JPH01261261A - Bi−Ca−Sr−Cu−O系超電導セラミックスの製造法 - Google Patents
Bi−Ca−Sr−Cu−O系超電導セラミックスの製造法Info
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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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。
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、炭素含有量が著しく低く、したがって−段
とすぐれた超電導特性を有するBi −Ca −Sr
−Cu −0系超電導セラミックスの製造法に関する
ものである。
とすぐれた超電導特性を有するBi −Ca −Sr
−Cu −0系超電導セラミックスの製造法に関する
ものである。
近年、Bi −Ca −Sr −Cu −0系超電導
セラミックスが提案され、これが、まず、原料粉末とし
てBi酸化物(以下Bi2O3で示す)、Ca炭酸塩(
以下Ca CO3で示す)、Sr炭酸塩(以下S r
CO3で示す)、およびCu酸化物(以下CuOで示す
)の粉末を用意し、これら原料粉末を所定の割合に配合
し、混合した後、この混合粉末に、708〜800℃の
範囲内の温度に所定時間保持の焼成処理と粉砕を2〜3
回繰り返し施してBj −Ca −Sr −Cu −
0系超電導酸化物粉末とし、ついで、この超電導酸化物
粉末を原料粉末として用いて、通常の条件で圧粉体にプ
レス成形した後、焼結することによって製造されること
は良く知られるところである。
セラミックスが提案され、これが、まず、原料粉末とし
てBi酸化物(以下Bi2O3で示す)、Ca炭酸塩(
以下Ca CO3で示す)、Sr炭酸塩(以下S r
CO3で示す)、およびCu酸化物(以下CuOで示す
)の粉末を用意し、これら原料粉末を所定の割合に配合
し、混合した後、この混合粉末に、708〜800℃の
範囲内の温度に所定時間保持の焼成処理と粉砕を2〜3
回繰り返し施してBj −Ca −Sr −Cu −
0系超電導酸化物粉末とし、ついで、この超電導酸化物
粉末を原料粉末として用いて、通常の条件で圧粉体にプ
レス成形した後、焼結することによって製造されること
は良く知られるところである。
しかし、上記の従来法で製造されたBi −Ca −S
r −Cu −0系超電導酸化物粉末においては、上記
のように焼成を繰り返し行なっても炭素が残留し、例え
ば5回の焼成および粉砕を繰り返し行なっても炭素含有
量を0.5重量%以下に低減することはきわめて困難で
あり、このような炭素含有量の高いBi −Ca −
Sr −Cu −0系超電導酸化物粉末を原料粉末とし
て用いて超電導セラミックスを製造した場合、焼結時に
残留炭素が粒界に析出するようになって十分満足する超
電導特性を示さないのが現状である。
r −Cu −0系超電導酸化物粉末においては、上記
のように焼成を繰り返し行なっても炭素が残留し、例え
ば5回の焼成および粉砕を繰り返し行なっても炭素含有
量を0.5重量%以下に低減することはきわめて困難で
あり、このような炭素含有量の高いBi −Ca −
Sr −Cu −0系超電導酸化物粉末を原料粉末とし
て用いて超電導セラミックスを製造した場合、焼結時に
残留炭素が粒界に析出するようになって十分満足する超
電導特性を示さないのが現状である。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、残留炭
素含有量の少ないBi −Ca −8r −Cu−0
系超電導セラミックスを製造すべく研究を行なった結果
、まず、原料粉末としてCa CO3粉末、S r C
O3粉末、およびCuO粉末を用い、これら原料粉末の
所定割合の混合粉末を850〜1050℃の高温で焼成
してCaとSrとCuの複合酸化物(以下Ca −Sr
−Cu −0系酸化物という)とすると、このCa−
Sr−Cu−0系酸化物は、上記の通り高温焼成処理の
ために炭酸塩の分解が完全に起ることから、はとんど炭
素を含有せず、含有してもわずかであり、ついで上記C
a−Sr −Cu −0系酸化物を粉砕してCa −S
r −Cu −0系酸化物粉末とし、上記Ca −Sr
−Cu −0系酸化物粉末に所定の割合のBi2O3
粉末を配合し、混合した後、この混合粉末を、 (1) 成形して圧粉体とした後500〜890°C
の範囲内の所定の温度で焼結するか、または、(2)
500〜890℃の範囲内の所定の温度でホットプレ
スすることにより、 Bi −Ca−Sr −Cu −0系超電導セラミッ
クスを製造し、このようにして製造した上記Bi −
Ca −Sr −Cu −0系超電導セラミックスは、
炭素含有による超電導特性の低下がなく、焼結温度を上
げることができるので、−段と高い臨界電流値(J c
)と臨界温度(Tc)を示すようになるという知見を得
たのである。
素含有量の少ないBi −Ca −8r −Cu−0
系超電導セラミックスを製造すべく研究を行なった結果
、まず、原料粉末としてCa CO3粉末、S r C
O3粉末、およびCuO粉末を用い、これら原料粉末の
所定割合の混合粉末を850〜1050℃の高温で焼成
してCaとSrとCuの複合酸化物(以下Ca −Sr
−Cu −0系酸化物という)とすると、このCa−
Sr−Cu−0系酸化物は、上記の通り高温焼成処理の
ために炭酸塩の分解が完全に起ることから、はとんど炭
素を含有せず、含有してもわずかであり、ついで上記C
a−Sr −Cu −0系酸化物を粉砕してCa −S
r −Cu −0系酸化物粉末とし、上記Ca −Sr
−Cu −0系酸化物粉末に所定の割合のBi2O3
粉末を配合し、混合した後、この混合粉末を、 (1) 成形して圧粉体とした後500〜890°C
の範囲内の所定の温度で焼結するか、または、(2)
500〜890℃の範囲内の所定の温度でホットプレ
スすることにより、 Bi −Ca−Sr −Cu −0系超電導セラミッ
クスを製造し、このようにして製造した上記Bi −
Ca −Sr −Cu −0系超電導セラミックスは、
炭素含有による超電導特性の低下がなく、焼結温度を上
げることができるので、−段と高い臨界電流値(J c
)と臨界温度(Tc)を示すようになるという知見を得
たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされた↓、のであ
って、 (a) 原料粉末として、Bi2O3粉末、CaC0
粉末、S r CO3粉末、およびCuO粉末を用意し
、 (b) まず、これら原料粉末のうちのCa COa
粉末、S r CO3粉末、およびCuO粉末を所定割
合に配合し、混合した後、850〜1050°Cの範囲
内の所定温度で焼成して、Ca −Sr 7Cu −0
系酸化物を形成し、 (c) このCa −Sr −Cu −0系酸化物を
粉砕して、Ca −Sr −Cu −0系酸化物粉末と
し、(d> ついで、このCa −Sr −Cu −
0系酸化物粉末に、所定割合のBi2O3粉末を配合し
、混合した後、この混合粉末を、 (i) 成形して圧粉体としたものを500〜850
℃の範囲内の所定温度で焼結するか、または(if)
500〜890℃の範囲内の所定の温度でホッドブレス
することにより、 炭素含有量の著しく低い、超電導特性を損なわないBi
−Ca −Sr −Cu −0系超電導セラミック
スを製造する方法に特徴を有するものである。
って、 (a) 原料粉末として、Bi2O3粉末、CaC0
粉末、S r CO3粉末、およびCuO粉末を用意し
、 (b) まず、これら原料粉末のうちのCa COa
粉末、S r CO3粉末、およびCuO粉末を所定割
合に配合し、混合した後、850〜1050°Cの範囲
内の所定温度で焼成して、Ca −Sr 7Cu −0
系酸化物を形成し、 (c) このCa −Sr −Cu −0系酸化物を
粉砕して、Ca −Sr −Cu −0系酸化物粉末と
し、(d> ついで、このCa −Sr −Cu −
0系酸化物粉末に、所定割合のBi2O3粉末を配合し
、混合した後、この混合粉末を、 (i) 成形して圧粉体としたものを500〜850
℃の範囲内の所定温度で焼結するか、または(if)
500〜890℃の範囲内の所定の温度でホッドブレス
することにより、 炭素含有量の著しく低い、超電導特性を損なわないBi
−Ca −Sr −Cu −0系超電導セラミック
スを製造する方法に特徴を有するものである。
なお、この発明の方法において、焼成゛温度を850〜
1050℃と定めたのは、その温度が850℃未満では
炭酸塩の分解が不十分で、反応後相対的に多量の炭素が
残留するのが避けられず、この多量の炭素残留は最終的
に超電導セラミックス材の特性劣化の原因となるもので
あり、一方その温度が1050℃を越えるとCuOが溶
融するようになって均質なCa −Sr −Cu −0
系酸化物の形成が不可能になるという理由によるもので
あり、また、焼結温度またはホットプレス温度を500
〜890℃に限定したのは、その温度が500℃未満で
はBi2O3とCa −Sr −Cu −0系酸化物と
の反応が不十分で、かつ超電導セラミックスを形成する
ことができず、一方その温度が890℃を越えると、焼
結体が軟化して超電導セラミックスの形成ができなくな
るという理由によるものである。
1050℃と定めたのは、その温度が850℃未満では
炭酸塩の分解が不十分で、反応後相対的に多量の炭素が
残留するのが避けられず、この多量の炭素残留は最終的
に超電導セラミックス材の特性劣化の原因となるもので
あり、一方その温度が1050℃を越えるとCuOが溶
融するようになって均質なCa −Sr −Cu −0
系酸化物の形成が不可能になるという理由によるもので
あり、また、焼結温度またはホットプレス温度を500
〜890℃に限定したのは、その温度が500℃未満で
はBi2O3とCa −Sr −Cu −0系酸化物と
の反応が不十分で、かつ超電導セラミックスを形成する
ことができず、一方その温度が890℃を越えると、焼
結体が軟化して超電導セラミックスの形成ができなくな
るという理由によるものである。
つぎに、この発明の方法を実施例により具体的に説明す
る。
る。
原料粉末として、いずれも7μsの平均粒径を有し、か
つ純度: 99.9%のCa COa粉末、S r C
O3粉末、CuO粉末、およびBi2O3粉末を用意し
、まず、これら原料粉末のうちのCa COa粉末、S
r COa粉末、およびCuO粉末を用い、これら原
料粉末を第1表に示される配合組成に配合し、ボールミ
ルにて3時間湿式混合し、乾燥した後、アルミナ容器に
入れ、大気中、第1表に示される温度に5時間保持の条
件で焼成を行なってCa −8r −Cu −0系酸化
物を形成し、ついで、このCa −Sr −Cu −0
系酸化物を粉砕して、平均粒径:5IEnのCa−Sr
−Cu−0系酸化物粉末を製造した。
つ純度: 99.9%のCa COa粉末、S r C
O3粉末、CuO粉末、およびBi2O3粉末を用意し
、まず、これら原料粉末のうちのCa COa粉末、S
r COa粉末、およびCuO粉末を用い、これら原
料粉末を第1表に示される配合組成に配合し、ボールミ
ルにて3時間湿式混合し、乾燥した後、アルミナ容器に
入れ、大気中、第1表に示される温度に5時間保持の条
件で焼成を行なってCa −8r −Cu −0系酸化
物を形成し、ついで、このCa −Sr −Cu −0
系酸化物を粉砕して、平均粒径:5IEnのCa−Sr
−Cu−0系酸化物粉末を製造した。
上記Ca −Sr −Cu−0系酸化物粉末に、第1表
に示される割合(全体で100重量%)の上記平均粒径
ニアtIJaのBi2O3粉末を配合し、ボールミルに
て3時間湿式混合し、乾燥した後、この混合粉末を用い
、次の方法によりBi−Ca−Sr −Cu−0系超電
導セラミックス(以下、超電導セラミックスという)を
製造した。
に示される割合(全体で100重量%)の上記平均粒径
ニアtIJaのBi2O3粉末を配合し、ボールミルに
て3時間湿式混合し、乾燥した後、この混合粉末を用い
、次の方法によりBi−Ca−Sr −Cu−0系超電
導セラミックス(以下、超電導セラミックスという)を
製造した。
(a)焼結法
第1表の本発明法1〜8および比較法1〜4に示される
配合組成のCa −Sr −Cu −0系酸化物粉末と
Bi2O3粉末の混合粉末を、2 ton/C−の圧力
でプレス成形して圧粉体とし、ついでこの圧粉体を大気
中にて、第1表に示される温度および時間保持の条件で
焼結することにより、断面:5mmX5mmX長さ:
lO+n+eの寸法を有する超電導セラミックスを製造
した。
配合組成のCa −Sr −Cu −0系酸化物粉末と
Bi2O3粉末の混合粉末を、2 ton/C−の圧力
でプレス成形して圧粉体とし、ついでこの圧粉体を大気
中にて、第1表に示される温度および時間保持の条件で
焼結することにより、断面:5mmX5mmX長さ:
lO+n+eの寸法を有する超電導セラミックスを製造
した。
(b) ホットプレス法
上記焼結法で用いた混合粉末と同じ混合粉末をホットプ
レス用金型に装入し、このホットプレス用金型内の混合
粉末に、150kg/e−の圧力をかけながら加熱速度
:100℃/時間で加熱し、第1表に示される温度およ
び時間保持の条件でホットプレスしたのち炉冷し、断面
:5mmX5mmX長さ:10市の寸法を有する超電導
セラミックスを製造した。
レス用金型に装入し、このホットプレス用金型内の混合
粉末に、150kg/e−の圧力をかけながら加熱速度
:100℃/時間で加熱し、第1表に示される温度およ
び時間保持の条件でホットプレスしたのち炉冷し、断面
:5mmX5mmX長さ:10市の寸法を有する超電導
セラミックスを製造した。
なお、比較法1〜4は、いずれもCa−Sr−Cu−0
系酸化物粉末の焼成温度またはCa −Sr−Cu−0
系酸化物粉末とBi2O3の混合粉末を焼結またはホッ
トプレスする温度がこの発明の範囲から外れた条件で行
なったもので、この発明の条件を外れた値に※印を付し
て示した。
系酸化物粉末の焼成温度またはCa −Sr−Cu−0
系酸化物粉末とBi2O3の混合粉末を焼結またはホッ
トプレスする温度がこの発明の範囲から外れた条件で行
なったもので、この発明の条件を外れた値に※印を付し
て示した。
さらに比較のために、上記原料粉末を用い、これら原料
粉末を、重量%で、Ca CO3: 15.6%、
S r COa 二 23.1 %、Cub:
24.9 %。
粉末を、重量%で、Ca CO3: 15.6%、
S r COa 二 23.1 %、Cub:
24.9 %。
B 12CO3:3B、4%の割合で配合し、混合した
後、乾燥し、ついで大気中、温度二800℃に10時間
保持したのち粉砕し、得られたBi −Ca −Sr
−Cu −0系酸化物粉末をプレス成形して圧粉体とし
たのち、大気中で温度:880℃、3時間保持の条件で
焼結し、断面:5mmX5mmX長さ:10m+sの寸
法を有する超電導セラミックスを従来法により製造した
。
後、乾燥し、ついで大気中、温度二800℃に10時間
保持したのち粉砕し、得られたBi −Ca −Sr
−Cu −0系酸化物粉末をプレス成形して圧粉体とし
たのち、大気中で温度:880℃、3時間保持の条件で
焼結し、断面:5mmX5mmX長さ:10m+sの寸
法を有する超電導セラミックスを従来法により製造した
。
上記本発明法、比較法および従来法により製造した超電
導セラミックスの炭素含有量を測定し、さらに臨界電流
密度JC(A/(!()および臨界温度Tc (’K
)を測定し、これらの測定結果を第1表に示した。
導セラミックスの炭素含有量を測定し、さらに臨界電流
密度JC(A/(!()および臨界温度Tc (’K
)を測定し、これらの測定結果を第1表に示した。
第1表に示されるように、本発明法で製造された超電導
セラミックスは、従来法で製造された超電導セラミック
スよりも炭素含有量が低く、−層すぐれた超電導特性を
示すことがわかり、一方、比較法1〜4に見られるよう
に焼成温度、並びに焼結およびホットプレスの保持温度
のいずれかでも、この発明の範囲から外れると、超電導
セラミックスの中に相当量の炭素が残留したりあるいは
超電導セラミックスが軟化して所定の形状が得られない
ことから、これにより製造された超電導セラミックスに
はすぐれた超電導特性を期待することができないことが
明らかである。
セラミックスは、従来法で製造された超電導セラミック
スよりも炭素含有量が低く、−層すぐれた超電導特性を
示すことがわかり、一方、比較法1〜4に見られるよう
に焼成温度、並びに焼結およびホットプレスの保持温度
のいずれかでも、この発明の範囲から外れると、超電導
セラミックスの中に相当量の炭素が残留したりあるいは
超電導セラミックスが軟化して所定の形状が得られない
ことから、これにより製造された超電導セラミックスに
はすぐれた超電導特性を期待することができないことが
明らかである。
上述のように、この発明の方法により超電導セラミック
スを製造すると、製造された超電導セラミックスに含ま
れる炭素含有量はきわめて低い値となり、すぐれた超電
導特性を具備した超電導セラミックスが得られる効果が
ある。
スを製造すると、製造された超電導セラミックスに含ま
れる炭素含有量はきわめて低い値となり、すぐれた超電
導特性を具備した超電導セラミックスが得られる効果が
ある。
Claims (2)
- (1)原料粉末として、Bi酸化物、Ca炭酸塩、Sr
炭酸塩、およびCu酸化物の粉末を用意し、まず、これ
ら原料粉末のうちのCa炭酸塩、Sr炭酸塩、およびC
u酸化物の粉末を所定割合に混合した後、850〜10
50℃の範囲内の所定温度で焼成して、CaとSrとC
uの複合酸化物を形成し、 ついで、このCaとSrとCuの複合酸化物を粉砕して
CaとSrとCuの複合酸化物粉末とし、上記CaとS
rとCuの複合酸化物粉末に、所定の割合のBi酸化物
粉末を配合し、混合した後、この混合粉末をプレス成形
して圧粉体とし、ついでこの圧粉体を500〜890℃
の範囲内の所定の温度で焼結することを特徴とするBi
−Ca−Sr−Cu−O系超電導セラミックスの製造法
。 - (2)原料粉末として、Bi酸化物、Ca炭酸塩、Sr
炭酸塩、およびCu酸化物の粉末を用意し、まず、これ
ら原料粉末のうちのCa炭酸塩、Sr炭酸塩、およびC
u酸化物の粉末を所定割合に混合した後、850〜10
50℃の範囲内の所定温度で焼成して、CaとSrとC
uの複合酸化物を形成し、 ついで、このCaとSrとCuの複合酸化物を粉砕して
CaとSrとCuの複合酸化物粉末とし、上記CaとS
rとCuの複合酸化物粉末に、所定の割合のBi酸化物
粉末を配合し、混合した後、この混合粉末を、500〜
890℃の範囲内の所定の温度でホットプレスすること
を特徴とするBi−Ca−Sr−Cu−O系超電導セラ
ミックスの製造法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63089380A JPH01261261A (ja) | 1988-04-12 | 1988-04-12 | Bi−Ca−Sr−Cu−O系超電導セラミックスの製造法 |
DE68920240T DE68920240T2 (de) | 1988-02-26 | 1989-02-27 | VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG KERAMISCHER SUPRALEITER AUF BASIS VON Bi-Ca-Sr-Cu-O, Tl-Ca-Sr-Cu-O UND Tl-Ba-Ca-Cu-O. |
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