JPH0234555A - 酸化物超電導材料の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導材料の製造方法Info
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- JPH0234555A JPH0234555A JP63184953A JP18495388A JPH0234555A JP H0234555 A JPH0234555 A JP H0234555A JP 63184953 A JP63184953 A JP 63184953A JP 18495388 A JP18495388 A JP 18495388A JP H0234555 A JPH0234555 A JP H0234555A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (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。
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、高い超伝導転移温度を持つ酸化物超伝導材料
の製造方法に関するものである。
の製造方法に関するものである。
従来の技術
超伝導材料は、１）電気抵抗がゼロである、２）完全反
磁性である、 ３）ジロセフソン効果がある、といった
、他の材料にない特性を持っており、電力輸送、発電器
、核融合プラズマ閉じ込め、磁気浮上列車、磁気シール
ド、高速コンピュータ等の幅広い応用が期待されている
。ところが、従来の金属系超伝導体では、超伝導転移温
度は最も高いものでも２３に程度であり、実使用時には
高価な液体ヘリウムと大がかりな断熱装置を使って冷却
しなければならず、工業上大きな問題であった。
磁性である、 ３）ジロセフソン効果がある、といった
、他の材料にない特性を持っており、電力輸送、発電器
、核融合プラズマ閉じ込め、磁気浮上列車、磁気シール
ド、高速コンピュータ等の幅広い応用が期待されている
。ところが、従来の金属系超伝導体では、超伝導転移温
度は最も高いものでも２３に程度であり、実使用時には
高価な液体ヘリウムと大がかりな断熱装置を使って冷却
しなければならず、工業上大きな問題であった。
このため、より高温で超伝導体となる材料の探索が行わ
れていた。
れていた。
１９８８年１月に、高い超伝導転移温度をもつ、酸°化
物系超伝導材料Ｂ ｉ−８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ −０が見い
だされた。この材料は、超伝導転移温度が１１０に程度
と高く、冷却には安価な液体窒素（沸点７７Ｋ）を用い
る事が出来、また冷却装置も小型となるので、応用範囲
も広がるものと期待される。このため現在、この材料の
製造法、物性、応用等に関して多くの研究がなされてい
る。
物系超伝導材料Ｂ ｉ−８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ −０が見い
だされた。この材料は、超伝導転移温度が１１０に程度
と高く、冷却には安価な液体窒素（沸点７７Ｋ）を用い
る事が出来、また冷却装置も小型となるので、応用範囲
も広がるものと期待される。このため現在、この材料の
製造法、物性、応用等に関して多くの研究がなされてい
る。
発明が解決しようとする課題
ところがこのＢ ｉ−８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系酸化物超
伝導材料には、組成比がＢ ｉ２ｓ ｒ２ＣａａＣｕ
ｓ ＯＸとされている転移温度が１１０に程度の高Ｔｃ
相以外に、組成比がＢ ＬＳ ｒ２ｃａ＋ｃｕａｏ８と
されている転移温度８５に程度の低Ｔｃ相が存在する事
が知られており、通常のセラミックス作製方法、すなわ
ち各成分金属の酸化物または炭酸塩等の固体原料を機、
械的に混合し、これを最終焼成温度よりも低い温度で仮
焼した後、機械的に粉砕し、この粉砕粉末を成形したの
ち、加熱焼成する方法で作製すると、大部分が転移温度
８５にの相となってしまい、転移温度１１０に相を多く
含む焼結体とするためには、２００時間を越える長時間
の焼成が必要とされていた。
伝導材料には、組成比がＢ ｉ２ｓ ｒ２ＣａａＣｕ
ｓ ＯＸとされている転移温度が１１０に程度の高Ｔｃ
相以外に、組成比がＢ ＬＳ ｒ２ｃａ＋ｃｕａｏ８と
されている転移温度８５に程度の低Ｔｃ相が存在する事
が知られており、通常のセラミックス作製方法、すなわ
ち各成分金属の酸化物または炭酸塩等の固体原料を機、
械的に混合し、これを最終焼成温度よりも低い温度で仮
焼した後、機械的に粉砕し、この粉砕粉末を成形したの
ち、加熱焼成する方法で作製すると、大部分が転移温度
８５にの相となってしまい、転移温度１１０に相を多く
含む焼結体とするためには、２００時間を越える長時間
の焼成が必要とされていた。
課題を解決するための手段
Ｂ１−８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系セラミックスの焼成行程
を途中で中断して一旦冷却し、焼結体を粉砕した後成形
し、再度焼成するという行程を含ませる事により、Ｂ１
−８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系超伝導セラミックスを製造す
る。
を途中で中断して一旦冷却し、焼結体を粉砕した後成形
し、再度焼成するという行程を含ませる事により、Ｂ１
−８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系超伝導セラミックスを製造す
る。
作用
発明者等は、Ｂｉ２Ｏ＊＋ ＳｒＣＯ３＋ ＣａＣ
０ａ。
０ａ。
及びＣｕＯの混合物を各温度で加熱した場合の相の生成
過程を検討し、８００℃付近でＢ ｉ２ｓ ｒ２Ｃａｒ
ｃｕ２０ｘ組成の低Ｔｃ相がまず生成し、より高温とす
る事により、これにＣａとＣｕが反応して、組成比Ｂ
ｉ２ｓ ｒ２ＣａａｃＬＩ３０Ｘの高Ｔｃ相が生成する
事を見いだした。
過程を検討し、８００℃付近でＢ ｉ２ｓ ｒ２Ｃａｒ
ｃｕ２０ｘ組成の低Ｔｃ相がまず生成し、より高温とす
る事により、これにＣａとＣｕが反応して、組成比Ｂ
ｉ２ｓ ｒ２ＣａａｃＬＩ３０Ｘの高Ｔｃ相が生成する
事を見いだした。
ところが、Ｂ ｉ −８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０セラミック
スは、その出発時の組成比によって多少は変化するが、
８８５°Ｃ程度の温度になると溶解してしまう。従って
、８００−８８０℃の温度範囲内で焼成する必要がある
が、その反応性が低いために高Ｔｃ相が主成分となるよ
うにするためには、２００時間以上の長時間の熱処理が
必要であった。
スは、その出発時の組成比によって多少は変化するが、
８８５°Ｃ程度の温度になると溶解してしまう。従って
、８００−８８０℃の温度範囲内で焼成する必要がある
が、その反応性が低いために高Ｔｃ相が主成分となるよ
うにするためには、２００時間以上の長時間の熱処理が
必要であった。
本発明法では、焼結体を焼成途中で粉砕し、再焼成する
事により反応性を向上させることが出来、従来よりもは
るかに短時間で、はとんど高Ｔｃ相のみからなるセラミ
ックスを製造する事が可能となる。
事により反応性を向上させることが出来、従来よりもは
るかに短時間で、はとんど高Ｔｃ相のみからなるセラミ
ックスを製造する事が可能となる。
実施例
出発原料として、Ｂｉ２５ｓ、ＳｒＣＯ３、ＣａＣＯ５
、ＣｕＯの各粉末を用いた。これらの粉末を、Ｂｉ：
Ｓｒ： Ｃａ： Ｃｕ＝１： ｌ： ｌ： ２の比
率となり、かつ粉末の総重量が１００ｇとなるようにそ
れぞれ秤量し、ボールミルにてエタノール１５０ｍ１を
分散１媒として１６時間混合した。混合終了後、分散媒
ごと全量を乾燥機中で１２０℃で乾燥させた。得られた
粉末を７６０℃で２時間、酸素中で仮焼した後、さらに
８５０°Ｃで２時間仮焼した。仮焼粉末はらいかい機で
３０分間粉砕した後、さらに振動ミルにて直径２ｍｍの
Ｚｒ０ａボールを用い、エタノールを分散媒として３０
分粉砕し、１２０℃で乾燥させた。
、ＣｕＯの各粉末を用いた。これらの粉末を、Ｂｉ：
Ｓｒ： Ｃａ： Ｃｕ＝１： ｌ： ｌ： ２の比
率となり、かつ粉末の総重量が１００ｇとなるようにそ
れぞれ秤量し、ボールミルにてエタノール１５０ｍ１を
分散１媒として１６時間混合した。混合終了後、分散媒
ごと全量を乾燥機中で１２０℃で乾燥させた。得られた
粉末を７６０℃で２時間、酸素中で仮焼した後、さらに
８５０°Ｃで２時間仮焼した。仮焼粉末はらいかい機で
３０分間粉砕した後、さらに振動ミルにて直径２ｍｍの
Ｚｒ０ａボールを用い、エタノールを分散媒として３０
分粉砕し、１２０℃で乾燥させた。
得られた粉末の０．６ｇを１８ｍｍＸ４ｍｍの金型中で
８００Ｋｇ／ｃｍ２の圧力で一軸加圧成形した。この成
形体を数十個作り、電気炉にて８６５℃で２０時間焼、
成し、冷却した。得られた焼結体の一部を乳鉢で粗粉砕
し、さらに振動ミルにて３０分間、湿式粉砕し、乾燥さ
せた。この粉末０．６ｇを再度同一条件で成形し、これ
らを粉砕しなかった焼結体とともに電気炉に入れ、再度
８６５°Ｃで２０時間焼、成し、冷却した。この時点で
途中粉砕を行わなかった焼結体と粉砕を行った焼結体の
一部を試料Ｎｏ、１（焼成時間合計４０時間）として保
存した。
８００Ｋｇ／ｃｍ２の圧力で一軸加圧成形した。この成
形体を数十個作り、電気炉にて８６５℃で２０時間焼、
成し、冷却した。得られた焼結体の一部を乳鉢で粗粉砕
し、さらに振動ミルにて３０分間、湿式粉砕し、乾燥さ
せた。この粉末０．６ｇを再度同一条件で成形し、これ
らを粉砕しなかった焼結体とともに電気炉に入れ、再度
８６５°Ｃで２０時間焼、成し、冷却した。この時点で
途中粉砕を行わなかった焼結体と粉砕を行った焼結体の
一部を試料Ｎｏ、１（焼成時間合計４０時間）として保
存した。
残りの焼結体をさらに８６５°Ｃで２０時間焼成し、冷
却した。この時点でも途中粉砕を行わなかった焼結体と
粉砕を行った焼結体の一部を試料Ｎｏ、２（焼成時間合
計６０時間）として保存した。
却した。この時点でも途中粉砕を行わなかった焼結体と
粉砕を行った焼結体の一部を試料Ｎｏ、２（焼成時間合
計６０時間）として保存した。
途中粉砕を行った焼結体の残りに対して、乳鉢と振動ミ
ルにより、同条件で２度目の粉砕を行い、同一条件で成
形し、これらを粉砕しなかった焼結体とともに電気炉に
入れ、さらに８６５℃で２０時間焼成し、冷却した。こ
の時点で途中粉砕を行わなかった焼結体と粉砕を行った
焼結体の一部を試料Ｎｏ、３（焼成時間合計８０時間）
として保存し、残りをさらに８６５℃で１００時間焼成
し、冷却した。最終の合計１８０時間焼成した試料をＮ
ｏ、４とした。
ルにより、同条件で２度目の粉砕を行い、同一条件で成
形し、これらを粉砕しなかった焼結体とともに電気炉に
入れ、さらに８６５℃で２０時間焼成し、冷却した。こ
の時点で途中粉砕を行わなかった焼結体と粉砕を行った
焼結体の一部を試料Ｎｏ、３（焼成時間合計８０時間）
として保存し、残りをさらに８６５℃で１００時間焼成
し、冷却した。最終の合計１８０時間焼成した試料をＮ
ｏ、４とした。
また、２０時間焼成後の１回目の粉砕過程のみを行い、
６０時間焼成後の２回目の粉砕行程を省いた、合計焼成
時間８０時間と１８０時間の焼結体も同時に作製し、試
料Ｎｏ、 ５． ６とした。
６０時間焼成後の２回目の粉砕行程を省いた、合計焼成
時間８０時間と１８０時間の焼結体も同時に作製し、試
料Ｎｏ、 ５． ６とした。
得られた焼結体に対しＣｕｋａ線によりＸ線回折を行い
、２θ＝２３．１付近の低Ｔｃ相の回折ピークと、２θ
＝２３．８付近の高Ｔｃ相の回折ピークの強度比より、
高Ｔｃ相の生成量を評価した。測定結果を表１に示した
。
、２θ＝２３．１付近の低Ｔｃ相の回折ピークと、２θ
＝２３．８付近の高Ｔｃ相の回折ピークの強度比より、
高Ｔｃ相の生成量を評価した。測定結果を表１に示した
。
表１．高Ｔｃ相／低Ｔｃ相ピーク強度比末途中粉砕は１
回のみ 表１より明らかなように、途中粉砕を行わなかった試料
では１８０時間焼成でも低Ｔｃ相がほとんどであるのに
対し、途中粉砕（２回）を行った試料では８０時間焼成
ですでに高Ｔｃ相の回折ピーク強度が低Ｔｃ相のピーク
強度より大きくな弘１８０時間焼成では高Ｔｃ相が大半
となった。
回のみ 表１より明らかなように、途中粉砕を行わなかった試料
では１８０時間焼成でも低Ｔｃ相がほとんどであるのに
対し、途中粉砕（２回）を行った試料では８０時間焼成
ですでに高Ｔｃ相の回折ピーク強度が低Ｔｃ相のピーク
強度より大きくな弘１８０時間焼成では高Ｔｃ相が大半
となった。
また、途中粉砕を１回のみ行った試料では、まったく行
わなかった試料よりも高Ｔｃ相の生成量は明かに多くな
ったが、途中粉砕を２回行った試料と比較すると、その
効果は小さかった。従って、焼結体の途中粉砕の回数を
多く行うほど、合計焼成時間が同一の場合、高Ｔｃ相の
生成比率は向上した。
わなかった試料よりも高Ｔｃ相の生成量は明かに多くな
ったが、途中粉砕を２回行った試料と比較すると、その
効果は小さかった。従って、焼結体の途中粉砕の回数を
多く行うほど、合計焼成時間が同一の場合、高Ｔｃ相の
生成比率は向上した。
発明者等は、本実施例の組成比、Ｂｉ：Ｓｒ：Ｃａ：
Ｃｕ＝１： ｌ： ｌ： ２の組成比以外にも、種
々の組成比のセラミックスを作製し、同様の方法で焼成
途中の粉砕の効果を検討した。その結果、組成比の選択
によって高Ｔｃ相の生成し易さには差があるが、やはり
焼成途中に粉砕・再成形行程を入れる事により、高Ｔｃ
相の生成を加速出来る事を確認した。
Ｃｕ＝１： ｌ： ｌ： ２の組成比以外にも、種
々の組成比のセラミックスを作製し、同様の方法で焼成
途中の粉砕の効果を検討した。その結果、組成比の選択
によって高Ｔｃ相の生成し易さには差があるが、やはり
焼成途中に粉砕・再成形行程を入れる事により、高Ｔｃ
相の生成を加速出来る事を確認した。
発明の効果
本発明によれば、Ｂ ｉ−８ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系セラ
ミックスの焼成行程を途中で中断して一旦冷却し、焼結
体を粉砕した後成形し、再度焼成する過程を導入して、
焼結体を作製することにより、得られたセラミックスは
、従来法よりも短い焼成時間で、高い超伝導、転移温度
を示す相を多く含む。
ミックスの焼成行程を途中で中断して一旦冷却し、焼結
体を粉砕した後成形し、再度焼成する過程を導入して、
焼結体を作製することにより、得られたセラミックスは
、従来法よりも短い焼成時間で、高い超伝導、転移温度
を示す相を多く含む。
Claims (1)
- Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系セラミックスの焼成行
程を途中で中断して一旦冷却し、焼結体を粉砕した後成
形し、再度焼成する過程を含むことを特徴とする酸化物
超伝導材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63184953A JPH0234555A (ja) | 1988-07-25 | 1988-07-25 | 酸化物超電導材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63184953A JPH0234555A (ja) | 1988-07-25 | 1988-07-25 | 酸化物超電導材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0234555A true JPH0234555A (ja) | 1990-02-05 |
Family
ID=16162239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63184953A Pending JPH0234555A (ja) | 1988-07-25 | 1988-07-25 | 酸化物超電導材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0234555A (ja) |
-
1988
- 1988-07-25 JP JP63184953A patent/JPH0234555A/ja active Pending
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