JPH02129812A - セラミックス超電導体製品の製造法 - 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、セラミックス超電導体製品の製造法に関し、
詳しくは一定範囲の融点を有する金属または合金を用い
ることによって、成形後の熱処理の省略を可能としたセ
ラミックス超電導体製品の製造法に関する。

［従来技術および発明が解決しようとする課題］セラミ
ックス超電導体製品としては成形品、線材またはテープ
材が知られている。

このうち、従来知られているセラミックス超電導体成形
品の製造法としては、金型ブレス、ＣＩＰ、爆発圧縮成
形等の常温で成形する方法やＩＩＩＰ、ホットプレス等
の高温で成形する方法がある。しかし、常温で成形する
方法では成形後、焼結および酸素富化のための熱処理が
必要であり、また高温で成形する方法では成形後、焼結
のための熱処理は不要だが、酸素富化のための熱処理は
必要であるという課題を有する。

このため、成形後の熱処理を不要として、プロセスを簡
略化することが望まれている。

また、線材の製造法としては、 ■セラミックス超電導体粉末に有機バインダーを添加し
、押出し成形後に熱処理する方法、■銀又は銅製のチュ
ーブにセラミックス超電導体を充填、密封し、爆発圧縮
成形後に熱処理する方法、等が一般に知られているが、
■の方法は（ｉ）線材化後の熱処理が必要である、（ｉ
ｆ）焼結体密度向上のために有機バインダーの量を低減
させる必要がある等の課題を有し、■の方法は （ｉ）線材化後の熱処理が必要である、（ｉｆ）臨界電
流値が試料により大きくばらつく等の課題を有する。

このため、超電導特性のばらつきの抑制が可能であり、
また従来の金属系超電導材料の線材の製造法をそのまま
利用できる等の理由から、現在、粉末シース加工法がも
っとも多く研究されている。

この粉末シース加工法とは、銀製のさやにセラミックス
超電導体粉末またはＡｇ２Ｏとセラミックス超電導体と
の混合粉末を充填、密封し、押出し成形等により線材化
した後、熱処理する方法である。

この方法はさや材を使用するため、焼結体密度を向上さ
せることが可能であり、また前述の■の方法のように得
られる線材の超電導特性が大きくばらつく心配もない等
の長所を有する。しかし、この方法もまた以下のような
課題を有する。すなわち、 （ｉ）線材化後に焼結のための熱処理が必要である、 （ｉｆ）線材化後の熱処理時にさや材と超電導材の熱膨
張係数の違いにより、さや材にかこまれた超電導材に割
れ等の欠陥が生ずる、 （ｉ　ｉ　ｉ）セラミックス超電導体とさや材の間にさ
や材金属の酸化物である絶縁物層が形成されてしまうた
め、さや材は非酸化性金属に限られる、（ｉｖ）超電導
特性を向上させるために超電導体の密度を高める必要が
あり、一つの方法として伸線加工等の加工圧を高くする
方法があるが、さや材の材質が限られているため、加工
圧を高くできない等の課題を有する。

従って、超電導体の割れおよび絶縁物層の形成を防止し
、超電導体の密度をさらに向上させるため、熱処理プロ
セスの省略化が望まれている。

また、テープ材の製造法としては、 ■Ｂａ−Ｙｂ−ＣｕおよびＢａ−Ｅｕ−Ｃｕ合金を液体
急冷することにより非晶質テープを得た後、酸化させる
方法、 ■Ｎｉ基地に電気メツキした純Ｃｕ層上にＹ２Ｏ３、Ｂ
ａＣＯ３粉末の混合層を被覆した複合テープ材にＡｒガ
ス中、５００〜６００℃で熱処理した後、大気中、８８
０〜９２０℃で再度熱処理する方法等が一般に知られて
いるが、これらはいずれも実用的レベルには至っていな
い。

本発明は上記のような状況に鑑み、従来の製造法で必須
であった成形後の熱処理プロセスを省略して工程を簡便
化させ、しかもより高性能なセラミックス超電導体製品
の製造法を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは前記目的を達成すべく鋭意研究の結果、セ
ラミックス超電導体に一定範囲の融点を有する金属また
は合金を添加させることにより、従来法では必須であっ
た成形後の熱処理が省略可能となることを見い出し本発
明を完成するに至った。

すなわち、本発明のセラミックス超電導体製品の製造法
はセラミックス超電導体に、該セラミックス超電導体が
その結晶構造を維持し得る最高温度以下の融点を有する
金属または合金を添加することを特徴とするものである
。

本発明のセラミックス超電導体としては、種々のものが
使用され、例えば、ＹＢａ２１：ｕ３０．−Ｘ。

Ｂ１２５ｒ２ＣａＣＬ１２０Ｘ、Ｂ１２５ｒ２Ｃａ２Ｃ
ｕ３０ｙ、Ｔ１２Ｂａ２ＣａＣｕ２０ｘ、Ｔ１２Ｂａ２
Ｃａ２Ｃｕ３０Ｘ、ＴｌＢａ２Ｃａ２Ｃｕ３０Ｘ、　Ｔ
ｌＢａ２Ｃａ３Ｃｕ４０Ｘ等が例示される。

また、セラミックス超電導体に添加される金属または合
金としては、Ｂ１−５ｎ系、Ｂ１−５ｎ−Ｐｂ系、Ｂ１
５ｎ−Ｉｎ系、Ｐｂ−Ｉｎ系、　Ｐｂ−５ｎ系、　Ｚｎ
−Ａｌ系、Ｚｎ−５ｎ系、Ａｌ−５ｔ、　Ａｌ−Ｃｕ、
Ａｌ−５ｔ−［：ｕ系等の合金またはＡＩ等の金属が例
示され、これら金属または合金の融点はセラミックス超
電導体がその結晶構造を維持し得る最高温度以下である
ことが必要である。

このセラミックス超電導体に添加される金属または合金
の体積密度は、特に限定されないが、好ましくは２〜３
５容量％である。

本発明では、このようにセラミックス超電導体と一定範
囲の融点を有する金属または合金を用いて、セラミック
ス超電導体製品を製造するものであり、この製品として
は成形品、線材およびテープ材が例示される。

セラミックス超電導体成形品の製造法としては以下に示
す（１）〜（３）の方法が実用的である。

（１）予めセラミックス超電導体を常温で所望形状に加
圧した後、加熱しながら金属等を超電導体に圧接させ、
金属等を含浸させる方法。

以下、この方法を図面に基づいて具体的に説明する。

第１図はセラミックス超電導体の加圧成形時の状態を示
す縦断面図、第２図は金属または合金をセラミックス超
電導体に含浸させる前の状態を示す縦断面図、第３図は
金属等の一部をセラミックス超電導体に含浸させた状態
を示す縦断面図である。

図中、１はセラミックス超電導体、２は金属または合金
、３はセラミックス超電導体１と金属または合金２の混
合体、４はピストン、５は高圧に耐える成形型、６はヒ
ーターをそれぞれ示す。

まず、セラミックス超電導体粉末を成形型５に充填し、
加圧してセラミックス超電導体１を得る（第１図参照）
。この時の圧力は、特に限定されないが、好ましくは２
００〜７０００Ｋｇ／ｃｍ２である。この時点で、セラ
ミックス超電導体１は、個々の粉末は超電導特性を有す
るが、相互に電気的接続がなされていないために、全体
としては超電導特性を示さない。

次に、前記ピストン４を取り外し、前記超電導体１の上
に前記の金属または合金２を置き、再びピストン４を載
せた後（第２図参照）、加温、加圧して金属または合金
２を超電導体１に含浸させる。

この時の含浸温度は、金属または合金２の融点以上、セ
ラミックス超電導体１がその結晶構造を維持し得る最高
温度以下であり、含浸圧力は５〜７０００Ｋｇ／ｃｍ２
である。

（２）予めセラミックス超電導体の表面を金属等で被覆
しておき、加熱しながら所望形状に加圧成形する方法。

（３）セラミックス超電導体粉末と金属等の粉末を混合
後、加熱しながら所望形状に加圧成形する方法。

これらの方法により、所望の形状の成形品を得ることが
可能である。

また、線材の製造法としては、前記（１）〜（３）の方
法により、所望の寸法、形状を有する超電導体と金属等
の混合体（成形品）を成形後、該混合体をさや材に挿入
、密封後、伸線加工、溝ロール加工等により線材化する
方法等が例示される。

この線材加工で用いられるさや材質としてはＡｇ、Ｃｕ
、ＡＩ、Ｎｉおよびそれらの合金等が使用可能である。

さらに、テープ材の製造法としては、前記の線材の製造
法と同様に所望の寸法、形状を有する超電導体と金属等
の混合体（成形品）を成形後、該混合体をさや材に挿入
、密封後、圧延加工等によりテープ材化する方法等が例
示される。

本発明では、このようにして製品特性に優れたセラミッ
クス超電導体製品が簡便に得られる。

［実施例］ 以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。

衷】１」１ Ｙ２Ｏ２、ＢａＣＯ３、ＣｕＯの粉末を原子比でＹ：Ｂ
ａ：Ｃｕ−１：２：３となるように調合し、得られた混
合粉末を大気中で９００〜９５０℃で２４時間仮焼後、
粉砕するプロセスを３回繰返した。この後、得られた粉
末を酸素τ囲気中で９００℃で１５時間本焼成した後８
０℃／時で５００℃まで冷却し、　５００℃で１０時間
酸素富加のため保持し、その後再び８０℃／時で室温ま
で冷却した。得られた焼成粉をさらに粉砕して、粒径を
２００　ｍｅｓｈ以下として成形型内に充填し、ピスト
ンを用いて３００　Ｋｇ／ｃｍ２で加圧して直径６　ｍ
ｍ。

厚さ１５ｍｍのセラミックス超電導体を得た（第１図参
照）。

次に、ピストンを取り外し、前記セラミックス超電導体
の上にＢｉ　４９重量％、Ｓｎ　２３重量％、Ｐｂ２８
重量％から成るＢ１−５ｎ−１’ｂ合金を載置しく第２
図参照）、１５０℃で１０分間加熱し、加熱開始２分後
から５分間１００　Ｋｇ／ｃｍ２で加圧し、合金を超電
導体に含浸させた（第３図参照）。

このようにして得られた前記セラミックス超電導体とＢ
１−５ｎ−Ｐｂ合金からなる成形品の金属組織を示す顕
微鏡写真（ｘ　　１００）を第４図に示した。

前記成形品を液体窒素で一１９６℃に冷やしたところ超
電導特性が生じることをマイスナー効果で確認した。

去Ｊ１乱ス 実施例１と同様の方法を用いて内径６ｍｍ、厚さ１　ｍ
ｍ、長さ５０ｍｍの銅製さや（鋼管）に内接する寸法の
ＹＢａ２Ｃｕ３０７−ｘ超電導体とＢ１−５ｎ−Ｐｂ合
金との混合体（成形品）を作製し、銅管内に挿入した後
、両端を前記合金で封じた。次に、上記鋼管を溝ロール
を用いて２５℃で溝ロール加工し、最終的に外径１ｍｍ
とし、得られた線材の金属組織を観察してその電子顕微
鏡写真（ｘ　５０００）を第５図に示した。

前記線材の銅管内から、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ超電導
体とＢ１−５ｎ−Ｐｂ合金の混合体を取出し液体窒素で
一１９６℃に冷やしたところ超電導特性が生じることを
マイスナー効果で確認した。

［発明の効果］ 以上、説明したように、セラミックス超電導体に一定範
囲の融点を有する金属または合金を添加する本発明の製
造法により、成形後に超伝導セラミックス粉末を相互に
電気的接続させるための熱処理を省略することができ工
程が簡便化されるのみならず、優れた超電導特性を有す
るセラミックス超電導体製品が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はセラミックス超電導体の加圧時の状態を示す縦
断面図、 第２図は金属または合金をセラミックス超電導体に含浸
させる前の状態を示す縦断面図、第３図は金属等の一部
をセラミックス超電導体に含浸させた状態を示す縦断面
図、 第４図は本発明の製造法により得られたセラミックス超
電導体の成形品の金属組織を示す顕微鏡写真（Ｘ１００
）、 第５図は本発明の製造法により得られたセラミックス超
電導体の線材の金属組織を示す電子顕微鏡写真（ｘ　５
０００）をそれぞれ示す。 １：セラミックス超電導体、 ２：金属または合金、 ３：セラミックス超電導体と金属等の混合体（成形品）
、 ４：ピストン、 ５：成形型、 ６：ヒーター

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セラミックス超電導体に、該セラミックス超電導体がそ
   の結晶構造を維持し得る最高温度以下の融点を有する金
   属または合金を添加することを特徴とするセラミックス
   超電導体製品の製造法。