JPH02271506A - 酸化物超電導シートコイルの製造方法 - 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」 本発明は核磁気共鳴装置や粒子加速器に用いられる超電
導マグネットの巻線などとして開発が進められている酸
化物超電導ンートコイルの製造方法に関する。

「従来の技術」 最近に至り、常電導状態から超電導状態に遷移する臨界
温度（Ｔ　ｃ）が液体窒素温度を超える値を示す酸化物
系の超電導体が種々発見されている。

そして、このような酸化物超電導体を用いて核磁気共鳴
装置あるいは粒子加速器等に適用される超電導コイルの
作製が試みられている。

このような酸化物超電導体からなる超電導コイルの製造
方法の一例として、ステンレス、銅などの金属材料から
なる基板を用意し、この基板に渦巻き状の荷を形成し、
次いでこの溝内に酸化物超電導粉末あるいは酸化物超電
導粉末の面駆体粉末を充填し、その後に加熱処理を施し
て固相反応により溝内の粉末を焼結し、溝に沿って渦巻
き状の超電導回路を形成して酸化物超電導コイルを得る
方法が知られている。

「発明が解決しようとする課題」 ところが、粉末を焼結して同相反応により酸化物超電導
体を生成させる場合は、粉末粒子間に存在する空隙が元
素拡散の障害となるために、粉末に含有される元素を十
分に拡散反応させるためには、粉末を極めて高い圧力で
圧密する必要がある。

しかしながら面述の従来方法においては、溝内の粉末の
圧密度が低い関係から、焼結時に生じる元素の拡散反応
が満足になされない傾向があり、臨界温度と臨界電流密
度の高い超電導回路を形成することかできない問題があ
った。また、前述の従来方法によって超電導コイルを製
造した場合、焼結処理によって基板の構成元素が粉末側
に拡散し、酸化物超電導体を汚染するために、超電導回
路の臨界温度や臨界電流密度が低下する問題があった。

本発明は前記問題に鑑みてなされたもので、均一で緻密
な構造の酸化物超電導回路を生成させることができ、臨
界温度と臨界電流密度の優れた酸化物超電導シートコイ
ルを製造することができる方法を提供することを目的と
する。

１課題を解決するための手段」 本発明は前記課題を解決するためになされたもので、一
般式Ｙ　−Ｂ　ａ−Ｃｕ−０で示される組成の酸化物超
電導回路らなる超電導回路を具備してなる酸化物超電導
シートコイルの製造方法において、Ｙ　ｅＢ　ａｔ　Ｃ
ｕ＋　Ｏｓなる組成の複合酸化物からなる基板を形成し
、この基板上にＢａＣｕ０ｔ粉ＣｕＯを含有するコイル
パターン状の回路層を形成し、次いで酸素雰囲気中にお
いて酸化物超電導体を生成させる熱処理を行うものであ
る。

「作用　」 Ｙ　ｔＢ　ａｒｃ　ｕ＋Ｏｓなる組成の基板の構成元素
とＢａ、Ｃｕ、Ｏ，とＣｕＯを含有する回路層の構成元
素か拡散反応して緻密で均一なＹ　−Ｂ　ａ−Ｃｕ−０
系の酸化物超電導回路が生成する。また、基板を構成す
る元素が酸化物超電導体を構成する元素であって、基板
構成元素の拡散を利用して酸化物超電導回路を生成する
ので、従来方法のような金属基板の構成元素の拡散によ
る悪影響は生じない。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

第１図ないし第４図は、本発明の製造方法を酸化物超電
導シートコイルの製造方法に適用した一実施例を説明す
るためのものである。

第１図は本発明の方法を実施して得られた酸化物超電導
ノートコイルの一例を示すもので、第１図に示すシート
コイルＳを製造する場合、本実施例では、まず、円板状
の基板ｌを形成する。この基板ＩはＹ　ｔＢ　ａｔ　Ｃ
ｕ＋　Ｏｓなる組成の複合酸化物粉末をプレス成形など
の加圧法により圧密成形したものである。前記複合酸化
物粉末を形成するには、Ｙ化合物粉末とＢａ化合物粉末
とＣｕ化合物粉末をＹ：Ｂａ：Ｃｕ：Ｏ＝２：Ｉ　：Ｉ
　：５の割合になるように混合し、大気中あるいは酸素
気流中で８００〜９５０℃で１〜数十時間加熱し、次い
で粉砕する処理を行なえば良い。ここで具体的には、Ｙ
　ｔ　Ｏ、粉末とＢａＣＯ５粉末とＣｕＯ粉末をＹ　：
Ｂ　ａ：Ｃｕ：ｏ　＝２：１・ｌ：５の割合になるよう
に混合し、９５０℃で２４時間熱処理する処理などを行
う。

このように得られた複合酸化物粉末をプレス加工、ある
いは、静水圧プレス法などの手段で円板状に形成して基
板ｌを得ることができる。なお、基板ｌを形成する場合
、その上面と裏面にはそれぞれ第４図に示すように渦巻
き状の溝２を形成するように加工する。この溝２は目的
とする回路パターンと同一形状のもので、このｌ１１ｆ
２を形成するには、プレス加工の型に溝を形成しておい
ても良いし、プレス加工後に機械切削あるいはレーザ加
工を実施するか、エツチング処理などの化学的手段によ
り溝を形成する方法などを行っても良い。

次に基板１の溝２に第４図に示すようにＢａＣｕ０ｔ粉
末とＣｕＯ粉末を１：１で混合し、仮焼した混合粉末を
充填し、充填層４を形成する。前記仮焼処理は、大気中
あるいは酸素ガスを適吊流した雰囲気中において、８０
０〜１０００℃に加熱することで行うことが好ましい。

溝２に混合粉末４を充填したならば、基板１を酸素気流
なとの酸素存在雰囲気において９８０〜１０２０℃で数
時間〜数十時間程度加熱し、その後に室温まで例えば１
００℃／時間の割合で徐冷する熱処理を施す。前記温度
に加熱した場合、基板ｌは溶融しないが、充填層４は一
部溶融して液状となり、充填層４の溶融体とその周囲の
基板１との間で固液反応が進行し、冷却後に溝２内のは
ぼ全体に第４図に示すようにＹ　ｒＢ　ａｔＣｕ、＋０
７−６なる組成の酸化物超電導体からなる超？ｒｉ導回
路６が生成し、第１図あるいは第３図に示すような超電
導シートコイルＳを得ることができる。

前記熱処理時においては、Ｙ２Ｂａ１Ｃｕ１Ｏ５なる組
成の充填層４に、熱処理雰囲気中の酸素が拡散し、更に
、基板１の構成元素が固液反応により十分に拡散して反
応するので、従来行なわれていた粉末を混合して焼結す
る固相反応を利用した方法よりも短時間で超電導特性の
侵れたＹ＋ＢａｔＣｕ３０７−８なる組成の酸化物の超
電導回路６を生成させることができる。また、粉末の圧
密体を熱処理する従来方法に比較して空孔のない緻密な
構造の酸化物の超電導回路６を生成さけることができる
。

そしてこのような酸化物の超電導回路６は臨界温度が高
く、臨界電流密度ら優れている。

また、第１図に示す超電導シートコイルＳは絶縁処理し
た上で多数枚積層されて相互の超電導回路どうしを接続
し、超電導マグネットを構成するために使用される。そ
して、このように多数枚積層して超電導マグネットを形
成する場合、積層される超電導シートコイルＳにおいて
超電導回路以外の部分は絶縁状態としておく必要がある
。この点において前記超電導シートコイルＳにあっては
基板ｌが絶縁体であるので従来の金属基板に比較して絶
縁処理が容易であり、積層した超電導シートコイルＳ・
・・間の絶縁性を容易に確保できる。

第５図は本発明の第２実施例を示す乙ので、この例の酸
化物超電導シートコイルＳ′は溝加工を施していない基
板７の表裏面に渦巻き状の超電導回路８を形成した例で
ある。

この例の酸化物超電導ンートコイルＳ゛を製造するには
、先の例で用いた複合酸化物粉末をプレス加工する際に
、溝の無い状態の円板状に加工して基板７を得、この基
板７の表裏面に、先の例で用いた仮焼混合粉末をペース
ト状にして各々渦巻き状に塗布し、塗布後に熱処理を施
せば良い。前記ペーストを作成するには、複合酸化物粉
末に水と有機セルロース等の粘着剤を適宜添加すること
により粉末をペースト状に調整することができる。

萌記熱処理時に、基板７上の塗布層は一部溶融するが、
塗布層は広がることなく基板７上に付着するので、元素
拡散を行わせて所望の超電導回路を形成することができ
る。

以上のような工程により先の例の酸化物超電導ンートコ
イルＳと同等の効果を得ることかできる酸化物超電導ン
ートコイルＳ′を製造することかできる。

「製造例」 Ｙ、０３粉末とＢａＣＯ３粉末とＣｕＯ粉末とをＹ：Ｂ
ａ：Ｃｕ：Ｏ＝　２　：ｌ　：Ｉ　：５の割合になるよ
うに混合し、大気中において９５０℃で２４時間加熱す
る熱処理を施し、絶縁性の緑色の複合酸化物粉末を得た
。次にＢａＣＯ３粉末とＣｕＯ粉末をｌ；ｌの割合で混
合し、大気中において９００℃で５０時間熱処理を施し
、Ｂ　ａＣｕｏ　ｔとＣｕＯを含む混合仮焼粉末を作成
する。

次に前記複合酸化物粉末にプレス加工を施し、螺旋′ｉ
Ｒ（溝幅２　ｍｍ、深さ１ｍｍ、ｉ湾間隔３１）付きの
円板状（外径２００　ｍｍ、内径４０ｍｍ、厚さ５　ｍ
ｍ）に加工した。続いて前記螺旋溝に前記混合仮焼粉末
を充填し、ｉ／分の流速でＯ，ガスを流した酸素ガス雰
囲気中において９８０〜１０２０℃で１０〜５０時間加
熱する熱処理を施した。

この熱処理時に混合仮焼層は一部溶融し、Ｙ。

Ｂａ＋Ｃｕ＋Ｏｓなる組成の基板との間で固液反応によ
る元素拡散がなされ、仮焼混合層は殆どずへてＹ　ｒＢ
　ａｔｃ　ｕ３０７−６なる組成の渦巻き状の酸化物超
電導層に変化し、酸化物超電導回路が得られた。

この基板から超電導回路部分を切り出してその超電導特
性を測定したところ、 臨界温度　　　　　　８７に 臨界電流密度　　２００　ＯＡ／ｃｍ”（７７Ｋ）を示
した。

「発明の効果」 以上説明したように本発明方法はＹ　ｔ　Ｂ　ａ　ｌＣ
ｕｏ６なる組成の基板を用い、基板に形成した渦巻状の
溝にＢ　ａｔ　ＣＬｌｌ　０２とＣｕＯを含む酸化物を
充填して充填層を形成した後に熱処理するために、基板
構成元素を溝内の充填層に拡散させて溝内に酸化物超電
導層を生成させ、溝に沿って回路パターン状の超電導回
路を形成することができる。また、Ｙ　ｙＢ　ａ＋　Ｃ
ＩＩ＋　Ｏｓなる組成の基板構成元素を溝内の充填層に
拡散させて超電導回路を形成するので、粉末圧密体に固
相反応を生じさせていた従来方法に比較して空隙のない
緻密な構造の超電導回路を形成することができる。従っ
て臨界温度の高い、臨界電流密度の高い超電導シートコ
イルを得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の酸化物超電導ンートコイル
の斜視図、第２図は同酸化物超電導シートコイルの側面
図、第３図は同酸化物超電導シートコイルの断面図、第
４図は酸化物超電導回路の生成工程を説明するための断
面図、第５図は本発明の第２実施例の酸化物超電導シー
トコイルの側面図である。 ｓ、ｓ”・・・酸化物超電導シートコイル、１・・・基
板、２・・・溝、４・・・充填層、６・・・酸化物超電
導回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一般式Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏで示される組成の酸化物超電
   導体からなる超電導回路を具備してなる酸化物超電導シ
   ートコイルの製造方法において、Ｙ＿２Ｂａ＿１Ｃｕ＿
   １Ｏ＿５なる組成の複合酸化物からなる基板を形成し、
   この基板上にＹ＿１Ｃｕ＿１Ｏ＿２とＣｕＯを含有する
   コイルパターン状の回路層を形成し、次いで酸素雰囲気
   中において熱処理を行い、基板構成元素と回路層の構成
   元素を拡散反応させて超電導回路を形成することを特徴
   とする酸化物超電導シートコイルの製造方法。