JPH02267154A - セラミック超伝導体 - Google Patents

セラミック超伝導体

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JPH02267154A
JPH02267154A JP2038163A JP3816390A JPH02267154A JP H02267154 A JPH02267154 A JP H02267154A JP 2038163 A JP2038163 A JP 2038163A JP 3816390 A JP3816390 A JP 3816390A JP H02267154 A JPH02267154 A JP H02267154A
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JP
Japan
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ceramic superconductor
noble metal
ceramic
superconductor
silver
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JP2038163A
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English (en)
Inventor
Chyang John Yu
チャン ジョン ユ
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Corning Inc
Corning Glass Works
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Corning Inc
Corning Glass Works
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/80Constructional details
    • H10N60/85Superconducting active materials
    • H10N60/855Ceramic superconductors
    • H10N60/857Ceramic superconductors comprising copper oxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/45Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on copper oxide or solid solutions thereof with other oxides
    • C04B35/4504Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on copper oxide or solid solutions thereof with other oxides containing rare earth oxides
    • C04B35/4508Type 1-2-3

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  • 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) 本発明は、1,2.3超伝導体系統として知られるRE
BCOセラミック超伝導体への貴金属の添加に関する。
この系統の公称理論組成はREBa 2 Cu 3O7
−Xであり、ここでREは通常イツトリウムである。セ
ラミックハツチに貴金属、好ましくは銀を加えることに
よってセラミックの1、 2. 3超伝導相の向上が達
成される。この貴金属は、セラミックの超伝導相から望
ましくない種を取り出すスキャベンジャ−として、およ
びセラミック構造の結晶質超伝導相中のバリウムの代用
として関与する。
(従来技術) 種々のセラミック超伝導体に関する最初の興奮の波はこ
こ数ケ月でおさまった。多くの克服しなければならない
ハードルがあるというまぎれもない現実が超伝導技術の
世界におしよせできて、期待感を静めてしまったのであ
る。最初の希土類・バリウム・銅酸化物の発見につづい
てB5C0゜Bi Ca Sr Cu O組成が知られ
るようになった。
それらは、最良の組成が発見されるとう期待をもって種
々のセラミック組成の特性を最大限利用することが追求
されてきた。
最初の発見からこれまでになされた試みの大部分は、既
知の超伝導体を改良し模倣することを期待して、発明さ
れた超伝導体セラミック中の成分に類似した特性を有す
る周期表からのさまざまな種を代用することに向けられ
てきた。
(発明の目的および構成) 本発明は、上記した今までの試みとは異なるものである
。ここで行う原子種の操作は、単に1つの希土類を他の
希土類に代える、または1つのアルカリ土類を他のアル
カリ土類に代えるためのものではない。本発明は、1,
2.3セラミツク超伝導体中のアルカリ土類金属の代わ
りに貴金属、特に銀を代用し、その組成に新規な特性を
与えることを教示するものである。従来技術の試みは、
理屈か示す通りに、銅の代わりに銀を代用することに向
けられた(“Effects of Ag/Cu 5u
bstintion  in  YBa  2  Cu
3  0了   5uperconductors  
  、Mat、Res、Bull、22巻、1581−
1588ページ、 1987年参照)。
バリウムの代わりに貴金属を代用することは同様の理屈
の線上にはない。と言うのは、これら2つの種が異なっ
ているからである。
本発明は、貴金属イオンがボディ中に存在すると1.2
.3セラミック超伝導体に新たな利点を付与し、貴金属
イオンが後に1. 2. 3セラミツク超伝導相に取り
込まれた際にはさらなる利点を付与することを開示して
いる。
本発明の実施に当り、貴金属イオンは、公称理論組成R
E Ba 2 Cu 3O7−xのセラミック超伝導体
に、バリウム中の貴金属の溶解限度を過えて混合される
。例えば、好ましい種、銀イオンは多機能性を有し、超
伝導相中でバリウムを代替し、フラックスおよび稠密助
剤(aids densHicaHon)として作用し
、アニオンのスキャベンジャ−として作用してコンパニ
オン非超伝導相に取り込まれる。スキャベンジャ−の役
割において、銀は固体結晶相の純度を高めることによっ
て超伝導相を向上させる。
本発明は、公称理論式RE N M 、 K * B 
a 2−ICu3O7−x (ここでREは希土類金属
種、NMは貴金属、2が0より大きく1.2までの数、
Kはカリウムまたはルビジウムなどのアルカリ、kは0
.2までの数、そしてXは2.4までの数)からなる1
、、2.3セラミック超伝導体を開示している。
希土類線は、Y、La、Cc、Pr、Nd、Sm。
Eu、Gd、Tb、Dy、Er、およびYb、そしてそ
れらの組合せおよびそれら間の組合せから成る群より選
択される。貴金属は、Ag、Auおよびそれらの組合せ
から成る群より選択される。
RENMKBa Cu 3O7−、における[REコ+
[NM] +[K] + [Baコの[Cu ]に対す
る割合の比は、A/B灰チタン石(perovskit
e)構造として知られるもののなかにあって、約1.0
または実質的に1.0である。また、Ba成分中におけ
る前記1..2.3セラミック超伝導体の銀の溶解度は
約0.03の比になっている。
ここに開示した1、  2. 3超伝導体の製造方法は
、バリウムに代わる銀(最も好ましい場合)の代替に向
いている。超伝導体のバッチを酸化銀と混合する。この
バッチを加熱すると、酸化銀が一部、金属銀に還元され
る。そのうえ、自由銀イオンが生じる。移動性のある銀
イオンが形成過程の超伝導相内で相互作用し、金属銀が
非起転導体相と相互作用することが考えられる。さらに
、加熱が、過剰の銀存在下で銀/銀イオンの酸化還元対
の平衡を刺激すると考えられる。よって、どちらも、バ
ッチ組成との有利な相互作用に利用できる。
過剰の銀とは、銀の量が、Ag/Baの比か約0.03
であるバリウム中の銀の溶解度限度を超えている状態を
言う。
約90Kから95Kまでの開始転移温度が観察される。
好ましい実施態様中の超伝導性は、67にで90容量%
も見られた。
(実 施 例) 本発明を以下の実施例に基づいて更に詳細に説明する。
以下の実施例0−42のボディを調製するに当り、下記
の手順を用いた。セラミック業界の者にとって、同様の
有用性を持ったボディを調製するために、ここに述べる
手順は変更できることが理解されよう。
実施例1において(実施例0−25の例示として示す)
 、4.59のY203 (Apache Powde
r Co。
製’I 、1.49のAg 20 (EM 5cien
ce製) 、13.49のBa C03(FMCCor
poration製)、および9.5gのCu O(C
eramic Co1or and Chemical
Go、製)を500 dナルゲン ボトル(nalge
ne bottle)中で混合した。約16時間、これ
らの粉末をミル粉砕した。粉砕されたスラリーを80℃
のオーブンで乾燥した。この乾燥バッチを、空気中にお
いて、875°Cで10時間焼成した。表1の実施例〇
−25について、同様の手順でバッチ取りした。表1の
組成は重量%で示されている。
表 Y/Ag/Ba/Cu 110/2/3 1.010.3/1.7/3 1.010.5/1.5/3 1 、0/1 、0/1 、0/3 0.9010.03/2.07/3 0.78010.069/2.151/30.9010
.06/2.04/3 0.78070.13B/2.084/30.9B10
.048/1.992/30.9010.12/1.9
8/3 0.6[1010,408/1..932/3O.99
10.03/1.98/3 0.9810.OB/1.96/3 0.9610.12/1.92/3 1.05810.064/1.878/31、、1]4
10.127/1..759/31.110.03/1
.87/3 1.210.08/L、74/3 0.9510.05/2.00/3 0.910.1/2.0/3 0.7810.22/2.00/3 0.66/DJ4/2.00/3 1.010.007/2.0/2.9931.010.
014/2.0/2.9861.010.3/1.0/
2.7 1 、0/l 、 5/2.0/1 、515.13 15.84 16.00 16.9g 13.51 11.60 13.55 11.69 14.54 13.64 10.05 15.01 ]、4.89 14.65 16.22 17.32 1B、89 18.7 4J7 13.61 12.02 9.97 15.13 15.12 14.92 14.11 Ag20 4.81 8.21 17.43 0.46 1.05 0.43 2.09 0.75 1.87 6.37 0.47 0.94 1.88 1.01 2.03 0.47 0.96 0.78 1.56 1.58 5.27 0.11 0.22 4.59 21.70 aCO3 52,89 4[i、4g 41.9[i 29、[19 54,31 55,92 53,69 54,5B 52.72 54.32 51.40 52.48 52.0B 51.21 50.35 47.80 50.19 47.40 52.8B 52.87 53.85 52.82 52.87 52.85 52.13 49.29 uO 31,98 33,0B 33.82 35.90 8J、、72 31.43 31.83 31.8G 32.00 32.04 32.17 37.05 32.12 32.26 32.42 32.8[i 32.45 32.94 31.97 19G 31.93 31.89 31.81 28.36 14.91 表3に示す実施例2B−42を上記手順の変型によって
調製した。これらの実施例において、1,23超伝導体
のバッチ材料を混合し、焼成した。焼成温度は875°
Cまでの範囲であり、10時間までの焼成時間を用いた
。焼成後、硬化されたバッチを約−325メツシユにく
だいた。その後、ある未焼成成分を特定の焼成バッチ材
料に混合した。表2はこのバッチ材料の組成を重量%で
示している。
表3は、実施例2B−42の組成を重量%て示している
。表3はまた、代用に用いるルビジウムおよびカリウム
などのアルカリイオンの例を示している。
これらはまた、超伝導することがわかった。
表   2 aCO3 52,84 82,32 59,98 51,61 51)[8 八g20 1.85 u0 31.95 37.68 38.17 32.85 32.75 バッチ   Y203 B−115,12 B−20 B−3O B−415,54 B−5J8.39 実施例   Y/Ag/Ba/Cu oo   I10/2/3 20  1.010.02/1.98/327  1.
010.06/1.94/328  1.010.1/
1.9/3 化学式 %式% [38 ] 表4は、いくつかの実施例における観察された超伝導性
の容量%を示している。この容量%は焼結温度および組
成の関数として変化した。実施例47−50は、試料中
(7)/<リウムをLaz(CO3)3て代替した、理
論式におけるLaの数値がそれぞれ0.02.0.0[
i、 0.10および0.02の試料である。
実施例50においては、Laに加え、Agも、理論式に
おける数値が0.02まで代用されている。
種々に混合された実施例の焼結は、下記の手順で行った
。バッチをアルミナボートに入れ、それを酸素または空
気の連続流れを用いるのに適合されたチューブ炉に入れ
た。試料を、毎時3O0’Cの割合で約850℃まで加
熱した。試料をこの温度で2時間保持した。次に試料を
、毎時3O0’Cの割合で約870°〜950℃の範囲
まで加熱した。試料をこの温度範囲で12時間保持した
。次に試料を、毎時100℃の割合で500℃まで冷却
した。試料をこの温度で4時間保持した。次に資料を、
毎時的100℃の割合で室温まで冷却した。
実施例のいくつかに対するX線回折分析の結果を表5に
示す。分析された試料のほとんどは12.3超伝導体の
主要州を示した。
表 BaCu 02 (eoo) 磁気メーモントヒステリシス曲線を、約65〜67Kに
おいて、磁気旧を用いて作製した。超伝導体の百分率を
、完全超伝導体に対しては100%のマイスナー効果と
仮定し、ヒステリシス曲線の最初のスロープから計算し
た。試料の磁性開始温度を、約100〜150Kから[
i7にへの試料の冷却中における温度の関数として磁気
モーメント依存度を記録することにより、測定した。第
1,2および3図は、これらの測定のための代表的ヒス
テリシス曲線を示している。
温度に対する抵抗率の測定を行うに当り、4点プローブ
抵抗率法(f’our point probe re
sistivity metbod)を用いた。金スト
リップを試料に蒸着させた。銅ワイカーと銀エポキシを
電気的に接触させた。一定電流の電源を用いた。試料の
抵抗率は、2つの内側電圧リードを横切る電圧降下を測
定することによって決定した。温度調節器を備えた流れ
低温槽が温度チャンバーを約4.2〜3O0Kにモニタ
ーした。第5図は、上記方法によって測定した温度に対
する抵抗率の代表的曲線を示している。
第6図は、本発明におけるいくつかの試料を代表する、
銀、バリウム、およびイツトリウムの三元用ダイアダラ
ムを示している。第6図における代用は、バリウムおよ
びイツトリウムを代替する銀が一定に保たれていること
を示している。マI・リックス内の組成範囲におけるバ
リウムの代替としての銀の挙動は、1..2.3超伝導
相におけるこの代替現象の一般性を示している。
これらの組成は、A/B比を、灰チタン石構造のカッブ
レー1・(cuprates)に対して約1.0に保つ
ことによって調合した。鋼組成、つまりこの比のB部分
を、この比のA部分に対して一定に保った。
この比のA部分のみを、A部分の合計へと加算するため
の部分成分中において調節した。この比において、Aは
RE、BaおよびNMてあり、Bは銅である。アルカリ
イオンを代用する際、それらもまた、A/B比のA部分
内で一部代用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例における、65にでの、磁場
に対する磁化を示すグラフ、 第2図は、本発明のもう1つの実施例における、[i5
にでの、磁場に対する磁化を示すグラフ、第3図は、本
発明のさらにもう1つの実施例における、65にでの、
磁場に対する磁化を示すグラフ、 第4図は、第1図と同じ実施例における、一定の磁場の
もとての温度に対する磁化を示すグラフ、第5図は、第
1図と同じ実施例における、温度に対する抵抗率を示す
グラフ、そして 第6図は、バリウム、銀および希土類金属種の三元線図
を示す。 補正の対象 図 面 補正の内容 手書き図面を墨入れ図面に捕市する。 平成02 年04 月 日 (内容に変更なし) 1゜ 事件の表示 添付書類 図 而 1通 平成02年 特 許 願 第038,163  号 2゜ 発明の名称 セラミック超伝導体 3゜ 補正をする者 事件との関係

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)公称理論式RENM_2K_kBa_2_−_zC
    u_3O_7_−_xから成る1,2,3セラミック超
    伝導体であって、上記式中、REが希土類金属種、NM
    が貴金属、zが0より大きく1.2までの数、Kがアル
    カリイオン、kが0.2までの数、およびxが2.4ま
    での数であり、そして過剰貴金属が前記公称組成に加え
    られていることを特徴とする1,2,3セラミック超伝
    導体。 2)公称理論式RENMKBaCu_3O_7_−_x
    から成る1,2,3セラミック超伝導体であって、上記
    式中、REが希土類金属種、NMが貴金属、およびKが
    アルカリイオンであり、そして[Cu]に対する[RE
    ]+[NM]+[Ba]+[K]の比が約1.0である
    ことを特徴とする1,2,3セラミック超伝導体。 3)前記希土類金属種がY,La,Ce,Pr,Nb,
    Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Er,Yb,およびそ
    れらの組合せおよびそれら間の組合せから成る群より選
    択されることを特徴とする請求項1または2記載の1,
    2,3セラミック超伝導体。 4)公称理論式REAg_zBa_2_−_zCu_3
    O_7_−_xから成る1,2,3超伝導体であって、
    上記式中、REは希土類金属種、zは0より大きく1.
    2までの数、およびxは2.4までの数であり、そして
    バリウム中の銀の溶解度が0.03までの比に維持され
    ることを特徴とする1,2,3セラミック超伝導体。 5)超伝導性の容量%が0より大きく90%までの範囲
    であることを特徴とする請求項2記載の1,2,3セラ
    ミック超伝導体。 6)前記過剰貴金属が第2の非超伝導相内にあることを
    特徴とする請求項1記載の1,2,3セラミック超伝導
    体。 7)前記過剰貴金属がスキャベンジャーであることを特
    徴とする請求項1記載の1,2,3セラミック超伝導体
    。 8)前記貴金属が銀,金またはそれらの組合せであるこ
    とを特徴とする請求項1または2記載の1,2,3セラ
    ミック超伝導体。 9)前記アルカリイオンがカリウム,ルビジウムまたは
    それらの組合せであることを特徴とする請求項1または
    2記載の1,2,3セラミック超伝導体。
JP2038163A 1989-02-24 1990-02-19 セラミック超伝導体 Pending JPH02267154A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US31532689A 1989-02-24 1989-02-24
US315326 1989-02-24

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JP (1) JPH02267154A (ja)
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EP0384561A3 (en) 1991-10-16
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EP0384561A2 (en) 1990-08-29

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