JPH03150395A - 超電導材料の製造方法 - 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〕 本発明は超電導材料（特に線材、薄膜）の製造に関する
もので、さらに詳細には、副資材使用が殆どなく連続的
な生産が可能な超電導材料を製造する方法に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来、超電導材料を製造する線材の場合を見ると、第１
図に図示した通り超電導物質である酸化イットリウム（
Ｙ　２０３　）　、炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）、酸化
銅（ＣｕＯ）を秤量してボールミル（Ｂａｌｌ　　Ｍｉ
ｌｌ）で混合するかもしくは乾式混合を１２〜１８時間
行い、これを８００−１０００℃温度が維持される雰囲
気で燻焼（Ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ）及び焼結（Ｓｉｎ
ｔｅｒｉｎｇ）を１〜３回反復して行う。

焼結が終った粉末を更にボールミルもしくは坩堝で微細
に粉砕して引抜用粉末をつくった後、これを第２図に示
すように引抜用粉末１を銅（Ｃｕ）もしくは銀（Ａｇ）
等のパイプ２内に封入し引抜用超硬台３を通過させ直径
（断面積）をちぢめて行くことによって超電導線材４を
得る。

また超電導薄膜を製造する方法としては、スパッタリン
グ、ＭＢＥ、ＣＶＤ％Ｅ−Ｂｅａｍ等の装置を利用して
製造する方法がある。その一つの例として、第３図に図
示したようなスパッタリング装置を利用する方法を挙げ
ることができる。即ち、Ｙ−系超電導薄膜を製造する場
においては、先ず共浸もしくは固相反応法によりターゲ
ットを製作するが、このようなターゲット製作は上記で
触れた超電導線材の場合と同じ超電導物質とその工程順
序を同一に適用しながらターゲットを製作する。上記で
言及したところのスパッタリング装置による超電導薄膜
製造原理は、第３図に示すように、ガス導入部５とガス
排気口６があるアルゴン（Ａ「）ガス雰囲気のチャンバ
ー７内に陽極（Ａｎｏｄｅ）１０に設置された基板８と
、上記で製作したターゲット９を設置し、基板８に（＋
）電源を、ターゲット９に（−）電源を加えるとアルゴ
ンイオン（Ａｒ＋）がターゲット９に衝突するようにな
り、これによってターゲット９物質イオンが出て基板８
に付着され薄膜を製造することができる。

図面符号中説明されていない１１はプラズマであり、２
４はＰｏｗｅｒ　（Ｄ、Ｃ高電圧又ハラジオ波電圧）で
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような従来の超電導材料の製造方法には、次のよ
うな問題点がある。

超電導線材の製造方法では最終工程である引抜工程を数
次に亘って反復しながらその直径が０．５〜２寵になる
ようにするが、このようにして得たパイプでは応力発生
により超電導性が変る虞れがあるのでこれを８００〜９
００℃空気中で長時間熱処理を行った後に壇で徐々に冷
却させ応力を除去しなければならない問題点があり、ま
たこのような方法で製造された線材は原来焼結して作っ
た超電導体より電気抵抗がゼロ（Ｚ　ｅ　ｒ　ｏ）にな
る温度Ｔｃが落ちる。

即ち、ＹＢａ２Ｃｕ３０．の場合焼結したときＴｃが９
４に程度であるが引抜と熱処理を経た線材の場合Ｔｃが
８０に程度に低下する。また、電流密度Ｊｃが数１０２
Ａ／ｃ−程度と低い。のみならずその工程がとても複雑
で、複雑な工程を遂行するための装置と副資材等が多い
ので原価上昇をもたらすという問題点がある。また、従
来の超電導薄膜を製造する場合においては、別途のター
ゲットを製作しなければならず、また勿論その成型は困
難であり、熱処理過程で雰囲気ガスの分圧調節と雰囲気
の持続時間及び温度選択のむずかしさがあり、ターゲッ
ト物質に対する造成比を選択するのが容易でなく、特に
上述した構成によっては連続的工程で大面積に製造する
ことは困難である。

〔課題を解決するための手段〕

従って本発明はこのような様々な問題点を解消すること
を目的とする。

以下本発明の技術内容を具体的に説明する。

第５図は、本発明による超電導材料を製造するための装
置である。図面において、タンク２１の内部には電着液
２２が満たされており、素材（銅線又は銅板）１９はタ
ンク２１内にある多数の案内ローラ１２，１３，１４．
１５によりタンク２１内を連続走行しながら素材１９に
電源１６が素材１９に加えられることができるように構
成されている。

２個の電極１７．１８中１７の電極はタンク２１内のロ
ーラ１５に連結されており１８の電極は電着液２２内に
浸されている。

素材１９は現在市販されている銅線又は銅板で駆動装置
（図示せず）によって回転している案内ローラ１２，１
３，１４．１５の駆動力によりタンク内を走行しながら
超電導物質２３が電着された後、タンクの外へ引出され
るようになっている。

電着液は超電導物質（Ｌｎ−Ｒ−Ｃｕ　−０−Ｘ系）か
らなるが、焼結体（超電導物質を熱処理によって焼結化
させたもの）とＨＮＯ３、Ｈ２Ｏで満されている。この
とき超電導物質もしくは焼結体とＨＮＯ３、■２０の間
に超電導物質もしくは焼結体十ＨＮＯ３−（超電導物質
もしくは焼結体）（Ｎ　Ｏ）　ｘ　＋　Ｈ２０と同じ反
応が起こる。

上記で超電導物質というのは、Ｌｎ：Ｓｃ、Ｙを含むラ
ンタン系列の全物質、Ｒ：Ｃａ、Ｂａ。

３ｒ、に％Ｘ：Ｆ、Ｃｌ、で造成された原料粉末でなっ
たものをいう。

素材１９と電着液２２内の電極１７．１８に電源１６を
加えると、電着液は溶解されている超電等物質と窒酸基
（Ｎｏ　　　　に分解され超電導物質は素材１９に付着
するようになり、超電導物質層２３が形成された材料２
０を得ることができる（電着は電着物質溶液中に陽極又
は陰極に沈積した器材とその対極の間に直流を通じると
電気分解、電気泳動、電気析出、電気浸透と同じ形状が
同時に起りながら器材表面に電気的に物質が電着される
ようにする方法である）。

素材１９は、案内ローラ１２．１３．１４゜１５の走行
速度によって電着時間を調整することができるので、こ
れにより物質層の厚さを調節することができる。

本発明によって製造された超電導材料は、電気抵抗がゼ
ロになる温度ＴＣが８０〜９０にであり、電流密度数１
０３Ａ／ｃｄまでにおいて従来の効果より高く現われ、
超電導薄膜はＹ−系の場合Ｙ　Ｂ　ａ　２　Ｃｕ　３０
　Ｙの特性と殆ど対等であった。

〔発明の効果〕

このような電着方法で製造した材料のＥＤＸ分析結果を
見ると、第８図（Ａ）は電着方法で製造された超電導材
料の上昇点（ｐ　ｅ　ａ　ｋ）であり、第８図（Ｂ）は
Ｙ　Ｂ　ａ　２　Ｃｕ　３０　ｙ上昇点（ｐ　ｅ　ａ　
ｋ）であり、第８図（Ｃ）は電着液に溶解される前、熱
処理が終った粉末の上昇点（ｐ　ｅ　ａ　ｋ）であり、
（Ａ）と（Ｂ）が非常によく一致する。

以上の通り、本発明によれば、製造工程が極めて簡単で
あって副資材の使用は殆ど不要であって、設備の簡単化
と連続的な生産によって原価節減による非常に良好なＩ
Ｂ電導材料を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来超電導線材製造工程図、 第２図は従来超電導薄膜線材製造における引抜工程装置
の断面図、 第３図は従来超電導薄膜製造方法であるスパッタリング
装置の概略図、 第４図は第３図でターゲット製造工程図、第５図は本発
明による超電導材料（線材、薄膜等）を製造するための
装置の概略図、 第６図は第５図で線材製造時の案内ローラの断面図、 第７図は第５図で薄膜製造時の案内ローラの断面図、 第８図（Ａ）、　　（Ｂ）および（Ｃ）はＥＤＸ分析結
果図であって、各々、 （Ａ）はＹＢａ３Ｃｕ２０ｙ粉末の形成後、（８）はＹ
Ｂａ２Ｃｕ３０ｙ粉末、 （Ｃ）はＹ　Ｂ　ａ　３　Ｃｕ　２０　ｙ粉末、の場合
で　　　　　　ある。 出願人代理人　　　佐　　藤　　−雄 第１図 負（２団 第　４　囮 第３図 第　５［ａ 、．二 ｔ−１／１７　　　１　　　　　　　　　１第　８　図 １　．１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、素材（１９）を超電導物質、ＨＮＯ＿３、Ｈ＿２Ｏ
   からなる電着液を通過するように走行させながらこれに
   電極を加えて素材（１９）の表面に超電導物質が電着さ
   れるようにしたことを特徴とする、超電導材料の製造方
   法。 ２、請求項１において、素材が線材であることを特徴と
   する、超電導材料の製造方法。 ３、請求項１において、素材が薄膜であることを特徴と
   する、超電導材料の製造方法。 ４、請求項１において、超電導物質の造成物が、Ｌｎ−
   Ｒ−Ｃｕ−Ｏ−Ｘ系（ここで、Ｌｎ：Ｓｃ、Ｙを含むラ
   ンタン系列の全物質、Ｒ：Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｋならび
   にＸ：Ｆ、Ｃｌからなることを特徴とする、超電導材料
   の製造方法。 ５、請求項１ないし３のいずれか１項において、素材が
   銅（Ｃｕ）であることを特徴とする、超電導材料の製造
   方法。 ６、請求項１ないし３のいずれか１項において、素材が
   銀（Ａｇ）であることを特徴とする、超電導材料の製造
   方法。 ７、請求項１ないし３のいずれか１項において、素材が
   白金（Ｐｔ）であることを特徴とする、超電導材料の製
   造方法。 ８、請求項１において、超電導物質が、 α＿１＿−＿ｘβ＿ｘＲ＿２Ｃｕ＿γＯ＿７±δ系であ
   って、α＝Ｓｃ、Ｙを含むランタン系全物質、β＝Ｋ、
   Ｌｉ、Ｎａ、Ｃａ、Ｒ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、０．００≦
   ｘ≦０．５、γ＝３又は４、０＜δ＜１、であることを
   特徴とする、超電導材料の製造方法。 ９、請求項１において、超電導物質が、 α＿ｍβ＿ｐγ＿ｑＣｕ＿ｒＯ＿ｙ系であって、α＝Ｂ
   ｉである場合β＝Ｓｒ、γ＝Ｃａ′として、ｍ＝２であ
   るとき０．０≦Ｐ≦９．０、１．０≦ｑ≦１０．０、γ
   ＝５＋３ｘ（０≦ｘ≦９）、 ｙ＝３＋Ｐ＋ｑ＋ｒであり、ｍ＝４であるときＰ＋ｑ＝
   ７＋２ｘ（Ｐ≦ｘ≦９）、 Ｐ／ｑ＝（３＋ｎ）／（７−ｎ）（０≦ｎ≦４）、ｒ＝
   （Ｐ＋ｑ＋５）になるか、またはＰ／ｑ＝（３＋ｎ）／
   （７−ｎ）（０≦ｎ＝４）、ｒ＝（Ｐ＋ｑ＋３）／２、
   ｙ＝３／２（Ｐ＋ｑ＋５）になることを特徴とする、超
   電導材料の製造方法。 １０、請求項６において、α＝Ａ＿１＿−＿ｘＢ＿ｘＣ
   ＿ｙにてＡ＝Ｂｉ、Ｂ＝Ｐｂ、Ｓｂ、Ｃ＝Ｓｂ、Ｍｎ、
   Ｌｉで０．００≦ｘ≦０．３０、０．００≦ｙ≦０．２
   ０になることを特徴とする、超電導材料の製造方法。 １１、電着液（２２）が満たされるタンク （２１）と別途の駆動源によりタンク（２１）で回転す
   るように設置する案内ローラ（１２）、（１３）、（１
   ４）、（１５）とタンク内を連続走行する素材に電源を
   加えるためにローラ及び電着液にそれぞれ連結された二
   つの電極（１７）、（１８）を含んでなり、素材（１９
   ）が案内ローラの駆動力を受けタンク内の電着液を通過
   するとき素材に超電導物質が電着するように構成したこ
   とを特徴とする、超電導材料の製造装置。