JPH026327A - 酸化物系超電導体粉末の合成方法 - 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１ 本発明は酸化物系超電導体粉末を合成する方法に関する
。

ｒ従来の技術】 酸化物系の超電導体として、Ｌａ５ｒ２Ｃｕ：＋０＋−
ｘ、ＹＢａ２Ｃｕ３０＋−ｘ　、　Ｂ１５ｒＣａＧｕ７
０ｘ　、　Ｔｌ５ｒＣａＣｕ２０ｘのごとく、アルカリ
土類金属、希土類金属、銅、ビスマス、タリウムなどを
原料とする酸化物組成が提案されており、これら酸化物
系超電導体は、超電導現象を示す臨界温度（Ｔｃ）が高
いゆえ、その応用が期待されている。

これらの材料は、セラミックスを製造するのと同様の手
段、すなわち、出発原料たる粉末を焼結することにより
成形できるが、かかる−Ｌ段を介して成形された超電導
体（成形体）の特性は、その成形体の密度に依存すると
ころが大きく、ゆえに当該成形体の超電導特性を向上さ
せるには、粉末を高密度に焼結する方法が必要である。

粉末の合成法としては、固体原材料を混合して仮焼結し
、それを粉砕して粉末にする固相法とか、霧化された液
滴から溶質を蒸発させて粉末を生成する噴霧熱分解法な
どがあげられる。

１発明が解決しようとする課題１ 既知の通り、酸化物系超電導体は、複雑な複合酸化物で
あり、液相状態／固相状態の相互で組成のずれが生じや
すく、かつ、相分離を起こしやすいので、焼結時におい
て、端極的に液相を生ぜしめて密度を高めることができ
ず、ゆえに、加圧された粉末による成形体を得る際、高
密度化を達成することができない。

ちなみに、上述した固相法では、粒度分布の−様な粉末
を加工するのに多くの時間を要するばかりか、粉末形状
も不均一で粉末成形体の緻密充填が困難であり、−１−
述した噴霧熱分解法の場合は、粒度分布の−様な粉末（
球形）を合成することはできるが、緻密充填の点で、固
相法はどの充填率を確保することができない。

本発明はに述した課題に鑑み、粒度分布の−様な、しか
も、酸化物系超電導体の作製に適した粉末を合成するこ
とのできる方法を提供しようとするものである。

１課題を解決するための手段Ｊ 本発明は所期の目的を達成するため、アルカリ土類金属
−希土類金属一銅一酸素、あるいは、ビスマスまたはタ
リウム−アルカリ土類金属〜銅−酸素からなる酸化物系
超電導体粉末を合成する方法において、酸化物系、ｔｌ
ｉ電導体の液化原料を霧化しつつ、その霧化微粒子を粒
径制御して霧化原料をつくり、当該霧化原料を熱分解反
応させて粉末化することを＃ｉｊ徴とする。

１作用Ｊ 本発明方法の場合１　」二連のごとく、酸化物系超電導
体の液化原料を霧化しつつ、その霧化微粒子を粒径制御
して霧化原料をつくり、ち該霧化原料を熱分解反応させ
て粉末化するから、粒度分布の−様な超電導体粉末が得
られる。

こうして作製された酸化物超電導体粉末は、これを成形
、焼結することにより、緻密質の酸化物系超電導体とな
る。

ｆ実　施　例１ 、に発明に係る酸化物系超電導体の合成方法を詳述する
にあたり、はじめ、図示した手段の構成から説明する。

図において、１１は原料供給系、１２は霧化器、１３は
中和器、１４は差分式移動度分析器（ＤＭＡ＝Ｄｉｆｆ
ｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｍｏｂｉｌｔｙ　Ａｎａｌｙｚｅｒ
）、１５は粒度分布測定装置、１６は熱分解炉、１７は
集粉装置をそれぞれ示す。

原料供給系１１は、吸引管１８を備えた原料槽１９から
なり、そのＭ料槽ｌｓ内には、出発原料たる液体原料２
０が収容されている。

霧化器１２は、−例として誘電帯電エアロジェント型ア
トマイザからなり、他側として超音波ネプライザからな
る。

ちなみに、霧化器１２が誘電帯電エアロジェット型アト
マイザからなるとき、当該霧化器１２は、図示のように
、ノズル２１と、そのノズル２２の先方に配置された荷
電極２３と、その荷電極２３に接続された直流電源２４
とを備えている。

中和器１３は、後述する霧化微粒子を電気的に中和する
機能を有する。

差分式移動度分析器１４は、霧化された微粒子をその粒
径に応じて分級する機能を有してなる。

粒度分布測定装置１５は、たとえば、光散乱型からなり
、かかる粒度分布測定装置１５は、後述する霧化原料に
光を照射した際の光散乱を利用して、当該霧化原料の粒
径を測定する機能を有する。

熱分解炉１６は、外周にリング状のヒータ（電気ヒータ
）２４を備えた炉心管２５と、炉心管２５内に挿入され
た熱電対２６とからなる。

集粉装置１７は、容器型の加熱炉２７と、排気系を備え
て加熱炉２７内に配置された荷電式の捕集器２８と、そ
の捕集器２８内に配置された管状の集塵極２９および側
状電極３０とからなり、これら集塵極２９、針状′毛様
３０が図示の高圧電源に接続されている。

１−記において、原料供給系１１の原料槽１９は、その
配管が、霧化器１２のノズルに接続されている。

霧化器１２の出口側と中和器１３の入口側とは、配管３
１を介して相互に接続されており、その配管３１には、
カスボンベ３２．３３とマスフローコントローラ（ＭＦ
Ｃ）３４とを備えたガス供給系３５が接続されている。

中和′Ａ１３の出口側と差分式移動度分析器１４の入口
側とは、配管３６を介して相互に接続されているととも
に、差分式移動度分析器１４の出口側と、粒度分布測定
装置１５の入口側と、熱分解炉１８の人口側（炉心管２
５の」二部）とが、Ｔ型の配管３７を介して相カニに連
結されている。

さらに、集粉装置１７は熱分解炉１６の下位に配置ごれ
、熱分解炉１８における炉心管２５の下部と、集粉装置
１７における捕集器２８の上部とが互いに連通している
。

図中、３８は帯電した霧状微粒子、３９は電気的に中和
された霧状微粒子、４０は粒径制御された霧化原料、４
１は水茫気を含む酸化物系超電導体粉末、４２は酸化物
系超電導体粉末をそれぞれ示す。

つぎに、図示のＬ段を介して酸化物系超′１シ導体を合
成する例を説り１する。

原料供給系１１からは、原料槽ＩＳ内の出発原料すなわ
ち液体原料２０が、吸引管１日を介して霧化ｆｉ＋２の
ノズル２１に供給される。

霧化器１２においては、所定の電界強度を′ｊ−えるべ
く直流電源２３から荷電極２３に給電されており、した
がって、昌該霧化器１２のノズル２１より４二謁液体原
料２０が霧状に噴射されると、その霧状微粒子は帯電し
、帯電した当該霧状微粒子３８は、配管３１を経由して
中和器１３内へと進入する。

この際、配管３１には、ガス供給系３５のガスボンベ３
２．３３からマスフローコントローラ３４を介して０／
カス、　Ｈｅガスの混合ガスが供給されるので、帯電し
た霧状ａ粒子３８は１　これら混合ガスとともに中和′
ＪｊＩ１３内に進入する。

［Ｉ利器１３内に進入した帯電状態の霧状微粒子３８は
、ここで電気的に中和され、その電気的に中和された霧
状微粒子３９が、配管３Ｂを経由して差分式移動度分析
器１４内に進入する。

差分式移動度分析器１４においては、上記霧状微粒子−
３９のうち、所定の大きさの原料粒子が分級により粒径
制御されて霧化原料４０となり、その粒径１１）制御さ
れた霧化原料４０のみが、配管２２を経由して熱分解炉
１６の炉心管２４内に進入する。

この際の霧化原料４０は、その一部が粒度骨ＩＦＴＩＩ
Ｉ定装置１５内にも進入し、当該粒度分ｔｕ　Ｊｌｌｌ
定装置１５内において粒径測定される。

熱分解炉１６の炉心管２５内は、ヒータ２４を介して加
熱され、かつ、８電対２６を介した測温手段により温度
測定されて所定の温度に保持されている。

したがって、かかる炉心管２５内に進入した粒径制御後
の霧化原料４０は、当該炉心管２５内での熱分解反応に
より、水蒸気を含む酸化物系超電導体粉末４１となる。

熱分解炉１６の炉心管２５内で生成された上記酸化物系
超電導体粉末４１は、当該炉心管２５の下部から集粉装
置１７の捕集器２８内に進入する。

集粉装置１７において、捕集器２日が加熱炉２７を介し
て適当な温度に加熱されており、その捕集器２８内に進
入した上記酸化物系超電導体粉末４１は、針状電極３０
により荷′屯され、集塵極２９を介して捕集される。

かくて、水分のない酸化物系超電導体粉末４２が得られ
る。

つぎに、本発明方法の具体例、比較例について述べる。

具体例１ 図を参照して説明した手段によりＹＢａ２Ｃｕ３（ｂ　
−Ｘからなる酸化物系超電導体粉末を合成するとき、下
記の条件により当該合成を実施した。

液体Ｄ；Ｃ料２０として、Ｙ（ＣＨ３０００）＋・４Ｈ
２０と、Ｂａ　（ＣＨ３ＣＯＯ）２　・Ｈ２０と、Ｃｕ
（ＣＨ３Ｃ００）？・Ｈ２Ｃとの水溶液（ｅ度：　Ｙ＋
Ｂａ２Ｃｕ３組成テ０．０３ｍｏｌ／Ｊｌ）を使用して
、かかる液体原料２０を原料供給系１１から霧化器１２
へ供給した。

霧化器１２としては、ノズル２１の口径が５μ履の’＋
ｆ７　’＋［ｉ、＋４　’１ｌｆｆ：エアロジェット型
ア］・マイザを用い、その荷電極２３には、５０００Ｖ
／鳳膓の電界強度を与えるように直流’ｉｆｆ、源２３
から給電し、当該霧化器１２を介して帯電した霧状微粒
子３８をつくった。

ガス供Ａｎ　系３５では、マスフローコントローラ３４
により流計制御して、０２ガス：　４ＳＬＭと、Ｈｅガ
ス＝１３ＳＬＭとを配管３１内に供給した。

中和器１３を介して電気的に中和された霧状微粒子３９
は、差分式移動度分析器！４により分級して粒径制御し
、その粒径制御後の霧化原料４０を熱分解炉１６内に供
給した。

霧化原料４０の粒径を粒度分布測定袋′Ｊｉ１５により
測定したところ、０．４９±０．０１ｇｍであった。

熱分解炉１６においては、炉心管２５内をヒータ２４に
より加熱し、熱電対２６を介した測温手段によりその炉
心管２５内の温度を９１５±０．５°Ｃに保持し、水蒸
気を含む酸化物系超電導体の酸化物系超電導体粉末４１
をつくった。

集粉装置１７では、加熱炉２７を介して捕集器２日を４
５０±０．３℃に保持し、既述の通り、上記酸化物系超
電導体粉末４１を針状電極３０により荷電し、かつ５集
塵極２８を介して捕集した。

かくて、得られたＹＢａ２　Ｃｕ３０７−　ｘ系超電導
体粉末４２をＳＥＭ＠察したところ、当該粉末４２は球
形を呈しており、その粒径が５±０．０３ｇｍであった
。

具体例２ 具体例１に準じてＹＢａ２　Ｃｕ：＋　０７−　Ｘ系超
電導体粉末をつくるとき、霧化器１２におけるノズル２
１の口径を０．７５μｍとした点、荷電極２３に７５０
０Ｖ／ｍ鵬の電界強度を与えるようにした点、マスフロ
ーコントローラ３４による配管３１内へのガス流量制御
値を０２ガス：　２．５ＳＬＭ、Ｈｅガス：　８ＳＬｌ
ｌ＋とした点、差分式移動度分析器１４による霧化原料
４０の粒径制御値を０．７３±０．０ＩＪＡ、ｍとした
点、および、熱分解炉！６の内部温度を９０５±０．５
°Ｃに保持した点景外は、具体例１と同様にした。

その粒径制御後の霧化原料４０を熱分解炉１６内に供給
した。

かくて、得られたＹＢａ２　Ｃｕ：＋　０７−　ｘ系超
電導体粉末４２をＳＥＭ観察したところ、当該粉末４２
も球形を′配しており、その粒径が０．０７４±０．０
０２ＪＬｍであった。

比較例 具体例１に帛じてＹＢａ７　Ｃｕ３０ｒ　−ｘ系超電導
体粉末をつくるとき、霧化器１２として超音波ネブライ
ザヲ用いた点、マスフローコントローラ３４による配管
３１内ヘノガス流、１７′ｃ制御値を０２ガス：　５Ｓ
ＬＭ、Ｈｅガス：　１５ｓＬＭとした点、差分式移動度
分析器１４による霧化原料４０の粒径制御値を３．９±
０．１ルｍとした点、熱分解炉１６の内部温度を９１２
±０．５°Ｃに保持した点景外は、具体例１と同様にし
た。

かくて、得られたＹＢａ２　Ｃｕ：＋　０７−　ｘ系、
ｔｆｌ電導体粉末４２をＳＥＭ観察したところ、当該粉
末４２も球形を呈しており、その粒径が０．３８±０．
０３ｇｏ＋であつた。

上記具体例１．２で得られた酸化物系超電導体粉末を適
当な混合比で混ぜ合わせ、その混合粉末を成形ならびに
焼結（８７５℃：１２５時間）した。

かかる焼結体すなわち酸化物系超電導体の焼結密度は９
９．５％であり、その超電導特性を測定したところ、臨
界温度（Ｔｃ）として９４℃、臨界電流として１００Ｏ
Ａ／ｃｍ２が得られた。

上記比較例で得られた酸化物系超電導体粉末を成形なら
びに焼結（８８５℃：１２５時間）した。

かかる焼結体すなわち酸化物系超電導体の焼結密度は９
８．０５％であり、その超電導特性を測定したところ、
臨界温度（Ｔｃ）として９３℃、臨界電流として５００
Ａ／ｃｍ２が得られた。

これらの結果から明らかなように、粒度分４ｉの異なる
酸化物系超電導体粉末を用いて焼結体をつくるときは、
理論密度に近い超電導体セラミックスが得られ、その超
電導特性も向上する。

なお１本発明方法によるとき、具体例以外の酸化物系超
電導体粉末、たとえば、Ｌａ５ｒ２Ｃｕ３０１−ｘ。

Ｂ１５ｒＣａＣｕ２０ｘ　、　Ｔｌ５ｒＧａＧｕ２０ｘ
などの粉末も、既述の内容に帛じて製造することができ
、これら粉末による酸化物系超電導体も、上記と同程度
の超電導特性が期待できる。

ｒ発明の効果」 以上説明した通り、本発明方法によるときは、酸化物系
超電導体の液化原料を霧化しつつ、その霧化微粒子を粒
径制御して霧化原料をつくり、当該霧化原料を熱分解反
応させて粉末化するので、粒度分布の−様な、しかも、
酸化物系１１４１電導体の作製に適した粉末を合成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る酸化物系超電導体粉末の合成方法を
、これに使用する手段とともに略示した説明図である。 １１・・・・・・原料供給系 １２・・・・・・霧化器 １３・・・・・・中和器 １４・・・・・・差分式移動度分析器 １５・・・・・・粒度分布測定装置 ｌ６・・・・・・熱分解炉 １７・・・・・・集粉装首 ２０・・・・・・液体原料

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アルカリ土類金属−希土類金属−銅−酸素、あるいは、
   ビスマスまたはタリウム−アルカリ土類金属−銅−酸素
   からなる酸化物系超電導体粉末を合成する方法において
   、酸化物系超電導体の液化原料を霧化しつつ、その霧化
   微粒子を粒径制御して霧化原料をつくり、当該霧化原料
   を熱分解反応させて粉末化することを特徴とする酸化物
   系超電導体粉末の合成方法。