JPH02153823A - 酸化物超電導体の作製方法 - 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、酸化物超電導体の作製方法に関する。

より詳細には、電力用の超電導マグネット応用製品やコ
ンピュータ、赤外センサに使用されるジョセフソン素子
などに用いられる、新規な超電導材料の作製方法に関す
るもので、特に、Ｂｉ系酸化物超電導体の作製方法に関
する。

従来の技術 Ｂｉ、　５ｒＳＣａおよびＣｕを含むいわゆるＢｉ系酸
化物超電導体は、原料としてＢｉ、　Ｓｒ、　Ｃａおよ
びＣｕの各元素の酸化物または炭酸塩の粉末を用いて作
製されていた。具体的には、これらの粉末を所定の比で
混合、仮焼して複合酸化物とし、さらにこの複合酸化物
を本焼結または溶融した後、必要に応じてアニール処理
を行い、超電導特性が優れたＢｉ系酸化物超電導体を作
製していた。

従来、原料粉末の仮焼は、溶融せずかつ拡散焼結の進む
温度範囲である７９０℃以上８５０℃以下の領域で大気
中で行われていた。すなわち、酸素分圧１５２Ｔｏｒｒ
程度の雰囲気で仮焼を行っていた。

発明が解決しようとする課題 従来性われていた、上記のような条件のもとての仮焼で
は、炭酸塩の分解が充分行われず、仮焼後の複合酸化物
には０゜１ｗｔ％以上のカーボンが残留し、これをＱ、
１ｗｔ％以下にすることは困難であった。このような残
留カーボンの多い複合酸化物を、本焼結または溶融して
作製したＢｌ系酸化物超電導体は、カーボンが、その粒
界に集中して残留し、その超電導特性は、本焼結条件や
溶融条件を変えても向上しない。

残留カーボンを減らすためには、数百時間といった極め
て長時間の焼結または溶融を行う必要があり、実用上問
題があった。また、焼結温度または溶融温度を高くする
と、焼結時間または溶融時間を短縮することができるが
、粉体の粒成長が激しく、不純物も多かった。

課題を解決するための手段 本発明に従うと、Ｂ１５Ｓｒ、　ＣａおよびＣｕを含む
酸化物超電導体を、前記各元素の内少なくとも１種の元
素の炭酸塩を含む化合物の粉末を混合して仮焼後、本焼
結または溶融して作製する方法において、前記仮焼温度
が７００〜７９０℃であり、仮焼時の酸素分圧が１〜１
５０　Ｔｏｒｒであることを特徴とする酸化物超電導体
の作製方法が提供される。

作用 Ｂｉ　−３ｒ　−Ｃａ−Ｃｕ系酸化物超電導体は、臨界
温度Ｔｃが１００　Ｋを超え、実用性がおおいに期待さ
れている超電導体である。酸化物超電導体のバルクのも
のは、一般に構成元素の酸化物、炭酸塩等の粉末を焼結
して作製されていた。特に上記のＢｉ系酸化物超電導体
を作製する際は、ＳｒおよびＣａの酸化物が不安定であ
るので、これらの炭酸塩を原料に用いることが多かった
。

しかしながら、炭酸塩を原料に用いると酸化物超電導体
中にカーボンが残留し、その影響で得られる酸化物超電
導体の特性は悪かった。本発明者等は、上記の欠点を解
消するために、Ｂ１５Ｓｒ、　Ｃａ、Ｃｕを含む酸化物
超電導体の仮焼条件を広範に実験・検討し、最適条件を
見出したものである。本発明の主要な特徴は、仮焼時の
酸素の分圧をＩ　Ｔｏｒｒ以上で大気中の１５０Ｔｏｒ
ｒ以下に保持した上、仮焼熱処理温度を従来より大幅に
低い７００〜７９０℃にするものである。上記の酸素分
圧を得るには、大気を減圧してもよく、また、不活性ガ
スとの混合割合を変化させてもよい。

本発明の方法が、効果を有する理由は、酸素分圧が低い
ところでは炭酸塩の分解が促進され、従来より低温にお
いて仮焼による拡散焼結が進むところにあると推定され
る。

しかしながら、仮焼温度が７００℃未満では温度が低す
ぎて原子の拡散が進まず、従って焼結も進行しない。一
方、７９０℃を越えると、酸素分圧の低いところでは溶
解が生じ、カーボンが放出されない。従って、７００℃
から７９０℃の仮焼温度範囲が好ましいが、７５０℃±
２０℃の範囲が残留カーボン量が最も少なく、さらに好
ましい。

酸素分圧の範囲としては、あまり高真空になったり酸素
分圧が小さくなると、原料粉末から酸素が放出され金属
になってしまい好ましくないが、１Ｔｏｒｒ以上であれ
ば完全に酸化物となる。一方、常圧の酸素中や常圧の空
気中では、本発明の効果はなく、少なくとも１５０Ｔｏ
ｒｒ以下にする必要がある。酸素分圧は、１０〜１ｏＯ
ＴｏｒｒＯ間が残留カーボン量が最も少なく、さらに好
ましい。

以下、本発明を実施例により、さらに詳しく説明するが
、以下の開示は本発明の単なる実施例に過ぎず、本発明
の技術的範囲をなんら制限するものではない。

実施例 本発明の方法により、Ｂｉ　−３ｒ　−Ｃａ−Ｃｕ酸化
物超電導体を作製した。原料粉として、８１２０３、Ｓ
ｒＣＯ３、ＣａＣＯ３およびＣｕＯを用いて、Ｂｉ：Ｓ
ｒ：Ｃａ：［：ｕが原子モル比で５：５：５：４となる
よう混合した後、それぞれ以下の条件で仮焼結した。

注：試料■は仮焼中に溶融した 得られたそれぞれの仮焼粉末の残留カーボンは、■　　
０．０１６ｗｔ％ ■　　０．０２２ｗｔ％ 比較例　０．９４ｗｔ％ であった。

上記のそれぞれの粉末をプレス成形し、８５０℃で１２
時間の本焼結を施した。得られたＢｉ系酸化物超電導体
の臨界温度および液体窒素温度での臨界電流密度を測定
した。測定結果を以下に示す。

８１系酸化物超電導体には残留カーボン量が少なく、超
電導特性が従来よりも向上する。

本発明に方法により、高い臨界電流密度を有する高性能
な超電導体が提供され、超電導マグネット応用機器、ジ
ョセフソン素子、各種センサ等に適用できる。

特許出願人　　住友電気工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ｂｉ、Ｓｒ、ＣａおよびＣｕを含む酸化物超電導体を
   、前記各元素の内少なくとも１種の元素の炭酸塩を含む
   化合物の粉末を混合して仮焼後、本焼結または溶融して
   作製する方法において、前記仮焼温度が７００〜７９０
   ℃であり、仮焼時の酸素分圧が１〜１５０Ｔｏｒｒであ
   ることを特徴とする酸化物超電導体の作製方法。