有させることにより、従来の超電導材料において問題と
なっている該材料中の銅酸化物等中の酸素を安定化し、
これにより安定で大量生産可能な超電導材料を提供しよ
うとする点にある。

本発明の超電導材料は、一般式ＡＢＺ　Ｃ３０Ｘで表さ
れる複合酸化物の高分散組成物から成っている。金属Ａ
及びＢは、従来超電導材料構成元素として知られている
金属であり、Ａはイツトリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ
）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリ
ウム（Ｓｍ）、ガドリウム（’Ｃｄ　）　、テルビウム
（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ
）、エルビウム（Ｅｒ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）か
ら成る希土類金属のうちの１種又は２種以上であり、Ｂ
はバリウム（Ｂａ）、スカンジウム（Ｓｒ）及びカルシ
ウム（Ｃａ）のうちの１種又は２種以上である。

又本発明の特徴的な構成元素である前記金属Ｃは、銀（
Ａｇ）単独か銀と銅（Ｃｕ）の組み合わせであり、銀に
より銅酸化物等の酸素を取り込み安定化させることを目
的とするため、該金属Ｃは銅単独であるものを含まない
。

これらの各金属は正確にＡ：Ｂ：Ｃ−１：２：３の組成
比とすることにより超電導性が現れる。

該超電導材料を製造するためには、従来法つまり金属Ａ
の酸化物、金属Ｂの酸化物及び金属Ｃの酸化物をそれぞ
れ粉砕してこれらの粉末を十分混合して該混合物を適宜
成形し、かつ必要に応じて高温における焼結を行って所
定強度を有する超電導材料を製造する方法をそのまま適
用すればよいが、この他に金属Ａ、Ｂ及びＣの合金を製
造し、該合金を加熱して前記金属Ａの酸化物、前記金属
Ｂの酸化物及び前記金属Ｃの酸化物の混合物とするよう
にしてもよい。

超電導材料は構成成分が十分に混合されていないと超電
導現象を示さず、粉砕した各酸化物を混合する従来法に
よると各酸化物を十分に分散させることは非常に困難で
あるか、非常に多くの処理時間を要している。しかし前
記合金法によると該合金製造時に既に各金属が十分に混
合分散されているため、該合金を酸化するだけで十分に
分散されたセラミックスである超電導材料を製造するこ
とができる。更に銀白体、他の金属や金属酸化物と比較
して湿潤性が高く、例えば坩堝中で乳鉢を使用して擦り
潰しても他の物質と十分に混合することができないこと
が多い。一方上記合金化を経る超電導材料の製造方法で
は周知の通り銀合金を容易に作製することができ、該合
金を酸化することにより、銀の湿潤性に影響されること
なく超電導材料を製造することができる。

本発明では銅酸化物、銅を使用しない場合には前記金属
ＡやＢの酸化物中の酸素が、前記超電導材料中の銀又は
その酸化物中に取り込まれ不安定な酸素を消滅させるこ
とにより、材料中の酸素量の制御を容易にして大量生産
を可能にし、かつ該材料と接触する物質の種類やマツチ
ング性に関する制限を完全になくすか、大きく緩和する
ことができる。

前記酸素の取り込みは、銀の卓越したガス貯蔵能力によ
り不安定な酸素を吸収して自身が若干膨張することによ
り行われ、これにより前記した本発明の特徴を具現化す
ることができる。

（実施例） 以下に本発明の実施例を記載するが、該実施例は本発明
を限定するものではない。

文１本ロー 乳鉢中で乳棒を使用して微細に粉砕した金属Ａの酸化物
、金属Ｂの酸化物及び金属Ｃのうち銅の酸化物を表１に
示す割合で、播潰機を使用して十分に混合粉砕した後、
９５０°Ｃで１０時間９気圧の酸素雰囲気中で加熱し、
徐冷却後金属Ｃのうち銀の酸化物を加えて播潰機を使用
して十分に粉砕混合した後、２００°Ｃで１０時間９気
圧の酸素雰囲気中で加熱したのち徐冷し直径５ｍｍ、長
さ２ｃｍの棒状の超電導材料を製造した。なお、前記金
属Ａの酸化物、金属Ｂの酸化物及び金属Ｃの酸化物は全
て原子比で１：２：３となるようにした。

次いで得られた材料の抵抗値を四端子法にて測定したと
ころ、窒素沸点（７７Ｋ）において全て零であった。

（以下余白） 表　　　　１ 金属Ａ、金属Ｂ及び金属Ｃを真空もしくは不活性雰囲気
中で加熱溶融して合金化し、表２に示す組成を有する合
金を得た。前記金属Ａの酸化物、金属Ｂの酸化物及び金
属Ｃの酸化物は全て原子比で１：２：３となるようにし
た。

その後これらの合金をそれ゛ぞれ９００°Ｃ１９気圧の
酸素雰囲気中で８時間〜９６時間酸化処理を行った後、
２００°Ｃ１９気圧の酸素雰囲気中で８時間〜９６時間
酸化処理を再度行い、その表面を電子プローブマイクロ
アナリシスで観察したところ、各金属酸化物は微細な粒
子として互いに良好に分散していた。

この酸化された材料の抵抗値を四端子方により測定を行
ったところ、窒素沸点（７７Ｋ）で全て零であった。

（以下余白） 表　　　　２ （発明の効果） 本発明は、従来の超電導材料を構成する金属酸化物に貴
金属酸化物である銀の酸化物を分散させて成る超電導材
料である。

従って該組成物は、添加された銀の有するガス貯蔵性に
より、銅酸化物等が有する不安定な酸素を吸収して得ら
れる超電導材料に固有の不安定性を排除し、安定で大量
生産性のある材料を掃供することができる。

又本発明の超電導材料の製造方法として、前記超電導材
料を構成する各金属の合金を予め作製し、該合金を酸化
してセラミックスとすることにより、非常に高度に分散
された良好な超電導活性を示す材料を得ることができる
。又従来の超電導材料は任意形状に成形し難いという欠
点を有しているが、上記方法を使用すると合金の状態で
所定形状にしておくと、該合金を酸化することにより該
合金と同形状の超電導材料を得ることができるため、加
工性の面での超電導材料の有用性が格段に向上し、しか
も該方法によると銀の湿潤性に起因する操作上の不都合
を解消することも可能である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式ＡＢ＿２Ｃ＿３Ｏ＿ｘ（ここでＡはＹ、Ｌ
   ａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ
   及びＹｂから成る群から選択される１又は２種以上の金
   属であり、ＢはＢａ、Ｓｒ及びＣａから成る群から選択
   される１又は２種以上の金属であり、ＣはＡｇ単独、又
   はＣｕとＡｇの組み合わせである）で表される組成を有
   する超電導材料。
2. （２）一般式ＡＢ＿２Ｃ＿３Ｏ＿ｘ（ここでＡはＹ、Ｌ
   ａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ
   及びＹｂから成る群から選択される１又は２種以上の金
   属であり、ＢはＢａ、Ｓｒ及びＣａから成る群から選択
   される１又は２種以上の金属であり、ＣはＡｇ単独、又
   はＣｕとＡｇの組み合わせである）で表される組成を有
   する超電導材料の製造方法において、各金属Ａ、Ｂ及び
   Ｃの酸化物を粉砕し、該粉末を強く混合して高度に分散
   させ加熱及び加圧して所定形状に成形することから成る
   ことを特徴とする方法。
3. （３）一般式ＡＢ＿２Ｃ＿３Ｏ＿ｘ（ここでＡはＹ、Ｌ
   ａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ
   及びＹｂから成る群から選択される１又は２種以上の金
   属であり、ＢはＢａ、Ｓｒ及びＣａから成る群から選択
   される１又は２種以上の金属であり、ＣはＡｇ単独、又
   はＣｕとＡｇの組み合わせである）で表される組成を有
   する超電導材料の製造方法において、各金属Ａ、Ｂ及び
   Ｃから成る合金を製造し、該合金を酸化することにより
   所定形状に成形することから成ることを特徴とする方法
   。