JPH01226703A - 酸化物超電導体の製造方法 - 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、超電導マグネットなどの超電導機器用、ある
いは、ジョセフソン素子などの超電導素子用などとして
の応用開発が進められている酸化物超電導体の製造方法
に関する。

「従来の技術」 最近に至り、常電導状態から超電導状態に遷移する臨界
温度が液体窒素温度を超える値を示す酸化物系の超電導
体が種々発見されている。

従来、この種の酸化物超電導体を具備する酸化物超電導
線を製造する方法の一例として、酸化物超電導線を構成
する元素を含有する複数の原料粉末を調製し、この混合
粉末を仮焼して不要成分を除去するとともに、この仮焼
粉末を金属管に充填して縮径加工を施し、縮径加工後に
酸素存在雰囲気中において熱処理を施し、内部の圧粉体
に固相反応を生じさせて酸化物超電導体を生成させる方
法が知られている。

「発明が解決しようとする課題」 前述のように酸化物超電導体を製造する場合、焼結時の
加熱温度が重要であり、加熱温度を所定の範囲（８００
〜９５０℃）内に設定しない場合は、臨界温度や臨界電
流密度などの超電導特性の優れた酸化物超電導体を生成
できないことが知られている。

従って従来、本焼成時の加熱温度に関し、様々な研究が
なされてきた。ところが、本焼成処理に先立ってなされ
る仮焼処理時の加熱温度に関しては十分な研究がなされ
ていないのが現状である。

この仮焼処理は、混合粉末に含有される不要成分元素を
除去する処理であるが、この仮焼処理時に不要元素を十
分に除去しておかない場合は、後に行う焼結処理の条件
を良好にした場合であっても十分な特性の酸化物超電導
体を生成できない問題がある。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、
仮焼時の加熱温度を理想的な条件に設定することによっ
て、超電導特性が良好で機械強度も高い酸化物超電導体
を得ることを目的とする。

「課題を解決するための手段」 本発明は、酸化物超電導体を構成する元素を含む混合粉
末を仮焼する時の加熱温度を８００〜９ＩＯ℃の範囲に
設定することを課題解決の手段とした。

「作用」 混合粉末を８００〜９１０℃に加熱して仮焼することに
より、酸化物超電導体の生成に不要な元素を十分に除去
する。不要元素を十分に除去した反応が円滑になされて
特性の良好な酸化物超電導体が生成する。

、以下に本発明を更に詳細に説明する。

本発明を実施して酸化物超電導体を製造するには、まず
、出発物を調製する。この出発物としては、酸化物超電
導体の粉末、酸化物超電導体を構成する元素を含む材料
あるいはこれらの混合物が用いられる。

前記の酸化物超電導体としては、Ａ　−Ｂ　−Ｃ−Ｄ系
（ただしＡは、Ｙ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐ
ｇ。

Ｓｓ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｓ、Ｙ
ｂ、Ｌｕなどの周期律表１１１ａ族元素の内、ＩＮ以上
を示し、Ｂは、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｒａな
どの周期律表Ｉｌａ族元素の内、１種以上を示し、Ｃは
Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕなどの周期律表１ｂ族元素とＮｂの内
、ＣｕあるいはＣｕを含む２種以上を示し、ＤはＦ、Ｃ
Ｉなどの周期律表■ｂ族元素と０の内、０を含む１種以
上を示す。）のものが用いられる。

また、酸化物超電導体を構成する元素を含む材料として
は、周期律表Ｉｌａ族元素を含む粉末と、周期律表１１
１ａ族元素を含む粉末と、酸化銅粉末などからなる混合
粉末あるいはこの混合粉末を仮焼した粉末、または、前
記混合粉末と仮焼粉末の混合粉末などが用いられる。こ
こで用いられる周期律表ＩＩａ族元素を含む粉末として
は、Ｂｅ、Ｓｒ、Ｍｇ。

Ｂａ、Ｒａの各元素の炭酸塩粉末、酸化物粉末、塩化物
粉末、硫化物粉末、フッ化物粉末などの化合物粉末ある
いは合金粉末などである。また、周期律表ｍａ族元素を
含む粉末としては、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ。

Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｓ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ。

Ｔｓ、Ｙｂ、Ｌｕの各元素の酸化物粉末、炭酸塩粉末、
塩化物粉末、硫化物粉末、フッ化物粉末などの化合物粉
末あるいは合金粉末などが用いられる。更に前記酸化銅
粉末としては、ＣｕＯ，Ｃｕ、Ｏ，Ｃｕ５Ｏｓ、Ｃｕ４
０ｓなどの粉末が用いられる。

ところで前記混合粉末を調製するには、通常、前述の粉
末法が用いられるが、この方法に限定されるものではな
く、各元素をシュウ酸塩として共沈させ、その沈殿物を
転層させて混合粉末を得る共沈法を適用することも自由
である。また、前記必要な元素の化合物を所定の比率で
混合して混合液とし、この混合液に酸を加えてゾル状に
するとともに、このゾル状の物質を加熱してゲル化し、
このゲルを更に加熱して固相とした上で粉砕して混合粉
末を得るゾルゲル法を適用しても良い。

次に前記混合粉末を８００〜９１０℃で、６〜５０時間
、加熱して仮焼する。ここで加熱温度を９１０℃より高
くすると、後の工程において焼結処理を行って酸化物超
電導体を生成させた場合に、酸化物超電導体の臨界電流
密度が低下するために好ましくない。また、加熱温度を
８００℃より低くすると、焼結後の密度が低くなって、
機械強度が低下するので好ましくない。

仮焼処理が終了したならば、仮焼物を更に粉砕して粒径
を揃えて混合し、ラバープレス法などのプレス法により
圧粉して棒状の成形体を得る。ここで行う粉砕物の圧粉
法は、前述の方法に限るものマはなく、前記粉砕物を所
望の圧密度の圧粉成形体に加圧成形できる方法であれば
、いかなる方法でも使用可能である。なお、仮焼処理と
粉砕処理と圧粉処理などからなる一連の工程を１回以上
繰り返し行っても差し支えない。

次いで前記成形体を酸素存在雰囲気中において８００〜
９５０℃で６〜５０時間加熱するとともに加熱後に徐冷
する焼結処理を行って棒状の焼結体を得る。

この熱処理によって成形体内の各元素どうしが互いに十
分に固相反応を起こして酸化物超電導体が生成される。

前記成形体においては、仮焼処理において不要元素が十
分に除去されているので固相反応が円滑かつ確実になさ
れる。従って臨界温度と臨界電流密度が高く、しかも空
孔が少なく密度の高い酸化物超電導体を得ることができ
る。

なお、前述のように製造された酸化物超電導体は、更に
金属管に充填され、所望の線径まで鍛造加工などによっ
て縮径加工された後に焼結されて酸化物超電導線を製造
する目的などにも利用される。

「実施例」 Ｙ、０！粉末とＢａＣＯ５粉末とＣｕＯ粉末をＹ：Ｂａ
：Ｃｕ＝　１　：２　：３の割合になるように混合して
混合粉末を調製し、この混合粉末を空気中において、８
５０℃、８７０℃、８９０℃、９００℃、９１０℃、９
２０℃、９３０℃、９４０℃、９５０℃の各温度で２４
時間仮焼し、各仮焼粉末を得た。次にこれら゛の仮焼粉
末をＩｔ／ｃｍ”の圧力でプレス成形して棒状の成形体
を得た。次にこの成形体を酸素ガス中において９５０℃
で１２時間加熱する焼結処理を行って酸化物超電導体を
得た。

前述の工程により得られた酸化物超電導体の臨界電流密
度を第１図にＸ印で示し、成形体の密度を第１図に・印
で示し、焼結後の酸化物超電導体の密度をＱ印で示す。

第１図から明らかなように、臨界電流密度に関し、９２
０℃を超える温度で焼結した場合１′こ、特性の劣化が
著しい。また、焼結後の密度においては、９１０℃を超
える温度で焼結した場合に、密度の低下が見られる。

なお、加熱温度の下限を８００℃にしたのは、本焼結時
に十分な固相反応が進行しないために十分に良好な超電
導体が得られないためである。

従って本発明では仮焼処理の温度を８００〜９１Ｏ℃に
限定した。なお、第１図から明らかなように、予備焼結
の温度が８９０℃以下の場合と８９０〜９１０℃の場合
を比較すると、８９０〜９１Ｏ℃で予備焼結した場合の
方が密度が高くなっている。従って予備焼結温度は、８
９０〜９１０℃の方がより好ましい。

「発明の効果」 以上説明したように本発明は、加熱温度を８００〜９１
０℃に設定して混合粉末を予備焼結した後に本焼結して
酸化物超電導体を生成させるので、予備焼結時に不要元
素を十分に除去することができ、本焼結後に臨界電流密
度の優れた酸化物超電導体を生成できる効果がある。ま
た、好適な温度条件で予備焼結を行うので、本焼結後に
、密度が高く機械強度の高い酸化物超電導体を得ること
ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例で得られた酸化物超電導体における仮焼
温度と密度と臨界電流密度の関係を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　酸化物超電導体を構成する元素を含有する混合粉末に
   仮焼処理を施して予備焼結を行った後に、本焼成処理を
   施して焼結する酸化物超電導体の製造方法において、前
   記仮焼処理時の加熱温度を８００〜９１０℃の範囲に設
   定することを特徴とする酸化物超電導体の製造方法。