JPH02192401A - 酸化物超電導体および酸化物超電導線材の製造方法 - Google Patents

酸化物超電導体および酸化物超電導線材の製造方法

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JPH02192401A
JPH02192401A JP1012593A JP1259389A JPH02192401A JP H02192401 A JPH02192401 A JP H02192401A JP 1012593 A JP1012593 A JP 1012593A JP 1259389 A JP1259389 A JP 1259389A JP H02192401 A JPH02192401 A JP H02192401A
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JP
Japan
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powder
oxide superconducting
oxide
sintering
melting point
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JP1012593A
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English (en)
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Hideto Mukai
向井 英仁
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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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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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (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] この発明は、酸化物超電導体および酸化物超電導線材の
各製造方法に関するもので、特に、臨界電流密度を向上
させるための改良に関するものである。
[従来の技術] 酸化物超電導材料に、金属粉末等、たとえばAg粉末ま
たはA g 20粉末を添加して、焼結することにより
、得られた焼結体の臨界電流密度が、そのような金属粉
末等を添加しない場合に比べて増加することが、たとえ
ば、Appl、Phys。
Le t t、52 (18)、1988年5月2日(
American  In5titute  ofPh
ysics)pp、1525−1527に示されている
[発明が解決しようとする課題] 上述した従来技術では、酸化物超電導材料に添加される
粉末を構成する銀の融点(960℃)よりも低い950
℃までの焼結温度が採用されている。第3図には、この
従来技術により得られた酸化物超電導体の結晶構造が拡
大されて示されている。
第3図に示すように、上述したような焼結温度で焼結さ
れた酸化物超電導体には、溶融しなかった銀が、銀粒子
1として、酸化物超電導材料からなる結晶粒2の間に位
置しているにすぎない。そのため、銀粒子1および結晶
粒2相互間の密着性が悪く、かつ、結晶粒2相互間の隙
間、特に、モデル的に見たとき、3つの結晶粒2の間に
形成される隙間は、焼結後においても、比較的大きな空
孔3として残るため、焼結体すなわち酸化物超電導体の
緻密度を向上させ得す、したがって、臨界電流密度Jc
のなお一層の向上を図ることが困難であった。
また、従来、酸化物超電導体の製品の製造は、主に粉末
焼結によって行なわれており、プレス成形した後に焼結
したり、あるいはHIF成形すること等により、所望の
形状を得ていた。したがって、現状では、バルク焼結体
しか製造されておらず、このような酸化物超電導体を、
特に線状の製品すなわち線材として、実用的な電気伝送
媒体に用いる試みは、はとんど行なわれていない。
そこで、この発明の目的は、緻密度の高い焼結体を得る
ことにより、高い臨界電流密度Jcを有する超電導体お
よび超電導線材の各製造方法を提供することである。
[課題を解決するための手段] この発明にかかる酸化物超電導体の製造方法は、超電導
性を与える酸化物超電導材料からなる第1の粉末および
この第1の粉末と直接反応しない金属またはその化合物
からなる第2の粉末を含む混合粉末を、第2の粉末の融
点以上の温度で焼結することを特徴とするものである。
また、この発明にかかる超電導線材の製造方法は、上述
の第1の粉末と第2の粉末とを含む混合粉末を、第2の
粉末より高い融点を有する金属シースに充填するステッ
プと、混合粉末を充填した状態で金属シースを長尺化す
るステップと、長尺化された金属シース内の混合粉末を
、第2の粉末の融点以上かつ金属シースの融点未満の温
度で焼結するステップとを備えることを特徴とするもの
である。
好ましい実施例では、第2の粉末として、AgまたはA
g2Oの粉末が用いられる。また、AgまたはAg2O
は、酸化物超電導材料1モルに対して、Ag原子にして
0.5〜2.0モル添加されることが好ましい。さらに
、焼結するステップは、酸素雰囲気中960℃〜110
0℃または大気中960℃〜1000℃の条件下で好ま
しくは実施される。
特に、この発明にかかる酸化物超電導線材の製造方法に
おいて用いられる金属シースは、好ましくは、銀にパラ
ジウムを3〜20wt%添加した合金から構成される。
[作用] 上述したこの発明にかかる酸化物超電導体および酸化物
超電導線材の各製造方法において、焼結は、第2の粉末
の融点以上の温度で行なわれるため、この第2の粉末は
、焼結の際、溶融し、酸化物超電導材料からなる結晶粒
相互間の間隙を埋めるように分布する。したがって、緻
密度の高い焼結体が得られる。
上述の状態を図示すると、第1図に示すごとくである。
第2の粉末として、AgまたはA g 20の粉末を用
いた場合を例にとり説明すると、焼結によって、酸化物
超電導材料からなる結晶粒11が相互に接した状態で形
成されるが、これら結晶粒11の間には、銀12が埋ま
るように分布される。
[発明の効果] この発明にかかる酸化物超電導体の製造方法によれば、
上述のように、焼結によって得られた酸化物超電導体が
、溶融した金属によってその空孔を埋められるので、緻
密度を高めることができ、それに応じて、臨界電流密度
を高めることができる。特に、磁場下での臨界電流密度
を高めることができる。
また、この発明にかかる酸化物超電導線材の製造方法に
よれば、上述した効果を保有しながら、有利に長尺の酸
化物超電導線材を製造することができる。したがって、
超電導体の強電分野でのマグネットおよび送電用の線材
としての用途に有望である。
この発明において、好ましくは、前述したように、第2
の粉末としてAgまたはA g 20の粉末が用いられ
る。このような銀または酸化銀は、焼結の際、酸化物超
電導材料と反応し難く、かつ、自身が酸化することによ
る酸化物超電導材料の酸素を奪う反応も起こりにくく、
酸化物超電導材料の超電導特性を損ねることがない。ま
た、銀は、酸素を透過しやすいため、特にY−Ba−C
u−0系の酸化物超電導材料を用いる場合、酸化物超電
導材料の結晶粒間に分布する銀の経路を介して酸素が拡
散することができるため、得られた超電導体または超電
導線材の内部まで一様に超電導特性を向上させることに
有効である。
上述したように、第2の粉末として、AgまたはA g
 20の粉末を用いる場合、その量は、酸化物超電導材
料1モルに対して、Ag原子にして0゜5〜2.0モル
とされることが好ましい。この範囲内において、特に臨
界電流密度を向上させる効果があるからである。
また、A2gまたはA g 20からなる第2の粉末を
用いる場合、焼結するステップは、酸素雰囲気中960
℃〜1100℃または大気中960℃〜1000℃の条
件下で実施されることが好ましい。
いずれの雰囲気中であっても、960℃以上に選んだの
は、銀の溶融を可能にするためである。また、酸素雰囲
気中1100℃以下または大気中1000℃以下の条件
を選んだのは、これらの条件を越えると、酸化物超電導
材料の溶融が生じ、そのため結晶粒の成長が起こり、超
電導性が極端に劣化したり消失したりするからである。
また、この発明にかかる酸化物超電導線材の製造方法に
おいて、金属シースとして、銀合金、特に、銀にパラジ
ウムを3〜20wt%添加した合金を用いると、次の点
で有利である。このうな銀合金は、電気抵抗が低く、熱
伝導性に優れていることから、線材を形成した場合の安
定化材および内部の超電導体の保護層として有利に機能
させることができる。また、パラジウムは、銀に対して
全率固溶するため、銀単独の場合に比べて、融点を上昇
させる効果を持っている。したがって、このような銀−
パラジウム合金からなる金属シースを用いた場合、焼結
するステップにおいて、第2の粉末の融点以上かつ金属
シースの融点未満の温度条件を選ぶことが容易になる。
なお、パラジウムの添加量に関して、3wt%未満では
、融点の上昇率が低く、20wt%を越える場合には、
パラジウムと酸化物超電導材料との反応が起こりやすく
なる。
[実施例] 実施例1 市販のY2O3粉末、B a C03粉末、CuO粉末
を、1:4:6の割合で混合し、900℃で12時間の
仮焼および粉砕を2回繰返した後、Ag2O粉末を、A
g原子のY B a 2 Cu a O7−aに対する
モル比が1の割合で添加した後、980℃で12時間、
大気中で焼結し、引き続き、700℃で12時間、酸素
気流中で熱処理を施して、試料を得た。この試料の、種
々の磁場下における臨界電流密度を、Ag2O粉末を添
加しない場合の試料の臨界電流密度とともに、第2図に
示す。
第2図において、縦軸は%JC/JCOを表わしており
、ここで、Jcoは、磁場が零のときの臨界電流密度で
ある。
第2図かられかるように、銀の添加により、零磁場およ
び磁場下でのJcの向上が図られるとともに、特に磁場
を強くした場合であっても、Jcはそれほど低下してい
ない。
実施例2 実施例1と同様、Y2O3粉末、B a COs粉末、
CuO粉末を、1:4:6の割合で混合し、900℃で
12時間の仮焼および粉砕を2回繰返した。次に、以下
の表に示すように、Ag添加モル比0〜2.1の範囲内
で、A g 20粉末を添加し、次いで、955℃〜1
005℃の範囲の温度で12時間、大気中で焼結し、7
00℃で12時間、酸素気流中で熱処理を施した種々の
試料を得た。これら試料の77.3にでの臨界電流密度
JCの測定値が、以下の表に併せて示されている。
(以下余白) 上の表かられかるように、Ag添加モル比0゜5〜2.
0、かつ965℃〜995℃の大気中での焼結により、
それ以外の条件のものに比べて、臨界電流密度Jcの向
上が図られている。
実施例3 実施例1と同様、Y2O3粉末、B a C03粉末、
CuO粉末を、1:4:6の割合で混合し、900℃で
12時間の仮焼および粉砕を2回繰返した後、YBa2
Cu30.、に対するAg原子のモル比が1となるよう
に、Ag2O粉末を添加し混合し、次いで、980℃で
12時間、大気中で焼結した後、700℃で12時間、
酸素気流中で熱処理を施し、焼結体を得た。この焼結体
を粉砕し、混合粉末を得た。次に、この混合粉末を、P
d5wt%−Ag95wt%の銀合金バイブ(外径12
mm、内径8mm)に充填した。次に、このような複合
材に、スェージ、伸線、平ロール圧延を施し、厚さ0.
5mm5幅3mmのテープ状線材を得た。次に、このテ
ープ状線材に対して、980℃で12時間の大気中焼結
と、700℃で12時間の酸素気流中熱処理を施した。
このようにして得られた超電導線材の液体窒素温度にお
ける臨界電流密度Jcを測定したところ、300OA/
cm2 (零磁場)と高い値を示した。
比較例として、Ag2O粉末を添加していない粉末を用
いて、上と同じ条件で、加工および焼結したところ、液
体窒素温度では超電導性を示さなかった。さらに、この
A g 20粉末を添加していない粉末を、上と同じ条
件で、銀合金バイブに充填し、塑性加工し、熱処理を施
した場合には、超電導性を示したが、臨界電流密度Jc
が100OA/cm2であった。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明にかかる方法を実施して得られた超
電導体の拡大図である。第2図は、この発明の実施例1
によって得られた試料の種々の磁場下における臨界電流
密度を比較例とともに示す図である。第3図は、従来の
方法によって得られた酸化物超電導体の拡大図である。 図において、11は結晶粒、12は銀である。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)超電導性を与える酸化物超電導材料からなる第1
    の粉末および前記第1の粉末と直接反応しない金属また
    はその化合物からなる第2の粉末を含む混合粉末を、前
    記第2の粉末の融点以上の温度で焼結することを特徴と
    する、酸化物超電導体の製造方法。
  2. (2)前記第2の粉末は、AgまたはAg_2Oからな
    る、請求項1記載の酸化物超電導体の製造方法。
  3. (3)前記AgまたはAg_2Oは、前記酸化物超電導
    材料1モルに対して、Ag原子にして0.5〜2.0モ
    ル添加される、請求項2記載の酸化物超電導体の製造方
    法。
  4. (4)前記焼結するステップは、酸素雰囲気中960℃
    〜1100℃または大気中960℃〜1000℃の条件
    下で実施される、請求項2または3記載の酸化物超電導
    体の製造方法。
  5. (5)超電導性を与える酸化物超電導材料からなる第1
    の粉末および前記第1の粉末と直接反応しない金属また
    はその化合物からなる第2の粉末を含む混合粉末を、前
    記第2の粉末より高い融点を有する金属シースに充填す
    るステップと、前記混合粉末を充填した状態で前記金属
    シースを長尺化するステップと、 前記長尺化された金属シース内の前記混合粉末を、前記
    第2の粉末の融点以上かつ前記金属シースの融点未満の
    温度で焼結するステップと、を備えることを特徴とする
    、酸化物超電導線材の製造方法。
  6. (6)前記第2の粉末は、AgまたはAg_2Oからな
    る、請求項5記載の酸化物超電導線材の製造方法。
  7. (7)前記金属シースは、銀にパラジウムを3〜20w
    t%添加した合金からなる、請求項6記載の酸化物超電
    導線材の製造方法。
  8. (8)前記焼結するステップは、酸素雰囲気中960℃
    〜1100℃または大気中960℃〜1000℃の条件
    下で実施される、請求項7記載の酸化物超電導線材の製
    造方法。
JP1012593A 1989-01-21 1989-01-21 酸化物超電導体および酸化物超電導線材の製造方法 Pending JPH02192401A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5413981A (en) * 1991-01-31 1995-05-09 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Oxide superconductor and a method for manufacturing an oxide superconductor
US5470821A (en) * 1992-03-02 1995-11-28 The University Of Kansas Superconductors having continuous ceramic and elemental metal matrices
EP0742595A1 (en) * 1995-05-11 1996-11-13 Canon Kabushiki Kaisha Metal impregnated superconductor and method of making the same

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