JPH0297405A - 酸化物超電導体前駆物質膜の製造方法 - 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〕 本発明は酸化物超電導体前駆物質１１束の製造方法に関
する。

〔従来の技術及びその課題〕

近年、アルカリ土金属、希土類元素、銅、ビスマス、タ
リウム等の元素及び酸素からなるＬａ５ｒｃｕ＝ｏ、−
δ、ＹＢａｚＣｕ１０７−δ、ＢｉｅｒＣａＣｕ、Ｏ，
−δ等の化学式で示される酸化物超電導体が見出されて
いる。これらの酸化物超電導体は、液体Ｎ２温度以上で
８ｉＴＬ導となるため従来の液体Ｈｅ温度で超電導を示
す金属超電導体に較べて格段に経済的であり、各分野で
の利用が検討されている。

ところで上記の酸化物超電導体は脆いため、これらを線
材等に加工するには、ｔ５］末冶金法やＰＶＤ法等の気
相成長法が用いられているが、前者により得られる成形
体は圧粉体の密度が低く、この為高い超電導特性が得ら
れず、又後者の気相成長法では大型のものが得にくい上
製造に長時間かかるという問題があった。

このようなことから、酸化物超電導体の原ネ４物質を溶
媒に溶かし、この＞６　？＆を霧状化して火炎中に供給
し、火炎により化学反応せしめて酸化物超電導体の前駆
物質となす噴霧加熱反応法が提案されている。

この方法は第２図に示す如く径の異なる円筒を同心状に
配置した多重管バーナ１１を用いて行われるもので、上
記バーナ１１のノズル１４．１５からそれぞれ不活性ガ
ス又は支燃ガスを、又ノズル１３から霧状の原料物質を
燃料ガスと一緒にバーナ１１前方に噴出せしめて混合燃
焼させ上記霧状原料溶液を超電導体前駆物質となし、火
炎５前方に配置した基板６上に上記前駆物質膜７として
付着させるものである。

この方法は反応時間が非常に短く且つ容器や治具との接
触が殆どない為、純度の高い前駆物質膜が得られる等の
利点がある。

しかしながら従来用いられている多重管バーナ１１は、
支燃ガス供給ノズル１５の内径＋５ａｍ、霧状原料溶液
供給ノズルの内径６ＩＩＩ１１程度の小径口のもので、
このバーナにより形成される火炎５が基板６に当る面積
は高々２０ｍｍφ程度しかない。

この為、面積の広い超電導体前駆物質膜７を製造しよう
とする場合は、バーナ１１の口径全体を大きくするか、
小径ロバーナ１１を複数本差べて用いる方法により行う
のであるが、前者の場合は、霧状原料溶液供給ノズル１
３も大口径となり、上記ノズル１３により多量の霧状原
料溶液が噴出する為、外周に形成される火炎５と十分混
合せずに、霧状のまま基板６に付着して膜表面に凹凸が
生し、又後者の場合は、複数本のバーナにより形成され
る各々の火炎が境界部分で干渉し合って基板上に付着す
る前駆物質膜に堆積ムラが生し、いずれの場合において
も上記前駆物質膜は低密度となり、その結果上記前駆物
質に所定の加熱処理を施して得られる酸化物超電導体は
、超電導特性に劣るものであった。

〔課題を解決する為の手段］ 本発明はかかる状況に鑑みなされたもので、その目的と
するところは、面積の広い表面平滑な高密度の酸化物超
電導体前駆物質膜を製造し得る方法を提供することにあ
る。

即ち本発明は、酸化物超電導体の構成元素を各々含有す
る原料化合物をそれぞれ所定量溶媒に溶解し、この原＃
４溶液を霧状化してバーナを介して火炎中に連続供給し
て上記霧状原料溶液を化学反応せしめ、生成した酸化物
超電導体前駆物質を火炎前方に配置した基板上に付着せ
しめる酸化物超電導体前駆物質膜の製造方法において、
上記火炎を形成するバーナとしてバーナ内に霧状原料溶
液を供給するノズルを複数本所定間隔をあけて配設した
複合バーナを用いて霧状原料溶液が火炎中に均一に分散
するようにしたことを特徴とするものである。

本発明において酸化物超ＴＭ、４体前駆物質膜とはアル
カリ土金属、希土類元素、銅、ビスマス、タリウム等の
元素及び酸素からなる０例えばＹＢａ、（Ｕ、ＯＸなど
の化学式で示される複合酸化物を言い、これを酸素含有
雰囲気中で所定の加熱処理を施すことによりＹ　Ｂ　ａ
　ｔｃ　ｕ　ｚｏ？−δ（δ’ｉ０．１〜０．４）の化
学式で示される酸化物超電導体膜となし得るものである
。以下に本発明方法を図を参照して具体的に説明する。

第１図イ、口は本発明方法を実施する複合バーナの１例
を示すそれぞれ縦横断面図である。図において、１は複
合バーナ、２はバーナ本体、３は霧状原ｔ４　溶＞＆供
給ノズル（以下原料ノズルと略記）である。複合バーナ
１は、一端開放の円筒状のバーナ本体２内に４本の原料
ノズル３が相互に所定の間隔をあけて配設されたもので
ある。上記においてバーナ本体２の基部側から支燃ガス
が供給され又原料ノズル３の後端から霧状原料溶液が燃
料ガスと一緒に供給され、上記原料ノズル３の周囲に不
活性ガス供給用外周管４が同心状に配置され、この外周
管４の後部から不活性ガスが供給され各々のガス等はそ
れぞれ上記のバーナ本体２、原料ノズル３又は外周管４
内を通って複合バーナｌ前方へ噴射される。

而して燃料ガスと支燃ガスとは拡散混合して火炎５を形
成し、霧状原料溶液は４本の原料ノズル３から噴射され
て上記火炎内に均一に分散し化学反応し超電導体前駆物
質となって火炎５前方の基板６上に付着して超電導体前
駆物質膜が形成され上記において外周管４から供給され
る不活性ガスは、複合バーナｌ前方において燃料と支燃
ガスの混合を遅らせ、形成される火炎５を上記複合バー
ナ１より離してバーナ１先端の焼損を防止する作用を存
するものであり、バーナ材質に耐火製材料を用いれば、
この不活性ガスは必ずしも必要としないものである。

本発明方法において燃料ガスと支燃ガスの噴射口は上記
に限定されるものではなく相互に交換してもよく、又燃
料噴射口を別に設けてもよい。

本発明方法を実施するのに用いる複合バーナ１の原料ノ
ズル３の断面は任意の形状のものでよい。

又本数は２本以上何本配設してもよく、本数を多くする
程、霧状原料溶液は火炎中に均一に分散できて好ましい
ものである。又バーナ本体２の形状及び上記本体２内へ
の原料ノズル３の配設方法は任意に決めることができ、
例えばバーナ本体２の断面形状を長方形となして、この
バーナ本体２内に原料ノズル３を横一列に並べて用いて
もよい。

〔作用〕

本発明方法においては、複合バーナ本体内に霧状原料溶
液供給ノズルを所定間隔をあけて複数本配設するので、
所望量の霧状原料溶液を火炎中に均一に噴射分散するこ
とができ、その結果霧状原料溶液の超電導体前駆物質へ
の化学反応が完全になされるとともに上記前駆物質の基
板上への付着が表面平滑な状態でなされ、密度の高い酸
化物超電導体膜が広い面積に亘って形成できる。

〔実施例〕

以下に本発明方法を実施例により詳細に説明する。

実施例１ 第１図に示した複合バーナを用いてＹＢａｚＣｕ３０８
の超電導体前駆物質膜をＹＳＺ（Ｙ安定化ＺｒＯ□）基
板上に形成した。上記複合バーナｌの断面寸法は、バー
ナ本体２の内径３０ｍｍ、原料ノズル３の内径６ｍｍ、
外周管４の内径８闘とじた。

又バーナ本体２、原料ノズル３、外周管４の肉厚はそれ
ぞれ１．０．０．５．０．５　ｔｒｎとした。原料ノズ
ル３は、外周管４外壁とバーナ本体２内壁との間隔が４
鵬で、４本の原料ノズル３の各々が相互に等間隔離れる
ように配設した。

出発原料にはＹ　（ＣＨ，Ｃ００）、−４Ｈ，Ｏ，Ｂａ
　（ＣＨ，Ｃ００）ｚ’　Ｈ！Ｏ１Ｃｕ　（ＣＨｓ　Ｃ
ＯＯ）ｚ・ＨｚＯを用い、各々の化合物をＹ：Ｂａ：Ｃ
ｕが１：２：３になるように秤量し、これを水にＹＢ　
ａ　ｚ　Ｃｕ　：ｌの組成で０．０３モル／Ｉ！溶解し
、この溶液を超音波ネプライザにより霧状化し、この霧
状原料をＨ□ガスとともにノズル３に供給して上記ノズ
ル３先端から複合バーナ１前方へ噴出させ、一方上記ノ
ズル３の外周管４からはΔ「ガスを、又バーナ本体２か
らはＯ！ガスをそれぞれ複合バーナ１前方へ噴出させた
。

上記において、霧状原料溶液、Ｈｔ、　Ａ　ｒ、０□の
噴出量は、それぞれ毎分０．３ｇ、１４．８ｆｆｉ、４
゜８に２０．Ｏｊ！とし、０．以外は４本のノズルの各
々から上記量の１／４ずつを噴出させた。

上記の複合バーナ１前方に噴出したＨ２ガス及び０２ガ
スは相互拡散して火炎５を形成し、この火炎５中に原料
ノズル３から霧状原料溶液が噴出し化学反応して超電導
体前駆物質となって上記火炎５の前方を５０ｔｍ／ｌ１
ｉｎの速度で走行する幅６０備のＹＳＺ基板６上に幅全
面に超電導体前駆物質膜７として付着させた。

上記において火炎５は外周管から噴出するＡｒガスによ
って複合バーナから離れた位置に形成され複合バーナｌ
先端が焼…するようなことはなかった・ 比較例１ バーナに第２図に示した従来の多重管バーナ１１を用い
、上記バーナの支燃ガス供給ノズル１４の内径を３０Ｍ
、原料ノズル１３の内径を１２ａｎとした他は実施例１
と同じ方法により超電導体前駆物質膜を製造した。

比較例２ バーナに第２図に示した多重管バーナ４木を縦横２本ず
つ密着配置したものを用い、上記バーナ１１の支燃ガス
供給ノズル１５、不活性ガス供給ノズル１４、原料ノズ
ル■３の内径をそれぞれ１５．１０．６鵬とし７、ノズ
ル肉厚をそれぞれ１．０．０，５．０．５　ａｍとした
他は実施例１と同じ方法により超電導体前駆物質膜を製
造した。

斯くの如くして得られた各りの超電導体前駆物質膜を０
２気流中で９８０℃６時間加熱し、８５０°Ｃｃｍから
２°（ｗｉｎの速度で徐冷して超電導体膜となした。

而して得られた超電導体膜について表面平滑性、相対密
度、臨界温度（Ｔ、）及び臨界電／Ａ密度（Ｊｃ）を測
定した。結果は主な製造条件を併記して第１表に示した
。

第　　１　　表 ＊　液体窒素（７７Ｋ）中、４端子法により測定。

第１表より明らかなように本発明方法品（実施例１）は
、比較方法品（比較例１．２）に較べてＴ６、Ｊｃがと
もに高い値を示している。これは、本発明方法において
は霧状原料溶液が複数の原料ノズルから１本の火炎中に
噴射されるので火炎中に均一に分散して化学反応が完全
になされるとともに生成した前駆物質が基板上に平滑に
且つ均一厚さに付着し、更にその結果成膜体が高密度と
なった為である。

これに対し比較例１では、１本の大径原料ノズルから多
量の霧状原料溶液が噴射された為、霧状原料溶液は化学
反応が十分になされず基板上に溶液のまま付着し、又比
較例２ではバーナを４木用いた為各々の火炎が干渉し合
って成膜体に堆積ムラが生じ、いずれの場合も成膜体が
粗面、低密度のものとなり、Ｔｃ、ｊＣが低い値となっ
た。

上記実施例では、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系酸化物超電導体
について説明したが、本発明方法はＢ１−３ｒ−Ｃａ−
Ｃｕ−０系等他の酸化物超電導体に適用しても同様の効
果が得られものである。

（効果〕 以上述べたように本発明方法によれば、面積の広い、表
面平滑な酸化物超電導体前駆物質膜が効率よく製造でき
、この前駆物質膜は酸素含有雰囲気中で所定の加熱処理
を施すことにより、Ｔｃ、ｊ６等の超電導特性に優れた
酸化物超電導体膜となし得るもので、工業上顕著な効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図イ、口は、本発明方法を実施するのに用いた複合
バーナの１例を示すそれぞれ紺、横断面図、第２図イ、
口は従来の多重管バーナのそれぞれ鞭、横断面図である
。 ｌ・・・複合バーナ、　２・・・バーナ本体、　３・・
・霧状原料溶液供給ノズル、　４・・・外周管、　５・
・・火炎、６・・・基板、　７・・・酸化物超電導体前
駆物質膜。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 酸化物超電導体の構成元素を各々含有する原料化合物を
   それぞれ所定量溶媒に溶解し、この原料溶液を霧状化し
   てバーナを介して火炎中に連続供給して上記霧状原料溶
   液を化学反応せしめ、生成した酸化物超電導体前駆物質
   を火炎前方に配置した基板上に付着せしめる酸化物超電
   導体前駆物質膜の製造方法において、上記火炎を形成す
   るバーナとしてバーナ内に霧状原料溶液を供給するノズ
   ルを複数本所定間隔をあけて配設した複合バーナを用い
   て霧状原料溶液が火炎中に均一に分散するようにしたこ
   とを特徴とする酸化物超電導体前駆物質膜の製造方法。