JPH01184102A

JPH01184102A - 酸化物超電導材料の製造方法

Info

Publication number: JPH01184102A
Application number: JP63008458A
Authority: JP
Inventors: Makoto Koike; 允小池; Yasuhide Ono; 大野　泰秀
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-01-20
Filing date: 1988-01-20
Publication date: 1989-07-21

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］この発明は酸化物超電導材料、特に酸化物セラミックス
よりなる超電導材料の製造方法に関する。

酸化物超電導材料は、発電機、変圧器その他の電気機器
やジョセフソン素子などの電子デバイスなどに使用され
る。

［従来の技術］超電導材料として、金属間化合物、有機材料、セラミッ
クスなどが知られている。最近は、酸化物系超電導材料
の開発が活発におこなわれている。

これらの酸化物系超電導材料の製造ではＬａ、Ｙなどの
希土類元素の酸化物、Ｓｒ、　Ｂａなどのアルカリ土類
金属の炭酸塩およびＣｕＯなどの原料粉末を加圧成形し
たのち、焼結する。成形体を観察すると、微小な結晶粒
が集った多結晶体となっている。この結晶体は酸素イオ
ンの充填状態が重要な要素てあり、その構造はペロブス
カイト型であることがわかっている。

［発明が解決しようとする課題］上記製造方法での大きな問題は、焼結で目的とする構造
の結晶体を得ようとするため、極めて長い焼結時間を要
するが、それでも十分に各成分が拡散して均一な結晶体
が得られているとは言い難いことである。そのため、粉
体の粒度を細かくする、または十分混合する等の対策が
取られている。しかし、それでも不十分であり、臨界温
度Ｔｃ、臨界電流密度Ｊｃあるいは臨界磁場Ｈｃの向上
の一つの障害となっている。

そこで、この発明はこのような障害をとり除くことを１
指したもので、均一な組成構造をもつ酸化物超電導材料
の製造方法を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］この発明の酸化物超電導材料の製造方法は、希土類元素
の酸化物、アルカリ土類金属の炭酸塩およびＣｕＯの粉
末を原料とし、これらを酸素雰囲気中で溶解する。そし
て、その溶融液を基盤に向けて微粒子状にして飛散させ
、基盤上に堆積させ、ついで微粒子が堆積した基盤を徐
冷する。

原料は、製造する酸化物超電導材料の種類に応じて希土
類元素およびアルカリ土類金属から所要の金属が選ばれ
る。希土類から選ばれるものは、たとえばＬａ、　Ｅｕ
、　Ｄｙ、　Ｎｏ、　Ｅｒ、　Ｔｍ、　ＹｂまたはＹで
ある。また、アルカリ土類金属から選ばれるものは、Ｃ
ａ、　Ｓｒ、　ＲａまたはＢａである。原料粉末の粒径
は１０９ｍ以下が望ましい。あまり大きな粉体だと相分
離を起し、希土類元素と他の成分とが分離してしまう。

原料の溶解は、たとえばるつぼ内で行う。

溶融液を微粒子状に飛散させるには、たとえばガスアト
マイズ法、遠心力法などが用いられる。

ガスアトマイズ法では、噴射ガスとして酸素を含むガス
が望ましい。また、遠心力法では回転円盤上に溶融液を
落下させる。ガスアトマイズ法、遠心力法などにより飛
散して生じた微粒子の粒径は、１００μｍ以下であるこ
とが望ましい。微粒子にしないでそのまま固めると、相
分離をおこし目的とする均一な材料ができない。したか
フて、粒単位で半凝固状態で堆積させる必要がある。

基盤材料は、反応性が小さいことからＡｆＬ２０３゜５
ｒＴｉ０３．　ＭｇＯなどが望ましいが、それ以外の基
盤材料でもよい。基盤の形状は板状、丸棒状あるいはそ
の他の形状であってもよい。また、長尺の基盤をこれの
長手方向に送りながら、溶融液の微粒子を堆積させると
、長尺の超電導材料を得ることができる。

上記溶融液の飛散および基盤状への堆積も酸素雰囲気中
で行う。材料の溶融、飛散および堆積を酸素雰囲気中で
行うのは、この過程で材料中の酸素の一部が失われるの
で、これを防ぐためである。酸素雰囲気は酸素ガスのみ
、あるいはアルゴン、窒素などと酸素との混合気であっ
てもよい。

また、半凝固状態で堆積してポロシティのない材料を得
るように溶融温度、飛散時の温度、基盤との距離、基盤
温度を管理する。

このようにして作成した結晶体は、そのままかあるいは
焼鈍して使用する。

［作用］原料粉末をるつぼ内などで加熱して得られた溶融液をガ
スアトマイズ法、遠心力法などにより飛散させると溶融
液は微小な粒子となる。したかりて、この溶融液の微小
粒子が基盤上で半凝固状態で堆積した材料はポロシティ
が少なく、成分が均一な結晶体が得られる。また、原料
粉末の溶解、溶融液の飛散および堆積を酸素雰囲気中で
行うのて、酸素濃度が適切な超電導材料が得られる。

［実施例］第１図はこの発明により超電導テープを製造する方法の
一例を示している。

まず、酸化イツトリウム、炭酸バリウムおよび酸化銅の
粉末を混合し、るつぼ１に入れて酸素濃度の高い雰囲気
中で溶解する。溶解後、ストッパー２を外し、ノズル３
を通して溶融液４を落下させながら、ノズル３の出口で
酸素ガス５でアトマイズする。溶融液４はスプレー状と
なり、ノズル３の下方を移動するテープ状基盤６の上に
堆積する。基盤６はＡｇＬ２０３であり、下方よりヒー
ター７で加熱する。溶融液４の微粒子が堆積した基盤６
は室温まで徐冷する。

上記作業において、溶融液の温度は１３００℃、ノズル
３と基盤６の距離は２００ｍｍ、基盤温度は３００℃で
あった。また、溶融液の微粒子の粒径は、平均で３０μ
ｍであり、超電導材の膜厚は　１０００μｍであった。

これにより、ポロシティ−９８％の均一なＹＢ２Ｃｕ３
０．、のテープが得られた。このテープの液体窒素温度
での臨界電流密度は１００　Ａ／ｃｍ２であった。

また、上記のように作成したテープを酸素雰囲気中で９
５０℃Ｘ８ｈｒの焼鈍を行った。その結果、１２００　
八／ｃｍ２（液体窒素温度）の臨界電流密度Ｊｃが得ら
れた。

第２図はこの発明の他の実施例であり、超電導線材を製
造する方法を示している。なお、第１図に示す部材と同
じ部材には同一の参照符号を付け、その説明は省略する
。

原料、溶解、アトマイズなどの条件は上記実施例のもの
と同じである。基盤８は鉄の丸棒の表面にＡ９．２０３
を溶射して作成した。基盤の直径は５０ｍｍ、長さは５
００ｍｍ、　ＡＭｚＯ：＋の膜厚は　１００ｕｍであっ
た。そして、この棒状基盤８を回転、かつ軸方向に送り
ながら、基盤表面に溶融液４をスプレーした。回転速度
は　ｌＯｒｐｍ、送り速度は５０ｍｍ／ｍｉｎであった
。このようにして得られた超電導線材の臨界電流密度Ｊ
ｃは、７００Ａ／ｃｍ２（液体窒素温度）てあフた。

上記実施例とは異なる材料組成、たとえばＤｙ５ｒＣｕ
Ｏについても同様に製造することができる。

［発明の効果］この発明によれば、原料粉末をるつぼで溶解し、溶融液
を飛散させて基盤上に堆積させるので、気孔が少なく、
かつ均一な組成構造をもった酸化物超電導材料を得るこ
とができる。この結果、この発明により製造された超電
導材料は高い臨界電流密度Ｊｃを示す。また、従来の焼
結方法に比べて極めて短時間で焼結体を得ることができ
る。さらにまた、酸化物超電導体を実用的な形状のテー
プあるいは線材などに作成可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれこの発明による酸化物
超電導材料の製造法の一例を示す模式的説明図である。１・・・るつぼ、２・・・ストッパー、３・・・ノズル
、４・・・溶融液、５・・・酸素ガス、６・・・基盤、
７・・・ヒーター、８・・・基盤。

Claims

【特許請求の範囲】

　希土類元素の酸化物、アルカリ土類金属の炭酸塩およ
びＣｕＯの粉末を原料とし、これら粉末を酸素雰囲気中
で溶解し、その溶融液を基盤に向けて微粒子状にして飛
散させ、基盤上に堆積させ、ついで微粒子が堆積した基
盤を徐冷することを特徴とする酸化物超電導材料の製造
方法。