JPH02124758A - 酸化物超電導体の製造方法 - Google Patents

酸化物超電導体の製造方法

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JPH02124758A
JPH02124758A JP63278650A JP27865088A JPH02124758A JP H02124758 A JPH02124758 A JP H02124758A JP 63278650 A JP63278650 A JP 63278650A JP 27865088 A JP27865088 A JP 27865088A JP H02124758 A JPH02124758 A JP H02124758A
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JP
Japan
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oxide superconductor
powder
density
relative density
superconductor
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JP63278650A
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English (en)
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Toshio Usui
俊雄 臼井
Yoshimitsu Ikeno
池野 義光
Tsukasa Kono
河野 宰
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

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、磁気浮上列車、核融合炉、単結晶弓上装置、
磁気分離装置、医療装置、磁気推進船等に用いられる超
電導マグネットコイル、電力輸送用飼料、ノヨセフソン
素子などの超電導素子、磁気シールド材等に使用される
酸化物超電導体の製造方法に関するものである。
「従来の技術」 最適に至り、常電導状態から超電導状態へ遷移ずろ臨界
温度(Tc)が液体窒素温度を超える値を示す酸化物超
電導体が種々発見されている。この種の酸化物超電導体
は、一般式A −B −Cu−0(たたしΔは、Y、S
c、La、Yb、Er、Eu、Ho、Dy等の周期律表
IIIa族元素の1種以上またはBiなどの周期率表V
b族元素の1種以上またはTlなどの周期率表IIIb
族元素の1種以上を示し、Bは、Mg、Ca。
Sr、Ba等の周期律表IIaIa族元素種以上を示す
)で示される酸化物であり、液体l\ツリウム冷却4″
ることか必要であった従来の合金系あるいは金属間化合
物系の超電導体と比較して格段に有利な冷却条件で使用
できることから1.実用上極めて有望な超電導材料とし
て研究がなされている。
ところで従来、このような酸化物超電導体を製造するに
は、A −B −Cu−0で示される酸化物超電導体を
構成する各元素を含む複数の原料粉末を混合して混合粉
末を作成し、次いでこの混合粉末を仮焼して不要成分を
除去し、この仮焼粉末を焼結して超電導体を作製してい
る。
「発明か解決しようとする課題」 しかしながら、仮焼粉末あるいは超電導粉末を圧粉成形
した後に焼結を施した焼結体においては、超電導体を構
成する粒子が密な状態になっておらず、相対密度(酸化
物超電導体の理論密度に対する密度の比率であって、理
論密度を1005とする。)がY系酸化物超電導体では
90〜93%程度、Bi系酸化物超電導体では80%程
度、またTl系酸化物超電導体では焼結段階で蒸発し抜
は易くやはり80%程度と低く、ボア(粒子間の隙間)
が多く存在しているために、超電導体粒子どうしの接触
が点接触状部となる場合が多(なり、この点接触部分で
は電流バス面積が小さくなるために高い臨界電流密度(
Jc)か得られない問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高い臨界
電流密度が得られる高性能の酸化物超電導体を製造する
ことのできる製造方法の提供を目的とする。
「課題を解決するための手段」 上記目的達成の手段として、本発明による酸化物超電導
体の製造方法は、酸化物超電導体の粉末を相対密度80
%以J:(Y系酸化物超電導体で90%以上、Bi系酸
化物超電導体で85%以上、Tl系酸化物超電導体で8
0%以上)に圧粉成形した成形体あるいは焼結体を、酸
素含有雰囲気中、温度800〜1000℃(Y系酸化物
超電導体で850〜1000℃、Bi系酸化物超電導体
で800〜880℃、Tl系酸化物超電導体で800〜
900℃)、圧力500〜2000 atmの条件で熱
間静水圧加圧を施す方法である。
「作用 」 酸化物超電導体の粉末を相対密度80%以上(Y系酸化
物超電導体で90%以−h、Bi系酸化物超電導体で8
5%以上、Tl系酸化物超電導体で80%以上)に圧粉
成形した成形体あるいは焼結体を、酸素含有雰囲気中、
温度800〜+000°C(Y系酸化物超電導体で85
0〜1000℃、Bi系酸化物超電導体で800〜88
0℃、Tl系酸化物超電導体で800〜900℃)、圧
力SOO〜2000 atmの条件で熱間静水圧加圧を
施すことにより、酸化物超電導体の密度が上昇して、は
ぼ理論密度に近い密度となり、ボアが少なくなって電流
バス面積の大きい酸化物超電導体が得られる。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明において好適に使用される酸化物超電導体として
は、一般式 A −B −Cu−0(ただしAは、Y、
Sc、La、Yb、Er、Eu、Ho、Dy等の周期律
表Ia族元素の1種以上またはBiなどの周期率表Vb
族元素の1種以上またはTlなどの周期率表IIIb族
元素の1種以上を示し、Bは、Mg、Ca、Sr。
Ba等の周期律表Ha族元素の1種以上を示す。)など
の酸化物超電導体であり、例えば、Y+BatCusO
x、BitSr+CatCu、OxS TltCatR
atCuzOxなどが好適に使用される。
そして本発明方法では、まず、上記酸化物超電導体の粉
末状の材料(超電導粉末という)を作製する。この超電
導粉末製造条件は酸化物超電導体の種類によって適宜に
選択され、その−例としてY IBatCu*o x粉
末を作成する方法を説明すると、Y、0.粉末とBaC
01+粉末とCuO粉末を Y:Ba:Cu= I :
2 :3となるように均一に混合して混合粉末とし、こ
の混合粉末を酸素中あるいは大気中、600〜900°
C程度で数時間程度加熱して、酸化物超電導体の構成元
素以外の元素を除いて仮焼粉末とし、更に仮焼粉末ある
いはこれを圧粉成形した王粉体を酸素中あるいは大気中
、800〜1000°Cで数時間ないし数十時間加熱し
て各元素間に反応を起こさせて酸化物超電導体を生成さ
せ、この後に粉砕処理を施して超電導粉末を作成する方
法などが用いられる。
次に、先のように作製された超電導粉末に圧粉成彩処理
を施しあるいは焼結処理を施して相対密度80%以上(
Y系酸化物超電導体で90%以上、Bi系酸化物超電導
体で85%以上、Tl系酸化物超電導体で80%以上)
の成形体あるいは焼結体とする。この成形体あるいは焼
結体の相対密度がY系酸化物超電導体で80%以下、B
i系酸化物超電導体で85%以下、Tl系酸化物超電導
体で80%以下であると、成形体あるいは焼結体に熱間
静水圧加圧を施した後の酸化物超電導体の相対密度が上
昇せず、理論密度に近い密度を有するものが得られない
上記圧粉成形処理ではラバープレス法が好適に使用され
る。また上記焼結処理は、超電導粉末状を丁備プレスし
た後に、酸素含有雰囲気中で焼結し、焼結体とするが、
この焼結温度は使用する酸化物超電導体の種類によって
適宜に設定され、例えばY +B atCuzo xの
場合には850°C−1o。
O℃程度、B izs rtc atc u30 xの
場合には800〜900℃程度、T 1tcatBat
cu*oxの場合には800〜900℃程度の温度とす
るのが望ましい。
次に、先のように作製された成形体あるいは焼結体を、
酸素含有雰囲気中、温度800〜1000°C(Y系酸
化物超電導体で850〜1000℃、Bi系酸化物超電
導体で800〜880℃、Tl系酸化物超電導体で80
0〜900°C)、圧力500〜2000 atmの条
件で熱間静水圧加圧(以下、1−11 P処理という)
を施す。
上記温度がY系酸化物超電導体で850℃以下、Bi系
酸化物超電導体で800°C以下、Tl系酸化物超電導
体でs o o ’c以下であると、)(I P処理後
の酸化物超電導体の密度が上昇せず、高い臨界電流密度
が得られない。また上記温度がY系酸化物超電導体で1
000℃以上、Bi系酸化物超電導体で880°C以上
、Tl系酸化物超電導体で900°C以上であると、酸
化物超電導体の密度および臨界電流密度の上昇が頭打ち
となる。
また、上記圧力が500 atm以下であると酸化物超
電導体の密度が上昇せず、高い臨界電流密度が得られな
い。またこの圧力を2000atm以Eとしでも、酸化
物超電導体の密度および臨界電流密度のL界が頭打ちと
なる。
このHI P処理を施すことによって、理論密度に近い
密度を有する酸化物超電導体が作製される。
なお、この超電導体の形状は特に限定されることなく、
円柱状、角柱状、円板状、棒状、線状等の種々の形状と
することができ、金嘱やセラミックスの基板に酸化物超
電導体を接合させて復合化を行うことらできる。
先のように作製された酸化物超電導体は、理論密jyに
近い相対密度を有し、超電導粒子どうしが密な状態で接
触してボアが少ない状態になっており、超電導粒子どう
しの接触部分における電流パス面積が大きいために高い
臨界電流密度が得られろ。
[一実施例」 本発明方法に基づいて、Y、Batc u30 y、な
る組成の酸化物超電導体の製造を実施した。
Y、03扮末とB a CO3粉末とCuO粉末を Y
・Ba:Cu= I :2・3となるように均一に混合
し、この混合粉末を大気中、800℃で数時間加熱して
仮焼粉末とし、更に仮焼粉末を大気中、850〜930
℃で24時間予備焼結し、次いで予備焼結体を粉砕し、
ラバープレスを用いて板状に成形した後、酸素中、88
0〜950℃で5〜24時間加熱して焼結体を作製した
。得られた焼結体は、幅5mII+1厚さ1〜2mm、
長さ20mmの角板状であった。
次に、この焼結体を、20%の0.を含むAr雰囲気中
、温度が900°C1圧力が101000at酸素分圧
200atm)の条件で1時間E■I P処理を行い、
HI P処理前の焼結体の相対密度とHIP処理後の相
対密度の関係を調べた。この結果、第1図に示したよう
に、HIP処理前の焼結体の相対密度を90%以上とす
ると、HI P処理後の相対密度が理論密度(100%
)近くなることが判明した。
また、相対密度の異なるHIP処理的の焼結体とHI 
P処理後の超電導体の臨界電流密度を測定した。その結
果を第2図に示した。これら各試料の臨界電流密度は、
相対密度が高くなるにしたがって高くなり、HIP処理
後の超電導体のうち相対密度が100%近い試料では、
臨界電流密度が1400^/cm’程度となった。
また、先の焼結体にHIP処理を施す際に、温度条件を
700〜1000°Cの範囲で変化させて超電導体を作
成し、その相対密度および臨界電流密度を測定し、結果
を第3図および第4図に示した。HIP処理温度と超電
導体の相対密度との関係は、第3図に示したように、H
IP処理温度を850℃以上とすると高い相対密度の超
電導体が得られることが判明した。また相対密度に高い
超電導体は、第4図に示したように臨界電流密度が高い
値を示している。
また、先の焼結体にHIP処理を施す際に、圧力を0〜
2000aLmの範囲で変化させて超電導体を作成し、
その相対密度および臨界電流密度を測定した。結果を第
5図および第6図に示した。
HI P処理圧力と超電導体の相対密度との関係は、第
5図に示したように、l(I P処理圧力を500ar
m以上とすると高い相対密度の超電導体が得られろこと
が判明した。また相対密度の高い超電導体は、第6図に
示したように臨界電流密度が高い値を示している。
また、このY +B atCu、10 x酸化物超電導
体と同様にして、B +tS rtG atc Li2
OX酸化物超電導体、T lzc ayB atc L
i2OX酸化物超電導体の製造を実施し、HIP処理圧
力と相対密度、臨界電流密度の関係を調べ、それぞれの
結果を第7図および第8171、第9図および第1O図
に示した。これらの図から明らかなように、B its
 rtCatCu30 X酸化物超電導体、T ly 
CatB al Cu、OX酸化物超電導体においてら
HI P処理圧力を500 atm以1−とすると、高
い相対密度が得られ、高い臨界電流密度が得られること
が判明した。
[発明の効果 ] 以上説明したように、本発明方法では、酸化物超電導体
の粉末を相対密度80%以上に圧粉成形した成形体ある
いは焼結体を、酸素含有雰囲気中、温度800〜100
0°C1圧力500〜2000atmの条件で熱間静水
圧加圧を施して酸化物超電導体を作製するので、はぼ理
論密度に近い相対密度の酸化物超電導体を作製すること
ができる。1゜たがって、酸化物超電導体中のボアを減
少させて電流パス面積を大きくすることができ、高い臨
界電流密度を有する高性能の酸化物超電導体を製造する
ことかできる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第6図はY系酸化物超電導体の製造例を説
明するための図であって、第1図はl−1IP処理の面
後の試料間の相対密度の関係を示すグラフ、第2図は第
1図に示す各試料のJcを示すグラフ、第3図は処理温
度と相対密度との関係を示すグラフ、第4図は処理温度
とJcの関係を示すグラフ、第5図は処理圧力と相対密
度の関係を示すグラフ、第6図は処理圧力とJcの関係
を示すグラフ、第7図および第8図はBi系酸化物超電
導体の製造例を説明するための図であって、第7図は処
理圧力と相対密度の関係を示すグラフ、第8図は処理圧
力とJcの関係を示すグラフ、第9図および第10図は
Tl系酸化物超電導体の製造例を説明するための図であ
って、第9図は処理圧力と相対密度の関係を示すグラフ
、第1O図は処理圧力とJcの関係を示すグラフである

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一般式 A−B−Cu−O (ただしAは、Y,Sc,La,Yb,Er,Eu、H
    o,Dy等の周期律表IIIa族元素の1種以上またはB
    iなどの周期率表Vb族元素の1種以上またはTlなど
    の周期率表IIIb族元素の1種以上を示し、Bは、Mg
    ,Ca,Sr,Ba等の周期律表IIa族元素の1種以上
    を示す。) で表される酸化物超電導体の粉末を相対密度80%以上
    に圧粉成形した成形体あるいは焼結体を、酸素含有雰囲
    気中、温度800〜1000℃、圧力500〜2000
    atmの条件で熱間静水圧加圧を施すことを特徴とする
    酸化物超電導体の製造方法。
  2. (2)上記A−B−Cu−O酸化物超電導体のA元素に
    Yを用いたY系酸化物超電導体の粉末を相対密度90%
    以上に圧粉成形した成形体あるいは焼結体を、酸素含有
    雰囲気中、温度850〜1000℃、圧力500〜20
    00atmの条件で熱間静水圧加圧を施すことを特徴と
    する酸化物超電導体の製造方法。
  3. (3)上記A−B−Cu−O酸化物超電導体のA元素に
    Biを用いたBi系酸化物超電導体の粉末を相対密度8
    5%以上に圧粉成形した成形体あるいは焼結体を、酸素
    含有雰囲気中、温度800〜880℃、圧力500〜2
    000atmの条件で熱間静水圧加圧を施すことを特徴
    とする酸化物超電導体の製造方法。
  4. (4)上記A−B−Cu−O酸化物超電導体のA元素に
    Tlを用いたTl系酸化物超電導体の粉末を相対密度8
    0%以上に圧粉成形した成形体あるいは焼結体を、酸素
    含有雰囲気中、温度800〜900℃、圧力500〜2
    000atmの条件で熱間静水圧加圧を施すことを特徴
    とする酸化物超電導体の製造方法。
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